一种微波辅助壬二酸单甲酯自催化水解制备壬二酸的方法技术

本发明专利技术公开了一种微波辅助壬二酸单甲酯自催化水解制备壬二酸的方法，以油脂下游产品壬二酸单甲酯为原料，与一定比例的水混合后，在微波反应器中发生自催化水解反应，经保温分层、冷却结晶、减压抽滤、真空干燥后得到壬二酸产品，纯度达到99%以上。本发明专利技术巧妙地利用微波强化反应物壬二酸单甲酯与产物壬二酸的羧基氢电离，提高体系氢离子的浓度，加速壬二酸单甲酯的酯基水解反应；同时利用微波强化油水两相混合、传质，加速副产物甲醇的汽化，促使水解反应正向进行，加快水解反应速率，壬二酸单甲酯的转化率达到99%以上。本发明专利技术具有工艺简单、原料绿色可再生、无需催化剂、绿色、高效的优点。点。点。

【技术实现步骤摘要】
一种微波辅助壬二酸单甲酯自催化水解制备壬二酸的方法


[0001]本专利技术属于生物柴油下游产品开发
，具体涉及一种微波辅助壬二酸单甲酯自催化水解制备壬二酸的方法。

技术介绍

[0002]壬二酸，亦称为杜鹃花酸，作为中长链二元酸的一种，具有十分广泛的工业用途。在工业领域，壬二酸主要用来合成壬二酸二辛酯、壬二酸异丁酯增塑剂。在医药领域，壬二酸以其抗菌活性作用添加至膏药中用来治疗皮肤疾病，并且还以抑制色素异常的作用用于生产相关化妆品等。除此之外，壬二酸还可以用于生产润滑油、香料、乳化剂、高分子尼龙69、电容器、阻燃剂、絮凝剂等，具有很高的使用价值。
[0003]目前，工业上主要将油酸作为臭氧氧化裂解法制备壬二酸的原料，再通过减压蒸馏、溶剂萃取和结晶的方式对壬二酸进行提纯。而由油酸制备壬二酸的裂解产物中包含了大量醇、醛、酸类反应副产物和未参与反应的饱和脂肪酸，分子间羧基与羟基存在氢键的缔合使得分离纯化工艺过程较为复杂，生产成本较高。CN 108164416 B尝试以纯化的油酸甲酯为原料通过臭氧氧化裂解制备壬二酸单甲酯，壬二酸单甲酯粗品通过精馏可以得到高纯度的壬二酸单甲酯。壬二酸单甲酯在酸性环境经水解反应，可以得到纯度较高的壬二酸产物，以硫酸等强酸为催化剂下水解反应的转化率可达99%，说明壬二酸单甲酯经水解制备壬二酸具有技术上的可行性，但是产生了大量酸性废水的问题，且产品含硫量较高，后续分离工艺较复杂，而不加催化剂的水解体系内壬二酸单甲酯电离出的氢离子含量较低，且在水合氢离子的催化作用下，其水解反应的转化效率较低。

技术实现思路

[0004]针对现有技术中存在的上述问题，本专利技术的目的在于一种微波辅助壬二酸单甲酯自催化水解制备壬二酸的方法，尤其适用于油脂下游产品制备壬二酸的途径。
[0005]本专利技术采用的技术方案如下：所述的一种微波辅助壬二酸单甲酯自催化水解制备壬二酸的方法，包括以下步骤：以油脂下游产品壬二酸单甲酯为原料，与去离子水混合后，反应液转移至微波反应器中在微波辐射下反应，在微波作用下使壬二酸单甲酯原料及后续产生的壬二酸产物均发生偶极极化和离子传质从而解离出氢离子，实现壬二酸单甲酯的快速自催化水解反应，且反应过程中持续蒸出甲醇蒸汽并进行冷凝收集；反应结束后，反应液依次经保温分层、冷却结晶、减压抽滤、真空干燥后得到产物壬二酸。
[0006]进一步地，所述原料壬二酸单甲酯与去离子水的质量比为1：8~16，优选1：10~12。
[0007]进一步地，所述水解反应温度为90~99℃，优选为95~99℃。
[0008]进一步地，所述水解反应的时间为1~6h，优选为2.5~4h。
[0009]进一步地，所述冷却结晶的温度为10
‑
30℃，优选10
‑
20℃。
[0010]进一步地，微波的加热功率为200W
‑
600W，优选300W
‑
500W。
[0011]本专利技术的制备方法具有如下优点及有益效果：（1）本专利技术中原料壬二酸单甲酯的羧基具有较强的极性，在微波场中容易发生偶极极化和离子传质，从而提高体系氢离子浓度，增大水合氢离子浓度，增强对水解反应的自催化作用；同时，随着反应进行，产物壬二酸的两个羧基在微波作用下进一步发生偶极极化和离子传质，解离出更多的氢离子，增大水合氢离子浓度从而实现壬二酸单甲酯的快速自催化水解反应。
[0012]（2）本专利技术中原料壬二酸单甲酯分子与水分子在微波场作用下高速运动、碰撞，增强了油水两相的传质，大幅加快水解反应速率；另一方面，微波加热有助于副产物甲醇的汽化，改变相平衡，促使水解反应朝正向进行，提升壬二酸单甲酯的转化率（反应中蒸出的甲醇蒸汽会携带大量的水分，可以先将水分冷凝下来后重新返回至微波反应器中，再将未冷凝的甲醇进行冷凝收集）。
[0013]（3）本专利技术无需加入硫酸等酸性催化剂，避免了设备腐蚀、酸性废水污染等问题，具有工艺流程简单、绿色、高效、能耗低的优点。
附图说明
[0014]图1为本专利技术微波辅助壬二酸单甲酯自催化水解制备壬二酸的方法的流程示意图。
具体实施方式
[0015]下面结合具体实施例对本专利技术作进一步说明，但本专利技术的保护范围并不限于此。
[0016]本专利技术实施例中制备壬二酸的方法的流程示意图如图1所示，在反应中持续蒸出甲醇蒸汽，蒸汽携带的水分冷凝重新返回至反应器中。
[0017]实施例1取质量分数99.5%壬二酸单甲酯原料12.20g，壬二酸单甲酯原料与水混合置于微波反应器中，在微波功率300W、水解温度为95℃条件下，壬二酸单甲酯与去离子水的质量比为1：12.3，在微波反应器中反应4.0 h，壬二酸单甲酯的转化率可达到99%以上，转化率对比情况如表1所示。反应结束后置于保温分液漏斗中静置1h，将下层水相置于15℃下冷却结晶，并减压抽滤、真空干燥后得到产物壬二酸10.71g。
[0018]通过HG/T 4481
‑
2012 工业用壬二酸的标准测定壬二酸的得率与纯度，本实施例中最终得到的壬二酸纯度为99.57 % ，壬二酸得率为94.80 %。所得壬二酸产品与市售壬二酸产品对比结果如表2所示。
[0019]实施例2取质量分数99.5%壬二酸单甲酯原料12.22g，壬二酸单甲酯原料与水混合置于微波反应器中，在微波功率400W、水解温度为99℃条件下，壬二酸单甲酯与去离子水的质量比为1：13.6，在微波反应器中反应3.0 h，壬二酸单甲酯的转化率可达到99%以上，转化率对比情况如表1所示。反应结束后置于保温分液漏斗中静置1h，将下层水相置于20℃下冷却结晶，并减压抽滤、真空干燥后得到产物壬二酸10.88 g。
[0020]通过HG/T 4481
‑
2012 工业用壬二酸的标准测定壬二酸的得率与纯度。本实施例中最终得到的壬二酸纯度为99.52 %，壬二酸得率为96.15 %。所得壬二酸产品与市售壬二
酸产品对比结果如表2所示。
[0021]实施例3取质量分数99.5%壬二酸单甲酯原料12.18g，壬二酸单甲酯原料与水混合置于微波反应器中，在微波功率500W、水解温度为99℃条件下，壬二酸单甲酯与去离子水的质量比为1：13.7，在微波反应器中反应2.5 h，壬二酸单甲酯的转化率可达到99%以上，转化率对比情况如表1所示。反应结束后置于保温分液漏斗中静置1h，将下层水相置于15℃下冷却结晶，并减压抽滤、真空干燥后得到产物壬二酸10.78g。
[0022]通过HG/T 4481
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2012 工业用壬二酸的标准测定壬二酸的得率与纯度。本实施例中最终得到的壬二酸纯度为99.53 %，壬二酸得率为95.58 %。所得壬二酸产品与市售壬二酸产品对比结果如表2所示。
[0023]实施例4取质量分数99.5%壬二酸单甲酯原料12.33 g，壬二酸单甲酯原料与水混合置于微波反应器中，在微波功率500W、水解温度为95℃条件下，壬本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种微波辅助壬二酸单甲酯自催化水解制备壬二酸的方法，其特征在于包括以下步骤：以油脂下游产品壬二酸单甲酯为原料，与去离子水混合后，反应液转移至微波反应器中在微波辐射下反应，在微波作用下使壬二酸单甲酯原料及后续产生的壬二酸产物均发生偶极极化和离子传质从而解离出氢离子，实现壬二酸单甲酯的快速自催化水解反应，且反应过程中持续蒸出甲醇蒸汽并进行冷凝收集；反应结束后，反应液依次经保温分层、冷却结晶、减压抽滤、真空干燥后得到产物壬二酸。2.如权利要求1所述的一种微波辅助壬二酸单甲酯自催化水解制备壬二酸的方法，其特征在于所述原料壬二酸单甲酯与去离子水的质量比为1：8~16，优选1：10~12。3.如权利要求1所述的一种微波辅助壬二酸单...

【专利技术属性】
技术研发人员：聂勇，马佳威，梁晓江，罗佳南，李文豪，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：