合成羧酸酯類香料的現狀及展望
【論文關鍵詞】：羧酸酯類；香料
【論文摘要】：近年來，人們對于羧酸酯類的合成的研究開發和應用發展很快，研究和開發出高效、環保的催化劑，是羧酸酯類的合成的研究發展方向。
羧酸酯是一類重要的化工原料，低級的酯一般都有水果香味，可作香料(如醋酸異戊酯有香蕉味，戊酸乙酯有蘋果香味等)。液態的酯能溶解很多有機物，故常用作溶劑(如醋酸乙酯等)。有些酯還可用作塑料、橡膠的增塑劑。以乙酸辛酯(Octyl acetate)為例：乙酸辛酯具有桔子、茉莉和桃子似香氣，天然品存在于苦橙、綠茶等中，是我國GB2760-86規定允許使用的食用香料，同時被FEMA（美國食用香料與提取物制造協會）認定對人體是安全的，FDA（美國食品及藥物管理局）也批準其用于食品。乙酸辛酯主要用以配制桃子、草莓、樹莓、櫻桃、蘋果、檸檬和柑橘類香精，也可用于日化香精配方中。
1. 羧酸酯類香料的市場前景
隨著生活水平的提高，消費者對食品、飲料的口味、口感要求越來越高，這就需要大量使用香精、香料來迎合消費者，促進了食品企業對香精香料的應用。食用香精在食品配料中所占的比例雖然很小，但卻對食品風味起著舉足輕重的作用。國際知名咨詢公司Freedonia于去年5月底的研究成果表明：預計從2006～2008年，發展中國家對香精和香料的需求，將以年均4.4%的速度快速增長，到2008年該市場的份額 將達到186億美元。而亞太地區(不包括日本)對香料和香精的需求特別強勁，未來幾年有望以年均7.3%的增速快速增長。發展中國家人均收入增加，對消費品質量要求有很大提高。隨著全球消費者越發注重健康，市場對營養和健康食品的需求也日益增加。因此，由于預計低糖低脂食品和飲料市場將迎來強勁增長，全球消費者對食用香精和香料的需求也必將不斷增加。香料配料市場需求量的繼續增長，還主要源于化妝品生產，在發達國家和地區，消費者的護膚化妝品消費呈上升趨勢。羧酸酯類香料作為優良的可食用香料品種其需求也必將不斷激增。
羧酸酯類香料的主要生產和消費國有美國、西歐、日本、墨西哥和中國等，國內食品、飲料生產企業中目前應用最多的添加劑就是香精香料，隨著消費者對于味覺享受越來越高，這種趨勢會對香料需求產生積極影響。香料產品是香料工業的上游產品，是后續香精產品的原料，香料和香精產品是其他有關產品的配套性產品，它們被廣泛地用于日化、食品、醫藥、飼料等工業產品的生產。據了解，飲料行業是香料最主要的應用領域，該領域2005年的香料消費份額達31.1%。就各地區而言，美國、日本和西歐地區目前統領香料消費市場。香料市場未來的發展大部分可能會出現在亞太地區，尤其是中國和印度這些發展中國家。這將進一步刺激香精香料市場的快速發展。我國目前在世界香料市場中所占份額僅5%左右，日本所占份額達到12%，而美國則達到20%。
2. 羧酸酯類合成的傳統工藝
傳統上羧酸酯類的合成都是用濃硫酸作催化劑，由相應醇與酸酯化而得。但由于濃硫酸作催化劑合成酯化反應具有以下缺點：（1） 在酯化反應條件下，濃硫酸的氧化性和強脫水性易導致一系列副反應，給產品的精制和原料的回收帶來困難，且酯的質量差。（2） 反應產物的后處理要經過堿中，水洗等工序，比較復雜困難，同時產生大量廢液，污染環境。（3） 濃硫酸嚴重腐蝕設備，加快了設備更新，增加生產成本。為克服這些缺點，倡導綠色化學，人們選擇環境友好型催化劑催化酯化反應，近年來，已發現氨基磺酸、結晶固體酸、雜多酸、無機鹽等均可作為酯化反應的催化劑。
3. 羧酸酯類合成的發展
近年來，人們對于羧酸酯類的合成的研究開發和應用發展很快，研究和開發出高效、環保的催化劑，是羧酸酯類的合成的研究發展方向：
無機鹽催化劑：無機鹽大多性質穩定，來源廣泛，對設備幾乎沒有腐蝕，反應條件溫和，不會對環境造成太大污染，但是由于無機鹽容易潮解，影響其催化的效果。常用的催化劑有三氯化鋁、三氯化鐵、硫酸鈦、十二水合硫酸鐵銨、五水合氯化錫、一水合硫酸氫鈉和硫酸鋅。
磺酸類催化劑：磺酸類催化劑來源廣泛、性能穩定、安全、使用方便、對酯化反應有較高的活性、產品收率較高、產物處理方便、催化劑可以重復使用等特點，適合于工業化生產的需要。
雜多酸催化劑：雜多酸是一種含氧橋的多核化合物，其特點是催化活性高。選擇性好，反應時間短，反應溫度低。不易造成環境污染，對設備幾乎沒有腐蝕。再生速度快。
陽離子交換樹脂催化劑：其主要特點是價廉易得，不腐蝕設備，不污染環境，不會引起副反應，不溶于反應體系，能夠重復使用，易于分離、回收和再生，操作簡單，產品收率較高，具有工業推廣價值。
固體超強酸催化劑：固體超強酸在有機合成中的優點是活性高，重復使用性好，不腐蝕設備，制備方法簡便，處理條件易行，便于工業化。這對于節約能源，提高經濟效益是很有意義的。
負載型催化劑：其優點是催化活性高，重復使用性好，不腐蝕設備，制備方法簡便，處理條件易行，便于工業化，這對于節約能源，提高經濟效益是很有意義的。
鈦酸四丁酯催化劑：不僅具有催化活性高，重復使用性好，不腐蝕設備等基本優勢，而且同制備方法簡便，酯收率高，價廉易得，反應時間短，反應溫度低，處理條件易行，便于工業化，這對于節約能源，提高經濟效益是很有意義的。
酶催化（脂肪酶催化、菌體催化等）工藝不僅催化化活性高、產品質量好，而且反應條件簡單、溫和, 酶重復使用方便, 酶活性保持時間長, 在生物酶的固定及精細化學品的合成中有較大的使用價值。
4. 討論
目前，國內外羧酸酯類的合成的發展趨勢越來越多的偏向于研究合成綠色、高效、環保等多功能的新型催化劑劑。一方面，合成環境友好的催化劑所采用的原料都比較易得，在開發過程中可以降低成本；另一方面，合成環境友好的催化劑所采用的都是低毒、高效、無污染的工藝，較大范圍的降低了環境的負荷。發展我國羧酸酯類香料應當注意加大科技投入力度，大力開展技術創新，加強安全法規和環境保護，強化企業管理，提高經濟效益。
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