CN101085755A

CN101085755A - 一种光化学反应装置和预维生素d3的合成方法

Info

Publication number: CN101085755A
Application number: CN 200710009136
Authority: CN
Inventors: 何剑洋; 吴轶; 郑文
Original assignee: XIAMEN KINGDOMWAY VITAMIN CORP
Current assignee: XIAMEN KINGDOMWAY VITAMIN CO., LTD.; Xiamen Kingdomway Group Co
Priority date: 2007-06-22
Filing date: 2007-06-22
Publication date: 2007-12-12
Anticipated expiration: 2027-06-22
Also published as: CN101085755B

Abstract

一种光化学反应装置和预维生素D₃的合成方法，涉及一种预维生素D₃。提供一种光化学反应装置以及采用窄化高压汞灯波长和一步光异构法合成预维生素D₃的方法。设容器、内管、汞灯、内外夹套和收集瓶，汞灯设于内管内，外夹套设于内管外，内夹套设于内管灯与外夹套之间，容器的光照液出口接收集瓶。配7－去氢胆固醇溶液并溶解于乙醇中；抽真空通氮气；用钨酸钠或醋酸铅配成的水溶液作为滤光液通入外夹套，用硫酸钴、硫酸镍、硫酸与水配成的水溶液作为滤光液通入内夹套，通过冷凝器循环，7－去氢胆固醇溶液从进料口进料，进行光化学反应；从进料口通入氮气，对进入光化学反应装置的7－去氢胆固醇溶液进行混合，光化学反应后的溶液流入收集瓶。

Description

一种光化学反应装置和预维生素D3的合成方法

技术领域

本发明涉及一种预维生素D₃，尤其是涉及一种光化学反应器以及采用一步光异构法，提高7-去氢胆固醇合成预维生素D₃的得率的方法。

背景技术

在预维生素D₃的光化学合成中，紫外波长对7-去氢胆固醇(7-DHC)的光照产物分布起着决定性的作用。7-DHC异构化生成预维生素D₃的最佳波长为295nm，经295nm紫外波长照射后，预维生素D₃的含量为70％。单一波长的紫外光能提高预维生素D₃的产率。目前，单一紫外波长的控制只能通过可调波长紫外激光器来实现。WilliamG等(William G，Daubenand Richard B，Phillips.J.AM.Chen.Soc.1982，104：5780-5781)对激光照射7-DHC合成做了大量研究。中国专利CN1033993A也利用激光，采用两步光照法生产预维生素D₃，以提高D₃收率。然而大功率激光发射器制作困难，生产成本高，代替传统光源还不可行。现在，工业上仍采用高压汞灯生产维生素D₃，由于汞灯发射出紫外及许多可见波段光谱体，光照异构产物多，预维生素D₃产率一般只有51％左右。王公正(王公正，李乃英，李争光，等.光子学报[J]，2002，31(8)：934-936)采用滤光液吸收不利于生成预维生素D₃的短波长和长波长，应用两步光化反应法得到61％的预维生素D₃。但因D₃的不稳定性，两次光照会进一步发生次级反应，生成光化学反应副产物，并生成一些有害的过照产物，如毒固醇、超固醇、维生素D₃、异维生素D₃，该工艺并不适于工业化生产。

发明内容

本发明的目的在于提供一种光化学反应装置。

本发明的另一目的在于利用上述光化学反应装置，采用窄化高压汞灯波长和一步光异构法合成预维生素D₃的方法。

本发明所述的光化学反应装置设有容器、内管、汞灯、内夹套、外夹套和光照完成液收集瓶，汞灯设于内管内，外夹套设于内管外，内夹套设于内管灯与外夹套之间，容器装反应物料，底部设有进料口和氮气进气口以及排液口，设于容器上部的光照液出口接光照完成液收集瓶，容器顶部设氮气进口，内夹套和外夹套的顶部分别设滤光液进口。

本发明所述的预维生素D₃的合成方法包括以下步骤：

1)配7-去氢胆固醇溶液。在容器中将7-去氢胆固醇样品溶解于乙醇中，按质量比7-去氢胆固醇样品∶乙醇＝100∶(15000～25000)，配成质量浓度为0.4％～0.67％的7-去氢胆固醇乙醇溶液；

2)容器抽真空后通氮气保护，将容器内的空气用氮气完全置换；

3)用钨酸钠或醋酸铅配成的水溶液作为滤光液通入光化学反应装置的外夹套；

4)用硫酸钴、硫酸镍、硫酸与去离子水配成的水溶液作为滤光液通入内夹套；

5)滤光液通过冷凝器进行循环，保持滤光液温度恒定；

6)开启汞灯电源，待高压汞灯电流达到额定电流后，将7-去氢胆固醇溶液从光化学反应装置底部的进料口进料，进行光化学反应；同时从进料口通入氮气，对进入光化学反应装置的7-去氢胆固醇溶液进行混合，进行光化反应；

7)光化学反应后的溶液流入光照完成液收集瓶，取样检测预维生素D₃的含量。

所述的7-去氢胆固醇高压液相含量＞97％，所述的乙醇为质量百分比浓度95％的乙醇，最好为分析纯试剂；滤光液温度最好为22～25℃；光化学反应温度最好为30～40℃；

所述的滤光液为化学滤光液，是用化学原料硫酸钴、钨酸钠、醋酸铅、硫酸镍、硫酸与去离子水复配成的水溶液。滤光液浓度最好为0.7～1.2M。

所述的预维生素D₃含量可用SY-5000高压液相色谱仪进行检测。

所述的高压汞灯波长经过滤光液吸收后，波长范围在260～325nm。

本发明所述的光化学反应装置由于在汞灯的外层设有内外两层夹套，可分别通入不同的化学滤光液，吸收不利于生成预维生素D₃的波长，内外两层夹套外层是容器，装反应物料层，带有良好的鼓泡搅拌，内夹套通入由钨酸钠和醋酸铅等配成的化学滤光液，吸收小于260nm的紫外波长。短波长强度减弱，紫外光照射7-DHC的异构产物速甾醇产率下降，光平衡有利于生成预维生素D₃。外夹套通入由硫酸钴和硫酸镍等配成的化学滤光滤，吸收大于325nm的紫外波长。长波长被吸收后，产物中光甾醇产率下降，选择的化学滤光液具有特征吸收光谱，化学组成对光不敏感。高压汞灯紫外光的辐射经过两层滤光液吸收后，得到260～325nm的窄谱带光。通过加入两种滤光液窄化高压汞灯紫外波长在260～325nm，采用一步光异构化法，使得预维生素D₃的转化率达到68.5％，光源利用率高，可实现工业化生产。

附图说明

图1为本发明实施例的光化学反应装置的结构示意图。

具体实施方式

以下实施例将结合附图对本发明作进一步的说明。

参见图1，本发明所述的光化学反应装置设有容器1、内管2、内夹套3、外夹套4和光照完成液收集瓶5，高压汞灯10设于内管2内，外夹套4设于内管2外，内夹套3设于内管2与外夹套4之间，容器1底部设有进料口和氮气进气口6以及排液口7，设于容器1上部的光照完成液出口8接光照液收集瓶5，容器1顶部设氮气进口9，内夹套3和外夹套4的顶部分别设滤光液进口。高压汞灯10可采用型号为GGZ-300的高压汞灯。

本发明所述的光化学反应装置由于在汞灯的外层设有内外两层夹套，可分别通入不同的化学滤光液，吸收不利于生成预维生素D₃的波长，内外两层夹套外层是容器，装有反应物料层，带有良好的鼓泡搅拌，采用石英玻璃制造，灯在中间层，外层有两层夹套(内夹套和外夹套)，可分别通入不同的化学滤光液，吸收不利于生成预维生素D₃的波长。带有良好的鼓泡搅拌，内夹套3通入由钨酸钠和醋酸铅等配成的化学滤光液，吸收小于260nm的紫外波长。短波长强度减弱，紫外光照射7-DHC的异构产物速甾醇产率下降，光平衡有利于生成预维生素D₃。外夹套4通入由硫酸钴和硫酸镍等配成的化学滤光滤，吸收大于325nm的紫外波长。长波长被吸收后，产物中光甾醇产率下降，选择的化学滤光液具有特征吸收光谱，化学组成对光不敏感。高压汞灯紫外光的辐射经过两层滤光液吸收后，得到260nm-325nm的窄谱带光。7-DHC溶解于95％乙醇中，加热至36℃，溶解透明后，从光化器底部进料，同时通入氮气鼓泡搅拌。调节进料流量，控制光化时间在25s。光照后的光照液进行取样减压浓缩至干，取样0.25mg，加入0.5％的异丙醇正己烷溶液200μL。高压液相每次进样50μL，并重复进样。光照完成液里的预维生素D₃、速甾醇、光甾醇的通过加入外标后，由高压液相的保留时间确定，由标准曲线的峰面积定量预维生素D₃的含量。通过加入两种滤光液窄化高压汞灯紫外波长在260nm-325nm，采用一步光异构化法，使得预维生素D₃的转化率达到68.5％，光源利用率高，可实现工业化生产。

以下给出相关的实施例。

实施例1

将7-DHC样品5g溶解于1000ml的乙醇中，7-DHC含量97.5％，容器抽真空通氮气保护。用0.7M NaWO₄作为滤光液a，1.1MCoSO₄-5％H₂SO₄作为滤光液b。光化器内夹套通滤光液a，光化器外夹套通滤光液b，滤光液通过冷凝器进行密切循环，保持滤光液恒定温度24℃。开启汞灯电源，电流达到额定电流后，开始进料，7-DHC溶液从光化器底部进料，调节流量计6L/h，同时从进料管通入氮气，对光化器物料层进行混合。光照反应温度为36.3℃，光照后的完成液取样检测，预维生素D₃含量为68.7％。

预维生素D₃含量可用SY-5000高压液相色谱仪进行检测。

实施例2

将7-DHC样品5g溶解于1000ml的乙醇中，7-DHC含量97.1％。容器抽真空通氮气保护。用0.7M NaWO₄、0.7MPbAc作为滤光液a，1.05MCoSO₄-6％H₂SO₄作为滤光液b。光化器内夹套通滤光液a，光化器外夹套通滤光液b，滤光液通过冷凝器进行循环，保持滤光液恒定温度25℃。开启汞灯电源，电流达到额定电流后，开始进料，7-DHC溶液从光化器底部进料，调节流量计6L/h。同时从进料管通入氮气，对光化器物料层进行混合。光照反应温度为35.5℃。光照后的完成液取样检测，预维生素D₃含量为68.2％。

实施例3

将7-DHC样品5g溶解于1000ml的乙醇中，容器抽真空通氮气保护。7-DHC含量97.7％用0.75M NaWO₄作为滤光液a，1.0MCoSO₄、0.8MNiSO₄-5％H₂SO₄作为滤光液b。光化器内夹套通滤光液a，光化器外夹套通滤光液b，滤光液通过冷凝器进行循环，保持滤光液恒定温度23℃。开启汞灯电源，电流达到额定电流后，开始进料，7-DHC溶液从光化器底部进料，调节流量计6L/h。同时从进料管通入氮气，对光化器物料层进行混合。光照反应温度36℃，光照后的完成液取样检测，预维生素D₃含量为68.5％。

实施例4

配7-去氢胆固醇溶液。在容器中将7-去氢胆固醇样品溶解于乙醇中，按质量比7-去氢胆固醇样品∶乙醇＝1∶250，配成质量浓度为0.4％的7-去氢胆固醇乙醇溶液；容器抽真空后通氮气保护，将容器内的空气用氮气完全置换；用钨酸钠或醋酸铅配成的水溶液作为滤光液通入光化学反应装置的外夹套；用硫酸钴、硫酸镍、硫酸与去离子水配成的水溶液作为滤光液通入内夹套；滤光液通过冷凝器进行循环，保持滤光液温度恒定，滤光液温度为22℃；开启汞灯电源，待高压汞灯(高压汞灯波长经过滤光液吸收后，波长范围在260～325nm。)电流达到额定电流后，将7-去氢胆固醇溶液从光化学反应装置底部的进料口进料，进行光化学反应；同时从进料口通入氮气，对进入光化学反应装置的7-去氢胆固醇溶液进行混合，进行光化反应；光化学反应后的溶液流入光照完成液收集瓶，光化学反应温度为36℃，取样用SY-5000高压液相色谱仪检测预维生素D₃的含量。

实施例5

配7-去氢胆固醇溶液。在容器中将7-去氢胆固醇样品溶解于乙醇中，按质量比7-去氢胆固醇样品∶乙醇＝1∶150，配成质量浓度为0.67％的7-去氢胆固醇乙醇溶液；容器抽真空后通氮气保护，将容器内的空气用氮气完全置换；用钨酸钠或醋酸铅配成的水溶液作为滤光液通入光化学反应装置的外夹套；用硫酸钴、硫酸镍、硫酸与去离子水配成的水溶液作为滤光液通入内夹套；滤光液通过冷凝器进行循环，保持滤光液温度恒定，滤光液温度为25℃；开启汞灯电源，待高压汞灯电流达到额定电流后，将7-去氢胆固醇溶液从光化学反应装置底部的进料口进料，进行光化学反应；同时从进料口通入氮气，对进入光化学反应装置的7-去氢胆固醇溶液进行混合，进行光化反应；光化学反应后的溶液流入光照完成液收集瓶，光化学反应温度为40℃，取样用SY-5000高压液相色谱仪检测预维生素D3的含量。

所述的滤光液为化学滤光液，是用化学原料硫酸钴、钨酸钠、醋酸铅、硫酸镍、硫酸与去离子水复配成的水溶液。将硫酸镍溶解在去离子水中，配成0.7M的硫酸镍水溶液作为滤光液可截止小于230nm波长的紫外光。将硫酸钴溶解在质量百分比为5％的硫酸水溶液中，配成1.1M的硫酸钴-硫酸水溶液作为滤光液可截止大于330nm波长的紫外光。根据光照所需要的波长范围可用上述一种或多种化学原料配成化学滤光液吸收紫外波长。化学原料规格为分析纯，滤光液浓度0.7M～1.2M。

Claims

1.一种光化学反应装置，其特征在于设有容器、内管、汞灯、内夹套、外夹套和光照完成液收集瓶，汞灯设于容器内，外夹套设于内管外，内夹套设于内管与外夹套之间，容器底部设有进料口和氮气进气口以及排液口，设于容器上部的光照液出口接光照完成液收集瓶，容器顶部设氮气进口，内夹套和外夹套的顶部分别设滤光液进口。

2、如权利要求1所述的一种光化学反应装置，其特征在于容器为石英玻璃容器。

3.预维生素D₃的合成方法，其特征在于包括以下步骤：

1)配7-去氢胆固醇溶液，在容器中将7-去氢胆固醇样品溶解于乙醇中，按质量比7-去氢胆固醇样品∶乙醇＝100∶15000～25000，配成质量浓度为0.5％的7-去氢胆固醇乙醇溶液；

5)滤光液通过冷凝器进行循环，保持滤光液温度恒定；

4.如权利要求3所述的预维生素D₃的合成方法，其特征在于所述的7-去氢胆固醇高压液相含量)97％。

5.如权利要求3所述的预维生素D₃的合成方法，其特征在于所述的乙醇为质量百分比浓度95％的乙醇。

6.如权利要求3所述的预维生素D₃的合成方法，其特征在于所述的滤光液温度为22～25℃。

7.如权利要求3所述的预维生素D₃的合成方法，其特征在于所述的光化学反应温度为30～40℃。

8.如权利要求3所述的预维生素D₃的合成方法，其特征在于所述的滤光液为化学滤光液，是硫酸钴、钨酸钠、醋酸铅、硫酸镍、硫酸与去离子水复配成的水溶液。

9.如权利要求3或8所述的预维生素D₃的合成方法，其特征在于滤光液浓度为0.7～1.2M。