生物柴油棕櫚油乙二醇甲醚酯的結構分析

2008年12月姜斌等.生物柴油棕樹(shù)油乙二醇甲醚酯的結構分忻生物柴油棕櫚油乙二醇甲醚酯的結構分析姜斌!杜謀濤!郭和軍1王芳袁曉東2(1.西安洪慶高科技研究所西安710025;2海車(chē)后勤技術(shù)裝備研究所北京10002)摘要以精制棕櫚油、乙二醇屮醚為原料,金屬鈉為催化劑制備出一種新型生物柴油一一棕油乙二醇甲醚單酯。采用FT-IR和HNMR對產(chǎn)物結構進(jìn)行了表征。通過(guò)凝膠滲透色譜(GPC)法分析了原料棕櫚油及產(chǎn)物的分子量及其分布,證實(shí)了酯交換反應對棕櫚油結構的改變。關(guān)鍵詞棕柳油乙二醇甲醚酯生物柴油棕櫚油結構分析隨著(zhù)世界經(jīng)濟的快速發(fā)展,石油能源短缺所料,金屬鈉為催化劑,制備出新型生物柴油棕櫚油帶來(lái)的影響日益深刻,研究新型能源以逐漸取代乙二醇甲醚酯。本文報道了對該產(chǎn)物進(jìn)行的結構石油的主導地位已經(jīng)成為各國研究的重點(diǎn)方向,分析而生物柴油作為一種新型的可長(cháng)期使用的清潔能1反應原理源,已得到廣泛的應用。為提高催化效率采用金屬鈉為催化劑,利用目前生物柴油大都以豆油和菜籽油為原料制堿催化酯交換反應,通過(guò)乙二醇甲醚將棕櫚油甘取其結構僅含有一個(gè)酯基。棕櫚油是化工行業(yè)油三酯中的甘油取代下來(lái),使1個(gè)甘油三酯分子的重要原料來(lái)源充足;同時(shí)采用乙二醇甲醚為原轉變成3個(gè)長(cháng)鏈脂肪酸單酯,甘油是副產(chǎn)物。反料,在生物柴油中引入一個(gè)醚基,可以增加生物柴應后相對分子質(zhì)量減小,粘度降低,流動(dòng)性提高。油的含氧量。筆者以棕櫚油和乙二醇甲醚為原反應簡(jiǎn)式為:2 HOCH2CH2OCH3+ 2 N2 NaOCH2CH2OCH, +H2R,COOCH?RICOOCH,CH,OCHR2 2COOCH+3 NaOH2CH2OCH2f化劑R,COOCH CH,OCH +CHONaR3COOCHR3COOCH2CH2OCH3 CH2ONa棕櫚油醇鈉棕櫚油乙二醇甲醚酯甘油鈉2產(chǎn)物的結構分析表1紅外光譜數據2.1紅外光譜法分析(FT-IR吸收波數/cm基團歸屬振動(dòng)類(lèi)型吸收強度紅外光譜分析主要用來(lái)檢測產(chǎn)物中特征基3458.89-OHCH2不對稱(chēng)伸縮振動(dòng)強團12)。采用 EQUINOX55型傅立葉變換紅外分對稱(chēng)伸緬振動(dòng)光光度計,頻率范圍400031~399259cm11743.96伸縮振動(dòng)1462.60剪式振動(dòng)鹽片材料為KBr。圖1為產(chǎn)物的紅外光譜,表11378.26彎曲振動(dòng)列舉了產(chǎn)物的紅外光譜圖中的峰歸屬1166.77C-0C反對稱(chēng)伸縮振動(dòng)中等C—0-C對稱(chēng)伸縮振動(dòng)中等平面搖擺振動(dòng)(1)波數為3458.89cm的吸收峰是醇的OH的伸縮振動(dòng)吸收峰,這可以說(shuō)明提純產(chǎn)物中有少量反應物乙二醇甲醚或水。(2)波數為2924.54cm1和2853.79cm350030002500200015001000波數/cm1收稿日期:2008-09-14作者簡(jiǎn)介:姜斌,在讀碩士研究生,主要從事生物柴油的合成圖1產(chǎn)物的紅外光譜與性能研究。精細石油化工進(jìn)展ADVANCES IN FINE PETROCHEMICALS第9卷第12期的2個(gè)吸收峰分別是飽和亞甲基的不對稱(chēng)和對稱(chēng)6=5342為脂肪酸烴基團(R)與C=0相連伸縮振動(dòng)吸收峰。質(zhì)子的峰,面積數為128;(3)波數為1743.96cm的吸收峰是酯6=426為C上質(zhì)子,其與C2上的質(zhì)子偶合C=O基的伸縮振動(dòng)吸收峰,其范圍在1850~分裂為三重峰,面積數為181,對應氫原子個(gè)數為2;1600cm,吸收作用十分強6=3591為C2上質(zhì)子,其與C上的質(zhì)子偶合(4)波數為1462.60cm和1378.26cm1分裂為三重峰面積數為2.0,對應氫原子個(gè)數為2處的2個(gè)吸收峰分別是亞甲基的剪式振動(dòng)吸收峰6=3.391為C上質(zhì)子,分裂為單峰,面積數和甲基的彎曲振動(dòng)吸收峰。為2.98,對應氫原子個(gè)數為3;(5)波數為11677cm和11105cm-的吸化學(xué)位移低于300的其他峰為R飽和碳原收峰為脂肪酸乙酯中C0_C鍵對稱(chēng)伸縮振動(dòng)。子連接質(zhì)子的峰。(6)波數為72.31cm的吸收峰是亞甲基表2超導核磁共振氫譜分析數據的平面搖擺振動(dòng)吸收峰,說(shuō)明分子中含有4個(gè)以化學(xué)位移上的亞甲基組成的長(cháng)鏈烴4.2263.5913.391根據以上分析可確定產(chǎn)物的化學(xué)結構為目的裂(重數)2.002.98產(chǎn)物棕櫚油乙二醇甲醚單酯的結構式。2.2超導核磁共振波譜分析(HNMR)采用 INOvA型超導核磁共振儀( VARIAN公根據以上分析可確知產(chǎn)物的化學(xué)結構即為上述假定結構式,即合成產(chǎn)物為目的產(chǎn)物棕櫚油乙司),溶劑為CDCl(氘代氯仿),內標為T(mén)MS(四二醇甲醚單酯。甲基硅),觀(guān)測頻率40NH產(chǎn)物的超導核磁共23凝膠滲透色譜分析(GPC)振氫譜見(jiàn)圖2,分析數據見(jiàn)表2。凝膠滲透色譜法可用于小分子物質(zhì)的分離與鑒定,而且可以用來(lái)分析化學(xué)性質(zhì)相同而分子體積不同的高分子聚合物。這種方法的結果可靠、重復性好、測定周期短、操作簡(jiǎn)便等,被譽(yù)為近年來(lái)分子量及其分布測定技術(shù)中一項重大突破?；瘜W(xué)位移本實(shí)驗采用GPCI5-2410 System(美國(a)6∈(0,7)Water公司),15 HPLC Pump-高效液相色譜泵,717 Autosampler-自動(dòng)進(jìn)樣器,2410 Refractive5Index Detector-示差檢測器, Millennium32-數據化學(xué)位移采集及處理系統,色譜柱 Styragel(HR_HR3b)6∈(3,6)HR4E)。實(shí)驗條件為:流動(dòng)相為四氫呋喃圖2產(chǎn)物的超導核磁共振氫譜(THF),流速為1m/min;檢測器溫度40℃。假設產(chǎn)物的結構式為 RCOOC H2C2H2OCH3。合成產(chǎn)物及棕櫚油的GPC譜見(jiàn)圖3,數據分根據有關(guān)文獻3,分析可知:析見(jiàn)表3。合成產(chǎn)物圖3原料棕櫚油及合成產(chǎn)物的凝膠滲透色譜2如前1411617181920212232425262728231411611812021222324252008年12月姜斌等.生物柴油棕櫚油乙二醇甲醚酯的結構分析43表3原料棕櫚油及合成產(chǎn)物的凝膠滲透色諧數據分析合成產(chǎn)物峰2M(數均分子量)2713I504M(峰位分子量)2649138210291481L128236留時(shí)間/mins23.0223.80面積/mV·83.393.050725.26514969,000面積百分數,%0.0970.4334.59594.846由圖3和表3可知,配置示差折光檢測器的化下合成出棕櫚油乙二醇甲醚單酯。產(chǎn)物經(jīng)凝膠滲透色譜儀可以同時(shí)檢測酯化反應過(guò)程中的FT-IR、HNMR、GPC等手段進(jìn)行結構分析,可以單甘酯、甘油二酯、甘油三酯、甘油和脂肪酸甲脂,確定化學(xué)結構為 RCOOCH2CH2OCH3,比傳統的且棕櫚油的主要成分為脂肪酸甘油酯,其數均分生物柴油多引入了一個(gè)醚基團提高了含氧量,與子量主要分布在1426左右這個(gè)區域,這與已知的預期的結果相符合。因此,合成的產(chǎn)物是一種新棕櫚油成分相吻合。由圖3還可看出,經(jīng)酯交換型生物柴油。后,脂肪酸甘油酯(數均分子量1426)的峰已基本參考文獻消失,說(shuō)明反應比較徹底,脂肪酸甘油酯轉換為脂1馮金誠有機化合物結構分析與鑒定北京:國防工業(yè)出版社肪酸甲醚單酯(生物柴油),即數均分子量為566200.16-所對應的峰。2王宗明何欣翔,孫殿卿.實(shí)用紅外光譜學(xué)北京:石油工業(yè)出版社,1978.189~2173結語(yǔ)3趙天增氫核磁共振波譜北京:北京大學(xué)出版社,1983.17-182以棕櫚油和乙二醇甲醚為原料,在金屬鈉催4裘祖文核磁共振波譜北京:科學(xué)出版社,1989.30-5Structure Analysis of New Biodiesel Ethylene GlycolMonomethyl Ether Palm Oil MonoesterJiang Bin Du Moutao' Guo Hejun Wang Fang Yuan Xiaodong(1. Xi'an Hongqing Research Institute of High Technology, Xi'an, 710025;2. Navy Logistic Technology and Equipment Institute, Beijing 100072)Abstract A new biodiesel, ethylene glycol monomethyl ether palm oil monoester which has more oxygen con-tent, was synthesized with ethylene glycol monomethyl ether and palm oil as raw materials and Na as catalyst.The chemical structure of product was identified through the analyses of FT-IR and H NMR. By analyzingthe molecular weight of palm oil and the product with the GPC technique, it was confirmed that the transesteri-fication changed the structure of palm oilKey Words ethylene glycol monomethyl ether palm oil monoester, biodiesel, palm oil, structure analysis南亞塑料在臺灣的羰基醇擴能臺塑集團旗下的南亞塑料公司于2008年11月中旬宣布,將采用由陶氏化學(xué)公司和戴維過(guò)程技術(shù)公司提供的技術(shù)改造位于中國臺灣麥寮的羰基醇聯(lián)合裝置南亞塑料公司的裝置現采用陶氏和戴維轉讓的較老的羰基醇技術(shù)。改造將采用 LP Oxo Selector30技術(shù),使用 Normax催化劑。該聯(lián)合裝置的2-乙基己醇裝置將從150k/a擴增至200kU/a,同時(shí),正、異丁醛總產(chǎn)能將從192ka增加到241kt/a,改造將于2010年初完成錢(qián)伯章摘譯自 Chemical Week,2008-11-16