本发明属于va棕榈酸酯的制备技术领域，具体涉及超临界法制备维生素a棕榈酸酯的方法。
背景技术：
维生素a棕榈酸酯(va棕榈酸酯)具有碳链长，熔点低，油溶性好，低温稳定性好的优点，是人体和动物正常代谢所不可缺少的一种物质，已广泛应用于化妆品、药物、饲料等领域。
va棕榈酸酯主要采用化学合成法和生物酶法制得。化学合成法主要将va醇与棕榈酰氯进行酰化反应，生成va棕榈酸酯和hcl气体。该合成反应条件苛刻，生成了较多酸性副产物，对生产设备抗腐蚀性提出了高要求，不利于工业化生产。生物酶法是在脂肪酶的存在下发生酯交换或酯交换反应得到va棕榈酸酯。
专利cn104673870a公开了一种va醋酸酯与甲醇在固定化酯酶e.colibioh催化下制得va醇，va醇再与棕榈酸甲酯反应制得va棕榈酸酯的方法。反应中多次过滤和减压蒸馏，工艺操作步骤繁琐。
现有的va棕榈酸酯的制备方法还存在生产周期长、转化率低等问题，因此，寻找一种高效环保的va棕榈酸酯的制备方法具有良好的商业意义。
技术实现要素：
为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的是提供一种超临界法制备维生素a棕榈酸酯的方法，该方法在超临界流体中进行，利用三氟甲硫基化合物催化剂的亲电性，有效促进棕榈酸甲酯碳正离子形成，有利于va醇上羟基氧进攻，从而提高酯交换反应转化率。
为实现上述发明目的，本发明的技术方案如下：
本发明提供一种超临界法制备维生素a棕榈酸酯的方法，包括以下步骤：将原料va醇、棕榈酸甲酯在超临界流体中反应制备维生素a棕榈酸酯，所述的超临界流体中夹带有催化剂。
所述的超临界流体优选为超临界甲醇。
优选的，所述催化剂为三氟甲硫基化合物，所述三氟甲硫基化合物为三氟甲硫基氯(scf3-cl)、三氟甲硫溴(scf3-br)、n-三氟甲硫基苯胺([phn(r)scf3])、三氟甲硫基亚铜(cuscf3)、三氟甲硫醇(scf3h)的一种或多种，优选三氟甲硫溴(scf3-br)。本发明va棕榈酸酯的制备方法中，所述三氟甲硫基化合物催化剂既能提供一定的质子环境，又能促进棕榈酸甲酯中羰基碳正离子形成，方便va醇羟基上富电子的氧原子进攻碳正离子，提高酯交换反应转化率
在本发明的一些具体实施方式中，所述制备方法包括以下步骤：
(1)反应原料va醇和棕榈酸甲酯混合后待用；
(2)将反应介质和催化剂混合制备超临界流体；
(3)将步骤(2)中的夹带催化剂的超临界流体与步骤(1)中的反应原料混合物经混合后加入到反应器中进行反应。
所述步骤(2)中，所述反应介质为可制备成超临界流体的介质，优选甲醇，将原料储罐中的反应介质，加热至一定温度后，打开减压阀，经干燥器干燥后，以一定的流量用高压柱塞泵打入混合器中至一定压力，使其呈超临界状态。同时，将一定流量的三氟甲硫基化合物以高压恒流泵打入上述混合器中。
所述步骤(3)中，将步骤(1)的原料混合液(va醇和棕榈酸甲酯)和夹带三氟甲硫基化合物的超临界流体同时打入反应器中。
所述的反应器为填料反应器，夹带三氟甲硫基化合物的超临界流体在填料上不断更新气/液膜，与va醇和棕榈酸甲酯发生接触、吸附、反应、脱附等过程从而强化传质。填料层装填一定量的非金属玻璃弹簧，目的是增大液体接触面积，装填体积为0.1ml～10ml，优选0.5ml～5ml。
反应后的产物及未反应的物料随气流进入解析塔进行降温减压分离，气体组分可循环使用，产物va棕榈酸酯进入产品收集罐，浓缩后得到粗油以液相色谱进行定量分析。
本发明va棕榈酸酯的制备方法中，步骤(1)中，所述va醇和棕榈酸甲酯的摩尔比为1:0.8～1:3，优选1:1.1～1:1.5。
本发明一些具体实施方式中，步骤(2)中，所述超临界流体加热温度为250℃～300℃，优选239℃～280℃，混合器的压力为7.0mpa～12mpa，优选8.1mpa～10mpa；以使反应介质成超临界状态。
所述步骤(3)中，超临界流体(包含三氟甲硫基化合物)与原料混合气的体积流量比为1:1～1:20，优选1:5～1:10。超临界流体的通入流量为10l/min～20l/min，优选12l/min～16l/min(25℃下常压测定)。
反应介质与三氟甲硫基化合物的体积流量比为10:1～50:1，优选20:1～40:1。
本发明va棕榈酸酯的制备方法中，步骤(3)中，所述反应温度为200℃～400℃，优选239℃～280℃；所述反应压力为7.0mpa～20.0mpa，优选8.1mpa～16.0mpa；优选的，反应温度、压力与反应介质形成超临界流体的温度、压力相同。
本发明va棕榈酸酯的制备方法中，反应后的产物及未反应的物料随气流进入解析塔进行降温减压分离，降低温度一方面使得超临界流体气化，一方面使得棕榈酸甲酯冷却部分结晶析出。所述分离降温至-5℃～10℃，优选-2℃～4℃。经冷凝后反应介质甲醇能循环套用，可达到工业连续化生产的要求，是一种绿色环保的连续化合成va棕榈酸酯的新方法。
本发明的有益效果在于：
首先，本发明采用超临界法酯交换合成va棕榈酸酯，利用超临界流体的优异溶解性和扩散性，使得反应过程传质阻力大大减少，提高了酯交换反应速率。
第二，将亲电性的三氟甲硫基化合物对超临界流体进行夹带剂改性，提供一定的质子环境，促进va醇中羟基碳正离子形成，加速棕榈酸甲酯上富电子的氧原子进攻碳正离子，提高反应速率和转化率。
第三，产物va棕榈酸酯在超临界甲醇中能迅速解析生成的甲醇，有利于及时分离产物，促进正反应进行，提高反应转化率。
第四，反应后经简单的减压降温处理，能快速得到高纯度产品，适合大规模工业操作。
此外，本发明催化制备所得va棕榈酸酯，高效液相色谱检测含量97.5％以上，可广泛应用于人体药物、添加剂和食品添加剂。
附图说明
图1是本发明实施例中制备维生素a棕榈酸酯的反应系统示意图。
图2为实施例1制备的维生素a棕榈酸酯的液相色谱图。
其中，1为甲醇气罐；2为气罐减压阀；3为干燥器；4为冷却器；5为高压柱塞泵；6为混合器一，；7为高压恒流泵；8为储罐；9为填料反应器，其中abcd为填料位置，装填一定量的非金属玻璃弹簧，目的是增大液体接触面积，强化传质；e为液体混合与缓冲部件；10为针型阀门；11为流量计；12为冷却解析塔；13为背压阀；14为产品收集罐；18为混合器二；19为原料罐；20为隔膜泵。
具体实施方式
以下结合具体的实施案例对本发明进行进一步的说明。
本发明的实施例中采用的反应器高80cm，内径5cm，带加热控温装置。
原料来源：va醇，va棕榈酸酯标准晶体均购于浙江医药股份有限公司，va醇分子式如下，分子量286.5g/mol。
三氟甲硫溴购买于上海泰坦科技股份有限公司。
实施例1
如图1所示，按原料va醇和棕榈酸甲酯摩尔比为1：1.2称取5730gva醇(20mol)和6480g棕榈酸甲酯(24mol)放入至原料罐中。打开甲醇减压阀和甲醇气罐减压阀，将体积流量为12l/min超临界甲醇和三氟甲硫溴(超临界甲醇与三氟甲硫溴的体积流量比为20:1)的混合物打入混合器中，混合气温度为239.1℃，压力为8.1mpa。再将配制的原料液以体积流量60ml/min和超临界混合物经混合后输送至反应器中，在温度为239.1℃，压力为8.1mpa下接触反应，反应器中装填一定量的非金属玻璃弹簧，目的是增大液体接触面积，强化传质，玻璃弹簧填充量为5g，填充体积为0.5ml。反应过程通过背压阀调节反应体系压力稳定。反应完全后(间隔一定时间取样分析，至含量稳定不变即为反应平衡转化率)，反应液随流体在解析塔中于-2℃下进行气液分离，甲醇气体释放后循环使用，分离后反应液冷却至结晶，得淡黄色油状物。高效液相分析va棕榈酸酯转化率95.15％，气质结果表明该分子式为c36h60o2，分子量524.86，采用美国药典usp-29计算其生物效价为173万iu/g(其中1iu＝0.55μg维生素a棕榈酸酯)。
实施例2
如图1所示，按原料va醇和棕榈酸甲酯摩尔比为1：1.1称取5270gva醇(20mol)和5940g棕榈酸甲酯(22mol)放入至原料罐中。打开甲醇减压阀和甲醇气罐减压阀，将体积流量为13l/min超临界甲醇和三氟甲硫溴(超临界甲醇与三氟甲硫溴的体积流量比为25:1)的混合物打入混合器中，混合气温度为245℃，压力为8.93mpa。将配制的原料液以体积流量78ml/min和超临界甲醇经混合后输送至反应器中，在温度为245℃，压力为7.8mpa下接触反应，玻璃弹簧填充量为4.5g，填充体积为3ml。反应过程通过背压阀调节反应体系压力稳定。反应完全后(间隔一定时间取样分析，至含量稳定不变即为反应平衡转化率)，反应液随流体在解析塔中与0℃下进行气液分离，甲醇气体释放后循环使用，分离后反应液冷却至结晶，得淡黄色油状物。高效液相分析va棕榈酸酯转化率89.10％，计算其生物效价162万iu/g。
实施例3
如图1所示，按原料va醇和棕榈酸甲酯摩尔比为1：1.3称取2860gva醇(10mol)和3510g棕榈酸甲酯(13mol)放入至原料罐中。打开甲醇减压阀和甲醇气罐减压阀，将体积流量为14l/min超临界甲醇和三氟甲硫溴(超临界甲醇与三氟甲硫溴的体积流量比为30:1)的混合物打入混合器中，混合气温度为250℃，压力为9.67mpa。将配制混合的原料液以体积流量98ml/min和超临界混合物经混合后输送至反应器中，在温度为250℃，压力为9.67mpa下接触反应，玻璃弹簧填充量为3.5g，填充体积为2ml。反应过程通过背压阀调节反应体系压力稳定。反应完全后(间隔一定时间取样分析，至含量稳定不变即为反应平衡转化率)，反应液随流体在解析塔中与0℃下进行气液分离，甲醇气体释放后循环使用，分离后反应液冷却至结晶，得淡黄色油状物。高效液相分析va棕榈酸酯转化率83.05％，计算其生物效价151万iu/g。
实施例4
如图1所示，按原料va醇和棕榈酸甲酯摩尔比为1：1.4称取2860gva醇(10mol)和3780g棕榈酸甲酯(14mol)放入至原料罐中。打开甲醇减压阀和甲醇气罐减压阀，将体积流量为15l/min超临界甲醇和三氟甲硫溴(超临界甲醇与三氟甲硫溴的体积流量比为35:1)的混合物打入混合器中，混合气温度为265℃，压力为12.28mpa。将配制混合的原料液以体积流量120ml/min和超临界混合物经混合后输送至反应器中，在温度为265℃，压力为12.28mpa下接触反应，玻璃弹簧填充量为6.0g，填充体积为3.5ml。反应过程通过背压阀调节反应体系压力稳定。反应完全后(间隔一定时间取样分析，至含量稳定不变即为反应平衡转化率)，反应液随流体在解析塔中与-2℃下进行气液分离，甲醇气体释放后循环使用，分离后反应液冷却至结晶，得淡黄色油状物。高效液相分析va棕榈酸酯转化率89.65％，生物效价163万iu/g。
实施例5
如图1所示，按原料va醇和棕榈酸甲酯摩尔比为1：1.5称取2860gva醇(10mol)和4050g棕榈酸甲酯(15mol)放入至原料罐中。打开甲醇减压阀和甲醇气罐减压阀，将体积流量为16l/min超临界甲醇和三氟甲硫溴(超临界甲醇与三氟甲硫溴的体积流量比为40:1)的混合物打入混合器中，混合气温度为280℃，压力为15.33mpa。将配制混合的原料液以体积流量160ml/min和超临界混合物经混合后输送至反应器中，在温度为280℃，压力为15.33mpa下接触反应，玻璃弹簧填充量为6.0g，填充体积为4.5ml。反应过程通过背压阀调节反应体系压力稳定。反应完全后(间隔一定时间取样分析，至含量稳定不变即为反应平衡转化率)，反应液随流体在解析塔中与2.5℃下进行气液分离，甲醇气体释放后循环使用，分离后反应液冷却至结晶，得淡黄色油状物。高效液相分析va棕榈酸酯转化率86.35％，生物效价157万iu/g。
对比例1
按原料va醇和棕榈酸甲酯摩尔比为1：1.2称取5730gva醇(20mol)和6480g棕榈酸甲酯(24mol)放入至原料罐中。打开甲醇减压阀和甲醇储槽阀门，将体积流量为12l/min超临界甲醇打入混合器中，混合气温度为239.1℃，压力为8.1mpa。再将配制的原料液以体积流量60ml/min和超临界甲醇经混合后输送至反应器中，在温度为239.1℃，压力为8.1mpa下接触反应，反应器中玻璃弹簧填充量为5g，填充体积为0.5ml。反应过程通过背压阀调节反应体系压力稳定。反应完全后(隔间一定时间取样分析，至含量稳定不变即为反应平衡转化率)，反应液随流体在解析塔中于-2℃下进行气液分离，甲醇气体释放后循环使用，分离后反应液冷却至结晶，得淡黄色油状物。高效液相分析va棕榈酸酯转化率65％。
对比例2
按原料va醇和棕榈酸甲酯摩尔比为1：1.2称取5730gva醇(20mol)和6480g棕榈酸甲酯(24mol)放入至原料罐中。再将配制的原料液以体积流量60ml/min输送至反应器中，在温度为239.1℃，压力为8.1mpa下接触反应，反应器中玻璃弹簧填充量为5g，填充体积为0.5ml。反应过程通过背压阀调节反应体系压力稳定。反应完全后(隔间一定时间取样分析，至含量稳定不变即为反应平衡转化率)，反应液随流体在解析塔中于-2℃下进行气液分离，甲醇气体释放后循环使用，分离后反应液冷却至结晶，得淡黄色油状物。高效液相分析va棕榈酸酯转化率10％。
由对比例1可知，无三氟甲硫溴存在下，仅超临界体系va棕榈酸酯转化率65％，无超临界体系存在下，va棕榈酸酯转化率10％，说明超临界体系下三氟甲硫溴化合物起到良好的催化作用。
1.一种超临界法制备维生素a棕榈酸酯的方法，其特征在于，包括以下步骤：将原料va醇、棕榈酸甲酯在超临界流体中反应制备维生素a棕榈酸酯，所述的超临界流体中夹带有催化剂；
所述的超临界流体优选为超临界甲醇；
优选的，所述催化剂为三氟甲硫基化合物，所述氟甲硫基氯、三氟甲硫溴、n-三氟甲硫基苯胺、三氟甲硫基亚铜、三氟甲硫醇中的一种或多种，优选三氟甲硫溴。
2.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)反应原料va醇和棕榈酸甲酯混合后待用；
(2)将反应介质和催化剂混合制备超临界流体；
(3)将步骤(2)中的夹带催化剂的超临界流体与步骤(1)中的反应原料混合物经混合后加入到反应器中进行反应。
3.根据权利要求1或2所述制备方法，其特征在于，所述的反应器为填料反应器，填料层装填非金属玻璃弹簧，装填体积为0.1ml～10ml，优选0.5ml～5ml。
4.根据权利要求2所述制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述物va醇和棕榈酸甲酯的摩尔比为1:0.8～1:3，优选1:1.1～1:1.5。
5.根据权利要求2所述制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述超临界流体加热温度为250℃～300℃，优选239℃～280℃，混合器的压力为7.0mpa～12mpa，优选8.1mpa～10mpa。
6.根据权利要求2所述制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中，超临界流体与原料混合气的体积流量比为1:1～1:20，优选1:5～1:10；超临界流体的通入流量为10l/min～20l/min，优选12l/min～16l/min；
反应介质与三氟甲硫基化合物的体积流量比为10:1～50:1，优选20:1～40:1。
7.根据权利要求2所述制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述反应温度为200℃～400℃，优选239℃～280℃；所述反应压力为7.0mpa～20.0mpa，优选8.1mpa～16.0mpa；
优选的，反应温度、压力与反应介质形成超临界流体的温度、压力相同。
技术总结