[发明专利]一种快速水解环氧脂肪酸酯制备生物基多羟基脂肪酸酯的方法

说明书

本发明公开了一种快速水解环氧脂肪酸酯制备生物基多羟基脂肪酸酯的方法，以环氧脂肪酸甲酯为反应原料，采用硅钨分子筛为固体酸催化剂，采用双氧水为氧化剂；将反应原料、固体酸催化剂、氧化剂和有机溶剂混合均匀，在水浴加热条件下进行搅拌反应，反应结束后离心分离出固体酸催化剂，去除固体酸催化剂后的反应液旋蒸回收溶剂并除水分，制得目标产物生物基多羟基脂肪酸酯；其中，离心分离出的固体酸催化剂用于与反应原料、氧化剂和有机溶剂混合，重复催化反应；所述硅钨分子筛为硅‑钨复合氧化物。通过本发明的方法，可在较温和的反应条件和较短的反应时间下，达到较高的环氧脂肪酸酯的开环转化率和产物多羟基脂肪酸酯的收率。

技术领域

本发明涉及一种快速水解环氧脂肪酸酯制备生物基多羟基脂肪酸酯的方法。

背景技术

环氧化合物的开环反应在有机合成以及药物合成等方面表现出了较高的优越性。如：利用其易于制备和开环的特点，用作保护基；利用开环反应的立体、区域选择性高的特点合成有机化合物；利用开环反应将其直接转化为带有新官能团的链状化合物等。相比单羟基硬脂酸酯，环氧脂肪酸酯开环生成的生物基多羟基脂肪酸酯极性较强，羟基数目更多且渗透力高而发泡力低、黏度大，可衍生出更多的化学品。产物多羟基脂肪酸酯是一种重要平台化合物，可进一步缩合制备聚氨酯，也可氧化裂解生成生物基羧酸等化工产品。近年来，多羟基脂肪酸酯也被广泛用于机械金属工业、表面活性剂、化妆品基剂等多个领域。

在目前的研究中，环氧开环法是制备多羟基脂肪酸酯常用的方法。李楠等采用溶胶-凝胶-浸渍法制备SO₄/ZrO₂固体酸催化剂，将其应用于环氧大豆油和甲醇的开环加成反应在110℃下反应2h制得大豆油基多元醇(中国油脂，2012，37(6)：67-71)。Miao等人通过开环氧化大豆油与异丙醇胺和盐酸盐反应在80-100℃下反应6h成功制得了多羟基脂肪酸(Journal of Applied Polymer Science，2013，127(3)：1929-1936)。成取林等用硫酸溶液进行改性得到固体酸催化剂，用于环氧大豆油与异辛醇开环并在95℃下反应9h成功制得了支链脂肪酸酯(广东化工，2016，2(43)：45-47)。王迎春等人以环氧大豆油和甲醇为原料，通过开环加成制备植物油基多元醇。在自制的二氯二氧化钨(WO₂Cl₂)作催化剂、三氟甲磺酸银(AgOTf)作助催化剂在70℃下反应8h成功制得了大豆油多元醇(精细化工，2018(9))。在以上环氧开环法制备多羟基脂肪酸酯的文献中，环氧开环反应温度较高且反应时间均较长，催化剂大多是无机酸或使用无机酸制备而成，在使用过程中会对设备产生腐蚀，且反应结束后需向反应液中加入水进行分层，无机酸溶于水中形成废酸，废酸的后处理比较困难。

发明内容

针对现有存在的技术问题，本发明的目的在于提供一种快速水解环氧油酸甲酯制生物基多羟基脂肪酸酯的方法，通过本发明的方法，可在较温和的反应条件和较短的反应时间下，达到较高的开环转化率和产物收率。

所述的一种快速水解环氧脂肪酸酯制备生物基多羟基脂肪酸酯的方法，其特征在于以环氧脂肪酸甲酯为反应原料，采用硅钨分子筛为固体酸催化剂，采用双氧水为氧化剂；将反应原料、固体酸催化剂、氧化剂和有机溶剂混合均匀，在水浴加热条件下进行搅拌反应，反应结束后离心分离出固体酸催化剂，去除固体酸催化剂后的反应液旋蒸回收溶剂并除水分，制得目标产物生物基多羟基脂肪酸酯；其中，离心分离出的固体酸催化剂用于与反应原料、氧化剂和有机溶剂混合，重复催化反应；所述硅钨分子筛为硅-钨复合氧化物。

所述的一种快速水解环氧脂肪酸酯制备生物基多羟基脂肪酸酯的方法，其特征在于所述硅钨分子筛的制备方法包括以下步骤：

1)将钨源溶于水中并搅拌至溶液澄清，得溶液A；

2)将模板剂和四甲基氢氧化铵溶解于水中，并搅拌至溶液澄清，得溶液B；