專利名稱：一種環(huán)氧脂肪酸甲酯的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種環(huán)氧脂肪酸甲酯的制備方法，具體涉及一種利用離子液體 催化脂肪酸甲酯制備環(huán)氧脂肪酸甲酯的方法。
背景技術(shù)：
隨著人們環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，對(duì)塑料助劑提出了更高的衛(wèi)生要求。環(huán)氧脂肪 酸甲酯由于毒性極小，且具有優(yōu)良的熱穩(wěn)定性、光穩(wěn)定性、耐水性和耐油性而 成為一種重要的增塑劑。其傳統(tǒng)的合成方法是脂肪酸甲酯、甲酸、雙氧水在濃
硫酸催化劑作用下于45 65"C下反應(yīng)數(shù)小時(shí)，反應(yīng)結(jié)束靜置15min后分層，去除 水相。上層油相用50 6(TC飽和食鹽水洗二遍，然后水洗三遍，用Na2C03溶液 中和殘留的酸值，蒸餾得到環(huán)氧脂肪酸甲酯。該工藝存在酸性廢水排放量大、 生產(chǎn)設(shè)備腐蝕嚴(yán)重等問題。為了克服這些缺點(diǎn)，本發(fā)明提出一種新的催化體系。 離子液體是一種新型的酸性催化劑，它同時(shí)具有液體酸催化劑高密度的反應(yīng)活 性位和固體酸的不揮發(fā)性、環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)，在許多酸催化有機(jī)反應(yīng)如烷基化 反應(yīng)、異構(gòu)化反應(yīng)、酯化反應(yīng)等中都表現(xiàn)出很高的催化活性，且催化劑易與產(chǎn) 品分離、不腐蝕設(shè)備、不污染環(huán)境還可多次循環(huán)使用，因此有望替代濃硫酸等 傳統(tǒng)酸性催化劑，在化學(xué)工業(yè)中獲得廣泛應(yīng)用。本發(fā)明就是以烷基季銨鹽、垸 基季膦鹽、烷基取代吡啶鹽、烷基取代咪唑鹽等幾種類型的離子液體為催化劑 催化脂肪酸甲酯的環(huán)氧化反應(yīng)制備環(huán)氧脂肪酸甲酯增塑劑。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種用離子液體催化制備環(huán)氧脂肪酸甲酯的方法，該 方法首次將離子液體催化劑應(yīng)用到環(huán)氧脂肪酸甲酯的制備中。
上述目的通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn) (1)脂肪酸甲酯、雙氧水、甲酸和離子液體催化劑按重量份配比如下脂肪酸甲酯 100
雙氧水 30 70
甲酸 10 30
離子液體催化劑 1 10
(2)將脂肪酸甲酯、甲酸和離子液體催化劑按比例混合好，攪拌升溫到50 70°C，按比例滴加雙氧水，控制在兩小時(shí)內(nèi)滴加完畢，繼續(xù)保溫3 6小時(shí)，當(dāng) 產(chǎn)物的環(huán)氧值達(dá)3.0以上時(shí)，停止反應(yīng)，除去催化劑，然后高速離心分離得到環(huán) 氧脂肪酸甲酯。
本發(fā)明中的脂肪酸甲酯可以是市售的碘價(jià)大于80的脂肪酸甲酯，或是碘價(jià) 大于80的生物柴油；本發(fā)明中雙氧水的濃度為28 55%;
本發(fā)明中所用的離子液體催化劑由四氟硼酸鹽與烷基季銨、烷基季膦、烷 基取代吡啶或垸基取代咪唑陽(yáng)離子構(gòu)成。垸基季銨、烷基季膦、垸基取代吡啶、 二垸基咪唑陽(yáng)離子的取代基可以是烷烴類、烯烴類或芳烴類有機(jī)基團(tuán)，
本發(fā)明方法首次將離子液體用作脂肪酸甲酯環(huán)氧化反應(yīng)的催化劑，避免了 用濃硫酸作為催化劑存在的后處理過程復(fù)雜、設(shè)備腐蝕嚴(yán)重和環(huán)境污染等問題， 且離子液體催化劑對(duì)脂肪酸甲酯的環(huán)氧化反應(yīng)具有很高的催化活性并能重復(fù)利 用，使反應(yīng)時(shí)間縮短，可望成為極具競(jìng)爭(zhēng)力的清潔工藝合成路線，具有良好的 工業(yè)化應(yīng)用前景。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1
將100g的脂肪酸甲酯、15g的甲酸和7g的陽(yáng)離子為[Bu3NMe]+的四氟硼酸 垸基季銨鹽離子液體催化劑充分混合，攪拌升溫到62t:，滴加50g的35%雙氧 水，控制在2小時(shí)內(nèi)滴完，繼續(xù)保溫4小時(shí)，測(cè)得產(chǎn)物的環(huán)氧值為3.1，停止反 應(yīng)。除去催化劑，然后高速離心分離得到環(huán)氧脂肪酸甲酯。 實(shí)施例2
將100g的生物柴油、15g的甲酸和10g的陽(yáng)離子為[Bu3NMe』+的四氟硼酸烷基季銨鹽離子液體催化劑混合好，攪拌升溫到60°C，滴加50g的35%雙氧水， 控制在2小時(shí)內(nèi)滴完，繼續(xù)保溫5小時(shí)，測(cè)得產(chǎn)物的環(huán)氧值為4.2，停止反應(yīng)。 除去催化劑，然后高速離心分離得到環(huán)氧脂肪酸甲酯。 實(shí)施例3
將100g的脂肪酸甲酯、20g的甲酸和3g的陽(yáng)離子為[ 113 1;^]+的四氟硼酸 烷基季膦鹽離子液體催化劑混合好，攪拌升溫到55°C，滴加60g的35%雙氧水， 控制在2小時(shí)內(nèi)滴完，繼續(xù)保溫5小時(shí)，測(cè)得產(chǎn)物的環(huán)氧值為3.5，停止反應(yīng)。 除去催化劑，然后高速離心分離得到環(huán)氧脂肪酸甲酯。 實(shí)施例4
將100§的生物柴油、2(^的甲酸和98的陽(yáng)離子為[ 113 ]^]+的四氟硼酸垸 基季膦鹽離子液體催化劑混合好，攪拌升溫到65'C，滴加60g 35%雙氧水，控 制在2小時(shí)內(nèi)滴完，繼續(xù)保溫3小時(shí)，測(cè)得產(chǎn)物的環(huán)氧值為4.5，停止反應(yīng)。除 去催化劑，然后高速離心分離得到環(huán)氧脂肪酸甲酯。 實(shí)施例5
將100g的脂肪酸甲酯、30g的甲酸和2g的l-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽 離子液體催化劑混合好，攪拌升溫到7(TC，滴加40g的55%雙氧水，控制在2 小時(shí)內(nèi)滴完，繼續(xù)保溫6小時(shí)，測(cè)得產(chǎn)物的環(huán)氧值為4.0，停止反應(yīng)。除去催化 劑，然后高速離心分離得到環(huán)氧脂肪酸甲酯。 實(shí)施例6
將100g的生物柴油、30g的甲酸和4g的l-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽離 子液體催化劑混合好，攪拌升溫到7(TC，滴加30g的35%雙氧水，控制在2小 時(shí)內(nèi)滴完，繼續(xù)保溫6小時(shí)，測(cè)得產(chǎn)物的環(huán)氧值為3.8，停止反應(yīng)。除去催化劑， 然后高速離心分離得到環(huán)氧脂肪酸甲酯。 實(shí)施例7
將100g的脂肪酸甲酯、10g的甲酸和2g的1-乙基吡啶四氟硼酸鹽離子液體 催化劑混合好，攪拌升溫到60"C，滴加40g的30%雙氧水，控制在2小時(shí)內(nèi)滴完，繼續(xù)保溫4小時(shí)，測(cè)得產(chǎn)物的環(huán)氧值為3.9，停止反應(yīng)。除去催化劑，然后 高速離心分離得到環(huán)氧脂肪酸甲酯。 實(shí)施例8
將100g的生物柴油、10g的甲酸和2g的1-乙基吡啶四氟硼酸鹽離子液體催 化劑混合好，攪拌升溫到6(TC，滴加40g的35%雙氧水，控制在2小時(shí)內(nèi)滴完， 繼續(xù)保溫4小時(shí)，測(cè)得產(chǎn)物的環(huán)氧值為4.7，停止反應(yīng)。除去催化劑，然后高速 離心分離得到環(huán)氧脂肪酸甲酯。
權(quán)利要求
1. 一種環(huán)氧脂肪酸甲酯的制備方法，其特征在于按重量份將100份脂肪酸甲酯、10～30份的甲酸、1～10份的離子液體催化劑混合均勻后，攪拌升溫至50～70℃，滴加30～70份雙氧水，繼續(xù)保溫3～6小時(shí)，除去催化劑，分離得到環(huán)氧脂肪酸甲酯。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的環(huán)氧脂肪酸甲酯的制備方法，其特征在于所述的脂肪酸 甲酯可以是市售的碘價(jià)大于80的脂肪酸甲酯，或是碘價(jià)大于80的生物柴油；所述 的雙氧水濃度為28 55°%。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)氧脂肪酸甲酯的制備方法，其特征在于所用的催化劑 為由四氟硼酸鹽與垸基季銨、烷基季膦、烷基取代吡啶或垸基取代咪唑陽(yáng)離子構(gòu)成。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的環(huán)氧脂肪酸甲酯的制備方法，其特征在于所用的催化劑 中烷基季銨、烷基季膦、烷基取代吡啶或烷基取代咪唑陽(yáng)離子上的取代基可以是垸 烴類、烯烴類或芳烴類有機(jī)基團(tuán)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于離子液體催化的環(huán)氧脂肪酸甲酯制備方法。本發(fā)明是將碘價(jià)大于80的脂肪酸甲酯或生物柴油100份、甲酸10～30份、離子液體催化劑1～10份混合均勻后，攪拌升溫至50～70℃，滴加濃度28-55％雙氧水30～70份，控制在兩小時(shí)內(nèi)滴完，繼續(xù)保溫3～6小時(shí)，當(dāng)產(chǎn)物的環(huán)氧值達(dá)3.0以上時(shí)，停止反應(yīng)。除去催化劑，然后高速離心分離得到環(huán)氧脂肪酸甲酯。該方法的特點(diǎn)是用離子液體作為催化劑，與傳統(tǒng)的用濃硫酸作為催化劑的方法相比該工藝具有反應(yīng)速度快、工藝流程短、后處理簡(jiǎn)單、腐蝕性低、過程清潔、催化劑可重復(fù)使用等優(yōu)點(diǎn)，具有很強(qiáng)的工業(yè)應(yīng)用前景。
文檔編號(hào)C07D303/42GK101284821SQ20081007118
公開日2008年10月15日 申請(qǐng)日期2008年6月6日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月6日
發(fā)明者瑋 呂, 陳慶華, 陳登龍, 陳順玉 申請(qǐng)人:福建師范大學(xué)