硬脂酸甲酯的合成方法及应用领域

背景及概述^[1][2]

硬脂酸甲酯是一种酯类有机物，又称为十八碳酸甲酯，是一种长链脂肪酸形成的单烷基酯，室温下是一种白色固体，具有优良的渗透性、热稳定性和抗静电性。一般用作表面活性剂、润滑剂和其他有机化学品的制备。硬脂酸甲酯的十六烷值高达86.9，是提高柴油重要指标十六烷值的理想添加剂。

硬脂酸甲酯是制备硬脂酸甲酯磺酸盐（MES）表面活性剂的中间体，MES是一种优良的阴离子表面活性剂，其起泡性及在冷、温水中的去污性能良好，且毒性低、刺激性小，具有优良的洗涤性能、生物降解性能和钙镁螯合能力，广泛应用于复合皂、液体洗涤剂和多种化妆品，也可用作润滑剂、分散剂、矿物浮选剂、纸张脱墨剂、展开剂等，具有广泛的开发前景和应用价值。

合成方法^[1][2][3][4]

硬脂酸甲酯通常是在浓硫酸催化下由硬脂酸和甲醇发生酯化反应而得，虽然浓硫酸活性高，价格低廉，但是这种方法生产的硬脂酸甲酯产品品质差，设备腐蚀严重，同时产生大量的废液，污染环境。现已有很多其他方法催化合成硬脂酸甲酯。

合成路径1.微波催化合成硬脂酸甲酯

以浓硫酸为催化剂，炭黑为吸波剂硬脂酸和无水乙醇辐射加热的条件下发生酯化反应，制得硬脂酸甲酯，该方法可将酯化时间缩短到2~6min，将反应速率提高到97.8%~98.52%。该方法操作简单，转化率高。具体反应如下：

合成路径2.对苯甲磺酸为催化剂合成硬脂酸甲酯

对苯甲磺酸是一种强有机酸，无氧化性，作为酯化反应催化剂时，具有活性高，选择性好，使用量少，产品色泽好，不腐蚀设备，污染少等优点。合成条件（硬脂酸与甲醇摩尔比为1:3.5，对甲苯磺酸用量为硬脂酸质量的1.2%，回流反应4h）下，硬脂酸的转化率大于98.5%，产品酸值小于3.0mg KOH/g。

合成路径3.以硫酸钛为催化剂合成硬脂酸甲酯

无机盐也可催化硬脂酸甲酯的合成，与浓硫酸催化合成相比，反应更加绿色环保。催化剂硫酸钛用量为硬脂酸质量的5%，醇酸摩尔比为5:1，反应温度65~70℃，反应时间2.5~3h，优化条件下，硬脂酸的酯化率达到94.7%，硬脂酸甲酯收率达到88.4%。

合成路径4.由动物油脂制备硬脂酸甲酯

将猪油先处理得低胆固醇液体猪油，再进行脱胶、脱酸、脱色、脱臭得精炼猪油，精炼后的猪油采用红外加热水解得硬脂酸和甘油，去除甘油后得硬脂酸并喷雾干燥，将硬脂酸粉末和甲醇在硫酸镁的催化下酯化反应得硬脂酸甲酯。

应用领域^[5][6][7][8]

1.制备多环芳烃的洗脱剂

12wt%棕榈酸甲酯，53wt%亚油酸甲酯，30wt%油酸甲酯和亚麻酸甲酯，5wt%硬脂酸甲酯，可以制备洗脱剂，该洗脱剂可去除土壤中的多环芳烃污染物，对于土壤中12中PAHs总量通过一次洗脱，从996.84mg/kg可降低至645.19mg/kg，去除率可达35.28%

2.制备乳化剂

硬脂酸甲酯是制备乳化剂的原料，如蔗糖乳化剂的制备，采用硬脂酸甲酯，油酸甲酯，棕榈酸甲酯作为脂肪酸酯，在普通条件下直接与蔗糖反应生成脂肪酸蔗糖酯，酯化度高，乳化能力强，且性能稳定。

3.制备表面活性剂

将硬脂酸甲酯和催化剂低碳一元醇溶液（甲醇）通过填充床反应器中的甘氨酸钠床层在压热条件下实现反应制备得到硬脂酰基氨基酸钠，反应产物中硬脂酰基氨基酸钠的含量为93.6%。该方法经济性好，工艺过程无腐蚀，低污染，环境友好，是一种替代传统肖顿-鲍曼合成法的清洁生产工艺。

4.制备保温材料

硬脂酸甲酯是一种有机相变储能材料，相变材料在建筑中使用可以充分利用太阳能、季节温差等可再生能源，降低建筑物的环境温度波动、减少能源消耗。硬脂酸甲酯可以和其他材料复合，制备复合保温材料，保温材料包括硬脂酸甲酯、硬脂酸乙酯、硬脂酸盐和作为多空载体的质轻多孔无机材料，将熔融态的硬脂酸甲酯、硬脂酸乙酯和硬脂酸盐吸附填充于多孔载体的孔隙内，同时可以利用多孔材料孔隙壁的吸附力和多孔材料本身的强度，使得相变材料在吸放热过程中不渗漏。其储温性能图如下。

主要参考资料

[1]建方方，马连湘，石营，一种硬脂酸甲酯的制备方法，CN 201410252552，申请日2014-06-09

[2]沈之芹, 吴国英. 对甲苯磺酸催化合成硬脂酸甲酯[J]. 化学世界, 2010, 51(9): 562-564.

[3]毛立新. 硫酸钛催化合成硬脂酸甲酯绿色新工艺[J]. 岳阳师范学院学报: 自然科学版, 2001, 14(4): 59-61.

[4]陈明生，王志慧，一种利用动物油脂制备硬脂酸甲酯的方法，CN 201610068398，申请日2016-02-01

[5]巩宗强，王晓光，图影，一种用于去除土壤中多环芳烃污染物的洗脱剂及其制备方法，CN 200910011728，申请日2009-05-27

[6]吴水明，蔗糖乳化剂，CN 201410227340，申请日2014-05-27

[7]方云，夏咏梅，刘群，一种制备脂肪酰基氨基酸类表面活性剂的方法，CN 201610507489，申请日2016-06-30

[8]陈伟，李植开，刘相，一种保温材料及其制备方法，CN 201511015696，申请日2015-12-30