CN101274949B - 蔗糖-6-酯的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及蔗糖-6-酯的制备方法，首先按摩尔比1∶(0.9-1.1)∶(0.9-1.1)的用量，将乙腈/乙醇/氯化氢、或者是乙腈/甲醇/氯化氢，三种物质合在一起进行反应，生成乙亚氨基乙醚盐酸盐，或乙亚氨基甲醚盐酸盐；再将蔗糖与极性非质子溶剂混合，加热至70～100℃溶解，然后冷至室温；再将乙亚氨基乙醚盐酸盐或乙亚氨基甲醚盐酸盐加入所得混合物中，搅拌反应2～6小时，然后升温至50～90℃，继续搅拌反应8～20小时；再降温冷却至0～20℃，过滤除去氯化铵盐，加水，在10～50℃温度下进行开环反应；在温度30～60℃、真空度-0.94～0.98MPa条件下，加入共蒸馏脱水剂进行共蒸馏脱水浓缩，获得蔗糖-6-酯。该方法产品收率和纯度均高于现有技术最佳值，生产成本低，产品质量好，具有很好的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及一种制备蔗糖-6-酯的方法，属于精细化工技术领域。
背景技术
三氯蔗糖(Trichlorosucrose)，又名4，1’，6’-三氯半乳蔗糖(4，1’，6’，Trichlorogalactosucrose)，简称TGS，是一种甜度大、味觉好的蔗糖三氯衍生物。在合成三氯蔗糖的方法中，单酯法是很重要的方法，该法为化学方法，使蔗糖中葡萄糖分子上的6位羟基生成单酯，再经氯化，脱酰基，提纯得到产品。对单酯法关键中间体蔗糖-6-酯的研究有很多报道，例如：美国专利US4889928公开了在极性非质子溶剂(N，N二甲基甲酰胺，N，N二乙基甲酰胺，N，N二丙基甲酰胺)中，蔗糖与原酸酯反应，通过酸性催化剂(对甲苯磺酸、硫酸等)催化反应，首先生成蔗糖-4-酯和蔗糖-6-酯的混合酯，再经过胺基叔烷烃催化转位反应，将蔗糖-4-酯转化为蔗糖-6-酯，然后经过一系列处理得到蔗糖-6-酯。
上述反应过程的副产物，蔗糖-4-酯与目的产物蔗糖-6-酯的分离相当困难，降低了蔗糖-6-酯含量，少量蔗糖-4-酯直接带到后续工序参与氯化，影响了三氯蔗糖(Sucralose)的氯化和精制；而且，蔗糖-4-酯向蔗糖-6-酯的转位反应延长了合成路线，降低了产品的收率，增加了生产成本。
专利US5023329和CN200310106027公开了在极性非质子溶剂(N，N二甲基甲酰胺，N，N二乙基甲酰胺，N，N二丙基甲酰胺)中，二丁基氧化锡与蔗糖-6-位羟基作用，得1，3-双(6-氧-蔗糖)-1，1，3，3-四丁基二氧化锡，再与酸酐发生酯交换反应，然后经过一系列处理得到蔗糖-6-酯。
综上报道方法，目的产物蔗糖-6-酯含量低，合成路线长，影响后续三氯蔗糖(Sucralose)的氯化和精制，降低了产品的收率，大大增加了生产成本。本发明针对这些问题，提出了新的制备方法以有效解决这些问题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的种种不足，提供一种合成制备蔗糖-6-酯的方法，使蔗糖-6-酯的制备过程更易进行、提高收率和纯度、降低生产成本。
本发明的目的通过以下技术方案来实现：
蔗糖-6-酯的制备方法，其特征在于：包括以下步骤——
①按摩尔比1:(0.9-1.1):(0.9-1.1)的用量，将乙腈/乙醇/氯化氢、或者是乙腈/甲醇/氯化氢，三种物质合在一起进行反应，生成乙亚氨基乙醚盐酸盐，或乙亚氨基甲醚盐酸盐；
②将蔗糖与极性非质子溶剂混合，加热至70～100℃溶解，然后冷却至室温；
③将步骤①合成的乙亚氨基乙醚盐酸盐或乙亚氨基甲醚盐酸盐加入步骤②所得混合物中，搅拌反应2～6小时，然后升温至50～90℃，继续搅拌反应8～20小时；
④降温冷却至0～20℃，过滤除去氯化铵盐，加水，在10～50℃温度下进行开环反应；
⑤在温度30～60℃、真空度-0.94～0.98MPa条件下，加入共蒸馏脱水剂进行共蒸馏脱水浓缩，获得蔗糖-6-酯。
进一步地，上述的蔗糖-6-酯的制备方法，步骤②所述极性非质子溶剂为N，N二甲基甲酰胺、或者是N，N二乙基甲酰胺、或者是N，N二丙基甲酰胺。步骤②中，蔗糖与极性非质子溶剂的重量比为1:(2～8)，蔗糖与乙亚氨基乙醚盐酸盐或乙亚氨基甲醚盐酸盐的摩尔比为1:(0.9～1.2)；步骤④中，水的加入量是保持蔗糖与水的重量比为1:(0.1～0.5)。
更进一步地，上述的蔗糖-6-酯的制备方法，步骤②中，蔗糖和极性非质子溶剂混合加热溶解的温度为85～95℃。步骤③中，先在20～25℃温度下反应3～5小时，然后升温至60～80℃再反应8～14小时。步骤④中，先降温至0～10℃除去氯化铵盐，然后加水，在10～20℃温度下开环反应2～8小时。步骤⑤中，共蒸馏脱水浓缩过程的温度为40～55℃、真空度为-0.90～0.96MPa。
再进一步地，上述的蔗糖-6-酯的制备方法，步骤⑤中，所述共蒸馏脱水剂为环氧乙烷、或苯、或甲苯。
本发明技术方案的突出的实质性特点和显著的进步主要体现在：
本发明使用固体环合剂与蔗糖4，6位羟基成环反应，开环后直接生成目标产物蔗糖-6-酯，不需要转位反应，也不需要进行酯交换反应，原料与产物分离简单，反应收率达80％以上，产品含量超过94％，产品收率和纯度均高于现有技术最佳值；其制备过程易于进行、反应条件易控制，生产成本低，产品质量好，可直接用于后续氯化反应工序，实现规模化工业生产，应用前景看好。
具体实施方式
一种合成蔗糖-6-酯的制备方法，包括下列步骤：(a)乙亚氨基乙醚(甲醚)盐酸盐的合成，投料摩尔比乙腈：乙醇(甲醇)：氯化氢＝1:(0.9-1.1):(0.9-1.1)，将无水乙醇(甲醇)和乙腈投人反应瓶，冷却至0℃以下，开始通入干燥的氯化氢气体，随着反应的进行温度逐渐升高，控制温度30℃以下；通完氯化氢气体后，在30℃左右搅拌10～16h，得乙亚氨基乙醚(甲醚)盐酸盐悬浮液，冷却母液至0℃后，抽滤，得乙亚胺乙醚(甲醚)盐酸盐固体。(b)蔗糖和极性非质子溶剂(N，N二甲基甲酰胺，N，N二乙基甲酰胺，N，N二丙基甲酰胺)混合，加热至70～100℃溶解，然后冷却到室温。(c)搅拌下加入乙亚氨基乙醚(甲醚)盐酸盐与蔗糖羟基成环反应，搅拌反应2～6小时，然后升温到50～90℃继续搅拌反应8～20小时。(d)降温冷却至0～20℃，过滤除氯化铵盐后，加水于20～50℃开环反应，(e)加入共蒸馏脱水剂环氧乙烷、苯、甲苯，温度30～60℃、真空度为-0.90～0.98MPa，脱水浓缩，得产品蔗糖-6-酯。
下面通过具体实施例进一步具体详细说明本发明技术方案。
实施例1：
在装有温度计、搅拌、导气管的500ml四口瓶中，分别加入乙腈41克(1.0mol)、无水甲醇32克(1.0mol)、溶剂100ml，将反应液冷却到-3℃以下，缓慢通入干燥氯化氢气体37克(1.01mol)，缓慢升温至15～18℃，升温过程中，渐见溶液中有白色固体生成，保温10小时，得乙亚胺甲醚盐酸盐沉淀。冷却母液至0℃后，抽滤，获得乙亚胺甲醚盐酸盐固体。
在装有温度计、搅拌、导气管的500ml四口瓶中，将50克(0.146mol)蔗糖溶于200ml的N，N-二甲基甲酰胺中，加热至75℃直至溶解，然后冷却至室温；于室温下加17.71克(0.161mol)乙亚胺甲醚盐酸盐，搅拌反应2小时，升温到50℃反应20小时。冷却至0℃，过滤除去固体，加蒸馏水25ml搅拌反应2小时。加环氧己烷适量，减压共沸去除溶剂中水分，获得无色糖浆状的蔗糖-6-酯，蔗糖-6-酯纯度为95％，收率80％。
实施例2：
在装有温度计、搅拌、导气管的500ml四口瓶中，分别加入乙腈41克(1.0mol)、无水乙醇45克(1.0mol)、溶剂100ml，将反应液冷却到0℃以下，缓慢通入干燥氯化氢气体37克(1.01mol)，缓慢升温至15～30℃，升温过程中，渐见溶液中有白色固体生成，保温16小时，得乙亚胺乙醚盐酸盐沉淀。冷却母液至0℃后，抽滤，获得乙亚胺乙醚盐酸盐固体。
在装有温度计、搅拌、导气管的500ml四口瓶中，将50克(0.146mol)蔗糖溶于100ml的N，N二乙基甲酰胺中，加热至90℃直至溶解，然后冷却至室温；于室温下加20.0克(0.161mol)乙亚胺乙醚盐酸盐，搅拌反应6小时，升温到80℃反应8小时。冷却至20℃，过滤除去固体，加蒸馏水20ml，50℃搅拌反应5小时。加环己烷适量，减压共沸去除溶剂中水分，获得无色糖浆状的蔗糖-6-乙酸酯。用高压液相色谱，配示差检测器分析，蔗糖-6-酯纯度为95.5％，收率81％。
实施例3：
在装有温度计、搅拌、导气管的1000ml四口瓶中，分别加入乙腈82克(2mol)、无水甲醇66克(2mol)、溶剂250ml，将反应液冷却到-2℃以下，缓慢通入干燥氯化氢气体74克(2mol)，缓慢升温至15～18℃，升温过程中，渐见溶液中有白色固体生成，保温14小时，得乙亚胺甲醚盐酸盐沉淀。冷却母液至0℃后，抽滤，获得乙亚胺甲醚盐酸盐固体。
在装有温度计、搅拌、导气管的1000ml四口瓶中，将100克(0.292mol)蔗糖溶于450ml的N，N二丙基甲酰胺中，加热至85℃直至溶解，然后冷却至室温；加36克(0.327mol)乙亚胺甲醚盐酸盐，温度30℃搅拌反应5小时，升温到60℃反应14小时。冷却至10℃，过滤除去固体，加蒸馏水50ml，10℃搅拌反应2小时。加甲苯适量，减压共沸去除溶剂中水分，获得无色糖浆状的蔗糖-6-酯，蔗糖-6-酯纯度为94.5％，收率82％。
实施例4：
在装有温度计、搅拌、导气管的1000ml四口瓶中，分别加入乙腈82克(2mol)、无水乙醇90克(2mol)、溶剂250ml，将反应液冷却到-3℃以下，缓慢通入干燥氯化氢气体74克(2mol)，缓慢升温至30℃，升温过程中，渐见溶液中有白色固体生成，保温10小时，得乙亚胺甲醚盐酸盐沉淀。冷却母液至0℃后，抽滤，获得乙亚胺乙醚盐酸盐固体。
在装有温度计、搅拌、导气管的1000ml四口瓶中，将100克(0.292mol)蔗糖溶于400ml的N，N二丙基甲酰胺中，加热至95℃直至溶解，然后冷却至室温；加40克(0.35mol)乙亚胺乙醚盐酸盐，温度25℃搅拌反应3小时，升温到80℃反应8小时。冷却至5℃，过滤除去固体，加蒸馏水50ml，20℃搅拌反应8小时。加苯适量，减压共沸去除溶剂中水分，获得无色糖浆状的蔗糖-6-酯，蔗糖-6-酯纯度为95％，收率83％。
显然，本发明技术方案使用固体环合剂与蔗糖4，6位羟基成环反应，开环后直接生成目标产物蔗糖-6-酯，不需要转位反应，也不需要酯交换反应，原料与产物分离简单，产品收率和纯度均高于现有技术最佳值，生产成本低，产品质量好，可直接用于氯化反应，经济效益和社会效应显著。
以上仅是本发明的具体应用范例，对本发明的保护范围不构成任何限制。凡采用等同变换或者等效替换而形成的技术方案，均落在本发明权利保护范围之内。
Claims (8)
1.蔗糖-6-酯的制备方法，其特征在于：包括以下步骤——
①按摩尔比1∶(0.9-1.1)∶(0.9-1.1)的用量，将乙腈/乙醇/氯化氢、或者是乙腈/甲醇/氯化氢，三种物质合在一起进行反应，生成乙亚氨基乙醚盐酸盐，或乙亚氨基甲醚盐酸盐；
②将蔗糖与极性非质子溶剂混合，加热至70～100℃溶解，然后冷却至室温；
③将步骤①合成的乙亚氨基乙醚盐酸盐或乙亚氨基甲醚盐酸盐加入步骤②所得混合物中，搅拌反应2～6小时，然后升温至50～90℃，继续搅拌反应8～20小时；
④降温冷却至0～20℃，过滤除去氯化铵盐，加水，在10～50℃温度下进行开环反应；
⑤在温度30～60℃、真空度-0.94～0.98MPa条件下，加入共蒸馏脱水剂进行共蒸馏脱水浓缩，获得蔗糖-6-酯。
2.按权利要求1所述的一种蔗糖-6-酯的制备方法，其特征在于：步骤②所述极性非质子溶剂为N，N-二甲基甲酰胺、或者是N，N-二乙基甲酰胺、或者是-N，N二丙基甲酰胺。
3.按权利要求1所述的一种蔗糖-6-酯的制备方法，其特征在于：步骤③中，蔗糖与极性非质子溶剂的重量比为1∶(2～8)，蔗糖与乙亚氨基乙醚盐酸盐或乙亚氨基甲醚盐酸盐的摩尔比为1∶(0.9～1.2)；步骤④中，水的加入量是保持蔗糖与水的重量比为1∶(0.1～0.5)。
4.按权利要求1所述的一种蔗糖-6-酯的制备方法，其特征在于：步骤②中，蔗糖和极性非质子溶剂混合加热溶解的温度为85～95℃。
5.按权利要求1所述的一种蔗糖-6-酯的制备方法，其特征在于：步骤③中，先在20～25℃温度下反应3～5小时，然后升温至60～80℃再反应8～14小时。
6.按权利要求1所述的一种蔗糖-6-酯的制备方法，其特征在于：步骤④中，先降温至0～10℃除去氯化铵盐，然后加水，在10～20℃温度下开环反应2～8小时。
7.按权利要求1所述的一种蔗糖-6-酯的制备方法，其特征在于：步骤⑤中，共蒸馏脱水浓缩过程的温度为40～55℃、真空度为-0.90～0.96MPa。
8.按权利要求1所述的一种蔗糖-6-酯的制备方法，其特征在于：步骤⑤中，所述共蒸馏脱水剂为环氧乙烷、或苯、或甲苯。
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