[科普中國]-高級脂肪酸

高級脂肪酸通常指C6～C26的一元直鏈羧酸，基本不溶于水，能被堿性水溶液溶解，工業(yè)上常利用這一特性從非酸性化合物中提取脂肪酸。工業(yè)來源的脂肪酸多數(shù)是各種直鏈的飽和與不飽和高級脂肪酸的混合物。此外，還有各種含支鏈的脂肪酸。

簡介自然界中的脂肪酸主要以酯的形式存在于動植物油脂中，天然的脂肪酸數(shù)量很少。1

生產(chǎn)方法——早期的高級脂肪酸主要從動植物油脂中提取，隨著現(xiàn)代石油化工的發(fā)展，高級脂肪酸已可以通過合成法生產(chǎn)。在美國和日本，仍以天然油脂為主要原料，同時還采用以烯烴為原料的生產(chǎn)路線；中國、蘇聯(lián)及東歐各國主要以石蠟（見石油蠟）為原料生產(chǎn)。

以天然油脂為原料：油脂中的脂肪酸碳數(shù)幾乎全部為偶數(shù)，該法所得脂肪酸均為偶碳產(chǎn)物。油脂是甘油三酯類化合物，可通過加堿皂化、酸化或者水解的方法制取脂肪酸。其基本反應為：

工業(yè)上采用Colgate Emery連續(xù)分解裝置，把高壓蒸汽鼓入分解塔內，反應溫度250~260℃，壓力5.0~5.5MPa，停留時間2~3h，反應轉化率達98%~99%，產(chǎn)物通過加氫除去不飽和脂肪酸，再經(jīng)減壓蒸餾得純度為99.5%的產(chǎn)品。

用油脂生產(chǎn)的脂肪酸稱天然脂肪酸。此外，高級脂肪酸還可以從松香、木漿浮油中提取（見農(nóng)林化工產(chǎn)品）。

以石油烴為原料，即石蠟氧化法——1936年德國亨克爾公司建立第一個工業(yè)化裝置。該法是以沸程350~420℃的直鏈正構烷烴——石蠟為原料，在高錳酸鉀或二氧化錳-鉀-鈉催化劑存在下，石蠟與空氣在反應塔內接觸。首先在120~160℃，0.14~0.63MPa下引發(fā)1~2h，控制溫度在105~120℃，反應時間12~20h，收率75%~85%，產(chǎn)物在洗滌塔內水洗除去C1~C4酸，分離催化劑后加堿皂化，再于380℃，0.6~1.3MPa下分離不皂化物，最后用硫酸酸化，通過精制分離出各種等級的脂肪酸。每噸酸消耗石蠟約1.75~1.85t。反應可在多組串聯(lián)的氧化塔或其他形式反應器中連續(xù)進行。

俗稱C15H31COOH 軟脂酸/棕櫚酸（十六烷酸）

C16H33COOH 珠光脂酸（十七烷酸）

C17H35COOH 硬脂酸（十八烷酸）

C17H33COOH 油酸（十八烯酸）

C17H31COOH 亞油酸（十八碳二烯酸）

C17H29COOH 亞麻酸（十八碳三烯酸）

C19H39COOH 花生酸（二十烷酸）

C19H29COOH EPA（二十碳五烯酸）

C21H43COOH 山萮酸（二十二烷酸）

C21H31COOH DHA（二十二碳六烯酸）

C23H47COOH木質素酸（二十四烷酸）

等

生產(chǎn)方法早期的高級脂肪酸主要從動植物油脂中提取，隨著現(xiàn)代石油化工的發(fā)展，高級脂肪酸已可以通過合成法生產(chǎn)。在美國和日本，仍以天然油脂為主要原料，同時還采用以烯烴為原料的生產(chǎn)路線；中國、俄羅斯及東歐各國主要以石蠟（見石油蠟）為原料生產(chǎn)。

以天然油脂為原料：油脂中的脂肪酸碳數(shù)幾乎全部為偶數(shù)，所以，該法所得脂肪酸均為偶碳產(chǎn)物。油脂是甘油三酯類化合物，可通過加堿皂化、酸化或者水解的方法制取脂肪酸。其基本反應為：工業(yè)上采用Colgate Emery連續(xù)分解裝置，把高壓蒸汽鼓入分解塔內，反應溫度250~260℃，壓力5.0~5.5MPa，停留時間2~3h，反應轉化率達98%~99%%，產(chǎn)物通過加氫除去不飽和脂肪酸，再經(jīng)減壓蒸餾得純度為99.5%的產(chǎn)品。

用油脂生產(chǎn)的脂肪酸稱天然脂肪酸。此外，高級脂肪酸還可以從松香、木漿浮油中提取（見農(nóng)林化工產(chǎn)品）。以石油烴為原料，即石蠟氧化法——1936年德國亨克爾公司建立第一個工業(yè)化裝置。該法是以沸程350~420℃的直鏈正構烷烴——石蠟為原料，在高錳酸鉀或二氧化錳-鉀-鈉催化劑存在下，石蠟與空氣在反應塔內接觸。首先在120~160℃，0.14~0.63MPa下引發(fā)1~2h，控制溫度在105~120℃，反應時間12~20h，收率75%~85%，產(chǎn)物在洗滌塔內水洗除去C1~C4酸，分離催化劑后加堿皂化，再于380℃，0.6~1.3MPa下分離不皂化

物，最后用硫酸酸化，通過精制分離出各種等級的脂肪酸。每噸酸消耗石蠟約1.75~1.85t。反應可在多組串聯(lián)的氧化塔或其他形式反應器中連續(xù)進行（見彩圖）。

以烯烴為原料，主要有下列方法：

①伯醇堿氧化法——由烯烴通過羰基合成法和齊格勒法制的伯醇經(jīng)堿熔融生成鈉鹽，再經(jīng)酸化得脂肪酸：

RCH2OH+NaOH─→RCOONa+2H2

2RCOONa+H2SO4─→2RCOOH+Na2SO4

②直鏈α－烯烴氫甲?；⒀趸螋然ā痉磻綖椋?/p>

③齊格勒中間體氧化和羧基化法——乙烯齊聚得到的烷基鋁直接氧化，或者與二氧化碳反應生成三烷氧基鋁后，再經(jīng)水解成酸：

2R3Al+9O2─→6R′COOH+3H2O+Al2O3

R3Al+3CO2─→(RCOO)3Al

(RCOO)3Al+3H2O─→3RCOOH+Al(OH)3

④科赫法——支鏈烯烴在硫酸-氟化硼催化劑存在下，于0~80℃，0.1~10MPa條件下與一氧化碳、水反應可生成帶支鏈的高級脂肪酸。2

用途直鏈飽和高級脂肪酸的用途主要是制肥皂；不飽和的高級脂肪酸可用作涂料原料，也可加氫進行氫化反應制成飽和脂肪酸；帶支鏈的高級脂肪酸具有高的熱穩(wěn)定性和難皂化的特點，適于制涂料和樹脂。合成的寬餾分高級脂肪酸可進行分餾后應用（表2）。

開辟原料來源，發(fā)展各種綠色表面活性劑的生產(chǎn)，從發(fā)展的眼光來看具有重要的現(xiàn)實意義。天然高級脂肪酸是用綠色植物油等原料開發(fā)的可再生資源，最重要用途在于生產(chǎn)綠色表面活性劑。在我國，應堅持走以資源為基礎，符合中國國情的對子孫后代負責的綠色表面活性劑的開發(fā)道路，并大力推廣已用于生產(chǎn)的綠色表面活性劑。3

本詞條內容貢獻者為:

江松敏 - 副教授 - 復旦大學