CN102584910A

CN102584910A - 新型高效甜味剂三氯蔗糖中间体-蔗糖-6-乙酯的有机锡化学合成制备方法

Info

Publication number: CN102584910A
Application number: CN2011102891257A
Authority: CN
Inventors: 范伟光
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-09-27
Filing date: 2011-09-27
Publication date: 2012-07-18

Abstract

本发明详细描述了一种新型高效甜味剂三氯蔗糖中间体——蔗糖-6-乙酯的有机锡单酯化学合成制备方法。具体说它是利用有机锡，例如二丁基氧化锡与蔗糖(多元醇)分子中的两个相邻羟基会发生噁烷基化反应，生成—种大分子结构中间物—双蔗糖四丁基双锡噁烷(简称DBSS)。其结构分子式(见附图)。在反应机理上，二丁基氧化锡实际上是起作助催化剂作用。蔗糖在乙酸酐发生酰化反应时由于有二丁基氧化锡助催化剂存在使得酰化反应有高选择性效应，从而生成了纯度较高的蔗糖-6-乙酯。(见附图)它为制备高纯度三氯蔗糖奠定了良好的质量基础。

Description

新型高效甜味剂三氯蔗糖中间体-蔗糖-6-乙酯的有机锡化学合成制备方法

三氯蔗糖又称蔗糖素，学名：4，1’，6’-三氯-4，1’，6’-三脱氧半乳型蔗糖：化学名称：1，6-二氯-1，6-二脱氯-β-D-呋喃果糖-4-氯-4-脱氧-α-D-半乳吡喃葡萄苷；分子式：C₁₂H₁₉O₈CL₃，异名：TGS：4，1′6′-三氯半乳蔗糖素；英文名称：Trichlorosucrose，商品名：Sucralose。

从三氯蔗糖结构式可以看出，它是一种双糖结构的蔗糖衍生物，为白色或灰白色晶体，几乎无气味，极易溶于水，乙醇和甲醇。甜度为蔗糖的600-800倍，甜味纯正，甜味曲线几乎与蔗糖重叠，对热、光和酸碱PH值均很稳定，三氯蔗糖属于一种非营养型，几乎生化作用不发生热量的强力高效甜味剂，在人体内几乎不被吸收，是当前最符合联合国粮农组织和世界卫生组织食品添加剂专家联合委员会(JECFA)提倡的甜味添加剂。本产品符合食品化合物药方集(FCC)及美国药典(USP)的现行规格。

在三氯蔗糖中间体-蔗糖-6-乙酯化学合成方法中以单酯法最可行，成本低又便于工业化生产，但最原始工艺是采用原乙酸三甲酯为原料，目前我国所生产的中间体均是采取这种方法的，但因产率低、杂质多、纯化难，而影响工业化进程，本专利介绍了一种特有生产制备方法：有机锡单基团保护法，它利用有机锡的噁化反应原理从而高选择性的合成高纯度蔗糖-6-乙酯。是目前最先进成本低又能工业化生产的方法。

有机锡单酯法反应共分两步：

1、蔗糖与有机锡的加成反应，又称“有机锡噁化”反应。

2、再同乙酸酐酰化，生产蔗糖-6-乙酯。(称为酰化反应)以上第一步和第二步，实际上可以看成是一步反应过程，第一步有机锡的噁化反应，它是辅助第二步酰化反应的助催化酰化反应，其反应原理是：有机锡氧化物和蔗糖(多元醇)分子中两个相邻羟基会发生噁烷基化反应，形成有机锡噁烷(简称DBSS)，其结构式如(图4)。

因有机锡法所采用的有机锡能显著提高酰化的活性，提高收率，确保中间产品蔗糖-6-乙酯的纯度，而且有机锡有另一个显著优点，就是可以回收处理后重复使用，形成可循环使用的再生资源。

有关系统研究有机锡噁化反应在国外是二十世纪末(90年代)，最早研究专利是由JuanL·Navia，Athe，Ga发表的，而在我国是在高等院校并于二十一世纪初开始研究有成果，最早于2002年精细化工第四期(Fine Chemiclals2002(4)208-210，220)广西工学院韦异教授发表论文“蔗糖-6-苯甲酸酯的合成研究”作者首次在我国采用反相键合柱在高效液相色谱法监控下用二丁基氧化锡合成了蔗糖-6-苯甲酸酯的反应过程，收率84.6％，质量分数为95.7％。

本专利描述了利用低碳醇为溶剂，二丁基氧化锡为噁化试剂，乙酸酐为酰化剂来高选择性的合成高纯度蔗糖-6-乙酯。

本专利所采用有机锡单基团保护化学合成制备三氯蔗糖中间体-蔗糖-6-乙酯的其体实施实例：

实例一：

在一个2000ml的四口圆底烧瓶中，下端放置加热保温套，一口放置温度计，一口安装球型冷凝器，另一口安装氩气导管，中间是机械搅拌器，烧瓶中先放入99％以上纯度的干燥蔗糖55克和二丁基氧化锡42克并加入1000ml甲醇溶剂在氩气保护下回流3小时后，用旋转蒸发器，蒸出甲醇，然后将残余物再快速加入560ml DMF(NN’——二甲基甲酰胺)和18.1克乙酸酐(相当于16.76ml)，并在室温下通入氩气搅拌反应12小时以上，再将溶液真空浓缩抽走大部分DMF，形成糖浆状残余物，再倒入1000ml的二氯甲烷，从而形成白色沉淀粗品物质，(首次得到粗品为49.6克，其中还有3.5wt％未反应的蔗糖和87.2wt％是蔗糖-6-乙酯)，另外放置静止过夜在过滤干燥获得第二次干品3.5克，(其中还有1.5％的未反应蔗糖和89.1wt％蔗糖-6-乙酯)。粗品总得到53.1克。粗品得率96.55％。所得蔗糖-6-乙酯含量为89.1％，未达到98％以上，必须重结晶提纯。

实例二：

在一个2000ml的四口圆底烧瓶中，下端放置加热保温套，一口安置温度计，一口安装球型冷凝器，另一口安装氩气导管，中间是机械搅拌器，烧瓶内先放入26.1克(105mmol)的二丁基氧化锡，再加入750ml的正丁醇和500ml的DMF(N，N′一二甲基甲酰胺)，加热到125℃时均匀搅拌半小时左右，待溶液开始透明澄清为止，温度自动下降到100℃～110℃时在搅拌下通入氩气3小时。反应物再冷却到90℃时加入34.5克(相当于101mmol)的干燥蔗糖。在90℃左右搅拌下通入氩气4个小时，并逐渐冷却到室温下并在通入氩气情况下反应数小时，溶液用旋蒸(用水环泵于45℃下蒸去溶剂)，最后得到油状物体再加入420ml DMF溶解他。这个DMF溶液再转移到一个1000ml的三口圆底烧瓶中，中间安装机械搅拌，另一口缓慢导入氩气，冰浴中冷却并加入乙酸酐11.3克≈10.5ml，并于0℃左右(冰浴下)通入氩气搅拌8小时再于室温下反应12小时。粗产品用G4玻璃漏斗过滤再用丙酮2X100ml洗涤两次，在50℃，0.5mm汞柱下真空干燥16小时，得到白色固体雪状物32.7克(蔗糖-6-乙酯)分析结果98.3％(蔗糖-6-乙酯)，得率94.78％，所得到中间产品蔗糖-6-乙酯，纯度98.3％可用紫外吸收光谱分析测得，其它如未反应完的蔗糖，乙酸盐和助酰化试剂有机锡(二丁基氧化锡)含量都极少。所以不需重结晶纯化。

实例三：

在一个500ml的四口圆底烧瓶中，下端放置一个可加热保温和低温的水浴锅，一口安置温度计，一口安装球型冷凝器，另一口安装氩气导管，中间是机械搅拌器，瓶中放入10克99％以上的干燥蔗糖和7.3克二丁基氧化锡和无水甲醇400ml的混合物，在氩气保护下逐渐升温回流2小时以上，使混合物基本清澈透明为止，在用水环式真空泵减压蒸出甲醇溶剂，温度保持在55℃～60℃条件下，干燥的粘稠物用250ml的DMF溶解完全后，温度与零下1～2℃下加入乙酸酐3.3克相当于3.05ml，在通入氩气下搅拌半小时后，温度可升到0℃～3℃再搅拌4小时，然后在室温下搅拌48小时，反应用TLC监测，展开剂(氯仿∶甲醇∶乙酸＝15∶10∶1)显示乙酸酐原料几乎没有，蔗糖原料痕迹量为反应终点，并在35℃～40℃用机械真空泵干燥得无色浆状物，再分散到二氯甲烷中得很细的白色固体物质，在用真空抽滤除去二氯甲烷溶剂，并用二氯甲烷和正己烷洗涤1～2次后，再在热空气中干燥得到9.95克左右固体化合物，经紫外吸收光谱分析测得含量为96.5％，未反应的蔗糖为0.28克，二丁基氧化锡痕迹量。

说明书附图说明：

图1是三氯蔗糖分子结构式图；

图2是蔗糖分子结构式图；

图3是蔗糖-6-乙酯结构式图；

图4是1，3-二-(6-o-蔗糖)-1，1，3，3-四(丁羟基)二锡噁烷(缩称DBSS大分子)结构式图；

图5是有机锡噁化酰化反应机理图。

Claims

1.一种三氯蔗糖中间体，蔗糖-6-乙酯的有机锡化学合成制备方法，其特征是包括下述两个步骤：1)第一步骤是蔗糖首先与有机锡发生噁化反应；2)第二步骤是生成的中间物双蔗糖四丁基双锡噁烷(DBSS)再与酰化剂发生酰化反应。

2.如权利要求1的制备方法，其特征是所述第一步骤中1)所述的有机锡噁化加成试剂是二丁基氧化锡，但也可以是其它二烷基氧化锡；所述第二步骤中2)所述的酰化剂是乙酸酐，也可以是丙酸酐，马来酸酐和苯甲酸酐等。

3.如权利要求1的制备方法，其特征是所述第一步骤中1)噁化加成反应的溶剂只限于甲醇等五个碳以下的无水低碳醇；2)所述第二步骤中酰化反应溶剂必须是无水新鲜的DMF(N，N′-二甲基甲酰胺)(含水分在100PPm以下)。

4.如权利要求1的制备方法，其特征是所述第一步骤中1)噁化加成反应的条件必须在惰性气体的保护下，如氩气、氦气。不能有氧气和氮气存在。2)所述第二步骤中酰化反应，不能有甲醇和其它低碳醇存在。

5.所用蔗糖原料含量必须是99.5％以上，其中水分含量要在300PPm以下。