CC BY
9
УДК 54.052
Ларина С.О., Бакурина Н.В., Качаева А.С., Кысина В.М., Шафиев Д.Н., Воронов М.С.
ИЗУЧЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ 1,2-АЦЕТОНИД-3-АЦИЛГЛИЦЕРИНА ИЗ МЕТИЛОВЫХ ЭФИРОВ ЖИРНЫХ КИСЛОТ И ЗОЛЬКЕТАЛЯ КАК ПЕРВОЙ СТАДИИ СИНТЕЗА МОНОГЛИЦЕРИДА
Ларина Светлана Олеговна - аспирант 1-го года обучения кафедры химической технологии основного органического и нефтехимического синтеза; larinacveta2008@yandex.ru.
Бакурина Наталья Валерьевна - магистрант 1-ого года обучениякафедры химической технологии основного органического и нефтехимического синтеза;
Качаева Анастасия Сергеевна - бакалавр 2-ого года обучения кафедры химической технологии основного органического и нефтехимического синтеза;
Кысина Виктория Михайловна -бакалавр 2-ого года обучения кафедры химической технологии основного органического и нефтехимического синтеза;
Шафиев Даниил Наильевич - бакалавр 2-ого года обучения кафедры химической технологии основного органического и нефтехимического синтеза;
Воронов Михаил Сергеевич - кандидат химических наук, ассистент кафедры химической технологии основного органического и нефтехимического синтеза;
ФГБОУ ВО «Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева», Россия, Москва, 125047, Миусская площадь, дом 9.
В статье рассмотрены кинетические закономерности образования 1,2-ацетонид-3-ацилглщеринов, полученных по реакции МЭЖК оливкового, подсолнечного, рапсового масел с золькеталем. Было выявлено, что образование 1,2-ацетонид-3-ацилглицерина как промежуточного соединения при синтезе моноацилглицерина происходит с максимальным суммарным выходом 34% при использовании в качестве сырья МЭЖК рапсового масла.
Ключевые слова: биодизель, золькеталь, синтез моноглицеридов, метиловые эфиры жирных кислот.
RESEARCH OF THE FORMATION OF 1,2-ACETONIDE-3-ACYLGLYCEROL FROM FAME AND ZOLKETAL AS THE FIRST STAGE OF MONOGLYCERIDE SYNTHESIS
Larina S.O.1, BakurinaN.V.1, KachaevaA.S.1, Kysina V. M.1, Shafiev D. N.1, Voronov M. S.1 1D. Mendeleev University of Chemical Technology of Russia, Moscow, Russian Federation
The article discusses kinetic regularities of the formation of 1,2-acetonide-3-acylglycerols obtained by the reaction of FAME of olive, sunflower, rapeseed oils with zolketal. It was found that the formation of 1,2-acetonide-3-acylglycerol as an intermediate in the synthesis of monoacylglycerol occurs with the maximum total yield when using FAME ofrapeseed oil as a raw material .
Key words: biodiesel, zolketal, synthesis of monoglyceride, methyl esters of fatty acids.
Введение
Ввиду установления правительством России курса на замещение импорта товаров и технологий, а также ужесточение требований к безопасности химических веществ, существует потребность в разработке и совершенствовании технологии получения материалов для удовлетворения потребностей фармацевтической, пищевой и других отраслей химической промышленности.
В настоящее время большое внимание в промышленности уделяется «зеленым» технологиям, основанным на модификации растительного сырья[1]. Так, на основе глицерина и метиловых эфиров жирных кислот можно получить моноглицериды (моноациалглицериды), широко применяемые в полимерной, фармацевтической, сельско-хозяйственной отраслях [2]. Передовые хозяйства взамен антибиотиков уже применяют новые кормовые добавки — 1-моноглицериды с торговым названием САЛКОЛИ™. Они не только обеспечивают повышение сохранности птицы, прироста живой массы и улучшение конверсии корма,
но также способствуют нормализации микрофлоры желудочнокишечного тракта (ЖКТ), оставаясь при этом безопасными для здоровья людей.
Существуют несколько методов синтеза моноацилглицерина из растительных масел и жиров, в частности, этерификация глицерина свободными жирными кислотами, глицеролиз триглицеридами и эфирами жирных кислот, переэтерификация жирных эфиров с «защищенным» глицерином [2].
Одним из недостатков синтеза
моноацилглицерина посредством реакции этерификации между глицерином и свободными жирными кислотами является совместное протекание непрерывной реакции ацилирования другой OH-группы глицерина с образованием диацилглицерина и триацилглицерина [2].
Решить данную проблему можно, защитив две гидроксильные группы глицеринациклоацетальемс последующей этерификацией оставшейся гидроксильной группы глицерина. После снятия защиты получаем необходимые продукты -моноглицериды. (рис. 1)
о
Лов
4 ю
•Он/ирам
Р — СИ
Рис.1 Схема получения моноацилглицеринов через реакцию защищенного глицерина и метиловых эфиров жирных кислот
Экспериментальная часть
Реакциюполучения 1,2-ацетонид-3-
ацилглицерина проводили с использованием метиловых эфировжирных кислотоливкового, подсолнечного и рапсового масла в периодическом реакторе с мешалкой,снабжённой прямым
холодильником, магнитной мешалкой и термопарой, измеряющей температуру реакционной массы,в интервале температур 20-100°С,
ЗК/МЭЖК=1:1(моль/моль), 0,01 -0,03 моль КОН в качестве катализатора.
Анализ продуктов реакции проводили с помощью метода газовой хроматографии, а также потенциометрического титрования.
Согласно данным газохроматографического анализа, продуктами реакции золькеталя и МЭЖК подсолнечного, оливкового и рапсового масел являются 3, 3 и 4 соединения соответственно (рис.2)
При анализе расходования эфиров олеиновой (С18/1), линолевой (С18/2) и линоленовой (С18/3) кислот были обнаружены корреляцииуменьшения количества эфировс количеством образующихся продуктов (рис. 3). Данный факт подтверждает образование 1,2-ацетонид-3 -ацилглицеринов,
которым соответствуют кислотные фрагменты эфиров С18.
продукт 1 продукт 2 продукт 3 продукт 4
4 6
Время реакции, ч
а
б
Рис. 2 Продукты реакции золькеталя и МЭЖК: а - подсолнечного масла, б -оливкового масла, в-рапсового
масла
С18/2 (%масс)
- 1,2-ацетонид-3-ацилглицерин (%масс)
70 п
60
50
и и 40
а
м
30
20
10
0
234 Время реакции, ч
прореагировавшие С18/2
1,2-ацетонид-3-ацилглицерин, %масс
34
Время реакции, ч
б
Рис 3 Типичные корреляции расходования МЭЖК и образования 1,2-ацетонид-3-ацилглицеринов: а - изменение %масс эфиров С18/2 и накопление 1,2-ацетонид-3-ацилглицеринов во времени, б -изменение количества прореагировавших эфиров С18/2 и накопление 1,2-ацетонид-3-ацилглицеринов во
времени
Расходование МЭЖК по первой стадии процессаможет идти в двух направлениях - с образованием 1,2-ацетонид-3-ацилглицеринов и с образованием калиевых солей типа ЯСООК. Так, на рис. 3б видно, что образование 1,2-ацетонид-3-ацилглицеринов происходит в течение первого часа
реакции, а далее эфиры расходуются на образование солей.
Результаты проведенного исследования показали, что на скорость образования 1,2-ацетонид-3-ацилглицерина состав МЭЖК не влияет. Максимальный выход 34% был получен при использовании МЭЖК рапсового масла (рис. 4)
0
0
2
Б
0
1
а
40
данной гипотезы был проведен эксперимент при 0,3 моль КОН (рис. 6).
МЭЖК подсолнечного масла-ЗК
МЭЖК оливкового масла-ЗК
МЭЖК рапс ов ого масла-ЗК
4 6
Время реакции, ч
Рис. 4 Зависимость образования 1,2-ацетонид-3-ацилглицерина от времени на МЭЖК различного состава при 100°С
Для оценки влияния температуры на выход 1,2-ацетонид-3-ацилглицерина были проведены исследования при 20°С и сравнены с результатами при 100°С (рис. 5).
Рис. 5 Влияние температуры на выход 1,2-ацетонид-3-ацилглицерина
Согласно рисунку 5, максимальное количество 1,2-ацетонид-3-ацилглицерина образуется после 1 часа реакции и в дальнейшем остается неизменным.
Предполагалось, что реакция останавливается ввиду быстрого перехода катализатора КОН в неактивные СНзОК и ЯСООК формы. Для проверки
Рис.6 Влияние концентрации катализатора на выход 1,2-ацетонид-3-ацилглицерина
Как видно, независимо от количества катализатора, количество образующегося 1,2-ацетонид-3-ацилглицерина постоянно.
Заключение
Было выявлено, что образование 1,2-ацетонид-3-ацилглицерина как промежуточного соединения при синтезе моноацилглицерина происходит с максимальным суммарным выходом 34% при использовании в качестве сырья МЭЖК рапсового масла. Температура, равно как и избыток катализатора существенного влияния на количество образующегося 1,2-ацетонид-3-ацилглицерина не оказывает.
Список литературы
1.Р.Ф. Нафикова. Металлосодержащие добавки полифункционального действия для ПВХ композиций. Авторефератд.т.н. 05.17.06. Казань. 2009,145 с
2. Vereecken, J., Meeussen, W., Foubert, I., Lesaffer, A., Wouters, J., Dewettinck, K., 2009. Comparing the crystallization and polymorphic behaviour of saturated and unsaturated monoglycerides. Food Res. Int. 42, 14151425
