一种蔗糖-6-乙酸酯的结晶方法
【专利摘要】本发明涉及一种蔗糖-6-乙酸酯的合成及结晶方法。该方法的特征在于蔗糖和原酸酯为原料,经过有机酸催化环合生成中间体，然后再加水经过简单的开环反应生成4，6不同位置的蔗糖酯，在再叔丁胺的存在下把4位的酰基转移到6位上来。使用了沸点较低的溶剂，在较低温度下抽出反应混合物，加入甲苯共沸，带出少量水，防止形成分子间氢键而影响结晶。在特定温度的超声流动的情况下加入石油醚使蔗糖-6-乙酸酯结晶较为规则，然后使用乙酸乙酯重结晶。本发明方法具有反应步骤少、中间体原料易得、反应条件温和、各中间产物处理简单、收率高和成本低等优点，克服了传统化学合成长春西汀的方法合成路线长、产物得率低、生产成本较高和对环境污染较大等问题。本方法符合绿色化学发展趋势。
【专利说明】—种蔗糖-6-乙酸酯的结晶方法
[0001]【技术领域】:
本发明属于食品添加剂领域，它涉及一种以蔗糖和原酸酯为原料合成蔗糖-6-乙酸酯以及结晶的方法。
[0002]【背景技术】:
三氯鹿糖最先是由英国Tate & Lyle公司于1976年研发成功并申请专利,80年代后与美国Johnson公司联合开发生产，1988年开始投入市场。在十多年的毒性试验及生化性能后，美国食品与药品管理局(FDA)于1998年3月21日批准了它的强力甜味剂的地位，而我国卫生部在1997年颁发的《食品添加剂使用使用标准》中规定，可在冷冻饮料、水果罐头、腌溃的蔬菜、八宝粥罐头类、焙烤食品、醋、酱油、饮料类、配制酒中使用该产品，允许添加量为0.25g/kg，在果酱、微波爆米花、香辛料酱、发酵酒、果冻中的添加量为
0.4 ~0.9。
[0003]蔗糖-6-乙酸酯是在合成三氯蔗糖过程中一个重要的中间体，蔗糖-6-乙酸酯的合成好坏直接关系到产品的质量和产率。而现代合成三氯蔗糖的过程中一般不把蔗糖-6-乙酸酯结晶出来，而是一锅法直接把蔗糖-6-乙酸酯的混合溶液加入到下一个反应，而这种方法不仅使副反应增多，并且还会导致下一步的氯代反应大量碳化溶液中的糖。综上所述，现今国内外很少有文献或者是专利涉及蔗糖-6-乙酸酯的结晶。并且糖类的结晶是一个非常精细的制备过程，结晶过程中外界条件的些许变化都可能影响结晶，比如温度、浓度、粘稠度、流动速度、溶剂等。有些糖类再不投入晶种的情况下很难结晶，有些结晶的化合物需要在微波震荡或者超生的情况下才会结出比较规则的晶体。而本发明志在将蔗糖-6-结晶出来，不仅可以得到比较高纯度的产物用来合成三氯蔗糖，还可以作为其他合成反应的原料。现在工业上有多种方法合成三氯蔗糖。例如，英国专利(GB1543167)报道一种全基团保护法，此方法是对蔗糖的8个羟基全部进行保护，然后特定的释放在4，I’ 6’三个位置的保护基团，在进行后续的氯化，该方法包括三苯甲基化，乙酰化，脱三苯甲基，乙酰基迁移，选择性氯化以及脱乙酰基等步骤，此方法为最开始合成三氯蔗糖时所用的方法，用这种方法制备的三氯蔗糖纯度高，但期间会用到较昂贵的吡啶和三苯甲基化合物，路线也较长。现在工业几乎不用这种方法制备三氯蔗糖。与全基团保护法相对的是单基团保护法，这种方法是先合成蔗糖-6-酯，再经氯代，脱保护等后续处理得到三氯蔗糖，例如美国专利(US4380476)及(US4612373)有机锡法也是单基团保护法中的一种较为重要的工业生产方法，美国专利(US4950746)报道了二丁基氧化锡与蔗糖的反应，甲醇做溶剂，得到中间产物1，3- 二- (6-0-蔗糖)-1, I, 3，3-四丁基二锡氧烷(DBSS)，再与酸酐反应，得到蔗糖-6-酯。随后这种方法不断被改进。例如(US5023329)报道了以DMF做溶剂，环己烷做共溶剂，与二丁基氧化锡在一定温度下反应制备了 DBSS，再与酸酐反应，制备蔗糖-6-酯。(US5089608)报道了二丁基氧化锡先于乙二醇在甲苯中回流，得到中间产物，然后与蔗糖在DMF中反应，再与乙酸酐反应，最后处理得到蔗糖-6-酯。随着方法的不断改进，越来越适用于工业化，二丁基氧化锡的回收也可以达到非常令人满意的效果。但是随着绿色安全观的增强，带入重金属元素的化学方法越来越不得人心。原酸酯法是一种较为优良的单基团法，制备蔗糖-6-酯的过程中，反应条件温和，不涉及高分高压，反应物也非常易得廉价，溶剂DMF为比较廉价的产品。这种方法在本发明中得到使用。三氯蔗糖的其他制备方法还有棉籽糖法，棉子糖是三糖，由于棉子糖的Gal基正好位于蔗糖C-6位上，充当着C-6的天然保护基团。因此，棉籽糖可直接进行选择性氯化制得6，4'，Λ' '，6'，-四氯棉子糖，再经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还未能工业化生产，不能满足工业化生产三氯蔗糖对原料棉子糖的要求。此外还有酶-化学法合成制备三氯蔗糖，这种方法的优点在于酶的高校选择和收率较高，缺点在于分离的难度，以及产酶菌株的培育，固定资产投资大。 [0004]本发明通过单基团法合成蔗糖-6-乙酸酯，并通过一系列的后续手段来制备蔗糖-6-乙酸酯的单晶体。该合成方法合成路线短，原料易得，合成成本较低，对环境有好等优点。
[0005]
【发明内容】
:
本发明目的是开发一种以蔗糖和原酸酯为原料合成蔗糖-6-乙酸酯以及结晶的简便、条件易于控制、产率较高的方法。
[0006]1.本发明采用一种蔗糖-6-乙酸酯的合成方法，其合成路线如图1所示:
2.上述合成路线中，各步骤反应工艺条件如下:
(I)取适量蔗糖用无水1，1，2-三氯乙烷溶解，然后升温到50°C使蔗糖迅速溶解，待蔗糖溶解后，一次性加入原乙酸酯和对甲苯磺酸，搅拌反应2.5-3.5个小时，使用氯仿甲醇溶液做展开剂，5%的硫酸甲醇溶液做显色剂进行点板观察，待反应结束后加入适量的去离子水，搅拌1-2个小时。再加入叔丁胺适量，继续搅拌1-2个小时，得到混合物。
[0007](2)混合物先经减压蒸馏待溶剂抽出超过1/2到2/3时，过滤去除生成的盐，滤渣用溶剂1，1，2-三氯乙烷洗涤两次，合并滤液。加入0.5倍溶液体积的甲苯，搅拌，然后在不高于80°C的温度下，减压蒸除溶剂，待溶剂抽出超过1/2到2/3时加入晶种并停止继续蒸发溶剂，放入超生波设备中，控制液体流动速度，控制结晶温度在25°C到35°C之间，得到的晶体经过滤和乙酸乙酯重结晶得到纯度为98.0%以上的晶体。
[0008]本发明蔗糖-6-乙酸酯的合成及结晶具有以下优点和突出效果:
(O以蔗糖和原酸酯为起始物制备蔗糖-6-乙酸酯晶体具有合成路线短、反应条件易于控制、得率较高，操作简单，克服了传统化学合成蔗糖-6-乙酸酯方法合成路线长，带入重金属离子，溶剂贵，操作难度大和成本较高等问题。
[0009](2)本发明所用试剂无毒副作用，不会对环境产生污染，符合绿色化学发展的趋势，可以作为得到较纯的蔗糖-6-乙酸酯的一种方法。
[0010]【专利附图】
【附图说明】:
图1为蔗糖-6-乙酸酯的合成路线图。
[0011]【具体实施方式】:
在下面的实施例中进一步说明了本发明，这并不限制本发明的范围。
[0012]实施例1
蔗糖-6-乙酸酯的合成，在盛有10 g蔗糖的三颈瓶中加入65 mLl，l，2-三氯乙烷，加热搅拌使之完全溶解，加热温度不超过80°C。然后一次性加入2.8 g化合物原乙酸三甲酯和0.06g对甲苯磺酸，在室温下搅拌反应3小时。反应全过程用硅胶板追踪反应进程，展开剂为3:1的氯仿甲醇溶液，反应完成后，加入4ml去离子水，室温下继续搅拌2个小时直到反应结束。然后加入Iml叔丁胺，室温下继续搅拌一个小时直到反应结束，得到混合液。混合液先经减压蒸馏待溶剂抽出超过1/2到2/3时，过滤去除生成的盐，滤渣用少量溶剂1，1，2-三氯乙烷洗涤两次，合并滤液。加入30ml甲苯，搅拌，然后在不高于80°C的温度下，减压蒸除溶剂，待溶剂抽出超过1/2到2/3时加入晶种并停止继续蒸发溶剂。加入石油醚IOml并放入超生波设备中，控制液体流动速度，控制结晶温度为30°C，得到的晶体经过滤和乙酸乙酯重结晶得到纯度为98.0%以上的晶体，母液经套用继续结晶蔗糖-6-乙酸酯，达到节省溶剂的目的。[0013]实施例2蔗糖-6-乙酸酯的合成。在盛有10 g蔗糖的三颈瓶中加入65 mLl，l，2-三氯乙烷，加热搅拌使之完全溶解，加热温度不超过80°C。然后一次性加入3.2g化合物原乙酸三乙酯和0.06g对甲苯磺酸，在室温下搅拌反应3小时。反应全过程用硅胶板追踪反应进程，展开剂为3:1的氯仿甲醇溶液，反应完成后，加入4ml去离子水，室温下继续搅拌2个小时直到反应结束。然后加入Iml叔丁胺，室温下继续搅拌一个小时直到反应结束，得到混合溶液。混合物先经减压蒸馏待溶剂抽出超过1/2到2/3时，过滤去除生成的盐，滤渣用少量溶剂1，1，2-三氯乙烷洗涤两次，合并滤液。加入30ml甲苯，搅拌，然后在不高于80°C的温度下，减压蒸除溶剂，待溶剂抽出超过1/2到2/3时加入晶种并停止继续蒸发溶剂。加入石油醚IOml并放入超生波设备中，控制液体流动速度，控制结晶温度为30°C，得到的晶体经过滤和乙酸乙酯重结晶得到纯度为98.0%以上的晶体，母液经套用继续结晶蔗糖-6-乙酸酯，达到节省溶剂的目的。
【权利要求】
1.本发明旨在开发一种蔗糖-6-乙酸酯的结晶方法，其特征在于以蔗糖和原乙酸酯为原料，在有机酸催化下进行酯化反应，经过酯化成环反应、水参与开环和有机碱参与的官能团转移常规处理获得蔗糖-6-乙酸酯。
2.根据权利I要求所述方法，其合成路线如说明书附图1所示。
3.根据权利2要求所述合成路线，蔗糖和原乙酸酯进行的酯化反应中用到的原乙酸酯为原乙酸三甲酯或原乙酸三乙酯，所用到的有机酸为对甲苯磺酸，用到的有机碱为叔丁胺，所用的溶剂为1，1，2-三氯乙烷，反应在常温下进行。
4.根据权利2要求所述合成路线，化合物IV环合反应的工艺条件为:取适量蔗糖用无水1，1，2-三氯乙烷溶解，然后升温到50°C使蔗糖迅速溶解，待蔗糖溶解后，一次性加入原乙酸酯和对甲苯磺酸，搅拌反应2.5-3.5个小时，使用5%的硫酸甲醇溶液做显色剂进行点板观察，待反应结束后加入适量的去离子水，搅拌1-2个小时，再加入叔丁胺适量，继续搅拌1-2个小时，得到混合物。
5.根据权利2要求所述合成路线，化合物蔗糖-6-乙酸酯的结晶的操作步骤如下:混合物先经减压蒸馏待溶剂抽出超过1/2到2/3时，过滤去除生成的盐，滤渣用溶剂1，1，2-三氯乙烷洗涤两次，合并滤液，加入0.5倍溶液体积的甲苯，搅拌，然后在不高于80° C的温度下，减压蒸除溶剂，待溶剂抽出超过1/2到2/3时加入晶种并停止继续蒸发溶剂，放入超生波设备中，控制液体流动速度，控制结晶温度在25°C到35°C之间，得到的晶体经过滤和乙酸乙酯重结晶得到纯度为98.`0%以上的晶体。
【文档编号】C07H1/00GK103554196SQ201310593008
【公开日】2014年2月5日 申请日期:2013年11月22日 优先权日:2013年11月22日
【发明者】龚福春, 李 灿, 许艳 申请人:长沙理工大学