專利名稱：適度酯化的純化多元醇聚酯脂肪酸組合物及其合成的制作方法
發(fā)明簡述本發(fā)明涉及適度酯化的多元醇脂肪酸聚酯的制備。更具體地講，本發(fā)明涉及適度酯化的純化多元醇脂肪酸聚酯，所述多元醇脂肪酸聚酯是通過包括基于水和醇的純化步驟的方法制得的。
背景技術(shù)：
由于它們的物理屬性，使得適度酯化的多元醇脂肪酸聚酯可在多種洗滌組合物、紡織品組合物、潤滑劑組合物和/或化妝品組合物中被用作表面活性劑和/或潤滑劑。
目前，本領(lǐng)域中有多種技術(shù)可用于合成這些適度酯化的多元醇脂肪酸聚酯。授予Wagner等人的美國專利4,927,920公開了通過糖、有機溶劑和取代度大于二的糖酯的反應(yīng)來制備取代度小于二的糖酯的方法。可在低于有機溶劑蒸餾溫度的溫度下進行溶劑的回收。授予Matsumoto等人的美國專利4,996,309公開了在催化劑的存在下，通過蔗糖和脂肪酸烷基酯的反應(yīng)來制備蔗糖脂肪酸酯的方法。收集所得的蔗糖酯，并用酸溶液洗滌。雖然用于制備適度酯化的多元醇脂肪酸聚酯的上述方法具有已知的應(yīng)用，但它們通常具有一個或多個不足之處，其中最顯著的包括反應(yīng)難以控制和/或需要昂貴和/或復雜的純化技術(shù)。此外，如果在整個反應(yīng)過程中不使用例如繁復抽樣程序和/或控制調(diào)整程序，這些已知的方法通常無法精確地預計和始終如一地控制成品精確的組成。
通常，上述已知方法還無法精確地控制適度酯化的多元醇聚酯最終組合物中的平均酯化度。此外，由這些已知合成技術(shù)制得的適度酯化的多元醇聚酯組合物典型包含不可接受量的雜質(zhì)，例如溶劑、多元醇、低級烷基酯、灰分、皂、游離脂肪酸，以及其它多余的反應(yīng)副產(chǎn)物。
迄今，這些局限性約束了適度酯化化合物的工業(yè)應(yīng)用和高性價比商品化，以及它們在多種洗滌應(yīng)用、紡織品應(yīng)用、食品應(yīng)用、藥物應(yīng)用、潤滑劑應(yīng)用和/或化妝品應(yīng)用中的有效性。上述應(yīng)用通常需要較高的純度和/或較高的可預知性。
因此，需要提供用于合成適度酯化的純化多元醇聚酯的方法以制備具有所需純度的多元醇聚酯，所述純度可普遍運用于多種工商業(yè)應(yīng)用中。此外，需要使上述方法還可制備具有一定純度的適度酯化的純化多元醇聚酯組合物，所述純度足以用于多種工商業(yè)應(yīng)用中。此外，需要提供合成適度酯化的純化多元醇聚酯的方法，所述方法不僅有效而且具有高性價比，并且與目前已知的和用于本領(lǐng)域中的那些方法相比需要較少的純化。最后，需要提供可制得具有一定酯化度的產(chǎn)品的方法，所述酯化度是高度可控的和/或可重復的。
發(fā)明概述本發(fā)明涉及制備適度酯化的純化多元醇脂肪酸聚酯的方法以及由那些方法制得的組合物。更具體地講，本發(fā)明涉及制備適度酯化的多元醇脂肪酸聚酯的方法，所述方法包括基于水和醇的純化方法。
在一個實施方案中，用于制備適度酯化的純化多元醇脂肪酸聚酯組合物的方法包括以下步驟a)形成初始反應(yīng)混合物，所述混合物包含i)多元醇部分；ii)高度酯化的多元醇脂肪酸聚酯；iii)溶劑；和iv)催化劑，其中選擇所述多元醇部分與所述高度酯化的多元醇聚酯的摩爾比，使得所有脂肪酸酯與整個多元醇主鏈的最終比率在約3.2∶1至約6.4∶1的范圍內(nèi)；其中所述催化劑與所述高度酯化的多元醇聚酯的摩爾比在約0.01∶1至約10∶1的范圍內(nèi)，并且其中所述溶劑重量與所述多元醇部分、所述高度酯化的多元醇聚酯和所述催化劑的組合重量的比率在約0.01∶1至約2∶1的范圍內(nèi)；在一個實施方案中，本發(fā)明涉及上述組合物和其制備方法，其中所述組合物具有約40％至約80％的酯化度。
在另一個實施方案中，本發(fā)明涉及上述組合物，其中所述殘余溶劑選自二甲基亞砜、二甲基甲酰胺、N-甲基甲酰胺、硫酸二甲酯、甲酰胺，以及它們的混合物。
在另一個實施方案中，本發(fā)明涉及上述組合物，其中所述殘余溶劑是二甲基亞砜。
在另一個實施方案中，本發(fā)明涉及上述組合物，其中所述低級烷基酯選自甲酯、乙酯、丙酯、丁酯，以及它們的混合物。
在另一個實施方案中，本發(fā)明涉及上述組合物，其中所述低級烷基酯是甲酯。
在另一個實施方案中，本發(fā)明涉及上述組合物，其中所述適度酯化的純化多元醇脂肪酸聚酯是蔗糖脂肪酸聚酯。
在另一個實施方案中，本發(fā)明涉及上述組合物，其中所述組合物包含小于約2％的所述多元醇，小于約3ppm的所述殘余溶劑，小于約600ppm的所述低級烷基酯，小于約1％的所述皂和脂肪酸的混合物，小于約0.5％的所述灰分，所述酸值小于約1，并且所述羅維邦德紅色度小于約7。
在另一個實施方案中，本發(fā)明涉及上述組合物，其中所述適度酯化的純化多元醇脂肪酸聚酯是蔗糖脂肪酸聚酯，并且所述多元醇是蔗糖。
在另一個實施方案中，本發(fā)明涉及適度酯化的純化蔗糖脂肪酸聚酯組合物，所述組合物包含適度酯化的蔗糖脂肪酸聚酯；小于約5％的蔗糖；小于約3ppm的殘余溶劑；小于約700ppm的低級烷基酯；小于約2％的皂和游離脂肪酸的混合物；小于約1％的灰分；并且其中所述聚酯組合物具有的酸值小于約2；并且其中所述聚酯組合物具有的羅維邦德紅色度小于10。
在另一個實施方案中，本發(fā)明涉及上述組合物，其中所述組合物包含小于約2％的所述蔗糖，小于約3ppm的所述溶劑，小于約600ppm的所述低級烷基酯，小于約1％的所述皂和脂肪酸的混合物，小于約0.5％的所述灰分，所述酸值小于約1，并且所述羅維邦德紅色度小于約7。
在另一個實施方案中，本發(fā)明涉及食品組合物，所述組合物包含上述適度酯化的純化多元醇聚酯組合物。
在另一個實施方案中，本發(fā)明涉及飲料組合物，所述組合物包含上述適度酯化的純化多元醇聚酯組合物。
在另一個實施方案中，本發(fā)明涉及化妝品組合物，所述組合物包含上述適度酯化的純化多元醇聚酯組合物。
在另一個實施方案中，本發(fā)明涉及食品組合物，所述組合物包含適度酯化的純化多元醇脂肪酸組合物，其中所述多元醇聚酯組合物包含i)小于約1.1％的多元醇；ii)小于約3ppm的殘余溶劑；iii)小于約650ppm的低級烷基酯；iv)小于約2％的皂和游離脂肪酸的混合物；v)小于約1％的灰分；和其中所述聚酯組合物具有小于約2的酸值；和其中所述聚酯組合物具有小于7的羅維邦德紅色度。
在另一個實施方案中，本發(fā)明涉及上述食品組合物，其中所述適度酯化的純化多元醇脂肪酸組合物是蔗糖脂肪酸組合物，所述多元醇是蔗糖，所述溶劑是二甲基亞砜，并且所述低級烷基酯選自甲酯、乙酯，以及它們的混合物。
在另一個實施方案中，本發(fā)明涉及飲料組合物，所述組合物包含上述適度酯化的純化多元醇聚酯組合物。
在另一個實施方案中，本發(fā)明涉及化妝品組合物，所述組合物包含上述適度酯化的純化多元醇聚酯組合物。
在另一個實施方案中，所述適度酯化的純化多元醇脂肪酸聚酯可包含于其它食品組合物、飲料組合物、清潔組合物和/或化妝品組合物中。
發(fā)明詳述本發(fā)明包括用于制備適度酯化的多元醇脂肪酸聚酯、具體地講是適度酯化的高純度多元醇脂肪酸聚酯的酯化方法。下面詳細描述本發(fā)明。
A.定義引用各種出版物和專利，貫穿于本公開內(nèi)容中。因此，本文引用的所有參考文獻均引入本文以供參考。除非另外指明，所有百分比和比率均按重量計，并且是在大氣壓力和標準溫度下進行的。除非另外指明，所有百分比和比率均以總干燥組合物的重量計。
所有組分或組合物含量是指該組分或組合物的活性含量，且不包括市售來源中可能存在的雜質(zhì)，例如殘余溶劑或副產(chǎn)品。
本文引用的是包括本發(fā)明所使用的各種成分的組分之商品名。本文的發(fā)明者不旨在限于某一商品名的物質(zhì)。在本發(fā)明的組合物、成套產(chǎn)品和方法中可使用與商品名稱所指物質(zhì)等價的材料(例如，那些從不同來源獲得的、具有不同名稱或目錄編碼的物質(zhì))來替代這些物質(zhì)。
如本文所用且除非另外指明，所用的指示給定變量值的數(shù)值范圍不意味限于僅為規(guī)定范圍內(nèi)的離散點。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將會知道，所用的指示變量值的數(shù)值范圍是指不僅包括限定在規(guī)定范圍的值，而且包括其中所含的所有值和子域。舉例來說，假設(shè)已知變量X具有的數(shù)值在A至B的范圍內(nèi)。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將理解為，變量X將包括指定范圍A至B界限內(nèi)的所有整數(shù)值和非整數(shù)值。此外，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將會知道，變量值還包括由A至B且包括A和B范圍內(nèi)的整數(shù)值和非整數(shù)值界定的子域的所有組合和/或排列。
本文所用術(shù)語“適度酯化的多元醇聚酯”旨在包括具有的酯化度大于多元醇酯化度、但小于高度酯化的多元醇脂肪酸聚酯酯化度的那些多元醇酯。本文所用術(shù)語“酯化度”是指已被酯化的多元醇組合物中羥基的摩爾平均百分比。
在一個實施方案中，所述多元醇是具有八個羥基的蔗糖。在一個實施方案中，所述適度酯化的蔗糖聚酯具有的酯化度為約40％至約80％。本文所用的酯化度計算不包括可能含有的未酯化的多元醇化合物。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將會知道，已酯化的多元醇聚酯酯化度還可表示為多元醇聚酯的I-bar 值。本文所用術(shù)語“I-bar ”定義為已被酯化的多元醇中羥基的摩爾平均數(shù)。
在本發(fā)明的一個實施方案中，該多元醇是具有八個羥基的蔗糖。在一個實施方案中，所述適度酯化的蔗糖聚酯具有的I-bar值在約3.2至約6.2的范圍內(nèi)。本文所用的I-bar計算不包括可能含有的未酯化的多元醇化合物。
在本發(fā)明的說明書中公開了多種不同的實施方案和/或單獨特征。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說顯而易見的是，這些實施方案和特征的所有組合都是可能的，并可導致本發(fā)明的優(yōu)選實施。
在另一個實施方案中，本發(fā)明包括用于制備適度酯化的純化多元醇脂肪酸聚酯組合物的方法，所述方法包括以下步驟a)形成初始反應(yīng)混合物，所述混合物包含i)多元醇部分；ii)高度酯化的多元醇脂肪酸聚酯，所述多元醇脂肪酸聚酯具有大于約80％的酯化度；iii)溶劑；和iv)催化劑，其中選擇所述多元醇部分與所述高度酯化的多元醇聚酯的摩爾比，使得所有脂肪酸酯與整個多元醇主鏈的最終比率在約3.2∶1至約6.4∶1的范圍內(nèi)；其中所述催化劑與所述高度酯化的多元醇聚酯的摩爾比在約0.01∶1至約10∶1的范圍內(nèi)，并且其中所述溶劑重量與所述多元醇部分、所述高度酯化的多元醇聚酯和所述催化劑的組合重量的比率在約0.01∶1至約2∶1的范圍內(nèi)；b)在惰性氣氛和充分攪拌下，并在約80℃至約140℃的溫度范圍內(nèi)，通過使起始反應(yīng)混合物反應(yīng)約30分鐘至約6小時，形成第一步反應(yīng)產(chǎn)物；c)向第一步反應(yīng)產(chǎn)物中加入酸，以中和任何殘余的催化劑，其中所述酸與所述催化劑的摩爾比在約0.01∶1至約1∶1的范圍內(nèi)；d)在進行溶劑蒸餾的溫度-壓力組合下，通過使第一步反應(yīng)產(chǎn)物反應(yīng)約30分鐘至約4小時，形成第二步反應(yīng)產(chǎn)物，其中所述壓力在約1.3Pa(0.01mmHg)至約101kPa(760mmHg)的范圍內(nèi)；e)通過用無溶劑型水洗液洗滌第二步反應(yīng)產(chǎn)物，形成純化的反應(yīng)產(chǎn)物，所述無溶劑型水洗液包含(i)約0％至約5％的鹽；和(ii)約95％至約100％的水；其中所述水洗液與所述第二步反應(yīng)產(chǎn)物的重量比率在約0.01∶1至約1∶1的范圍內(nèi)，其中所述第二步反應(yīng)產(chǎn)物和所述水洗液的溫度在約20℃至約100℃的范圍內(nèi)，并且其中洗滌時間在約5分鐘至約30分鐘的范圍內(nèi)；f)從純化反應(yīng)產(chǎn)物中分離除去雜質(zhì)；g)任選重復步驟(e)和(f)約1至約20次；和h)任選干燥純化反應(yīng)產(chǎn)物。
在另一個實施方案中，本發(fā)明涉及用于制備適度酯化的純化蔗糖脂肪酸聚酯組合物的方法，所述方法包括以下步驟a)形成初始反應(yīng)混合物，所述混合物包含i)蔗糖多元醇部分；ii)高度酯化的蔗糖脂肪酸聚酯，所述蔗糖脂肪酸聚酯具有的酯化度大于80％；iii)溶劑，所述溶劑選自二甲基甲酰胺、二甲基亞砜、乙腈、丙酮，以及它們的混合物；和iv)催化劑，其中選擇所述多元醇部分與所述高度酯化的多元醇聚酯的摩爾比，使得所有脂肪酸酯與整個多元醇主鏈的最終比率在約3.2∶1至約6.4∶1的范圍內(nèi)；其中所述催化劑與所述高度酯化的多元醇聚酯的摩爾比在約0.01∶1至約10∶1的范圍內(nèi)，并且其中所述溶劑重量與所述多元醇部分、所述高度酯化的多元醇聚酯和所述催化劑的組合重量的比率在約0.01∶1至約2∶1的范圍內(nèi)；b)在惰性氣氛和充分攪拌下，并在約80℃至約140℃的溫度范圍內(nèi)，通過使起始反應(yīng)混合物反應(yīng)約30分鐘至約6小時，形成第一步反應(yīng)產(chǎn)物，所述惰性氣氛選自氮氣、氬氣、氦氣，以及它們的組合；c)向第一步反應(yīng)產(chǎn)物中加入酸，以中和任何殘余的催化劑，其中所述酸與所述催化劑的摩爾比在約0.01∶1至約1∶1的范圍內(nèi)；d)在進行溶劑蒸餾的溫度-壓力組合下，通過使第一步反應(yīng)產(chǎn)物反應(yīng)約30分鐘至約4小時，形成第二步反應(yīng)產(chǎn)物，其中所述壓力在約1.3Pa(0.01mmHg)至約101kPa(760mmHg)的范圍內(nèi)；e)通過用醇洗液洗滌第二步反應(yīng)產(chǎn)物，形成純化的反應(yīng)產(chǎn)物，其中所述醇洗液包含醇，所述醇選自具有碳鏈長度為約2個原子至約5個原子的醇；其中所述醇洗液與所述第二步反應(yīng)產(chǎn)物的重量比率在約0.01∶1至約1∶1的范圍內(nèi)，并且其中所述第二步反應(yīng)產(chǎn)物和所述醇洗液的溫度范圍在約20℃至約100℃的范圍內(nèi)，其中洗滌時間在約5分鐘至約30分鐘的范圍內(nèi)；f)從純化反應(yīng)產(chǎn)物中分離除去雜質(zhì)；g)任選重復步驟(e)和(f)約1至約20次；h)任選干燥純化反應(yīng)產(chǎn)物。
據(jù)信，本發(fā)明的適度酯化的純化多元醇脂肪酸聚酯尤其適用于多種洗滌應(yīng)用、紡織品應(yīng)用、食品應(yīng)用、潤滑劑應(yīng)用和化妝品應(yīng)用中，所述多元醇脂肪酸聚酯包含小于約5％的多元醇；小于約5ppm的殘余反應(yīng)溶劑；小于約700ppm的低級烷基酯；小于約2％的皂和游離脂肪酸的混合物；小于約1％的灰分；并且具有的酸值小于約2。
在一個實施方案中，所述適度酯化的純化多元醇聚酯是適度酯化的純化蔗糖聚酯，所述蔗糖聚酯包含小于約2％的蔗糖；小于約3ppm的殘余反應(yīng)溶劑；小于約600ppm的低級烷基酯；小于約1％的皂和游離脂肪酸的混合物；小于約0.5％的灰分；并且具有的酸值小于約1。
B.合成適度酯化的純化多元醇聚酯脂肪酸組合物的方法通常，用于制備本發(fā)明適度酯化的純化多元醇脂肪酸聚酯的方法包括以下步驟由起始反應(yīng)混合物形成第一步反應(yīng)產(chǎn)物；任選中和任何殘余的反應(yīng)催化劑；任選形成第二步反應(yīng)產(chǎn)物，經(jīng)由例如蒸發(fā)方法，除去殘余的反應(yīng)組分(如溶劑)；純化反應(yīng)產(chǎn)物，除去所有雜質(zhì)和/或未反應(yīng)的組分；和任選干燥純化后的反應(yīng)產(chǎn)物。
i)起始反應(yīng)產(chǎn)物本文所用的“第一步反應(yīng)產(chǎn)物”是指在惰性氣氛下，并在約80℃至約140℃的溫度范圍內(nèi)，通過使起始反應(yīng)混合物反應(yīng)約30分鐘至約6小時所形成的產(chǎn)物。
起始反應(yīng)混合物包括多元醇部分、高度酯化的多元醇脂肪酸聚酯、溶劑和催化劑。在一個實施方案中，所述催化劑與所述高度酯化的多元醇脂肪酸聚酯的摩爾比在約0.01∶1至約10∶1，可供選擇地為約0.1∶1至約5∶1，可供選擇地為約0.25∶1至約1∶1，可供選擇地為約0.4∶1至約0.6∶1的范圍內(nèi)。在一個實施方案中，所述溶劑重量與所述多元醇部分、所述高度酯化的多元醇酯和所述催化劑的組合重量的比率在約0.01∶1至約2∶1的范圍內(nèi)，在另一個實施方案中，比率在約0.05∶1至約1∶1，可供選擇地為約0.1∶1至約0.5∶1的范圍內(nèi)。在一個實施方案中，選擇多元醇部分與高度酯化的多元醇聚酯的摩爾比，使得所有脂肪酸酯與所加整個多元醇主鏈的最終比率在約3.2∶1至約6.4∶1的范圍內(nèi)。
在本發(fā)明的一個實施方案中，所述多元醇是蔗糖，并且所述高度酯化的多元醇脂肪酸聚酯是酯化度為約95％的蔗糖聚酯。
本文所用術(shù)語“多元醇”意指包括任何包含至少兩個游離羥基的脂族或芳族化合物。在實行本文公開的方法中，適宜多元醇的選擇僅僅是一個選擇的問題。例如，適宜的多元醇可選自下列種類飽和的和不飽和的、直鏈和支鏈的鏈狀脂族；飽和的和不飽和的環(huán)狀脂族，包括雜環(huán)脂族；或單環(huán)或多環(huán)芳族，包括雜環(huán)芳族。碳水化合物和二元醇是示例性多元醇。尤其優(yōu)選的二元醇包括甘油。適用于本文的單糖包括，例如，甘露糖、半乳糖、阿拉伯糖、木糖、核糖、芹菜糖、鼠李糖、阿洛酮糖、果糖、山梨糖、塔格糖、核酮糖、木酮糖和赤蘚酮糖。適用于本文的低聚糖包括，例如，麥芽糖、曲二糖、酒二糖、纖維二糖、乳糖、蜜二糖、龍膽二糖、美沙酮、蕓香糖、海藻糖、蔗糖和棉子糖。適用于本文的多糖包括，例如，直鏈淀粉、糖原、纖維素、甲殼質(zhì)、菊粉、瓊脂糖、木聚糖、甘露聚糖和半乳聚糖。雖然在嚴格意義上，糖醇不是碳水化合物，但是天然存在的糖醇與碳水化合物密切相關(guān)，所以它們也可優(yōu)選用于本文。天然分布最廣泛且可用于本文的糖醇是山梨醇、甘露糖醇和半乳糖醇。
適用于本文的具體的物質(zhì)種類包括單糖、二糖和糖醇。其它種類物質(zhì)包括糖醚和烷氧基化多元醇，如聚乙氧基甘油。
在本發(fā)明的一個實施方案中，在每個多元醇分子中，所述多元醇具有平均至少4個、可供選擇地至少約5個、可供選擇地約8個能夠酯化的羥基。
適宜的酯化環(huán)氧化物-廣義多元醇包括，通過每單元甘油具有2至100個氧化丙烯單元的丙氧基化甘油與C10-C24的脂肪酸反應(yīng)，或與C10-C24的脂肪酸酯反應(yīng)，而制得的酯化的丙氧基化甘油(分別如美國專利4,983,329和5,175,323中所述)；和通過環(huán)氧化物和甘油三酯與脂族多元醇反應(yīng)(如美國專利5,304,665中所述)，或與脂族醇的堿金屬鹽或堿土金屬鹽反應(yīng)(如美國專利5,399,728中所述)，而制得的酯化的丙氧基化甘油。
其它多元醇包括酰化的環(huán)氧丙烷-廣義甘油，其具有的丙氧基化指數(shù)高于約2，優(yōu)選約2至約8，更優(yōu)選約5或更高，其中所述?；鶠镃8-C24化合物，優(yōu)選C14-C18化合物(如美國專利5,603,978和5,641,534中所述)；和脂肪酸-酯化的丙氧基化甘油(如美國專利5,589,217和5,597,605中所述)。
其它適宜的酯化環(huán)氧化物-廣義的多元醇包括酯化的烷氧基化多糖。在一個實施方案中，酯化的烷氧基化多糖為包含脫水單糖單元的酯化的烷氧基化多糖，可供選擇地為包含脫水單糖單元的酯化的丙氧基化多糖，如美國專利5,273,772中所述。
所述多元醇具有的酯化度小于適度酯化的多元醇聚酯的酯化度和高度酯化的多元醇脂肪酸聚酯的酯化度。所述多元醇部分可以是單一類型或類別的多元醇(如蔗糖)，或可供選擇地可以是兩種或多種類型或類別的多元醇共混物(如糖醇(如山梨醇)、單糖(如果糖)和低聚糖(如麥芽糖))。
本文所用術(shù)語“高度酯化的多元醇脂肪酸聚酯”旨在包括具有的酯化度大于多元醇酯化度和適度酯化的多元醇聚酯酯化度的那些多元醇酯。在本發(fā)明的一個實施方案中，高度酯化的多元醇聚酯具有的酯化度至少約70％，而在另一個實施方案中，高度酯化的多元醇聚酯具有的酯化度至少約90％，優(yōu)選至少約95％。
本領(lǐng)域中，已知有多種方法用于合成適用于本發(fā)明方法的高度酯化的多元醇脂肪酸聚酯。上述方法的實施例詳細描述于授予Rizzi等人的美國專利3,963,699中，該專利公開了無溶劑的酯交換反應(yīng)方法，其中加熱多元醇(如蔗糖)、脂肪酸低級烷基酯(如脂肪酸甲酯)、脂肪酸堿金屬皂和堿性催化劑的混合物，以形成均一化的溶融物。向溶融物中加入過量的脂肪酸低級烷基酯，以形成高級多元醇脂肪酸聚酯。然后，用任何常規(guī)使用的分離方法(優(yōu)選蒸餾或溶劑萃取)，從反應(yīng)混合物中分離聚酯。其它適宜的方法包括在授予Volpenhein等人的美國專利4,517,360、授予Elsen等人的美國專利5,422,131、授予Granberg等人的美國專利5,648,483、授予Schafermeyer等人的美國專利5,767,257、和授予Howie等人的美國專利6,261,628中。
在本發(fā)明的一個實施方案中，高度酯化的多元醇脂肪酸聚酯是蔗糖脂肪酸聚酯，每分子聚酯平均至少具有4個脂肪酸基團。在本發(fā)明的另一個實施方案中，高度酯化的多元醇脂肪酸聚酯是蔗糖脂肪酸聚酯，每分子蔗糖脂肪酸聚酯具有平均至少5個脂肪酸基團，而在另一個實施方案中，每分子蔗糖脂肪酸聚酯具有平均約5至約8個脂肪酸基團。在另一個實施方案中，該多元醇聚酯是蔗糖聚酯，其中至少約75％的蔗糖聚酯包含八酯。
高度酯化的多元醇脂肪酸聚酯的脂肪酸鏈可以為支鏈的、直鏈的、飽和的、不飽和的、氫化的、未氫化的，或其混合物。脂肪酸酯的脂肪酸鏈具有約6至約30個碳原子。本文所用的涉及具有特定長度脂肪酸鏈的脂肪酸化合物，意指大部分脂肪酸鏈，即大于50％摩爾的脂肪酸鏈具有規(guī)定的長度。在更具體的實施方案中，脂肪酸化合物具有大于約60％摩爾、且更具體地講大于約75％摩爾的規(guī)定長度的脂肪酸鏈。本文所用術(shù)語“脂肪酸酯”意指包括其中脂肪酸鏈具有總計約2至約28個碳原子、典型約8至約22個碳原子的脂肪酸酯。該脂肪酸酯可以是支鏈的、非支鏈的、飽和的、不飽和的、氫化的、未氫化的，或其混合物。
在本發(fā)明的一個實施方案中，聚酯的脂肪酸鏈可以是支鏈或直鏈的，且可由具有總計約8至約26個碳原子的脂肪酸鏈的脂肪酸酯所形成。在另一個實施方案中，脂肪酸酯的脂肪酸鏈總計具有約16至約22個碳原子。
其它適宜的多元醇脂肪酸聚酯是酯化連接的烷氧基化甘油，包括包含聚醚二醇連接部分的那些(描述于美國專利5,374,446中)和包含聚羧酸酯連接部分的那些(描述于美國專利5,427,815和5,516,544中)。
其它適宜的多元醇脂肪酸聚酯包括酯化的環(huán)氧化物-廣義多元醇，其具有通式P(OH)A+C(EPO)N(FE)B，其中P(OH)為多元醇，A是指有2個至約8個伯羥基，C是指共有約0個至約8個仲羥基和叔羥基，A+C為約3至約8，EPO為C3-C6環(huán)氧化物，N是最小環(huán)氧化指數(shù)平均數(shù)，F(xiàn)E是脂肪酸?；糠?，而B是大于2且不超過A+C的平均數(shù)，如美國專利4,861,613中所述。最小環(huán)氧化指數(shù)平均數(shù)具有的值通常等于或大于A，并且是足夠大的數(shù)，以致大于95％的多元醇伯羥基可轉(zhuǎn)變?yōu)橹倭u基或叔羥基。在一個實施方案中，脂肪酸?；糠志哂蠧7-C23烷基鏈。
高度酯化的多元醇脂肪酸聚酯可由一種類型或種類的多元醇聚酯(如蔗糖)構(gòu)成，或可供選擇地，由兩種或多種類型或種類的多元醇聚酯(例如糖醇(如山梨醇)、單糖(如果糖)和低聚糖(如麥芽糖))的混合物構(gòu)成。高度酯化的多元醇脂肪酸聚酯的多元醇主鏈(如高度酯化的蔗糖脂肪酸聚酯中的蔗糖)可以與多元醇的主鏈相同，或可任選地，由兩種或多種不同的多元醇主鏈構(gòu)成。
在本發(fā)明的一個實施方案中，該多元醇是蔗糖，且高度酯化的多元醇脂肪酸聚酯主要(即大于約95％，優(yōu)選大于約98％，更優(yōu)選大于約99％)由蔗糖脂肪酸聚酯構(gòu)成。在另一個實施方案中，該多元醇是葡萄糖，并且高度酯化的多元醇脂肪酸聚酯是蔗糖脂肪酸聚酯。在另一個實施方案中，該多元醇是蔗糖，并且高度酯化的脂肪酸聚酯由蔗糖脂肪酸聚酯和高度酯化的環(huán)氧化物-廣義的多元醇聚酯構(gòu)成。
適用作堿性反應(yīng)催化劑的堿性化合物包括，堿金屬如鈉、鋰和鉀；兩種或多種堿金屬的合金如鈉-鋰合金和鈉-鉀合金；堿金屬氫化物如氫化鈉、氫化鋰和氫化鉀；低級(C1-C4)烷基堿金屬化合物如丁基鋰；和低級(C1-C4)醇的堿金屬醇鹽如甲醇鋰、叔丁醇鉀、甲醇鉀和/或甲醇鈉。其它適宜的堿性化合物包括堿金屬或堿土金屬的碳酸鹽和碳酸氫鹽。優(yōu)選的堿性催化劑種類包括碳酸鉀、碳酸鈉、碳酸鋇，或這些化合物的混合物，這些化合物具有的粒徑小于約100微米，優(yōu)選小于約50微米。這些優(yōu)選的催化劑可與如上所述的更常規(guī)的堿性催化劑相混合使用。碳酸鉀和/或甲醇鉀也是優(yōu)選的催化劑。這些催化劑還公開于授予Volpenhein等人的美國專利4,517,360中。
在起始反應(yīng)相階段，優(yōu)選盡可能地使起始反應(yīng)混合物均勻。通過選擇適當?shù)目扇苡谶x定溶劑的反應(yīng)混合物成分，可獲得均勻的起始反應(yīng)混合物。適宜溶劑的實施例選自二甲基亞砜、N-甲基甲酰胺、硫酸二甲酯、甲酰胺、二甲基甲酰胺、乙腈、丙酮，以及它們的混合物。在一個實施方案中，二甲基亞砜和二甲基甲酰胺是尤其優(yōu)選的溶劑。
如果或者由于成分，或者由于所選的各種其它工藝參數(shù)，在混合起始反應(yīng)混合物組分后，沒有迅速獲得優(yōu)選的均勻度，那么可在起始反應(yīng)階段期間使用足夠的攪拌量，以形成近似均勻的混合物或乳液。進行攪拌的時間應(yīng)為起始反應(yīng)持續(xù)期間保持均勻所必需的時間。當攪拌進行的時間為確保反應(yīng)期間反應(yīng)物均勻所必需的時間時，可繼續(xù)、停止或變化力度進行進一步攪拌。
本文所用術(shù)語“足夠的攪拌量”定義為確保反應(yīng)組分(如起始反應(yīng)混合物)在攪拌停止后大于約10秒，優(yōu)選大于約20秒，更優(yōu)選大于約30秒，更優(yōu)選地大于約45秒，最優(yōu)選大于約60秒期間，不分離成離散相所必需的攪拌量。在一個實施方案中，在反應(yīng)期間施加足夠長時間的攪拌，以確保高度酯化的多元醇聚酯脂肪酸的酯化度降低至低于約95％，優(yōu)選低于約90％，更優(yōu)選低于約80％。
在本發(fā)明的一個實施方案中，非均相起始反應(yīng)混合物包含蔗糖、酯化度為約95％的高度酯化的蔗糖脂肪酸、碳酸鉀催化劑和作為溶劑的二甲基亞砜(DMSO)。使用旋轉(zhuǎn)葉輪進行攪拌。將確保反應(yīng)期間適宜均勻度所必需的攪拌度，定量為約2000至約20,000韋伯數(shù)，進行攪拌時間為約10分鐘至約6小時。另一個實施方案中，將確保適宜均勻性所必需的攪拌度，定量為約10,000韋伯數(shù)，進行攪拌約60分鐘。在另一個實施方案中，將攪拌定量為約9,000韋伯數(shù)，在整個120分鐘的持續(xù)反應(yīng)時間內(nèi)，進行攪拌。
如本文所用的，能使流體反應(yīng)混合物在一定粘度范圍內(nèi)運動并進而影響組分分散的任何裝置是適用于本發(fā)明方法的攪拌器。適宜攪拌器的實施例包括葉輪式攪拌器、葉片式攪拌器、搓揉式攪拌器、螺旋式攪拌器、單∑刀片式攪拌器、雙∑刀片式攪拌器、螺旋式攪拌器、螺條式攪拌器，以及它們的混合物。
本文所用的“韋伯數(shù)”是一個無量綱的數(shù)，為體系提供了施用于反應(yīng)混合物的攪拌力度的獨立量度。該韋伯數(shù)由公式1定義。
公式1。
ii)催化劑中和作用任選地，可用酸中和第一步反應(yīng)產(chǎn)物形成之后殘余的任何催化劑。不受理論的限制，申請人已發(fā)現(xiàn)，將殘余的催化劑中和掉，可減少水純化期間皂化反應(yīng)和堿催化水解反應(yīng)的發(fā)生，而這兩者對適度酯化的多元醇脂肪酸組合物的純度均具有不利的影響。
為有效地中和任何殘余的催化劑，將有效量的酸加入到第一步反應(yīng)產(chǎn)物中，以使所述酸與所有催化劑的摩爾比在約0.01∶1至約1∶1，優(yōu)選約0.1∶1至約0.8∶1，更優(yōu)選約0.6∶1至約0.8∶1的范圍內(nèi)。適用于中和任何殘余堿性催化劑的酸的實施例包括選自鹽酸、磷酸、鉻酸、碘酸、苯甲酸、氫氟酸、硫酸、亞硫酸、乙酸、甲酸、硝酸以及它們混合物的那些酸。
iii)第二步反應(yīng)產(chǎn)物任選地，可在第一步反應(yīng)產(chǎn)物形成之后，接著形成第二步反應(yīng)產(chǎn)物。不受理論的限制，形成第二步反應(yīng)產(chǎn)物的主要目的是回收后續(xù)純化處理不再需要的多種起始反應(yīng)混合物組分，如溶劑。此外，通過形成第二步反應(yīng)產(chǎn)物來除去溶劑，可降低適度酯化的多元醇脂肪酸聚酯組合物成品中溶劑的含量。
在約1.3Pa(0.01mmHg)至約101kPa(760mmHg)、優(yōu)選約1.3Pa(0.1mmHg)至約2.6kPa(20mmHg)、更優(yōu)選約1.3Pa(0.1mmHg)至約1.3kPa(10mmHg)、最優(yōu)選約1.3Pa(0.1mmHg)至約666Pa(5mmHg)的壓力下，通過使第一步反應(yīng)產(chǎn)物反應(yīng)約30分鐘至約4小時，可形成第二步反應(yīng)產(chǎn)物。
在本發(fā)明的一個實施方案中，所需的反應(yīng)壓力決定了形成第二步反應(yīng)產(chǎn)物所需的溫度。在本發(fā)明的另一個實施方案中，所需反應(yīng)的溫度決定了所使用的反應(yīng)壓力。優(yōu)選地，在用于起始反應(yīng)混合物中的溶劑進行蒸餾的溫度-壓力組合下，形成第二步反應(yīng)產(chǎn)物。
在另一個實施方案中，溶劑是二甲基亞砜。二甲基亞砜的優(yōu)選溫度-壓力組合選自約1.3Pa(0.01mmHg)和約-18℃、約1.3Pa(0.1mmHg)和約4℃、約6.6Pa(0.5mmHg)和約23℃、約666Pa(5mmHg)和約58℃、約1.3kPa(10mmHg)和約70℃、約2.6kPa(20mmHg)和約85℃、以及約101kPa(760mmHg)和約189℃。
本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將會知道，在閱讀本文公開內(nèi)容后，在優(yōu)選的溫度-壓力組合中公開的溫度是指反應(yīng)成分的溫度，而不是用于加熱反應(yīng)組分的設(shè)備所設(shè)定的溫度。普通技術(shù)人員還將會知道，該溫度是以純?nèi)軇┑恼麴s溫度為基準的近似值，并且根據(jù)溶劑的純度可稍有變化。
在本發(fā)明的一個實施方案中，中和任何殘余催化劑的步驟是在第一步反應(yīng)產(chǎn)物形成之后、第二步反應(yīng)產(chǎn)物形成之前進行的。在另一個實施方案中，第二步反應(yīng)產(chǎn)物是在第一步反應(yīng)產(chǎn)物形成之后、剩余催化劑中和之前形成的。在另一個實施方案中，用酸中和了殘余催化劑，卻沒有形成第二步反應(yīng)產(chǎn)物。在另一個實施方案中，形成了第二步反應(yīng)產(chǎn)物，卻沒有中和殘余的催化劑。
iv)純化(a)無溶劑的水純化方法本發(fā)明的反應(yīng)產(chǎn)物可借助使用水洗液，通過水純化方法來提純。不受理論的限制，據(jù)信為了獲得具有改進純度的適度酯化的多元醇聚酯組合物，水純化方法應(yīng)不含任何溶劑，所述溶劑對于組合物指定應(yīng)用所需的成品純度會產(chǎn)生不利的影響。由于在第一步反應(yīng)產(chǎn)物形成之后，所加的任何溶劑必須通過純化方法最終除去，所以水純化方法優(yōu)選為基本上無溶劑的純化方法，更優(yōu)選不含任何可測量的溶劑。需澄清的是，雖然在某些應(yīng)用中將水視作為溶劑，但本文所用術(shù)語“溶劑”不包括水。
所述水洗液包含約100％的水，所述水可任選地被蒸餾、純化或去離子。所述水洗液可包含約0.1％至約5％的鹽和約95％至約99.9％的水。使用該水洗液的時間應(yīng)在約2分鐘至約30分鐘，優(yōu)選約5至10分鐘的范圍內(nèi)。所述水洗液重量與待純化反應(yīng)產(chǎn)物(如第一步反應(yīng)產(chǎn)物；第二步反應(yīng)產(chǎn)物；酸中和了的第一步反應(yīng)產(chǎn)物；或酸中和了的第二步反應(yīng)產(chǎn)物)初始重量的比率在約0.01∶1至約1∶1，可供選擇地為約0.05∶1至約0.5∶1，可供選擇地為約0.1∶1至約0.3∶1的范圍內(nèi)。水洗液的溫度在約20℃至約100℃的范圍內(nèi)，而待純化反應(yīng)產(chǎn)物的溫度范圍在約20℃至約100℃的范圍內(nèi)。在一個實施方案中，當大部分脂肪酸酯是不飽和的時，水洗液的溫度在約20℃至約60℃的范圍內(nèi)，而在另一個實施方案中，當大部分脂肪酸酯是飽和的時，水洗液的溫度在約30℃至約80℃的范圍內(nèi)。
任選適用于本發(fā)明中的鹽的實施例包括選自以下的鹽鈣鹽、鎂鹽、鋇鹽、鈉鹽、鉀鹽、銫鹽，以及它們的混合物。在一個實施方案中，鹽選自氯化鋰、溴化鋰、碘化鋰、硫酸鋰、氯化鈣、溴化鈣、碘化鈣、硫酸鈣、氯化鎂、溴化鎂、碘化鎂、硫酸鎂、氯化鋇、溴化鋇、碘化鋇、硫酸鋇、氯化鈉、溴化鈉、碘化鈉、硫酸鈉、氯化鉀、溴化鉀、碘化鉀、硫酸鉀、氯化銫、溴化銫、碘化銫、硫酸銫，以及它們的混合物。在一個實施方案中，鹽選自氯化鈣、溴化鈣、碘化鈣、硫酸鈣，以及它們的混合物。
在使用了水洗液之后，收集雜質(zhì)、未反應(yīng)的組分和反應(yīng)副產(chǎn)物，并從洗過的反應(yīng)產(chǎn)物中除去。洗過的反應(yīng)產(chǎn)物分離成兩層離散層。下層包含欲除去和清除的雜質(zhì)、溶劑、反應(yīng)副產(chǎn)物和未反應(yīng)的反應(yīng)組分。上層包含適度酯化的多元醇脂肪酸聚酯?？扇芜x地，可收集和處理下層，以回收和/或再循環(huán)任何所需的反應(yīng)成分和/或副產(chǎn)物(如多元醇和溶劑)。
可通過重力來沉降洗過的反應(yīng)產(chǎn)物，使其分離成離散相。分離和離析雜質(zhì)的一種方法是使用離心，在約100G至約15000G的作用力下，離心分離約5分鐘至約30分鐘。
洗滌反應(yīng)產(chǎn)物并分離和收集適度酯化的多元醇聚酯的純化方法可任選地進行一次或多次，這取決于純化循環(huán)結(jié)束后產(chǎn)物的組成和所需的成品純度規(guī)格。在一個實施方案中，純化循環(huán)被重復約1次至約20次，以獲得較高的純度。
在本發(fā)明的一個實施方案中，該水洗純化步驟重復了約2次至約10次。在每個純化循環(huán)中所使用的水洗液的量是以待純化的反應(yīng)產(chǎn)物的初始重量(即第一個純化循環(huán)之前反應(yīng)產(chǎn)物的重量)為基準計算的。在每個循環(huán)中，所述水洗液重量與被洗的待純化反應(yīng)產(chǎn)物(如第一步反應(yīng)產(chǎn)物；第二步反應(yīng)產(chǎn)物；酸中和了的第一步反應(yīng)產(chǎn)物；或酸中和了的第二步反應(yīng)產(chǎn)物)初始重量的比率在約0.01∶1至約1∶1，可供選擇地為約0.05∶1至約0.5∶1，可供選擇地為約0.1∶1至約0.3∶1的范圍內(nèi)。
用于每個純化循環(huán)中的水洗液的量可基本相同，或可供選擇地，用于每個循環(huán)中的量可不同。此外，如果用于水洗液中，則每個純化循環(huán)所用的鹽量可基本相同，或可供選擇地，用于每個循環(huán)中的鹽量可彼此不同。還可設(shè)想，在不同純化循環(huán)的水洗液中，使用水和/或鹽(如果使用)的可變量組合。
在一個實施方案中，在第一個純化循環(huán)后，純化循環(huán)水洗液中所用的鹽量小于前一純化循環(huán)中所用的鹽量。在另一個實施方案中，在第一個純化循環(huán)后，純化循環(huán)水洗液中所用的鹽量大于前一純化循環(huán)中所用的鹽量。
對于每個純化循環(huán)，水洗液的溫度在約20℃至約100℃的范圍內(nèi)，而待純化反應(yīng)產(chǎn)物的溫度在約20℃至約100℃的范圍內(nèi)。
任選地，可在每一個純化循環(huán)后，重新計算水洗液與待純化反應(yīng)產(chǎn)物的重量比率，以使在給定的純化循環(huán)中，所述水洗液與所述待純化反應(yīng)產(chǎn)物的重量比率在約0.01∶1至約1∶1，可供選擇地為約0.05∶1至約0.5∶1，可供選擇地為約0.1∶1至約0.3∶1的范圍內(nèi)。
(b)醇純化方法本發(fā)明的反應(yīng)產(chǎn)物可任選地借助使用醇洗液，通過醇純化方法來純化。不受理論的限制，據(jù)信為了獲得具有改進純度的適度酯化的多元醇聚酯組合物，醇純化方法應(yīng)不含任何其它溶劑，所述其它溶劑對于組合物指定應(yīng)用所需的成品純度，會產(chǎn)生不利的影響。由于第一步反應(yīng)產(chǎn)物形成后，加入的任何溶劑必須通過純化方法最終除去，所以優(yōu)選地，醇洗液不包含其它不能通過醇洗方法基本上除去，優(yōu)選完全除去的成分。本發(fā)明優(yōu)選的實施方案是這樣的那些，其中除了可能存在的其含量不會對成品純度有不利影響的雜質(zhì)外，醇洗液中不包含除了醇以外的成分。
所述醇洗液可包括碳鏈長度在約2個原子至約5個原子范圍內(nèi)的醇。使用醇洗液的時間在約2分鐘至約30分鐘，可供選擇地為約5至10分鐘的范圍內(nèi)。所述醇洗液與所述待純化反應(yīng)產(chǎn)物(如第一步反應(yīng)產(chǎn)物；第二步反應(yīng)產(chǎn)物；酸中和了的第一步反應(yīng)產(chǎn)物；或酸中和了的第二步反應(yīng)產(chǎn)物)初始重量的比率在約0.01∶1至約1∶1，可供選擇地為約0.05∶1至約0.5∶1，可供選擇地為約0.1∶1至約0.3∶1的范圍內(nèi)。
醇洗液的溫度在約20℃至約100℃的范圍內(nèi)，而待純化反應(yīng)產(chǎn)物的溫度在約20℃至約100℃的范圍內(nèi)?？晒┻x擇地，當大部分脂肪酸酯是不飽和的時，醇洗液的溫度在約20℃至約60℃的范圍內(nèi)，而當大部分脂肪酸酯是飽和的時，醇洗液的溫度在約30℃至約80℃的范圍內(nèi)。
適用于本發(fā)明的醇的實施例包括乙醇、正丙醇、正丁醇、正戊醇、C2-C5的支鏈且非末端形式的醇，以及它們的混合物。在一個實施方案中，醇選自乙醇、正丙醇、正丁醇、正戊醇，以及它們的混合物。
在使用了醇洗液之后，收集雜質(zhì)、未反應(yīng)的組分和反應(yīng)副產(chǎn)物，并從洗過的反應(yīng)產(chǎn)物中除去。洗過的反應(yīng)產(chǎn)物分離成兩層離散層。下層包含欲除去和清除的雜質(zhì)、溶劑、反應(yīng)副產(chǎn)物和未反應(yīng)的反應(yīng)組分。上層包含適度酯化的多元醇脂肪酸聚酯?？扇芜x地，可收集和處理下層，以回收和/或再循環(huán)任何所需的反應(yīng)成分和/或副產(chǎn)物(如多元醇和溶劑)。
可通過重力來沉降雜質(zhì)和副產(chǎn)物，使其分離成離散相。分離和離析雜質(zhì)的方法包括在作用力為約100G至約15000G、可供選擇地為約2,000G至約10,000G下，離心分離約5分鐘至約30分鐘。
用醇洗滌反應(yīng)產(chǎn)物并分離和收集適度酯化的多元醇聚酯的純化方法可任選地進行一次或多次，這取決于純化循環(huán)之后產(chǎn)物的組成和成品中所需的純度。在一個實施方案中，純化步驟被重復約1次至約20次，以獲得特別高的純度。
在本發(fā)明的一個實施方案中，該醇洗純化步驟重復了約2次至約10次。在每個純化循環(huán)中所使用的醇洗液的量是以待純化的反應(yīng)產(chǎn)物的初始重量(即第一個純化循環(huán)之前反應(yīng)產(chǎn)物的重量)為基準計算的。在每個循環(huán)中，所述醇洗液重量與被洗的待純化反應(yīng)產(chǎn)物(如第一步反應(yīng)產(chǎn)物；第二步反應(yīng)產(chǎn)物；酸中和了的第一步反應(yīng)產(chǎn)物；或酸中和了的第二步反應(yīng)產(chǎn)物)初始重量的比率在約0.01∶1至約1∶1，可供選擇地為約0.05∶1至約0.5∶1，可供選擇地為約0.1∶1至約0.3∶1的范圍內(nèi)。用于每個純化循環(huán)中的醇洗液的量可基本相同，或可供選擇地用于每個循環(huán)中的量可不同。
對于每個純化循環(huán)，可獨立地選擇，使醇洗液的溫度在約20℃至約100℃，而待純化反應(yīng)產(chǎn)物的溫度在約20℃至約100℃的范圍內(nèi)。
任選地，可在每一個純化循環(huán)后，重新計算醇洗液與待純化的反應(yīng)產(chǎn)物的重量比率，以使在給定的純化循環(huán)中所述醇洗液與所述待純化反應(yīng)產(chǎn)物的重量比率在約0.01∶1至約1∶1，可供選擇地為約0.05∶1至約0.5∶1，可供選擇地為約0.1∶1至約0.3∶1的范圍內(nèi)。
(c)干燥任選地，可通過多種本領(lǐng)域普通技術(shù)人員通常所知的水或醇去除技術(shù)，來干燥本發(fā)明的適度酯化的純化多元醇聚酯脂肪酸組合物。在一個實施方案中，用于所述方法中的干燥技術(shù)涉及蒸發(fā)。
在約1.3Pa(0.01mmHg)至約101kPa(760mmHg)、可供選擇地約13.3Pa(0.1mmHg)至約2.6kPa(20mmHg)、可供選擇地的約13.3Pa(0.1mmHg)至約1.3kPa(10mmHg)、可供選擇地約13.3Pa(0.1mmHg)至約666kPa(5mmHg)的壓力范圍內(nèi)，通過使純化的反應(yīng)產(chǎn)物反應(yīng)約1分鐘至約4小時，可形成干燥的純化反應(yīng)產(chǎn)物。溫度-壓力組合中所公開的溫度，是指反應(yīng)成分的溫度，而不是指加熱反應(yīng)組分所用設(shè)備的溫度設(shè)置。
干燥后，用水洗滌純化了的本發(fā)明適度酯化的純化多元醇聚酯脂肪酸組合物所具有的Carl Fischer水分含量(如在由Kyoto Electricmanufacturing Company of Kyoto，Japan制造的MKA-510N型CarlFischer水分滴定儀上所測得的)應(yīng)小于約5％，優(yōu)選小于約3％，更優(yōu)選小于約1％，還更優(yōu)選小于約0.5％。
C.適度酯化的純化多元醇脂肪酸聚酯組合物本發(fā)明適度酯化的純化多元醇聚酯脂肪酸組合物通常包含酯化度在約40％至約80％范圍內(nèi)的適度酯化的多元醇聚酯。此外，所述適度酯化的純化多元醇聚酯脂肪酸組合物包含小于約5％，優(yōu)選小于約3.5％，更優(yōu)選小于約2％，更優(yōu)選小于約1.1％的多元醇；小于約5％，優(yōu)選小于1000ppm(百萬分率)，優(yōu)選小于約750ppm，最優(yōu)選小于約500ppm的殘余溶劑；和小于約700ppm，優(yōu)選小于約650ppm，更優(yōu)選小于約500ppm，更優(yōu)選小于約200ppm，更優(yōu)選小于約100ppm，最優(yōu)選小于約50ppm的低級烷基酯。此外，所述適度酯化的純化多元醇聚酯組合物包含小于約5％，優(yōu)選小于約4.5％，更優(yōu)選小于約4％，更優(yōu)選小于約3.5％，最優(yōu)選小于約1％的皂和游離脂肪酸的混合物。
所述適度酯化的純化多元醇聚酯還包含小于約3％，優(yōu)選小于約2％，更優(yōu)選小于約0.5％的灰分。本文所用術(shù)語“灰分”是指硫酸化灰分。本發(fā)明中，硫酸化灰分的含量是通過如下計算出來的在白金杯中稱5克樣本。然后，將5mL 10％的硫酸(H2SO4)加入到樣本中，并加熱混合物直至碳化。然后，將碳化的灰分在550℃下的馬弗爐中烘烤，直至灰化。再加入2至3mL 10％硫酸的等分試樣，并再次加熱混合物直至碳化。再次將混合物在550℃下烘烤，直至灰化。重復這個過程，直至灰分保持恒重。將殘余灰分的重量除以樣本的重量，計算硫酸化灰分的百分比。
此外，本發(fā)明純化的聚酯組合物具有的酸值小于約0.5，優(yōu)選小于約4，更優(yōu)選小于約3，最優(yōu)選小于約2。
不受理論的限制，據(jù)信殘余量的低級烷基酯雜質(zhì)可歸因于以雜質(zhì)形式存在于高度酯化的多元醇聚酯脂肪酸(加入到起始反應(yīng)混合物之前)中的那些量。據(jù)信，皂和游離脂肪酸的混合物是由多元醇降解和催化劑中和反應(yīng)所產(chǎn)生的副產(chǎn)物。還據(jù)信，灰分是適度酯化的純化多元醇聚酯組合物的合成中，多種降解和純化過程的副產(chǎn)物。
本發(fā)明的純化聚酯組合物的顏色典型為淺色至無色的。如在Lovibond PFX995型色度計(產(chǎn)自Tintometer Ltd.，The ColourLaboratory of Salisbury，UK)上所測得的，本發(fā)明純化組合物所具有的羅維邦德紅色量度小于約20，優(yōu)選小于約15，更優(yōu)選小于約10，還更優(yōu)選小于約5。
D.實施例以下是依照本發(fā)明使用的適度酯化的多元醇聚酯、適度酯化的純化多元醇聚酯組合物及其制備方法的非限制性實施例。給出下列實施例是為了舉例說明本發(fā)明，而不是以任何方式限制本發(fā)明的精神或范圍。
實施例1在本實施例中，起始反應(yīng)混合物包含750g(0.314摩爾)酯化度為96％的基于油酸脂肪酸的蔗糖聚酯；11.5g(0.0336摩爾)蔗糖；10g(0.072摩爾)碳酸鉀；和200g二甲基甲酰胺溶劑。在用于起始反應(yīng)混合物中之前，將蔗糖和催化劑在真空烘箱中干燥12小時。在一個雙片擋板式玻璃反應(yīng)器中，通過使起始反應(yīng)混合物在100℃下反應(yīng)300分鐘，形成第一步反應(yīng)產(chǎn)物。使起始反應(yīng)混合物在攪拌下進行反應(yīng)，以確保反應(yīng)組分的熱分配均勻。
通過超臨界流體色譜儀(SFC)分析第一步反應(yīng)產(chǎn)物樣本，并將所得的組成示于表1A中，其中SEX代表具有X個酯化羥基的蔗糖酯。適宜的超流體色譜儀分析方法描述于2003年5月20日公布的授予Trout等人的標題為“Improved Processes for Synthesis andPurification of Nondigestible Fats”的美國專利6,566,124中。下表在無溶劑的基礎(chǔ)上描述了多種蔗糖酯的重量百分比。
表1A實施例1中的適度酯化的多元醇聚酯具有約87％的酯化度。
實施例2在本實施例中，起始反應(yīng)混合物包含750g(0.314摩爾)酯化度為96％的蔗糖聚酯；31.3g(0.0916摩爾)蔗糖；10g(0.072摩爾)碳酸鉀；和300g二甲基亞砜溶劑。在一個雙片擋板式玻璃反應(yīng)器中，通過使起始反應(yīng)混合物在100℃下反應(yīng)300分鐘，形成第一步反應(yīng)產(chǎn)物。使起始反應(yīng)混合物在攪拌下進行反應(yīng)，以確保反應(yīng)組分的熱分配均勻。
通過超臨界流體色譜儀(SFC)分析第一步反應(yīng)產(chǎn)物樣本，并將所得的組成示于表2A中。
表2A第一步反應(yīng)產(chǎn)物具有約75％的酯化度。
然后用109g去離子水純化第一步反應(yīng)產(chǎn)物。在溫和攪拌下，使此水洗步驟在60℃下進行10分鐘。然后將此純化的反應(yīng)產(chǎn)物離心，并且潷析出上層產(chǎn)品，并棄去下層水層。然后，在100℃和133Pa(1mmHg)下運作的刮膜式蒸發(fā)器上，干燥上層產(chǎn)品，干燥時間為約2分鐘。所述干燥的純化反應(yīng)產(chǎn)物具有的含水量為約0.2％。從蒸發(fā)器上保留干燥的純化反應(yīng)產(chǎn)物樣本，并從蒸發(fā)器上收集所有水和/或其它揮發(fā)性雜質(zhì)并再循環(huán)。
通過超臨界流體色譜儀(SFC)分析干燥的純化反應(yīng)產(chǎn)物樣本，并將所得的組成示于表2B中。
表2B干燥的純化反應(yīng)產(chǎn)物具有的酸值為約0.5，低級烷基酯含量為約300ppm，DMSO含量為約50ppm，并且灰分含量為約0.2％。所述樣本具有6.0的羅維邦德紅色度。
實施例3在本實施例中，起始反應(yīng)混合物包含750g(0.314摩爾)酯化度為96％的蔗糖聚酯；59.1g(0.1727摩爾)蔗糖；10g(0.072摩爾)碳酸鉀；和300g二甲基亞砜溶劑。在一個雙片擋板式玻璃反應(yīng)器中，通過使起始反應(yīng)混合物在100℃下反應(yīng)300分鐘，形成第一步反應(yīng)產(chǎn)物。使起始反應(yīng)混合物在攪拌下進行反應(yīng)，以確保反應(yīng)組分的熱分配均勻。
通過超臨界流體色譜儀(SFC)分析第一步反應(yīng)產(chǎn)物樣本，并將所得的組成示于表3A中。
表3A第一步反應(yīng)產(chǎn)物具有約62％的酯化度。
然后用170g去離子水純化第一步反應(yīng)產(chǎn)物。在溫和攪拌下，使此水洗步驟在60℃下進行10分鐘。然后將此純化的反應(yīng)產(chǎn)物離心，并且潷析出上層產(chǎn)品，并棄去下層水層。然后，在100℃和133Pa(1mmHg)下運作的刮膜式蒸發(fā)器上，干燥上層產(chǎn)品，干燥時間為約2分鐘。所述干燥的純化反應(yīng)產(chǎn)物具有的含水量為約0.3％。從蒸發(fā)器上保留干燥的純化反應(yīng)產(chǎn)物樣本，并從蒸發(fā)器上收集所有水和/或其它揮發(fā)性雜質(zhì)并再循環(huán)。
通過超臨界流體色譜儀(SFC)分析干燥的純化反應(yīng)產(chǎn)物樣本，并將所得的組成示于表3B中。
表3B干燥的純化反應(yīng)產(chǎn)物具有的酸值為約0.7，低級烷基酯含量為約200ppm，DMSO含量為約50ppm，灰分含量為約0.1％，并且羅維邦德紅色度為6.7。
實施例4在本實施例中，起始反應(yīng)混合物包含750g(0.314摩爾)酯化度為96％的蔗糖聚酯；101g(0.2944摩爾)蔗糖；10g(0.072摩爾)碳酸鉀；和400g二甲基亞砜溶劑。在一個雙片擋板式玻璃反應(yīng)器中，通過使起始反應(yīng)混合物在100℃下反應(yīng)300分鐘，形成第一步反應(yīng)產(chǎn)物。使起始反應(yīng)混合物在攪拌下進行反應(yīng)，以確保反應(yīng)組分的熱分配均勻。
通過超臨界流體色譜儀(SFC)分析第一步反應(yīng)產(chǎn)物樣本，并將所得的組成示于表4A中。
表4A第一步反應(yīng)產(chǎn)物具有約50％的酯化度。
然后用150g去離子水純化第一步反應(yīng)產(chǎn)物。在溫和攪拌下，使此水洗步驟在60℃下進行10分鐘。然后將此純化的反應(yīng)產(chǎn)物離心，并且潷析出上層產(chǎn)品，并棄去下層水層。然后，在100℃和133Pa(1mmHg)下運作的刮膜式蒸發(fā)器上，干燥上層產(chǎn)品，干燥時間為約2分鐘。所述干燥的純化反應(yīng)產(chǎn)物具有的含水量為約0.2％。從蒸發(fā)器上保留干燥的純化反應(yīng)產(chǎn)物樣本，并從蒸發(fā)器上收集所有水和/或其它揮發(fā)性雜質(zhì)并再循環(huán)。
通過超臨界流體色譜儀(SFC)分析干燥的純化反應(yīng)產(chǎn)物樣本，并將所得的組成示于表4B中。
表4B干燥的純化反應(yīng)產(chǎn)物具有的酸值為約0.4，低級烷基酯含量為約200ppm，DMSO含量為約40ppm，并且灰分含量為約0.1％。
實施例5在本實施例中，起始反應(yīng)混合物包含750g(0.314摩爾)酯化度為96％的蔗糖聚酯；101g(0.2944摩爾)蔗糖；10g(0.072摩爾)碳酸鉀；和400g二甲基亞砜溶劑。在一個雙片擋板式玻璃反應(yīng)器中，通過使起始反應(yīng)混合物在100℃下反應(yīng)300分鐘，形成第一步反應(yīng)產(chǎn)物。使起始反應(yīng)混合物在攪拌下進行反應(yīng)，以確保反應(yīng)組分的熱分配均勻。
通過超臨界流體色譜儀(SFC)分析第一步反應(yīng)產(chǎn)物樣本，并將所得的組成示于表5A中。
表5A這顯示具有約50％的酯化度。
然后用150g的去離子水和15g的氯化鈉純化第一步反應(yīng)產(chǎn)物。在溫和攪拌下，使此水洗步驟在60℃下進行10分鐘。然后將此純化的反應(yīng)產(chǎn)物離心，并且潷析出上層產(chǎn)品，并棄去下層水層。然后，在100℃和133Pa(1mmHg)下運作的刮膜式蒸發(fā)器上，干燥上層產(chǎn)品，干燥時間為約2分鐘。所述干燥的純化反應(yīng)產(chǎn)物具有的含水量為約0.2％。從蒸發(fā)器上保留干燥的純化反應(yīng)產(chǎn)物樣本，并從蒸發(fā)器上收集所有水和/或其它揮發(fā)性雜質(zhì)并再循環(huán)。
通過超臨界流體色譜儀(SFC)分析干燥的純化反應(yīng)產(chǎn)物樣本，并將所得的組成示于表5B中。
表5B干燥的純化反應(yīng)產(chǎn)物具有的酸值為約0.4，低級烷基酯含量為約200ppm，DMSO含量為約40ppm，并且灰分含量為約0.2％。
實施例6在本實施例中，起始反應(yīng)混合物包含750g(0.314摩爾)酯化度為96％的蔗糖聚酯；101g(0.2944摩爾)蔗糖；10g(0.072摩爾)碳酸鉀；和300g二甲基亞砜溶劑。在一個雙片擋板式玻璃反應(yīng)器中，通過使起始反應(yīng)混合物在100℃下反應(yīng)300分鐘，形成第一步反應(yīng)產(chǎn)物。使起始反應(yīng)混合物在攪拌下進行反應(yīng)，以確保反應(yīng)組分的熱分配均勻。
通過超臨界流體色譜儀(SFC)分析第一步反應(yīng)產(chǎn)物樣本，并將所得的組成示于表6A中。
表6A第一步反應(yīng)產(chǎn)物具有約50％的酯化度。
然后用150g甲醇純化第一步反應(yīng)產(chǎn)物。在溫和攪拌下，使此醇洗步驟在50℃下進行10分鐘。然后將此純化的反應(yīng)產(chǎn)物離心，并且潷析出上層產(chǎn)品，并棄去下層醇層。然后，在100℃和133Pa(1mmHg)下運作的刮膜式蒸發(fā)器上，干燥上層產(chǎn)品，干燥時間為約2分鐘。所述干燥的純化反應(yīng)產(chǎn)物具有的甲醇含量為約0.1％。從蒸發(fā)器上保留干燥的純化反應(yīng)產(chǎn)物樣本，并從蒸發(fā)器上收集所有水和/或其它揮發(fā)性雜質(zhì)并再循環(huán)。
通過超臨界流體色譜儀(SFC)分析干燥的純化反應(yīng)產(chǎn)物樣本，并將所得的組成示于表6B中。
表6B干燥的純化反應(yīng)產(chǎn)物具有的酸值為約0.5，低級烷基酯含量為約300ppm，DMSO含量為約50ppm，并且灰分含量為約0.2％。
實施例7在本實施例中，起始反應(yīng)混合物包含750g(0.314摩爾)酯化度為96％的蔗糖聚酯；59.1g(0.1727摩爾)蔗糖；10g(0.072摩爾)碳酸鉀；和300g二甲基亞砜溶劑。在一個雙片擋板式玻璃反應(yīng)器中，通過使起始反應(yīng)混合物在100℃下反應(yīng)300分鐘，形成第一步反應(yīng)產(chǎn)物。使起始反應(yīng)混合物在攪拌下進行反應(yīng)，以確保反應(yīng)組分的熱分配均勻。
通過超臨界流體色譜儀(SFC)分析第一步反應(yīng)產(chǎn)物樣本，并將所得的組成示于表7A中。
表7A第一步反應(yīng)產(chǎn)物具有約62％的酯化度。
然后，使用6.0g含有36.5％鹽酸的水中和第一步反應(yīng)產(chǎn)物。
然后，在70℃和66Pa(0.5mmHg)下，通過使被中和的第一步反應(yīng)產(chǎn)物反應(yīng)2小時，形成第二步反應(yīng)產(chǎn)物。此步驟期間，回收約250g二甲基亞砜。此時，第二步反應(yīng)產(chǎn)物重約875g。
然后用100g去離子水純化第二步反應(yīng)產(chǎn)物。在溫和攪拌下，使此水洗步驟在60℃下進行10分鐘。然后將此純化第二步反應(yīng)產(chǎn)物離心，并且潷析出上層產(chǎn)品，并棄去下層水層。然后，在100℃和133Pa(1mmHg)下運作的刮膜式蒸發(fā)器上，干燥上層產(chǎn)品，干燥時間為2分鐘。所述干燥的純化反應(yīng)產(chǎn)物具有的含水量為約0.2％。從蒸發(fā)器上保留干燥的純化反應(yīng)產(chǎn)物樣本，并從蒸發(fā)器上收集所有水和/或其它揮發(fā)性雜質(zhì)并再循環(huán)。
通過超臨界流體色譜儀(SFC)分析干燥的純化反應(yīng)產(chǎn)物樣本，并將所得的組成示于表7B中。
表7B干燥的純化反應(yīng)產(chǎn)物具有的酸值為約0.4，低級烷基酯含量為約350ppm，DMSO含量為約20ppm，灰分含量為約0.2％，并且羅維邦德紅色度為6.3。
實施例8在本實施例中，起始反應(yīng)混合物包含750g(0.314摩爾)酯化度為96％的蔗糖聚酯；59.1g(0.1727摩爾)蔗糖；10g(0.072摩爾)碳酸鉀；和400g二甲基亞砜溶劑。在一個雙片擋板式玻璃反應(yīng)器中，通過使起始反應(yīng)混合物在100℃下反應(yīng)300分鐘，形成第一步反應(yīng)產(chǎn)物。使起始反應(yīng)混合物在攪拌下進行反應(yīng)，以確保反應(yīng)組分的熱分配均勻。
通過超臨界流體色譜儀(SFC)分析第一步反應(yīng)產(chǎn)物樣本，并將所得的組成示于表8A中。
表8A
第一步反應(yīng)產(chǎn)物具有約62％的酯化度。
然后，使用7.0g含有36.5％鹽酸的水中和第一步反應(yīng)產(chǎn)物。
然后，在70℃和66Pa(0.5mmHg)下，通過使被中和的第一步反應(yīng)產(chǎn)物反應(yīng)2小時，形成第二步反應(yīng)產(chǎn)物。此步驟期間，回收約350g二甲基亞砜。此時，第二步反應(yīng)產(chǎn)物重約875g。
然后用100g甲醇純化第二步反應(yīng)產(chǎn)物。在溫和攪拌下，使此醇洗步驟在50℃下進行10分鐘。然后將此純化第二步反應(yīng)產(chǎn)物離心，并且潷析出上層產(chǎn)品，并棄去下層醇層。然后，在100℃和133Pa(1mmHg)下運作的刮膜式蒸發(fā)器上，干燥上層產(chǎn)品，干燥時間為2分鐘。所述干燥的純化反應(yīng)產(chǎn)物具有的甲醇含量為約0.1％。從蒸發(fā)器上保留干燥的純化反應(yīng)產(chǎn)物樣本，并從蒸發(fā)器上收集所有水和/或其它揮發(fā)性雜質(zhì)并再循環(huán)。
通過超臨界流體色譜儀(SFC)分析干燥的純化反應(yīng)產(chǎn)物樣本，并將所得的組成示于表8B中。
表8B干燥的純化反應(yīng)產(chǎn)物具有的酸值為約0.4，低級烷基酯含量為約350ppm，DMSO含量為約20ppm，并且灰分含量為約0.2％。
現(xiàn)已描述了本發(fā)明的若干實施方案，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說顯而易見的是，上述僅通過例證的方式提出的部分僅僅是說明性的而非限制性的。本文將用另外附加的權(quán)利要求限定屬于本發(fā)明范圍內(nèi)的許多其它的實施方案和修改。
權(quán)利要求
1.一種用于制備適度酯化的純化多元醇脂肪酸聚酯組合物的方法，所述方法包括以下步驟a)形成起始反應(yīng)混合物，所述起始反應(yīng)混合物包含i)多元醇部分；ii)高度酯化的多元醇脂肪酸聚酯；iii)溶劑；和iv)催化劑，其中選擇所述多元醇部分與所述高度酯化的多元醇聚酯的摩爾比，使得所有脂肪酸酯與整個多元醇主鏈的最終比率在約3.2∶1至約6.4∶1的范圍內(nèi)；其中所述催化劑與所述高度酯化的多元醇聚酯的摩爾比在約0.01∶1至約10∶1的范圍內(nèi)，并且其中所述溶劑重量與所述多元醇部分、所述高度酯化的多元醇聚酯和所述催化劑的組合重量的比率在約0.01∶1至約2∶1的范圍內(nèi)；和b)在惰性氣氛和充分攪拌下并在約80℃至約140℃的溫度范圍內(nèi)，通過使起始反應(yīng)混合物反應(yīng)約30分鐘至約6小時，形成第一步反應(yīng)產(chǎn)物。
2.一種用于制備適度酯化的純化多元醇脂肪酸聚酯組合物的方法，所述方法包括以下步驟a)形成起始反應(yīng)混合物，所述起始反應(yīng)混合物包含i)多元醇部分；ii)高度酯化的多元醇脂肪酸聚酯，所述多元醇脂肪酸聚酯具有的酯化度大于約80％；iii)溶劑；和iv)催化劑，其中選擇所述多元醇部分與所述高度酯化的多元醇聚酯的摩爾比，使得所有脂肪酸酯與整個多元醇主鏈的最終比率在約3.2∶1至約6.4∶1的范圍內(nèi)；其中所述催化劑與所述高度酯化的多元醇聚酯的摩爾比在約0.01∶1至約10∶1的范圍內(nèi)，并且其中所述溶劑重量與所述多元醇部分、所述高度酯化的多元醇聚酯和所述催化劑的組合重量的比率在約0.01∶1至約2∶1的范圍內(nèi)；b)在惰性氣氛和充分攪拌下，并在約80℃至約140℃的溫度范圍內(nèi)，通過使起始反應(yīng)混合物反應(yīng)約30分鐘至約6小時，形成第一步反應(yīng)產(chǎn)物；c)向所述第一步反應(yīng)產(chǎn)物中加入酸以中和任何殘余的催化劑，其中所述酸與所述催化劑的摩爾比在約0.01∶1至約1∶1的范圍內(nèi)；d)在進行所述溶劑蒸餾的溫度-壓力組合下，通過使所述第一步反應(yīng)產(chǎn)物反應(yīng)約30分鐘至約4小時，形成第二步反應(yīng)產(chǎn)物，其中所述壓力范圍為約0.01mmHg至約760mmHg；e)通過用無溶劑型水洗液洗滌所述第二步反應(yīng)產(chǎn)物，形成純化的反應(yīng)產(chǎn)物，所述無溶劑型水洗液包含(i)約0％至約5％的鹽；和(ii)約95％至約100％的水；其中所述水洗液與所述第二步反應(yīng)產(chǎn)物的重量比率在約0.01∶1至約1∶1的范圍內(nèi)，其中所述第二步反應(yīng)產(chǎn)物和所述水洗液的溫度在約20℃至約100℃的范圍內(nèi)，并且其中所述洗滌時間在約5分鐘至約30分鐘的范圍內(nèi)；f)從所述純化反應(yīng)產(chǎn)物中分離除去雜質(zhì)；g)任選重復步驟(e)和(f)約1至約20次；和h)任選干燥所述純化反應(yīng)產(chǎn)物。
3.一種用于制備適度酯化的純化蔗糖脂肪酸聚酯組合物的方法，所述方法包括以下步驟a)形成起始反應(yīng)混合物，所述起始反應(yīng)混合物包含i)蔗糖多元醇部分；ii)高度酯化的蔗糖脂肪酸聚酯，所述蔗糖脂肪酸聚酯具有大于80％的酯化度；iii)溶劑，所述溶劑選自二甲基甲酰胺、二甲基亞砜、乙腈、丙酮，以及它們的混合物；和iv)催化劑，其中選擇所述多元醇部分與所述高度酯化的多元醇聚酯的摩爾比，使得所有脂肪酸酯與整個多元醇主鏈的最終比率在約3.2∶1至約6.4∶1的范圍內(nèi)；其中所述催化劑與所述高度酯化的多元醇聚酯的摩爾比在約0.01∶1至約10∶1的范圍內(nèi)，并且其中所述溶劑重量與所述多元醇部分、所述高度酯化的多元醇聚酯和所述催化劑的組合重量的比率在約0.01∶1至約2∶1的范圍內(nèi)；b)在惰性氣氛和充分攪拌下，并在約80℃至約140℃的溫度范圍內(nèi)，通過使所述起始反應(yīng)混合物反應(yīng)約30分鐘至約6小時，形成第一步反應(yīng)產(chǎn)物，所述惰性氣氛選自氮氣、氬氣、氦氣，以及它們的組合；c)向所述第一步反應(yīng)產(chǎn)物中加入酸以中和任何殘余的催化劑，其中所述酸與所述催化劑的摩爾比在約0.01∶1至約1∶1的范圍內(nèi)；d)在進行所述溶劑蒸餾的溫度-壓力組合下，通過使所述第一步反應(yīng)產(chǎn)物反應(yīng)約30分鐘至約4小時，形成第二步反應(yīng)產(chǎn)物，其中所述壓力在約0.01mmHg至約760mmHg的范圍內(nèi)；e)通過用醇洗液洗滌所述第二步反應(yīng)產(chǎn)物，形成純化反應(yīng)產(chǎn)物，其中所述醇洗液包含醇，所述醇選自碳鏈長度范圍為約2個原子至約5個原子的醇，其中所述醇洗液與所述第二步反應(yīng)產(chǎn)物的重量比率在約0.01∶1至約1∶1的范圍內(nèi)，并且其中所述第二步反應(yīng)產(chǎn)物和所述醇洗液的溫度在約20℃至約100℃的范圍內(nèi)，其中所述洗滌時間在約5分鐘至約30分鐘的范圍內(nèi)；f)從所述純化反應(yīng)產(chǎn)物中分離除去雜質(zhì)；g)任選重復步驟(e)和(f)約1至約20次；h)任選干燥所述純化反應(yīng)產(chǎn)物。
4.如前述任一項權(quán)利要求所述的方法，其中所述多元醇部分為蔗糖，所述高度酯化的多元醇聚酯為酯化度大于約80％的蔗糖脂肪酸聚酯，其中所述催化劑選自鈉、鋰、鉀、鈉-鋰合金、鈉-鉀合金、氫化鈉、氫化鋰、氫化鉀、丁基鋰、甲醇鋰、叔丁醇鉀、甲醇鉀、甲醇鈉、碳酸鉀、碳酸鈉、碳酸鋇，以及它們的混合物，并且其中所述溶劑選自二甲基亞砜、二甲基甲酰胺、乙腈、丙酮，以及它們的混合物。
5.如前述任一項權(quán)利要求所述的方法，其中在步驟(b)中進行攪拌，所述攪拌的韋伯數(shù)在約5000至約15000的范圍內(nèi)，并且攪拌時間在約30分鐘至約6小時的范圍內(nèi)。
6.如前述任一項權(quán)利要求所述的方法，其中所述溶劑是二甲基亞砜。
7.如前述任一項權(quán)利要求所述的方法，其中所述催化劑選自堿金屬、兩種或多種堿金屬的合金、堿金屬氫化物、低級(C1-C4)烷基堿金屬、低級(C1-C4)醇的堿金屬醇鹽、堿金屬碳酸鹽、堿土金屬碳酸鹽、堿金屬碳酸氫鹽、堿土金屬碳酸氫鹽，以及它們的混合物，優(yōu)選所述催化劑為碳酸鉀。
8.如前述任一項權(quán)利要求所述的方法，其中在步驟(b)中進行攪拌，所述攪拌的韋伯數(shù)在約5000至約15000的范圍內(nèi)，并且攪拌時間在約30分鐘至約6小時的范圍內(nèi)。
9.如前述任一項權(quán)利要求所述的方法，其中所述多元醇部分包含至少兩種不同多元醇的共混物，所述多元醇部分優(yōu)選包含蔗糖和至少一種不同于蔗糖的其它多元醇。
10.如權(quán)利要求2或權(quán)利要求3所述的方法，其中在步驟(f)中，可通過選自重力沉降、離心、降溫以及它們的混合的方法，進行所述雜質(zhì)的分離，優(yōu)選通過在約100G至約20000G的作用力范圍下，將所述純化反應(yīng)產(chǎn)物離心約5分鐘至約30分鐘，來分離所述雜質(zhì)。
11.一種適度酯化的純化多元醇脂肪酸聚酯組合物，其中所述組合物包含i)適度酯化的多元醇脂肪酸聚酯；ii)小于約5％多元醇；iii)小于約5ppm的殘余溶劑；iv)小于約700ppm的低級烷基酯；v)小于約2％的皂和游離脂肪酸的混合物；和vi)小于約1％的灰分；和其中所述聚酯組合物具有小于約2的酸值；和其中所述聚酯組合物具有小于約10的羅維邦德紅色度。
12.一種適度酯化的純化蔗糖脂肪酸聚酯組合物，所述組合物包含i)適度酯化的蔗糖脂肪酸聚酯；ii)小于約5％的蔗糖；iii)小于約3ppm的殘余溶劑；iv)小于約700ppm的低級烷基酯；v)小于約2％的皂和游離脂肪酸的混合物；vi)小于約1％的灰分；和其中所述聚酯組合物具有小于約2的酸值；和其中所述聚酯組合物具有小于10的羅維邦德紅色度。
13.一種包含適度酯化的純化多元醇脂肪酸組合物的食品組合物，其中所述多元醇聚酯組合物包含i)適度酯化的多元醇脂肪酸；ii)小于約1.1％的多元醇；iii)小于約3ppm的殘余溶劑；iv)小于約650ppm的低級烷基酯；v)小于約2％的皂和游離脂肪酸的混合物；vi)小于約1％的灰分；和其中所述聚酯組合物具有小于約2的酸值；和其中所述聚酯組合物具有小于7的羅維邦德紅色度。
14.如前述任一項權(quán)利要求所述的組合物，其中所述多元醇聚酯組合物具有約40％至約80％的酯化度。
15.如前述任一項權(quán)利要求所述的組合物，其中所述殘余溶劑選自二甲基亞砜、二甲基甲酰胺、n-甲基甲酰胺、硫酸二甲酯、甲酰胺，以及它們的混合物，優(yōu)選所述殘余溶劑為二甲基亞砜。
16.如前述任一項權(quán)利要求所述的組合物，其中所述低級烷基酯選自甲酯、乙酯、丙酯、丁酯，以及它們的混合物，優(yōu)選所述低級烷基酯為甲酯。
17.如前述任一項權(quán)利要求所述的組合物，其中所述適度酯化的純化多元醇脂肪酸聚酯為蔗糖脂肪酸聚酯，并且優(yōu)選所述多元醇為蔗糖。
18.如權(quán)利要求11所述的組合物，其中所述組合物包含小于約2％的所述多元醇、小于約3ppm的所述殘余溶劑、小于約600ppm的所述低級烷基酯、小于約1％的所述皂和脂肪酸的混合物、小于約0.5％的所述灰分，所述酸值小于約1，并且所述羅維邦德紅色度小于約7。
19.一種化妝品組合物，所述組合物包含如權(quán)利要求11所述的適度酯化的純化多元醇聚酯組合物。
20.一種洗滌組合物，所述組合物包含如權(quán)利要求11所述的適度酯化的純化多元醇聚酯組合物。
全文摘要
制備適度酯化的純化多元醇脂肪酸聚酯組合物的方法，以及由上述方法制得的適度酯化的純化多元醇脂肪酸聚酯組合物。所述方法包括以下步驟(a)形成起始反應(yīng)混合物，所述起始反應(yīng)混合物包含多元醇部分；高度酯化的多元醇脂肪酸聚酯；溶劑；和催化劑，其中選擇所述多元醇部分與所述高度酯化的多元醇聚酯的摩爾比，使得所有脂肪酸酯與整個多元醇主鏈的最終比率在約3.2∶1至約6.4∶1的范圍內(nèi)；其中所述催化劑與所述高度酯化的多元醇聚酯的摩爾比在約0.01∶1至約10∶1的范圍內(nèi)，并且其中所述溶劑重量與所述多元醇部分、所述高度酯化的多元醇聚酯和所述催化劑的組合重量的比率在約0.01∶1至約2∶1的范圍內(nèi)；和(b)在惰性氣氛和充分攪拌下，并在約80℃至約140℃的溫度范圍內(nèi)，通過使起始反應(yīng)混合物反應(yīng)約30分鐘至約6小時，形成第一步反應(yīng)產(chǎn)物。
文檔編號C08G63/00GK1950386SQ200580014585
公開日2007年4月18日 申請日期2005年5月5日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月7日
發(fā)明者J·J·謝菲爾 申請人:寶潔公司