专利名称：一种共轭亚油酸的制备方法
技术领域：
本发明涉及碱催化异构化亚油酸的化学合成方法，具体涉及一种共轭亚油 酸的制备方法。
背景技术：
共轭亚油酸(Conjugated Linoleic Acid, CLA)是指含有共轭双键的十八碳二 烯酸的多种位置异构体和几何异构体的总称。共轭双键可以是碳链的7， 9-， 8， 10國，......，12, 14-位置，并且它们具有顺顺(c,c)，顺反(c，t)，反反(t，t)几
何异构。这些异构体表现出由于位置和空间构象的不同导致的不同于亚油酸的 化学性质和生理功能，但是各个异构体的性质还未完全清楚。有研究表明，cis-9， trans-ll异构体和tmns-10， cis-12异构体最具有生理活性。trans-10， cis-12异构体 对脂肪有特殊影响，可以抑制脂质的摄取和脂肪的积累。trans-10，cis-12异构体 也具有影响人肝细胞Hep-G2的脂质代谢的作用(Choi Y, Park Y， ParizaMW， et al., Biochemical and Biophysical Research Communications, 2001， 284(3》689-693)。 cis-9, trans-ll和trans-10, cis-12两种异构体在动物模型中均显示出抗癌的作用
(US Patent 5585400， US Patent 5674卯1 )。 cis-9， trans-ll异构体对啮齿动物具有 提高词料效率和促进生长的作用。因此共轭亚油酸广泛应用于药品、食品和饲 料等领域。但是，共轭亚油酸在自然界中主要存在于瘤胃动物如牛、羊的乳脂 以及肉制品中，每克乳脂中含量从2 25毫克不等，植物中含量极少。从天然 物中提取共轭亚油酸成本过高，产量太低，满足不了市场上对共轭亚油酸的需 求，所以人工合成共轭亚油酸变得十分必要。
含亚油酸成分的原料经过异构化可以得到共轭亚油酸，方法主要有1.过 渡金属催化法利用过渡元素铁、钌、锗、铂等金属离子有机配合物或羰基化 合物催化亚油酸或含有亚油酸甘油酯的植物油共轭异构化(EP 0160544， EP 0040577和US 5719301),其缺点是催化剂昂贵且寿命短，毒性大等；2.氢化法 用镍为氢化催化剂，无溶剂条件下得到共轭亚油酸，但转化率较低，副反应如聚 合、分子内环化多(CN1415718A)。 3.生物合成法利用亚油酸异构化酶把亚油 酸转化为c9， tll-CLA (US 7223543和WO 9932卯4)。其缺点是收率低、共轭 亚油酸与反应混合物难分离，成本高，不利于工业化生产。4.光催化异构化法 利用感光剂在一定光波辐射下发生异构化反应，其缺点是设备要求苛刻，感光剂与反应产物分离困难，反应时间太长，且转化率低(Jain VP and Proctor A, Journal of Agricultural and Food Chemistry, 2006， 54， 5590-5596)。 5.碱催化异构
化法此方法因其简单、易于处理、生产成本低而成为目前最常用的一种合成 方法。碱催化异构化法主要受反应温度、碱浓度以及反应物的摩尔浓度等因素 的影响。反应时间越长，反应温度越高，越易发生副反应，生理活性较低的t， t-CLA也越易形成。US Patent 2242230， US Patent 2389260， US Patent 2343644和 US Patent 7452548以高沸点醇类化合物如甘油、乙二醇和丙二醇等多元醇为溶 剂，强碱催化剂条件下合成共轭亚油酸。甘油作为溶剂时，不利于异构化反应 正向进行，反应时间长，会产生较多的t， t-CLA;丙二醇、乙二醇为溶剂时， 副产物甘油与溶剂难分离，并且溶剂有一定的毒性(如乙二醇)；US Patent 2350583以水为溶剂在20(TC-25(TC密闭容器内间歇反应2-7小时，经皂化、异 构化两步反应合成共轭亚油酸，并且伴有聚合等副反应。US Patent 4164505利用 水为溶剂，碱金属氢氧化物为催化剂在27(TC-37(TC下连续反应，虽然反应时间 较短，但是高温带来了副反应和较多t, t-CLA的生成。US Patent 6015833和US Patent 6420577也尝试了以水代替有机溶剂在高压高温条件下合成共轭亚油酸， 结果也是易产生t， t-CLA,并发生聚合和环化反应。US Patent 4381264以少量的 水(0.5%)为溶剂，加入过量的碱，并且通入S02，反应得到共轭亚油酸，但 主要产物是t， t-CLA; US Patent 2004/0015001A1以聚乙二醇为溶剂或水-聚乙二 醇混合物为反应溶剂，常压下合成共轭亚油酸，其缺点是聚乙二醇与副产物甘 油分离比较困难，溶剂难于回收，生产成本高，不适于工业化；US Patent 6479683 先将红花油或大豆油通过转酯化反应得到红花油甲酯化物或大豆油甲酯化物， 然后以碱金属醇盐为催化剂在甲醇、乙醇等溶剂中1351:-177°。下进行异构化反 应制得共轭亚油酸甲酯和共轭亚油酸盐混合物；US Patent 3984444以极性非质 子溶剂如二甲基亚砜、二甲基乙酰胺、二甲基甲酰胺等为溶剂，以醇盐为催化 剂(如甲醇钠、叔丁醇钾等)在160"C左右反应2-8h可以得到较高的转化率。 缺点是溶剂回收困难、原料和催化剂在溶剂中的溶解度偏低，且溶剂有一定的 毒性。US Patent 2007078274A1以非极性非质子溶剂(如正己烷、正庚烷、正辛 烷、异辛烷、环己烷、环辛垸；苯、甲苯、乙醚、石油醚)和长链醇(C6-C20) 为溶剂，转化率较高，但没有给出反应产率数据。其缺点是碱金属醇盐在溶剂 中溶解度有限，需要过量的醇盐，反应粘度较大，有时需要加入相转移催化剂， 产物、溶剂和催化剂分离困难，相转移催化剂回收困难，生产成本高。 发明内容本发明目的是提供一种共轭亚油酸的制备方法，以降低共轭亚油酸的生产 成本。
本发明采用的技术方案的步骤如下
以含有亚油酸甘油酯的植物油或含亚油酸的混合脂肪酸或经过提取分离得 到的亚油酸产物为原料，经碱性催化剂催化异构化、蒸发、酸化、萃取和真空 干燥得到共轭亚油酸，制备过程如下
1) 将碱性催化剂、低沸点醇类溶剂和所述原料加入到反应釜内，通入氮气置 换其中的空气；
2) 反应釜升温，反应l-6h后，冷却至室温；
3) 将反应产物转移于蒸馏釜内，真空蒸除溶剂，回收溶剂，以供循环使用；
4) 用无机酸酸化至pH值为1-3，然后用正己烷进行萃取，得到油相和水相；
5) 将油相用盐水、去离子水分别洗涤三次，蒸除溶剂，真空干燥得到共轭亚 油酸。
所述的低沸点醇类溶剂为Cl-C4直链或支链一元醇及它们的任意组合。 所述碱性催化剂为氢氧化钠、氢氧化钾、甲醇钠、甲醇钾、乙醇钠、乙醇 钾、异丙醇钠或异丙醇钾。
所述碱性催化剂浓度范围为0.5%-8%wt。 所述原料的物质的量浓度范围为0.1 mol/1 - 1.0 mol/l。 所述反应温度范围为100°C-200°C;反应时间为1-6 h。 所述酸中和用无机酸为盐酸、硫酸或磷酸。
所述原料为含有亚油酸甘油酯的植物油；或者含亚油酸的混合脂肪酸。 所述含有亚油酸甘油酯的植物油为红花籽油、葵花籽油、玉米油、核桃油、 大豆油、菜籽油、花生油、棉籽油、椰子油或葡萄籽油；所述的含亚油酸的混 合脂肪酸为从所述植物油得到的脂肪酸或经过提取分离得到的亚油酸产物。 本发明具有的有益效果是
采用甲醇等低沸点的醇类化合物为溶剂一步法合成共轭亚油酸。具有原料 易得、反应步骤少、后处理简单、溶剂可循环利用、生产成本低，易于产业化 的特点。两种最具生理活性的cis-9， trans-ll和trans-10, cis-12异构体在总共轭亚 油酸的比例达到96%以上，原料中亚油酸的转化率达到97.5%以上，整个工艺 过程的共轭亚油酸总产率高达85%以上，适合工业化生产。
具体实施方式
实施例1:
称取红花籽油15.06 g，甲醇180g和NaOH10g置于反应釜中，然后充入 氮气排除空气，密闭系统，搅拌器以800rpm转速搅拌，快速升温至16(TC，恒 温反应3h，反应结束。冷却至室温。将反应混合物转移至圆底烧瓶内，4(TC真 空旋蒸，回收甲醇。然后向圆底烧瓶内加入200 ml的蒸馏水将混合物转移至烧 杯内，加入盐酸中和酸化，调节pH值至3，将混合物转移至分液漏斗中，用正 己垸萃取三次，然后合并正己垸层，分别用5%食盐水和蒸馏水洗涤三次。在旋 转蒸发器中减压蒸去正己烷溶剂，得到混合脂肪酸14.08 g。 GC检测的亚油酸转 化率为97.5%,共轭亚油酸产率为85.7%, c9, tll-CLA和t10， cl2-CLA在总CLA 中的比例为97.6%。
实施例2:
称取葵花籽油14.94 g，甲醇180g和NaOH7.5g置于反应釜中，然后充入 氮气排空，密闭系统，搅拌器以800rpm转速搅拌，快速升温至180°C，恒温反 应2h，反应结束。冷却至室温。将反应混合物转移至圆底烧瓶内，40'C真空旋 蒸，回收甲醇。然后向圆底烧瓶内加入200ml的蒸馏水将混合物转移至烧杯内， 加入磷酸中和酸化，调节pH值至2，将混合物转移至分液漏斗中，用正己烷萃 取三次，然后合并正己垸层，分别用5%食盐水和蒸馏水洗涤三次。在旋转蒸发 器中减压蒸去正己垸溶剂，得到混合脂肪酸13.74 g。 GC检测的亚油酸转化率为 98.0%，共轭亚油酸产率为86.0%, c9, tll-CLA和tlO，cl2-CLA在总CLA中的 比例为96.5%。
实施例3:
称取大豆油15.03 g，甲醇120g和NaOH5g。采用与实例1相同的工艺步 骤，得到混合脂肪酸13.88 g。 GC检测的亚油酸转化率为97.6。/。，共轭亚油酸产 率为85.1%, c9,tll-CLA和tlO,cl2-CLA在总CLA中的比例为97.3°/。。
实施例4:
称取菜籽油15.25 g，甲醇120g和NaOH5g。采用与实例1相同的工艺步 骤，得到混合脂肪酸14.75 g。 GC检测的亚油酸转化率为97.8。/。，共轭亚油酸产 率为88.2°/。， c9,tll-CLA和tlO,cl2-CLA在总CLA中的比例为98.5%。
实施例5:
称取亚油酸14.95 g,甲醇120g和NaOH5g。采用与实例1相同的工艺步 骤，得到混合脂肪酸14.64 g。 GC检测的亚油酸转化率为98.0Q/。，共轭亚油酸产 率为88.6%， c9, tll國CLA和t10， cl2-CLA在总CLA中的比例为98.3%实施例6:
称取玉米油25.07 g，甲醇300g和NaOH25g置于反应釜中，然后充入氮气 排空，密闭系统，搅拌器800rpm转速搅拌，快速升温至130°C，恒温反应5 h， 反应结束。冷却至室温。将反应混合物转移至圆底烧瓶内，4(TC旋蒸，回收甲 醇。然后向圆底烧瓶内加入200 ml的蒸馏水将混合物转移至烧杯内，加入盐酸 中和酸化，调节pH值至2.5,将混合物转移至分液漏斗中，用正己垸萃取三次， 然后合并正己垸层，分别用5%食盐水和蒸馏水洗涤三次。正己烷溶液在旋转蒸 发器中减压蒸去正己烷溶剂，得到混合脂肪酸23.06 g。 GC检测的亚油酸转化率 为95.2%，共轭亚油酸产率为82.0%， c9，tll-CLA和tlO，cl2-CLA在总CLA中 的比例为93.1%。 实施例7:
称取红花籽油15.03 g，甲醇120g和NaOH10g置于反应釜中，然后充入 氮气排空，密闭系统，搅拌器800rpm转速搅拌，快速升温至22(TC，恒温反应 3h，反应结束。冷却至室温。将反应混合物转移至圆底烧瓶内，4(TC水浴旋蒸， 回收甲醇溶剂。然后向圆底烧瓶内加入200 ml的蒸馏水将混合物转移至烧杯内， 加入盐酸中和酸化，调节pH值至l，将混合物转移至分液漏斗中，用正己垸萃 取三次，然后合并正己烷层，分别用5%食盐水和蒸馏水洗涤三次。在旋转蒸发 器中减压蒸去正己烷溶剂，得到混合脂肪酸13.89 g。 GC检测的亚油酸转化率为 95.6%，共轭亚油酸产率为78.1%， c9，tll-CLA和tlO,cl2-CLA在总CLA中的 比例仅为10.3%。
实施例8:
实施例1中催化剂氢氧化钠改为氢氧化钾，称取15.19 g红花籽油、73 g甲 醇和4.4 g氢氧化钾。采用与实施例1相同的工艺步骤，得到混合脂肪酸13.74 g。 GC检测的亚油酸转化率为98.1%，共轭亚油酸产率为84.7%，c9，tll-CLA和t10, cl2-CLA在总CLA中的比例为97.7%。
实施例9:
实施例1中催化剂氢氧化钠改为甲醇钠，称取14.89 g红花籽油、64g甲醇 和8.1 g甲醇钠。采用与实施例1相同的工艺步骤，得到混合脂肪酸13.22 g。 GC检测的亚油酸转化率为97.5%,共轭亚油酸产率为84.8%， c9, tll-CLA和t10, cl2-CLA在总CLA中的比例为98.0%。
实施例10:
实施例1中，溶剂甲醇改为无水乙醇，采用与实施例1中相同的工艺步骤。得到的混合脂肪酸产品用GC检测，亚油酸转化率为97.6%，共轭亚油酸产率为 85.2%， c9, tll-CLA和tlO, cl2-CLA在总CLA中的比例为97.0%。
实施例ll:
实施例1中，溶剂甲醇改为正丙醇，采用与实施例1中相同的工艺步骤。
得到的混合脂肪酸产品用GC检测，亚油酸转化率为98.0%，共轭亚油酸产率为 85.5%， c9, tll-CLA和tlO, cl2-CLA在总CLA中的比例为98.3%。 实施例12:
实施例1中，溶剂甲醇改为异丙醇，采用与实施例1中相同的工艺步骤。 得到的混合脂肪酸产品用GC检测，亚油酸转化率为98.0%，共轭亚油酸产率为 84.8%, c9, tll-CLA和tlO, cl2-CLA在总CLA中的比例为96.6%。
实施例13:
实施例1中，溶剂甲醇改为甲醇和丙醇(体积比l:l)的混合溶剂，采用与 实施例1中相同的工艺步骤。得到的混合脂肪酸产品用GC检测，亚油酸转化率 为98.3%,共轭亚油酸产率为84.9%， c9， tll-CLA和tlO， cl2-CLA在总CLA 中的比例为97.2%。
实施例14:
称取棉籽油15.16 g，甲醇180 g和乙醇钠6 g置于反应釜中，然后充入氮 气排除空气，密闭系统，搅拌器以800rpm转速搅拌，快速升温至180'C，恒温 反应3h，反应结束。冷却至室温。将反应混合物转移至圆底烧瓶内，40'C真空 旋蒸，回收甲醇。然后向圆底烧瓶内加入200 ml的蒸馏水将混合物转移至烧杯 内，加入磷酸中和酸化，调节pH值至2，将混合物转移至分液漏斗中，用正己 烷萃取三次，然后合并正己烷层，分别用5%食盐水和蒸馏水洗涤三次。在旋转 蒸发器中减压蒸去正己垸溶剂，得到混合脂肪酸14.11 g。 GC检测的亚油酸转化 率为96.5%，共轭亚油酸产率为85.4%， c9, tll-CLA和tlO, cl2-CLA在总CLA 中的比例为97.1%。
实施例15:
称取葡萄籽油15.33 g，甲醇180g和异丙醇钠7g置于反应釜中，然后充 入氮气排除空气，密闭系统，搅拌器以800rpm转速搅拌，快速升温至17(TC， 恒温反应2.5h，反应结束。冷却至室温。将反应混合物转移至圆底烧瓶内，40°C 真空旋蒸，回收甲醇。然后向圆底烧瓶内加入200 ml的蒸馏水将混合物转移至 烧杯内，加入盐酸中和酸化，调节pH值至1.5，将混合物转移至分液漏斗中， 用正己烷萃取三次，然后合并正己烷层，分别用5%食盐水和蒸馏水洗涤三次。在旋转蒸发器中减压蒸去正己垸溶剂，得到混合脂肪酸14.43 g。 GC检测的亚油 酸转化率为96.8%，共轭亚油酸产率为84.5%， c9， tll-CLA和t10， c12-CLA在 总CLA中的比例为97.3%。 实施例16:
称取核桃油15.00 g，甲醇180 g和异丙醇钾7 g置于反应釜中，然后充入 氮气排除空气，密闭系统，搅拌器以800rpm转速搅拌，快速升温至160°C，恒 温反应3h，反应结束。冷却至室温。将反应混合物转移至圆底烧瓶内，40'C真 空旋蒸，回收甲醇。然后向圆底烧瓶内加入200 ml的蒸馏水将混合物转移至烧 杯内，加入盐酸中和酸化，调节pH值至2，将混合物转移至分液漏斗中，用正 己烷萃取三次，然后合并正己垸层，分别用5%食盐水和蒸馏水洗涤三次。在旋 转蒸发器中减压蒸去正己垸溶剂，得到混合脂肪酸14.86 g。 GC检测的亚油酸转 化率为97.2°/。，共轭亚油酸产率为85.0%, c9， tll-CLA和t10， cl2-CLA在总CLA 中的比例为97.4%。
实施例17:
称取花生油15.67 g，甲醇180g和乙醇钾8g置于反应釜中，然后充入氮 气排除空气，密闭系统，搅拌器以800rpm转速搅拌，快速升温至165°C，恒温 反应3h，反应结束。冷却至室温。将反应混合物转移至圆底烧瓶内，40'C真空 旋蒸，回收甲醇。然后向圆底烧瓶内加入200 ml的蒸馏水将混合物转移至烧杯 内，加入盐酸中和酸化，调节pH值至3，将混合物转移至分液漏斗中，用正己 烷萃取三次，然后合并正己垸层，分别用5%食盐水和蒸馏水洗涤三次。在旋转 蒸发器中减压蒸去正己烷溶剂，得到混合脂肪酸14.72 g。 GC检测的亚油酸转化 率为95.5%，共轭亚油酸产率为83.7%， c9， tll-CLA和t10, cl2-CLA在总CLA 中的比例为97.9%。
实施例18:
称取椰子油15.66 g，甲醇180g和NaOH10g置于反应釜中，然后充入氮 气排除空气，密闭系统，搅拌器以800rpm转速搅拌，快速升温至17(TC，恒温 反应3h，反应结束。冷却至室温。将反应混合物转移至圆底烧瓶内，4(TC真空 旋蒸，回收甲醇。然后向圆底烧瓶内加入200 ml的蒸馏水将混合物转移至烧杯 内，加入盐酸中和酸化，调节pH值至2，将混合物转移至分液漏斗中，用正己 垸萃取三次，然后合并正己垸层，分别用5%食盐水和蒸馏水洗涤三次。在旋转 蒸发器中减压蒸去正己烷溶剂，得到混合脂肪酸14.11 g。 GC检测的亚油酸转化 率为96.6%，共轭亚油酸产率为84.1%， c9， tll-CLA和t10， cl2-CLA在总CLA 中的比例为97.9%。
权利要求
1.一种共轭亚油酸的制备方法，其特征在于以含有亚油酸甘油酯的植物油或含亚油酸的混合脂肪酸或经过提取分离得到的亚油酸产物为原料，经碱性催化剂催化异构化、蒸发、酸化、萃取和真空干燥得到共轭亚油酸，制备过程如下1)将碱性催化剂、低沸点醇类溶剂和所述原料加入到反应釜内，通入氮气置换其中的空气；2)反应釜升温，反应1-6h后，冷却至室温；3)将反应产物转移于蒸馏釜内，真空蒸除溶剂，回收溶剂，以供循环使用；4)用无机酸酸化至pH值为1-3，然后用正己烷进行萃取，得到油相和水相；5)将油相用盐水、去离子水分别洗涤三次，蒸除溶剂，真空干燥得到共轭亚油酸。
2. 根据权利要求1所述的一种共轭亚油酸的制备方法，其特征在于所述的 低沸点醇类溶剂为Cl-C4直链或支链一元醇及它们的任意组合。
3. 根据权利要求1所述的一种共轭亚油酸的制备方法，其特征在于所述碱 性催化剂为氢氧化钠、氢氧化钾、甲醇钠、甲醇钾、乙醇钠、乙醇钾、异丙醇 钠或异丙醇钾。
4. 根据权利要求1所述的一种共轭亚油酸的制备方法，其特征在于所述碱性催化剂浓度范围为0.5%-8%wt。
5. 根据权利要求1所述的一种共轭亚油酸的制备方法，其特征在于所述原 料的物质的量浓度范围为0.1 mo1/1 -1.0 mo1/1。
6. 根据权利要求1所述的一种共轭亚油酸的制备方法，其特征在于所述反 应温度范围为100。C-20(TC;反应时间为l-6h。
7. 根据权利要求1所述的一种共轭亚油酸的制备方法，其特征在于所述酸中和用无机酸为盐酸、硫酸或磷酸。
8. 根据权利要求1所述的一种共轭亚油酸的制备方法，其特征在于所述原料为含有亚油酸甘油酯的植物油；或者含亚油酸的混合脂肪酸。
9. 根据权利要求8所述的一种共轭亚油酸的制备方法，其特征在于所述含有亚油酸甘油酯的植物油为红花籽油、葵花籽油、玉米油、核桃油、大豆油、菜籽油、花生油、棉籽油、椰子油或葡萄籽油；所述的含亚油酸的混合脂肪酸 为从所述植物油得到的脂肪酸或经过提取分离得到的亚油酸产物。
全文摘要
本发明涉及一种共轭亚油酸的制备方法。该方法是将含亚油酸甘油酯的植物油或者含亚油酸的混合脂肪酸或经过提取分离得到的亚油酸产物为原料、低沸点醇类溶剂和碱催化剂放入反应釜中，在一定温度下进行异构化反应。反应产物经蒸发、酸化、萃取和真空干燥得到共轭亚油酸。亚油酸转化率达到97.5％以上，共轭亚油酸总产率达85％以上，cis-9，trans-11异构体和trans-10，cis-12异构体在总共轭亚油酸中的比例达到96％以上。该方法具有反应步骤少、溶剂易于回收且可重复使用、后续分离简单、生产成本低、易于产业化的优点。
文档编号C07C57/00GK101565367SQ200910099270
公开日2009年10月28日 申请日期2009年5月27日 优先权日2009年5月27日
发明者任其龙, 刘瑞阳, 杨亦文, 云 苏, 苏宝根, 邢华斌, 鲍宗必 申请人:浙江大学