本发明涉及化工原料的分离制备领域，特别涉及一种以元宝枫油为原料制备神经酸乙酯的方法。
背景技术：
神经酸最早发现于哺乳动物的神经组织中，故命名为神经酸，化学名为顺-15-二十四碳烯酸，它是一种ω-9型长链单不饱和脂肪酸，分子量为366.62，熔点为42～43℃，密度为0.887g/cm3，闪点为375.8℃，常温下神经酸为白色片状结晶。神经酸主要以鞘糖脂和鞘磷脂形式存在于人体大脑蛋白质、视网膜、精子和神经组织中。国外研究表明，神经酸是大脑神经细胞和神经组织的核心天然成分，是迄今为止世界上发现的能促进受损神经组织修复和再生的特效物质，是神经细胞特别是大脑细胞、视神经细胞、周围神经细胞生长、再发育和维持的必需“高级营养素”，对提高脑神经的活跃程度，防止脑神经衰老有很大作用。由于人体自身不能合成神经酸，只有从自然界中鲨鱼脑及少数几种植物提取，在国际上是昂贵的医药和保健品原料，因此神经酸的提取与应用具有重要的意义与价值。
元宝枫因其翅果形状像中国古代的金锭元宝而得名，其作为经济树种的开发始于20世纪70年代初是一种优良的木本油料。元宝枫种子含油率高达48％，其中含有5.6％的神经酸，使其价值远高于其它油料。元宝枫是我国含神经酸木本植物的一个特有树种，是从植物油中提取神经酸的重要资源。
目前，国内从植物中提取分离神经酸的方法有金属盐沉淀法、乳化分离法、脂肪酸盐柱层析法、溶剂结晶法、分子蒸馏法等。其中，金属盐沉淀法、乳化分离法、溶剂结晶法分离神经酸多以神经酸含量高的油脂为原料，元宝枫油中神经酸含量相对较低，不适宜直接采用这几种方法。柱层析法洗脱步骤较多，溶剂消耗量大，处理量小，不适合工艺化放大生产。分子蒸馏法分离效率低，能耗高，收率低，且最终只能得到含量为50％左右的神经酸乙酯，需要后续与尿素络合、溶剂结晶等其它方法结合才能得到90％左右的神经酸产品。
中国专利(公开日：2007年10月10日、公告号：CN100341839C)公开了一种从元宝枫油中提取神经酸的方法，它由皂化与低温尿素包埋过程、常温真空蒸馏过程、低温冷冻分步结晶过程、脂肪酸甲酯化与分离过程和选择性弱吸附纯化过程组成。该专利步骤繁琐、收率低，污染大，且用到大量有机溶剂，分离效率低下，生产成本高，不适合工艺化生产。
中国专利(公开日：2011年1月19日、公告号：CN101092344B)公开了一种用分子蒸馏技术从元宝枫油中提取神经酸的方法，该专利首先将元宝枫油转化为脂肪酸乙酯，然后通过六级分子蒸馏提出神经酸乙酯，但是六级分子蒸馏级数多、效率低、能耗高，且最终只能得到50％含量的神经酸乙酯。
中国专利(公开日：2011年8月31日、公告号：CN101429112B)公开了一种从元宝枫油分子蒸馏分离出神经酸和芥酸混合物的方法，同样使用六级分子蒸馏技术，级数多、效率低，能耗高，且最终只能得到50％含量的神经酸乙酯，产品为神经酸乙酯与芥酸乙酯的混合物，需要后续提纯步骤才能得到高含量的神经酸乙酯。
技术实现要素：
本发明的目的就是要提供一种以元宝枫油为原料制备神经酸乙酯的方法，该方法以元宝枫油为原料，通过酯交换反应、三级精馏和一级分子蒸馏制备神经酸乙酯，级数少、效率高、成本低，得到的神经酸乙酯含量高，适用于工业化生产。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种以元宝枫油为原料制备神经酸乙酯的方法，其特征在于：所述以元宝枫油为原料制备神经酸乙酯的方法包括如下步骤：
1)将元宝枫油与乙醇进行酯交换反应，得到元宝枫油乙酯；
2)将步骤1)中的元宝枫油乙酯经过第一级精馏脱除第一级轻组份，得到第一级重组份，其中，第一级轻组份包括低沸点的水和低碳链脂肪酸乙酯，第一级重组份包括C12～C24的脂肪酸乙酯；
3)将步骤2)中的第一级重组份经过第二级精馏脱除第二级轻组份，得到第二级重组份，其中，第二级轻组份包括C12～C20的脂肪酸乙酯，第二级重组份包括C22～C24的脂肪酸乙酯；
4)将步骤3)中的第二级重组份经过第三级精馏脱除第三级轻组份，得到第三级重组份，其中，第三级轻组份包括C22的芥酸乙酯，第三级重组份纯化后得到神经酸乙酯。
优选的，所述第一级精馏的真空度为100～1000Pa，加热温度为160～180℃；第二级精馏的真空度为10～100Pa，加热温度为180～200℃；第三级精馏的真空度为10～100Pa，加热温度为200～220℃。在该条件下，可以通过精馏达到分离轻、重组份的效果。
更优选的，所述第一级精馏的真空度为200～500Pa；所述第二级精馏的真空度为20～50Pa；所述第三级精馏的真空度为20～50Pa。在该优选条件下，三级精馏的分离更加完全。
优选的，所述步骤4)中第三级重组份的纯化是指，将第三级重组份经过第四级分子蒸馏分离成第四级轻组份和第四级重组份，其中，第四级轻组份为神经酸乙酯，第四级重组份包括植物沥青、残留色素。第四级分子蒸馏可以进一步纯化神经酸乙酯，去除少量残余的植物沥青、残留色素杂质，得到含量达到90％以上的神经酸乙酯。
优选的，第四级分子蒸馏的真空度为1～10Pa，加热温度为160～180℃。
更优选的，所述第四级分子蒸馏的真空度为1～5Pa。
优选的，所述步骤(1)的酯交换反应是将元宝枫油与乙醇按摩尔比为1:(6～12)混合，并加入重量为元宝枫油重量(0.1～1)％的催化剂，在温度为70～80℃的条件下反应1～2小时，反应结束后，回收未反应的乙醇，并分离甘油，得到所述元宝枫油乙酯。本领域技术人员可以现有技术和原料元宝枫油的成分调整酯交换反应的反应条件，使元宝枫油充分转化为元宝枫油乙酯。
更优选的，所述步骤(1)中的催化剂为催化剂为乙醇钠、氢氧化钠或氢氧化钾中的任一种。
优选的，所述步骤(2)中的第一级精馏为闪蒸。
本发明优选的技术方案为：
一种以元宝枫油为原料制备神经酸乙酯的方法，其特征在于：所述以元宝枫油为原料制备神经酸乙酯的方法包括如下步骤：
1)将元宝枫油与乙醇按摩尔比为1:(6～12)混合，并加入重量为元宝枫油重量(0.1～1)％的催化剂，在温度为70～80℃的条件下反应1～2小时，反应结束后，回收未反应的乙醇，并分离甘油，得到元宝枫油乙酯；
2)将步骤1)中的元宝枫油乙酯经过第一级闪蒸脱除第一级轻组份，得到第一级重组份，所述第一级闪蒸的真空度为100～1000Pa，加热温度为160～180℃；其中，第一级轻组份包括低沸点的水和低碳链脂肪酸乙酯，第一级重组份包括C12～C24的脂肪酸乙酯；
3)将步骤2)中的第一级重组份经过第二级精馏脱除第二级轻组份，得到第二级重组份，所述第二级精馏的真空度为10～100Pa，加热温度为180～200℃；其中，第二级轻组份包括C12～C20的脂肪酸乙酯，第二级重组份包括C22～C24的脂肪酸乙酯；
4)将步骤3)中的第二级重组份经过第三级精馏脱除第三级轻组份，得到第三级重组份，所述第三级精馏的真空度为10～100Pa，加热温度为200～220℃；其中，第三级轻组份包括C22的芥酸乙酯，第三级重组份纯化后得到神经酸乙酯；
所述第三级重组份的纯化是指，将第三级重组份经过第四级分子蒸馏分离成第四级轻组份和第四级重组份，第四级分子蒸馏的真空度为1～10Pa，加热温度为160～180℃；其中，第四级轻组份为神经酸乙酯，第四级重组份包括植物沥青、残留色素。
本发明的以元宝枫油为原料制备神经酸乙酯的方法选择元宝枫油为原料，先得到元宝枫油乙酯，然后根据元宝枫油乙酯中各种脂肪酸乙酯在不同温度和真空度下沸点的不同，通过三级精馏和一次分子蒸馏将神经酸乙酯分离、富集，最终得到含量达到90％以上的神经酸乙酯，精馏级数少、效率高，显著降低了耗能成本。同时，本发明采用精馏的方式提取神经酸乙酯，分离效果更好，能耗更低，并且不需要消耗溶剂，完全使用物理分离的方法，产品变性小，不会在分子蒸馏的过程中得到副产物。还可以在精馏塔的设计上，通过降低压降，进一步提高精馏的效率。因此本发明制备神经酸乙酯的方法采用的三级精馏相比现有技术的分子蒸馏效率更高，能耗更低，并且产品含量高达90％，产品质量好，利于工业化生产，具有很强的实用性。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步的详细说明，便于更清楚地了解本发明，但它们不对本发明构成限定。
实施例1
1)将1000g元宝枫油与400ml的无水乙醇和40ml乙醇钠(20％乙醇钠的乙醇溶液)，在75℃的条件下进行酯交换反应2小时，反应结束后，回收未反应的乙醇，静置分去甘油、碱及少量的乙醇，然后水洗至中性，真空干燥脱水，得到元宝枫油乙酯；
2)将步骤1)中的元宝枫油乙酯经过第一级精馏脱除第一级轻组份，得到第一级重组份；
3)将步骤2)中的第一级重组份经过第二级精馏脱除第二级轻组份，得到第二级重组份；
4)将步骤3)中的第二级重组份经过第三级精馏脱除第三级轻组份，得到第三级重组份；
5)将步骤4)中的第三级重组份经过第四级分子蒸馏分离成第四级轻组份和第四级重组份。
上述精馏及分子蒸馏的条件及组份组成如表1所示：
表1实施例1的精馏及分子蒸馏的条件及组份组成
所得到的神经酸乙酯含量为93.7％，其中芥酸乙酯的含量1.0％(≤1％)，其余组分为同碳链的脂肪酸乙酯。
实施例2
1)将1000g元宝枫油与600ml的无水乙醇和10g氢氧化钠，在80℃的条件下进行酯交换反应1小时，反应结束后，回收未反应的乙醇，静置分去甘油、碱及少量的乙醇，然后水洗至中性，真空干燥脱水，得到元宝枫油乙酯；
2)将步骤1)中的元宝枫油乙酯经过第一级精馏脱除第一级轻组份，得到第一级重组份；
3)将步骤2)中的第一级重组份经过第二级精馏脱除第二级轻组份，得到第二级重组份；
4)将步骤3)中的第二级重组份经过第三级精馏脱除第三级轻组份，得到第三级重组份；
5)将步骤4)中的第三级重组份经过第四级分子蒸馏分离成第四级轻组份和第四级重组份。
上述精馏及分子蒸馏的条件及组份组成如表2所示：
表2实施例2的精馏及分子蒸馏的条件及组份组成
所得到的神经酸乙酯含量为90.7％，其中芥酸乙酯的含量0.65％(≤1％)，其余组分为同碳链的脂肪酸乙酯。
实施例3
1)将1000g元宝枫油与500ml的无水乙醇和8g氢氧化钾，在70℃的条件下进行酯交换反应1.5小时，反应结束后，回收未反应的乙醇，静置分去甘油、碱及少量的乙醇，然后水洗至中性，真空干燥脱水，得到元宝枫油乙酯；
2)将步骤1)中的元宝枫油乙酯经过第一级精馏脱除第一级轻组份，得到第一级重组份；
3)将步骤2)中的第一级重组份经过第二级精馏脱除第二级轻组份，得到第二级重组份；
4)将步骤3)中的第二级重组份经过第三级精馏脱除第三级轻组份，得到第三级重组份；
5)将步骤4)中的第三级重组份经过第四级分子蒸馏分离成第四级轻组份和第四级重组份。
上述精馏及分子蒸馏的条件及组份组成如表3所示：
表3实施例3的精馏及分子蒸馏的条件及组份组成
所得到的神经酸乙酯含量为90.2％，其中芥酸乙酯的含量0.55％(≤1％)，其余组分为同碳链的脂肪酸乙酯。
从上述实施例可以看出，用本发明的方法制备得到的神经酸乙酯含量高达90％以上，芥酸乙酯的含量不高于1％，产品质量好。并且本发明采用三级精馏和一级分子蒸馏的方式进行连续生产，降低能耗、节省成本。
以上实施例仅表示本发明较为优选的技术方案，在不脱离本发明权利要求书保护范围的前提下，对实施例中的数值进行调整也属于本发明保护的范围。