用于制备聚甘油脂肪酸酯的工艺制造技术

描述了一种用于由添加了金属催化剂的反应混合物制备聚甘油脂肪酸酯的工艺，以及一种用于纯化中间合成产物的方法，所述中间合成产物除聚甘油脂肪酸酯之外还包含过量脂肪酸。与现有技术相比，随着原料、辅料、溶剂和能源的更经济的使用，获得了显著提高的产率和更高的工艺速度。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于制备聚甘油脂肪酸酯的工艺描述了一种用于由添加了金属催化剂的反应混合物制备聚甘油脂肪酸酯的工艺，以及一种用于纯化中间合成产物的方法，所述中间合成产物除聚甘油脂肪酸酯之外还包含过量脂肪酸。与现有技术相比，随着原料、辅料、溶剂和能源的更经济的使用，获得了显著提高的产率和更高的工艺速度。聚甘油脂肪酸酯(缩写为PGE)已经在工业上使用，例如用作食品和化妆品工业中的乳化剂、用作防锈剂的组分、用作纺织工业中或杀虫剂中的增塑剂。近来，应用的可能性也出现在药物的配制中，其中在此优选的制备是通过不使用有潜在毒性的起始材料并且不生成有毒的中间产物和副产物的合成来进行。可以形成PGE的基本结构的最简单的聚甘油是具有实验式C6O5H14的直链双甘油和支链双甘油，所述双甘油可以在工业规模上且以已知方式合成，例如通过使甘油与2,3-环氧-1-丙醇在碱性催化下反应以形成醚键或通过在碱性催化下的热缩合来合成，其中主要包含双甘油的级分随后可以被分离。双甘油可以以三种不同的结构异构形式存在，即，呈直链形式，其中醚桥形成在所涉及的两个甘油分子的相应的第一碳原子之间；呈支链形式，其中醚桥形成在所用的第一甘油分子的第一碳原子与第二甘油分子的第二碳原子的第一碳原子之间；以及呈核枝状聚合形式，其中醚桥形成在相应的第二碳原子之间。在由碱催化的两个甘油分子缩合的情况下，至多约80％以直链形式存在，并且至多约20％以支链形式存在，而仅产生非常少量的核枝状聚合形式。在与脂肪酸酯化的情况下，还可使用包含多于两个甘油基单元的聚甘油。一般来讲，聚甘油缩写为“PG”，并且整数n作为后缀添加(其提供了聚甘油基单元的数量)，即，“PGn”。作为实例，三甘油写为PG3，并且具有实验式C9O7H20。现在应在PGn分子的所有游离羟基处发生与脂肪酸(例如与硬脂酸)的完全酯化。在直链PG3的情况下，则完全酯化将在第一甘油基单元的第一碳原子和第二碳原子处、在第二甘油基单元的第二碳原子处以及在第三甘油基单元的第二碳原子和第三碳原子处发生。因此，在具有实验式C18OH35的所选实例中，这个实例的实验式给定为C9O7H15R5，其中每个R表示脂肪酸残基。在聚甘油脂肪酸酯的情况下，必须在偏酯与全酯之间进行区分。用饱和非支链脂肪酸酯化的聚甘油的确立缩写的名称为PG(n)-Cm全酯，或者视情况名称为PG(n)-Cm偏酯，其中呈与聚甘油的名称类似的方式的括号中的“n”给出分子中所包含的甘油基单元的数量，并且m表示用于酯化反应的饱和脂肪酸的碳原子数量。因此，“n”表示具有实验式C3O2H5R的甘油基单元的数量，其中R可表示脂肪酸残基或游离羟基的氢原子。因此，“PG(2)-C18全酯”将描述具有实验式C78O9H150的聚甘油脂肪酸全酯。在PG(n)-Cm-偏酯的情况下，脂肪酸残基的数量取平均值，于是同时，实验式为级分提供大多存在于多数中的酯化变化。通过另外提供羟值(所述羟值为非酯化羟基含量的量度)来提供聚甘油脂肪酸偏酯的更准确名称，并且因此提供关于偏酯的酯化程度的信息。可能由于空间原因，在这种情况下酯化反应优选从外向内发生。因此，最初，被酯化的羟基是允许脂肪酸残基具有最高自由度的那些。然后，直链聚甘油处的第一酯化反应优选地在位于一端处的边缘聚甘油基单元的第一碳原子的羟基处发生，然后，第二酯化反应在位于另一端处的边缘聚甘油基单元的第一碳原子的羟基处发生。接下来，与已经酯化的位置紧邻的碳原子位置处的羟基被酯化等等。PG全酯的合成与PG偏酯的合成的不同之处尤其在于在前者中，必须向待酯化的聚甘油提供尽可能多的脂肪酸，这允许存在的聚甘油的所有羟基都被酯化。作为实例，一摩尔的直链双甘油理论上应用四摩尔的脂肪酸酯化，以便获得PG全酯，因为双甘油的每个分子具有能够因此被酯化的四个游离羟基。在实践中，使用超过用于完全酯化的理论上必需的量的摩尔过量是有利的，任选地根据游离羟基的数量的反应决定的减少而减少，以便保持完全酯化的反应时间尽可能地短。这种类型的反应决定的减少可能由于通过加热反应混合物的升华过程而发生。在此所用的术语“脂肪酸”应被理解为意指优选包含6至22个碳原子的脂肪族单羧酸，所述脂肪族单羧酸优选是非支链的且饱和的并且具有偶数个碳原子，但是其也可包含奇数个碳原子、是支链的和/或不饱和的。特别优选地，对于制备待纯化的聚甘油脂肪酸全酯，使用包含16、18、20或22个碳原子的非支链的饱和脂肪酸，即，棕榈酸、硬脂酸、花生酸或山嵛酸。在制备前述的PG(n)-Cm全酯的情况下，在合成期间采用的过量脂肪酸必须在酯化反应之后尽可能完全去除。在这方面，出现的问题是由于所涉及的努力和参与组分的高沸点，作为一种方法的蒸馏是不可能的，因为反应产物受到严重的热应力并且不能预期达到小于1mgKOH/g的目标酸值。相反，通常进行用稀释的含水氢氧化钠或氢氧化钾精炼，在此期间也形成对应的脂肪酸钠盐或钾盐，其通常称为皂。然后，通常在若干步骤中用水洗涤所形成的皂，尤其如由MichaelBockisch在“HandbuchderLebensmitteltechnologies”[FoodTechnologyManual]，ulmerverlag，Stuttgart1993，第484ff页中所述。在这种情况下的问题是皂充当乳化剂，并且在这种情况下发生的大量乳液形成导致聚甘油脂肪酸酯产率的损失，所述损失通常总计多于50％。然而，一旦已进行小于3.0mgKOH/g的酸值的碱精炼，就形成如此多的皂以致不再可以容许与乳液相关的产率损失。作为使用稀释的含水氢氧化物精炼的替代方案，如DE4101431A1中所公开，还尝试了干法精炼，其中在完全酯化反应之后，用十水碳酸钠或碳酸氢钠作为精炼剂来补充包含过量脂肪酸的反应产物，以便然后机械分离已从PG全酯形成的皂。由于事实是反应只可以在脂肪酸与精炼剂之间的界面处发生，因此在此的转化程度高度取决于粒度测定和混合强度。在这种方法中，例如，使用诸如膨润土的过滤助剂滤除皂和过量精炼剂，其中伴随的和不希望的产率损失多于12％。因此，目的是使用于制备聚甘油脂肪酸酯的合成条件对于使用相应反应混合物的无毒组分的药物目的更有效，并且还使在合成后纯化过程期间尽可能定量地分离任何过量脂肪酸，同时将产率提高到多于90％。关于通过如权利要求1所述的工艺的合成条件，以及关于通过如权利要求3所述的方法的纯化来实现所述目的；在相应的从属权利要求中限定了有利的实施方案。提出了一种包括合成方法的工艺，所述工艺用于由包含脂肪酸和聚甘油的反应混合物制备聚甘油脂肪酸酯。在这方面，向反应混合物添加具有至少一种金属化合物的催化剂，所述至少一种金属化合物至少包含金属锰、锌、钴或钛，诸如例如，乙酸锌、乙酸钴或乙酸锰(II)的相应四水合物。关于转化程度和反应速率的高效率由无毒的钛酸四丁酯提供，其根据本专利技术优选用于合成聚甘油脂肪酸全酯，并且其还可以用于提高由聚甘油和脂肪酸合成PG(n)-Cm偏酯的效率。因为钛是四价的，所以正丁醇配体球可以被交换成至多四种分别具有至少一个反应性羟基的试剂。在这方面，强路易斯酸钛(IV)用作试剂的活化剂，其与脂肪酸反应以形成本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种包括合成方法的用于由反应混合物制备聚甘油脂肪酸酯的工艺，/n其特征在于，/n向包含脂肪酸和聚甘油的所述反应混合物添加具有至少一种金属化合物的催化剂，所述至少一种金属化合物至少包含锰、锌、钴或钛。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种包括合成方法的用于由反应混合物制备聚甘油脂肪酸酯的工艺，
其特征在于，
向包含脂肪酸和聚甘油的所述反应混合物添加具有至少一种金属化合物的催化剂，所述至少一种金属化合物至少包含锰、锌、钴或钛。


2.如权利要求1所述的工艺，
其特征在于，
所述催化剂包括钛酸四丁酯。


3.一种用于从中间产物纯化聚甘油脂肪酸酯的方法，所述中间产物除聚甘油脂肪酸酯之外还包含过量脂肪酸并且能够通过使用优选地使聚甘油和脂肪酸反应的方法获得，
其特征在于，
所述中间产物经历使用碱性溶液的精炼步骤，直到形成脂肪酸盐和脂肪相，并且在所述脂肪相中，获得小于1.0mgKOH/g的酸值。


4.如权利要求3所述的纯化方法，
其特征在于，
在所述精练步骤之后进行溶剂提取。


5.如权利要求4所述的纯化方法，
其特征在于，
所述溶剂提取是在90℃至110℃下以及在小于30毫巴的压力下进行，优选地在小于20毫巴的压力下以及在100℃下进行。


6.如权利要求3至5中一项所述的纯化方法，
其特征在于，
在分离步骤中，优选地借助于离心进行所述脂肪酸盐与所述聚甘油脂肪酸酯的分离。


7.如权利要求3至6中一项所述的纯化方法，
其特征在于，
所述上游反应方法包括液化步骤，在所述液化步骤中，使聚甘油和脂肪酸熔融以形成两相反应混合物。


8.如权利要求3至7中一项所述的纯化方法，
其特征在于，
所述上游反应方法包括干燥步骤，在所述干燥步骤中，所述反应混合物的干燥是在真空下进行。


9.如权利要求3至8中一项所述的纯化方法，
其特征在于，
所述上游反应方法包括加热步骤，在所述加热步骤中，所述反应混合物在400毫巴的压力下加热到200℃至240℃，优选地加热到220℃至240℃，并且特别优选地加热到230℃至235℃。


10.如权利要求3至9中一项所述的纯化方法，
其特征在于，
所述上游反应方法包括减压，在所述减压中，所述反应混合物上的压力从400毫巴逐步减小到小于50毫巴。


11.如权利要求3至10中一项所述的纯化方法，
其特征在于，
在所述精练...

【专利技术属性】
技术研发人员：德克·洛赫曼，塞巴斯蒂安·雷耶，迈克尔·斯蒂尔，
申请(专利权)人：IOI油脂化学品有限责任公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE