更新时间:2022-08-25 17:33
高级脂肪酸,指含十个碳原子以上的脂肪酸。例如,硬脂酸、软脂酸和油酸等。硬脂酸、 软脂酸属于饱和高级脂肪酸,常温呈固态。油酸的烃基里含有一个双键,它属于不饱和高级脂肪酸,常温下呈液态。
自然界中的脂肪酸主要以酯的形式存在于动植物油脂中,天然的脂肪酸数量很少。
生产方法——早期的高级脂肪酸主要从动植物油脂中提取,随着现代石油化工的发展,高级脂肪酸已可以通过合成法生产。在美国和日本,仍以天然油脂为主要原料,同时还采用以烯烃为原料的生产路线;中国、苏联及东欧各国主要以石蜡(见石油蜡)为原料生产。
以天然油脂为原料:油脂中的脂肪酸碳数几乎全部为偶数,该法所得脂肪酸均为偶碳产物。油脂是甘油三酯类化合物,可通过加碱皂化、酸化或者水解的方法制取脂肪酸。
工业上采用Colgate Emery连续分解装置,把高压蒸汽鼓入分解塔内,反应温度250~260℃,压力5.0~5.5MPa,停留时间2~3h,反应转化率达98%~99%,产物通过加氢除去不饱和脂肪酸,再经减压蒸馏得纯度为99.5%的产品。
以石油烃为原料,即石蜡氧化法——1936年德国亨克尔公司建立第一个工业化装置。该法是以沸程350~420℃的直链正构烷烃——石蜡为原料,在高锰酸钾或二氧化锰-钾-钠催化剂存在下,石蜡与空气在反应塔内接触。首先在120~160℃,0.14~0.63MPa下引发1~2h,控制温度在105~120℃,反应时间12~20h,收率75%~85%,产物在洗涤塔内水洗除去C1~C4酸,分离催化剂后加碱皂化,再于380℃,0.6~1.3MPa下分离不皂化物,最后用硫酸酸化,通过精制分离出各种等级的脂肪酸。每吨酸消耗石蜡约1.75~1.85t。反应可在多组串联的氧化塔或其他形式反应器中连续进行。
C17H35COOH 硬脂酸(十八烷酸)
C17H33COOH 油酸(十八烯酸)
C17H29COOH 亚麻酸(十八碳三烯酸)
C19H29COOH EPA(二十碳五烯酸)
C21H43COOH 山萮酸(二十二烷酸)
C21H31COOH DHA(二十二碳六烯酸)
等。
早期的高级脂肪酸主要从动植物油脂中提取,随着现代石油化工的发展,高级脂肪酸已可以通过合成法生产。在美国和日本,仍以天然油脂为主要原料,同时还采用以烯烃为原料的生产路线;中国、俄罗斯及东欧各国主要以石蜡(见石油蜡)为原料生产。
以天然油脂为原料:油脂中的脂肪酸碳数几乎全部为偶数,所以,该法所得脂肪酸均为偶碳产物。油脂是甘油三酯类化合物,可通过加碱皂化、酸化或者水解的方法制取脂肪酸。其基本反应为:工业上采用Colgate Emery连续分解装置,把高压蒸汽鼓入分解塔内,反应温度250~260℃,压力5.0~5.5MPa,停留时间2~3h,反应转化率达98%~99%,产物通过加氢除去不饱和脂肪酸,再经减压蒸馏得纯度为99.5%的产品。
用油脂生产的脂肪酸称天然脂肪酸。此外,高级脂肪酸还可以从松香、木浆浮油中提取(见农林化工产品)。以石油烃为原料,即石蜡氧化法——1936年德国亨克尔公司建立第一个工业化装置。该法是以沸程350~420℃的直链正构烷烃——石蜡为原料,在高锰酸钾或二氧化锰-钾-钠催化剂存在下,石蜡与空气在反应塔内接触。首先在120~160℃,0.14~0.63MPa下引发1~2h,控制温度在105~120℃,反应时间12~20h,收率75%~85%,产物在洗涤塔内水洗除去C1~C4酸,分离催化剂后加碱皂化,再于380℃,0.6~1.3MPa下分离不皂化物,最后用硫酸酸化,通过精制分离出各种等级的脂肪酸。每吨酸消耗石蜡约1.75~1.85t。反应可在多组串联的氧化塔或其他形式反应器中连续进行。
以烯烃为原料,主要有下列方法:
①伯醇碱氧化法——由烯烃通过羰基合成法和齐格勒法制的伯醇经碱熔融生成钠盐,再经酸化得脂肪酸:
RCH2OH+NaOH─→RCOONa+2H2
2RCOONa+H2SO4─→2RCOOH+Na2SO4
③齐格勒中间体氧化和羧基化法——乙烯齐聚得到的烷基铝直接氧化,或者与二氧化碳反应生成三烷氧基铝后,再经水解成酸:
2R3Al+9O2─→6R′COOH+3H2O+Al2O3
R3Al+3CO2─→(RCOO)3Al
(RCOO)3Al+3H2O─→3RCOOH+Al(OH)3
④科赫法——支链烯烃在硫酸-氟化硼催化剂存在下,于0~80℃,0.1~10MPa条件下与一氧化碳、水反应可生成带支链的高级脂肪酸。
直链饱和高级脂肪酸的用途主要是制肥皂;不饱和的高级脂肪酸可用作涂料原料,也可加氢进行氢化反应制成饱和脂肪酸;带支链的高级脂肪酸具有高的热稳定性和难皂化的特点,适于制涂料和树脂。合成的宽馏分高级脂肪酸可进行分馏后应用。
开辟原料来源,发展各种绿色表面活性剂的生产,从发展的眼光来看具有重要的现实意义。天然高级脂肪酸是用绿色植物油等原料开发的可再生资源,最重要用途在于生产绿色表面活性剂。在我国,应坚持走以资源为基础,符合中国国情的对子孙后代负责的绿色表面活性剂的开发道路,并大力推广已用于生产的绿色表面活性剂。