CN101062933A - 用反相色谱法分离和纯化三氯庶糖及其合成中间体化合物 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及用高分子反相色谱固定相的反相色谱法，从蔗糖氯化反应产物中分离纯化4，1’，6’三氯－4，1’，6’三脱氧半乳型蔗糖，也可以分离和纯化其合成中间产物。本方法选择性好，回收率高，能用于大规模分离工艺。
Description
技术领域
本发明涉及用反相色谱方法来从蔗糖氯化反应产物中分离和纯化三氯蔗糖的方法，也涉及用反相色谱方法来分来纯化合成三氯蔗糖的目标中间产物的方法。本发明中采用的反相色谱方法是采用高分子型反相色谱固定相来进行的分离方法。
背景技术
三氯蔗糖，化学各为4，1’，6’三氯-4，1’，6’-三脱氯半乳型蔗糖，英文名sucralose，4，1’，6’-trichloro-4，1’，6’-trideoxygalactosucrose。其分子式为C12H19O8Cl3，分子量397.64。它是一种新型甜味剂，其优异的特点是高甜度，口感与蔗糖相似，化学稳定性好、低热量、无毒、抗龋齿。作为一类理想的非营养型甜味剂，已被我国、欧美各国批准在食品、饮料、医药中使用，具有广泛应用前景。它是以蔗糖为原料，经过适当基因保护，使蔗糖分子中的葡萄糖结构上的某些羟基进行酯化，然后用氯化剂进行氯化，用氯元素选择性地取代蔗糖分子中4，1’，6’位三个羟基后，脱掉酰基，经提纯而得。按美国药典和我国药典要求，其纯度应大于98％。显然，必需要对反应产物进行有效的纯化，才能制得食品级制品。在美国专利USP4980483中揭示将合成中间产物进行多次重结晶，来得到6-酰基化三氯蔗糖纯品，再将其水解脱去酰基得三氯蔗糖纯品。这种方法要求初始原料6-酰基蔗糖有较高纯度，氯化反应条件应严格控制，才能进行重结晶，得到晶体经多次重结晶也难达到纯度大于98％要求。在美国专利USP5298611中揭示，先将6-酰基化蔗糖进行氯化反应后的混合物中分离出6-酰基-4，1’6’一氯-4，1’，6’三脱氧半乳型蔗糖粗品，再将其进行多酰基化反应制得4，1’，6’三氯-4，1’，6’三氯-4，1’，6’三脱氧半乳型蔗糖五酰基酯，将此五酰基酯进行多次重结晶纯化得到其纯品，将此纯品进行脱酰基反应生成4，1’，6’三氯-4，1’，6’三脱氧半乳型蔗糖纯品，达到药典指标。这种方法主要缺点是增加了多酰基化工序、重结晶工序，使生产过程复杂化，极大地增加了生产成本。在美国专利USP5977349中揭示了用硅胶作固定相的正相色谱法，或以苯乙烯-二乙烯基苯磺酸型树脂为固定相的体积排阻色谱法从蔗糖氯化反应后产物中分离三氯蔗糖的方法。硅胶固定相正相色谱法的主要不足是硅胶固定相通常只能使用一次或数次，操作十分不便，而且不经济，洗脱剂费用较高回收困难，影响该工艺大规模使用。体积排阻色谱法用于大规模制备分离时，选择性较差，通常仅能获取不同分子量馏分，要达到4，1’，6’三氯-4，1’，6’三脱氧半乳型蔗糖与其同分异构件之同有效分离是困难的，不易达到制备高纯三氯蔗糖制品的目的。
发明内容
作为本发明的主题，本发明者发现了可用廉价的、高效率的、化学稳定性好、可以多次使用的高分子型反相色谱固定相，以反相色谱方法，经济而有效的从蔗糖氯化反应后产物混合物中分离和纯化4，1’，6’三氯-4，1’，6’三脱氧半乳型蔗糖，即商品三氯蔗糖；也可以用此反相色谱方法从合成工艺液中富集和纯化目标中间产物。
本发明的方法包括；
1、将蔗糖氯化反应后产物混合物、或含有合成蔗糖的目标中间体产物的反应物混合物，分别溶于可浑发的有机溶剂中，加入多孔型高分子聚合物填料，或硅藻土，蒸发除去有机溶剂，得到固定有样品的固相试样。也可以将蔗糖氯化反应后产物混合物，或含有合成蔗糖的目标中间产物的反应混合物，溶于适当的有机溶剂水溶液中，制成液相上样液。
2、将制得的一种固相试样置于填充有高子型的反相色谱固定相的色谱柱顶端，完成进样步骤，或将制成的一种液相上样液，注入填充有高分子型反相色谱固定相的色谱柱内，完成进样步骤，再分步地用不同浓度的含有适当的有机溶剂的水溶液对色谱柱进行洗脱，即进行反相色谱法分离。混合物试样中的各组分将顺次从色谱柱出口馏出。对于蔗糖氯化反应物混合物的流出次序是：无机物＜二氯代蔗糖化合物＜4，1’，6’三氯-4，1’，6’三脱氧半乳型蔗糖＜三氯代蔗糖同分异构体＜四氯代蔗糖＜有色有机杂质，分步收集馏出物，将纯4，1’，6’三氯-4，1’，6’三脱氧半乳型蔗糖馏分收集，进行减压蒸馏除去溶剂，残留物直接干燥或进行重结晶后，干燥晶体，得到4，1’，6’三氯-4，1’，6’三脱氧半乳型蔗糖纯品。对于分离合成三氯蔗糖目标中间产物试样的分离，只需收集目标中间产物馏分后，真空浓缩干燥制成目标中间产物即可。
本发明的特征在于用高分子型反相色谱固定相的反相色谱法来分离和纯化三氯蔗糖及其合成中间产物。该固定相容易制备、化学稳定性好、易再生、柱寿命可达五年以上、生产成本低、价格较低廉。用此色谱法产品的回收率高、洗脱剂价格较低廉、所得产品纯度高、可达食品级产品要求。因此，用本法进行三氧蔗糖的工业规模分离和纯化、其运行成本相对较低。
本发明所述的高分子反相色谱固定相选自多孔型交联聚丙烯酸酯型共聚物微球、或多孔型甲基丙烯酸甲酯型共聚物微球、或多孔型交联聚苯乙苯-二乙烯基苯型共聚物微球、或多孔型交联聚丙烯腈型共聚物微球、或多孔型交联聚醋酸乙烯酯型共聚物微球，其外观特征为，粒度大小在0.01-0.3mm范围内一段窄粒度分布的微球，其孔特征为：(1)孔度范围5-75％，(2)比表面积范围内20-800m2/g，(3)孔径分布范围为20-1000A°。
本发明所述的方法，其特征在于所述的洗脱剂是指去离子水与有机溶剂的混合液，也可以用含有盐类的水缓冲液与有机溶剂的混合液。所述的有机溶剂选自甲醇、乙醇、异丙醇、丙酮、丁酮、乙腈、丙腈、四氯呋喃、乙酸乙酯的一种或两种以上的混合物。
本发明所述的反相色谱分离法可以在5-60℃之间进行。
本发明所述及的方法适用于在各种工业高效液相色谱装置上实施。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步描述。
实施例1：
取400克蔗糖氯化反应物经脱酰基合的产物甲醇溶液，溶液呈暗红色，经分析含有4，1’，6’三氯-4，1’，6’三脱氧半乳型蔗糖5.5％，其余为其它氯代蔗糖化合物，有色杂质化合物等。将此溶液与硅藻土拌匀，将浆状物在40℃下减压蒸发除去溶剂，得到固相试样。
将此固相试样加至填充有多孔型聚甲基丙烯酸甲酯型共聚物微球(粒度0.04-0.07mm，比表面积120m2/g，孔度50％)的色谱柱顶端。色谱柱直径40mm，色谱床高1700mm。用甲醇/水溶液来分步洗脱色谱柱，其体积比从10∶90升至50∶50。分步收集流出液，用TLC和HPLC方法测定馏出液化学成，以确定目标化合物。无机盐、一氯代蔗糖、二氯代蔗糖、4，1’，6’三氯-4，1’，6’三脱氧半乳型蔗糖、三氯蔗糖同分异构体、四氯代蔗糖及杂质化合物顺次从色谱柱流出。收集目标物，4，1’，6’三氯-4，1’，6’三脱氯半乳型蔗糖纯品馏分，也收集目标物与其它化合物交叉馏分。纯目标物馏分进行真空浓缩，残留物进行真空干燥得到4，1’，6’三氯-4，1’，6’三脱氧半乳型蔗糖纯品，19克，分析其纯度98.2％。含目标物的交叉馏分返回作下次分离。TLC方法：G型硅胶板，展开剂：二氯甲烷∶甲醇∶水＝40∶10∶1，喷洒10％硫酸/甲醇溶液，加热炭化显色。
HPLC方法：岛津公司LC-10A液相色谱仪，在190nm处光度检测，或用于差析光检测器检测，流动相：乙腈∶水(V/V)＝15∶85，Rad Pak C18，8mm×10cm C18链合硅球色谱柱，内标法定量。
实施例2：
取50克蔗糖氯化反应所得浆状混合物，含有6-乙酰基-4，1’，6’三氯-4，1’，6’三脱氧半乳型蔗糖及6-乙酰基代二氯蔗糖，6-乙酰基代四氯蔗糖等多种物质，将混合物溶于丙酮/水溶液中，注入填充有多孔型聚苯乙烯-二乙烯基苯共聚物微激球(比表面积450m2/g，孔度45％，粒度范围0.2-0.07mm)的反相色谱柱中，柱直径40mm，柱长1000mm。用丙酮/水溶液进行梯度洗脱，其体积比从20∶80升至80∶20，分步收集流出液，分析其成分，收集目标物6-乙酰基-4，1’，6’三氯-4，1’，6’三脱氧半乳型蔗糖纯馏分，也收集目标物交叉馏分。目标物馏分经减压浓缩除去溶剂，残留物真空干燥得10.2克，6-乙酰基-4，1’，6’三氯-4，1’，6’三脱氧半乳型蔗糖，纯度98.1％，交叉馏分可返回下次分离进样用。
实施例3-8
将实施例1中固定相、洗脱剂用表1中所述的固定相和洗脱剂代替，其它条件和操作步骤与实施例1相同。实验结果如表1所示：
| 实施例 | 固定相 | 洗脱剂 | 4，1’，6’三氯-4，1’，6’三脱氧半乳型蔗糖 | |
| 克 | 纯度 | |||
| 3 | 多孔型交联聚甲基丙烯酸甲酯型共聚物微球粒度：0.07-0.04mm比表面积：120m2/g孔度：42％ | 95％乙醇/水体积比10∶90升至50∶50 | 19.5 | 98.2％ |
| 4 | 多孔型交联聚甲基丙烯酸甲酯型共聚物微球粒度：0.04-0.03mm比表面积：120m2/g孔度：42％ | 95％乙醇/水体积比10∶90升至50∶50 | 20 | 99％ |
| 5 | 多孔型交联聚丙烯腈型共聚物微球粒度：0.07-0.03mm比表面积：150m2/g孔度：46％ | 丙酮/水体积比10∶90升至50∶50 | 20 | 98.5％ |
| 6 | 多孔型交联聚丙烯酸甲酯型共聚物微球粒度：0.07-0.04mm比表面积：200m2/g孔度：50％ | 异丙醇/水体积比10∶90升至50∶50 | 20 | 98.5％ |
| 7 | 多孔型交联聚醋酸乙烯酯型共聚物微球粒度：0.07-0.04mm比表面积：160m2/g孔度：48％ | 乙腈/水体积比10∶90升至50∶50 | 20.5 | 99％ |
| 8 | 多孔型聚苯乙烯-二乙烯基苯共聚物微球粒度：0.03-0.01mm比表面积：450m2/g孔度：45％ | 四氢呋喃/水体积比10∶90升至30∶70 | 21 | 99.2％ |
实施例9：
取三氯蔗糖粗样品3Kg，溶于甲醇/水溶液中，注入由二根直径200mm，长2000mm工业色谱柱串联而成的色谱系统，柱内填充多孔型聚苯乙烯-二乙烯基苯共聚物微球(粒度0.07-0.04m，比表面积450mm2/g，孔度45％)，用丙酮/水溶液作洗脱剂，其体积比从10∶90升至50∶50，分步收集馏出物，用TLC和HPLC分析其成分，收集含纯4，1’，6’三氯-4，1’，6’三脱氧半乳型蔗糖馏分，减压蒸馏除去其溶剂，所得的残留物经真空干燥得三氯蔗糖成品2.1Kg，纯度98.5％，收率93％。
Claims (7)
1.一种用反相色谱法分离和纯化三氯庶糖及其合成中间体化合物，其特征是，包括以下步骤：
A、将含有三氯蔗糖的蔗糖氯化反应后产物混合物，或含有合成三氯蔗糖的目标中间产物的反应物混合物，分别固化在多孔型高分子聚合物填料或硅藻土上，制成固相试样；也可以将含有三氯蔗糖的蔗糖氯化反应后产物混合物，或含有合成三氯蔗糖的目标中间体产物的反应混合物，分别溶于有机溶剂水溶液中，制成液相上样液；
B、将制得的一种固相试样，置于填充有高分子型反相色谱固定相的色谱柱顶端，采用反相液相色谱法进行分离，用洗脱剂对色谱柱进行洗脱，三氯蔗糖和其它蔗糖氯化化合物，或合成三氯蔗糖的目标中间产物以及混合物中其它组分将按一定顺序从柱口馏出，分步收集馏出液，分别收集含三氯蔗糖纯品馏分、或富集合成三氯蔗糖目标中间产物的馏分；也可将上述法制得的一种液相上样液，注入填充有高分子型反相色谱固定相的色谱柱中，采用此反相色谱法进行分离，得到含有纯三氯蔗糖的馏分、或富集合成三氯蔗糖目标中间产物的馏分；
C、分别对得到的含有纯三氯蔗糖的馏分、或富集合成三氯蔗糖目标中间产物的馏分进行真空浓缩，浓缩后残留物进行干燥，得到三氯蔗糖纯品、或合成三氯蔗糖目标中间产物纯品。
2.根据权利要求1所述的用反相色谱法分离和纯化三氯庶糖及其合成中间体化合物，其特征是，所述的高分子型反相色谱固定相选自多孔型聚苯乙烯-二乙烯基苯共聚物微球，或多孔型交联聚丙烯酸酯型共聚物微球、或多孔型交联聚甲基丙烯酸甲酯型共聚物微球、或多孔型交联聚丙烯腈型共聚物微球、或多孔型交联聚醋酸乙烯酯型共聚物微球，其外观特征为，粒度大小在0.01-0.3mm范围内一段窄粒度分布的微珠，其孔特征为：(1)孔度范围5-75％，(2)比表面积范围为20-800m2/g，(3)孔径分布范围20-1000A°。
3.根据权利要求1所述的用反相色谱法分离和纯化三氯庶糖及其合成中间体化合物，其特征是，所述的洗脱剂是指去离子水与有机溶剂的混合液、或是含有盐类的水缓冲液与有机溶剂的混合液，所述的有机溶剂选自甲醇、乙醇、异丙醇、丁醇、丙酮、丁酮、乙腈、丙腈、四氢呋喃、乙酸乙酯的一种或两种以上混合物。
4.根据权利要求1所述的用反相色谱法分离和纯化三氯庶糖及其合成中间体化合物，其特征是，所述的含有三氯蔗糖的蔗糖氯化反应后产物、或含有合成三氯蔗糖目标中间体的反应产物混合物，用有机溶剂溶解后，加入多孔型高分子填料或硅藻土，将得到的浆状物减压蒸馏除去溶剂，制得固相试样。
5.根据权利要求1所述的用反相色谱法分离和纯化三氯庶糖及其合成中间体化合物，其特征是，用权利要求2所述的方法配制的洗脱剂溶解试样，制成液相上样液。
6.根据权利要求1所述的用反相色谱法分离和纯化三氯庶糖及其合成中间体化合物，其特征是，所述的反相色谱分离方法在5-60℃之间进行。
7.根据权利要求1所述的用反相色谱法分离和纯化三氯庶糖及其合成中间体化合物，其特征是，所述的反相色谱分离方法，可以在单根或多根串联的固定床工业色谱系统上实施，也可以在移动床工业液相色谱系统上实施。
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