材料化学李昆昂蔗糖酯的合成与进展222011316210066
- 格式:doc
- 大小:156.50 KB
- 文档页数:9
分散蓝2BLN 工业制法分散蓝2BLN 的制法分汞法和非汞法,由于汞法需用硫酸汞作磺化定位剂,带来含汞废水,造成环境污染,故被逐渐停用。
非汞法合成方法如下:第一次硝化:往硝化锅中加入100%硫酸、蒽醌,搅匀;在4-5h 内缓慢加入混酸(由等量100%硫酸、100%硝酸配制),温度升至80℃左右,保持4-5h,冷却过滤,用100%硫酸洗涤,再用水洗至中性,干燥得粗品。
将粗品加入分离锅中,同时加入100%硫酸溶解,1h 内升温至120℃完全溶解后,缓慢冷却析出1,5-二硝基蒽醌,过滤,用100%硫酸洗涤,再用水洗至中性,干燥得1,5-二硝基蒽醌,熔点372-375℃。
若再用硝基苯重结晶,熔点可升至384-385℃(纯品熔点422℃)。
滤液缓慢加入冰水中,至硫酸浓度达70%左右,析出1,8-二硝基蒽醌,过滤,用70%硫酸洗涤,再用水洗至中性,干燥得1,8-二硝基蒽醌。
熔点280-290℃。
苯氧基化:在反应锅内加入氢氧化钠、苯酚,加热至130-140℃使其全部熔化后冷至120℃,加入1,5-二硝基蒽醌,于2-4h 内升温至140-145℃保温2h,升温至145-155℃保温6h,测终点后,减压蒸苯酚(140℃/21.3kPa),蒸毕,加热水稀释,再加30%氢氧化钠溶液,搅拌4h,过滤,水洗至中性,得1,5-二苯氧基蒽醌。
第二次硝化:在硝化锅中加入少量水,再加入98%硫酸、1,5-二苯氧基蒽醌,搅拌维持10℃,使其全部溶解后,于2h 内缓慢加入96%硝酸,加完升温至40℃,保温8h。
然后将硝化物料倾入大量冰水中,于40℃以下过滤,水洗至中性得,1,5-(2,4-二硝基苯氧基)-4,8-二硝基蒽醌。
水解与还原:在水解锅中加入清水、硝化物滤饼搅匀,然后加入30%氢氧化钠,升温至95℃,保温30min,冷至50℃以下过滤,用3%氢氧化钠洗涤,洗至洗液经酸析无沉淀,过滤,得1,5-二硝基-4,8-二羟基蒽醌。
滤液经酸析、过滤,得2,4-二硝基苯酚。
重氮化反应重氮化,是芳胺与亚硝酸生成重氮盐的反应。
反应中一般使用亚硝酸钠与过量无机酸作为亚硝酸供源。
通式如下:R—NH2 + 2HCl + NaNO2 —> R—N2Cl + NaCl + 2H2O其中R为芳基。
反应由 Peter Griess 在1858年发现。
反应中使用大大过量的HCl,常达3摩每摩胺,其中1摩用于产生ON-OH2+离子,1摩用于生成NOCl,另1摩则用于产生重氮盐酸盐R —N≡NCl。
重氮化用于众多芳香族化合物(特别是重氮染料)的制取;产物重氮盐可经重氮偶联、水解(成酚)、脱重氮化、Schiemann反应、Sandmeyer反应、还原(成芳肼)及Gomberg-Bachmann反应等众多方法转化为其他化合物,在合成上有很多用途。
反应条件重氮化多在0-5°C进行,高于此温时重氮盐易分解,导致副产物的生成。
与亚硝酸钠的反应是放热的,故在反应中需冷却反应液,确保温度不过高。
工业上是用通致冷剂或加入冰块的方法保持低温的,实验室中则一般用冰盐浴。
注意事项反应物胺与亚硝酸钠均有毒。
产物重氮盐不稳定,在水溶液中逐渐分解。
干燥的重氮盐可在震动、摩擦、加热或电击的条件下发生爆炸。
实际操作中应避免对重氮盐进行干燥。
特别注意不要将反应液洒出,导致干燥重氮盐的产生。
反应机理∙亚硝酸的质子化+-N=OHO-N=O + H+H∙消去一分子水,产生亲电性的亚硝正离子H2O+-N=O [N=O] + + H 2O∙芳胺亲核性的氮进攻亚硝正离子的氮原子+-NO[N=O]+ + Ar-NH∙去质子化,重排,得重氮氢氧化物Ar-NH 2+-NO Ar-N=N-OH + H+∙氧原子被质子化,脱去水,得重氮正离子。
Ar-N=N-OH + H+Ar-N+N + H2O重氮正离子的四氟硼酸盐或六氟磷酸盐相对较稳定,可以固体形式使用。
重氮化是测定芳香伯胺的标准方法。
重氮化反应影响因素影响因素酸的用量在重氮化反应中,无机酸的作用是:首先使芳胺溶解,次之和亚硝酸钠生成亚硝酸,最后与芳胺作用生成重氮盐。
知识介绍蔗糖酯的合成研究进展邱华,齐暑华,王劲(西北工业大学理学院应用化学系,西安710072)摘要:综述了蔗糖酯的合成方法及工艺的研究进展,并对其反应机理进行了阐述。
蔗糖酯的合成方法主要有四种:溶剂法、微乳化法、无溶剂法以及酶催化法。
溶剂法采用DMF或DMS O为溶剂,但是这两种溶剂均有毒,限制了蔗糖酯在食品等行业的应用。
微乳化法采用丙二醇或水代替溶剂法所使用的有毒溶剂,并加入乳化剂,使反应体系近似为均相体系。
无溶剂法则是通过在反应体系中加入乳化剂或表面活性剂等使熔融相成均一相,反应平稳。
但是一般无溶剂法反应温度较高,反应不易进行,产率低,且产品质量得不到保证。
酶催化合成法是一种新的生物合成方法,采用生物酶代替传统的催化剂合成蔗糖酯,该法催化活性高、反应条件温和、选择性强、产物易分离等优点。
文中还对蔗糖酯粗品的纯化工艺进行了介绍。
关键词:蔗糖酯;合成;反应机理;纯化蔗糖脂肪酸酯简称蔗糖酯(Sucrose Esters,简称SE),是一种新型的多元醇型非离子型表面活性剂。
其外观为白色至黄褐色的粉末状、块状或无色至微黄色的粘稠树脂状。
蔗糖酯的蔗糖部分为亲水基,长链脂肪酸部分为亲油基。
蔗糖酯具有良好的乳化、分散、增溶、润滑、渗透、起泡、粘度调节、防老化、抗菌等性能。
同时,它还具有无毒、易生物降解等特性。
现已被批准作为食品添加剂。
蔗糖酯还广泛应用于医药、化工、石油开采、化肥、化妆品、制糖和果蔬保鲜等工业中。
我们通常所说的蔗糖酯是单、二、三酯组成的混合物。
蔗糖多酯(Sucrose Polyester,SPE)通常指的是三酯以上的蔗糖酯。
确切地讲,蔗糖多酯是蔗糖分子中8个羟基有6个以上的羟基发生酯化反应时(即酯化度n=6~8)生成的一类蔗糖酯[1]。
多酯具有许多特殊的性质,饱和度和脂肪酸链长都会对其有影响[2]。
一般地,多酯在室温下是金黄色透明的油状液体,物理性质类似于食用油酯,其色、香、味均与植物油脂一样,但不被人体内的脂肪酶水解,不产生热量,不会被消化系统吸收,无毒、副作用,是一种理想的脂肪替代品和减肥剂[2-5],还可降低血清中的胆固醇,治疗冠心病[6]。
靛蓝的工业制法传统:靛蓝染料通常由马蓝、菘蓝等几种常见蓝草制备而得.靛蓝染料传统的制备原理是采用发酵法制取靛甙。
先将蓝草切碎浸泡从而浸出色液,经过必要的时间,染液中的吲哚酚缩合,形成蓝色的沉淀加以保存.蓝色沉淀可以作为固体染料长期保存.蓝靛瑶人具体制作方法为:在每年的六、七月份,将采摘的蓝靛草放到专设的“蓝靛井”里浸泡一周.待井水色为深蓝并发出腐烂腥味后,将蓝靛的枝叶捞出,将适量的细石灰粉按比例掺入井中,用木棒猛力搅拌1h,待井面上浮起大量的绿色泡沫即停.为了防雨水进入,蓝靛汁变坏,用植物茎叶将蓝靛井口密封。
经过约3d 时间,石灰和蓝靛水化合沉底.井底凝固的半固态蓝靛汁即为靛蓝染料。
当今:(1)用三氯化磷、磷和乙酰氯把靛红还原成靛蓝,其化学反应方程式如下:(2)以苯胺为初始原料合成靛蓝:首先用苯胺与氯乙酸缩合;然后再进行碱熔,得到二氢吲哚;最后用空气氧化二氢吲哚的水溶液,就可得到靛蓝。
(3)合成靛蓝与天然靛蓝在化学结构上完全相同,其熔点是390—392℃;升华,但不分解,故稳定性好,染色方法简便.但对纤维的亲和性较低、耐磨性较差,所以人们又对其进行改良,得到一些性能更好的靛蓝衍生物。
现在常用的是靛蓝染料实际上是溴或氯的衍生物。
靛蓝的这些衍生物作为染料,颜色鲜艳明亮,不仅其隐色体对纤维有较高的亲和力,而且耐光、耐磨度得到了提高。
目前美国科学家已经利用转基因细菌成功生产出靛蓝染料。
此成果有可能发展成为一种环保型技术,替代化学法靛蓝生产。
3、1,4-萘二甲酸的合成方法:(1)由1-甲基-4-乙酰萘与重铬酸钾在200-300℃、约4MPa下氧化18h制得。
(2)由1,4-二甲基萘以钴-锰-溴为催化剂,在120℃、约3kPa下液相氧化而得。
蔗糖酯的合成与应用研究进展
林秀杰;薛桂芬
【期刊名称】《化工时刊》
【年(卷),期】2001(015)002
【摘要】蔗糖酯是一种性能优良的非离子表面活性剂.综述了蔗糖酯的合成方法,分别介绍了溶剂法(包括二甲基甲酰胺法、丙二醇法、水溶剂法、甲醇法及相转移催化法)及非溶剂法(包括生物合成法).对蔗糖酯的应用及市场情况作了较为详细的介绍.
【总页数】4页(P10-13)
【作者】林秀杰;薛桂芬
【作者单位】辽宁省化工研究院,大连,116023;辽宁省化工研究院,大连,116023【正文语种】中文
【中图分类】TQ225.241
【相关文献】
1.酶催化选择性酯化在蔗糖酯合成中的应用研究进展 [J], 毛多斌;王宇;胡林
2.相转移催化合成蔗糖酯(Ⅳ)蔗糖月桂酸酯的合成 [J], 汪光武;廖洁
3.蔗糖酯的无溶剂法合成研究——均相熔融法合成SE [J], 孙庶冬;吾满江·艾力;等
4.蔗糖酯的无溶剂法合成研究(Ⅱ)——以油脂为原料的蔗糖酯合成 [J], 胡健华;胡鹏
5.蔗糖酯的无溶剂法合成研究(Ⅰ)——无溶剂法合成蔗糖酯 [J], 胡健华;胡鹏
因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
有机化学在食品中应用——蔗糖酯的合成的调查化学与化学工程学院应用化学081班汤君 2008014059前言:蔗糖酯是一种性能优良的非离子表面活性剂。
综述了蔗糖酯的合成方法,分别介绍了溶剂法(包括二甲基甲酰胺法、丙二醇法、水溶剂法、甲醇法及相转移催化法)。
针对达州市蔗糖行业的优势,至此对蔗糖酯的应用作了较为丰富的介绍。
蔗糖脂肪酸酯简称蔗糖酯,是一种性能优良的非离子表面活性剂。
其外观为白色至黄褐色的粉末状、块状或无色至微黄色的黏稠树脂状。
蔗糖酯的蔗糖部分为亲水基,长链脂肪酸部分为亲油基,无味,在体内可被消化,以蔗糖和脂肪酸形式被吸收。
它对眼睛和皮肤的刺激性很小,无毒性,很容易被微生物降解。
它还具有表面活性,可使表面张力减小,具有润湿性,可使油乳化。
由于上述性能,它的合成方法和应用研究一直受到重视。
1、蔗糖酯的合成方法自从1880年Herzfield在实验室成功地合成蔗糖八乙酸酯以来,人们对蔗糖酯的合成路线研究经历从溶剂法到无溶剂的过程。
合成路线随着人们对蔗糖酯要求的提高而不断改进,合成技术趋于简便合理化。
1.1 溶剂法1956年,Osipow等121受美国蔗糖研究基金会的委托,研究开发了以二甲基甲酰胺(DMF)或二甲基亚砜为共溶剂来合成蔗糖酯的所谓snell法。
其后,大日本制糖K K 公司和法国的Mellebezons公司实现了蔗糖酯的小规模工业化生产。
这一方法是在K2C03催化剂的存在下,蔗糖同脂肪酸甲酯在共溶剂二甲基甲酰胺中发生酯交换反应。
由于溶剂损失和将蔗糖酯精制到能食用水平的费用很高,因而这一方法未得到推广。
Neebraska-Shell法,即以不含氮的溶剂丙二醇来合成蔗糖酯。
该法以脂肪酸皂为乳化分散剂是蔗糖和脂肪酸甲(已)酯形成微乳化液,反应物充分混合,反应顺利进行。
Neebraska-Shell法因微乳化液极不稳定且反应要求有很高的真空度以至于工业上很难控制,同时作为副产物的丙二醇脂肪酸酯很难去除,故产品纯度不高。
蔗糖酯的合成工艺及其应用研究摘要:蔗糖酯是一种高效乳化剂和表面活性剂,在工业上具有广泛的用途。
蔗糖酯在食品工业中可用作乳化剂、发泡剂、黏度调节剂、润滑光泽剂、抗老化剂、润湿与分散剂、抗菌剂;在日化工业中作洗净剂和化妆品;在医药工业中作增溶剂、分散剂、渗透剂、乳化剂、包覆剂、崩解剂等。
本文综述了蔗糖酯的典型合成方法及工业用途。
关键词:蔗糖酯表面活性剂溶剂法无溶剂法蔗糖脂肪酸酯(sucroseester,SE)简称为蔗糖酯,是一种新型的多元醇型非离子表面活性剂, 由蔗糖和正羧酸反应生成的一大类有机化合物的总称,根据蔗糖羟基的酯化数,可以获得由亲油性到亲水性的蔗糖脂肪酸酯系列产品,其HLB(亲水、亲油平衡值)值在216之间。
蔗糖酯具有良好的乳化[1]、分散、增溶、润滑、渗透、起泡、粘度调节、防止老化、抗菌等性能;同时,它还具有无毒、易生物降解等特性。
联合国粮农组织(FAO)以及世界卫生组织(WHO)分别在1969年和1980年批准蔗糖酯为食品添加剂。
目前蔗糖酯已在欧洲、美国及日本等国得到普遍使用。
作为一种非离子型表面活性剂, 蔗糖酯的原料来源普遍,价格便宜,具有高HLB,而且其HLB的范围宽,可以广泛应用于食品、医药、化工、石油开采、化肥、化妆品、制糖和果蔬保鲜等工业中。
1.蔗糖酯合成方法蔗糖酯的合成方法很多,主要方法可以概括为:溶剂法、无溶剂法和酶法三大类。
1.1溶剂法[2]将蔗糖溶于DMF中,加脂肪酸(一般用硬脂酸)甲酯和催化K2CO3,在减压加热(约1.2*104 Pa和100℃)条件下进行酯交换反应3~5h,同时馏去甲醇,反应结束后除去溶剂和未参与反应的原料,并在乙醇中重结晶后干燥粉碎而成。
本法工艺简单,反应条件温和,蔗糖不会焦化,脂肪酸甲酯的转化率高(>95%)。
但溶剂DMF价格昂贵、易燃、有毒产品纯化较难,因此随后又出现了由二甲基亚砜(DMS)、苄胺、环己胺等取代DMF的方法。
催化剂除K2CO3外,还有硬酯酸钾、KHCO3、NaOH、NaHCO3等。
蔗糖酯的合成研究进展综述李国兴(西南大学化学化工学院,重庆400715)摘要:蔗糖酯是一种高效乳化剂和表面活性剂,在工业上具有广泛的用途。
对蔗糖酯的合成和分析方法研究进展进行综述,其合成方法主要有溶剂法、无溶剂法、微乳化法和酶催化法4种。
其中溶剂法和酶催化法需用有毒溶剂,限制了产品在食品等行业的应用;无溶剂法反应温度较高,易产生焦化,产品质量得不到保证;微乳化法以丙二醇或水代替有毒溶剂,利用乳化剂使反应体系成为近似均相,是无毒高效的生产工艺。
介绍薄层色谱、柱层析、高效液相色谱、红外色谱等在蔗糖酯分析中的应用,并总结了各自的特点。
关键词:蔗糖酯;合成;分析;表面活性剂中图分类号:TS202.3 文献标志码:A0.前言蔗糖酯(SE)又称蔗糖脂肪酸酯,是一种无毒、易生物降解、具有良好表面活性的非离子表面活性剂,有着广泛的用途。
蔗糖酯在食品工业中可用作乳化剂、发泡剂、黏度调节剂、润滑光泽剂、抗老化剂、润湿与分散剂、抗菌剂;在日化工业中作洗净剂和化妆品;在医药工业中作增溶剂、分散剂、渗透剂、乳化剂、包覆剂、崩解剂等[1-12]。
近年来蔗糖酯作为生理活性物质,在抗癌、增强免疫力和抗菌性方面的研究也引起科学界的关注。
——————————作者简介:李国兴(1990-),男,四川成都人,在校本科生,研究方向高分子材料蔗糖酯按蔗糖中羟基与脂肪酸酯化度的不同可分为单酯、双酯和多酯,单酯溶于温水,双酯、三酯及多酯难溶于水。
蔗糖酯的熔点范围为50~100℃,温度过高会使蔗糖残基焦糖化而发黑。
蔗糖酯在20℃以下水解作用较小,在120℃以下稳定,加热到145℃以上时则容易发生分解。
蔗糖单酯结构式如图1所示。
当蔗糖酯结构中的羟基氢原子进一步被取代时获得双酯、三酯及多酯。
1.蔗糖酯合成原理蔗糖酯的合成采用酯交换法,即蔗糖与脂肪酸低碳醇酯在碱性催化剂作用下发生酯交换反应,得到蔗糖酯和低碳醇。
蔗糖酯是蔗糖(亲水)和脂肪酸(亲油)的酯化产物。
酶催化合成蔗糖酯研究进展
邹义英;谭贤勇;李军生
【期刊名称】《食品科学》
【年(卷),期】2007(028)007
【摘要】本文对蔗糖酯的酶促合成研究进行了总结,其中主要涉及到酶、反应媒介和酰基供体等影响因素.研究发现,蛋白酶、脂肪酶和抗体酶均能区域选择地酰化蔗糖.酶催化合成蔗糖酯通常在N,N-二甲基甲酰胺(DMF),二甲基亚砜(DMSO)和吡啶等有毒溶剂中进行.近几年来,使用混合溶剂或叔丁醇等毒性较小的溶剂代替毒性较大的溶剂,以及无溶剂条件下酶催化合成蔗糖酯的研究,也越来越受重视.活化酯作为酰基供体得到广泛的应用.
【总页数】5页(P546-550)
【作者】邹义英;谭贤勇;李军生
【作者单位】广西工学院图书馆,广西,柳州,545006;广西工学院生物与化学工程系,广西,柳州,545006;广西工学院生物与化学工程系,广西,柳州,545006
【正文语种】中文
【中图分类】TQ426.97
【相关文献】
1.叔戊醇/水两相体系脂肪酶催化合成蔗糖酯 [J], 钱海均;罗旭
2.一种脂肪酶催化合成蔗糖酯反应的工艺优化 [J], 杜理华;沈乐;蒋志鹏
3.两相体系脂肪酶催化合成蔗糖酯的研究 [J], 李云凯
4.酶催化区域选择性合成蔗糖酯的研究进展 [J], 万会达;夏咏梅
5.酶催化选择性酯化在蔗糖酯合成中的应用研究进展 [J], 毛多斌;王宇;胡林
因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
蔗糖酯的合成与研究进展李昆昂1(西南大学化学化工学院,重庆市北碚区,400715)摘要:综述了蔗糖酯的合成方法及工艺的研究进展.并对其应用进行了阐述。
关键词:蔗糖酯;合成;应用中图分类号: O624.31 文献标志码:A1引言蔗糖脂肪酸酯简称蔗糖酯(Sucrose Esters,简称SE),是一种新型的多元醇型非离子型表面活性剂。
其外观为白色至黄褐色的粉末状、块状或无色至微黄色的粘稠树脂状。
蔗糖酯的蔗糖部分为亲水基,长链脂肪酸部分为亲油基。
蔗糖酯具有良好的乳化、分散、增溶、润滑、渗透、起泡、粘度调节、防老化、抗菌等性能。
同时,它还具有无毒、易生物降解等特性。
现已被批准作为食品添加剂。
蔗糖酯还广泛应用于医药、化工、石油开采、化肥、化妆品、制糖和果蔬保鲜等工业中。
我们通常所说的蔗糖酯是单、二、三酯组成的混合物。
蔗糖多酯(Sucrose Polyester,SPE)通常指的是三酯以上的蔗糖酯。
确切地讲,蔗糖多酯是蔗糖分子中8个羟1李昆昂(1992-),男,重庆江津人,材料化学专业2011级本科生。
E-mail:2607548771@基有6个以上的羟基发生酯化反应时(即酯化度n=6—8)生成的一类蔗糖酯。
多酯具有许多特殊的性质,饱和度和脂肪酸链长都会对其有影响。
一般地,多酯在室温下是金黄色透明的油状液体,物理性质类似于食用油酯,其色、香、味均与植物油脂一样,但不被人体内的脂肪酶水解,不产生热量,不会被消化系统吸收,无毒、副作用,是一种理想的脂肪替代品和减肥剂。
,还可降低血清中的胆固醇,治疗冠心病[1]。
蔗糖多酯化学结构如图蔗糖酯的熔点范围为50~100℃,温度过高会使蔗糖残基焦糖化而发黑。
蔗糖酯在20℃以下水解作用较小,在120℃以下稳定,加热到145℃以上时则容易发生分解。
2蔗糖酯的合成方法2.1酰氯酯化法酰氯酯化法是指在催化剂存在下蔗糖和脂肪酸酰氯发生反应生成蔗糖酯。
目前,酰氯酯化法有两种:(1)在含氮有机化合物如二甲基甲酰胺(DMF)、氮杂苯、哇琳或吡啶中,使蔗糖和脂肪酸酰氯发生酯化反应生成蔗糖酯。
这种方法产率较高,但因需毒性较大的含氮有机化合物作溶剂及吡啶,使该法生产的产品很难达到食品、化妆品和药品用标准的要求,因此目前较多的用于蔗糖醋杀虫剂的生产。
(2)先把蔗糖悬浮于大量的无水醋酸中,然后滴加酞氯,在通氮气的条件下,使蔗糖发生酰基化反应生成蔗糖醋。
这种方法用无水乙酸代替毒性较大的含氮溶剂,不使用吡啶,而是用惰性的氮气驱除体系的酸,解决了产品中有毒溶剂的残留问题,且蔗糖酯的产率高达80%,但因用氮气驱酸,很难使HCl 驱除干净,因此产品中有较多的降解产品,产品质量差[2]。
2.2 直接脱水法直接脱水法是以强酸(对甲苯磺酸)为催化剂,极性非质子有机溶剂DMF作为溶剂,使蔗糖与脂肪酸直接反应,脱水生成蔗糖酷,该法过程简单,易于操作,但DMF毒性大,产品难于纯化,且酸性条件下蔗糖容易分解,导致产率低。
2.3 酯交换法酯交换法是指在催化剂存在下蔗糖和脂肪酸酯发生酯交换反应生成蔗糖酯,根据具体的合成工艺不同,酯交换法又分为有溶剂法和无溶剂法。
2.3.1 有溶剂法溶剂法是早期合成蔗糖多酯的方法,采用的溶剂主要有DMF、二甲基亚砜(DMSO)、吡啶等。
溶剂法的优点是产品纯度高、副产物少;缺点是溶剂有毒,易在成品中残留,精制成食品级设备投资大,生产成本高,所以到目前为止溶剂法在工业上基本已被淘汰。
2.3.2无溶剂法无溶剂法是在加热条件下,蔗糖与脂肪酸酯直接反应合成蔗糖多酯。
第一阶段在脂肪酸钾皂存在下脂肪酸甲酯与蔗糖进行反应生成主要含蔗糖低酯的熔融物,这种低酯物能大大促进蔗糖多酯的生成,第二阶段,向反应体系中加入过量的脂肪酸甲酯继续反应,进而生成蔗糖多酯,第三阶段,精制纯化蔗糖多酯以去除未反应的甲酯,脂肪酸皂和色素等杂质。
该法的特点是反应温度低、产率高、安全无毒、符合食用要求。
2.4相转移催化法由于无溶剂法缺少了溶剂的参与,蔗糖多酯的反应物高级脂肪酸酯与蔗糖属固液两相,存在传质阻力,反应很难进行,使得无溶剂法需要在很高的温度下使反应物达到熔融的状态。
为了解决这个问题,Corrigan等采用加入相转移催化溶剂,它是近几年在有机化学合成中发展起来的一种新方法。
它是利用相转移催化剂在两相界面的特殊运输作用,将反应物从一相运输到另一相,从而使反应在均相中进行,大大提高了反应速率[3]。
与无溶剂法相比,相转移催化法可有效降低反应温度,完全避免或部分使用脂肪酸皂,同时还能加快反应进行。
但目前工业化应用还很少,主要是因为目前真正适用于蔗糖多酯的相转移催化剂还不多。
常用的催化剂如季铵盐化合物、冠醚、聚乙二醇或它的醚、酯等。
季铵盐类相转移催化剂具有价廉、低毒、反应后容易分离等优点,但是季铵盐类相转移催化剂不够稳定,在高温下容易发生霍夫曼降解冠醚类催化剂效果好,但成本高,毒性大。
聚乙二醇虽然无毒,价格低廉,但是催化效果不如季铵盐类相转移催化剂。
因此,寻找一种性能更好的相转移催化剂成为相转移催化法亟需解决的一个问题。
2.5微乳化法此方法是对溶剂法的改进。
采用丙二醇或水代替溶剂法所使用的DMW和DMSO有毒溶剂,并加入乳化剂,使反应体系形成近似均相体系的乳化液。
根据替代溶剂的不同,微乳化法又分为丙二醇法和水溶剂法。
2.5.1丙二醇法丙二醇法以丙二醇为溶剂,脂肪酸钠做乳化剂,将蔗糖和脂肪酸酯在丙二醇溶液中加热、搅拌形成微乳化液。
然后适当升温减压,在短时间内可完成反应。
方法不含有毒溶剂,丙二醇可回收,且残存不妨碍在食品中应用。
缺点是容易产生焦糖化,蔗糖损失量较大,产品可能被着色。
孙果宋等[4]进行了由蔗糖和脂肪酸乙酯在丙二醇溶剂中经酯交换合成蔗糖脂肪酸酯的研究,他们不仅进行了小试、中试试验,而且完成了300 t/a规模的工业性技术开发实验。
合成分2步进行:首先将脂肪酸与乙醇反应生成脂肪酸乙酯,第二步蔗糖与脂肪酸酯的酯化。
该工艺合成蔗糖酯收率在78%以上,总酯质量分数在91%以上。
2.5.2水溶剂法水溶剂法是对丙二醇法的进一步改善,以水代替丙二醇作为溶剂。
水乳化法反应的关键是控制反应过程始终维持在微乳化状态。
必须在油水分散体系中加入足够量表面潘陛剂时,使油、水、蔗糖和表面活性剂组成的体系界面张力下降到难以测量的程度,甚至达到负值,但负的界面张力是不稳定的。
要保持体系的稳定,必然要增大分散度,扩大界面积,使体系的界面张力由负值变为零,从而自发达到微乳化状掖的稳定体系。
因而可以通过加入多量的表面活性剂,控制反应体系处于透明的微乳化状态,以使反应过程中蔗糖小滴不致聚集而析出结晶,保证酯交换反应顺利进行。
另外水的引入可能导致水解,因此必须控制水的用量以及适宜的反应温度与压力,避免脂肪酸酯的水解。
此方法合成产品单酯含量高,反应条件温和,反应时间短,成本低,原料转化率较高,是蔗糖酯合成史上的较大突破。
韦异[5]等以蔗糖和硬脂酸甲酯为原料,蔗糖:硬脂酸甲酯(摩尔比)=4:1,乳化剂用量30%,催化剂用量5%,反应时间2.5 h。
压力0.07--0.14 Pa,水溶剂法合成蔗糖酯的重量产率105.9%。
2.6蔗糖酯的生物法(酶法)合成与化学法相比,具有催化活性高、反应条件温和、选择性强、产物分离简单等优点,为蔗糖酯的合成开辟了一条新途径。
生物法合成的蔗糖酯不仅具有乳化、润湿和增溶等表面活性,而且具有增强免疫、抗肿瘤的性能[6]。
生物法合成蔗糖酯的关键在于酶和反应介质的选择。
酶促合成蔗糖酯反应中酶的选择至关重要,为了找到合适的酶,不仅要了解酶的结构特征、催化机制,而且要进行大量的实验[9]。
研究发现:蛋白酶、脂肪酶、抗体酶均能用来合成蔗糖酯。
酶催化剂选择性高,通过不同酶催化得到的区域选择性产物具有特殊的用途。
不同酶的区域选择性不同,归纳起来有如下特征:(1)来自枯草杆菌的蛋白酶的区域选择性体现在蔗糖的l’-OH,另外还有其它几种蛋白酶表现2一OH的选择性,但蛋白酶通常不接受长链(>C12)脂肪酸作为酰基供体,因此限制了蛋白酶在表面活性剂制备方面的适用性;(2)与蛋白酶相比较,脂肪酶可催化宽范围的蔗糖酯的合成,其酰化一般发生在6一OH;(3)最近研究发现抗体酶也能催化合成蔗糖酯。
这不仅增加了合成蔗糖酯的酶的种类,而且由抗体酶可得到更纯的6一D蔗糖单酯。
生物法催化蔗糖酯所用的酶见表3展望蔗糖酯作为一种重要的乳化剂和表面活性剂在食品、医药、化妆品等行业的应用越来越广泛,消耗量也快速增加,在国际上已成为重要的食品添加剂。
目前世界上生产蔗糖酯的国家主要有美国、英国、日本、法国、意大利等,其中日本年产量居世界首位,用量也较大。
我国从20世纪80年代起开始研制蔗糖酯,但由于生产工艺等方面的原因,生产成本以及产品质量与日本产品都有较大的差距。
目前我国的蔗糖酯产量还远远不能满足市场的发展需要,而合成蔗糖酯的原料蔗糖和脂肪酸国内资源十分丰富。
因此,今后蔗糖酯工业的发展关键是要研究和采用先进的合成工艺,提高产品质量,降低生产成本,扩大生产规模。
发展蔗糖酯工业将不仅满足国内不同行业的需求也为国民经济的增长作出贡献[7]。
参考文献[1] 邱华,齐暑华,王劲. 蔗糖酯的合成研究进展[J].高分子通报,2007,10:47-51.[2] 高金玲王鉴张成林. 蔗糖多酯的合成应用及研究进展[J].化工科技市场,2010,33(11).[3] Carrigan J P,Keeney H J.Phase transfer catalyst for use in the manufacture of fatty acid poly ester with pelyols:WO,9821219[P].1998—05—22.[4] 孙果来,杨宏汉,李德昌,等.丙二醇法合成蔗糖脂肪酸酯工业性实验[J].精细化工,2007,24(5):454-465.[5] 周莉,刘波,王玮,等.水乳化法合成蔗糖酯[J].深圳大学学报:理,工版1994,11(3/4):87-91.[6] 赵洪娥,崔励.蔗糖酯的生物合成与提取[J].化学与生物工程,2011,28(5):10-12[7] 赵静,柴成文,李文军.蔗糖酯合成与分析[J].中国科技论文在线,2010,5(3):207—211.Research of the Synthesis of Sucrose EstersKun ang Lee(Department of Chemistry and Chemical Engineering,Southwest University ,Beibei ,Chonqing,China 400715) Abstract:This paper reviews the synthesis and procedure of sucrose esters,also presents its applicationKey words:Sucrose esters;Sucrose polyesters;synthesis;Application。