一種蔗糖-6-乙酸酯的結晶方法

2023-05-27 04:59:16

一種蔗糖-6-乙酸酯的結晶方法
【專利摘要】本發明涉及一種蔗糖-6-乙酸酯的合成及結晶方法。該方法的特徵在於蔗糖和原酸酯為原料,經過有機酸催化環合生成中間體，然後再加水經過簡單的開環反應生成4，6不同位置的蔗糖酯，在再叔丁胺的存在下把4位的醯基轉移到6位上來。使用了沸點較低的溶劑，在較低溫度下抽出反應混合物，加入甲苯共沸，帶出少量水，防止形成分子間氫鍵而影響結晶。在特定溫度的超聲流動的情況下加入石油醚使蔗糖-6-乙酸酯結晶較為規則，然後使用乙酸乙酯重結晶。本發明方法具有反應步驟少、中間體原料易得、反應條件溫和、各中間產物處理簡單、收率高和成本低等優點，克服了傳統化學合成長春西汀的方法合成路線長、產物得率低、生產成本較高和對環境汙染較大等問題。本方法符合綠色化學發展趨勢。
【專利說明】—種蔗糖-6-乙酸酯的結晶方法
[0001]【技術領域】:
本發明屬於食品添加劑領域，它涉及一種以蔗糖和原酸酯為原料合成蔗糖-6-乙酸酯以及結晶的方法。
[0002]【背景技術】:
三氯鹿糖最先是由英國Tate & Lyle公司於1976年研發成功並申請專利,80年代後與美國Johnson公司聯合開發生產，1988年開始投入市場。在十多年的毒性試驗及生化性能後，美國食品與藥品管理局(FDA)於1998年3月21日批准了它的強力甜味劑的地位，而我國衛生部在1997年頒發的《食品添加劑使用使用標準》中規定，可在冷凍飲料、水果罐頭、醃潰的蔬菜、八寶粥罐頭類、焙烤食品、醋、醬油、飲料類、配製酒中使用該產品，允許添加量為0.25g/kg，在果醬、微波爆米花、香辛料醬、發酵酒、果凍中的添加量為
0.4 ~0.9。
[0003]蔗糖-6-乙酸酯是在合成三氯蔗糖過程中一個重要的中間體，蔗糖-6-乙酸酯的合成好壞直接關係到產品的質量和產率。而現代合成三氯蔗糖的過程中一般不把蔗糖-6-乙酸酯結晶出來，而是一鍋法直接把蔗糖-6-乙酸酯的混合溶液加入到下一個反應，而這種方法不僅使副反應增多，並且還會導致下一步的氯代反應大量碳化溶液中的糖。綜上所述，現今國內外很少有文獻或者是專利涉及蔗糖-6-乙酸酯的結晶。並且糖類的結晶是一個非常精細的製備過程，結晶過程中外界條件的些許變化都可能影響結晶，比如溫度、濃度、粘稠度、流動速度、溶劑等。有些糖類再不投入晶種的情況下很難結晶，有些結晶的化合物需要在微波震蕩或者超生的情況下才會結出比較規則的晶體。而本發明志在將蔗糖-6-結晶出來，不僅可以得到比較高純度的產物用來合成三氯蔗糖，還可以作為其他合成反應的原料。現在工業上有多種方法合成三氯蔗糖。例如，英國專利(GB1543167)報導一種全基團保護法，此方法是對蔗糖的8個羥基全部進行保護，然後特定的釋放在4，I』 6』三個位置的保護基團，在進行後續的氯化，該方法包括三苯甲基化，乙醯化，脫三苯甲基，乙醯基遷移，選擇性氯化以及脫乙醯基等步驟，此方法為最開始合成三氯蔗糖時所用的方法，用這種方法製備的三氯蔗糖純度高，但期間會用到較昂貴的吡啶和三苯甲基化合物，路線也較長。現在工業幾乎不用這種方法製備三氯蔗糖。與全基團保護法相對的是單基團保護法，這種方法是先合成蔗糖-6-酯，再經氯代，脫保護等後續處理得到三氯蔗糖，例如美國專利(US4380476)及(US4612373)有機錫法也是單基團保護法中的一種較為重要的工業生產方法，美國專利(US4950746)報導了二丁基氧化錫與蔗糖的反應，甲醇做溶劑，得到中間產物1，3- 二- (6-0-蔗糖)-1, I, 3，3-四丁基二錫氧烷(DBSS)，再與酸酐反應，得到蔗糖-6-酯。隨後這種方法不斷被改進。例如(US5023329)報導了以DMF做溶劑，環己烷做共溶劑，與二丁基氧化錫在一定溫度下反應製備了 DBSS，再與酸酐反應，製備蔗糖-6-酯。(US5089608)報導了二丁基氧化錫先於乙二醇在甲苯中回流，得到中間產物，然後與蔗糖在DMF中反應，再與乙酸酐反應，最後處理得到蔗糖-6-酯。隨著方法的不斷改進，越來越適用於工業化，二丁基氧化錫的回收也可以達到非常令人滿意的效果。但是隨著綠色安全觀的增強，帶入重金屬元素的化學方法越來越不得人心。原酸酯法是一種較為優良的單基團法，製備蔗糖-6-酯的過程中，反應條件溫和，不涉及高分高壓，反應物也非常易得廉價，溶劑DMF為比較廉價的產品。這種方法在本發明中得到使用。三氯蔗糖的其他製備方法還有棉籽糖法，棉子糖是三糖，由於棉子糖的Gal基正好位於蔗糖C-6位上，充當著C-6的天然保護基團。因此，棉籽糖可直接進行選擇性氯化製得6，4'，Λ' '，6'，-四氯棉子糖，再經α -半乳糖苷酶水解去除Gal-6-Cl即得三氯蔗糖。可惜的是目前棉子糖還未能工業化生產，不能滿足工業化生產三氯蔗糖對原料棉子糖的要求。此外還有酶-化學法合成製備三氯蔗糖，這種方法的優點在於酶的高校選擇和收率較高，缺點在於分離的難度，以及產酶菌株的培育，固定資產投資大。 [0004]本發明通過單基團法合成蔗糖-6-乙酸酯，並通過一系列的後續手段來製備蔗糖-6-乙酸酯的單晶體。該合成方法合成路線短，原料易得，合成成本較低，對環境有好等優點。
[0005]
【發明內容】
:
本發明目的是開發一種以蔗糖和原酸酯為原料合成蔗糖-6-乙酸酯以及結晶的簡便、條件易於控制、產率較高的方法。
[0006]1.本發明採用一種蔗糖-6-乙酸酯的合成方法，其合成路線如圖1所示:
2.上述合成路線中，各步驟反應工藝條件如下:
(I)取適量蔗糖用無水1，1，2-三氯乙烷溶解，然後升溫到50°C使蔗糖迅速溶解，待蔗糖溶解後，一次性加入原乙酸酯和對甲苯磺酸，攪拌反應2.5-3.5個小時，使用氯仿甲醇溶液做展開劑，5%的硫酸甲醇溶液做顯色劑進行點板觀察，待反應結束後加入適量的去離子水，攪拌1-2個小時。再加入叔丁胺適量，繼續攪拌1-2個小時，得到混合物。
[0007](2)混合物先經減壓蒸餾待溶劑抽出超過1/2到2/3時，過濾去除生成的鹽，濾渣用溶劑1，1，2-三氯乙烷洗滌兩次，合併濾液。加入0.5倍溶液體積的甲苯，攪拌，然後在不高於80°C的溫度下，減壓蒸除溶劑，待溶劑抽出超過1/2到2/3時加入晶種並停止繼續蒸發溶劑，放入超生波設備中，控制液體流動速度，控制結晶溫度在25°C到35°C之間，得到的晶體經過濾和乙酸乙酯重結晶得到純度為98.0%以上的晶體。
[0008]本發明蔗糖-6-乙酸酯的合成及結晶具有以下優點和突出效果:
(O以蔗糖和原酸酯為起始物製備蔗糖-6-乙酸酯晶體具有合成路線短、反應條件易於控制、得率較高，操作簡單，克服了傳統化學合成蔗糖-6-乙酸酯方法合成路線長，帶入重金屬離子，溶劑貴，操作難度大和成本較高等問題。
[0009](2)本發明所用試劑無毒副作用，不會對環境產生汙染，符合綠色化學發展的趨勢，可以作為得到較純的蔗糖-6-乙酸酯的一種方法。
[0010]【專利附圖】

【附圖說明】:
圖1為蔗糖-6-乙酸酯的合成路線圖。
[0011]【具體實施方式】:
在下面的實施例中進一步說明了本發明，這並不限制本發明的範圍。
[0012]實施例1
蔗糖-6-乙酸酯的合成，在盛有10 g蔗糖的三頸瓶中加入65 mLl，l，2-三氯乙烷，加熱攪拌使之完全溶解，加熱溫度不超過80°C。然後一次性加入2.8 g化合物原乙酸三甲酯和0.06g對甲苯磺酸，在室溫下攪拌反應3小時。反應全過程用矽膠板追蹤反應進程，展開劑為3:1的氯仿甲醇溶液，反應完成後，加入4ml去離子水，室溫下繼續攪拌2個小時直到反應結束。然後加入Iml叔丁胺，室溫下繼續攪拌一個小時直到反應結束，得到混合液。混合液先經減壓蒸餾待溶劑抽出超過1/2到2/3時，過濾去除生成的鹽，濾渣用少量溶劑1，1，2-三氯乙烷洗滌兩次，合併濾液。加入30ml甲苯，攪拌，然後在不高於80°C的溫度下，減壓蒸除溶劑，待溶劑抽出超過1/2到2/3時加入晶種並停止繼續蒸發溶劑。加入石油醚IOml並放入超生波設備中，控制液體流動速度，控制結晶溫度為30°C，得到的晶體經過濾和乙酸乙酯重結晶得到純度為98.0%以上的晶體，母液經套用繼續結晶蔗糖-6-乙酸酯，達到節省溶劑的目的。[0013]實施例2蔗糖-6-乙酸酯的合成。在盛有10 g蔗糖的三頸瓶中加入65 mLl，l，2-三氯乙烷，加熱攪拌使之完全溶解，加熱溫度不超過80°C。然後一次性加入3.2g化合物原乙酸三乙酯和0.06g對甲苯磺酸，在室溫下攪拌反應3小時。反應全過程用矽膠板追蹤反應進程，展開劑為3:1的氯仿甲醇溶液，反應完成後，加入4ml去離子水，室溫下繼續攪拌2個小時直到反應結束。然後加入Iml叔丁胺，室溫下繼續攪拌一個小時直到反應結束，得到混合溶液。混合物先經減壓蒸餾待溶劑抽出超過1/2到2/3時，過濾去除生成的鹽，濾渣用少量溶劑1，1，2-三氯乙烷洗滌兩次，合併濾液。加入30ml甲苯，攪拌，然後在不高於80°C的溫度下，減壓蒸除溶劑，待溶劑抽出超過1/2到2/3時加入晶種並停止繼續蒸發溶劑。加入石油醚IOml並放入超生波設備中，控制液體流動速度，控制結晶溫度為30°C，得到的晶體經過濾和乙酸乙酯重結晶得到純度為98.0%以上的晶體，母液經套用繼續結晶蔗糖-6-乙酸酯，達到節省溶劑的目的。
【權利要求】
1.本發明旨在開發一種蔗糖-6-乙酸酯的結晶方法，其特徵在於以蔗糖和原乙酸酯為原料，在有機酸催化下進行酯化反應，經過酯化成環反應、水參與開環和有機鹼參與的官能團轉移常規處理獲得蔗糖-6-乙酸酯。
2.根據權利I要求所述方法，其合成路線如說明書附圖1所示。
3.根據權利2要求所述合成路線，蔗糖和原乙酸酯進行的酯化反應中用到的原乙酸酯為原乙酸三甲酯或原乙酸三乙酯，所用到的有機酸為對甲苯磺酸，用到的有機鹼為叔丁胺，所用的溶劑為1，1，2-三氯乙烷，反應在常溫下進行。
4.根據權利2要求所述合成路線，化合物IV環合反應的工藝條件為:取適量蔗糖用無水1，1，2-三氯乙烷溶解，然後升溫到50°C使蔗糖迅速溶解，待蔗糖溶解後，一次性加入原乙酸酯和對甲苯磺酸，攪拌反應2.5-3.5個小時，使用5%的硫酸甲醇溶液做顯色劑進行點板觀察，待反應結束後加入適量的去離子水，攪拌1-2個小時，再加入叔丁胺適量，繼續攪拌1-2個小時，得到混合物。
5.根據權利2要求所述合成路線，化合物蔗糖-6-乙酸酯的結晶的操作步驟如下:混合物先經減壓蒸餾待溶劑抽出超過1/2到2/3時，過濾去除生成的鹽，濾渣用溶劑1，1，2-三氯乙烷洗滌兩次，合併濾液，加入0.5倍溶液體積的甲苯，攪拌，然後在不高於80° C的溫度下，減壓蒸除溶劑，待溶劑抽出超過1/2到2/3時加入晶種並停止繼續蒸發溶劑，放入超生波設備中，控制液體流動速度，控制結晶溫度在25°C到35°C之間，得到的晶體經過濾和乙酸乙酯重結晶得到純度為98.`0%以上的晶體。
【文檔編號】C07H1/00GK103554196SQ201310593008
【公開日】2014年2月5日 申請日期:2013年11月22日 優先權日:2013年11月22日
【發明者】龔福春, 李 燦, 許豔 申請人:長沙理工大學