肉豆蔻酸甲酯的制备与应用

背景及概述

肉豆蔻酸甲酯又称十四酸甲酯（Methyl myristate），存在于紫罗兰根中。其是无色液体或白色蜡状固体，不溶于水，溶于乙醇等有机溶剂。不溶于水，易溶于乙醇或乙醚，具似蜂蜜和鸢尾样的香气。由肉豆蔻酸（十四烷酸）同甲醇的酯化反应而得。肉豆蔻酸是来源丰富的资源，肉豆蔻酸甲酯与石化柴油都是 15 个碳原子，因此理化性质也比较接近。

制备^[1]

葛虹等以浓硫酸为催化剂制备肉豆蔻酸甲酯取得了很好的效果。周晓庆等以肉豆蔻酸和甲醇为原料，浓硫酸为催化剂，进行 2步酯化合成肉豆蔻酸甲酯的工艺研究，为单一脂肪酸甲酯(生物柴油) 的制备提供实验依据。

1、实验装置

第 1 步酯化反应的实验装置参见图 1， 第 2 步循环酯化的实验装置参见图 2。

2实验方法

在第1阶段酯化反应装置中按一定比例加入肉豆蔻酸、甲醇和催化剂 H₂SO₄(浓硫酸先溶解到甲醇液体中)，加热到一定温度并不断搅拌，待反应趋于平衡时，改为第 2 阶段酯化反应装置，升温至适宜的温度，用蠕动泵按一定流速通入甲醇液体，多余的甲醇蒸汽会带出生成的水，促进反应的进行，回收多余的甲醇。在反应过程中每 30min 取样测酸值。工艺参数为：冷凝回流酯化阶段甲醇用量为肉豆蔻酸质量的80% ，催化剂用量为0.5%，反应温度(65±2)℃，反应时间 90 min，酯化率为90.03% ；甲醇连续流加酯化阶段甲醇流速为1.0 mL/min，反应温度为( 100±5)℃，反应时间为30～60 min，最终转化率可达 98. 19%。通过正交实验分析得到的结果与单因素实验基本一致，实验因素对反应的影响程度依次为：反应温度＞催化剂用量＞甲醇用量。2 步酯化法制备肉豆蔻酸甲酯具有反应时间短，降酸迅速，能耗小，转化率高，工艺流程简单，投资成本低等优点，进一步说明 2 步酯化法生产生物柴油具有实际的指导意义和开发价值．

应用 ^[2]

 一、制备一种模拟生物柴油

生物柴油(Biodiesel)，即脂肪酸甲酯，又称为阳光燃料(Sunfuel)，是一种含氧清洁燃料，是以可再生资源(如油菜籽油、大豆油、玉米油、棉籽油、花生油、葵花子油、棕榈油、椰子油、回收烹饪油及动物油等)为原料而制成，具备与石油柴油相近的性能。生物柴油作为优质的柴油代用品，属环境友好型绿色燃料。

目前国内外对生物柴油冷凝技术的研究较少，而且以往的研究大多针对选用一种或几种具体农作物生产的生物柴油例如花生油、玉米油、地沟油等来进行生物柴油低温流动性研究，导致所得出的生物柴油低温流动性规律普遍适用性差，局限性强，不易推广到其它种类生物柴油。而实际上绝大多数生物柴油的组成主要有饱和甲酯与不饱和甲酯两大类十几种化合物组成，因此选用不同类型的脂肪酸甲酯组成模拟生物柴油来作为研究对象，一方面便于简化研究生物柴油组成与低温流动性的构效关系，另一方面也易于得出生物柴油低温流动性的规律。CN201110385233.4提供一种模拟生物柴油，即由一种纯的脂肪酸甲酯直接调配生物柴油的方法。该模拟生物柴油的原料组成如下：

肉豆蔻酸甲酯         0.5%～2%

棕榈酸甲酯           20%～30%

硬脂酸甲酯           5%～10%

油酸甲酯             35%～45%

亚油酸甲酯           18%～25%

亚麻酸甲酯           1%～3%。

上述的一种模拟生物柴油的制备方法，步骤如下：将各单体脂肪酸甲酯称量到烧杯中，然后将烧杯置于50℃的恒温水浴槽中搅拌，控制搅拌转速为100r/min，时间10～20min即得一种模拟生物柴油。

二、用于制备一种植物油乳油

目前防治软体有害生物以化学防治为主要手段，如杀螺胺、四聚乙醛和五氯酚等，但化学防治往往都会带来其他传统化学农药可能导致的共同问题，即给人畜健康带来危害、破坏生态和农田环境以及使靶标害虫产生抗药性等，而且有的杀软体动物剂具有较高的毒性，已经被禁止生产和使用。CN201510050550.9提供一种植物油乳油及其应用，解决现有技术农药对蔬果和人畜健康危害严重以及毒性大的问题。所采用的技术方案是：一种植物油乳油，包含植物油，所述植物油包含有月桂酸甲酯、肉豆蔻酸甲酯和蒎烯；优选地，所述蒎烯包含α-蒎烯和/或β-蒎烯。实施本发明的植物油乳油及其应用，具有以下有益效果：本发明的植物油乳油适用于有机生产的天然植物源产品，适用于大多数农作物、观赏及草坪作物，不容易产生传统化学农药可能产生的问题，本发明的植物油乳油可以生物降解，环境友好，对人、畜安全，无残留，适用于有机种植，与现今农业发展态势相吻合；选择性强，对靶标有良好、快速的杀灭活性；具有双重剿灭作用的植物源药剂，不产生抗药性。

主要参考资料

[1]周晓庆,王昌梅,张无敌,陈玉保,尹芳,李建昌,徐锐,刘士清.2步酯化法合成肉豆蔻酸甲酯的工艺研究[J].云南民族大学学报(自然科学版),2012,21(03):170-173.

[2]CN201110385233.4 一种模拟生物柴油及其制备方法和应用

[3]CN201510050550.9 一种植物油乳油及其应用