CN102603846A

CN102603846A - 一种离子液体中植物甾醇酯的制备方法

Info

Publication number: CN102603846A
Application number: CN2012100253896A
Authority: CN
Inventors: 贾承胜; 刘萍; 郭素洁; 周阳
Original assignee: Jiangnan University
Current assignee: Jiangnan University
Priority date: 2012-02-03
Filing date: 2012-02-03
Publication date: 2012-07-25

Abstract

本发明涉及在离子液体中植物甾醇酯的制备方法，属于食品、医药、化工和化妆品等技术领域。本发明采用的技术方案为：在装有磁力搅拌器的带支管的反应瓶中加入一定量脂肪酸、植物甾醇和离子液体，通入氮气，加热至一定温度后开始计时，反应一定时间后终止。离子液体的用量为植物甾醇的质量的5～10％，反应温度为90～170℃，反应时间2～8h。定时取样，进行TLC定性和HPLC定量分析以检测反应进程。反应结束后，反应瓶中形成上下两相，上层中有反应物及反应产物，经柱层析分离纯化得到植物甾醇酯产品，通过红外、质谱和核磁共振波谱分析进行结构鉴定；下层则是离子液体，可回收利用。本方法绿色环保，产率高，操作简单，便于规模化生产。

Description

一种离子液体中植物甾醇酯的制备方法

技术领域

本发明涉及离子液体中植物甾醇酯的绿色制备方法，属于食品、医药、化工和化妆品等技术领域。

背景技术

植物甾醇因其结构与胆固醇相似而能通过竞争性抑制胆固醇在小肠内的吸收，从而有效降低血液总胆固醇及低密度脂蛋白胆固醇吸收。作为一种食疗法，可以在降胆固醇治疗的初期服用植物甾醇。但游离型植物甾醇熔点高，脂溶性和水溶性都很差，限制了它的实际应用范围。甾醇的C-3羟基是重要活性基团，可与脂肪酸形成脂肪甾醇酸酯。研究表明，脂肪酸植物甾醇酯的脂溶性更好，并且同样可以抑制胆固醇的吸收。

在酯化反应中，其核心是催化剂。采用传统的强酸碱催化剂，不仅反应条件苛刻，产率低，往往有较多的副产物，分离困难，而且对设备腐蚀性大、环境污染严重。研制和开发新型环保型催化剂，如固载杂多酸、固体超强酸、离子液体、酶等用于酯的合成已成为研究热点。离子液体是在室温或低温下呈液态、完全由离子构成的物质，也称低温熔融盐。离子液体以其可循环使用、可设计性、环境友好并且高催化性能等优点，成为一种传统溶剂的理想替代品，越来越引起人们的重视。在过去的数十年中，离子液体作为一种可调节的反应溶剂和催化剂广泛应用于各种化学反应中。常见的离子液体有咪唑型离子液体，如[Bmim]BF₄，[Bmim]CF₃SO₃，但价格较贵。而由过渡金属氯化物和氯化胆碱构成的氯化胆碱·xMCl_n离子液体具有路易斯酸性，可用于催化酯化反应，并且制备简单，价格低廉，可望用于规模化生产，具有重要的意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服目前现有技术存在的缺陷，提供了一种在离子液体中植物甾醇酯的绿色制备方法。本方法工艺简单，成本较低，收率高，合成途径简便、绿色，适合用于食品等工业生产。

本发明采用以下技术方案：

使用在不同的离子液体中植物甾醇与各种饱和及不饱和脂肪酸进行酯化反应，一方面考察反应酯化率，另一方面通过测定不饱和脂肪酸酯化反应中茴香胺值来考察不饱和脂肪酸的氧化程度。其特征在于所述的方法为：在装有磁力搅拌器的带支管的反应瓶中加入一定量脂肪酸、植物甾醇和离子液体，通入氮气，加热至一定温度后开始计时，反应一定时间后终止。离子液体的用量为植物甾醇的质量的5～10％，反应温度为90～170℃，反应时间2～8h。定时取样，进行TLC定性和HPLC定量分析以检测反应进程。反应结束后，反应瓶中形成上下两相，上层中有反应物及反应产物，经柱层析分离纯化得到植物甾醇酯产品，通过红外、质谱和核磁共振波谱分析进行结构鉴定；下层则是离子液体，可回收利用。

所述植物甾醇酯的制备方法，其特征在于所述的植物甾醇为豆甾醇、β-谷甾醇、菜油甾醇和菜籽甾醇中的一种或一种以上任意比例的混合植物甾醇。

所述植物甾醇酯的制备方法，其特征在于所述的脂肪酸包括饱和脂肪酸(己酸、辛酸、癸酸、月桂酸、豆蔻酸、棕榈酸、硬脂酸、花生酸和山嵛酸)和不饱和脂肪酸(油酸、亚油酸、亚麻酸、花生油酸和芥酸)。

所述植物甾醇酯的制备方法，其特征在于所用的离子液体为[Bmim]BF₄、[Bmim]CF₃SO₃、ChCl·2SnCl₂、ChCl·2ZnCl₂、ChCl·2FeCl₃和ChCl·2.5SnCl₂，用量为植物甾醇质量的5～10％(w/w)，离子液体优选ChCl·2SnCl₂、ChCl·2ZnCl₂和ChCl·2.5SnCl₂，用量优选6～8％(w/w)。

所述植物甾醇酯的制备方法，其特征在于所述的氯化胆碱·xMCl_n离子液体制备方法为：在磁力搅拌下，将20mmol的氯化胆碱(ChCl)和40mmol的氯化亚锡、氯化锌或氯化铁混匀加热至100℃，直到形成透明澄清的液体，得到无色的ChCl·2SnCl₂、ChCl·2ZnCl₂和棕色的ChCl·2FeCl₃；将20mmol的氯化胆碱和50mmol的氯化亚锡混匀加热至100℃，搅拌至形成无色透明澄清的液体，得到ChCl·2.5SnCl₂。

所述植物甾醇酯的制备方法，其特征在于所述的酸醇摩尔比为1∶1～4∶1，反应温度为90～170℃，反应时间为2～8h；优选酸醇摩尔比为2∶1～3∶1，反应温度为120～160℃，反应时间为4～5h。

所述植物甾醇酯的制备方法，其特征在于所述分离纯化利用植物甾醇酯、植物甾醇和脂肪酸的极性差异及其在不同展开剂中的溶解性不同来实现，其步骤为：将植物甾醇酯混合物溶解在一定的展开剂中(料液比1∶3，w/v)，展开剂为石油醚/乙酸乙酯混合液(9∶1，v/v)，使用硅胶柱进行柱层析分离，收集产品，对收集到的各组分进行薄层层析(TLC)分析，将相同的组分合并，旋转蒸发除去溶剂，得到植物甾醇酯纯品，然后对纯品进行红外、质谱、核磁共振分析鉴定。

所述植物甾醇酯的制备方法，其特征在于对不同条件下制备的产品进行TLC定性和HPLC定量分析以检测反应进程，HPLC定量分析采用外标法，标准品自制。

所述植物甾醇酯的制备方法，其特征在于对样品的分析中，包含对反应中植物甾醇的转化率分析、植物甾醇酯的产率分析以及反应过程中副产物(主要为植物甾醇脱水形成的双烯烃类物质)的含量分析。

所述植物甾醇酯的制备方法，其特征在于制备不饱和脂肪酸植物甾醇酯的反应中，在测酯化产率的同时，并用ISO6885方法测定反应体系中的茴香胺值以检测体系中不饱和脂肪酸被氧化的程度。

本发明中所述的实时反应进程监测方法为高效液相色谱和薄层层析法。

本发明中酯化程度采用高效液相色谱测量，其HPLC分析条件：Symmetry-C18柱(4.6×250mm，5μm，Waters)，柱温：35℃，流动相：甲醇/正己烷/异丙醇＝8∶1∶1，流速：1.0mL/min，等速洗脱，进样量：10μL；检测器为蒸发光散射检测器(ELSD2420，Waters)，条件：载气为N₂，流速：1.8L/min，漂移管温度：85℃，压力：0.25MPa，喷雾器级别：70％。

本发明的有益效果：

(1)开发了一种新的植物甾醇酯绿色制备方法，筛选得到了多种适合植物甾醇酯化的离子液体催化剂；

(2)没有使用有毒有害的有机溶剂，适合用于食品工业生产；

(3)操作简单，反应条件温和，易实现工业化生产；

(4)酯化反应采用新型Lewis酸氯化胆碱离子液体，快速高效，具有产率高、反应时间短和产品易纯化等特点。

具体实施方式

下面结合具体例子，对本发明进行更具体的阐述。例子中的具体参数仅用于说明本发明而不用于限定范围，本领域内技术人员可以适当修改本发明参数。

实施例1

在带支管的反应瓶中加入1.440g(7.2mmol)月桂酸、0.984g(2.4mmol)植物甾醇和0.069g ChCl·2SnCl₂(相对于植物甾醇质量的7％)，置于带磁力搅拌的恒温油浴中，在氮气下于150℃搅拌反应4h，每隔0.5h取样一次，采用HPLC和TCL检测反应进程。反应结束后得到植物甾醇酯粗产品，产率为92.3％。通过柱层析进行分离纯化得到植物甾醇酯产品，并采用红外、质谱和核磁共振波谱分析进行结构鉴定。

实施例2

在带支管的反应瓶中加入1.344g(4.8mmol)亚油酸、0.984g(2.4mmol)植物甾醇和0.079g ChCl·2.5SnCl₂(相对于植物甾醇质量的8％)，置于带磁力搅拌的恒温油浴中，在氮气下于160℃搅拌反应4h，每隔0.5h取样一次，采用HPLC和TCL检测反应进程。反应结束后得到植物甾醇酯粗产品，产率为90.5％。通过柱层析进行分离纯化得到植物甾醇酯产品，并采用红外、质谱和核磁共振波谱分析进行结构鉴定。

实施例3

在带支管的反应瓶中加入0.864(6.0mmol)辛酸、0.984g(2.4mmol)植物甾醇和0.059g ChCl·2ZnCl₂(相对于植物甾醇质量的6％)，置于带磁力搅拌的恒温油浴中，在氮气下于120℃搅拌反应4h，每隔0.5h取样一次，采用HPLC和TCL检测反应进程。反应结束后得到植物甾醇酯粗产品，产率为88.6％。通过柱层析进行分离纯化得到植物甾醇酯产品，并采用红外、质谱和核磁共振波谱分析进行结构鉴定。

实施例4

在带支管的反应瓶中加入2.434g(7.2mmol)芥酸、0.984g(2.4mmol)植物甾醇和0.079g[Bmim]CF₃SO₃(相对于植物甾醇质量的8％)，置于带磁力搅拌的恒温油浴中，在氮气下于140℃搅拌反应5h，每隔0.5h取样一次，采用HPLC和TCL检测反应进程。反应结束后得到植物甾醇酯粗产品，产率为75.2％。通过柱层析进行分离纯化得到植物甾醇酯产品，并采用红外、质谱和核磁共振波谱分析进行结构鉴定。

Claims

1.一种离子液体中植物甾醇酯的绿色制备方法，其特征在于所述的方法为：在装有磁力搅拌器的带支管的反应瓶中加入一定量脂肪酸、植物甾醇和离子液体，通入氮气，加热至一定温度后开始计时，反应一定时间后终止。离子液体的用量为植物甾醇的质量的5～10％，反应温度为90～170℃，反应时间2～8h。定时取样，进行TLC定性和HPLC定量分析以检测反应进程。反应结束后，反应瓶中形成上下两相，上层中有反应物及反应产物，经柱层析分离纯化得到植物甾醇酯产品，通过红外、质谱和核磁共振波谱分析进行结构鉴定；下层则是离子液体，可回收利用。

2.如权利1要求所述植物甾醇酯的制备方法，其特征在于所述的植物甾醇为豆甾醇、β-谷甾醇、菜油甾醇和菜籽甾醇中的一种或一种以上任意比例的混合植物甾醇。

3.如权利要求1所述植物甾醇酯的制备方法，其特征在于所述的脂肪酸包括饱和脂肪酸(己酸、辛酸、癸酸、月桂酸、豆蔻酸、棕榈酸、硬脂酸、花生酸和山嵛酸)和不饱和脂肪酸(油酸、亚油酸、亚麻酸、花生油酸和芥酸)。

4.如权利要求1所述植物甾醇酯的制备方法，其特征在于所用的离子液体为[Bmim]BF₄、[Bmim]CF₃SO₃、ChCl·2SnCl₂、ChCl·2ZnCl₂、ChCl·2FeCl₃和ChCl·2.5SnCl₂，用量为植物甾醇质量的5～10％(w/w)。

5.如权利要求1所述植物甾醇酯的制备方法，其特征在于所述的氯化胆碱·xMCl_n离子液体制备方法为：在磁力搅拌下，将20mmol的氯化胆碱(ChCl)和40mmol的氯化亚锡、氯化锌或氯化铁混匀加热至100℃，直到形成透明澄清的液体，得到无色的ChCl·2SnCl₂、ChCl·2ZnCl₂和棕色的ChCl·2FeCl₃；将20mmol的氯化胆碱和50mmol的氯化亚锡混匀加热至100℃，搅拌至形成无色透明澄清的液体，得到ChCl·2.5SnCl₂。

6.如权利要求1所述植物甾醇酯的制备方法，其特征在于所述的酸醇摩尔比为1∶1～4∶1，反应温度为90～170℃，反应时间为2～8h。

7.如权利要求1～6所述植物甾醇酯的制备方法，其特征在于所述分离纯化利用植物甾醇酯、植物甾醇和脂肪酸的极性差异及其在不同展开剂中的溶解性不同来实现，其步骤为：将植物甾醇酯混合物溶解在一定的展开剂中(料液比1∶3，w/v)，展开剂为石油醚/乙酸乙酯混合液(9∶1，v/v)，使用硅胶柱进行柱层析分离，收集产品，对收集到的各组分进行薄层层析(TLC)分析，将相同的组分合并，旋转蒸发除去溶剂，得到植物甾醇酯纯品，然后对纯品进行红外、质谱和核磁共振分析鉴定。

8.如权利要求1所述植物甾醇酯的制备方法，其特征在于对不同条件下制备的产品进行TLC定性和HPLC定量分析以检测反应进程，HPLC定量分析采用外标法，标准品自制。

9.如权利要求1所述植物甾醇酯的制备方法，其特征在于对样品的分析中，包含对酯化反应中植物甾醇的转化率分析、植物甾醇酯的产率分析以及反应过程中副产物(主要为植物甾醇脱水形成的双烯烃类物质)的含量分析。

10.如权利要求1所述植物甾醇酯的制备方法，其特征在于制备不饱和脂肪酸植物甾醇酯的反应中，在测酯化产率的同时，并用ISO6885方法测定反应体系中的茴香胺值以检测体系中不饱和脂肪酸被氧化的程度。