Способ получения стеароилмолочной кислоты

 

Союз Советских

Социалистических

Республик о и к"С МЙ: е

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свил-ву (22) Заявлено 11,02.77 (2l ) 2451920/23-04 (51) M. Кл.

С 07 С 69/68

С 07 С 67/10 с прнсоелинением заявки №

Государственный комитет (23) Приоритет

Опубликовано 30.04.80. Бюллетень ¹16 по делам изобретений и открытий (53) УДК 547.295. .94.07 (088,8) Дата опубликования описания 02.05.80

А. П. Нечаев, Д. А, Чернышева, С, М, Габриелян, B. А. Титов и Т, А. Костанян (72) Авторы изобретения

Московский ордена Трудового Красного Знамени технологический институт пишевой промьппленности и Ереванский завод химических реактивов (71) Заявители (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СТЕАРОИЛМОЛОЧНОЙ

КИСЛОТЫ

Изобретение относится к способу псьлучения стеароилмолочной кислопл, находящей применение в качестве поверхностнс активного вешества в хлебобулочной и кондитерской промышленности.

Известен способ получения эфиров реакцией между солью жирной кислоты и соответствующим галогеналкилом, в соотвеч ствии с которым соль карбоновой кисл<>ты нагревают с галогеналкилом в присутствии растворителя, затем очищают соот

1О ветствуюшим методом Ц .

Согласно этому способу получить целевой продукт с высоким выходом не уда15 ется, вследствие протекания побочных реакций с -хлорпропионовой кислоты, галоген которой реагирует с солью той же кислоты. При добавлении соли стеариновой кислоты к соли ф-хлорпропионовой кисло-зО ты выход стеароилмолочной кислоты не превышает 20 вес.%, при одновременной загрузкс- реагентов выход достигает лишь

40 вес.оЬ.

Наиболее близк11м к изобретению по технической сушности и достигаемому результату является способ получения стеароилмолочной кислоты реакцией между со- лью молочной кислоты и стеариновой кислотой при 180-220 С с последующей обработкой минеральной кислотой (2) .

Технология способа заключается в следуюшем, Постепенным добавлением водного раотвора молочной кислоты (80-90%ной концентрации) к гидроокиси щелочного металла (преимущественно NBOH} получают водный раствор соли, молочной кислоты, кото рый затем упаривают. К полученному лактату натрия (С=98%) прибавляют расплав стеариновой кислоты в соотношении (1-1,5):1, моль, соответственно, и смесь выдерживают при 180-220 С в течение

13 ч, Для более полного удаления воды, выделяюшейся при этерификации, используют продувку реакционной массы углекислым газом. По окончании реакции продукт обрабатывают при нагревании до 69-95С1С з 7306 сильной минеральной кислотой. Затем верхний слой — расплав сте»роилмолочной кислоты — отделяют от водного слоя, промывают раствором сульфата натрия и сушат при 70-80 С и остаточном давлении

О

20 мм рт.ст, Синтезированная таким образом стеароилмолочная кислота окрашена продуктами осмоления и нуждается в дополнительной очистке (осветлении), йля этого стеа роилмолочную кислоту обрабатывают 30 ной перекисью водорода и 50 /-ным раствором гипохлорида натрия при 80-90оС.

По данным газожидкостной хроматогр фии стеароилмолочная кислота имеет следующий состав, %:

Стеароилмолочная кислота 59-6 4

Стеароилполимолочная кислота 9-1 0

Стеариновая кислота 22-35 го

Максимальный выход очищенной стеароилмолочной кислоты воскообразного продукта с температурой плавления 50-550С составляет 85%.

Недостатки способа заключаются в 25 проведении реакции при высокой температуре 180-220 С, что вызывает осмоленив реакционной массы, в длительности процес. са (около 16 ч), необходимости очистки стеароилмолочной кислоты от продуктов Ç0 осмоления с последующим фильтрованием.

Пель изобретения — упрощение процесса. Поставленная цель достигается способом получения стеароилмолочной кислоты, заключающийся в том, что щелочную соль стеариновой кислоты обрабатывают дозированным количеством щелочной соли 0 хлорпропионовой кислоты при MQJIhHQM ссьотношепии реагентов 1:3, соответственно, при 115-135 С в среде алкилбензольного 40

О растворителя при мольном соотношении растворитель: сумма солей кислот, равном (9-:12):1, Зажм реакционную смесь охлаждают до комнатной температуры и обрабатывают сильной минеральной кисло- 45 той. После промывания водой и отгонки растворителя выход целевого продукта дсь стигает 92,5 вес,%.

Технология способа состоит в следующем. 50

Калиевую или натриевую соль стеариновой кислоты нагревают в алкилбензольном растворителе при температуре кипения раствора (115-135ОС) и загружают калиевую, натриевую или литиевую соль д хлорпропионовой кислоты в течение

30 мин в 45 приемов при перемешивании.

22

78 4

Проведение процесса при однопорцион ном введении соли с . -хлорпропионовой кислоты снижает выход целевого продукта вследствие образования полимерных форм ее. Уменьшение количества алкилбензольного растворителя ниже описанных пределов приводит к снижению выхода целевого продукта и ухудшению качества вследствие загрязненйя его продуктами конденсации с -хлорпропионовой кислоты.

Увеличение разбавления реакционной массы не экономично и, кроме того, замедляет процесс синтеза.

Использование в синтезе менее чем

3-х кратного избытка соли d.-хлорпропионовой кислоты приводит к увеличению в стеароилмолочной кислоте содержания непрореагировавшей стеариновой кислоты.

Повышение избытка соли с -хлорпропионовой кислоты до 3,5 моль на 1 моль стеариновой кислоты снижает выход целевого продукта.

Состав целевого продукта, %:

Стеароилмономолочная кислота 70-28 .теароилполимолочная кислота 8-40

Стеариновая кислота 22-32

Состав целевого продукта, получаемого по предлагаемому способу, отличается от состава продукта в известном способе повышенным содержанием стеароилполимолочных кислот и пониженным содержанием стеароилмономолочной кислоты. Средняя степень полимеризации молочной кислоты в продукте по известному способу составляет 1,5; в продукте по предлагаемому способу - около 3.

Для оценки эффективности действия стеароилмолочной кислоты на качество хлеба синтезируют два образца следующего состава; %:

Образец 1 Стеароилмономолочная кислота 30

Стеароилполимолочная кислота

Стеариновая кислота 31 Образец 2 Стеароилмон ом олочная кислота 70

Стеароилполимолочная кислота 8

Стеариновая кислота

Как показали результаты выпечек хлс ба из муки 1-го сорта опарным способом по рецептуре, содержащей следующие компоненты, кг: мука 100,0; маргарин 3,0; сахар 6,0; дрожжи 1,0; солевой р»створ»

78 6 холодильником помещают 3,22 г (0,01 моля) калиевой соли стеариновой кислоты, приливают 50 мл ксилола, нагревают до кипения и прибавляют в течение 30 мин в 4-5 приемов 3,45 г (0,03 моль) литиевой соли с).-хлорпропионовой кислоты.

Перемешивают 30 мин при кипячении,охлаждают до комнатной температуры и добавляют 2,6 мл 30%ной (0,02 эквивалента) Н О4. После энергичного перемешивания в течение 15 мин органический слой отделяют, после чего промывают его двумя порциями по 10 мл холодной воды, двумя порциями по 20 мл горячей (70 С) о воды. Органический слой упаривают в вакууме, остатки растворителя отгоняют с паром, продукт охлаждают и измельчают.

Выход 3,4 г (67,9%) воскообразного вещества белого цвета. Температура плавления 53 С; кислотное число 155;6 мг

КОН/г; эфирное число 120,9 мг КОН/r.

Состав продукта по ТСХ: 70% стеароилмонол<олочной кислоты (R 0,35), 8% стеароилполимолочной кислоты (R < 0,24;

0,28); 22% стеариновой кислоты (R 0,47).

Общее время реакции около 4 ч. Мольное соотношение реагентов 1:3; мольное соотношение растворитель: сумма реагентов 10;1.

В табл. 1 приведены примеры осуществления способа согласно примеру 1 с использованием солей различных щелочных металлов, из которых следует, что оптимальным вариантом синтеза целевого продукта является взаимодействие между натриевой и калиевой солыс стеариновой кислоты с любой солью C -хлорпропионовой кислоты.

В табл. 2 и 3 приведены данные, характеризующие влияние мольного соотношения реагентов и растворителя на выход целевого поодукта.

Упрощение известного способа синтеза стеароилмолочной кислоты заключается в исключении стадии получения молочной кислоты, которую синтезируют из,Схлорпропионовой кислоты,. снижении темпе-! ратуры синтеза с 220 С до 135 С; исо

0 ключении стадии очистки (обесцвечивания и фильтрации) стеароилмолочной кислоты от продуктов осмолениа; уменьшении длительности процесса от 16 до 4 ч.

Чистота полученных веществ гарантируется отрицательной реакцией íà Сl

Фракционный состав целевого продукта определяют по ТСХ. Хроматографию проводят на пластинках Q9@Vet 2 мл

4%-ного раствора вещества в хлороформе

5 7306 (плоти-1,2) 1,5; ПЛВ стеароилмолочная кислота 0,5;, вода 15, качество хлеба улучшается в равной мере при использовании указанных образцов (например, удельный объем хлеба увеличивается для образца 1 на 18%, для образца 2 — на 17%). Установлено также, что увеличение содержания стеариновой кислоты в продукте до

35% и более снижает эффективность его действия (удельный объем хлеба при ис- 10 пользовании такого продукта возрастает лишь на 10-12%).

Пример 1. В четырехгорлую колбу с мешалкой, термометром и обратным холодильником помещают 1 6, 1 3 (О, 05 моль) калиевой соли стеариновой кислоты, 250 мл ксилола и нагревают при перемешивании до кипения (135оС). Затем прибавляют в течение 30 мин в 4-5 приемов

21,99 r ((00,15 моль) калиевой солиД„хлорпропионовой кислоты. После добавления соли d.-хлорпропионовой кислоты реакцию ведут при кипячении и интенсивном перемешивании в течение 30 мин, затем раствор охлаждают до 25-30 С и добая о 25 ляют 16 мл 20 / ной (0,1 моль) НС1.

После энергичного перемешивания в течение 15 мин органический слой отделяют, промывают его двумя порциями по 50 мл холодной воды и двумя порциями по 100 мл горячей воды (70 С), ПродолжительG ность каждого промывания с последующим отстаиванием составляет около 30 м1ш, Промытый ксилольный раствор упаривают в вакууме, от остатков растворителя продукт освобождают отгонкой с паром в тьчение 30-45 мин. Обработанный таким образом продукт охлаждают и измельчают, Получают 23,30 г (выход 92,5%) воскообразного продукта белого цвета, без за40 паха. Температура плавления 43,5 С, кислотное число 142,4 мг КОН/r, эфирное число 250,5 мг КОН/г, ИК-спектр 17101725 см (С=О карбоксильной группы)

1730-1750 см " (С=О сложноэфирной группы), 2850-2900 см "(CH -группы), 3500 см "(ОН карбоксильной группы).

Состав полученного продукта определяют методом тонкослойной хроматографии (ТСХ): 30 стеароилмономолочной кисо

50 лоты (R О,35), 39% стеароилполимолочной кислоты (R 0,28; 0,24; 0,20), 31% стеариновой кислоты (R 0,47). Общее время реакции — около 1 ч. Молы ое соотношение реа ентов 1:3. Мольное соотношение растворитель: сумма реагентов — 10: 1.

Пример 2. B четырехгорлую колбу с мешалкой, термометром и обратным

Литиевая соль стеариновой кислоты

Литиевая соль Ы;хлорпропионовой кислоты

58,5

Литиевая соль стеариновой кислоты

Натриевая соль с/-хлор» пропионовой кислоты

59,2

17

Литиевая соль стеариновой кислоты

Калиевая соль с(-хлорпропионовой кислоты

59,7

20

Натриевая соль М хлорпропионовой кислоты

Литиевая соль О -хлорпропионовой кислоты 63

71,7

Натриевая соль стеариновой кислоты

Натриевая соль сК-хлорпропионовой кислоты

72,3

32

Натриевая соль стеариновой кислоты

Калиевая соль с -хлорпропионовой кислоты,40

72,4

Калиевая соль стеариновой, вой кислоты

Литиевая боль Ы, - слорпропионовой кислоты

67,9

Калиевая соль стеариновой кислоты

Натриевая соль 01 -хлорп зопионовой кислоты

26

92 5

7 730678 8 наносят на пластинку. Разделение фракций держивают в термостате при температуре осуществляют в системе растворителей около 110 С. Идентификацию отдельных

О гексан: диэтиловый эфир: уксусная, кисло- фракций проводят с помощью веществ-свита 60:40:1. После тщательного высушива- детелей. Содержание фракций определяют ния и опрыскивания 5%-ным раствором фос» > денситометрически. Относительная погреш форно-молибденовой кислоты пластинку вы ность определения составляет. 10%, Та блица Х

730678

Продолжение табл. 1

92,5

30

Таблица2

1:2,5

35

93,0

1:3,0

1:3,5

39

92,5

82,0

Таблица 3

7:1.

9:1

92,5

10:1

12:1

21

14:1

Калиевая соль стеариновой кислоты

Калиевая соль о(-хлордропионовой кислоты

Формула изобретения

Способ получения стеароилмолочной кислоты при нагревании и обработке сильной. минеральной кислотой, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью упрощения процесса, щелочную соль стеариновой кислоты обрабатывают дозированным количеством щелочной соли p(-хлордропионовой кислоты при мольном соотношении реагентов 1:3, соответственно, при температуре

115-135 С в среде алкилбензольного о

730678

11 растворителя при мольном соотношении растворитель: сумма солей-кислот, рав ном (9-12):1 и последуюшую обработку минеральной кислотой ведут при температуре 18-30 С.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

12

1. Вейганд Хильгетаг. Методы эксперимента в органической химии. М., Химия, 1968, с, 348.

2. Патент США N3. .63..6..017> кл. 260-410.9, опубпик. 1973 (прототип) .

Составитель Е, Григорьева

Редактор А. Йолинич Техред М. Кузьма, Корректор М. немчик

Заказ 1449/7 Тираж 495 Подписное

ЦНИИ11И Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП "Патент, r.Óæãîðîä, ул.Проектная, 4