一种基于氯化胆碱类低共熔溶剂催化合成棕榈酸甲酯的方法技术

本发明专利技术公开了一种基于氯化胆碱类低共熔溶剂（Chcl

【技术实现步骤摘要】
一种基于氯化胆碱类低共熔溶剂催化合成棕榈酸甲酯的方法


[0001]本专利技术属于有机化工合成领域，涉及一种生物柴油棕榈酸甲酯的制备方法，具体涉及一种利用绿色低毒、可重复利用的氯化胆碱类低共熔溶剂催化剂合成棕榈甲酯的方法。

技术介绍

[0002]生物柴油因其环境效益和由可再生资源制成而受到越来越多的关注。由于原油价格上涨、化石油原料有限和环境问题，植物油，如玉米、大豆和棕榈油以及动物脂肪，重新引起人们对生物燃料产品的兴趣。脂肪和油脂是植物和动物体内常见的不溶于水的疏水性物质，由一摩尔甘油和三摩尔脂肪酸组成，通常称为甘油三酯。脂肪酸根据碳链长度和双键数量的不同而不同。生物柴油是一种可再生的替代燃料，源自国内来源的各种脂肪和油类的酯交换反应。
[0003]棕榈酸甲酯是表面活性剂及其它精细化工的原料，主要用作乳化剂、湿润剂、稳定剂和增塑剂的中间体，也是生物间信息素、生物柴油的成分、化妆品的原料，制备植物杀螨剂中应用原料。工业上合成棕榈酸甲酯大多采用浓硫酸和阳离子树脂作催化剂，不仅副产物多，而且污染环境，腐蚀设备，阳离子树脂只能使用一次，用完一次只能当废物处理，造成资源浪费，因此需要寻求更加绿色环保的工艺流程。如今关于合成棕榈酸甲酯的催化剂研究中，周晓庆等（云南民族大学学报：自然科学版, 2012, 21(4): 249
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251）以浓硫酸为催化剂通过２步酯化法制备棕榈酸甲酯，此实验最后虽然得到了较高的酯化率，但存在实验装置相对复杂，实验过程相对繁琐，且第二步需要100℃的高温条件，增加了操作难度；闫鹏等（稀土, 2011, 32(6): 94
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97）以稀土固体超强酸SO
42
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/SnO2‑
Nd2O3催化合成棕榈酸甲酯，虽然具有一定的催化活性和选择性，但由于催化剂成本高，操作条件苛刻、催化剂稳定性和再生难度等缺点限制了其应用的广泛性和经济性。
[0004]低共熔溶剂（DES）是一种新型的离子液体（ILs）类似物，与传统有机溶剂、离子液体相比，DES具有低毒、廉价、易于合成、生物可降解性等特点，因此在众多领域广受关注。近年来DES在有机合成领域备受关注，被广泛用作合成反应的溶剂、催化剂、反应物等，在有机反应方面存在很大发展空间。由于DES可循环多次而不影响其使用性能，这将在合成酯化中具有与普通ILs和有机溶剂不可比拟的优越性。DES由氢键供体（HBD）和氢键受体（HBA）组成，存在多种选择，这也使DES具有组成多样性，根据反应的具体特点，可以选择性配制出最适合反应条件的DES。
[0005]本专利技术旨在公开一种低共熔溶剂Chcl
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DES催化合成棕榈酸甲酯的方法，该方法工艺条件温和、后处理步骤简单，能够大规模的应用于工业生产，具有较强的工业前景。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是针对现有技术的不足，公开一种绿色低毒、可回收利用的环境友好型低共熔溶剂Chcl
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DES催化合成棕榈酸甲酯的方法，该方法可有效地简化后处理工艺步
骤、节约成本和时间、提高产品收率。
[0007]本专利技术的方法包括如下步骤：（1）按一定的摩尔比分别称取氯化胆碱和甲基磺酸，将两者分别在70℃下真空干燥1 h，再将两者混合置于封口瓶中加热至65℃，搅拌至澄清透明液体，所得产品即为低共熔溶剂催化剂Chcl
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DES，将Chcl
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DES催化剂密封并放入硅胶干燥箱中备用；（2）按一定的摩尔比分别称取棕榈酸和无水甲醇，再称取适量的Chcl
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DES催化剂，均加入到三口烧瓶中，搅拌加热至指定温度进行酯化反应，反应时间为2~4 h；（3）反应结束后，趁热将反应液移至分液漏斗静置，并在30℃以上分液得到油水两相，其中水相在60℃下减压蒸馏除去少量水和甲醇以回收催化剂；对油相先进行常压蒸馏以除去过量甲醇，再进行减压蒸馏，收集压力为5mmHg，液相温度为155℃下的馏分，所得馏分经无水硫酸镁干燥后得棕榈酸甲酯。
[0008]所述步骤（1）中氯化胆碱和甲基磺酸的摩尔比为1:1.25~1:2.25。
[0009]所述步骤（2）中底物棕榈酸和无水甲醇的摩尔比为1:1.5~1:3，催化剂质量为棕榈酸和甲醇质量总和的1%~3%。
[0010]所述步骤（2）的反应温度为56~72℃。
[0011]本专利技术的创新点在于运用绿色低毒无污染的低共熔溶剂Chcl
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DES作为合成棕榈酸甲酯的催化剂，相较于传统的无机强酸催化剂，该催化剂具有生产成本低、可回收利用、反应条件温和、低毒无污染等优点，在保证生产目标的同时，也符合绿色生产工艺的要求。
实施方式
[0012]低共熔溶剂催化剂Chcl
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DES的制备
[0013]Chcl
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DES1的制备：分别称取5.59 g（0.04 mol）氯化胆碱和4.81 g（0.05 mol）甲基磺酸，将氯化胆碱和甲基磺酸分别在70℃下真空干燥1 h，再将两者混合置于封口瓶中，加热至65℃，搅拌至澄清透明液体，所得产物为Chcl
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DES1，将所得低共熔溶剂催化剂放入硅胶干燥箱中备用。
[0014]Chcl
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DES2的制备：分别称取5.59 g（0.04 mol）氯化胆碱和6.73 g（0.07 mol）甲基磺酸，将氯化胆碱和甲基磺酸分别在70℃下真空干燥1 h，再将两者混合置于封口瓶中，加热至65℃，搅拌至澄清透明液体，所得产物为Chcl
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DES2，将所得低共熔溶剂催化剂放入硅胶干燥箱中备用。
[0015]Chcl
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DES3的制备：分别称取5.59 g（0.04 mol）氯化胆碱和8.65 g（0.09 mol）甲基磺酸，将氯化胆碱和甲基磺酸分别在70℃下真空干燥1 h，再将两者混合置于封口瓶中，加热至65℃，搅拌至澄清透明液体，所得产物为Chcl
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DES3低共熔溶剂，将所得低共熔溶剂催化剂放入硅胶干燥箱中备用。
实施例
[0016]分别称量25.64 g（0.1 mol）棕榈酸、4.8 g（0.15 mol）无水甲醇和0.30 g（1 wt%）Chcl
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DES1，将三者均加入三口烧瓶中，搅拌加热至56℃进行反应，反应时间为2 h。反应结束后，趁热将反应液移至分液漏斗静置，并在30℃以上分液得到油水两相，其中水相在60℃下减压蒸馏除去少量水和甲醇以回收催化剂；对油相先进行常压蒸馏以除去过量甲醇，再
进行减压蒸馏，收集压力为5mmHg，液相温度为155℃下的馏分，该馏分用无水硫酸镁干燥，所得产品即为棕榈酸甲酯，其收率为76.64%。
实施例
[0017]分别称量25.64 g（0.1 mol）棕榈酸、7.2 g（0.225 mol）无水甲醇和0.66 g（2 wt%）Chcl
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于氯化胆碱类低共熔溶剂催化合成棕榈酸甲酯的方法，其特征在于包括以下步骤：（1）按一定的摩尔比分别称取适量氯化胆碱和甲基磺酸，将两者分别在70℃下真空干燥1 h，再将两者混合置于封口瓶中加热至65℃，搅拌至澄清透明液体，所得产品即为低共熔溶剂催化剂Chcl
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DES，将Chcl
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DES催化剂密封并放入硅胶干燥箱中备用；（2）分别称取适量底物棕榈酸、无水甲醇和步骤（1）制备所得的Chcl
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DES催化剂，均加入到三口烧瓶中，搅拌加热至指定温度进行反应，反应时间为2~4 h；（3）反应结束后，趁热将反应液移至分...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵志慧，孙莉，徐菊美，曾作祥，
申请(专利权)人：华东理工大学，
类型：发明
国别省市：