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离子液体催化合成植物甾醇酯及其分离工艺研究

杨叶波

  植物甾醇的结构与胆固醇相似,可以有效的降低血清总胆固醇和低密度脂蛋白胆固醇水平,广泛应用于食品、药品等行业。酸性离子液体催化性能好,易分离,可循环使用,是国内外的研究热点。本文将离子液体首次应用于脂肪酸和植物甾醇的酯化反应中,并研究其酯化规律。 首先,在不同的反应时间和离子液体添加量的实验条件下,研究了6种离子液体在植物甾醇酯合成中的催化性能。其中离子液体ChCl·2SnCl_2表现出高的催化活性,且易与反应物分离。经多次循环使用后,ChCl·2SnCl_2仍保持着高效的催化活性,经红外鉴定,使用过后的ChCl·2SnCl_2其结构没有破坏,仍保持完整;通过测定离子液体的Lewis酸性发现离子液体在甾醇酯化中的催化效率与离子液体的Lewis酸性大小呈正相关。 将离子液体ChCl·2SnC_2应用于饱和脂肪酸与植物甾醇的合成中,其中植物甾醇的酯化率随着脂肪酸碳链长度的增加而降低;随着离子液体添加量的增加先增后降;适当增加脂肪酸的用量,反应向合成方向进行;当反应温度低于150 oC时,甾醇酯化率显著增加,继续升温,酯化率不再增加;在反应时间4 h内,反应即可趋于达到热力学反应平衡。设计响应面对月桂酸甾醇酯合成工艺进行优化:在反应温度148 oC,底物摩尔比2.9:1(月桂酸:植物甾醇),离子液体添加量6.6%,反应4.3 h的反应条件下酯化率可高达92.30%。通过考察反应酯化率和氧化程度,研究亚油酸和植物甾醇的合成酯化规律,在8%离子液体添加量,酸醇摩尔比2:1,反应温度160 oC,反应时间4 h的条件下酯化率达到了90.12%,并且其氧化程度在可接受范围内。 验证了在离子液体催化条件下,亚油酸、月桂酸和植物甾醇的酯化反应为二级不可逆反应。其中亚油酸和植物甾醇酯化反应的反应活化能Ea = 81.08 kJ/mol,反应速率方程为r = 4.07×10~(10)exp[81.08/(RT)]cAcB;月桂酸和植物甾醇酯化反应的反应活化能Ea = 58.55 kJ/mol,反应速率方程:r = 1.27×10~7exp[58.55/(RT)]cAcB。 用TLC、HPLC、FT-IR和NMR对产物植物甾醇酯进行了分析鉴定。研究了植物甾醇酯和植物甾醇在有机溶剂中的溶解度,其中正己烷对植物甾醇酯的选择性好,无水乙醇对植物甾醇的选择性好。探讨酯化反应粗产物中提纯甾醇酯的分离方案,综合考虑纯度和回收率,选定以正己烷/无水乙醇/NaHCO_3水溶液形成的复合萃取剂对粗产物一步分离提纯。同时确定分离工艺参数:正己烷:无水乙醇的体积比为1:1、正己烷/粗产物液质比(v/m,mL/g)为7.5,纯度高达99.2%,回收率高达95.4%。……   
[关键词]:植物甾醇;脂肪酸植物甾醇酯;离子液体;分离提纯
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:江南大学2012年