VC棕榈酸酯的合成及工艺研究

杨波

摘要：文章以直接酯化法制备VC棕榈酸酯，采用L-抗坏血酸和棕榈酸为原料在浓硫酸的催化下反应，观察反应温度、棕榈酸与Vc勺摩尔比、搅拌时间、硫酸加入量对产率的影响，利用正交实验法优化工艺条件，最终得到较适宜的工艺条件为：反应温度为30℃，n棕榈酸：nvc=1.2：1，搅拌时间为3h，硫酸加入量为35mL，通过产品外观、熔点及红外光谱对产品进行表征。

关键词：VC棕榈酸酯；合成；直接酯化法

VC棕榈酸酯因其特有的功能，已经广泛被添加在油脂或食品中用做脂溶性抗氧剂及营养强化剂[1]。全世界现在每年对于VC棕榈酸酯的需求大约为5000 t，但VC棕榈酸酯的高成本阻碍了它在各个行业的进一步推广应用。工业化生产中大部分采用的是濃硫酸直接酯化合成VC棕榈酸酯，但其分离困难、产品纯度低、成本昂贵等问题严重影响生产[2]，使得经济效益不高。因此，拓展VC棕榈酸酯市场的有效途径是解决目前制备VC棕榈酸酯存在的这些问题[3-6]。

1 实验部分

1.1实验步骤

本实验以浓硫酸催化L-抗坏血酸和十六酸合成L-抗坏血酸棕榈酸酯。首先确定L-抗坏血酸的量，再调节十六酸的量，使得L-抗坏血酸与十六酸的摩尔比介于1：1～1：1.4。在三口烧瓶里加入加入硫酸和十六酸溶解后，再加入VC，搅拌加热反应，反应结束静置18 h，用冰水浴冷却结晶。

1.2产品表征

1.2.1颜色

VC棕榈酸酯的外观：淡黄色固体。

1.2.2熔点

熔点测定也就是我们所谓的测量晶体的熔点。本实验选用的是熔点显微仪来测定L-抗坏血酸棕榈酸酯的熔点。物料比不同的情况下合成产物的测定数据如表l所示。

通过表1可以看出，第3组实验数据与理论值比较接近，其熔点为107.1～111.5℃与理论值107～117℃比较接近，纯度较好。

1.2.3红外光谱

VC棕榈酸酯的红外光谱如图1所示。

图谱分析：2920 cm-1和2852 cm-1为甲基和亚甲基特征吸收峰；1700cm-1为羧酸酯的羰基伸缩吸收峰；在1230cm-1为醚键特征吸收峰。

1.3实验的方案

根据上述实验步骤，以棕榈酸与VC的摩尔比、搅拌时间、反应温度和硫酸加入量为实验因素，每个因素取5个水平。本实验采用正交L25（54）表安排4因素5水平实验，控制其他反应条件不变，设计正交实验方案。

2 结果与讨论

2.1反应物料比的影响

酯化反应是可逆反应，所以不同的物配比对反应的产率有一定的影响。在反应过程中，当一种反应物过量时，另一种反应物就会尽可能地反应完全，使反应能够向着正反应方向移动，从而提高产率。另外，此法还能有效降低反应成本，通常我们选择过量的反应物是反应物中较为廉价的一种或几种，由于L-抗坏血酸比棕榈酸价格高，所以先确定L-抗坏血酸的量，再对棕榈酸的量进行调整，使得L-抗坏血酸尽可能地参与到反应中，这样就降低了整体反应的成本。产率如表2所示。

由表2可知，反应产率随棕榈酸用量增大而增大，但并不是无限制增大，当反应物料配比1.2：1时，产率达到最大。这是由于棕榈酸的加入量较大时，VC易被硫酸氧化，不仅增加了反应成本，而且产率降低。

2.2搅拌时间的影响

合成VC棕榈酸酯的反应是可逆放热的过程，为了使反应物能够充分混合，提高反应的转化率，减少副产物的生成，应选择适宜的搅拌时间。产率如表3所示。

由表3可知，搅拌3h最为合适，产率达到最高。2～3 h产率升高，说明搅拌使VC与棕榈酸充分溶解在硫酸中，使反应进行的更加完全。3～6 h产率下降，这是由于VC的化学性质较活泼，搅拌时间过长会加快VC的氧化，生成副反应；另外，也会使未反应的棕榈酸全部溶解，使得反应向逆反应方向进行。

2.3反应温度的影响

直接酯化法合成VC棕榈酸酯的反应是可逆的双分子反应，因此需要吸收热量提高该反应的反应速率。当温度升高时，可逆吸热反应的反应速率会增加。产率如表4所示。

由表4可知，温度从10℃上升到30℃，产率升高很快，30℃时产率达到最高，温度从30℃上升到50℃时，产率急剧下降。这是由于温度不仅对反应速度有很大的影响，而且对副反应的影响也很大，温度升得过高会使反应物分解或造成副反应的发生。

2.4硫酸加入量的影响

浓硫酸在较低的温度条件下，也能起到较好的催化作用，又能同时将VC和棕榈酸进行溶解，并且具有较强的吸水性。产率如表5所示。

由表5可知，硫酸加入量从20mL增至35mL，反应产率是不断升高的，在35mL的时候，产率达到最大值；之后反应产率在降低。这是由于硫酸在反应体系中同时作为催化剂和溶剂，硫酸过少时，不能充分溶解反应物，反应进行不完全；硫酸过量时，硫酸具有强的氧化性，VC易被氧化，就会有副产物产生，同时反应向逆反应方向进行。

3结语

（1）从实验结果的数据处理来分析，从极差来看因素C（反应温度）极差最大，然后是因素A（棕榈酸和VC的摩尔比），然后是因素B（搅拌时间），最后是因素D（硫酸加入量）。因此，我们发现反应温度对反应产率影响较大。

（2）因素A列中的均值3较大，因素B列中均值2较大，因素C列中均值3较大，因素D列中均值4较大。所以，A3、B2、C3、D4是各因素中影响较大的水平，即棕榈酸与VC的摩尔比为1.2：1、搅拌时间为3h、反应温度为30℃、硫酸加入量为35 mL时，对反应产率影响最大。

（3）从测到的熔点范围在107.1～111.5℃与理论范围107～117℃很相近，可以看出，实验做出的产品VC棕榈酸酯的纯度还可以；但从实验结果的数据来看，产品产率只有30%左右，可以发现实验的产率不是很高，说明这个工艺还存在着一些缺陷，有很大的完善空间。

[参考文献]

[1]章立群，曹栋.L-抗坏血酸棕榈酸酯的研究进展[J].郑州粮食学院学报，1998，19 （1）：89-95.

[2]曹会兰，杨建武.L-抗坏血酸棕榈酸酯的合成及应用[J].西北农林科技大学学报（自然科学版），2003，31（5）：121-122.

[3]张卫，孙乃有，李建英.L-抗坏血酸棕榈酸酯的合成工艺研究[J].食品科技，2003，32 （10）：62-64.

[4]李 红，陶 静，姚小娟L-抗坏血酸棕榈酸酯的化学合成工艺优化[J].中国食品添加剂，2010，21（5）：144-148

[5]高荫榆，雷占兰，谢何融，等L-抗坏血酸棕榈酸酯的抗氧化研究[J].食品科学，2007，28 （11）：60-62.

[6]陆 豫，甘利军，陈葆仁.L-抗坏血酸棕榈酸酯的合成[J].精细化工.1996. 13 （3）：17-18.