[发明专利]交内酯化合物及其制备方法

说明书

本发明公开了制备交内酯化合物的方法和由此制备的交内酯化合物。制备交内酯化合物的方法包括：将生物质脂肪转化为脂肪酸；将脂肪酸分离为C₁₆饱和脂肪酸和C₁₈不饱和脂肪酸；制备直链内烯烃(LIO)；通过将C₁₈不饱和脂肪酸部分氢化来增加油酸的量；通过将油酸交叉复分解来合成交内酯聚合物；将C₁₆饱和脂肪酸加帽至交内酯聚合物上；以及使该交内酯聚合物与直链内烯烃反应。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2014年7月8日提交至韩国知识产权局的韩国专利申请号10-2014-0084969的优先权和权益，其全部内容通过引用的方式并入本文中。

发明领域

本发明涉及交内酯(estolide)化合物和其制备方法，更具体而言，涉及不包括不饱和键且展现出优异的低温稳定性和氧化稳定性的交内酯化合物和其制备方法。

相关领域说明

为了制备表现出高生物降解性且没有毒性物质如S、N、芳烃和重金属的环境友好型润滑油，提出了制备生物质衍生的润滑油的技术。

最近，交内酯作为生物质衍生的环境友好型润滑油成为关注的焦点。烃中不饱和双键与羧基交联的物质统称为交内酯。交内酯可以天然衍生自蓖麻籽或雷斯克勒(lesquerella)衍生的植物油。通过1954年Penoyer等，本领域中已知交内酯可通过简单的合成来制备，由此暗示了生产作为新产物的交内酯的可能性。

虽然从一开始就认识到由于其结构性质，有交内酯应用为润滑油(V族，酯类基础油)的可能性，但由于初期提出的甘油三酯衍生的交内酯没有保留足够的氧化稳定性，尽管其倾点优良，甘油三酯衍生的交内酯仍不适于用作润滑油。

在Chemistry and physical properties of estolide(交内酯化学和物理性质)(Isbell,2011)中，公开了由(1)脱酯、(2)交内酯合成、(3)酯化和(4)氢化组成的四步工艺作为制备交内酯的方法。脱酯是将组成生物质脂肪的大部分的甘油三酯转化为脂肪酸的工序；交内酯合成是将不饱和脂肪酸转化为交内酯的工序；酯化是通过使交内酯中存在的羧基与醇反应变为酯而稳定交内酯的工序；以及氢化是通过除去交内酯中存在的不饱和双键而改善交内酯的氧化稳定性的工序。

制备的交内酯表现出高质润滑基础油的性质，其展现比一般基于石油的I族、II族和III族基础油更高的粘度指数、氧化稳定性和热稳定性，且具有作为润滑油的一大优点，即交内酯可制作成基于100vis的高粘度润滑基础油。

然而，现有的制备交内酯的方法具有如下根本问题。

第一个问题是对油酸的依赖性。在交内酯研究初期，进行了由甘油三酯本身制备交内酯，然后使用所制备的交内酯作为润滑基础油的研究。然而，由于当直接使用甘油三酯时交内酯展现出差的低温稳定性，交内酯不适于用作润滑基础油。另一方面，选择性使用油酸作为制备交内酯的原料，由此显著降低了交内酯的低温稳定性问题同时改善了交内酯的其它性质。然而，可见交内酯制备中对油酸的依赖性显著增加。生物质衍生的油酸的供给是固有地受限。例如，粗棕榈油(CPO)中含有的油酸量仅为约52wt％。因此，只有生物质脂肪中的油酸含量用于交内酯的制备，且油酸的量仅为生物质脂肪中的约50％。另外，有一个问题是应考虑除油酸外的剩余脂肪酸的使用。

第二个问题是醇是酯化所必需的。因为由于交内酯反应导致交内酯中存在脂肪酸基团，且由此会引起各种问题如物质不稳定、腐蚀性等，所以交内酯必须被制成另一种稳定形式。在大部分情况中，交内酯被制成展现出高稳定性且可提供体积增加的酯形式。现有交内酯为通过酸基团与醇的反应的酯形式时也是稳定的。换言之，对于反应稳定性，也可理解为醇是必需的。由于反应中不会生成醇，有一个问题是必须从外部引入醇。