CN101775066B - 一种合成纽甜的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种合成纽甜的方法，包括如下步骤：在有机溶剂中，将3，3-二甲基丁醛和阿斯巴甜在铱基催化剂的催化下，通入氢气，所述氢气的压力为1-300KPa，在10℃-40℃，氢化反应5-30小时；过滤除去铱基催化剂，滤液浓缩除去有机溶剂；重结晶提纯，得到纽甜。本发明采用的铱基催化剂在催化加氢反应时对于亚胺的选择性要明显优于对醛的选择性。克服了现有技术钯或铂对亚胺选择性不高的缺点，同时反应体系不需要添加酸来酸化，这样通过提高压力来加速反应进程，缩短反应时间，降低了杂质的生成。提高了原料的利用率，提高了产物纽甜的纯度，并通过简单的结晶就可以使产品的纯度大于99％，降低了生产成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种食品添加剂纽甜的合成方法。
背景技术
近年来糖尿病患者的显著增多和年轻化已成为人们日益担心的问题，因此许多可以替代蔗糖的低热量甜味剂相继被开发，阿斯巴甜作为一种安全甜度高的甜味剂被广泛的使用，但由于阿斯巴甜的热稳定性不好，使其的应用受到一定局限性，美国专利US5480668中在阿斯巴甜的一个氨基上引入烷基而生成一种新的化合物-纽甜，其化学名称为N-[N-(3，3-二甲基丁基)-L-α-天冬氨酰基]-L-苯丙氨酸甲酯，其结构式如下：
纽甜作为阿斯巴甜的第二代甜味剂，其甜度是蔗糖的7000～13000倍，是阿斯巴甜的50倍，纽甜具有类似蔗糖的纯正甜味和很好的稳定性，广泛应用于饮料、口香糖、乳制品、果冻、面包、糕点饼干、果酱和酱菜等加工食品中。纽甜还具有风味增强特性，可以有效降低食品中香精和柠檬酸的使用量，能量几乎为零，不会引起身体内血糖的波动，广泛适用于肥胖、心血管病和糖尿病患者，还适用于不能使用阿斯巴甜的苯酮尿症患者。已被美国、欧盟、日本和我国等多个国家和地区批准作为食品添加剂使用
在纽甜的合成方法中，美国专利US5480668描述了以氰基硼氢化钠为还原剂，用3，3-二甲基丁醛与阿斯巴甜进行N-烷基化反应而得，但是氰基硼氢化钠价格昂贵，同时还会产生难以分离的杂质，引入两个烷基的N，N-二(3，3-二甲基丁基)-L-α-天冬氨酰基]-L-苯丙氨酸甲酯，其结构式如下：
中国专利CN101270092A公开了用甲酸、3，3-二甲基丁醛与阿斯巴甜进行N-烷基化反应，但是反应不彻底，同时也会还会产生难以分离的杂质，引入两个烷基的N，N-二(3，3-二甲基丁基)-L-α-天冬氨酰基]-L-苯丙氨酸甲酯，不适合大规模生产。美国专利US7288670中描述了用催化剂如铂碳或钯碳将3，3-二甲基丁醛前体和阿斯巴甜的混合物进行氢化来合成纽甜，但是收率不高只有57％，产品的纯度也不高，只有97％左右。美国专利US5510058中描述了用催化剂如铂碳或钯碳将3，3-二甲基丁醛和阿斯巴甜的混合物在甲醇中进行氢化来合成纽甜，反应体系中须加乙酸来调溶液的pH。它在较低的温度和较低的压力时需要较长的时间来完成反应，这样有杂质α或β纽甜甲酯生成，其结构式如下：
为了减少反应时间必须增加反应速度、增加反应压力或同时增加来提高反应速度，如果升反应高温度则会加速这一杂质的生成，如果增加压力，由于钯或铂基催化剂的活性较高，将会还原原料3，3-二甲基丁醛而导致原料阿斯巴甜的反应不完全。由于上述杂质和阿斯巴甜难以与纽甜分离，这将会导致产品纯化的困难，因此其产品的纯度只有97％。这种纯度对于食品添加剂来说是不够的。为了提高纯度则必须对产品再纯化，如专利JP98/04783中描述的须经过晶析法、色谱法、萃取法、脱色等繁琐的过程。这样增加了生产成本。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供高效、低成本，并可使产品纯度提高的一种合成纽甜的方法
本发明的技术方案概述如下：
一种合成纽甜的方法，其特征是包括如下步骤：
(1)在有机溶剂中，将3，3-二甲基丁醛和阿斯巴甜在铱基催化剂的催化下，通入氢气，所述氢气的压力为1-300Kpa，在10℃-40℃，氢化反应5-30小时；
(2)过滤除去铱基催化剂，滤液浓缩除去有机溶剂；重结晶提纯，得到纽甜。
3，3-二甲基丁醛和阿斯巴甜的摩尔比较好的是1-1.05∶1；最好是1∶1。
有机溶剂优选甲醇或乙醇。
有机溶剂与阿斯巴甜的质量比较好的是5-20∶1；最好是8-12∶1。
铱基催化剂优选铱的质量含量为5％～15％的载附在活性炭上的铱、或铱的质量含量为5％～15％的载附在石墨上的铱或铱的质量含量为5％～15％的载附在二氧化硅上的铱。
铱基催化剂与阿斯巴甜的质量比较好的是0.01-0.5∶1；最好是0.05∶1。
本发明采用的铱基催化剂在催化加氢反应时对于亚胺的选择性要明显优于对醛的选择性。克服了钯或铂对亚胺选择性不高的缺点，同时反应体系不需要添加酸来酸化，这样通过提高压力来加速反应进程，缩短反应时间，大大降低了杂质纽甜甲酯的生成。同时提高了原料的利用率，极大地减少了杂质两个烷基的N，N-二(3，3-二甲基丁基)-L-α-天冬氨酰基]-L-苯丙氨酸甲酯的生成，提高了产物纽甜的纯度，并通过简单的结晶就可以使产品的纯度大于99％(HPLC)，降低了产品的提纯难度也就降低了生产成本，是一种适合大规模生产的纽甜生产工艺。
具体实施方式
本发明的反应式如下：
下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明。
实施例1
一种合成纽甜的方法，包括如下步骤：
(1)在甲醇中，将摩尔比为1∶1的3，3-二甲基丁醛和阿斯巴甜在铱的质量含量为5％的载附在活性炭上的铱作为催化剂的催化下，通入压力为50Kpa的氢气，在30℃，氢化反应5小时，甲醇与阿斯巴甜的质量比为8∶1；催化剂与阿斯巴甜的质量比是0.05∶1；
(2)过滤除去催化剂，滤液浓缩除去甲醇，用重结晶的方法提纯，得到纽甜，收率90％，纯度大于99％。
实施例2
一种合成纽甜的方法，包括如下步骤：
(1)在甲醇中，将摩尔比为1.01∶1的3，3-二甲基丁醛和阿斯巴甜在铱的质量含量为10％的载附在活性炭上的铱作为催化剂的催化下，通入压力为1Kpa的氢气，在30℃，氢化反应15小时，甲醇与阿斯巴甜的质量比为8∶1；催化剂与阿斯巴甜的质量比是0.01∶1；
(2)过滤除去催化剂，滤液浓缩除去甲醇，用重结晶的方法提纯，得到纽甜，收率86％，纯度大于99％
实施例3
一种合成纽甜的方法，包括如下步骤：
(1)在乙醇中，将摩尔比为1.05∶1的3，3-二甲基丁醛和阿斯巴甜在铱的质量含量为15％的载附在活性炭上的铱作为催化剂的催化下，通入压力为150Kpa的氢气，在20℃，氢化反应30小时，乙醇与阿斯巴甜的质量比是12∶1；催化剂与阿斯巴甜的质量比是0.5∶1；
(2)过滤除去催化剂，滤液浓缩除去乙醇，用重结晶的方法提纯，得到纽甜，收率85％，纯度大于99％。
实施例4
一种合成纽甜的方法，包括如下步骤：
(1)在乙醇中，将摩尔比为1.05∶1的3，3-二甲基丁醛和阿斯巴甜在铱的质量含量为5％的载附在活性炭上的铱作为催化剂的催化下，通入压力为300Kpa的氢气，在20℃，氢化反应20小时，乙醇与阿斯巴甜的质量比是12∶1；催化剂与阿斯巴甜的质量比是0.5∶1；
(2)过滤除去催化剂，滤液浓缩除去乙醇，用重结晶的方法提纯，得到纽甜，收率87％，纯度大于99％。
实施例5
一种合成纽甜的方法，包括如下步骤：
(1)在甲醇中，将摩尔比为1∶1的3，3-二甲基丁醛和阿斯巴甜在铱的质量含量为5％的载附在石墨上的铱作为催化剂的催化下，通入压力为50Kpa的氢气，在10℃，氢化反应15小时，甲醇与阿斯巴甜的质量比为5∶1；催化剂与阿斯巴甜的质量比是0.05∶1；
(2)过滤除去催化剂，滤液浓缩除去甲醇，用重结晶的方法提纯，得到纽甜，收率89.5％，纯度大于99％。
实施例6
一种合成纽甜的方法，包括如下步骤：
(1)在甲醇中，将摩尔比为1.01∶1的3，3-二甲基丁醛和阿斯巴甜在铱的质量含量为10％的载附在石墨上的铱作为催化剂的催化下，通入压力为150Kpa的氢气，在40℃，氢化反应10小时，甲醇与阿斯巴甜的质量比为20∶1；催化剂与阿斯巴甜的质量比是0.01∶1；
(2)过滤除去催化剂，滤液浓缩除去甲醇，用重结晶的方法提纯，得到纽甜，收率87％，纯度大于99％
实施例7
一种合成纽甜的方法，包括如下步骤：
(1)在甲醇中，将摩尔比为1∶1的3，3-二甲基丁醛和阿斯巴甜在铱的质量含量为15％的载附在石墨上的铱作为催化剂的催化下，通入压力为150Kpa的氢气，在20℃，氢化反应8小时，甲醇与阿斯巴甜的质量比是12∶1；催化剂与阿斯巴甜的质量比是0.5∶1；
(2)过滤除去催化剂，滤液浓缩除去乙醇，用重结晶的方法提纯，得到纽甜，收率88％，纯度大于99％。
实施例8
一种合成纽甜的方法，包括如下步骤：
(1)在甲醇中，将摩尔比为1∶1的3，3-二甲基丁醛和阿斯巴甜在铱的质量含量为5％的载附在二氧化硅上的铱作为催化剂的催化下，通入压力为150Kpa的氢气，在20℃，氢化反应8小时，甲醇与阿斯巴甜的质量比是12∶1；催化剂与阿斯巴甜的质量比是0.5∶1；
(2)过滤除去催化剂，滤液浓缩除去乙醇，用重结晶的方法提纯，得到纽甜，收率89％，纯度大于99％。
实施例9
一种合成纽甜的方法，包括如下步骤：
(1)在甲醇中，将摩尔比为1∶1的3，3-二甲基丁醛和阿斯巴甜在铱的质量含量为10％的载附在二氧化硅上的铱作为催化剂的催化下，通入压力为100Kpa的氢气，在20℃，氢化反应10小时，甲醇与阿斯巴甜的质量比是12∶1；催化剂与阿斯巴甜的质量比是0.5∶1；
(2)过滤除去催化剂，滤液浓缩除去乙醇，用重结晶的方法提纯，得到纽甜，收率89％，纯度大于99％。实施例10
一种合成纽甜的方法，包括如下步骤：
(1)在甲醇中，将摩尔比为1∶1的3，3-二甲基丁醛和阿斯巴甜在铱的质量含量为15％的载附在二氧化硅炭上的铱作为催化剂的催化下，通入压力为50Kpa的氢气，在20℃，氢化反应11小时，甲醇与阿斯巴甜的质量比是12∶1；催化剂与阿斯巴甜的质量比是0.5∶1；
(2)过滤除去催化剂，滤液浓缩除去乙醇，用重结晶的方法提纯，得到纽甜，收率88％，纯度大于99％。
Claims (4)
1.一种合成纽甜的方法，其特征是包括如下步骤：
(1)在有机溶剂中，将3，3-二甲基丁醛和阿斯巴甜在铱基催化剂的催化下，通入氢气，所述氢气的压力为1-300Kpa，在10℃-40℃，氢化反应5-30小时；
(2)过滤除去铱基催化剂，滤液浓缩除去有机溶剂；重结晶提纯，得到纽甜；所述3，3-二甲基丁醛和阿斯巴甜的摩尔比为1-1.05∶1；所述有机溶剂为甲醇或乙醇；所述有机溶剂与阿斯巴甜的质量比为5-20∶1；所述铱基催化剂为铱的质量含量为5％～15％的载附在活性炭上的铱、或铱的质量含量为5％～15％的载附在石墨上的铱或铱的质量含量为5％～15％的载附在二氧化硅上的铱；所述铱基催化剂与阿斯巴甜的质量比为0.01-0.5∶1。
2.根据权利要求1所述的一种合成纽甜的方法，其特征是所述3，3-二甲基丁醛和阿斯巴甜的摩尔比为1∶1。
3.根据权利要求1所述的一种合成纽甜的方法，其特征是所述有机溶剂与阿斯巴甜的质量比为8-12∶1。
4.根据权利要求1所述的一种合成纽甜的方法，其特征是所述铱基催化剂与阿斯巴甜的质量比为0.05∶1。
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