CN103420830A - 赤藓糖醇脂肪酸一酯和二酯的选择性制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种制备β-赤藓糖醇脂肪酸一酯的方法，所述方法包括：在存在酸催化剂、带水剂和任选的相转移催化剂的条件下，使得脂肪酸与赤藓糖醇发生酯化反应，其中所述脂肪酸与赤藓糖醇的摩尔比为1:2至1:3，所述酯化反应的温度为80-100℃。另外，本发明还提供了一种制备2,3-赤藓糖醇脂肪酸二酯的方法，所述方法包括：在存在酸催化剂和带水剂的条件下，使得脂肪酸与赤藓糖醇发生酯化反应，其中所述脂肪酸与赤藓糖醇的摩尔比为2:1至3:1，所述酯化反应的温度为120-160℃。

Description

赤藓糖醇脂肪酸一酯和二酯的选择性制备方法
技术领域
本发明涉及酯化反应。更具体来说，本发明涉及赤藓糖醇脂肪酸一酯和二酯的选择性制备方法。
背景技术
近年来，随着人们生活水平的提高，对食品色香味的要求也越来越高。香是食品特色之一，但是有些食品的香味难以持久，因此在食品加工过程中需要加入香精香料以增加食品的香味。而经过萃取提炼得到的香精香料一般有易挥发，难保存等缺点。针对这一问题，如果把香精香料微胶囊化，可以获得卫生、经济、性能稳定、香味均一、便于保存、使用方便等优点。在美国，用微胶囊技术制备的粉末香精，已占食品香料的50%以上。粉末香精目前已广泛应用于糕点固体饮料、固体汤、快餐食品以及休闲食品中，例如烘焙制品、糖果制品、汤粉等。特别是烘焙过程需要经历高温环境，在此条件下，香精容易受到破坏或发生挥发，形成微胶囊后香精的损失可以大为减少。
但是这些微胶囊化的香料产品性能仍然无法完全满足人们的需求。例如，丁立忠等人在《中国调味品》杂质2009年第2期第90-95页上发表的《食用香精微胶囊化研究进展》中阐述了微胶囊的释放机制。在焙烤类食品的加工过程中，香精要经受80度以上的高温，传统的脂溶性壁材甘油酯熔点较低(通常低于60度)，在烘焙过程中会较早发生熔化，使包埋的香精释放出来。因此来说，虽然微胶囊壁起到一定缓释作用，但香精损失仍然较大。人们仍然在不断研发具有更理想的缓释性能的微胶囊壁材料。
纯度较高的赤藓糖醇的一酯和二酯具有较高的熔点（约80度左右），对包埋的香精能够起到更好的保护和缓释作用，是一种良好的微胶囊壁材料。本领域已知可以通过生物催化法制备此二种化合物。例如Junkui Piao等人在《生物工程学报（Biochemical Engineering Journal）》第14卷第2期第79-84页（2003年5月）中发表的论文《通过固定脂肪酶催化赤藓糖醇和油酸在丙酮中的缩合来合成赤藓糖醇一油酸酯和二油酸酯（Synthesis of mono-and dioleoylerythritols through immobilized-lipase-catalyzed condensation of erythritol andoleic acid in acetone）》中具体揭示了使用酶催化来合成α-赤藓糖醇油酸一酯和1,4-赤藓糖醇油酸二酯。迄今为止，本领域尚没有文献揭示可以通过生物酶催化以外的化学酯化工艺制备具有高纯度的赤藓糖醇单酯和二酯产品。例如，中国专利第CN1649664A号中提到了将赤藓糖醇的脂肪酸酯或聚酯用于化妆品等用途的应用，其中使用氯化锡作为催化剂，制得的产物中二酯、三酯和四酯的比例大致相当。此种一酯到四酯的混合物的熔点显著降低，与常规的甘油酯相比并没有显著的优越性。因此，人们需要开发一种制备高纯度赤藓糖醇单酯和二酯的新工艺，在获得较高产物选择性的同时实现工艺的简化和成本的降低。
发明内容
针对以上所述的本领域技术需求，在本发明的第一个方面，本发明提供了一种制备β-赤藓糖醇脂肪酸一酯的方法，所述方法包括：在存在酸催化剂、带水剂和任选的相转移催化剂的条件下，使得脂肪酸与赤藓糖醇发生酯化反应，其中所述脂肪酸与赤藓糖醇的摩尔比为1:2至1:3，所述酯化反应的温度为80-100℃。“任选”表示可以没有，也可以有。
在本发明的一个优选实施例中，使用的脂肪酸是C8-C22直链或支链、饱和或不饱和的脂肪酸，更优选的，使用的脂肪酸选自辛酸、癸酸、豆蔻酸、月桂酸、棕榈酸、硬脂酸、油酸、山俞酸、以及它们组合。
在本发明的另一个优选实施例中，使用的酸催化剂选自：无机酸、有机磺酸、固体酸、固体超强酸、离子交换树脂、以及它们的组合；更优选的，所述无机酸选自硫酸、硼酸、磷酸、酸性盐酸盐、酸式硫酸盐；所述有机磺酸选自对甲苯磺酸、对氨基苯磺酸；所述固体酸选自MCM-41；所述固体超强酸选自s-/Fe3O4-Al2O3型固体超强酸；所述离子交换树脂选自NKC-9和Amberlyst 15。
在本发明的另一个优选实施例中，使用的相转移催化剂选自聚醚、季铵盐或它们的组合；更优选的，所述聚醚选自聚乙二醇和聚乙二醇二烷基醚；所述季铵盐选自四丁基溴化铵、四丁基氯化铵、十二烷基三甲基氯化铵、十四烷基三甲基氯化铵和十六烷基三甲基溴化铵。
在本发明的另一个优选实施例中，使用的带水剂选自环己烷、甲苯、二甲苯，更优选的，带水剂是环己烷。
在本发明的另一个优选实施例中，酯化反应的持续时间为6-10小时，优选7-9小时。
在本发明的另一个优选实施例中，以用于所述酯化反应的所述脂肪酸和赤藓糖醇的总重量为基准计，所述酸催化剂的用量为1-20重量％，优选为1-5重量。
在本发明的另一个优选实施例中，以用于所述酯化反应的所述脂肪酸和赤藓糖醇的总重量为基准计，所述相转移催化剂的用量为1-10重量％。
在本发明的另一个优选实施例中，所述酯化反应对β-赤藓糖醇脂肪酸一酯的选择性等于或高于90％。
在本发明的另一个优选实施例中，酯化反应的温度为90-100℃。
在本发明的第二个方面本发明提供了一种制备2,3-赤藓糖醇脂肪酸二酯的方法，所述方法包括：在存在酸催化剂和带水剂的条件下，使得脂肪酸与赤藓糖醇发生酯化反应，其中所述脂肪酸与赤藓糖醇的摩尔比为2:1至3:1，所述酯化反应的温度为120-160℃。
在本发明的另一个优选实施例中，使用的脂肪酸是C8-C22直链或支链、饱和或不饱和的脂肪酸；优选的，脂肪酸选自辛酸、癸酸、豆蔻酸、月桂酸、棕榈酸、硬脂酸、油酸、山俞酸、以及它们的混合物。
在本发明的另一个优选实施例中，使用的酸催化剂选自：无机酸、有机磺酸、固体酸、固体超强酸、离子交换树脂、以及它们的组合；更优选的，所述无机酸选自硫酸、硼酸、磷酸、酸性盐酸盐、酸式硫酸盐；所述有机磺酸选自对甲苯磺酸、对氨基苯磺酸；所述固体酸选自MCM-41；所述固体超强酸选自s-/Fe3O4-Al2O3型固体超强酸；所述离子交换树脂选自NKC-9和Amberlyst 15。
在本发明的另一个优选实施例中，使用的带水剂选自环己烷、甲苯、二甲苯。更优选的，所述带水剂是甲苯或二甲苯。
在本发明的另一个优选实施例中，所述酯化反应的持续时间为20-26小时，优选22-25小时。
在本发明的另一个优选实施例中，以用于所述酯化反应的所述脂肪酸和赤藓糖醇的总重量为基准计，所述酸催化剂的用量为1-10重量％。
在本发明的另一个优选实施例中，所述酯化反应对2,3-赤藓糖醇脂肪酸二酯的选择性等于或高于90％。
在本发明的另一个优选实施例中，所述酯化反应的温度为120-140℃。
附图说明
图1是使用本发明方法制得的β-赤藓糖醇油酸一酯的表面张力-浓度曲线图。
具体实施方式
在本发明中，除非另外说明，所有的百分数和比例均以质量计。另外，本发明描述的所有数值范围均包括端值并且可以包括将公开的范围的上限和下限互相任意组合得到的新的数值范围。例如，如果公开了某种组分的质量百分含量为10~30质量％，优选15~25质量％，更优选20~23质量％，则相当于同时公开了以下的数值范围：10~15质量％、10~25质量％、10~20质量％、10~23质量％、15~30质量％、15~20质量％、15~23质量％、20~25质量％、23~25质量％。
本发明通过对原料比例、反应体系组分的浓度、催化剂种类和用量、反应温度和反应时间进行仔细控制，可以以高选择性制得β-赤藓糖醇脂肪酸一酯和2,3-赤藓糖醇脂肪酸二酯。在本发明中，“选择性”表示以发生酯化反应的赤藓糖醇总摩尔量为基准计，生成的特定脂肪酸酯所占的摩尔百分数。在本发明的制备β-赤藓糖醇脂肪酸一酯的方法的一个实施方式中，β-赤藓糖醇脂肪酸一酯产物的选择性等于或高于90％。在本发明的制备2,3-赤藓糖醇脂肪酸二酯的方法的一个实施方式中，2,3-赤藓糖醇脂肪酸二酯产物的选择性等于或高于90％。
在本发明的一个实施方式中，使用C8-C22直链或支链、饱和或不饱和的脂肪酸制备所述β-赤藓糖醇脂肪酸一酯或2,3-赤藓糖醇脂肪酸二酯。在本发明中，术语“脂肪酸”包括常规定义的脂肪酸和脂肪油，例如，在天然的脂肪和油中发现的长链脂肪酸，包括具有直链或支链脂肪链和一个或多个酸基，如羧酸根、磺酸根、磷酸根、膦酸根等的化合物。所述“脂肪酸”化合物能够“酯化”或与所述多元醇上的羟基形成类似的化学键。脂肪酸可衍生自合适的天然存在的或合成的脂肪酸或油，其可以是饱和或不饱和的，也可以为直链或支链的脂肪酸，并可任选包括位置异构体或几何异构体。可以商业提供或应用本领域技术人员已知的步骤很容易地制备或分离许多脂肪酸或油。所述脂肪酸优选是直链脂肪酸，合适的脂肪酸的实施例包括选自辛酸、癸酸、豆蔻酸、月桂酸、棕榈酸、硬脂酸、油酸、山俞酸、以及它们的混合物。更优选棕榈酸、辛酸、山俞酸、油酸、及其混合物。相应地，术语“C8-C22的脂肪酸”指的是，碳原子数为8个、9个、10个、11个、12个、13个、14个、15个、16个、17个、18个、19个、20个、21个或22个的脂肪酸。
在本发明的一个实施方式中，对于制备β-赤藓糖醇脂肪酸一酯的方法，所述脂肪酸与赤藓糖醇的摩尔比为1:2至1:3；所述酯化反应的温度为80-100℃，优选90-100℃；酯化反应的持续时间为6-10小时，优选7-9小时，更优选8小时。在本发明的另一个实施方式中，对于制备2,3-赤藓糖醇脂肪酸二酯的方法，所述脂肪酸与赤藓糖醇的摩尔比为2:1至3:1；所述酯化反应的温度为120-160℃，优选120-140℃；酯化反应的持续时间为20-26小时，优选22-25小时，更优选24小时。
在本发明中，“酸催化剂”指的是如布朗斯台德定义的能够给予质子的物质或是指如路易斯定义的能够与具有未共用电子对的原子、分子或离子形成共价键的物质。本发明中使用的酸催化剂可以选自无机酸、有机磺酸、固体酸、固体超强酸、离子交换树脂、以及它们的组合。其中所述无机酸可以选自硫酸、硼酸、磷酸、酸性盐酸盐、酸式硫酸盐；所述有机磺酸可以选自对甲苯磺酸、对氨基苯磺酸；所述固体酸可以选自MCM-41；所述固体超强酸可以选自s-/Fe3O4-Al2O3型固体超强酸；所述离子交换树脂可以选自NKC-9和Amberlyst 15。所述酸催化剂优选是对甲基苯磺酸、s-/Fe3O4-Al2O3型固体超强酸、NKC-9、硫酸、或其混合物。
在本发明中，术语“相转移催化剂”是指该物质至少部分地存在于第一相(通常是有机相)，或被第一相所浸润，可促进第一相中的反应物和能从第二相(通常是含水相，但某些情况下是固体)转移至第一相去的反应物之间的反应。反应之后，为了进一步转移反应物，相转移催化剂被释放出来。E.V.Dehmlow在Angewante Chemie(国际版)，13(3)，170(1974)中对相转移催化剂作了综述。其它的相关综述可参见Jozef Dockx，Synthesis(1973)，441-456和C.M.Starks，JACS.，(93)1，1971年1月13日，195-199。适当的相转移催化剂是优选含有大体积有机基团的季铵盐或聚醚，所述大体积有机基团通常是烷基或芳烷基基团，以使其溶于有机相。优选的相转移催化剂是四烷基或芳烷基(如苄基)三烷基铵或聚醚，其中连接于各个氮原子或磷原子上的碳原子的数目在10至70之间，此数目在16至40之间是特别优选的。在本发明的反应体系中，可以任选地使用相转移催化剂促进反应物在疏水相和亲水相之间的物质转移，从而促进反应过程的进行。在本发明的一个实施方式中，对于制备β-赤藓糖醇脂肪酸一酯的方法，在其中使用的相转移催化剂选自聚醚和季铵盐。所述聚醚选自聚乙二醇和聚乙二醇二烷基醚；所述季铵盐选自四丁基溴化铵、四丁基氯化铵、十二烷基三甲基氯化铵、十四烷基三甲基氯化铵和十六烷基三甲基溴化铵。
由于本发明的酯化反应是可逆反应，通过加入带水剂，可以促进该反应向着生成酯的正方移动。术语“带水剂”指的是，能将生成的水及时移除反应体系的物质，其能与水或反应物之一形成二元或三元共沸物而将水及时带出反应体系，打破反应的热力学平衡，使反应向有利于生成酯的方向进行。在本发明的一个实施方式中，对于制备一酯和二酯的方法，所述带水剂选自环己烷、甲苯、二甲苯。在本发明的另一个实施方式中，为了制备β-赤藓糖醇脂肪酸一酯，所述带水剂优选是环己烷。在本发明的另一个实施方式中，对于制备2,3-赤藓糖醇脂肪酸二酯的方法，所述带水剂优选是甲苯或二甲苯。
在本发明的一个实施方式中，对于制备β-赤藓糖醇脂肪酸一酯的方法，以用于所述酯化反应的脂肪酸和赤藓糖醇的总重量为基准计，所述酸催化剂的用量为1-20重量％，优选7-12重量%，更优选1-5重量％。对于制备2,3-赤藓糖醇脂肪酸二酯的方法，以用于所述酯化反应的脂肪酸和赤藓糖醇的总重量为基准计，所述酸催化剂的用量为1-10重量％。
在阅读了以上说明书之后，本领域技术人员可以在本领域所涵盖的范围之内对以上所述实施方式进行一定程度的改良、替代和组合，从而实施本发明并获得类似的技术效果。所有这些改良、替代和组合也都包括在本发明范围之内。
下面结合具体实施例对本发明的优选实施方式进行进一步的详细论述，以便于人们更深刻而准确地理解本发明。但是需要指出的是，以下的具体实施例仅仅是用于举例说明的目的，不会对本发明的保护范围构成任何限制，本发明的范围仅仅由权利要求书限定。
实施例
首先，在以下实施例1-6中将举例说明β-赤藓糖醇脂肪酸一酯的选择性制备方法。
实施例1制备β-赤藓糖醇棕榈酸一酯
将105g（0.41mol)棕榈酸和150g（1.23mol）赤藓糖醇加入2L的三口烧瓶中，为该烧瓶安装搅拌器、冷凝器和加液漏斗。将1L环己烷作为带水剂加入该烧瓶中，然后加入相转移催化剂十六烷基三甲基溴化铵（7.65g,3%wt）和反应催化剂对甲基苯磺酸（5.1g,2%wt）。使用油浴装置将混合物加热至94±2℃，并在此温度回流6小时。由于赤藓糖醇的熔点为122℃，在反应结束之后，可以在反应体系中看到以固体形式存在的未反应的赤藓糖醇，趁热过滤除去所述未反应的赤藓糖醇。然后使得反应体系冷却至室温并静置2小时，过滤得到一部分固体产物，液体旋蒸干燥，所得到的产物与之前过滤得到的固体合并，用饱和碳酸氢钠水溶液洗涤，然后用石油醚洗涤，一共得到80g固体产物。使用购自瑞士布鲁克公司（Bruker）的Bruker-400核磁共振仪对该产物的CDCl3溶液进行1H NMR表征(400MHz)，结果如下:δ0.88(3H,t,J=6.8Hz),1.25(24H,m),1.64(2H,m),2.39(2H,t,J=7.6Hz),3.71(1H,dd,J=5.6Hz),3.81(1H,dd,J=4Hz),3.97(1H,dd,J=5.6Hz),4.07(1H,dd,J=5.6Hz),4.45(1H,m),5.14(1H,m)。以上核磁表征数据表明所得产物为赤藓糖醇β位上的羟基发生酯化生成的一酯，即β-赤藓糖醇棕榈酸一酯。使用购自美国安捷伦科技有限公司（Agilent）的Agilent 1200高效液相色谱仪（使用ELSD检测器)对产物纯度进行表征，测得产物中β-赤藓糖醇棕榈酸一酯的纯度为91%。
在以下的实施例中使用类似的反应装置，使用相同的设备和方法对产物进行定性和定量分析。
实施例2制备β-赤藓糖醇棕榈酸一酯
将10.5g（0.041mol)棕榈酸和15g（0.123mol）赤藓糖醇加入500mL三口烧瓶中，为该烧瓶安装搅拌器、冷凝器和加液漏斗。将200mL环己烷作为带水剂加入烧瓶中，加入反应催化剂NKC-9（购自南大树脂厂，NKC-9干氢催化树脂）（5g,20%wt）。该混合物在85±2℃回流10小时，待反应结束之后，将反应体系冷却至室温并静置2小时，过滤除掉催化剂和过量的赤藓糖醇，旋蒸干燥后得到5g产物。经1H NMR表征为β-赤藓糖醇棕榈酸一酯，通过HPLC表征纯度为93%。
实施例3制备β-赤藓糖醇棕榈酸一酯
将10.5g（0.041mol)棕榈酸和15g（0.123mol）赤藓糖醇加入500mL三口烧瓶中，为该烧瓶安装搅拌器、冷凝器和加液漏斗。200mL环己烷作为带水剂加入烧瓶中，加入相转移催化剂聚乙二醇二烷基醚（2.6g,10%wt）和反应催化剂s-/Fe3O4-Al2O3型固体超强酸（购自厦门鑫达康无机材料有限公司）（1.28g,5%wt）。该混合物在88±2℃回流8小时，反应结束之后，将反应体系冷却至室温并静置2小时，过滤除掉催化剂和过量的赤藓糖醇，旋蒸干燥后得到8g产物。经1H NMR表征为β-赤藓糖醇棕榈酸一酯，通过HPLC表征纯度为91%。
实施例4制备β-赤藓糖醇辛酸一酯
将14.4g（0.1mol)辛酸和24.4g（0.2mol）赤藓糖醇加入500mL三口烧瓶中，为该烧瓶安装搅拌器、冷凝器和加液漏斗。200mL环己烷作为带水剂加入烧瓶中，然后加入相转移催化剂聚乙二醇（购自国药集团化学试剂有限公司）（1.17g,3%wt）和反应催化剂磷酸（0.4g,1%wt）。该混合物在96±2℃回流9小时，反应结束之后，将反应体系冷却至室温并静置2小时，过滤除掉催化剂和过量的赤藓糖醇，旋蒸干燥后得到10g产物。经1H NMR表征为β-赤藓糖醇辛酸一酯，通过HPLC表征纯度为92%。
实施例5制备β-赤藓糖醇油酸一酯
将50g（0.18mol)油酸和65g（0.54mol）赤藓糖醇加入1L三口烧瓶中，为该烧瓶安装搅拌器、冷凝器和加液漏斗。将500mL环己烷作为回流溶剂加入烧瓶中，然后加入相转移催化剂四甲基溴化铵（4.6g,4%wt）和反应催化剂对甲基苯磺酸（3.45g,3%wt）。该混合物在98±2℃回流8小时，趁热过滤除去未反应的赤藓糖醇，冷却静置2小时，过滤回收沉淀出来的固体产物，液相依次用饱和碳酸氢钠水溶液和石油醚洗涤，旋蒸干燥后得到固体产物，将此固体产物与之前过滤得到的固体产物合并，共得到30g固体产物。使用1HNMR对产物的CDCl3溶液进行表征(400MHz)，结果如下:δ0.88(3H,t,J=6.8Hz),1.29(20H,m),1.64(2H,m),2.1(4H,m),2.37(2H,m),3.66(1H,m),3.81(2H,m),3.89(1H,m),5.13(2H,m),5.35(2H,t,J=5.6Hz)。以上核磁表征数据表明所得产物为赤藓糖醇β位上的羟基发生酯化生成的一酯，即赤藓糖醇油酸一酯，通过HPLC测得纯度为92%。
实施例6制备β-赤藓糖醇山俞酸一酯
将34g（0.1mol)山俞酸和36.6g（0.3mol）赤藓糖醇加入1L三口烧瓶中，为该烧瓶安装搅拌器、冷凝器和加液漏斗。500mL环己烷作为带水剂加入烧瓶中，然后加入相转移催化剂十二烷基三甲基氯化铵（2.1g,3%wt）和反应催化剂对氨基苯磺酸（1.4g,2%wt）。该混合物在94±2℃回流8小时，冷却静置，过滤除掉催化剂和过量的赤藓糖醇，旋蒸干燥后得到20g产物。经1H NMR表征为β-赤藓糖醇山俞酸一酯，通过HPLC表征纯度为93%。
实施例7表面张力法测定β-赤藓糖醇油酸一酯的临界胶束浓度（CMC）：
为了说明本发明制备的β-赤藓糖醇脂肪酸一酯与现有技术方法制备的α-赤藓糖醇脂肪酸一酯性质上的区别，通过表面张力法测定实施例5制备的产物水溶液的临界胶束浓度。具体步骤如下：
将实施例5制备的β-赤藓糖醇油酸一酯溶于水中，配置10-3mol/L的母液，然后再用水进行逐级稀释，得到10-3~10-7mol/L范围内的一系列水溶液。
使用Kruss公司K100表面张力测定仪，在恒定的温度下（本发明分别在25℃和45℃进行测量）利用环法测定表面张力数值，每个样品平行测定三次，取平均值。
图1显示了测得的表面张力随浓度变化关系的曲线，图中浓度（mol/L）为横坐标，表面张力值（mN/m）为纵坐标，图中曲线上的斜率发生突变的点对应的的表面活性剂浓度即为CMC值。
从图1可知,β-赤藓糖醇油酸一酯在25℃的CMC值是2.73×10-5,在45℃的CMC值是2.47×10-6,与Junkui Piao等人的文献中制备的α-赤藓糖醇油酸一酯的CMC比较可知，β-一酯的CMC小于α-一酯,也即是说，β-赤藓糖醇脂肪酸一酯具有更好的表面活性作用。
以下实施例8-10显示了通过本发明方法制备2,3-赤藓糖醇脂肪酸二酯的具体实施方式。
实施例8制备2,3-赤藓糖醇棕榈酸二酯
将210g（0.82mol)棕榈酸和50g（0.41mol）赤藓糖醇加入2L三口烧瓶中，为该烧瓶安装搅拌器、冷凝器和加液漏斗。将1L甲苯作为带水剂加入烧瓶中，加入反应催化剂对甲基苯磺酸（7.8g,3%wt）。使用油浴装置将该混合物加热到125±2℃，并在该混合物回流24小时，反应结束之后，将反应体系冷却至室温并静置2小时，过滤除去固体，液相依次用饱和碳酸氢钠水溶液和石油醚洗涤，旋蒸干燥后得到220g固体产物。使用1H NMR对该产物的CDCl3溶液进行检测(400MHz)，结果如下:δ0.88(3H,t,J=6.8Hz),1.26(48H,m),1.61(4H,m),2.32(4H,t,J=7.6Hz),3.80(2H,dd,J=4Hz),4.08(2H,dd,J=5.6Hz),5.32(2H,m)。以上结果表明制得的产物是赤藓糖醇的2,3-位羟基分别酯化形成的产物，即赤藓糖醇棕榈酸二酯，通过HPLC测得纯度为92%。
实施例9制备2,3-赤藓糖醇油酸二酯
将347g（1.23mol)油酸和50g（0.41mol）赤藓糖醇加入2L三口烧瓶中，为该烧瓶安装搅拌器、冷凝器和加液漏斗。1L甲苯作为带水剂加入烧瓶中，加入反应催化剂对甲基苯磺酸（7.9g,2%wt）。该混合物在135±2℃回流26小时，反应完成之后，将反应体系冷却至室温并静置2小时，过滤除去固体，液相依次用饱和碳酸氢钠水溶液和石油醚洗涤，旋蒸干燥后得到160g产物。使用1H NMR对该产物的(CD3)2CO溶液进行检测(400MHz)，结果如下:(400MHz):δ0.89(3H,t,J=6.8Hz),1.30(20H,m),1.60(4H,m),2.05(8H,m),2.34(4H,t,J=7.6Hz),3.72(2H,dd,J=4Hz),4.02(2H,dd,J=5.6Hz),5.36(6H,m)。以上结果表明制得的产物是赤藓糖醇的2,3-位羟基分别酯化形成的产物，即赤藓糖醇油酸二酯，通过HPLC测得纯度为91%。
实施例10制备2,3-赤藓糖醇山俞酸二酯
340（1mol)山俞酸和61g（0.5mol）赤藓糖醇加入2L三口烧瓶中，为该烧瓶安装搅拌器、冷凝器和加液漏斗。1L二甲苯作为带水剂加入烧瓶中，加入反应催化剂硫酸（32g,8%wt）。该混合物在145±2℃回流22小时，反应完成之后，将反应体系冷却至室温并静置2小时，过滤除去固体，液相依次用饱和碳酸氢钠水溶液和石油醚洗涤，旋蒸干燥后得到260g产物，经1H NMR表征为2,3-赤藓糖醇山俞酸二酯，通过HPLC表征纯度为91%。
综上所述，本发明的方法通过对原料比例、反应体系浓度、催化剂用量、温度和反应时间进行控制，能够合成高纯度的赤藓糖醇脂肪酸一酯和二酯，并且核磁表征结果表明，制得的产物具有位置选择性。我们更进一步发现，本发明方法所制得的产物具有更好性能、具有更广阔的商业用途。例如，现有技术中的化学催化法仅能制得一酯、二酯、三酯和四酯的混合物。与混合物相比，高纯度的赤藓糖醇脂肪酸一酯和二酯具有更高的熔点，当用于微胶囊壁材的时候，可以获得更高的缓释作用。
另外，现有技术中的生物酶催化法制得的产物是α-赤藓糖脂肪酸一酯和1,4-赤藓糖醇脂肪酸二酯。以上的CMC实验结果证明，与α-赤藓糖脂肪酸一酯相比，β-赤藓糖脂肪酸一酯具有更好的表面活性作用。另外，当赤藓糖醇脂肪酸二酯用于食品用途的时候，由于胰脂肪酶只能专一性水解伯醇酯，所以1,4-赤藓糖醇脂肪酸二酯易被胰脂肪酶水解。与之相对的是，2,3-赤藓糖醇脂肪酸二酯不能被胰脂肪酶水解，因此更适合应用于糖尿病患者人群的使用。也即是说，本发明的两种方法可以以高选择性制备具有更优良性质的β-赤藓糖脂肪酸一酯和2,3-赤藓糖醇脂肪酸二酯产物，对于商业应用和市场开拓具有显著的促进效果。

Claims (33)

1.一种制备β-赤藓糖醇脂肪酸一酯的方法，所述方法包括：在存在酸催化剂、带水剂和任选的相转移催化剂的条件下，脂肪酸与赤藓糖醇发生酯化反应，其中所述脂肪酸与所述赤藓糖醇的摩尔比为1:2至1:3，所述酯化反应的温度为80-100℃。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述脂肪酸是C8-C22直链或支链、饱和或不饱和的脂肪酸。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述脂肪酸选自辛酸、癸酸、豆蔻酸、月桂酸、棕榈酸、硬脂酸、油酸、山俞酸、以及它们的组合，优选为棕榈酸、辛酸、山俞酸、油酸、以及它们的组合。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述酸催化剂选自：无机酸、有机磺酸、固体酸、固体超强酸、离子交换树脂、以及它们的组合。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述无机酸选自硫酸、硼酸、磷酸、酸性盐酸盐、酸式硫酸盐；所述有机磺酸选自对甲苯磺酸、对氨基苯磺酸；所述固体酸选自MCM-41；所述固体超强酸选自s-/Fe3O4-Al2O3型固体超强酸；所述离子交换树脂选自NKC-9和Amberlyst 15。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述相转移催化剂选自聚醚、季铵盐，以及它们的组合。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述聚醚选自聚乙二醇和聚乙二醇二烷基醚；所述季铵盐选自四丁基溴化铵、四丁基氯化铵、十二烷基三甲基氯化铵、十四烷基三甲基氯化铵和十六烷基三甲基溴化铵。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述带水剂选自环己烷、甲苯、二甲苯。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述带水剂是环己烷。
10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述酯化反应的持续时间为6-10小时，优选7-9小时。
11.如权利要求1所述的方法，其特征在于，以用于所述酯化反应的所述脂肪酸和赤藓糖醇的总重量为基准计，所述酸催化剂的用量为1-20重量％，优选1-5重量％。
12.如权利要求1所述的方法，其特征在于，以用于所述酯化反应的所述脂肪酸和赤藓糖醇的总重量为基准计，所述相转移催化剂的用量为1-10重量％。
13.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述酯化反应对β-赤藓糖醇脂肪酸一酯的选择性等于或高于90％。
14.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述酯化反应的温度为90-100℃。
15.如权利要求1至14任一权项所述方法制备的β-赤藓糖醇脂肪酸一酯在食品上的应用。
16.如权利要求1至14任一权项所述方法制备的β-赤藓糖醇脂肪酸一酯在微胶囊上的应用。
17.如权利要求1至14任一权项所述方法制备的β-赤藓糖醇脂肪酸一酯在化妆品上的应用。
18.如权利要求1至14任一权项所述方法制备的β-赤藓糖醇脂肪酸一酯作为缓释材料的应用。
19.一种制备2,3-赤藓糖醇脂肪酸二酯的方法，所述方法包括：在存在酸催化剂和带水剂的条件下，使得脂肪酸与赤藓糖醇发生酯化反应，其中所述脂肪酸与赤藓糖醇的摩尔比为2:1至3:1，所述酯化反应的温度为120-160℃。
20.如权利要求19所述的方法，其特征在于，所述脂肪酸是C8-C22直链或支链、饱和或不饱和的脂肪酸。
21.如权利要求20所述的方法，其特征在于，所述脂肪酸选自辛酸、癸酸、豆蔻酸、月桂酸、棕榈酸、硬脂酸、油酸、山俞酸、以及它们的组合；优选为棕榈酸、辛酸、山俞酸、油酸、及其它们的组合。
22.如权利要求19所述的方法，其特征在于，所述酸催化剂选自：无机酸、有机磺酸、固体酸、固体超强酸、离子交换树脂、以及它们的组合。
23.如权利要求22所述的方法，其特征在于，所述无机酸选自硫酸、硼酸、磷酸、酸性盐酸盐、酸式硫酸盐；所述有机磺酸选自对甲苯磺酸、对氨基苯磺酸；所述固体酸选自MCM-41；所述固体超强酸选自s-/Fe3O4-Al2O3型固体超强酸；所述离子交换树脂选自NKC-9和Amberlyst 15。
24.如权利要求19所述的方法，其特征在于，所述带水剂选自环己烷、甲苯、二甲苯。
25.如权利要求19所述的方法，其特征在于，所述带水剂是甲苯或二甲苯。
26.如权利要求19所述的方法，其特征在于，所述酯化反应的持续时间为20-26小时，优选22-25小时。
27.如权利要求19所述的方法，其特征在于，以用于所述酯化反应的所述脂肪酸和赤藓糖醇的总重量为基准计，所述酸催化剂的用量为1-10重量％。
28.如权利要求19所述的方法，其特征在于，所述酯化反应对2,3-赤藓糖醇脂肪酸二酯的选择性等于或高于90％。
29.如权利要求19所述的方法，其特征在于，所述酯化反应的温度为120-140℃。
30.如权利要求19至29任一权项所述方法制备的2,3-赤藓糖醇脂肪酸二酯在食品上的应用。
31.如权利要求19至29任一权项所述方法制备的2,3-赤藓糖醇脂肪酸二酯在微胶囊上的应用。
32.如权利要求19至29任一权项所述方法制备的2,3-赤藓糖醇脂肪酸二酯在化妆品上的应用。
33.如权利要求19至29任一权项所述方法制备的2,3-赤藓糖醇脂肪酸二酯作为缓释材料的应用。
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