阅读说明：本技术 一种制备维生素e的方法 (Method for preparing vitamin E ) 是由 郭劲资 宋明焱 张涛 刘英瑞 程晓波 宋军伟 张弈宇 黎源 于 2020-05-28 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种制备维生素E的方法。所述方法,包括以下步骤：在催化剂和助催化剂存在下,2,3,5-三甲基氢醌与异植物醇反应得到维生素E。所述催化剂为金属氧化物负载的杂多酸和有机膦化合物。所述有机膦化合物为叔膦化合物,优选三苯基膦。所用催化剂便于回收重复利用,对设备腐蚀小,产物稳定性好。能够抑制副产物生成,具有产物选择性高的特点。(The invention provides a method for preparing vitamin E. The method comprises the following steps: in the presence of catalyst and cocatalyst, 2,3, 5-trimethylhydroquinone reacts with isophytol to obtain vitamin E. The catalyst is heteropolyacid and organic phosphine compound loaded by metal oxide. The organic phosphine compound is a tertiary phosphine compound, preferably triphenylphosphine. The catalyst is convenient to recycle, has little corrosion to equipment and has good product stability. Can inhibit the generation of byproducts, and has the characteristic of high product selectivity.)

一种制备维生素E的方法

技术领域

本发明属于精细化工合成领域，具体涉及维生素E的制备方法。

背景技术

维生素E(Vitamin E or VE)是人们最早发现的维生素之一，自19世纪20年代首次发现以来，其生产与应用一直是维生素领域的研究热点。维生素E作为一种高效的抗氧化剂，在食品、化妆品、饲料等领域有着广泛的用途。维生素E分为天然VE和合成VE两种。人们获取维生素E的80％都是来自合成维生素E，合成维生素E指的是α-生育酚，而天然的维生素E只占20％左右。目前几乎工业上所有的维生素E的化学合成都是以三甲基氢醌与异植物醇为原料，通过缩合反应合成。

中国专利CN103396392A提供了一种使用2,3,5-三甲基氢醌与异植物醇在氧化镁负载二氧化硅作为催化剂的条件下，通过反应可以制得维生素E。其制备工艺中两种原料2,3,5-三甲基氢醌与异植物醇同时一次投入反应体系，而异植物醇不稳定，使异植物醇转化为其他杂质的风险增高。

欧洲专利EP603695提供了在液态或超临界二氧化碳体系中，以酸性催化剂盐酸、氯化锌与离子交换剂为催化剂，通过三甲基氢醌和异植物醇通过缩合反应合成维生素E。该工艺操作过程较为复杂，催化剂回收套用困难，存在设备腐蚀严重与废液处理麻烦的问题。

美国专利US6369242中描述使用三氟甲磺酸做催化剂，催化合成α-生育酚，此方法由于三氟甲磺酸有较强的酸性，在高温条件下异植物醇很容易脱水，产生副产物，影响产品收率，而且在强酸条件下，对生产设备要求较高，不适合工业化生产。

中国专利CN105820149A提供了一种金属催化剂制备α-生育酚的方法。所述方法使用2,3,5-三甲基氢醌与异植物醇在溶剂和金属催化剂的作用下，反应生成α-生育酚，其中2,3,5-三甲基氢醌与异植物醇的摩尔比为5:1至2:1。该工艺原料2,3,5-三甲基氢醌大大过量，反应结束需要将2,3,5-三甲基氢醌回收再利用，使得反应与分离能耗增大。

综上可以看出，目前制备维生素E的方法存在原料易变质、工艺操作过程较为复杂、催化剂回收套用困难、存在设备腐蚀严重、废液处理麻烦和反应与分离能耗增大等问题。因此，需要寻求一种新的维生素E的制备方法解决上述技术问题。

发明内容

本发明提供一种制备维生素E的方法，该方法具有副产物选择性低，产物选择性高，催化剂用量小，催化剂易回收，原料利用率高，绿色环保，对设备腐蚀性小等优点。

本发明还提供一种制备维生素E的催化剂和助催化剂体系。催化效率高，抑制副产物，产品选择性高。

本发明为达到其目的，采用的技术方案如下：

本发明提供一种制备维生素E的方法，在催化剂和助催化剂存在下，2,3,5-三甲基氢醌(TMHQ)与异植物醇(IPL)反应得到维生素E(VE)。

本发明中，所述2,3,5-三甲基氢醌(TMHQ)与异植物醇(IPL)结构式如下所示：

目标产物维生素E的结构式如下所示：

优选的，本发明所述的方法在溶剂存在下进行，所述溶剂为正戊烷、正己烷、环己烷、正庚烷、石油醚、甲苯、苯、二甲苯中的一种或多种。所述溶剂和所述2,3,5-三甲基氢醌的质量比为1:1-10:1，更优选2:1-6:1。

本发明所述催化剂为金属氧化物负载的杂多酸和有机膦化合物。

本发明所述的催化剂中，金属氧化物：杂多酸的质量比为100：(20-80)，优选100：(30-60)。有机膦化合物：金属氧化物与杂多酸二者总和的质量比为(0.03-10)：100，优选(0.1-5):100，采用优选组成配比的催化剂，各组分能更好的协同配合，能保证催化剂较高的催化活性，催化效果更佳。

本发明所述的金属氧化物选自Fe₃O₄、α-Fe₂O₃、γ-Fe₂O₃、Co₂O₃、Co₃O₄等金属氧化物中的一种或多种，优选Fe₃O₄。

本发明所述的催化剂，能够将杂多酸及有机膦等活性组分均匀的分散在所述金属氧化物载体上，便于反应的进行，所述催化剂具有更好的强度和使用寿命。

本发明所述杂多酸选自H₃PW₁₂O₄₀、H₄PW₁₁VO₄₀、H₃PMo₁₂O₄₀、H₄SiW₁₂O₄₀、H₄PMo₁₁VO₄₀、H₄SiMo₁₂O₄₀、H₃PW₁₂O₄₀和H₄PMo₁₂O₄₀中的一种或多种，优选的杂多酸是H₃PMo₁₂O₄₀、H₄PMo₁₁VO₄₀、H₄PMo₁₂O₄₀，通过实验验证，优选的杂多酸在反应过程中能够降低原料异植物醇(IPL)的变质速率，从而保证异植物醇能够高效的用于主反应。

本发明所述有机膦化合物优选叔膦化合物，更优选三苯基膦。

本发明所述催化剂的用量为相对于底物TMHQ(2,3,5-三甲基氢醌)用量的0.001-5wt％，优选为0.01-3wt％，更优选为0.05-2wt％。

本发明所述助催化剂为邻羟基苯甲酸苯酯、羟苯甲酯和苯甲酸乙酯中的一种或多种。

本发明所述助催化剂用量为相对于底物TMHQ(2,3,5-三甲基氢醌)用量的0.0001-1wt％，优选为0.001-0.3wt％。

本发明所述2,3,5-三甲基氢醌与异植物醇的摩尔比为1：(0.8-2)；优选1:(0.9-1.1)。

本发明所述2,3,5-三甲基氢醌与异植物醇在温度20℃-100℃下进行反应，优选在40℃-70℃；若反应温度过低，则反应速率较慢，原料IPL有变质的风险，时间成本增大；若反应温度过高，产物选择性有所下降；在上述优选的温度范围内，反应可在2-10h内完成，原料TMHQ的转化率高于99％。

优选的，制备所述维生素E时，2,3,5-三甲基氢醌和异植物醇这两种原料的投料顺序为，先向反应体系中添加其中一种原料，之后再以滴加方式投入另一种原料；例如先在反应体系中投入2,3,5-三甲基氢醌，而异植物醇则之后滴加至反应体系中。

一种制备本发明所述的催化剂的方法，包括如下步骤：按照配比，

1)将金属氧化物和杂多酸在溶剂中超声振荡2-10h，然后浸泡8-12h，分离得到的固体在600-1300℃焙烧2-16h，得到中间载体；

2)将有机膦化合物与脂肪醇混合搅拌1-10h，随后与步骤1)制备的中间载体混合，室温超声0.5-4h，分离得到的固体用脂肪醇洗涤，并在70-110℃氮气条件下干燥4-12h，得到催化剂。

优选的，本发明所述步骤1)和步骤2)在惰性气体保护下进行。

本发明所述步骤1)中的溶剂优选为水和/或乙醇，所述溶剂的质量为金属氧化物质量的3-30倍。

本发明所述步骤1)中，金属氧化物和杂多酸的质量比为100:(20-80)，优选100：(30-60)。

本发明所述步骤2)中，中间载体和有机膦化合物的质量比为100：(0.03-10)，优选质量比为100:(0.1-5)。

本发明所述步骤2)中的脂肪醇优选甲醇和/或乙醇。

本发明的方法中，所用的催化剂具有以下特征：以金属氧化物为催化剂的载体，以杂多酸与有机膦化合物负载在金属氧化物上作为活性组分。活性组分杂多酸作为一种

酸，对该反应具有较高的反应活性，能够在更温和的条件下促使反应进行，同时杂多酸经负载后对环境无污染，不腐蚀设备。有机膦化合物优选叔膦化合物，利用其自身的弱碱性，在反应体系中可与杂多酸形成两性活性物质，对催化体系具有酸碱调控作用，同时，有机膦化合物可消耗反应体系中的氧化性物质，能够抑制原料异植物醇的氧化生成下式I所示的氧化性杂质，进一步提高主产物的选择性。

本发明的催化体系，由催化剂和助催化剂两部分组成，具有产物选择性高，催化剂用量小，催化剂易回收，原料利用率高，绿色环保，对设备腐蚀性小等特点。

本发明所述的助催化剂对反应过程中的主要杂质(式II)有抑制作用，其对反应过程中异植物醇碳碳双键的位阻有一定的增大效应，进一步抑制异植物醇碳碳双键的2号位与TMHQ结合形成主要杂质式II化合物，从而确保异植物醇碳碳双键的1号位与TMHQ结合形成反应产物维生素E。

本发明制备维生素E(VE)的方法中所采用的催化剂，相比于现有技术中的催化剂，如卤化锌、氢卤酸等，可以很好的解决Lewis酸和

酸对设备的腐蚀问题，使用本发明的方法，具有产物选择性高，催化剂用量小，催化剂易回收，原料利用率高，绿色环保，对设备腐蚀性小等特点。

本发明的方法制备得到主产物维生素E的选择性可高达99％以上，产品总收率可高达98％以上。

具体实施方式

为了更好的理解本发明的技术方案，下面结合实施例进一步阐述本发明的内容，但本发明的内容并不仅仅局限于以下实施例。

实施例中涉及的产物选择性和转化率通过气相色谱进行分析，气相色谱条件：气相色谱仪为安捷伦7820A，毛细管柱(DB-5，30m×0.25mm×0.25μm)，二阶程序升温，初始温度100℃，保持2分钟后以5℃/min的速率升至130℃；再以15℃/min的速率升至280℃，保持22分钟。载气高纯N₂，分流比20：1。进样温度290℃，检测器为FID，检测器温度300℃，进样量0.2μL。

实施例1CAT-1制备

1)在氮气氛围下，将100.0g Fe₃O₄和50.0g的H₃PMo₁₂O₄₀在1000.0g纯水中超声振荡4h，停止超声后继续浸泡10h。真空抽滤，将滤饼置于700℃马弗炉中焙烧16h，得到中间载体A质量147.6g。

2)在3L三口烧瓶中称取1000g甲醇，在氮气保护下，加入0.7g三苯基膦，充分搅拌1h，随后将100.0g中间载体A加入三口烧瓶中，室温超声1h。然后抽滤，分离得到的固体用甲醇洗涤，并在90℃氮气条件下干燥8h，得到100.3g催化剂1，记为CAT-1。

对制备的催化剂使用XPS(X射线光电子能谱分析仪)测定催化剂中的Fe、Mo、P元素，分析各元素的质量分数为Fe元素47.5％，Mo元素含量20.3％，P元素含量0.6％。催化剂的组成为：Fe₃O₄占比65.7wt％，H₃PMo₁₂O₄₀占比32.1wt％，三苯基膦占比2.2wt％。

实施例2VE的制备

将38.00g 2,3,5-三甲基氢醌、228.30g正庚烷、38mg邻羟基苯甲酸苯酯加入1000mL三口烧瓶中，加热至70℃使2,3,5-三甲基氢醌溶解，开启搅拌，加入0.40g CAT-1，随后开始滴加异植物醇(74.04g)，滴加240min，滴加完毕继续反应90min，反应完毕，取样分析，结果见表1。

反应结束，分离催化剂与反应液，将分离得到的催化剂按照上述条件进行催化剂套用，反应结果如下表1所示：

表1实施例2结果

实施例3～8

使用表2、表3中的工艺参数，按照实施例1的制备方法制备CAT-2～CAT-7。

表2中间载体制备工艺参数

表3催化剂制备工艺参数

对制备的CAT-2～CAT-7使用XPS(X射线光电子能谱分析仪)测定催化剂中的Fe、Mo、P、V元素，得到各催化剂中各元素含量如下表4所示，催化剂组成见表5：

表4催化剂主要元素含量测定

表5CAT-2～7组成

催化剂	载体含量wt	杂多酸含量wt	PPh<sub>3</sub>含量wt
				CAT-2	75.2％	22.3％	2.4％
CAT-3	59.2％	35.6％	5.2％
				CAT-4	65.5％	32.0％	2.5％
CAT-5	73.5％	21.8％	4.7％
				CAT-6	59.1％	35.6％	5.3％
CAT-7	65.5％	32.0％	2.5％

实施例9～14

使用表6中的工艺参数，按照实施例2的制备方法制备VE。

表6实施例9～14VE制备条件

VE制备结果见表7。

表7VE制备结果

对比例1

CAT-8制备：在氮气氛围下，将100.0g Fe₃O₄和50.0g的H₃PMo₁₂O₄₀在1000.0g纯水中超声振荡4h，停止超声后继续浸泡10h。真空抽滤，将滤饼置于700℃马弗炉中焙烧16h，得到CAT-8质量147.6g。

VE的制备：将38.00g 2,3,5-三甲基氢醌、228.3g正庚烷、38mg邻羟基苯甲酸苯酯加入1000mL三口烧瓶中，加热至70℃使2,3,5-三甲基氢醌溶解，开启搅拌，加入0.40g CAT-8，随后开始滴加异植物醇(74.04g)，滴加240min，滴加完毕继续反应90min，反应完毕，取样分析，反应结果见表8。

对比例2

VE的制备：将38.00g 2,3,5-三甲基氢醌、228.3g正庚烷加入1000mL三口烧瓶中，加热至70℃使2,3,5-三甲基氢醌溶解，开启搅拌，加入0.40g CAT-1，随后开始滴加异植物醇(74.04g)，滴加240min，滴加完毕继续反应90min，反应完毕，取样分析，反应结果见表8。

对比例3

VE的制备：将38.0g 2,3,5-三甲基氢醌、362.0g正己烷、18.0g氯化锌和5.0g 37％的盐酸加入1000mL三口烧瓶中，开启搅拌，加热至50℃使2,3,5-三甲基氢醌溶解，随后开始滴加异植物醇(81.5g)，滴加240min，滴加完毕继续反应120min，反应完毕，取样分析，反应结果见表8。

表8对比例1～3反应结果