聚乙二醇400单油酸酯的研发及生产

-30ZHEJIANG CHEMICAL INDUSTRYVol45No.7(2014)精细化工聚乙二醇400单油酸酯的研发及生j章城亮,王义永,盛晓园,丁婷婷,李祥清(浙江医药股份有限公司新昌制药厂,浙江绍兴312500摘要:以油酸、聚乙二醇400(PEG40为原料,对甲苯磺酸为催化剂,酯化合成聚乙二醇400单油酸酯(PEG400MO)。考察了反应溶剂、温度、催化剂用量、溶剂用量、萃取用量等因素对酯化反应的影响,最终确定最佳的反应条件为油酸与PEG400的摩尔比为1:1.2,对甲苯磺酸投料量为油酸质量的10%,环己烷投料量为油酸的10倍体积,在68℃加热回流反应约7h,反应完全后加入与对甲苯磺酸等摩尔的碳酸氢钠中和,再以油酸1.0倍质量的PEG400分成等量3次萃取,萃取后减压蒸馏除去环己烷,再经过滤得到产品PEG4OMO。以研发的工艺进行工业化生产,平均摩尔收率在90%左右,产品各项指标符合标准要求关键词:聚乙二醇400单油酸酯;研发;生产文章编号:1006-4184(2014)7-0030-04聚乙二醇脂肪酸酯是一种非离子表面活性较快,所以本研究选择对甲苯磺酸作催化剂口剂,具有高乳化性、增稠性、增溶性等特点。常用的有聚乙二醇油酸酯、聚乙二醇硬脂酸酯、聚乙1实验部分二醇月桂酸酯等。其中聚乙二醇400单油酸酯1.1原料、试剂及设备(以下简称PEG400MO)可作乳化剂、增溶剂、润滑油酸(温州万事达油脂,食品级),聚乙二醇剂、抗静电剂等,在制药、食品、纺织、日用化工工400(以下简称PEG400,湖南尔康制药有限公司,业中应用广泛医药级),对甲苯磺酸(苏州虎丘区星火精细化工由于生产VE制品需要使用食品级乳化剂厂),正已烷(扬子石化炼化有限公司),环己烷(韩PEG400MO,要求PEG400MO颜色要浅,目前市场国IG),甲苯(韩国LG),碳酸氢钠(湖南裕华化销售的食品级PEG400MO较少,且普遍存在外观工集团有限公司,食品级),旋转蒸发仪(上海安亭颜色较深,无法满足生产需求的问题。研发生产实验仪器有限公司)。食品级低色度乳化剂PEG400MO迫在眉睫。1.2实验原理常用的制备聚乙二醇脂肪酸酯的方法为油酸和PEG400在对甲苯磺酸催化下进行酯步酯化法,聚乙二醇400和脂肪酸酯化反应的催化反应,反应生成PEG400MO,为避免聚乙二醇化剂有硫酸、对甲苯磺酸、硼酸吲、固体酸、脂肪400双油酸酯的产生,一般PEG400投料过量。通酶等,由于硫酸价格低,工业生产PEG400MO,过考察反应溶剂、反应温度等条件,分析所得产一般以硫酸作为催化剂,但产物颜色较深。而对品的颜色等指标。诜择话合T业生产的工艺条甲苯磺酸价格合理,产品颜色好,催化反应速度件。酯中国煤化工CNMHG收稿日期:2014-03-21作者简介:章城亮(1980-),男,浙江金华人,工程师,主要从事天然维生素E下游产品的研发及生产。E-mail:elz209@hotmail.com2014年第45卷第7期浙化王对甲苯磺酸H:CO/SO:HHOR-COOH+ HO(CH CHO)nHR-COO(CH, CH,O)nH + H,O油酸聚乙二醇400聚乙二醇400单油酸酯1.3实验路线方法液测定酸值。对甲苯磺酸水合物分子量190,酸值将油酸和PEG400及溶剂加入带有搅拌器、526mI/g;油酸分子量282,酸值35.4mI温度计及分水器的四颈瓶中,加热至回流温度,再PEG400和溶剂酸值为加入催化剂,反应一段时间后,通过计算反应液酸通过计算反应液总酸值,减去对甲苯磺酸的值,确定酯化是否完全总酸值,即为剩余未反应的油酸总酸值,再除以油反应结束后,加入碳酸氢钠中和对甲苯磺酸,酸的酸值,即可得到剩余未反应的油酸质量。剩余然后升温,减压蒸馏除去溶剂。蒸毕,冷却、过滤除质量小于油酸投料量2.0%,即酯化转化率大于去对甲苯磺酸钠,最终得到产品。980%,视为酯化反应完全。14反应终点检测方法计算公式如下反应后取反应液,用0.1moL氢氧化钠滴定W剩余油酸质量=(W总投料量ⅹV反应液酸值)-528×W对甲苯磺酸投料量1.5产品质量指标的建立由表2可知反应温度越高,反应速度越快,但PEG400MO无国家及行业标准,所以自行建产品的颜色越深,为了得到低色度的PEG400MO立了PEG400MO的产品质量标准,见表1。综合反应时间,首选环已烷作反应溶剂22催化剂的用量对反应时间及产品颜色的影响表1PEG400MO质量标准油酸:PEG400的摩尔比为1:12,环己烷投料项目标准规定检测方法量固定为油酸的10倍,考察对甲苯磺酸投料量对色度≤100铂钴色度单位( HAZEN)GB11903-1989酯化完全时间和产品颜色的影响,实验结果见表3酸值≤5 meoh/T5530-2005皂化值75-95 mgkoH/GBT5534-2008表3对甲苯磺酸用量对反应时间及重金属≤10mg/kgGB/T5009.74-2003产品颜色影响对甲苯磺酸用量酯化完全的时间/产品色度( HAZEN)油酸的514502结果与讨论油酸的10%2.1不同反应溶剂及温度对产品颜色的影响油酸的15%油酸:PEG400的摩尔比为1:1.2,固定对甲苯油酸的20%磺酸为油酸质量的5%,溶剂投料量固定为油酸的5倍。以正己烷、环己烷、甲苯作为反应溶剂进由表3可知,对甲苯磺酸投料量与反应完全时间成反比,对甲苯磺酸投料量增加产品颜色加行实验,实验结果见表深,综合反应时间,为了降低成本,对甲苯磺酸的表2反应温度对产品颜色的影响投料量为油酸的10%较好。反应溶剂反应温度r℃C酯化完全的23溶V中国煤化工品颜色的影响产品色度时间/h(HAZEN)油CNMHG:1.2,对甲苯磺酸正己烷投料量为油酸质量的10%,以环已烷为反应溶环已烷剂,考察环己烷投料量对酯化完全时间和产品颜甲苯110色的影响,实验结果见表4ZHEJIANG CHEMICAL INDUSTRYVol45No.7(2014)表4环己烷用量对反应时间及产品颜色影响取。萃取后减压蒸馏除去环已烷,再经过滤得到环己烷投料量酯化完全的时间h产品色度( HAZEN)产品PEG40010油酸的5倍体积46743工业化生产油酸的7倍体积150油酸的10倍体积3.1生产装备油酸的15倍体积油酸的20倍体积如图1所示,按工艺要求配备的聚乙二醇40050单油酸酯装置流程图。该装备特点是配置简单,可由表4可知环已烷投料量与反应完全时间在同一反应釜内完成反应、萃取、蒸馏过程。成正比,环己烷投料量减少,产品颜色加深,综合冷很器反应时间、产品颜色考虑,环己烷投料量为油酸冷水出的10倍体积较好。24萃取对产品颜色和收率的影响以环己烷为溶剂反应,由于PFG400过量20%,PEG400不溶于环已烷层,在反应结束后静溶剂份水置,会出现分层现象,上层颜色较浅为环己烷层,溶解有PEG400MO,下层颜色较深为过量的汽加PEG400和有色杂质。通过加入新的PEG400萃取,可以除去环己剂增烷层中的有色杂质,以提高产品品质实验考察PEG400的萃取用量对产品颜色和收率影响。PEG400分成等量3次萃取,实验结果见表5。图1聚乙二醇400单油酸装置流程图表5聚乙二醇400萃取用量对产品颜色及收率影响32原料配比PPEG400用量产品颜色收率/%油酸:200kg;PEG400(反应):340kg;对甲苯油酸0.5倍黄色磺酸:20kg;环已烷:2000L;碳酸氢钠:9kg;油酸0.8倍黄色08s38PEG400(萃取):200kg油酸1.0倍淡黄色33生产流程油酸1.2倍淡黄色油酸和PEG400投入反应釜中,加热至回流油酸1.5倍淡黄色温度68℃,再加入催化剂,反应约7h后,取样检由表5可知PEG400萃取量越大,产品颜色测,加入碳酸氢钠,再用PEG400萃取3次,再减越浅,收率越低,可能是PEG400层也会溶解部分压蒸馏除去环己烷。蒸毕,冷却、过滤,最终得到产品,所以萃取量增加,产品收率会降低。从成本产品。考虑,PEG400萃取量选择为油酸的1.0倍,分成萃取后的PFG400可以套用到下批反应,不等量3次萃取仅降低生产成本,还可以提高产品收率2.5工艺参数路线确定34产品检测结果经实验确定生产条件参数如下按照建立的PEG400MO的产品质量标准检油酸:PEG400摩尔比1:1.2投料,对甲苯磺测,生酸投料量为油酸质量的10%,环己烷投料量为油4结H中国煤化工标要求。CNMHG酸的10倍体积,在68℃加热回流反应约7h,反应完全后加对甲苯磺酸等摩尔的碳酸氢钠中和,采用自行研发的PEG400MO工艺,成功地应再以油酸1.0倍质量的PEG400分成等量3次萃(下转第37页)2014年第45卷第7期浙化王-37Synthesis of Coumarin Derivatives Based on Tetramethy Cjuloidineas raw materialWU Hua-biao, HAN Liang, ZU Xiao-yan, LI Yu-da, YE Qing, GAO Jian-rongZhejiang University of Technology, Hangzhou, Zhejiang 310014, China)Abstract: N, N-Bis (3-methyl -2-butene)-3-hydroxyanilin hydrobromide was prepared from maminophenol and 1-bromo-3-methyl-2-butene via nucleophilic substitution reaction at first. Then 8-hydroxy-1, 1, 7, 7-tetramethyljulolidine was synthesized by electrophilic substitution. And aldehyde group was intro-duced to prepare 9-formyl-8-hydroxy-1, 1, 7, 7-tetramethyljulolidine through Vilsmeir-Haack reaction. Reaction conditions for synthesis of N, N-bis(3-meyhyl-2-butene)-3-hydroxyanilin hydrobromide was explored,the results showed that when the ratio of m-aminophenol and 1-bromo-3-methyl-2-butene was 1: 2 andcalcium carbonate was used as acid-binding agent, the yield was optimum. Then 9-formyl-8-hydroxy1, 1, 7, 7-tetramethyljulolidine reacted with 2-thiopheneacetonitrile or 4-bromophenylacetonitrile to preparetwo 3-arylcoumarin derivatives. The structure of the derivative and products were identified by H NMRspectroscopy. And the UV spectra of target products were testedKeywords: m-aminophenol 1-bromo-3-methyl-2-butene; synthesis; tetramethyl julolidine; coumarindeerivatives(上接第32页)用到工业化生产中,平均摩尔收率在90%左右,[21李行,陈永杰,巴红亮,等硼酸酯法合成聚乙二醇400)产品各项指标符合标准要求单蓖麻油酸酯J精细石油化工,2013,30(4):29-33「3]冯光瑛,杨仁春,魏天俊,等固体超强酸S0/O2催化合成硬脂酸聚乙二醇400单酯的研究门日用化学工业参考文献1998(5):12-14.∏]安红,田志茗,宋伟明.混酸PEG酯的合成及性能研究[4]寇秀芬,徐家立固定化脂肪酶催化聚乙二醇脂肪酸酯的J精细石油化工,1998(5):21-23合成小生物工程学报,1996(12):131-135The r D and Production of Polyethylene Glycol 400 MonooleateZHANG Cheng-liang, WANG Yi-yong, SHENG Xiao-yuan, DING Ting-Ting, LI Xiang-Qing(Xinchang Pharmaceutical Factory, Zhejiang Medicine Co, Ltd, Shaoxing, Zhejiang 312500., China)Abstract: Polyethylene glycol 400 monooleate(PEG400MO) was prepared with oleic acid and polyethylene glycol 400(PEG400)as raw material, p-toluenesulfonic acid as a catalyst. The effects of reaction solventtemperature, amount of catalyst, the amount of solvent extraction amount on the esterification reaction were analyzed. The optimum reaction conditions were the oleic acid PEG400 molar ratio of 1: 1. 2, p-toluenesulfonicfeeding amount of 10% the mass oleic acid, cyclohexane feeding amount of 10 times the volume of oleic acid,the reaction was heated to reflux at 68C about 7 hours, after the reaction was completed, sodium bicarbonateequimolar with p-toluenesulfonic was added to neutralize, then 1.0中国煤化工(PEG40)wasdivided into 3 parts to extract, after extraction, the cyclohexane wasiCNMHGnder reduced pres-sure, then through filtrating to obtain the product PEG400MO. Thewas applled to industrial production, the average yield was about 90 %, the indicators of product conform to the standard requirementKeywords: PEG400MO; research and development; production