二步法合成失水木糖醇油酸酯

徐曉多 劉 銳

(吉林工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，吉林 吉林132013)

木糖醇是一種非常獨(dú)特的五碳糖的糖醇，目前主要應(yīng)用于無(wú)糖制品，其中口香糖使用最多[1]。 2003 年我國(guó)的木糖醇產(chǎn)量超過(guò)1.2 萬(wàn)噸，出口約1 萬(wàn)噸，是世界第一生產(chǎn)和出口大國(guó)[2]，木糖醇酯是良好的乳化劑，近年來(lái)關(guān)于木糖醇酯的合成研究報(bào)道[3-4]較少。 未見(jiàn)有采用二步合成法合成木糖醇酯的報(bào)道。本文采用二步合成法合成了失水木糖醇油酸酯。討論了反應(yīng)時(shí)間、反應(yīng)溫度、催化劑用量和醇酸摩爾比對(duì)產(chǎn)品酸值的影響。 同時(shí)測(cè)定了產(chǎn)品的皂化值和HLB 值。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 試劑與儀器

木糖醇（分析醇） 油酸（分析醇） 對(duì)甲苯磺酸（分析醇） NaOH（分析醇） 乙醇（分析醇） 酚酞（分析醇） KOH（分析醇） NaCO3（分析醇）；0.1mol/L 氫 氧 化 鉀 標(biāo) 準(zhǔn) 溶 液； 0.1mol/L 乙 醇-氫 氧 化 鉀 標(biāo) 準(zhǔn) 溶 液；0.1mol/L 鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液

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1.2 實(shí)驗(yàn)原理

1.3 合成步驟

第一步：把一定量的木糖醇和對(duì)甲苯磺酸加入反應(yīng)器中，加熱到100℃，恒溫?cái)嚢?.5 小時(shí)脫水。 用氮?dú)鈳С龇磻?yīng)生成的水。

第二步：升至120℃時(shí)，按一定比例加入油酸和堿性催化劑，200℃恒溫加熱攪拌，用氮?dú)鈳С龇磻?yīng)生成的水。 反應(yīng)2～5 小時(shí)，反應(yīng)結(jié)束后，將反應(yīng)液趁熱倒出。 產(chǎn)品為淡黃色至黃褐色蠟狀物。

1.4 分析方法

酸值[5]：稱取試樣0.3 克置250 毫升三角燒瓶中.準(zhǔn)確加入50 毫升95%乙醇。 待試樣溶解后加0.1%酚酞指示劑3 滴。 用0.1mol/L 氫氧化鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至微紅色即為終點(diǎn)，同時(shí)作空白試驗(yàn)。

皂化值[5]：稱取0.3 克試樣，置于250 毫升三角燒瓶中.加入25 毫升0.1mol/L 乙醇-氫氧化鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液。 于水浴鍋中加熱回流l 小時(shí)，然后加3 滴0.l%酚酞指示劑。用0.1mol/L 鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定過(guò)量的氫氧化鉀，至溶液的粉紅色剛好褪去，即為終點(diǎn)，同時(shí)作空白試驗(yàn)。

HLB 值[6]：HLB = 20（1-S/A）

S=生成的脂肪酸多元醇酯的皂化價(jià)；

A=相應(yīng)的原料脂肪酸的酸價(jià)。

2 結(jié)果與討論

2.1 酯化催化劑種類對(duì)酸值的影響

表1 酯化催化劑種類對(duì)酸值的影響

由表1 可知，使用三種不同的催化劑，所得產(chǎn)品的酸值不同，的催化性能為NaOH〉NaCO3〉KOH，因此，選用NaOH 為催化劑比較合適。

2.2 酯化催化劑用量對(duì)酸值的影響

表2 酯化催化劑用量對(duì)酸值的影響

由表2 可知，隨著催化劑用量的增加，產(chǎn)物的酸值逐漸下降，當(dāng)催化劑用量超過(guò)1.5%時(shí)，酸值下降較快，超過(guò)2%時(shí)，酸值幾乎不發(fā)生變化。 所以，催化劑用量為2%時(shí)較為適宜。

2.3 酸醇摩爾比對(duì)酸值的影響

表3 酸醇摩爾比對(duì)酸值的影響

由表2 可知，隨著酸醇摩爾比的增加，產(chǎn)品酸值逐漸提高，當(dāng)摩爾比超過(guò)1.5：1 時(shí)，產(chǎn)率反而降低。 分析可能是當(dāng)酸醇摩爾比較低時(shí)，增加酸濃度，反應(yīng)速率增加，產(chǎn)品酸值降低；當(dāng)酸濃度過(guò)高時(shí)，初始反應(yīng)速率降低，且酸過(guò)量太多，不能反應(yīng)完全，產(chǎn)品純度低，浪費(fèi)原料。 所以，酸醇摩爾比選擇1.3：1。

2.4 酯化反應(yīng)時(shí)間對(duì)酸值的影響

表4 酯化反應(yīng)時(shí)間對(duì)酸值的影響

由表3 可知，隨著酯化時(shí)間的增加，產(chǎn)品酸值降低，3h 以內(nèi)，降低比較明顯，3h 以后，降低幅度較小，超過(guò)4h，酸值幾乎不再變化，且隨著反應(yīng)時(shí)間的延長(zhǎng)，副反應(yīng)也增加，所以，反應(yīng)以4h 為宜。

2.5 產(chǎn)品分析

200℃，催化劑為NaOH，催化劑用量1.5%，酸醇摩爾比1.3：1，酯化反應(yīng)時(shí)間4h，測(cè)定產(chǎn)品的酸值為2.235mgKOH·g-1，皂化值為156.35mgKOH·g-1，均符合產(chǎn)品要求[3]。

3 結(jié)論

采用二步合成法可合成失水木糖醇油酸酯，最佳反應(yīng)條件為在酯化階段使用2%NaOH 反應(yīng)4 小時(shí)，醇酸摩爾比1.3：1。 所得產(chǎn)品的酸值為2.235mgKOH·g-1，皂化值為156.35mgKOH·g-1，均符合要求。

［1］任鴻均.我國(guó)木糖醇(木糖)工業(yè)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[J].牙膏工業(yè),2002,4:52-55.

［2］王關(guān)斌,趙光輝.木糖醇的生產(chǎn)與發(fā)展趨勢(shì)[J].浙江化工,2005,36(2):25-27.

［3］魏運(yùn)洋,陸明,白淑芳.失水木糖醇單油酸酯的制備[J].南京理工大學(xué)學(xué)報(bào),1994,2:94-96.

［4］李玲,郭黎,王墨林,龔克成.新型n-SAA 木糖醇酯的合成與應(yīng)用[J].1999,2:8-12.

［5］李杉萍,常俊梅,李志初,等.山梨醇硬脂酸酯的研究[J].1992,4:8-10.

［6］鄭世民.表面活性劑：原理、合成、測(cè)定及應(yīng)用[J].2005:146.