Page 51 - 《精细化工》2020年第11期

第 11 期 张 雄，等: 蔗糖酯表面活性剂化学合成工艺研究进展 ·2197·

步：加入脂肪酸甲酯（OAME）进行酯交换反应生成 化改性的一大理想溶剂。
蔗糖酯（OASuc），如图 1 所示。以强碱性离子交换 淳宏等 [52] 以 1-丁基-3-甲基咪唑氯盐为溶剂，以
树脂为催化剂时，在 60 ℃反应 1.5 h 的条件下，蔗 KOH 为催化剂催化硬脂酸甲酯与蔗糖之间的酯交
糖酯的产率达到 47%，并且其中单酯质量分数高达 换反应，130 ℃反应 3 h，蔗糖酯产率高达 91.8%。
87%，通过上述过程设计，反应过程中无脂肪酸皂 离子液体除了作为反应的溶剂，还可作为反应的催
的产生，有效地简化了产品的精制过程，但上述 化剂。LIN 等 [22] 将碱性功能化离子液体四烷基醋酸
+
–
催化反应存在蔗糖酯产率较低的问题。 铵（Q Ac ）用于蔗糖酯的合成，结果发现，离子液
体具有优异的催化活性，其中，离子液体的阴离子
是主要的活性中心，如图 2 所示。催化活性与离子
液体的阴、阳离子结构密切相关。

图 2 离子液体催化蔗糖酯的合成 [22]
图 1 两步法合成蔗糖酯 [45] Fig. 2 Synthesis of sugar esters catalyzed by ionic liquid [22]
Fig. 1 Two-step synthesis of sucrose ester [45]
离子液体具有优异的溶解性且环境友好的优
蔗糖优先吸附的过程设计能有效地抑制皂化反
点，有望实现蔗糖酯的绿色高效合成。但离子液体
应的发生，但是反应过程中蔗糖与甲酯的物质的量
会使反应体系黏度提高，造成搅拌困度，并影响反
比高达 2.3∶1.0，蔗糖的大幅过量必将带来生产成
应体系的均一性。此外，离子液体昂贵的价格也是
本的提高。有研究指出，通过调节固体催化剂表面
的疏水性，也能有效地抑制水解反应的发生 [46-47] 。 阻碍其大规模应用的一大障碍。
LIU 等 [48] 将疏水性催化剂——二乙烯基苯与 1-乙 4 物理界面强化技术
烯基 -3- 甲基咪唑 三 氟磺酸 盐 共聚物 （ PDVB-
[C 1 vim][SO 3 CF 3 ]）用于脂肪酸甲酯的合成，结果表 机械活化技术是指通过外力作用降低固体物料
明，该催化剂能有效地抑制甘油三酯的水解反应， 的粒径来增大底物间的接触面积，从而强化界面的
脂肪酸甲酯的产率达 96.7%，而以 SBA-15 分子筛负 传质效率，以此提高非均相反应的反应活性 [53-54] 。
载的 1-乙烯基-3-甲基咪唑三氟磺酸盐（SBA-15- CHEN 等 [23] 将机械研磨强化技术用于蔗糖酯的无溶
[C 1 vim][SO 3 CF 3 ]）为催化剂时，脂肪酸甲酯产率只 剂合成，如图 3 所示。
有 24.1%。
脂肪酸甲酯的水解和皂化反应是蔗糖酯合成的
主要副反应之一。甲酯的皂化反应会带来固体碱催
化剂活性的降低，并影响产品的纯度，蔗糖优先吸
附再反应的过程设计能有效抑制皂化反应的发生。然
而，固体碱催化剂的活性和稳定性均有待提高。
3.3 离子液体
生物基碳水化合物往往难以液化，在常规有机
溶剂中溶解度较低，这极大地限制了碳水化合物的
改性和应用。离子液体通常对碳水化合物具有优异

的溶解性。当前，关于碳水化合物在离子液体中的
转化和改性的研究正引起广泛关注 [49-50] 。离子液体 图 3 机械研磨强化蔗糖酯合成研究 [23]
Fig. 3 Synthesis of sucrose esters with sand-milling
对蔗糖和葡萄糖等具有优异的溶解性，如葡萄糖和蔗 pretreatment [23]
糖在 1-丁基-3-甲基咪唑双氰胺盐中的溶解度分别为
为 145 和 220 g/L [51] 。由此可见，离子液体是蔗糖催 研究发现，相比于筛分处理得到的样品（sMS1