一种高纯度柠檬酸三乙酯的制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种高纯度柠檬酸三乙酯的制备方法，包括以一水合柠檬酸或无水柠檬酸和乙醇作为原料，经催化酯化反应、乙醇共沸带水、活性炭脱色、蒸馏脱除乙醇、过滤、滤液水洗/分水、油层干燥，得高纯度的柠檬酸三乙酯，本发明可以通过合适的催化剂及加入量获得杂质含量少的柠檬酸三乙酯粗品，可以通过特定的工艺打破反应平衡，获得较高的产率，缩短反应时间。并且发明人还发现反应投料比、反应温度能够影响反应的速率和产品质量。
【专利说明】
一种高纯度柠檬酸三乙酯的制备方法
技术领域
[0001 ]本发明涉及制药技术领域，具体的说，涉及一种高纯度柠檬酸三乙酯的制备方法。
【背景技术】
[0002]增塑剂也称塑化剂、可塑剂，是一种增加材料柔软性或使材料液化的添加剂，广泛应用于食品、药品、化妆品、日用品、儿童玩具等。塑化剂种类繁多，但使用最普遍的邻苯二甲酸酯类增塑剂具有潜在的致癌性，世界各国已经严格控制其使用。我国也制订了相关的法律和法规，将淘汰邻苯二甲酸酯类化合物在食品药品包装材料，医疗器械，儿童玩具，日用品等领域的应用。
[0003]柠檬酸酯类增塑剂是目前国内外公认的绿色、无毒、环保的产品，其中，柠檬酸三乙酯广泛应用于食品药品、化妆品、儿童玩具等。柠檬酸三乙酯具有相容性好，增塑效率高，易被生物降解，耐光性和耐水性优良等优点，在树脂类包材中具有良好的抗震性，能够抑制霉菌的生长繁殖。显而易见，柠檬酸酯类产品是邻苯二甲酸酯类增塑剂的理想替代品。
[0004]目前，柠檬酸三乙酯主要由柠檬酸和无水乙醇作为反应物，在催化剂的作用下通过酯化反应而得到粗品，在经过复杂繁琐的分离纯化得到较纯的柠檬酸三乙酯。通过不同方法制备的柠檬酸三乙酯粗品中杂质含量各不相同，产品质量也有较大的差别。中国专利申请201010233849.5将乙醇气化以蒸汽的形式通入，增加了生产成本，而且使用高沸点的钛酸乙酯作为催化剂，不利于工业化生产。中国专利申请201510350758.2以硫酸氢钠或其水合物作为催化剂，催化效率低，反应时间长，生产成本高，不利于大规模工业化应用。中国专利201110034137.5中使用硫酸为催化剂，反应时间长，操作繁琐，而且可能生成柠檬酸脱水产物和硫酸酯化产物。因此，寻找合适的反应条件，以获得满足药用质量要求的产品，并且具有经济性，便于工业化生产。
[0005]基于以上要求，本发明提出一种高纯度柠檬酸三乙酯的制备方法。
【发明内容】
[0006]本发明目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种高纯度柠檬酸三乙酯的制备方法。
[0007]在柠檬酸与乙醇进行酯化反应制备柠檬酸三乙酯的过程中，因反应条件的不同，产品中杂质的种类与含量也有很大不同，不易获得满足药用质量要求的产品。酯化反应作为典型的可逆反应，若不能及时促进反应朝着生成柠檬酸三乙酯的方向移动，则会大大降低生产效率和产率。
[0008]本发明是通过以下技术方案实现的:
一种高纯度柠檬酸三乙酯的制备方法，包括:一水合柠檬酸或无水柠檬酸和无水乙醇在催化剂的作用下冷凝回流反应，达到平衡后，利用乙醇和水共沸原理蒸出乙醇和水，然后加入无水乙醇，进行回流反应，最后进行边蒸馏乙醇和水边补加无水乙醇，在反应中期加入或反应结束时加入活性炭进行脱色，脱色结束后，减压抽滤除去活性炭，蒸除乙醇和水，得到无色透明柠檬酸三乙酯粗品；所得柠檬酸三乙酯粗品经过分离纯化，得到高纯度的柠檬酸三乙酯。
[0009]本发明的优点是:
本发明可以通过合适的催化剂及加入量获得杂质含量少的柠檬酸三乙酯粗品；可以通过特定的工艺打破反应平衡，获得较高的产率，缩短反应时间。并且发明人还发现反应投料比、反应温度能够影响反应的速率和产品质量。
【具体实施方式】
[0010]实施例1
在反应器中，加入63.04g—水合梓檬酸，6 ImL无水乙醇，1.89g硼酸，1.89g苯磺酸，机械搅拌，油浴加热，85°C?90°C进行第一次冷凝回流反应lh，蒸除乙醇和水;加入42.7mL无水乙醇，85 0C?90 °C进行第二次冷凝回流反应Ih，蒸除乙醇和水；加入24.4mL无水乙醇，85 °C?90°C进行第三次冷凝回流反应lh，开始蒸馏，同时补加相同质量的无水乙醇，反应3?5h后，加入0.68g活性炭，100 °C搅拌0.5h?1.0h，冷却至室温后，使用0.45μηι有机膜过滤，蒸除溶剂，得到无色透明的柠檬酸三乙酯粗品，饱和碳酸氢钠溶液洗涤3次(每次30mL)，充分分层后，分液得有机层用纯化水洗涤3次(每次30mL)，充分分层后，分液得柠檬酸三乙酯。用50mL乙酸乙酯对碱水层和水层进行萃取，浓缩，干燥，总计得77.31g无色透明液体，收率为93.26%o
【主权项】
1.一种高纯度柠檬酸三乙酯的制备方法，其特征在于，包括以一水合柠檬酸或无水柠檬酸和乙醇作为原料，经催化酯化反应、乙醇共沸带水、活性炭脱色、蒸馏脱除乙醇、过滤、滤液水洗/分水、油层干燥，得高纯度的柠檬酸三乙酯。2.根据权利要求1所述的一种高纯度柠檬酸三乙酯的制备方法，其特征在于，本发明由装有蒸馏塔的搅拌反应釜构成催化反应蒸馏合成柠檬酸三乙酯的装置;反应过程中，分批或连续补加无水乙醇进入搅拌反应釜，反应生成的水与乙醇共沸经蒸馏塔分离，塔顶馏出含量大99%的乙醇回流至反应釜，塔底溢出含水乙醇。3.根据权利要求1所述的一种高纯度柠檬酸三乙酯的制备方法，其特征在于，所述的催化剂为硼酸、硼酸盐、硼酸酯中的一种，或其与苯磺酸、苯磺酸盐、硫酸、磷酸等的复合物，两者的质量比为1: O?I;催化剂的投料量为一水合柠檬酸或无水柠檬酸投料质量的0.3%?6.0% ο4.根据权利要求1所述的一种高纯度柠檬酸三乙酯的制备方法，其特征在于，所述的催化反应温度为80 °C?110 °C。5.根据权利要求1所述的一种高纯度柠檬酸三乙酯的制备方法，其特征在于，所述的催化反应时间为4.5h?I Oh。6.根据权利要求2所述的一种高纯度柠檬酸三乙酯的制备方法，其特征在于，具体地，分批补加无水乙醇的操作，第一次按I: 1.5?5.5摩尔比投入计量一水合柠檬酸或无水柠檬酸和无水乙醇，反应每隔I?2h后，补加无水乙醇，补加量为第一次投入乙醇量的0.5?I倍;连续补加无水乙醇的操作，第一次按I: I?2摩尔比投入计量一水合柠檬酸或无水柠檬酸和无水乙醇，反应I?2h后，开始连续滴加无水乙醇，滴加无水乙醇的速度与蒸馏的速度大约相等。7.根据权利要求1所述的一种高纯度柠檬酸三乙酯的制备方法，其特征在于，活性炭在反应中期加入或反应结束时加入，脱色时间不少于0.5h。8.根据权利要求1所述的一种高纯度柠檬酸三乙酯的制备方法，其特征在于，所述制备方法还包括:滤液水洗所得水层用乙酸乙酯有机溶剂萃取，经减压浓缩，浓缩液与油层合并。9.根据权利要求1所述的一种高纯度柠檬酸三乙酯的制备方法，其特征在于，所述油层干燥方法为常温下吸水剂脱水;所用吸水剂可以是无水硫酸钠、无水硫酸镁、分子筛和硅胶等，用量相当于柠檬酸三乙酯质量的5%?15%。
【文档编号】C07C69/704GK105837438SQ201610291215
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2016年5月5日
【发明人】边侠玲, 梅文义, 王文博, 闵磊磊
【申请人】安徽安生生物化工科技有限责任公司