《以植物油為原料製備共軛亞油酸酯的方法》是大連醫諾生物有限公司於2007年2月8日申請的專利，該專利的申請號為2007100103614，公布號為CN101016244，授權公布日為2007年8月15日，發明人是吳文忠、劉明、徐維鋒、劉強。
《以植物油為原料製備共軛亞油酸酯的方法》公開了一種製備雜質成分較少的共軛亞油酸酯產品的方法。該方法以廉價易得的天然植物油為原料，通過植物油的鹼催化異構、酸化、水洗、分子蒸餾得到中間產物共軛亞油酸，進一步通過由硫酸氫鹽催化的共軛亞油酸與甲醇/乙醇的酯化反應製得共軛亞油酸甲/乙酯。該方法工藝簡單，操作方便，無污染，大大降低了生產成本，且有效降低了產品中限制性脂肪酸酯的含量。同時，該方法還可以獲得作為中間產物的高純度共軛亞油酸產品。
2016年12月7日，《以植物油為原料製備共軛亞油酸酯的方法》獲得第十八屆中國專利優秀獎。
基本介紹
- 中文名：以植物油為原料製備共軛亞油酸酯的方法
- 公布號：CN101016244
- 授權日：2007年8月15日
- 申請號：2007100103614
- 申請日：2007年2月8日
- 申請人：大連醫諾生物有限公司
- 地址：遼寧省大連市經濟技術開發區東北七街18號
- 發明人：吳文忠、劉明、徐維鋒、劉強
- Int.Cl.：C07C67/03(2006.01)、C07C69/58(2006.01)
- 代理機構：大連東方專利代理有限責任公司
- 代理人：畢進
- 類別：發明專利
專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,改善效果,技術領域,權利要求,實施方式,榮譽表彰,
專利背景
共軛亞油酸（ConjugatedLinoleicAcid，CLA）是含有共軛雙鍵的一系列十八碳二烯酸的混合物，其中的活性成分是順9，反11-共軛亞油酸（c9，t11-CLA）和反10，順12-共軛亞油酸（t9，c11-CLA）。這些成分對於防治高血脂、動脈硬化、糖尿病及其併發症，以及增加細胞對自由基的抵抗能力、提高人體免疫功能有非常好的活性。共軛亞油酸酯具有優異的親脂性，此類產品有助於拓寬CLA的套用領域，並且更加有利於CLA活性的發揮。
富含亞油酸三甘酯的天然植物油是製備共軛亞油酸及其衍生產物的重要原料，可以通過鹼催化酯交換反應及皂化異構化製得共軛亞油酸酯。但是鹼催化的酯交換反應對於反應物的純度比較敏感，原料植物油或溶劑中水的存在導致產物在鹼性條件下的水解生成皂，對原料的高要求增加成本，而事實上難於實現對產物雜質含量的控制。
《以植物油為原料製備共軛亞油酸酯的方法》擬使用原料植物油一步皂化異構及酸化製得CLA，精製CLA後，再通過CLA與醇的酯化反應獲得共軛亞油酸酯。希望以此避免對反應原料的苛刻要求，簡化操作，降低反應成本，並可以根據商家需要獲取作為中間產物的CLA。此外，在脂肪酸與醇的酯化反應中常用的催化劑是濃硫酸（精細化工，2003年1月，第20卷第1期：38-40）。然而在我們的研究中發現，以濃硫酸作為催化劑催化CLA與醇進行酯化反應，除了濃硫酸的強氧化性和脫水性導致副反應多，後處理複雜、廢水排放量大，對設備腐蝕嚴重等弊端，給環境保護帶來很大壓力外，得到的共軛亞油酸酯產品中，除c9，t11-/t9，c11-共軛亞油酸酯外的其他共軛亞油酸酯的含量較高，比如構型為t9，t11-，t10，t12-，c9，c11-及c10，c12-等的共軛亞油酸酯異構體。這往往也是影響共軛亞油酸酯產品質量的主要問題之一。
發明內容
專利目的
《以植物油為原料製備共軛亞油酸酯的方法》的目的在於提供一種以天然植物油為原料製備雜質成分較少的共軛亞油酸酯產品的方法。
技術方案
《以植物油為原料製備共軛亞油酸酯的方法》通過以下技術手段來實現其發明目的：一種以植物油為原料製備共軛亞油酸酯的方法，包括如下步驟：
①將植物油、鹼催化劑以及由C1～C3短鏈醇與水以任意比例組成的溶劑投入反應釜，氮氣置換後在150～250℃條件下攪拌反應6～12小時；
②反應產物酸化至pH值為1～3，攪拌，靜置，留油相產物；
③水洗油相產物至pH為6～7；
④降膜脫汽；
⑤分子蒸餾：溫度165℃～175℃，操作殘壓4～10帕，進料流速30～40升/時；
⑥以硫酸氫鹽催化共軛亞油酸與醇的酯化反應；
⑦產品的分離純化。
其中，所述的步驟①中植物油優選紅花油或葵花籽油，植物油與溶劑的體積比為1:0.5～1，植物油與鹼的摩爾比為1:4～6。
所述的步驟⑤中的硫酸氫鹽是硫酸氫鈉或硫酸氫鉀，其投料量為共軛亞油酸質量的5～10％；
更具體地，所述的方法包括如下具體工藝步驟：
①將植物油、鹼催化劑以及由C1～C3短鏈醇與水以任意比例組成的溶劑投入反應釜，植物油與鹼的摩爾比為1:4～6，植物油與溶劑的體積比為1:0.5～1，氮氣置換後在180～200℃條件下攪拌反應8～10小時；
②向反應完成後的物料中加酸調pH值至1～3，攪拌30～60分鐘，靜置，留油相產物；
③水洗油相產物至pH為6～7，水溫50～70℃；
④降膜脫汽，溫度100～130℃，進料流速90～100升/時；
⑤分子蒸餾：溫度165℃～175℃，操作殘壓4～10帕，進料流速30～40升/時；
⑥將共軛亞油酸與醇以摩爾比1:5～12投入反應釜，並按照共軛亞油酸質量的5～10％加入硫酸氫鈉或硫酸氫鉀，在50～80℃條件下反應5～12小時；
⑦產品的分離純化。
《以植物油為原料製備共軛亞油酸酯的方法》採用的是先以植物油為原料製備共軛亞油酸，再酯化成共軛亞油酸酯的技術方案。上述的方法中，步驟①～④是由植物油為原料製備共軛亞油酸的步驟，大量研究證明：適當的投料比例、反應條件參數及後處理條件對反應的完全進行均起到非常重要的作用。通過步驟④的分子蒸餾，將植物油中的雜質組分有效去除，避免了將雜質過多帶入其後的反應，有效地降低酯化過程副反應的發生，提高產品純度。
產品的分離純化步驟的具體操視具體產物而定，製備共軛亞油酸甲酯時，反應結束後，降至室溫，靜置後分出下層甲酯，上層甲醇溶液回收甲醇後剩餘的部分與甲酯混合，減壓回收甲醇，然後用熱水洗至近中性，脫水得到共軛亞油酸甲酯；製備共軛亞油酸乙酯時，反應結束後降至室溫，抽濾，然後加入氫氧化鈉乙醇溶液中和，減壓回收乙醇，降溫後抽濾，然後通過分子蒸餾得到共軛亞油酸乙酯產品。
改善效果
使用《以植物油為原料製備共軛亞油酸酯的方法》的方法生產共軛亞油酸酯，以廉價易得的植物油為原料，通過鹼催化異構、硫酸氫鹽催化酯化反應製得共軛亞油酸酯，工藝簡單，操作方便，無污染，大大降低了生產成本，且有效降低了產品中限制性脂肪酸酯成分的含量。同時，該方法還可以獲得作為中間產物的高純度共軛亞油酸產品。
技術領域
《以植物油為原料製備共軛亞油酸酯的方法》涉及一種以植物油為原料製備共軛亞油酸酯的方法，尤其涉及共軛亞油酸甲/乙酯的製備。
權利要求
1.一種以植物油為原料製備共軛亞油酸酯的方法，包括如下步驟：
①將植物油、鹼催化劑以及由C1～C3短鏈醇與水以任意比例組成的溶劑投入反應釜，氮氣置換後在150～250℃條件下攪拌反應6～12小時；
②反應產物酸化至pH值為1～3，攪拌，靜置，分出油相產物；
③水洗油相產物至pH為6～7；
④降膜脫汽；
⑤分子蒸餾：溫度165℃～175℃，操作殘壓4～10帕，進料流速30～40升/時；
⑥以硫酸氫鹽催化共軛亞油酸與醇的酯化反應；
⑦產品的分離純化。
2.根據權利要求1所述的以植物油為原料製備共軛亞油酸酯的方法，其特徵在於所述的步驟①中植物油為紅花油或葵花籽油，植物油與溶劑的體積比為1:0.5～1，植物油與鹼的摩爾比為1:4～6。
3.根據權利要求1或2所述的以植物油為原料製備共軛亞油酸酯的方法，其特徵在於所述的步驟⑥中的硫酸氫鹽是硫酸氫鈉或硫酸氫鉀，其投料量為共軛亞油酸質量的5～10％。
4.根據權利要求1所述的以植物油為原料製備共軛亞油酸酯的方法，其特徵在於包括如下步驟：
①將植物油、鹼催化劑以及由C1～C3短鏈醇與水以任意比例組成的溶劑投入反應釜，植物油與鹼的摩爾比為1:4～6，植物油與溶劑的體積比為1:0.5～1，氮氣置換後在180～200℃條件下攪拌反應8～10小時；
②向反應完成後的物料中加酸調pH值至1～3，攪拌30～60分鐘，靜置，分出油相產物；
③水洗油相產物至pH為6～7，水溫50～70℃；
④降膜脫汽，溫度100～130℃，進料流速90～100升/時；
⑤分子蒸餾：溫度165℃～175℃，操作殘壓4～10帕，進料流速30～40升/時；
⑥將共軛亞油酸與醇以摩爾比1:5～12投入反應釜，並按照共軛亞油酸質量的5～10％加入硫酸氫鈉或硫酸氫鉀，在50～80℃條件下反應5～12小時；
⑦產品的分離純化。
實施方式
實施例1
①鹼催化異構：將600升紅花油、450升水、150千克NaOH依次投入反應釜中，抽真空，通入氮氣置換三次，升溫至180℃，攪拌反應8小時；
②酸化：將皂化後的物料加硫酸調pH值至1～3，攪拌30分鐘，靜置半小時，分出油相產物；
③水洗：用70℃的熱水對酸化出的油相進行水洗，洗至pH為6～7為止；
④降膜脫汽：溫度100℃，進料流速90升/時；
⑤分子蒸餾：對步驟③的粗產品通過降膜進行脫氣而後進行分子蒸餾，控制蒸餾工藝條件：蒸餾溫度在165℃，真空度在4～10帕，進料流速30升/時；
⑥將1200克共軛亞油酸中加入1300毫升甲醇和95克NaHSO4·H2O，加熱回流反應7.5小時；
⑦產物降至室溫，靜置後分出下層甲酯，上層甲醇溶液回收甲醇後剩餘部分與甲酯合併後繼續回收甲醇，然後用熱水洗到接近中性為止，減壓脫水後得共軛亞油酸甲酯1197克，酸值為3.3毫克/克，按照共軛亞油酸投料量計算，收率為95％。
實施例2
①鹼催化異構：將6升葵花籽油、3升水、1.4千克KOH依次投入反應釜中，抽真空，通入氮氣置換三次，升溫至200℃，攪拌反應10小時；
②酸化：將皂化後的物料加硫酸調pH值至1～3，攪拌30分鐘，靜置半小時，分出油相產物；
③水洗：用70℃的熱水對酸化出的油相進行水洗，洗至pH為6～7為止；
④降膜脫汽：溫度130℃，進料流速95升/時；
⑤分子蒸餾：對3）步的粗產品通過降膜進行脫氣而後進行分子蒸餾，控制蒸餾工藝條件：蒸餾溫度在175℃，真空度在4～10帕，進了速度控制在30～40升/時
⑥將216克共軛亞油酸中加入360毫升無水乙醇和18克NaHSO4·H2O，70℃下反應6.5小時；
⑦產物降至室溫抽濾，加入氫氧化鈉乙醇溶液，中和後減壓回收乙醇，降溫後抽濾，然後進行分子蒸餾得到190克共軛亞油酸乙酯，酸值為1.9毫克/克，按照共軛亞油酸投料量計算，收率為84％。
實施例3
①鹼催化異構：將200升紅花油、150升水、50千克NaOH依次投入反應釜中，抽真空，通入氮氣置換三次，升溫至190℃，攪拌反應8小時；
②酸化：將皂化後的物料加硫酸調pH值至1～3，攪拌30分鐘，靜置半小時，分出油相產物；
③水洗：用65℃的熱水對酸化出的油相進行水洗，洗至pH為6～7為止；
④降膜脫汽：溫度100℃，進料流速100升/時；
⑤分子蒸餾：對步驟③的粗產品通過降膜進行脫氣而後進行分子蒸餾，控制蒸餾工藝條件：蒸餾溫度在170℃，真空度在4～10帕，進料流速30升/時；
⑥將320克共軛亞油酸中加入280克甲醇和25克KHSO4，80℃反應7小時；
⑦產物降至室溫靜置分出下層甲酯，上層甲醇溶液回收甲醇後剩餘部分與甲酯合併後繼續回收甲醇，然後用熱水洗到接近中性為止，減壓脫水後得到共軛亞油酸甲酯312.5克，酸值為2.7毫克/克，按照共軛亞油酸投料量計算，收率為93％。
實施例4
①鹼催化異構：將550升紅花油、400升甲醇、135千克NaOH依次投入反應釜中，抽真空，通入氮氣置換三次，升溫至165℃，攪拌反應6小時；
②酸化：將皂化後的物料減壓蒸去甲醇，加入100升水，加硫酸調pH值至1～3，攪拌30分鐘，靜置半小時，分出油相產物；
③水洗：用70℃的熱水對酸化出的油相進行水洗，洗至pH為6～7為止；
④降膜脫汽：溫度120℃，進料流速100升/時；
⑤分子蒸餾：對步驟③的粗產品通過降膜進行脫氣而後進行分子蒸餾，控制蒸餾工藝條件：蒸餾溫度在165℃，真空度在4～10帕，進料流速30升/時；
⑥將100千克共軛亞油酸中加入110升甲醇和8千克NaHSO4·H2O，加熱回流反應7.5小時；
⑦產物降至室溫，靜置後分出下層甲酯，上層甲醇溶液回收甲醇後剩餘部分與甲酯合併後繼續回收甲醇，然後用熱水洗到接近中性為止，減壓脫水後得共軛亞油酸甲酯101千克，酸值為3.1毫克/克，按照共軛亞油酸投料量計算，收率為96％。
實施例5
該實施例比較使用濃硫酸和硫酸氫鈉為催化劑催化共軛亞油酸與醇的酯化反應時，對產物中組分的影響：通過氣相色譜檢測產物中各種脂肪酸酯的含量，氣相色譜的條件為：毛細管柱：FFAP30米×0.25毫米×0.50微米；FID檢測器；柱溫：180℃，汽化溫度：220℃，檢測溫度：220℃；載氣流速：氮氣30毫升分鐘。
取120克共軛亞油酸2份，其中一份加入130毫升甲醇和9.5克硫酸氫鈉，加熱回流反應7.5小時，產物降至室溫，靜置後分出下層甲酯，上層甲醇溶液回收甲醇後剩餘部分與甲酯合併後繼續回收甲醇，然後用熱水洗到接近中性為止，減壓脫水後得產品I；另一份120克共軛亞油酸中加入3.6克濃硫酸和60毫升甲醇，加熱回流反應4.5小時，分出下層水，將上層水洗至中性，然後減壓脫水得產品II；按照上述氣相色譜條件檢測產品I和II的組分含量，結果如下表所示（產品中各組分的百分含量）：
產品 | 棕櫚酸甲酯 | 硬脂酸甲酯 | 油酸甲酯 | 亞油酸甲酯 | 共軛亞油酸甲酯 | |||||
c9，t11 | t10，c12 | t9，t11 | t10，t12 | c9，c11 | c10，c12 | |||||
I | 5.7％ | 1.9％ | 9.5％ | 2.0％ | 38.3％ | 38.7％ | 1.75％ | 0.24％ | 0.99％ | 0.13％ |
II | 5.4％ | 2.4％ | 11.8％ | 1.8％ | 34.7％ | 35.4％ | 2.39％ | 0.47％ | 3.53％ | |
由上表可見：兩種產品相比，以硫酸氫納為催化劑的產品I中活性的共軛亞油酸甲酯（c9，t11和t10，c12）質量百分含量為77.0％，以濃硫酸為催化劑的產品II中這兩種活性成分質量百分含量為70.1％，以硫酸氫納為催化劑使其提高了9.8％；更為重要的是，以硫酸氫納代替濃硫酸作為催化劑，使除c9，t11和t10，c12以外的其餘共軛亞油酸甲酯含量從6.39％降至3.11％，滿足了客戶低於4％的普遍要求。
榮譽表彰
2016年12月7日，《以植物油為原料製備共軛亞油酸酯的方法》獲得第十八屆中國專利優秀獎。
