一种碘化植物油酯的制备方法与流程

[0001]
本发明涉及有机合成技术领域，具体涉及一种碘化植物油酯的制备方法。


背景技术：

[0002]
碘化油是植物油中不饱和脂肪酸与碘结合得到的有机碘化合物。自1901年法国人马西
·
加柏博士发明碘化油后，主要将其用于人体皮肤表面的消毒。随后由于碘化油不透
ⅹ
线的性质，成为世界上第一个用于x线的含碘造影剂。此外，碘化油在临床上还作为碘补充剂、肿瘤辅助治疗等用途。中国药典2020年版第二部收载有碘化油和碘化油注射液，其所述碘化油是由罂粟籽油碘化制备而得，含碘(i)37.0～41.0％(g/g)。
[0003]
植物油是含有各类不同脂肪酸的混合物，主要由各类饱和脂肪酸、以及油酸、亚油酸、亚麻酸、芥酸、棕榈油酸等不饱和脂肪酸组成，主要由不饱和脂肪酸构成的植物油在常温下呈液态，主要由饱和脂肪酸构成的植物油在常温下呈固态。文献中已公开的碘化植物油脂肪酸酯的制备方法，最为常见的是将碘与赤磷和水进行反应制得的碘化氢气体，直接通入植物油或植物油酯反应器（cn101245007a、cn04560406a、cn105062693a、cn101020633a、cn101020634a），或经由碘化氢储气罐（cn109554231a）通入植物油中反应，得到粗制碘化植物油或碘化植物油酯，精制即得成品。但此类方法中均涉及到碘化氢气体发生装置，一方面由于气态碘化氢产生速度很难控制，另一方面由于过量的碘化氢会造成产品中大量不稳定碘的残留，极大影响产品稳定性，且操作不当极易造成安全事故，从而无法实现大规模生产。cn1143067a及cn107287029a公开了在有机介质中碱金属碘化物(如碘化钠)与烷基甲硅烷卤化物(如三甲基氯硅烷)进行反应，然后加入精确量的水，使植物油的不饱和脂肪酸或脂肪酸酯进行碘加成得到碘化植物油。cn110387286a公开了利用三甲基碘硅烷与水反应，使植物油脂肪酸乙酯碘加成制备碘化植物油的方法。但这几种方法中的三甲基卤硅烷极易水解生成高沸点的杂质难以从产品中除尽，水量过多或过少都会极大的影响产品稳定性。


技术实现要素：

[0004]
本发明的目的是为了克服现有技术中存在的上述技术问题，提供一种工艺简单、安全，产品稳定性好的碘化植物油酯的制备方法。
[0005]
本发明制备碘化植物油酯的原理为：在无水反应体系中，原位生成碘化氢，碘化氢溶于无水有机介质中，与不饱和脂肪酸酯发生碘化反应。其采用以下技术方案：一种碘化植物油酯的制备方法，具体操作为：将植物油酯与碘化盐加入无水的有机介质中，混合均匀后，于-10-100
o
c的搅拌状态下加入无水酸，继续搅拌1-24h至碘化反应结束后，加入蒸馏水中止反应，采用有机溶剂提取后，将提取物洗涤、干燥、浓缩、过滤，即得碘化植物油酯；所述无水酸与碘化盐的物质的量比为0.2-2:1。
[0006]
由于质子性溶剂会导致碘化氢分解，因此，本发明所述有机介质为能溶解碘化氢的无水非质子性有机溶剂；优选无水的醚类溶剂、非质子性强极性溶剂、烃类溶剂中的一种
或多种；更优选地，所述醚类溶剂为异丙醚、甲基叔丁基醚、四氢呋喃、二氧六环中的一种或多种，所述非质子性强极性溶剂为乙腈、丙酮、氯仿、二氯甲烷、乙酸乙酯、乙酸丁酯、二甲基亚砜、二甲基甲酰胺、二乙基甲酰胺、1-甲基吡咯烷酮中的一种或多种，所述烃类溶剂为甲苯、石油醚、正己烷、环己烷、正庚烷、正辛烷、环辛烷中的一种或多种。
[0007]
本发明所述无水酸为在相应的有机介质能够制得碘化氢的任意酸中的一种或多种；优选不含水的无机酸、有机酸、芳基磺酸中的一种或多种；更优选地，所述无机酸为硫酸、磷酸、氯磺酸、高氯酸、高溴酸、高碘酸中的一种或多种，所述有机酸为甲磺酸、三氟甲磺酸、三氟乙酸中的一种或多种，所述芳基磺酸为苯磺酸、对甲苯磺酸、萘磺酸、（c1-c15）烷基苯磺酸、硝基苯磺酸、腈基苯磺酸中的一种或多种。
[0008]
作为本发明技术方案的进一步优选，所述碘化盐为碱金属碘化物或碱土金属碘化物。无水的碱金属或碱土金属碘化物成本低廉，且碱金属或碱土金属与相应的酸形成的盐的溶解性比碱金属或碱土金属碘化物小，更有利于碘化氢的原位生成。
[0009]
所述植物油酯与碘化盐的物质的量比为1:1-10，足够量甚至过量的碘化物，可以使植物油中的不饱和脂肪酸酯充分的碘化。
[0010]
由于无水酸与碘化盐生成碘化氢时会放热，为了防止反应过程急剧放热造成碘化氢的挥发损失，本发明无水酸加入过程的温度优选为-10
o
c～50
o
c，而加热能够加快碘化过程，因此，无水酸加入后，碘化反应体系应适当升温，优选20～100
o
c。
[0011]
所述提取用有机溶剂选自烷烃类非极性溶剂，如石油醚、正己烷、环己烷、正庚烷、正辛烷、环辛烷中的一种或多种。
[0012]
所述植物油酯为植物油甲酯、植物油乙酯、植物油丙酯、植物油异丙酯、植物油丁酯、植物油异丁酯、植物油叔丁酯中的任意一种。
[0013]
所述植物油为主要由不饱和脂肪酸构成的植物油，可以是罂粟籽油、菜籽油、豆油、花生油、亚麻油、红花籽油、葡萄核油、葵花籽油、玉米油、橄榄油、芝麻油、麦芽油、核桃仁油、沙蒿油、青蒿籽油、五味子籽油和哈密瓜籽油中的一种或多种。
[0014]
采用有机溶剂提取后，提取物依次用硫代硫酸钠水溶液或抗坏血酸钠水溶液、蒸馏水洗涤，用无水硫酸钠、无水硫酸镁、无水氯化钙中的一种，优选无水硫酸镁进行干燥，用硅胶或氧化铝，优选硅胶进行过滤，滤液浓缩后真空干燥即得质量稳定的碘化植物油酯。
[0015]
与现有碘化植物油酯的制备方法相比，本发明具有以下有益效果：1、本发明提供的碘化植物油酯的制备方法，通过无水酸和无水有机介质的使用，显著提高了植物油酯的碘化效率，产品的稳定性好、无需进行老化处理，仅通过过滤、干燥即可得到高质量的碘化植物油酯。
[0016]
2、本发明提供的碘化植物油酯的制备方法，无需气体发生设备，反应条件温和，设备简单，操作安全，成本低，适合大规模化生产。
[0017]
3、本发明提供的碘化植物油酯的制备方法，无需精确控制原料的投料比，工艺重现性好。
[0018]
4、本发明提供的碘化植物油酯的制备方法，后处理使用烷烃类有机溶剂，降低了不稳定碘在碘化植物油酯产品中的残留，显著提升了产品的洗涤效率、降低了成本，减少了含碘废水、废料的排放，更加环保。
[0019]
5、本发明提供的碘化植物油酯的制备方法，所得碘化植物油酯色泽浅，能满足储
存、运输、销售、及待使用期间的稳定性要求。
具体实施方式
[0020]
以下通过具体实施例对本发明进行详细说明。该实施例可以使本领域技术人员更全面的理解本发明，但不以任何方式限制本发明。
[0021]
本发明实施例中碘化植物油酯的色泽、游离碘、含碘量的测定参照中国药典2020版“碘化油”相关检测项目进行。
[0022]
所述植物油酯（菜籽油、豆油、花生油、亚麻油、红花籽油、葡萄核油、葵花籽油、玉米油、橄榄油、芝麻油、麦芽油、核桃仁油、沙蒿油、青蒿籽油、五味子籽油和哈密瓜籽油中的一种或多种植物油的酯）可按照实施例1-3所述的主要由多不饱和脂肪酸组成的罂粟籽油的酯化方法合成或本领域公知的其他方法合成。
[0023]
实施例1罂粟籽油14g和无水乙醇14ml加至100ml三口瓶中，搅拌下缓慢滴加浓硫酸（1ml），滴毕，升温至80℃回流反应。tlc监测反应结束后，减压浓缩乙醇。浓缩物中加入100ml石油醚溶解，用蒸馏水和饱和食盐水依次洗涤。有机相加入无水硫酸钠干燥，减压浓缩，得15g罂粟籽油乙酯粗品，可直接用于碘化过程。（tlc展开剂为石油醚：乙酸乙酯=20:1，产物rf=0.55，罂粟籽油rf=0.3）实施例2罂粟籽油30g和无水乙醇30ml加至250ml三口瓶中，搅拌下缓慢滴加甲磺酸（1.5ml），滴毕，升温至75℃回流反应。tlc监测反应结束后，减压浓缩乙醇。浓缩物中加入200ml异丙醚溶解，用蒸馏水和饱和食盐水依次洗涤。有机相加入无水硫酸钠干燥，减压浓缩，得32g罂粟籽油乙酯粗品，可直接用于碘化过程。（tlc展开剂为石油醚：乙酸乙酯=20:1，产物rf=0.55，罂粟籽油rf=0.3）实施例3罂粟籽油100g和无水乙醇100ml加至500ml三口瓶中，搅拌下缓慢滴加浓硫酸（8ml），滴毕，升温至80℃回流反应。tlc监测反应结束后，减压浓缩乙醇。浓缩物中加入200ml正己烷溶解，用蒸馏水和饱和食盐水依次洗涤。有机相用无水硫酸钠干燥，减压浓缩，得110g罂粟籽油乙酯粗品，可直接用于碘化过程。（tlc展开剂为石油醚：乙酸乙酯=20:1，产物rf=0.55，罂粟籽油rf=0.3）实施例4-19碘化一般性技术方案，各类物料用量及产量列于表1。
[0024]
称取罂粟籽油乙酯（6g）、碘化钠固体、磁力转子置于圆底烧瓶中，于0℃氮气保护下注入无水的有机介质（以碘化钠量计：5ml/g），搅拌10分钟后，无水酸用相同有机介质溶解后，于-10
o
c～50
o
c下滴加至反应体系；之后升至20～80
o
c，继续搅拌至tlc检测反应结束，冷却后加入蒸馏水终止反应，用200ml石油醚进行提取。提取物用5％硫代硫酸钠溶液洗涤多次至无色，再用蒸馏水洗涤3次，然后用无水硫酸镁进行干燥后，减压浓缩至三分之一体积，用硅胶过滤，石油醚洗滤饼，合并有机相减压浓缩后60
o
c真空干燥12小时即得碘化罂粟籽油乙酯（tlc展开剂为石油醚：乙酸乙酯=40:1）。
[0025]
表1 实施例4-19碘化反应物料用量及产量
实施例20-23不同不饱和脂肪酸酯（油酸乙酯、亚油酸乙酯、亚麻酸乙酯、芥酸乙酯）的碘化技术方案，各类物料用量及产量列于表2。
[0026]
称取不饱和脂肪酸乙酯、碘化钠固体、磁力转子置于圆底烧瓶中，于0℃氮气保护下注入干燥的乙腈（以碘化钠量计：5ml/g），搅拌10分钟后，甲磺酸用乙腈溶解后滴加至反应体系；之后升至50
o
c，继续搅拌至tlc检测反应结束，冷却后加入水终止反应，加入用正己烷200ml进行提取。有机相用5％硫代硫酸钠溶液洗涤多次至无色，然后用蒸馏水洗涤3次；有机相用无水硫酸镁进行干燥后，减压浓缩至三分之一体积，用硅胶过滤，正己烷洗滤饼，合并有机相减压浓缩后60
o
c真空干燥12小时即得相应的碘化脂肪酸乙酯（tlc展开剂为石油醚:乙酸乙酯=40:1）。
[0027]
表2 实施例20-23碘化反应物料用量及产量实施例24本实施例为主要由单不饱和脂肪酸组成的花生油其异丙酯的碘化方案。
[0028]
花生油30g（山东鲁花集团有限公司，ib20200626，一级）和无水异丙醇30ml加至
100ml三口瓶中，搅拌下缓慢滴加浓硫酸（0.8ml），滴毕，升温至80℃回流反应。tlc监测反应结束后，减压浓缩乙醇。浓缩物中加入100ml石油醚溶解，用蒸馏水和饱和食盐水依次洗涤。有机相加入无水硫酸钠干燥，减压浓缩，得33g花生油异丙酯粗品，直接用于碘化过程。
[0029]
称取花生油异丙酯（9g）、碘化钠固体（9g）、磁力转子置于圆底烧瓶中，于0℃氮气保护下注入干燥的乙腈（40ml），搅拌10分钟后，无水甲磺酸（3.9ml）用10ml乙腈溶解后，于0
o
c下滴加至反应体系；之后升至80
o
c，继续搅拌至tlc检测反应结束，冷却后加入蒸馏水终止反应，用200ml石油醚进行提取。提取物用5％硫代硫酸钠溶液洗涤多次至无色，再用蒸馏水洗涤3次，然后用无水硫酸镁进行干燥后，减压浓缩至三分之一体积，用硅胶过滤，石油醚洗滤饼，合并有机相减压浓缩、60
o
c真空干燥8小时制得花生油异丙酯12.5g。经测定含碘量为25.8%（tlc展开剂为石油醚:乙酸乙酯=20:1）。
[0030]
实施例25本实施例为主要由多不饱和脂肪酸组成的亚麻籽油其叔丁酯的碘化方案。
[0031]
亚麻籽油30g（甘肃德祥粮油有限公司，二级）和异丁烯-异丙醚溶液（1.4 m）85ml加至250ml三口瓶中，搅拌下缓慢滴加浓硫酸（1ml），滴毕，升温至55℃反应。tlc监测反应结束后，加入150ml石油醚溶解，用蒸馏水和饱和食盐水依次洗涤。有机相加入无水硫酸钠干燥，减压浓缩，得34g亚麻籽油叔丁酯粗品，直接用于碘化过程。
[0032]
称取亚麻籽油叔丁酯（9g）、碘化钠固体（12g）、磁力转子置于圆底烧瓶中，于0℃氮气保护下注入干燥的乙腈（50ml），搅拌10分钟后，无水甲磺酸（5.2 ml）用15ml乙腈溶解后，于0℃下滴加至反应体系；之后升至70
o
c，继续搅拌至tlc检测反应结束，冷却后加入蒸馏水终止反应，用200ml石油醚进行提取。提取物用5％硫代硫酸钠溶液洗涤多次至无色，再用蒸馏水洗涤3次，然后用无水硫酸镁进行干燥后，减压浓缩至三分之一体积，用硅胶过滤，石油醚洗滤饼，合并有机相减压浓缩、60
o
c真空干燥8小时制得亚麻籽油叔丁酯13.5g。经测定含碘量为42.8%（tlc展开剂为石油醚:乙酸乙酯=20:1）。
[0033]
实施例26-28罂粟籽油乙酯的碘化对比试验方案，各类物料用量及产量列于表3。
[0034]
在30毫升含有6克碘化钠的乙腈中，于氮气氛下于0℃加入5.1毫升三甲基氯硅烷。在加入全部三甲基氯硅烷后，滴加一定量的水（与10ml乙腈混溶）（加水量如表3），而后加入3克罂粟籽油乙酯溶液。将反应体系升温至60
o
c搅拌反应12小时后，加20ml水终止反应，用异丙醚进行提取。有机相用10％硫代硫酸钠溶液洗涤几次，然后用水洗涤几次，有机相用无水硫酸镁进行干燥，减压浓缩至三分之一体积，用硅胶过滤，石油醚洗滤饼，合并有机相减压浓缩所得碘化罂粟籽油乙酯，60
o
c真空干燥12小时（tlc展开剂为石油醚:乙酸乙酯=40:1）。
[0035]
表3 实施例26-28碘化反应物料用量及产量
本发明的实施例26-28作为对比试验，碘化反应中滴加水量的变化对碘化效果影响显著，结果重现性差，不适于大规模生产。
[0036]
以上已对本发明创造的较佳实施例进行了具体说明及对比，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明创造精神的前提下，还可做出种种等同的变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

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