CN103288891A - 一种蔗糖-6-乙酸酯的纯化方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种蔗糖-6-乙酸酯的纯化方法，属于有机物纯化技术领域。该方法包括：将蔗糖-6-乙酸酯粗品与石油醚混合形成乳浊液；所述乳浊液与硅胶混匀后形成待分离液；将所述待分离液加入硅胶石油醚层析柱中通过展开剂进行层析分离，对含有蔗糖-6-乙酸酯的流分进行减压浓缩得到蔗糖-6-乙酸酯成品。本发明实施例提供的蔗糖-6-乙酸酯的纯化方法，过程简单，目标产物的纯度（纯度可达98%以上）和收率高，能有效提高最终产物三氯蔗糖的纯度和产品质量，并降低生产成本；且分离过程中使用的展开剂和硅胶能重复利用，有效降低了纯化成本。

Description

一种蔗糖-6-乙酸酯的纯化方法

技术领域

本发明属于有机物纯化技术领域，特别涉及一种蔗糖-6-乙酸酯的纯化方法。

背景技术

三氯蔗糖是目前发现的最适宜人类使用的高效甜味剂，在其工业化制备过程中，首先要得到中间体蔗糖-6-乙酸酯。迄今为止，真正具有工业化价值的蔗糖-6-乙酸酯的生产方法主要有两种：

在专利号为US4889928和US5449772的专利中公开了一种原乙酸三甲酯法合成蔗糖-6-乙酸酯的方法，蔗糖、原乙酸三甲酯在DMF（N，N-二甲基甲酰胺）溶剂中以对甲苯磺酸为催化剂进行环合反应，再加水开环，最后加入叔丁胺完成转位反应，减压浓缩制得蔗糖-6-乙酸酯。

在专利号为US4950746、US5023329的专利中公开了一种二丁基氧化锡法合成蔗糖-6-乙酸酯的方法，蔗糖、二丁基氧化锡在DMF溶剂中以环己烷为脱水剂进行6位上的缩合反应，再滴加醋酸酐进行6位上的酰基化反应，加水终止反应后用环己烷萃取有机锡，最后减压浓缩制得蔗糖-6-乙酸酯。

采用以上两种方法得到的蔗糖-6-乙酸酯都含有大量的未反应完的蔗糖、蔗糖-4-乙酸酯以及蔗糖双乙酸酯等杂质。其中，原乙酸三甲酯法合成的蔗糖-6-乙酸酯的纯度只有72%左右，二丁基氧化锡法合成的蔗糖-6-乙酸酯的纯度只有82%左右。因此，以前述两种方法合成的蔗糖-6-乙酸酯为原料直接进行氯化合成三氯蔗糖存在两个问题：其一：制得的三氯蔗糖-6-乙酸酯纯度低，采用上述两种方法最终制得的三氯蔗糖的纯度分别为50%左右（原乙酸三甲酯法）和60%左右（二丁基氧化锡法），则要想制备合格的三氯蔗糖产品，需要经过多次重结晶，使得生产周期加长，产品收率下降。其二：大量的未反应完的蔗糖、蔗糖-4-乙酸酯以及蔗糖双乙酸酯等杂质，在氯化过程中需要消耗大量的氯化试剂，也大大增加了反应溶剂、萃取剂的使用量，造成了生产成本的大幅度增高。那么在利用中间体蔗糖-6-乙酸酯合成三氯蔗糖之前需要对蔗糖-6-乙酸酯进行纯化，现有技术通常采用碱土金属纯化法对蔗糖脂肪酸酯进行纯化。

具体地，申请号为200510006011.1的专利公开了一种蔗糖脂肪酸酯的提纯方法，该方法将蔗糖酯粗品与有机溶剂混合得到蔗糖酯粗品溶液，将粗品溶液的pH值控制在5.5~6.5，去除水分后得到酸化溶液，在酸化溶液中加入碱土金属化合物进行反应，将反应混合物用离心、层淀或者过滤方法除去生成的盐，滤液经过减压蒸馏即可得到纯化的蔗糖酯产品。

发明人在使用上述方法纯化蔗糖-6-乙酸酯时发现：该方法适用于提纯多种蔗糖脂肪酸酯的混合物，不能分离成单体蔗糖脂肪酸酯，而且还存在产物回收率低的问题，因此不适用于蔗糖-6-乙酸酯的纯化过程；同时该方法过程比较复杂，纯化成本较高。

发明内容

本发明的目的是提供一种蔗糖-6-乙酸酯的纯化方法，该方法针对蔗糖-6-乙酸酯，过程简单，分离纯度高，纯度可达98%以上，且分离成本低。所述技术方案如下：

(1)将蔗糖-6-乙酸酯粗品与石油醚混合形成乳浊液，蔗糖-6-乙酸酯粗品与石油醚的质量体积比（g/mL）为1~2，优选为1.5左右；

其中，蔗糖-6-乙酸酯粗品可以通过原乙酸三甲酯法和二丁基氧化锡法等方法得到，但并不作为本发明的限定，蔗糖-6-乙酸酯粗品还可以通过其他方法得到。

具体地，原乙酸三甲酯法为：蔗糖、原乙酸三甲酯在DMF溶剂中以对甲苯磺酸为催化剂进行环合反应，再加水开环，最后加入叔丁胺完成转位反应，减压浓缩制得蔗糖-6-乙酸酯。二丁基氧化锡法为：蔗糖、二丁基氧化锡在DMF溶剂中以环己烷为脱水剂进行6位上的缩合反应，再滴加醋酸酐进行6位上的酰基化反应，加水终止反应后用环己烷萃取有机锡，最后减压浓缩制得蔗糖-6-乙酸酯。

(2)将步骤(1)得到的乳浊液与硅胶混匀后形成待分离液，待分离液为糊状物，该步骤中硅胶与乳浊液的质量比为1~3，优选为2左右；

(3)将步骤(2)得到的待分离液加入硅胶石油醚层析柱中通过展开剂进行层析分离，对含有蔗糖-6-乙酸酯的流分进行减压浓缩，得到纯度大于98%（高效液相色谱检测）的蔗糖-6-乙酸酯成品；其中，在步骤(3)中硅胶石油醚层析柱高度为1~3m，优选为1.5~2m，层析柱中填充物为硅胶，石油醚作为溶剂。

进一步地，步骤(3)具体为：

在层析柱中装入石油醚与硅胶，混匀后静置，在层析柱中加入步骤(2)得到的待分离液，用展开剂冲洗柱子并利用TLC（thin layer chromatography，薄层色谱）或高效液相色谱仪进行监控，收集不同阶段的流分，对含有蔗糖-6-乙酸酯的流分在45~55℃进行减压浓缩，馏分回收作为展开剂循环套用，残留物即为蔗糖-6-乙酸酯成品。

其中，在步骤(3)中的层析分离过程为常见技术，为本领域的技术人员所熟知。更具体地，本发明实施例利用薄层色谱或高效液相色谱仪对纯化过程中各个阶段进行监控，用展开剂冲洗柱子，弃去前部分无蔗糖-6-乙酸酯的流分，至有蔗糖-6-乙酸酯析出开始收集，至蔗糖-6-乙酸酯出完为止，收集到的含有蔗糖-6-乙酸酯的流分在45~55℃减压浓缩，减压浓缩过程中得到的馏分气相色谱检测各组分含量，根据检测数值，调整比例后作为展开剂可以重复使用，减压浓缩后剩余的残留物即为蔗糖-6-乙酸酯成品。当然，同样可以对于不含蔗糖-6-乙酸酯的流分进行处理以回收其中的展开剂。

其中，本发明实施例中的硅胶石油醚层析柱中硅胶与石油醚的配比无特殊要求，但总硅胶的质量（每次分离时层析柱中硅胶的总质量，包括步骤(2)中待分离液中的硅胶与步骤(3)中层析柱中填装的硅胶）约为蔗糖-6-乙酸酯粗品质量（每次分离时层析柱中蔗糖-6-乙酸酯粗品的质量）的10~20倍。具体地，硅胶石油醚层析柱的填装方法为：在层析柱中注入2/3左右体积的石油醚，从投料口投入硅胶，至层析柱高度的3/5左右，边投边搅拌，然后静置约3h，打开出液阀，使层析柱内的石油醚液面降至硅胶顶面上5~10cm。上料方法为：装待分离液至层析柱高度的4/5左右即可用展开剂进行洗脱。 

其中，在步骤(3)中展开剂选自石油醚、乙酸乙酯、N，N-二甲基甲酰胺、甲醇、乙醇、丙酮、二氯甲烷、1,1,2-三氯乙烷和二氯乙烷中的一种或多种。优选地，展开剂为石油醚与乙酸乙酯的混合溶液，石油醚与乙酸乙酯的体积比为10:1~2。

其中，在步骤(3)后还包括：

(4)用洗脱剂清洗层析柱，清洗完成后取出硅胶，将取出来的硅胶于110~150℃活化后重复使用，以实现对硅胶的重复利用。其中，洗脱剂选自甲醇、乙醇和N，N-二甲基甲酰胺中的一种或多种。

其中，以上使用的硅胶为粗孔硅胶，粒度为200~400目，优选为200~300目。

本发明实施例带来的有益效果为：本发明实施例提供的蔗糖-6-乙酸酯的纯化方法，过程简单，目标产物的纯度（纯度可达98%以上）和收率高，能有效提高后续产物三氯蔗糖的纯度和产品质量，并降低生产成本；且分离过程中使用的展开剂和硅胶能重复利用，有效降低了纯化成本。

 

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明实施方式作进一步地详细描述。

实施例1

在2m高的层析柱中注入2/3体积的石油醚，从投料口投入粗孔硅胶（200~300目），至层析柱高度的3/5左右，边投边搅拌，然后静置约3h。打开出液阀，使层析柱内的石油醚液面降至硅胶顶面上5~10cm。

在采用原乙酸三甲酯法制得的蔗糖-6-乙酸酯粗品中加入约1.5倍（w/v，g/mL）石油醚，剧烈搅拌成乳浊液，然后和2倍（w/w）的粗孔硅胶（200~300目）混匀，装入上述硅胶柱中，装料至层析柱高度的4/5左右。

用石油醚与乙酸乙酯（v/v=90：10）混合溶液冲洗柱子，弃去前部分无蔗糖-6-乙酸酯的流分，至有蔗糖-6-乙酸酯析出开始收集，至蔗糖-6-乙酸酯出完为止。再用50℃热水浴减压浓缩含有蔗糖-6-乙酸酯的流分，得到纯度大于98%的蔗糖-6-乙酸酯成品。最后用甲醇清洗硅胶柱，清洗完成后取出硅胶，取出的硅胶于120℃活化后重复使用。

 

实施例2

在3m高的层析柱中注入2/3体积的石油醚，从投料口投入粗孔硅胶（200~400目），至层析柱高度的3/5左右，边投边搅拌，然后静置约3h。打开出液阀，使层析柱内的石油醚液面降至硅胶顶面上5~10cm。

在采用二丁基氧化锡法制得的蔗糖-6-乙酸酯粗品中加入约2倍（w/v，g/mL）石油醚，剧烈搅拌成乳浊液，然后和3倍（w/w）的粗孔硅胶（200~400目）混匀，装入上述硅胶柱中，装料至层析柱高度的4/5左右。

用石油醚与二氯甲烷（v/v=90：10）混合溶液冲洗柱子，弃去前部分无蔗糖-6-乙酸酯的流分，至有蔗糖-6-乙酸酯析出开始收集，至蔗糖-6-乙酸酯出完为止。再用45℃热水浴减压浓缩含有蔗糖-6-乙酸酯的流分，得到纯度大于98%的蔗糖-6-乙酸酯成品。最后用乙醇清洗硅胶柱，清洗完成后取出硅胶，取出的硅胶于130℃活化后重复使用。

 

实施例3

在1.5m高的层析柱中注入2/3体积的石油醚，从投料口投入粗孔硅胶（200~300目），至层析柱高度的3/5左右，边投边搅拌，然后静置约3h。打开出液阀，使层析柱内的石油醚液面降至硅胶顶面上5~10cm。

将蔗糖-6-乙酸酯粗品中加入约1倍（w/v，g/mL）石油醚，剧烈搅拌成乳浊液，然后和1倍（w/w）的粗孔硅胶（200~300目）混匀，装入上述硅胶柱中，装料至层析柱高度的4/5左右。

用石油醚与乙酸乙酯（v/v=10：1）混合溶液冲洗柱子，弃去前部分无蔗糖-6-乙酸酯的流分，至有蔗糖-6-乙酸酯析出开始收集，至蔗糖-6-乙酸酯出完为止。再用55℃热水浴减压浓缩含有蔗糖-6-乙酸酯的流分，得到纯度大于98%的蔗糖-6-乙酸酯成品。最后用DMF清洗硅胶柱，清洗完成后取出硅胶，取出的硅胶于150℃活化后重复使用。

 

实施例4

本实施例与实施例1基本相同不同之处在于，展开剂为石油醚和二氯乙烷的混合液；洗脱剂为甲醇和乙醇的混合溶液。

 

实施例5

本实施例与实施例1基本相同不同之处在于，展开剂为石油醚、甲醇和乙醇的混合溶液；洗脱剂为甲醇。

 

其中，以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种蔗糖-6-乙酸酯的纯化方法，其特征在于，所述方法包括：

(1)将蔗糖-6-乙酸酯粗品与石油醚混合形成乳浊液；

(2)所述乳浊液与硅胶混匀后形成待分离液；

(3)将所述待分离液加入硅胶石油醚层析柱中通过展开剂进行层析分离，对含有蔗糖-6-乙酸酯的流分进行减压浓缩得到蔗糖-6-乙酸酯成品。 

2.根据权利要求1所述的纯化方法，其特征在于，在步骤(3)后还包括：

(4)用洗脱剂清洗层析柱，清洗完成后取出硅胶并于110~150℃活化后重复使用，所述洗脱剂选自甲醇、乙醇和N，N-二甲基甲酰胺中的一种或多种。 

3.根据权利要求1所述的纯化方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述蔗糖-6-乙酸酯粗品与石油醚的质量体积比g/mL为1~2。 

4.根据权利要求1所述的纯化方法，其特征在于，在步骤(2)中，所述硅胶与乳浊液的质量比为1~3。 

5.根据权利要求1所述的纯化方法，其特征在于，在步骤(3)中，所述层析柱高度为1~3m，填充物为硅胶,石油醚为溶剂。 

6.根据权利要求5所述的纯化方法，其特征在于，步骤(3)具体为：

在层析柱中装入石油醚与硅胶，混匀后静置，加入所述待分离液，用所述展开剂冲洗柱子并利用薄层色谱或高效液相色谱仪进行监控，收集含有蔗糖-6-乙酸酯的流分，所述流分在45~55℃减压浓缩，馏分回收作为展开剂循环套用，残留物为所述蔗糖-6-乙酸酯成品。 

7.根据权利要求1或6所述的纯化方法，其特征在于，在步骤(3)中，所述展开剂选自石油醚、乙酸乙酯、N，N-二甲基甲酰胺、甲醇、乙醇、丙酮、二氯甲烷、1,1,2-三氯乙烷和二氯乙烷中的一种或多种。 

8.根据权利要求7所述的纯化方法，其特征在于，在步骤(3)中，所述展开剂为石油醚与乙酸乙酯的混合溶液，所述石油醚与乙酸乙酯的体积比为10:1~2。 

9.根据权利要求1~8任一所述的纯化方法，其特征在于，所述总硅胶量与所述蔗糖-6-乙酸酯粗品的质量比为10~20，所述硅胶为粗孔硅胶，粒度为200~400目。