使用固体酸性和碱性催化剂制备功能化的蓖麻油衍生物制造技术

本发明专利技术涉及用于从作为原材料的环氧化的蓖麻油，使用非均相酸性和碱性催化剂制备具有可调节的性质的功能化的蓖麻油衍生物，即开环的蓖麻油酸甘油酯、蓖麻油酸环氧烷基酯和开环的蓖麻油酸烷基酯的方法的开发。更具体地，本发明专利技术利用两个反应化学，即开环和酯交换，对于前者使用Amberlyst 15作为固体酸催化剂，并且对于后者使用衍生自CaAl层状双氢氧化物(CaAl‑LDH)的氧化物作为固体碱性催化剂，和其组合。此外，两种催化剂都可重复使用并且产物在反应后可容易地通过简单的物理方法分离。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】专利
本专利技术涉及从作为原材料的环氧化的蓖麻油使用可再循环固体(酸性/碱性)催化剂制备具有可调节的物理性质的功能化的蓖麻油衍生物(开环的蓖麻油酸甘油酯，蓖麻油酸环氧烷基酯和开环的蓖麻油酸烷基酯)的方法，其中功能化可以在脂肪链区域或酯键处(在一个不影响另一个的情况下)或在两处通过选择合适的反应化学/催化剂实现。专利技术背景蓖麻油，一种有前景的不可食用油，除了用于医疗目的达几个世纪之外，还有效用于很多工业方法。在世界上，每年生产～120万吨的蓖麻油并且印度以接近～60％的总产量占据榜首，接着是中国和巴西。蓖麻油，除了相对便宜之外还高度稳定(较长的保存期限)，连同它们独特的功能，使其相对于很多其他植物油更优越。在其脂肪组成中，>85％由蓖麻油酸构成，这使得蓖麻油成为用于各种商业用途的重要原材料。环氧化的蓖麻油的结构油和脂肪衍生物的环氧化物是用于生产具有很多工业用途的多种化学品的有价值的中间体，并且环氧化的蓖麻油也不例外。由于高活性的环氧烷环的存在，环氧化的脂肪衍生物可以容易地进行各种化学转化。衍生自脂肪环氧化物的产物可用于生物增塑剂，表面活性剂和涂层，聚合物，润滑剂添加剂，液压液和电解质液，用作汽车中的抗摩擦剂/抗氧化剂和抗磨剂，聚氨酯和用作润滑剂。Sharma等人在他们的Agric.FoodChem.(2006)54，9866-9872)中的文章\Synthesisofhydroxythio-etherderivativesofvegetableoil\中报道了从环氧化的大豆油和1-丁硫醇在45℃合成羟基硫醚衍生物。使用均相高氯酸作为催化剂并且需要另外的化学品是该工作的缺点。Guo等人在他们的Am.OilChem.Soc.(2007)84，929-935中的文章\Hydrolysisofepoxidizedsoybeanoilinthepresenceofphosphoricacid\中报道了在磷酸的存在下水解环氧化的大豆油。他们发现，叔丁醇是制备基于大豆的多元醇的最佳溶剂。使用均相磷酸作为催化剂是该工作的主要缺点。Lathi和Mattiasson在他们的Appl.Catal.B.，(2007)69，207-212中的文章\Greenapproachfortheprerarationofbiodegradablelubricantbasestockfromepoxidizedvegetableoil\中报道了用C4+醇使环氧化的大豆油连续开环，接着使用Amberlyst-15与乙酸酐酯化。尽管他们使用可重复使用的Amberlyst15催化剂，需要较长反应时间(15h)是该方法的主要缺点。Doll和Erhan在他们的GreenChem.(2008)10，712-717中的文章\Synthesisofcyclicacetals(ketals)fromoleochemicalsusingasolventfreemethod\中报道了从环氧化的油酸甲酯使用酸性催化剂制备脂肪缩醛和支链脂肪酯。使用均相液体酸性催化剂(H3PO4和H2SO4)是该工作的主要缺点。Guidotti等人在他们的GreenChem.(2009)11，1173-1178中的文章\Anefficientringopeningofmethylepoxystearatepromotedbysyntheticacidsaponiteclays\中报道了利用甲醇使用合成的酸性皂石粘土对环氧硬脂酸甲酯进行开环反应并且在1h内获得90％的环氧化物转化率。必需在150℃在空气中预处理催化剂是该工作的缺点。Ahn等人在他们的GreenChem.(2012)14，136-142中的文章\Ringopeningofepoxidizedmethyloleateusinganovelacid-functionalizedironnanoparticlecatalyst\中报道了使用酸功能化的铁纳米粒子作为催化剂使环氧化的油酸甲酯开环并且获得与H2SO4相似的化学剂量产率的产物。需要很多化学品，在合成期间需要惰性气体，敏感的合成过程，和更长的制备活性催化剂的时间是该工作的主要缺点。Doll等人在他们的ACSSustainableChem.Eng.(2013)1，39-45中的文章\Bismuth(III)tnfluoromethanesulfonatecatalyzedring-openingofmonoepoxyoleochemicalstoformketoanddiketoderivatives\中报道了从环氧化的油酸甲酯使用三氟甲磺酸铋(III)作为催化剂制备酮和二酮衍生物，其中在二甲亚砜(DMSO)的存在下制备之后提及的酮。不可重复使用的均相催化剂并且在严格条件(氮填充的手套箱)下进行反应是该工作的缺点。环氧化的油与醇的酯交换得到环氧脂肪烷基酯并且可用作表面活性剂、燃料添加剂和用于其他工业过程。该方法类似于通过植物油与醇的酯交换来制备脂肪酸烷基酯(生物柴油)。RonaldA.Holser在他的Ind.Crop.Prod.(2008)27，130-132中的文章\Transesterificationofepoxidizedsoybeanoiltoprepareepoxymethylesters\中报道了用甲醇钠作为催化剂对环氧化的大豆油进行酯交换并且在50℃在10min内实现完全转化。使用不可再循环的均相催化剂进行反应是该工作的主要缺点。专利技术目的本专利技术的主要目的是从作为原材料的环氧化的蓖麻油(ECO)制备功能化的蓖麻油衍生物。本专利技术的另一目的是通过选择适当的反应化学使ECO的特定区域功能化，而不影响其他区域。本专利技术的另一目的是使用非均相催化剂用于制备功能化的蓖麻油衍生物。本专利技术的另一目的是使用可市购的Amberlyst15作为酸性催化剂制备开环的蓖麻油酸甘油酯，而不影响酯区域。本专利技术的另一目的是使用可容易合成的衍生自CaAl层状双氢氧化物(LDH)的氧化物作为碱性催化剂通过环氧化的蓖麻油/蓖麻油酸环氧甲酯的酯交换而不影响脂肪区域来制备蓖麻油酸环氧烷基酯。本专利技术的另一目的是通过使用Amberlyst15和衍生自CaAl-LDH的氧化物二者作为催化剂通过两锅反应，如使ECO开环接着酯交换(或)反之亦然，通过在两个区域都进行功能化，以从ECO制备开环的蓖麻油酸烷基酯。本专利技术的另一目的是通过在一锅反应中使用Amberlyst15和衍生自CaAl-LDH的氧化物二者作为催化剂以从ECO制备开环的蓖麻油酸烷基酯。本专利技术的另一目的是通过开发简单的方法使催化剂再循环。本专利技术的另一目的是通过选择不同的亲核试剂/醇来改变功能化的衍生物的物理性质。本专利技术的另一目的是通过共混来调节功能化的衍生物的物理性质。本专利技术的另一目的以更大规模证明本方法。附图简述图1表示功能化的蓖麻油衍生物的制备(表示为甲基衍生物)。专利技术概述因此，本专利技术提供从环氧化的蓖麻油(ECO)经由开环和/或酯交换制备功能化的蓖麻油衍生物的方法，其中环氧化的蓖麻油的转化百分比在82至91％的范围内，所述方法包括以下步骤：i.在20至30℃范围内的室温将环氧化的蓖麻油与反应物混合以获得混合物；ii本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于从环氧化的蓖麻油(ECO)经由开环和/或酯交换制备功能化的蓖麻油衍生物的方法，其中环氧化的蓖麻油的转化百分比在82至91％的范围内，所述方法包括以下步骤：(i)在20至30℃范围内的室温将环氧化的蓖麻油与反应物混合以获得混合物；(ii)将就油而言在0.5‑20重量％范围的一种或多种催化剂加入至步骤(i)中获得的所述混合物中以获得混合物；(iii)在1至7小时范围内的时间段内在27‑105℃范围内的温度搅拌步骤(ii)中获得的所述混合物，接着滗析/过滤所述催化剂以获得产物混合物；(iv)通过旋转蒸发，并且如果需要，之前用己烷进行溶剂萃取，从步骤(iii)中获得的所述混合物中移除未反应的试剂和溶剂，以获得功能化的蓖麻油衍生物；(v)像在步骤(i)中那样将步骤(iv)中获得的功能化的蓖麻油衍生物与反应物混合，并且按照步骤(ii)至(iv)以获得功能化的蓖麻油衍生物。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.08.06 IN 2225/DEL/20141.一种用于从环氧化的蓖麻油(ECO)经由开环和/或酯交换制备功能化的蓖麻油衍生物的方法，其中环氧化的蓖麻油的转化百分比在82至91％的范围内，所述方法包括以下步骤：(i)在20至30℃范围内的室温将环氧化的蓖麻油与反应物混合以获得混合物；(ii)将就油而言在0.5-20重量％范围的一种或多种催化剂加入至步骤(i)中获得的所述混合物中以获得混合物；(iii)在1至7小时范围内的时间段内在27-105℃范围内的温度搅拌步骤(ii)中获得的所述混合物，接着滗析/过滤所述催化剂以获得产物混合物；(iv)通过旋转蒸发，并且如果需要，之前用己烷进行溶剂萃取，从步骤(iii)中获得的所述混合物中移除未反应的试剂和溶剂，以获得功能化的蓖麻油衍生物；(v)像在步骤(i)中那样将步骤(iv)中获得的功能化的蓖麻油衍生物与反应物混合，并且按照步骤(ii)至(iv)以获得功能化的蓖麻油衍生物。2.如权利要求1所述的方法，其中功能化的蓖麻油衍生物选自由开环的蓖麻油酸甘油酯、蓖麻油酸环氧烷基酯和开环的蓖麻油酸烷基酯组成的组。3.如权利要求1所述的方法，其中步骤(i)中使用的反应物是甲醇以经由开环获得开环的蓖麻油酸甘油酯并且经由酯交换获得蓖麻油酸环氧甲酯。4.如权利要求1所述的方法，其中将作为溶剂的甲苯加入至步骤(i)中获得的混合物中，之后加入催化剂，以获得开环的蓖麻油酸甘油酯和开环的蓖麻油酸烷基酯。5.如权利要求1所述的方法，其中...

【专利技术属性】
技术研发人员：斯里尼瓦桑·卡纳安，桑卡拉纳拉亚南·西瓦顺穆甘姆，
申请(专利权)人：科学与工业研究委员会，
类型：发明
国别省市：印度;IN