高級脂肪酸

高級脂肪酸

高級脂肪酸通常指C6~C26的一元直鏈羧酸,基本不溶於水,能被鹼性水溶液溶解,工業上常利用這一特性從非酸性化合物中提取脂肪酸。工業來源的脂肪酸多數是各種直鏈的飽和與不飽和高級脂肪酸的混合物。此外,還有各種含支鏈的脂肪酸。

基本介紹

  • 中文名:高級脂肪酸
  • 形式:以酯的形式
  • 存在:存在於動植物油脂中
  • 性質:一元羧酸
簡介,俗稱,生產方法,用途,

簡介

自然界中的脂肪酸主要以酯的形式存在於動植物油脂中,天然的脂肪酸數量很少。
生產方法——早期的高級脂肪酸主要從動植物油脂中提取,隨著現代石油化工的發展,高級脂肪酸已可以通過合成法生產。在美國和日本,仍以天然油脂為主要原料,同時還採用以烯烴為原料的生產路線;中國、蘇聯及東歐各國主要以石蠟(見石油蠟)為原料生產。
天然油脂為原料:油脂中的脂肪酸碳數幾乎全部為偶數,該法所得脂肪酸均為偶碳產物。油脂是甘油三酯類化合物,可通過加鹼皂化酸化或者水解的方法製取脂肪酸。其基本反應為:
高級脂肪酸高級脂肪酸
工業上採用Colgate Emery連續分解裝置,把高壓蒸汽鼓入分解塔內,反應溫度250~260℃,壓力5.0~5.5MPa,停留時間2~3h,反應轉化率達98%~99%,產物通過加氫除去不飽和脂肪酸,再經減壓蒸餾得純度為99.5%的產品。
用油脂生產的脂肪酸稱天然脂肪酸(表1)。此外,高級脂肪酸還可以從松香、木漿浮油中提取(見農林化工產品)。
以石油烴為原料,即石蠟氧化法——1936年德國亨克爾公司建立第一個工業化裝置。該法是以沸程350~420℃的直鏈正構烷烴——石蠟為原料,在高錳酸鉀或二氧化錳-鉀-鈉催化劑存在下,石蠟與空氣在反應塔內接觸。首先在120~160℃,0.14~0.63MPa下引發1~2h,控制溫度在105~120℃,反應時間12~20h,收率75%~85%,產物在洗滌塔內水洗除去C1~C4酸,分離催化劑後加鹼皂化,再於380℃,0.6~1.3MPa下分離不皂化物,最後用硫酸酸化,通過精製分離出各種等級的脂肪酸。每噸酸消耗石蠟約1.75~1.85t。反應可在多組串聯的氧化塔或其他形式反應器中連續進行。

俗稱

C15H31COOH 軟脂酸/棕櫚酸(十六烷酸)
C16H33COOH 珠光脂酸十七烷酸
C17H35COOH 硬脂酸(十八烷酸)
C17H33COOH 油酸(十八烯酸
C17H31COOH 亞油酸(十八碳二烯酸
C17H29COOH 亞麻酸(十八碳三烯酸
C19H39COOH 花生酸二十烷酸
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
C23H47COOH木質素酸(二十四烷酸

生產方法

早期的高級脂肪酸主要從動植物油脂中提取,隨著現代石油化工的發展,高級脂肪酸已可以通過合成法生產。在美國和日本,仍以天然油脂為主要原料,同時還採用以烯烴為原料的生產路線;中國、俄羅斯及東歐各國主要以石蠟(見石油蠟)為原料生產。
高級脂肪酸高級脂肪酸
天然油脂為原料:油脂中的脂肪酸碳數幾乎全部為偶數,所以,該法所得脂肪酸均為偶碳產物。油脂是甘油三酯類化合物,可通過加鹼皂化酸化或者水解的方法製取脂肪酸。其基本反應為:工業上採用Colgate Emery連續分解裝置,把高壓蒸汽鼓入分解塔內,反應溫度250~260℃,壓力5.0~5.5MPa,停留時間2~3h,反應轉化率達98%~99%%,產物通過加氫除去不飽和脂肪酸,再經減壓蒸餾得純度為99.5%的產品。
用油脂生產的脂肪酸稱天然脂肪酸(表1)。此外,高級脂肪酸還可以從松香、木漿浮油中提取(見農林化工產品)。
以石油烴為原料,即石蠟氧化法——1936年德國亨克爾公司建立第一個工業化裝置。該法是以沸程350~420℃的直鏈正構烷烴——石蠟為原料,在高錳酸鉀或二氧化錳-鉀-鈉催化劑存在下,石蠟與空氣在反應塔內接觸。首先在120~160℃,0.14~0.63MPa下引發1~2h,控制溫度在105~120℃,反應時間12~20h,收率75%~85%,產物在洗滌塔內水洗除去C1~C4酸,分離催化劑後加鹼皂化,再於380℃,0.6~1.3MPa下分離不皂化物,最後用硫酸酸化,通過精製分離出各種等級的脂肪酸。每噸酸消耗石蠟約1.75~1.85t。反應可在多組串聯的氧化塔或其他形式反應器中連續進行(見彩圖)。
高級脂肪酸高級脂肪酸
烯烴為原料,主要有下列方法:
①伯醇鹼氧化法——由烯烴通過羰基合成法和齊格勒法制的伯醇經鹼熔融生成鈉鹽,再經酸化得脂肪酸:
RCH2OH+NaOH─→RCOONa+2H2
2RCOONa+H2SO4─→2RCOOH+Na2SO4
②直鏈α-烯烴氫甲醯化、氧化或羧基化法——基本反應式為:
③齊格勒中間體氧化和羧基化法——乙烯齊聚得到的烷基鋁直接氧化,或者與二氧化碳反應生成三烷氧基鋁後,再經水解成酸:
2R3Al+9O2─→6R′COOH+3H2O+Al2O3
R3Al+3CO2─→(RCOO)3Al
(RCOO)3Al+3H2O─→3RCOOH+Al(OH)3
④科赫法——支鏈烯烴在硫酸-氟化硼催化劑存在下,於0~80℃,0.1~10MPa條件下與一氧化碳、水反應可生成帶支鏈的高級脂肪酸。

用途

直鏈飽和高級脂肪酸的用途主要是制肥皂;不飽和的高級脂肪酸可用作塗料原料,也可加氫進行氫化反應製成飽和脂肪酸;帶支鏈的高級脂肪酸具有高的熱穩定性和難皂化的特點,適於制塗料和樹脂。合成的寬餾分高級脂肪酸可進行分餾後套用(表2)。
高級脂肪酸高級脂肪酸
高級脂肪酸高級脂肪酸

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