[發(fā)明專利]一種微波輔助壬二酸單甲酯自催化水解制備壬二酸的方法

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• 申請日: 2022-11-25
• 公開（公告）號: CN115716783A
• 公開（公告）日: 2023-02-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 聶勇;馬佳威;梁曉江;羅佳南;李文豪
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: C07C51/09
• 分類號: C07C51/09;C07C51/42;C07C51/43;C07C55/18
• 代理公司: 杭州浙科專利事務(wù)所(普通合伙) 33213
• 代理人: 龔如朝

本發(fā)明公開了一種微波輔助壬二酸單甲酯自催化水解制備壬二酸的方法，以油脂下游產(chǎn)品壬二酸單甲酯為原料，與一定比例的水混合后，在微波反應(yīng)器中發(fā)生自催化水解反應(yīng)，經(jīng)保溫分層、冷卻結(jié)晶、減壓抽濾、真空干燥后得到壬二酸產(chǎn)品，純度達到99%以上。本發(fā)明巧妙地利用微波強化反應(yīng)物壬二酸單甲酯與產(chǎn)物壬二酸的羧基氫電離，提高體系氫離子的濃度，加速壬二酸單甲酯的酯基水解反應(yīng)；同時利用微波強化油水兩相混合、傳質(zhì)，加速副產(chǎn)物甲醇的汽化，促使水解反應(yīng)正向進行，加快水解反應(yīng)速率，壬二酸單甲酯的轉(zhuǎn)化率達到99%以上。本發(fā)明具有工藝簡單、原料綠色可再生、無需催化劑、綠色、高效的優(yōu)點。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于生物柴油下游產(chǎn)品開發(fā)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種微波輔助壬二酸單甲酯自催化水解制備壬二酸的方法。

背景技術(shù)

壬二酸，亦稱為杜鵑花酸，作為中長鏈二元酸的一種，具有十分廣泛的工業(yè)用途。在工業(yè)領(lǐng)域，壬二酸主要用來合成壬二酸二辛酯、壬二酸異丁酯增塑劑。在醫(yī)藥領(lǐng)域，壬二酸以其抗菌活性作用添加至膏藥中用來治療皮膚疾病，并且還以抑制色素異常的作用用于生產(chǎn)相關(guān)化妝品等。除此之外，壬二酸還可以用于生產(chǎn)潤滑油、香料、乳化劑、高分子尼龍69、電容器、阻燃劑、絮凝劑等，具有很高的使用價值。

目前，工業(yè)上主要將油酸作為臭氧氧化裂解法制備壬二酸的原料，再通過減壓蒸餾、溶劑萃取和結(jié)晶的方式對壬二酸進行提純。而由油酸制備壬二酸的裂解產(chǎn)物中包含了大量醇、醛、酸類反應(yīng)副產(chǎn)物和未參與反應(yīng)的飽和脂肪酸，分子間羧基與羥基存在氫鍵的締合使得分離純化工藝過程較為復(fù)雜，生產(chǎn)成本較高。CN 108164416 B嘗試以純化的油酸甲酯為原料通過臭氧氧化裂解制備壬二酸單甲酯，壬二酸單甲酯粗品通過精餾可以得到高純度的壬二酸單甲酯。壬二酸單甲酯在酸性環(huán)境經(jīng)水解反應(yīng)，可以得到純度較高的壬二酸產(chǎn)物，以硫酸等強酸為催化劑下水解反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率可達99%，說明壬二酸單甲酯經(jīng)水解制備壬二酸具有技術(shù)上的可行性，但是產(chǎn)生了大量酸性廢水的問題，且產(chǎn)品含硫量較高，后續(xù)分離工藝較復(fù)雜，而不加催化劑的水解體系內(nèi)壬二酸單甲酯電離出的氫離子含量較低，且在水合氫離子的催化作用下，其水解反應(yīng)的轉(zhuǎn)化效率較低。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題，本發(fā)明的目的在于一種微波輔助壬二酸單甲酯自催化水解制備壬二酸的方法，尤其適用于油脂下游產(chǎn)品制備壬二酸的途徑。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

所述的一種微波輔助壬二酸單甲酯自催化水解制備壬二酸的方法，包括以下步驟：以油脂下游產(chǎn)品壬二酸單甲酯為原料，與去離子水混合后，反應(yīng)液轉(zhuǎn)移至微波反應(yīng)器中在微波輻射下反應(yīng)，在微波作用下使壬二酸單甲酯原料及后續(xù)產(chǎn)生的壬二酸產(chǎn)物均發(fā)生偶極極化和離子傳質(zhì)從而解離出氫離子，實現(xiàn)壬二酸單甲酯的快速自催化水解反應(yīng)，且反應(yīng)過程中持續(xù)蒸出甲醇蒸汽并進行冷凝收集；反應(yīng)結(jié)束后，反應(yīng)液依次經(jīng)保溫分層、冷卻結(jié)晶、減壓抽濾、真空干燥后得到產(chǎn)物壬二酸。

進一步地，所述原料壬二酸單甲酯與去離子水的質(zhì)量比為1：8~16，優(yōu)選1：10~12。

進一步地，所述水解反應(yīng)溫度為90~99℃，優(yōu)選為95~99℃。

進一步地，所述水解反應(yīng)的時間為1~6h，優(yōu)選為2.5~4h。

進一步地，所述冷卻結(jié)晶的溫度為10-30℃，優(yōu)選10-20℃。

進一步地，微波的加熱功率為200W-600W，優(yōu)選300W-500W。

本發(fā)明的制備方法具有如下優(yōu)點及有益效果：

（1）本發(fā)明中原料壬二酸單甲酯的羧基具有較強的極性，在微波場中容易發(fā)生偶極極化和離子傳質(zhì)，從而提高體系氫離子濃度，增大水合氫離子濃度，增強對水解反應(yīng)的自催化作用；同時，隨著反應(yīng)進行，產(chǎn)物壬二酸的兩個羧基在微波作用下進一步發(fā)生偶極極化和離子傳質(zhì)，解離出更多的氫離子，增大水合氫離子濃度從而實現(xiàn)壬二酸單甲酯的快速自催化水解反應(yīng)。