脂肪酶催化製備環氧脂肪酸甲酯的方法
2023-06-05 17:04:36
專利名稱：脂肪酶催化製備環氧脂肪酸甲酯的方法
技術領域：
本發明屬於增塑劑領域，尤其涉及一種脂肪酶催化製備環氧脂肪酸甲酯的方法。
背景技術：
植物油基增塑劑是利用天然植物油，通過官能團反應甘油酯進行結構上的改造，以提高天然植物油與PVC相容性的目的。目前這方面的研究成果主要是環氧化油脂。環氧大豆油是國內外開發應用較早的一種環氧增塑劑，在PVC工業領域中有廣泛的應用。近年來產量持續增長，環氧增塑劑的消費量己佔增塑劑總量的，在美國其消費量僅次於鄰苯二甲酸酯和脂肪族二元酸酯，佔消費量的第三位。環氧大豆油不僅對PVC有增塑作用，而且可以迅速吸收因熱和光降解出來的，可使鏈上的活潑氯原子得到穩定，起到穩定的作用。其在制品中耐水性和耐油性好，其增塑的PVC製品具有良好的機械強度、耐候性及電性能；環氧大豆油對PVC製品有交聯的作用，使得PVC製品具有耐光、熱、抗老化、耐衝擊、耐折等性能。用環氧大豆油增塑的軟、硬製品中，不但可以提高製品的價格，而且對PVC製品的加工性能和物理性能均會有相應的提高。國內外對環氧植物油的研究包括環氧大豆油、亞麻油、米糠油、葵花子油、蓖麻油、棉籽油、向日葵油等。我 國環氧植物油類增塑劑主要以環氧大豆油為主，其它品種如環氧亞麻油、環氧棉子油等並沒有得到很好的開發。由於我國油料資源豐富，品種較多，特別是大豆油的產量處於世界各國的前列，因此國內生產企業應加快技術進步，改進工業化生產環氧化大豆油的合成工藝、生產裝置，降低生產成本，以滿足塑料加工行業的需求。國外對於植物油基也進行了大量的研究，其中由丹麥公司以主要原料為植物油合成的Grindsted Soft-N_Safe。該增塑劑已被歐盟列入增塑劑的主導產品，被批准可以在食品相關領域使用美國也於年初正式投入使用該增塑劑產品。植物油酯的傳統環氧化法可分為溶劑法和無溶劑法。溶劑法由於所用溶劑為苯，環境易受汙染，且生產流程長、設備多、三廢處理量大、產品質量差，因此基本被淘汰。無溶劑法生產流程短，反應溫度低，反應時間短，副產物少,產品質量高，已基本替代溶劑法的生產工藝。脂肪酶是重要的工業酶製劑品種之一，可以催化解脂、酯交換、酯合成等反應，廣泛應用於油脂加工、食品、醫藥、日化等工業。不同來源的脂肪酶具有不同的催化特點和催化活性。目前化工生產大多是高溫酸鹼催化，存在副產物有毒，反應條件苛刻，能耗高，環境汙染等問題。
發明內容
本發明的目的是為了克服現有技術的不足，提供一種反應條件溫和，能耗低，催化反應特異性強，不易產生副產物，對環境友好的脂肪酶催化製備環氧脂肪酸甲酯的方法。為了實現上述目的，本發明是通過以下技術方案實現的:
一種脂肪酶催化製備環氧脂肪酸甲酯的方法，是將脂肪酸甲酯、有機酸和脂肪酶按IOOg: 10-30g: 3-5g的質量比混合均勻，攪拌升溫至30-40°C，然後分3-4次加入質量濃度25-50%的尿素過氧化氫,每次加入10-20g,反應8-10h後,將反應產物導入分離器,靜置分層，取上層有機相調PH值至6.5-7.5，乾燥，得到環氧脂肪酸甲酯。以上所述尿素過氧化氫的製備方法，是將質量濃度25-50%過氧化氫溶液，1.0-2.0g穩定劑EDTA，開動攪拌，待其完全溶解後，加入尿素，所述雙氧水與尿素的摩爾比為1: 1，在不斷攪拌下，加熱升溫至30-35°C，使尿素完全溶解，保溫反應20-30min，冷卻至零下5°C進行結晶，抽濾，在50°C下乾燥2h，得過氧化尿素產品。以上所述脂肪酸甲酯為市售的碘價大於80的脂肪酸甲酯。以上所述脂肪酶為脂肪酶Novozym435。以上所述有機酸為甲酸或乙酸。以上所述有機相用Ca (OH)2、KOH或NaOH溶液調pH值至6.5-7.5。脂肪酸甲酯是由多種直鏈脂肪酸與甲脂反應生成，其結構式為:R1-CH=CH-R2-CooCH:(其中R1和R2為C14-C16)。在脂肪酶的存在下，有機酸與H2O2反應生成過氧甲酸，過氧甲酸立即與脂肪酸甲酯中的不飽和雙鍵反應，生成環氧脂肪酸甲酯。主要反應可表示為:
權利要求
1.種脂肪酶催化製備環氧脂肪酸甲酯的方法，其特徵在於:將脂肪酸甲酯、有機酸和脂肪酶按IOOg: 10-30g: 3-5g的質量比混合均勻，攪拌升溫至30-40°C反應，然後分3-4次加入質量濃度25-50%的尿素過氧化氫，每次加入10_20g，反應8_10h後，將反應產物導入分離器，靜置分層，取上層有機相調PH值至6.5-7.5，乾燥，得到環氧脂肪酸甲酯。
2.據權利要求1所述的製備環氧脂肪酸甲酯的方法，其特徵在於:所述尿素過氧化氫的製備方法，是將質量濃度25-50%過氧化氫溶液，1.0-2.0g穩定劑EDTA，開動攪拌，待其完全溶解後，加入尿素，所述雙氧水與尿素的摩爾比為1: 1，在不斷攪拌下，加熱升溫至30-35°C，使尿素完全溶解，保溫反應20-30min，冷卻至零下5°C進行結晶，抽濾，在50°C下乾燥2h，得過氧化尿素產品。
3.據權利要求1或2所述的脂肪酶催化製備環氧脂肪酸甲酯的方法，其特徵在於:所述脂肪酸甲酯為市售的碘價大於80的脂肪酸甲酯。
4.據權利要求廣3中任一項所述的脂肪酶催化製備環氧脂肪酸甲酯的方法，其特徵在於:所述脂肪酶為脂肪酶Novozym435。
5.據權利要求3或4所述的脂肪酶催化製備環氧脂肪酸甲酯的方法，其特徵在於:所述有機酸為甲酸 或乙酸。
全文摘要
本發明公開一種脂肪酶催化製備環氧脂肪酸甲酯的方法，是將脂肪酸甲酯、有機酸和脂肪酶按100g∶10-30g∶3-5g的質量比混合均勻，然後分3-4次加入質量濃度25-50%的尿素過氧化氫，每次加入10-20g，反應8-10h後，將反應產物導入分離器，靜置分層，乾燥，得到環氧脂肪酸甲酯。本發明具有反應條件溫和，對環境友好等優點。
文檔編號C12P17/02GK103088082SQ20131001495
公開日2013年5月8日 申請日期2013年1月16日 優先權日2013年1月16日
發明者閉美娥 申請人:閉美娥