VC棕櫚酸酯的合成及工藝研究

楊波

摘要：文章以直接酯化法制備VC棕櫚酸酯，采用L-抗壞血酸和棕櫚酸為原料在濃硫酸的催化下反應，觀察反應溫度、棕櫚酸與Vc勺摩爾比、攪拌時間、硫酸加入量對產率的影響，利用正交實驗法優化工藝條件，最終得到較適宜的工藝條件為：反應溫度為30℃，n棕櫚酸：nvc=1.2：1，攪拌時間為3h，硫酸加入量為35mL，通過產品外觀、熔點及紅外光譜對產品進行表征。

關鍵詞：VC棕櫚酸酯；合成；直接酯化法

VC棕櫚酸酯因其特有的功能，已經廣泛被添加在油脂或食品中用做脂溶性抗氧劑及營養強化劑[1]。全世界現在每年對于VC棕櫚酸酯的需求大約為5000 t，但VC棕櫚酸酯的高成本阻礙了它在各個行業的進一步推廣應用。工業化生產中大部分采用的是濃硫酸直接酯化合成VC棕櫚酸酯，但其分離困難、產品純度低、成本昂貴等問題嚴重影響生產[2]，使得經濟效益不高。因此，拓展VC棕櫚酸酯市場的有效途徑是解決目前制備VC棕櫚酸酯存在的這些問題[3-6]。

1 實驗部分

1.1實驗步驟

本實驗以濃硫酸催化L-抗壞血酸和十六酸合成L-抗壞血酸棕櫚酸酯。首先確定L-抗壞血酸的量，再調節十六酸的量，使得L-抗壞血酸與十六酸的摩爾比介于1：1～1：1.4。在三口燒瓶里加入加入硫酸和十六酸溶解后，再加入VC，攪拌加熱反應，反應結束靜置18 h，用冰水浴冷卻結晶。

1.2產品表征

1.2.1顏色

VC棕櫚酸酯的外觀：淡黃色固體。

1.2.2熔點

熔點測定也就是我們所謂的測量晶體的熔點。本實驗選用的是熔點顯微儀來測定L-抗壞血酸棕櫚酸酯的熔點。物料比不同的情況下合成產物的測定數據如表l所示。

通過表1可以看出，第3組實驗數據與理論值比較接近，其熔點為107.1～111.5℃與理論值107～117℃比較接近，純度較好。

1.2.3紅外光譜

VC棕櫚酸酯的紅外光譜如圖1所示。

圖譜分析：2920 cm-1和2852 cm-1為甲基和亞甲基特征吸收峰；1700cm-1為羧酸酯的羰基伸縮吸收峰；在1230cm-1為醚鍵特征吸收峰。

1.3實驗的方案

根據上述實驗步驟，以棕櫚酸與VC的摩爾比、攪拌時間、反應溫度和硫酸加入量為實驗因素，每個因素取5個水平。本實驗采用正交L25（54）表安排4因素5水平實驗，控制其他反應條件不變，設計正交實驗方案。

2 結果與討論

2.1反應物料比的影響

酯化反應是可逆反應，所以不同的物配比對反應的產率有一定的影響。在反應過程中，當一種反應物過量時，另一種反應物就會盡可能地反應完全，使反應能夠向著正反應方向移動，從而提高產率。另外，此法還能有效降低反應成本，通常我們選擇過量的反應物是反應物中較為廉價的一種或幾種，由于L-抗壞血酸比棕櫚酸價格高，所以先確定L-抗壞血酸的量，再對棕櫚酸的量進行調整，使得L-抗壞血酸盡可能地參與到反應中，這樣就降低了整體反應的成本。產率如表2所示。

由表2可知，反應產率隨棕櫚酸用量增大而增大，但并不是無限制增大，當反應物料配比1.2：1時，產率達到最大。這是由于棕櫚酸的加入量較大時，VC易被硫酸氧化，不僅增加了反應成本，而且產率降低。

2.2攪拌時間的影響

合成VC棕櫚酸酯的反應是可逆放熱的過程，為了使反應物能夠充分混合，提高反應的轉化率，減少副產物的生成，應選擇適宜的攪拌時間。產率如表3所示。

由表3可知，攪拌3h最為合適，產率達到最高。2～3 h產率升高，說明攪拌使VC與棕櫚酸充分溶解在硫酸中，使反應進行的更加完全。3～6 h產率下降，這是由于VC的化學性質較活潑，攪拌時間過長會加快VC的氧化，生成副反應；另外，也會使未反應的棕櫚酸全部溶解，使得反應向逆反應方向進行。

2.3反應溫度的影響

直接酯化法合成VC棕櫚酸酯的反應是可逆的雙分子反應，因此需要吸收熱量提高該反應的反應速率。當溫度升高時，可逆吸熱反應的反應速率會增加。產率如表4所示。

由表4可知，溫度從10℃上升到30℃，產率升高很快，30℃時產率達到最高，溫度從30℃上升到50℃時，產率急劇下降。這是由于溫度不僅對反應速度有很大的影響，而且對副反應的影響也很大，溫度升得過高會使反應物分解或造成副反應的發生。

2.4硫酸加入量的影響

濃硫酸在較低的溫度條件下，也能起到較好的催化作用，又能同時將VC和棕櫚酸進行溶解，并且具有較強的吸水性。產率如表5所示。

由表5可知，硫酸加入量從20mL增至35mL，反應產率是不斷升高的，在35mL的時候，產率達到最大值；之后反應產率在降低。這是由于硫酸在反應體系中同時作為催化劑和溶劑，硫酸過少時，不能充分溶解反應物，反應進行不完全；硫酸過量時，硫酸具有強的氧化性，VC易被氧化，就會有副產物產生，同時反應向逆反應方向進行。

3結語

（1）從實驗結果的數據處理來分析，從極差來看因素C（反應溫度）極差最大，然后是因素A（棕櫚酸和VC的摩爾比），然后是因素B（攪拌時間），最后是因素D（硫酸加入量）。因此，我們發現反應溫度對反應產率影響較大。

（2）因素A列中的均值3較大，因素B列中均值2較大，因素C列中均值3較大，因素D列中均值4較大。所以，A3、B2、C3、D4是各因素中影響較大的水平，即棕櫚酸與VC的摩爾比為1.2：1、攪拌時間為3h、反應溫度為30℃、硫酸加入量為35 mL時，對反應產率影響最大。

（3）從測到的熔點范圍在107.1～111.5℃與理論范圍107～117℃很相近，可以看出，實驗做出的產品VC棕櫚酸酯的純度還可以；但從實驗結果的數據來看，產品產率只有30%左右，可以發現實驗的產率不是很高，說明這個工藝還存在著一些缺陷，有很大的完善空間。

[參考文獻]

[1]章立群，曹棟.L-抗壞血酸棕櫚酸酯的研究進展[J].鄭州糧食學院學報，1998，19 （1）：89-95.

[2]曹會蘭，楊建武.L-抗壞血酸棕櫚酸酯的合成及應用[J].西北農林科技大學學報（自然科學版），2003，31（5）：121-122.

[3]張衛，孫乃有，李建英.L-抗壞血酸棕櫚酸酯的合成工藝研究[J].食品科技，2003，32 （10）：62-64.

[4]李 紅，陶 靜，姚小娟L-抗壞血酸棕櫚酸酯的化學合成工藝優化[J].中國食品添加劑，2010，21（5）：144-148

[5]高蔭榆，雷占蘭，謝何融，等L-抗壞血酸棕櫚酸酯的抗氧化研究[J].食品科學，2007，28 （11）：60-62.

[6]陸 豫，甘利軍，陳葆仁.L-抗壞血酸棕櫚酸酯的合成[J].精細化工.1996. 13 （3）：17-18.