CN106518670A - 一种丁酸甘油酯合成方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种丁酸甘油酯合成方法，该方法是将丁酸、甘油、催化剂和固体脱水剂在加热条件下进行酯化反应，反应结束后过滤，向滤液中滴加氢氧化钠溶液至中性，再静置分层，取上层油相过无水硫酸钠干燥柱，即得丁酸甘油酯产品。该方法避免使用有机溶剂作为带水剂，降低了蒸发成本，减少了生产安全隐患，避免了对环境的污染，合成工艺更加绿色安全；同时还避免了产品中可能残存有机溶剂，造成其应用于饲料产品中存在安全隐患；另外通过增加固体脱水剂，使得酯化反应速率更加高效，缩短了反应时间，提高了反应转化率。
Description
技术领域
本发明属于化学合成技术领域，具体涉及一种丁酸甘油酯合成方法。
背景技术
丁酸单甘油酯是一种短链脂肪酸酯，是丁酸和甘油酯化后的产物。通过我们的试验研究发现，丁酸甘油酯在动物机体的胃内基本不会分解释放，而进入肠道后，可以为肠道的各种脂肪酶分解而释放出丁酸。而众所周知，丁酸作为一种短链脂肪酸，可以直接为肠道上皮细胞提供能量，促进小肠绒毛的生长和肠道的发育，修复受损的肠上皮细胞，维持肠黏膜细胞完整性。此外，丁酸可以抑制沙门氏菌、大肠杆菌、梭状芽孢杆菌等病源微生物的生长，增加乳酸杆菌等有益菌群数量；还可以通过影响白细胞黏附分子的表达而起到抗炎作用，也可以通过抑制NF-κB、阻止IL-8的分泌等减少局部炎症；而且医学研究资料表明丁酸甘油酯具有对肠道炎症的抑制作用和较好疗效。因而丁酸甘油酯可以作为一种有益于动物肠道的饲料添加剂应用于动物养殖中，市场上也出现了不少相应的产品。
而目前丁酸甘油酯的合成，一般都是以丁酸和甘油为原料，在酸的催化作用下脱水缩合得到酯，而酯化反应属于一种可逆反应，故而为了促使反应向正方向进行，减少反应时间，降低副反应的发生，通常都需要加入带水剂，以及时带走生成的水分，提高反应的速率和产品得率。通常所用的带水剂有四氯化碳、甲苯、二甲苯、环己烷、石油醚等有机溶剂，这些有机溶剂都可以与酯互溶，在后续蒸馏除杂过程中很难完全去除干净，会有少量残留于产品之中，若用于饲料添加剂中将会形成一定的隐患和威胁。另外，大量使用有机溶剂，对于环境保护和操作人员的健康也同样存在威胁，在蒸馏过程中会造成部分溶剂泄漏进入大气，且蒸馏过程本身也会增加成本。因此，随着丁酸甘油酯在动物饲料中的应用的增加，开发一种更加绿色环保的合成工艺也成为了十分重要而迫切的事情。
发明内容
本发明的目的是提供一种在不需要添加任何有机溶剂作为带水剂的条件下，利用酸催化丁酸与甘油进行酯化反应高效合成丁酸甘油酯的方法。
本发明的技术方案是提供了一种丁酸甘油酯合成方法，包括如下步骤：
1)在反应器中，将丁酸、甘油、催化剂和固体脱水剂加热进行酯化反应。
2)酯化反应结束后，将反应器中的反应液过滤取滤液，并向滤液中滴加氢氧化钠溶液，至滤液pH为中性，静置分层，取上层油相。
3)将油相通过填充有无水硫酸钠的干燥柱，即得丁酸甘油酯产品。
进一步的，上述催化剂为浓磷酸。
进一步的，上述丁酸与甘油的物质的量之比为1～3:1，催化剂加入量为丁酸质量的4～5%，通过控制丁酸与甘油的比例可以获得不同含量的丁酸单甘油酯、二丁酸甘油酯和三丁酸甘油酯产品。
进一步的，上述固体脱水剂为氨基磺酸或氧化硼。
进一步的，上述氨基磺酸与丁酸的物质的量之比为0.9～1.1:1，或氧化硼与丁酸的物质的量之比为0.3～0.4:1。
进一步的，上述步骤1)中酯化反应温度为80～120℃，反应时间为6～12h。
进一步的，上述步骤2)中氢氧化钠溶液的质量浓度为10%。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
(1)本发明提供的这种丁酸甘油酯合成方法避免使用有机溶剂作为带水剂，降低了蒸发成本，减少了生产安全隐患，避免了对环境的污染，合成工艺更加绿色安全；同时还避免了产品中可能残存有机溶剂，造成其应用于饲料产品中存在安全隐患。
(2)本发明提供的这种丁酸甘油酯合成方法通过增加固体脱水剂，使得反应速率更加高效，缩短了反应时间，提高了反应转化率。
具体实施方式
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
本实施例提供了一种丁酸甘油酯合成方法，具体包括如下步骤：
(1)向500mL烧瓶中投入丁酸120g、甘油41.8g，以及浓磷酸4.8g，升温至100℃，并分批加入固体脱水剂氨基磺酸119g，反应12h，酯化反应结束。
(2)将酯化反应后的反应液过滤去掉其中的固体物质，将滤液转入烧瓶中，开启搅拌，滴加10%氢氧化钠溶液，直至反应液pH接近中性，再继续搅拌0.5h，然后将其转入分液漏斗中，静置分层，弃去下层水相，取上层油相。
(3)将该油相通过填充无水硫酸钠的玻璃柱，得到三丁酸甘油酯，收率为96.17%，经HPLC检测其含量为95.24%。
实施例2：
本实施例提供了一种丁酸甘油酯合成方法，具体包括如下步骤：
(1)向500mL烧瓶中投入丁酸120g、甘油125.4g，以及浓磷酸6g，升温至90℃，并分批加入固体脱水剂氨基磺酸145.5g，反应6h，酯化反应结束。
(2)将酯化反应后的反应液过滤去掉其中的固体物质，将滤液转入烧瓶中，开启搅拌，滴加10%氢氧化钠溶液，直至反应液pH接近中性，再继续搅拌0.5h，然后将其转入分液漏斗中，静置分层，弃去下层水相，取上层油相。
(3)将该油相通过填充无水硫酸钠的玻璃柱，得到丁酸单甘油酯，收率为89.32%，经HPLC检测其含量为90.06%。
实施例3：
本实施例提供了一种丁酸甘油酯合成方法，具体包括如下步骤：
(1)向500mL烧瓶中投入丁酸120g、甘油41.8g，以及浓磷酸6g，升温至100℃，并分批加入固体脱水剂氧化硼28.5g，反应12h，酯化反应结束。
(2)将酯化反应后的反应液过滤去掉其中的固体物质，将滤液转入烧瓶中，开启搅拌，滴加10%氢氧化钠溶液，直至反应液pH接近中性，再继续搅拌0.5h，然后将其转入分液漏斗中，静置分层，弃去下层水相，取上层油相。
(3)将该油相通过填充无水硫酸钠的玻璃柱，得到三丁酸甘油酯，收率为95.96%，经HPLC检测其含量为96.33%。
实施例4：
本实施例提供了一种丁酸甘油酯合成方法，具体包括如下步骤：
(1)向500mL烧瓶中投入丁酸120g、甘油125.4g，以及浓磷酸4.8g，升温至90℃，并分批加入固体脱水剂氧化硼38g，反应10h，酯化反应结束。
(2)将酯化反应后的反应液过滤去掉其中的固体物质，将滤液转入烧瓶中，开启搅拌，滴加10%氢氧化钠溶液，直至反应液pH接近中性，再继续搅拌0.5h，然后将其转入分液漏斗中，静置分层，弃去下层水相，取上层油相。
(3)将该油相通过填充无水硫酸钠的玻璃柱，得到丁酸单甘油酯，收率为92.65%，经HPLC检测其含量为91.83%。
以上例举仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种丁酸甘油酯合成方法，其特征在于：包括如下步骤：
1)在反应器中，将丁酸、甘油、催化剂和固体脱水剂加热进行酯化反应；
2)酯化反应结束后，将反应器中的反应液过滤取滤液，并向滤液中滴加氢氧化钠溶液，至滤液pH为中性，静置分层，取上层油相；
3)将油相通过填充有无水硫酸钠的干燥柱，即得丁酸甘油酯产品。
2.如权利要求1所述的丁酸甘油酯合成方法，其特征在于：所述催化剂为浓磷酸。
3.如权利要求2所述的丁酸甘油酯合成方法，其特征在于：所述丁酸与甘油的物质的量之比为1～3:1，催化剂加入量为丁酸质量的4～5%。
4.如权利要求1所述的丁酸甘油酯合成方法，其特征在于：所述固体脱水剂为氨基磺酸或氧化硼。
5.如权利要求4所述的丁酸甘油酯合成方法，其特征在于：所述氨基磺酸与丁酸的物质的量之比为0.9～1.1:1，或氧化硼与丁酸的物质的量之比为0.3～0.4:1。
6.如权利要求1所述的丁酸甘油酯合成方法，其特征在于：所述步骤1)中酯化反应温度为80～120℃，反应时间为6～12h。
7.如权利要求1所述的丁酸甘油酯合成方法，其特征在于：所述步骤2)中氢氧化钠溶液的质量浓度为10%。
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