由复合硫酸盐催化剂催化合成硬脂酸乙酯

袁旭宏

（台州职业技术学院 生物与化学工程系，浙江 台州 318000）

环境化学

由复合硫酸盐催化剂催化合成硬脂酸乙酯

袁旭宏

（台州职业技术学院 生物与化学工程系，浙江 台州 318000）

在硫酸盐复合催化剂的条件下，由正丁醇和对羟基苯甲酸高收率合成了的硬脂酸乙酯。本文研究了硫酸盐复合催化剂使用量、无水乙醇使用量和反应的时间，带水剂的选择等因素对催化合成硬脂酸乙酯收率的影响。实验结果表明，当无水乙醇：硬脂酸摩尔比为1∶1.7和复合硫酸盐n（Fe2（SO4）3）∶n（K2SO4）为3.2∶1，带水剂6mL时，回流反应分水130min，酯收率为86.66%，为最佳条件。

硬脂酸乙酯；复合硫酸盐催化剂；酯化率；合成

硬脂酸乙酯（英文名称：ethylester），中文别名：十八酸乙酯，该产品是制备蔗糖多酯以及蔗糖酯的重要原料，又是化学工业必需的中间体，硬脂酸乙酯是由乙醇与硬脂酸通过催化剂的作用而获得，它主要用途是作润滑剂，乳化剂和抗水剂，由于糖酯具有易被人体吸收，又对人体无害的优点，因而在抗癌，抗菌性及增强免疫力等方面有相当的应用前景，同时也广泛用于制药、化妆品、食品及洗涤等工业。目前，制备硬脂酸乙酯仍有用硫酸催化剂的传统方法［1］，新硬脂酸乙酯的合成方法不断出现如硫酸盐、强酸性阳离子交换树脂等催化剂合成报道［2-5］，该文采用由（Fe2（SO4）3-K2SO4）两种盐复合的催化剂催化制备硬脂酸乙酯，并用实验探讨了制备的各种影响因素，获得了较满意结果，为工业实验提供了有一定价值的实验数据。

1　材料与方法

1.1试剂与仪器

无水乙醇（浙江中星化工试剂有限公司），硬脂酸（上海青析化工科技有限公司），硫酸钾与硫酸铁均为邵阳环球精细化学品有限公司、无水硫酸镁（上海统亚化工科技发展有限公司）、环己烷（天津市大茂化学试剂厂），以上试剂均为分析纯，其余试剂均为化学纯。

岛津FTIR-8400型傅立叶变换红外分光光度计（日本岛津公司）；JWZSⅠ型阿贝折射仪（国营上海光学仪器厂）；FA2004A电子天平（上海精天电子仪器厂）；B50-D型电动搅拌机（上海标本模型厂制造）。

1.2制备硫酸盐复合催化剂（略）

由（Fe2（SO4）3-K2SO4）两种盐复合的催化剂［6］。

1.3合成方法

加入规定量硬脂酸至150mL三口烧瓶中，在摇动下将相应比例的无水乙醇和复合催化剂（Fe2（SO4）3-K2SO4）加入，再加入几毫升带水剂与3～5粒沸石混摇匀后，把准备好的球型回流冷凝管，分水器与温度计等装上。在搅拌下加热回流。至基本无水滴。换上蒸馏器，把剩余乙醇蒸出。第一步用蒸馏水洗涤3到5次产物，第二步将滤液装入分液漏斗里，用饱和碳酸氢钠液洗涤几次至中性，去除水层，将油状液体用蒸馏水洗涤几次。将此产品用阿贝折射仪测折光率，红外光谱仪测定其结构。

2　结果与讨论

2.1催化剂用量对硬脂酸乙酯收率的影响

固定硬脂酸为0.04mol，n（硬脂酸）∶n（乙醇）为1∶6；加热回流120min，回流温度为85～95℃，环己烷4mL，不同Fe2（SO4）3催化剂的用量进行实验，实验完成后测定硬脂酸的酯化率，测定结果见表1。

表1　催化剂用量对醋化率的影响Tab.1　Influen ceofcatalyst amount on the esterification rate

表1可知，加大催化剂量酯收率是增高，当用量在0.80 g时，酯化率达到85.32%为最高，再加大催化剂的酯化率相应微有上升。

2.2复合硫酸盐配比对酯化率的影响

固定硬脂酸为0.04mol，n（硬脂酸）∶n（乙醇）为1∶6；加热回流120min，回流温度为85～95℃，环己烷4mL，不同复合硫酸盐配催化剂配比，实验完成后测定硬脂酸的酯化率，测定结果见表2。

表2　n（Fe2（SO4）3）：n（K2SO4）对酯化率的影响Tab.2　Influence of n（Fe2（SO4）3）：n（K2SO4）on the esterification rate

表2可知，加大催化剂量比酯收率是增加，在3.2∶1时，酯收率到86.22%为最高，再加大相应的酯收率若有减少。

2.3带水剂的量对反应的影响

固定硬脂酸为0.04mol，n（硬脂酸）∶n（乙醇）为1∶6；加热回流130min，回流温度为85～95℃，n（Fe2（SO4）3）：n（K2SO4）配比3.2∶1，变带水剂环己烷加入毫升数量，实验完成后测定硬脂酸的酯化率，测定结果见表3。

表3　环己烷用量对酯收率的影响Tab.3　Effects of amount of Xylene mixture on the yield

表3可知，加大环己烷的用量酯收率是增高，在6mL时，酯收率到86.34%为最高，再加大环己烷加入毫升数量相应的酯化率微有下降。

2.4酸醇摩尔比对酯收率的影响

固定硬脂酸为0.04mol，加热回流10min，回流温度为85～95℃，催化剂n（Fe2（SO4）3）：n（K2SO4）之比3.2∶1，环己烷的用量6毫升，n（硬脂酸）∶n（乙醇）的比变化；实验完成后测定硬脂酸的酯化率，测定结果见表4。

表4　酸醇摩尔比对酯化率的影响Tab.4　Effect of molar ratio to the yields of isobutyl isobutyrate

表4可知，加大酸醇摩尔比的用量酯收率是增高，在1∶1.7时，酯化率到86.26%为最高，再加大相应的酯收率若有降底。

2.5回流时间对酯化率的影响

固定硬脂酸为0.04mol，加热回流130min，回流温度为85～95℃，催化剂n（Fe2（SO4）3）：n（K2SO4）之比3.2∶1，环己烷的用量6mL，n（硬脂酸）∶n（乙醇）的比在1∶1.7；改变回流时间，实验完成后测定硬脂酸的酯化率，测定结果见表5。

表5　反应时间对酯化反应的影响Tab.5　Effect of reaction times on esterificatio

表5可知，加大反应时间酯收率是增高，在130分钟时，酯化率到86.42%为最高，再加大相应的酯化率若有降底。

2.6最优条件的多次实验

固定硬脂酸为0.04mol，加热回流130min，回流温度为85～95℃，催化剂n（Fe2（SO4）3）：n（K2SO4）之比3.2∶1，环己烷的用量6mL，n（硬脂酸）∶n（乙醇）的比在1∶1.7；回流时间130min，实验完成后测定硬脂酸的酯化率，测定结果见表6。

表6　重复实验的结果Tab.6　Result of The Repeat experiment

表6可知，重复5次平均佶酯收率是86.66%，说明反应条件稳定、实验结果可靠。

3　产品的分析

制备的硬脂酸乙酯为白色固体，在20℃下经多次测定它的折光率，样品平均折光率为1.4348，与文献的n20D=1.4349相符。

采用岛津FTIR-8400型傅立叶变换红外分光光度计分析结果：2923.8、2853.6cm-1分别出现脂肪族C-H的伸缩振动；1739.6cm-1呈现的是伸缩振动峰；1245～1178cm-1出现3种吸收峰，1177.9cm-1为最强，3种峰各为长链饱和脂肪酸的VC=O特征吸收峰；721.4cm-1归属于长链基团（CH2）n（n≥4时）所示骨架振动吸收峰特征；1463.0cm-1出现-CH3、-CH2不对称伸缩振动；1034.7cm-1出现C-O-C的为伸缩振动对称；此结果与标准硬脂酸乙酯红外光谱基本相符。

4　结论

（1）（Fe2（SO4）3-K2SO4）复合催化剂是催化合成硬脂酸乙酯的良好催化剂，它活性轻高、易与有机液分开、稳定性好、不腐蚀设备、酯收率稳定86.66%。

（2）采用复合催化剂（Fe2（SO4）3-K2SO4）合成硬脂酸乙酯的最佳条件为：复合n（Fe2（SO4）3）：n（K2SO4）催化剂之比3.2∶1，环己烷的用量6mL，n（硬脂酸）∶n（乙醇）的比在 1∶17；反应时间 130min，反应温度85～95℃。

［1］ 章恩规.精细有机化学品技术手册（上册）［M］.北京：科学出版社，1993.369.

［2］ 练萍，李蕾，王科军，等.微波辐射催化合成硬质酸乙酯［J］.江西化工，2006，（3）：57-59.

［3］ 吴瑞宁，潘小芳.固体超强酸TiO2/SO2-4催化合成硬脂酸乙酯［J］.泉州师范学院学报，2004，22（6）：61-64.

［4］ 张承红，黄斌，易洪彬.锗钨酸催化合成硬脂酸乙酯的研究［J］.四川化工，2007，（3）：13-15.

［5］ 陈红.复合酸催化合成乙二醇单硬脂酸酯［J］.河北化工，2000，14（4）：26-28.

［6］ 梁俊锋.訾俊锋，复合硫酸盐催化合成乙酸正丁酯［J］.广州化工，2010，38（8）：142-144.

Catalytic synthesis of ethyl stearate by using composite inorganic salts catalyst

YUAN Xu-hong
（Department of Biological and Chemical Engineering，Taizhou Vocational and Technical College，Taizhou 318000，China）

In this paper，it studies dosage of Composite Inorganic salts catalyst，ethanol dosage and response time，with admixture of select catalytic synthesis of ethyl stearate and other factors on the yield effects under conditions of water combined with Composite Inorganic salts catalyst，ethanol alcohol and stearic acid by high-yield synthesis of ethyl stearate.Experimental results demonstrate that ester yields was up to 86.66%for the best conditions，whenn（stearic acid）∶n（ethanol）was 1∶1.7，and Composite Inorganic salts is n（Fe2（SO4）3）∶n（K2SO4）=3.2∶1，6mL reaction returning water，reaction time140min.

ethyl stearate；composite inorganic salts catalyst；esterification rate；synthesis

TQ245.124

A

2016-09-30

袁旭宏（1972-），男，湖南湘潭人，讲师，硕士，研究方向：化工和医药中间体的研制。