一种十六烷基二酸二乙烯酯的合成及其纯化方法与应用

1.本发明属于化工材料和医药中间体技术领域，涉及一种十六烷基二酸二乙烯酯的合成及其纯化方法与应用。


背景技术：

2.十六烷二酸二乙烯酯是一类含有不饱和酯基的合成有机化学品，在润滑油、溶剂、液体燃料和化妆品等方面具有广泛的应用价值，长碳链二酸二乙烯酯分子中具有反应活性高的基团，如二酰基、乙烯氧基等官能团，长碳链使得分子间的相互作用力增大，沸点更高，更容易与低沸物分离。根据文献报道，半乳糖基能够被asgpr特异性识别，其与载药脂质体表层的空间距离可以显著影响对脂质体的识别能力，一般来说，距离越长，对半乳糖化载药脂质体的识别能力越高。十六烷基二酸二乙烯酯能够提高医药中间体的选择性，在制备医药中间体方面具有潜在的应用前景。
3.目前长链有机酸酯的合成方法还是以酯交换法为主。综合分析其合成过程，存在以下问题：一、混合酸作为催化剂或有机汞盐联合无机酸的双催化剂体系，催化剂体系繁杂；二、有机汞盐等试剂的使用不符合现代的环境友好型以及资源节约型理念；三、传统酯化反应带来一系列的副反应，导致产物的纯度低，后续的分离纯化操作困难。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于解决现有技术中的问题，提供一种十六烷基二酸二乙烯酯的合成及其纯化方法与应用，通过酯交换反应合成含酰基供体十六烷二酸二乙烯酯，通过硅胶柱层析法，对该产物进行分离纯化，从而减少有机汞盐使用对于环境和生态的影响。
5.为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：
6.一种十六烷基二酸二乙烯酯的合成方法，包括以下步骤：
7.将十六烷基二酸、乙酸乙烯酯和醋酸铜混合，搅拌溶解，制成反应混合物；
8.将反应混合物置于冰水浴中加浓硫酸，在恒温下持续振荡，制成反应溶液；
9.向反应溶液中加入醋酸钠，搅拌，减压蒸馏，得到十六烷基二酸二乙烯酯粗产品。
10.进一步的，所述十六烷基二酸与乙酸乙烯酯的用量摩尔比为1:2～30，所述醋酸铜的加入量为乙酸乙烯酯用量的0.2％～1％，所述搅拌过程为磁力搅拌。
11.进一步的，所述浓硫酸的加入量为反应混合物用量的0.1％～0.3％，所述恒温温度为37～60℃，所述振荡过程采用气浴恒温摇床，转速为160～250rpm，反应时间为0.5～36h。
12.进一步的，所述醋酸钠的加入量为反应溶液用量的0.8％～2.5％，所述搅拌时间为20～40min，转速为1200～2400rpm。
13.一种制得的十六烷基二酸二乙烯酯的纯化方法，包括以下步骤：
14.向十六烷基二酸二乙烯酯粗产品中加入甲醇，制成十六烷基二酸二乙烯酯浓缩液；
15.向硅胶粉中加入洗脱剂，制成硅胶浆，在层析柱底垫一层脱脂棉，将硅胶浆装入层析柱；
16.将十六烷基二酸二乙烯酯浓缩液滴入层析柱内，打开层析柱下端活塞，待十六烷基二酸二乙烯酯浓缩液液面降至硅胶表面时，关闭层析柱下端活塞，将脱脂棉置于硅胶表面；
17.向层析柱内加入洗脱剂，打开层析柱下端活塞，加压洗脱，收集洗脱后的溶液，减压蒸馏，得到纯化后的十六烷基二酸二乙烯酯。
18.进一步的，所述甲醇的加入量与十六烷基二酸二乙烯酯粗产品的用量之比为2:1。
19.进一步的，所述硅胶粉的用量与十六烷基二酸二乙烯酯浓缩液的用量之比为25～55:1。
20.进一步的，所述所述洗脱剂为石油醚:二氯甲烷:甲醇体系或石油醚:乙酸乙酯体系，所述石油醚:二氯甲烷:甲醇体系的体积比为3:1:1，所述石油醚:乙酸乙酯体系的体积比为95:5。
21.进一步的，加压洗脱过程中，所述洗脱剂的流速为20～30滴/min。
22.所述方法制得的十六烷基二酸二乙烯酯在制备医药中间体中的应用，将胆固醇和十六烷基二酸二乙烯酯混合，加入皱褶假丝酵母脂肪酶做催化剂，生成胆固醇-十六烷基二酸单乙烯酯。
23.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
24.本发明提供一种十六烷基二酸二乙烯酯的合成方法，利用酯交换反应，以十六烷基二酸、乙酸乙烯酯为底物，无机酸作为单一催化剂，醋酸铜作为阻聚剂，合成了目标物十六烷基二酸二乙烯酯，简化了长链有机酸酯合成中有机汞盐联合无机酸的双催化剂体系，从而减少有机汞盐使用对于环境和生态的影响。
25.本发明提供一种十六烷基二酸二乙烯酯的纯化方法，通过硅胶柱层析法有效解决了十六烷基二酸二乙烯酯的分离纯化难的问题，以薄层色谱分析结果作为基础，探索最佳的洗脱剂比例，经简单易操作的柱层析，收集合并后的十六烷基二酸二乙烯酯纯度高于95％。
26.本发明制备的十六烷基二酸二乙烯酯，可在皱褶假丝酵母脂肪酶(crl)的催化下反应生成胆固醇-十六烷基二酸单乙烯酯。基于半乳糖基与脂质体表面的距离大小与受体的识别能力大小呈正相关，则选择长链的二乙烯酯作为碳桥，可延长胆固醇基与半乳糖基之间的距离，以增强配体脂质体被肝受体识别的能力。因此，所述十六烷基二酸二乙烯酯提高了医药中间体的选择性，在制备医药中间体方面具有潜在的应用前景。
附图说明
27.为了更清楚的说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
28.图1为本发明的十六烷基二酸二乙烯酯的合成路线图。
29.图2为本发明的十六烷基二酸二乙烯酯的合成、分离纯化流程图。
30.图3为本发明的十六烷基二酸二乙烯酯的薄层色谱定性分析图。
31.图4为本发明的十六烷基二酸二乙烯酯的质谱图。
32.图5为本发明的十六烷基二酸二乙烯酯的红外光谱图。
33.图6为本发明的胆固醇-十六烷基二酸单乙烯酯的合成路线图。
具体实施方式
34.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
35.因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
36.下面对本发明做进一步详细描述：
37.本发明提供一种十六烷基二酸二乙烯酯的合成方法，包括以下步骤：
38.以摩尔比为1:2～30称取十六烷基二酸和乙酸乙烯酯，醋酸铜的用量为乙酸乙烯酯用量的0.2～1％，置于250ml圆底烧瓶中，磁力搅拌使其溶解，制成反应混合物；
39.再置于冰水浴中，滴加浓硫酸，浓硫酸的加入量为反应混合物用量的0.1～0.3％，置于37～60℃气浴恒温摇床中，设置转速为160～250rpm，启动反应，定时取样，用于检测产物，0.5～36h反应完毕后，制成反应溶液；
40.以0.8～2.5％向反应溶液中加入醋酸钠，转速为1200～2400rpm，搅拌20～40min，以中和硫酸，最后进行减压蒸馏，以去除过量的乙酸乙烯酯，得到棕色十六烷基二酸二乙烯酯粗产品。
41.根据所述制备方法得到的十六烷基二酸二乙烯酯的分离纯化方法，包括以下步骤：
42.以甲醇与十六烷基二酸二乙烯酯粗产品的用量比为2:1加入甲醇，作为浓缩液备用。
43.本发明主要采用湿法装柱，湿法上样，选用的层析柱规格为：内径d＝2cm，柱高h＝50cm。
44.装柱：取样品量25～55倍的硅胶粉于烧杯中，加入洗脱剂石油醚:二氯甲烷:甲醇(体积比为3:1:1)或石油醚:乙酸乙酯(体积比为95:5)，用玻璃棒搅拌成硅胶浆备用，在层析柱底垫一层脱脂棉，打开层析柱下端活塞，将硅胶浆通过漏斗装入层析柱内，反复用洗脱剂冲洗烧杯壁上粘附的硅胶浆并倒入层析柱内，如此操作2～3次，轻敲柱身使硅胶浆装填连续、紧密，以除去气泡，必要时可加压处理，待硅胶浆沉降完毕且表面平整即可。
45.上样：待上述洗脱剂液面刚好降至硅胶表面时，关闭层析柱下端活塞。吸取1～3ml的十六烷基二酸二乙烯酯浓缩液，利用胶头滴管将其沿着层析柱内壁缓慢滴入层析柱内，期间要保持硅胶上端表面的平坦，打开层析柱下端活塞，待十六烷基二酸二乙烯酯浓缩液液面降至硅胶表面时，关闭层析柱下端活塞，用洗脱剂洗去黏附在层析柱内壁的十六烷基
二酸二乙烯酯浓缩液，打开层析柱下端活塞，待液面再次降至硅胶表面时，关闭层析柱下端活塞，加样结束。上样后，将脱脂棉铺到硅胶表面。
46.淋洗和收集：往层析柱内加入洗脱剂石油醚:二氯甲烷:甲醇(体积比为3:1:1)或石油醚:乙酸乙酯(体积比为95:5)，装上250～500ml储液球，用100～250ml锥形瓶接收，打开层析柱下端活塞，加压洗脱，控制流速为20～30滴/min，用点样毛细管吸取1～2μl洗脱液，点样于硅胶板上，置碘蒸气下显色，待点板后显现黄色斑点时，开始接收样品。待点板监测不再出现黄色斑点时，停止收集，合并收集的溶液进行减压蒸馏，即得澄清透明的十六烷基二酸二乙烯酯。
47.所述十六烷基二酸二乙烯酯在制备医药中间体方面的应用：
48.所述十六烷基二酸二乙烯酯、胆固醇在皱褶假丝酵母脂肪酶(crl)的催化下反应生成胆固醇-十六烷基二酸单乙烯酯。称取胆固醇和十六烷基二酸二乙烯酯(摩尔比为1:2～16)、crl酶粉(5～15mg/ml)、以胆固醇和异辛烷质量体积(g:ml)比为1:100～150加入异辛烷，置于具塞锥形瓶中，于30～50℃气浴恒温摇床中，设置转速为160～250rpm，反应0.5～36h，定时取样，用于监测产物，以皱褶假丝酵母脂肪酶粉和甲醇质量体积(mg:ml)比为100～300:1加入甲醇，以终止反应。
49.实施例1：
50.第一步：称取十六烷基二酸7.5g、乙酸乙烯酯60ml、醋酸铜120mg，置于250ml圆底烧瓶中，磁力搅拌使其溶解。
51.第二步：第一步所得置于冰水浴中，滴加0.1ml浓硫酸后，置60℃气浴恒温摇床中，设置转速为180rpm，反应8h，定时取样，用于检测产物。
52.第三步：第二步反应完毕后，加入醋酸钠0.8g，转速为1200rpm，搅拌30min，以中和硫酸。
53.第四步：取第三步所得进行减压蒸馏，以除去过量的乙酸乙烯酯，即得棕色透明的十六烷基二酸二乙烯酯溶液。
54.实施例2：
55.同实施例1，其区别在于，第一步中加入十六烷基二酸15g、乙酸乙烯酯75ml、醋酸铜200mg。
56.实施例3：
57.同实施例1，其区别在于，第二步中加入浓硫酸0.18ml，置50℃气浴恒温摇床中，设置转速为220rpm，反应6h。
58.实施例4：
59.同实施例1，其区别在于，第三步中加入醋酸钠1.32g，搅拌40min。
60.实施例5：
61.同实施例1，其区别在于，第一步中加入十六烷基二酸10g、乙酸乙烯酯81ml、醋酸铜400mg。
62.实施例6：
63.同实施例1，其区别在于，第二步中加入浓硫酸0.21ml，置45℃气浴恒温摇床中，设置转速为250rpm，反应24h。
64.实施例7：
65.同实施例1，其区别在于，第三步中加入醋酸钠1g，搅拌25min。
66.实施例8：
67.第一步：装柱：取样品量30倍的硅胶粉于烧杯中，加入洗脱剂石油醚:二氯甲烷:甲醇(体积比为3:1:1)，用玻璃棒搅拌成硅胶浆备用，在层析柱底垫一层脱脂棉花，打开层析柱下端活塞，将硅胶浆通过漏斗装入柱内，反复用洗脱剂冲洗烧杯壁上粘附的硅胶并倒入柱内，如此操作3次，轻敲柱身使硅胶装填连续、紧密，以除去气泡，必要时可加压处理，待硅胶沉降完毕且表面平整即可。
68.第二步：上样：待上述洗脱剂液面刚好降至硅胶表面时，关闭活塞。吸取2.35ml的棕色透明溶液，利用胶头滴管将样品溶液沿着柱内壁缓慢滴入柱内，期间要保持硅胶上端表面的平坦，打开活塞，待样品溶液液面降至硅胶表面时，关闭活塞，用洗脱剂洗去黏附在柱内壁的样品溶液，打开活塞，待溶液液面再次降至硅胶表面时，关闭活塞，加样结束。上样后，将脱脂棉塞到硅胶表面。
69.第三步：淋洗和收集：往柱内加入洗脱剂石油醚:二氯甲烷:甲醇(体积比为3:1:1)，装上250ml储液球，用100ml锥形瓶接收，打开柱底下活塞，加压洗脱，控制流速为30滴/min，用点样毛细管吸取1μl洗脱液，点样于硅胶板上，置碘蒸气下显色，待点板后显现黄色斑点时，开始接收样品。待点板监测不再出现黄色斑点时，停止收集，合并收集的溶液进行减压蒸馏，即得澄清透明的十六烷基二酸二乙烯酯。
70.实施例9：
71.同实施例8，其区别在于，第一、三步中洗脱剂用石油醚:乙酸乙酯(体积比为95:5)。
72.实施例10：
73.同实施例8，其区别在于，第一步中取样品量40倍的硅胶粉装柱，第三步中控制流速为20滴/min。
74.实施例11：
75.同实施例8，其区别在于，第二步中吸取1.5ml的棕色透明溶液上样，第三步中减压蒸馏的条件为温度35℃、真空泵压强-0.08mpa。
76.实施例12：
77.所述十六烷基二酸二乙烯酯在制备医药中间体方面的应用：
78.第一步：称取胆固醇1.6mmol、十六烷基二酸二乙烯酯16mmol、皱褶假丝酵母脂肪酶(crl)320mg、异辛烷60ml，置于具塞锥形瓶。
79.第二步：第一步所得置于具塞锥形瓶中，于37℃气浴恒温摇床中，设置转速为220rpm，反应24h，定时取样，用于监测产物。
80.第三步：第二步反应结束后，加入3ml甲醇，以终止反应，将反应产物过滤后，进行减压蒸馏，得到白色固体胆固醇-十六烷基二酸单乙烯酯。
81.本发明合成的十六烷基二酸二乙烯酯性能分析：
82.(1)十六烷基二酸二乙烯酯的薄层色谱定性分析：
83.第一步：分别取50μl的0、4、8h的样品置于1.5ml的离心管中，加入等体积的甲醇进行稀释备用；
84.第二步：用规格为2.5*8.5cm的硅胶板进行薄层色谱分析(tlc)，用定量毛细管将
溶液分别点于硅胶g薄层板上，以不同的洗脱剂体系及比例进行展开；
85.第三步：取出第二步所得，用电吹风吹3min至干，置碘蒸气下显色，反应产物显黄色斑点。洗脱剂的选择如表1所示：
86.表1洗脱剂体系及比例
[0087][0088][0089]
如图3所示，图3中标号1表示反应0h的样品，标号2表示反应4h的样品，标号3表示反应8h的样品。比较表1洗脱剂体系及比例发现：石油醚:甲醇的洗脱剂体系中，随着甲醇比例的增大，产物斑点的比移值rf增大，但总体rf值偏大，不利于色谱结果检视；石油醚:二氯甲烷的洗脱剂体系中，斑点存在明显拖尾现象，不利于色谱结果检视；根据比移值rf及产物斑点的拖尾情况，最佳洗脱剂体系选择石油醚:二氯甲烷:甲醇体系，体积比为3:1:1。
[0090]
(2)十六烷基二酸二乙烯酯的质谱分析：
[0091]
由图4可知，测试使用大气压力化学电离源(apci)，谱图基峰为338.34091，即产物的分子离子峰[m
+
]，与产物十六烷二酸二乙烯酯分子式c
20h34
o4相符。315.25248、316.25581等峰是对应于十六烷二酸二甲酯的准分子离子峰，分子式为c
18h34
o4。
[0092]
(3)十六烷基二酸二乙烯酯的红外光谱分析：
[0093]
利用化合物的不同化学键和官能团在红外光的吸收频率不同，使在红外光谱的位置不一样，因此通过红外光谱可以对产物分子结构进行分析鉴定，红外光谱测试在傅里叶红外光谱仪中进行，选取经过多次的减压蒸馏和柱层析分离提纯的样品，用药匙轻轻刮取部分样品，均匀铺到中间正方形镜面上，盖上挡光板进行测试，测定的波数范围为4000～450cm-1
，检验十六烷二酸二乙烯酯的特征官能团。
[0094]
图5为本发明合成的十六烷基二酸二乙烯酯的ftir光谱，其中，3450cm-1
处峰归属于o-h伸缩振动峰，可能来自于样品中吸附的水及残留的甲醇溶液。2928cm-1
和2854cm-1
处峰为c-h伸缩振动峰，来自于样品中的甲基和亚甲基等基团。2361cm-1
处双峰是大气中co2的典型信号。1738cm-1
处信号是来自于c＝o伸缩振动，是酯基存在的标志。1643cm-1
处峰则来自于c＝c伸缩振动，证实产物中存在碳碳双键。1371cm-1
处峰为o-h面内弯曲振动。而1232cm-1
和1183cm-1
处相邻双峰则归属于c-o-c伸缩振动，来自于酯基结构。此外，1039cm-1
处峰来自于c-o伸缩振动，935cm-1
处信号则来自于双键结构上的c-h面外弯曲振动。以上各信号基本符合产物十六烷二酸二乙烯酯的结构特征。
[0095]
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人
员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。