CN103467556B

CN103467556B - 一种肉桂酸植物甾醇酯的制备方法

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Publication number: CN103467556B
Application number: CN201310412305.9A
Authority: CN
Inventors: 贾承胜; 郭素洁; 张晓鸣
Original assignee: Jiangnan University
Current assignee: Jiangnan University
Priority date: 2013-09-04
Filing date: 2013-09-04
Publication date: 2015-08-12
Anticipated expiration: 2033-09-04
Also published as: CN103467556A

Abstract

本发明涉及一种肉桂酸植物甾醇酯的新型制备方法。本发明采用的技术方案为：在无溶剂和通氮气的条件下，在一带支管的反应瓶中加入肉桂酸和植物甾醇，加热至完全熔融，再加入离子液体和三氟甲磺酸亚铈复合催化剂，于100～170℃进行酯化反应2～10h，采用高效液相色谱和薄层色谱检测反应进程，反应结束经柱层析分离得到肉桂酸植物甾醇酯纯品。本方法操作简单、产率高且环境友好，催化剂易于回收和重复利用。

Description

一种肉桂酸植物甾醇酯的制备方法

技术领域

本发明涉及一种制备植物甾醇衍生物的方法，特别涉及一种肉桂酸植物甾醇酯的制备方法。本产品的应用开发涉及到食品、医药、化工和化妆品等技术领域。

背景技术

植物甾醇，又称植物固醇，属于植物性甾体化合物，它是植物细胞的重要组成成分，也是一种植物活性成分。植物甾醇以环戊烷全氢菲为骨架，属于4-无甲基甾醇，主要存在于坚果、种子和谷物中，主要包括β-谷甾醇、豆甾醇、菜籽甾醇和菜油甾醇四种，其中以β-谷甾醇和豆甾醇为主。植物甾醇一般从植物油精炼时的脱臭馏出物中提取，目前国内已有大规模工业化生产。

人们发现从膳食中摄入植物甾醇越多，胆固醇的吸收率就越低，血清中的胆固醇水平也越低。大量动物试验和人体实验研究证明，补充植物甾醇能明显降低血液中总胆固醇和低密度脂蛋白胆固醇的含量，这与抑制血液中胆固醇的吸收有关，亦可能源于植物甾醇影响了肝/肠胆固醇代谢的其它方面。植物甾醇能降低血液中胆固醇的功效已为公认，同时还发现植物甾醇在防治前列腺疾病、抗癌、抗炎、抗病毒和提高免疫力等方面也具有重要作用。此外，在化妆品工业中可作为乳化剂。因此，植物甾醇的研究应用目前受到了越来越多的重视。

然而，植物甾醇水溶性及脂溶性都很差，限制了它的实际应用范围。研究表明，植物甾醇酯比植物甾醇具有更好的溶解性，可方便在食品加工中应用。同时，植物甾醇酯具有酸和醇的双重功效，肉桂酸植物甾醇酯除了降胆固醇功能外，还具有肉桂酸的防霉防腐杀菌和保香作用，可用于粮食、蔬菜和水果中的保鲜、防腐，可使主香料的香气更加清香挥发。

离子液体是指在室温或者接近室温下为液态，由特定的有机阳离子和无机或有机阴离子构成。与常规的有机溶剂相比，离子液体作为一种新型的物质几乎没有蒸汽压，是环境友好型化学试剂，热稳定性好，熔点低；可通过设计阴阳离子来调节它的溶解性和酸性，故离子液体作为一种特殊的物质广泛应用于分离萃取或有机合成反应中。吡咯烷酮类的离子液体作为催化剂除了具有易于与反应产物分离、可循环使用的优点外，还能高效催化植物甾醇的酯化反应。

发明内容

本发明是提供一种在无溶剂条件下离子液体和三氟甲磺酸亚铈复合催化剂催化合成肉桂酸植物甾醇酯的制备方法。本方法工艺简单，酯化率高和产品纯度好，适合用于食品工业生产。

本发明采用以下技术方案：

在无溶剂和通氮气的条件下，在带支管的反应瓶中加入植物甾醇和肉桂酸，加热至完全熔融，加入离子液体和三氟甲磺酸亚铈复合催化剂，进行酯化反应，反应结束后得到肉桂酸植物甾醇酯粗产品，间隔一定时间取样，采用高效液相色谱(HPLC)和薄层层析(TLC)检测反应进程，将其经过柱层析分离得到肉桂酸植物甾醇酯纯品，经红外光谱、质谱和核磁共振谱分析进行结构鉴定。

本发明所述的植物甾醇为β-谷甾醇、豆甾醇、菜油甾醇和菜籽甾醇一种或几种以上的任意比例的混合物。

本发明所述的离子液体和三氟甲磺酸亚铈复合催化剂，离子液体与三氟甲磺酸亚铈的摩尔比为1∶1，复合催化剂用量为植物甾醇的0.5～2.5mol％，优选1.0～2.0mo1％。

本发明所述的离子液体为N-磺酸丙基吡咯烷酮硫酸氢盐、氯化N-磺酸丙基吡咯烷酮和N-磺酸丙基吡咯烷酮硝酸盐中的一种。

本发明所述的肉桂酸与植物甾醇物质的量比为1∶1～3∶1，优选1.5∶1～2∶1。

本发明所述的反应温度为100～170℃，优选120～160℃。

本发明所述的反应时间为2～10h，优选3～6h。

本发明所述的分离纯化利用肉桂酸植物甾醇酯、植物甾醇和肉桂酸酸的极性差异及其在不同溶剂中的溶解性不同来实现，其步骤为：将肉桂酸植物甾醇酯混合物溶解在洗脱剂中(料液比1∶3，w/v)，洗脱剂为石油醚/乙酸乙酯混合溶液(6∶1，v/v)，使用硅胶柱进行柱层析分离，收集产品，对收集到的组分进行薄层层析分析，将同一组分合并，旋转蒸发除去溶剂，得到肉桂酸植物甾醇酯纯品，并对纯品进行红外、质谱、核磁共振波谱分析表征。

本发明中酯化程度采用高效液相色谱检测，其分析条件：Symmetry C18柱(4.6×250mm，5μm)，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；蒸发光散射检测器条件：载气为N₂，流速：1.8L/min，漂移管温度：70℃，工作压力：25psi。

本发明的有益效果：

1.本发明首次合成了一种肉桂酸植物甾醇酯，改善了植物甾醇的脂溶性，拓宽了植物甾醇应用范围；

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.采用吡咯烷酮阳离子结构的离子液体，制备方便，对水稳定，催化活性高，可生物降解，对环境友好；

4.催化剂与反应混合物易分层，下层离子液体相经分离后重复利用于新的反应体系中。

具体实施方式

下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明所保护的内容不仅仅局限于下面的实施例，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0.2056g(0.5mmol)豆甾醇和0.1480g(1mmol)肉桂酸，通入N₂，在120℃、磁力搅拌下完全溶化后，加入0.0038g(0.0125mmol)N-磺酸丙基吡咯烷酮硫酸氢盐和0.0073g(0.0125mmol)三氟甲磺酸亚铈复合催化剂，在120℃下保温反应4h，采用HPLC和TLC检测反应进程。反应结束后得到肉桂酸豆甾醇酯粗产品，通过柱层析进行分离纯化得到肉桂酸豆甾醇酯产品，并采用红外、质谱和核磁共振波谱分析进行结构鉴定。

肉桂酸豆甾醇酯：HPLC保留时间(min)7.345；IR(v，cm^-1)2942，2866(C=C-H)，1710(C=O)，1640，1454(C=C)；MS m/z565.5(M⁺+Na)，475.4(M⁺-C₇H₆+Na)；¹H NMR(400MHz，CDCl₃，δ，ppm)0.71(3H，s，18-H)，0.80(6H，d，J=7.2Hz，26-27-H)，0.84(3H，d，J=6.4Hz，21-H)，1.04(6H，m)，1.06(3H，s，19-H)，1.15-1.28(6H，m)，1.42-1.73(10H，m)，1.88-2.16(4H，m)，2.41(2H，d，J=7.6Hz)，4.76(1H，m，3-H)，5.02(1H，dd，J=8.8，15.2Hz，22-H or 23-H)，5.17(1H，dd，J=8.8，15.2Hz，22-H or 23-H)，5.40(1H，d，J=4.4，6-H)，6.42(1H，d，J=16.0，-CH=CH-C=O)，7.37-7.38(3H，m，苯环3’-，4’-，5’-H)，7.51-7.53(2H，m，苯环2’-，6’-H)，7.67(1H，d，J=16.0，-CH=CH-C=O)；¹³C NMR(100MHz，CDCl₃，δ，ppm)12.08(29-CH₃)，12.25(18-CH₃)，19.01(21-CH₃)，19.37(19-CH₃)，21.04(26-CH₃)，21.08(27-CH₃)，21.24(CH₂)，24.38(11-CH₂)，25.41(15-CH₂)，27.93(CH₂)，28.91(CH₂)，31.90(8-or 25-CH)，31.92(8-or 25-CH)，31.94(CH₂)，36.68(quaternary C-10)，37.07(CH₂)，38.27(CH₂)，39.68(CH₂)，40.48(20-CH)，42.25(quaternary C-13)，50.13(9-CH)，51.26(24-CH)，56.00(17-CH)，56.83(14-CH)，74.13(3-CH)，118.77(-CH=CH-C=O)，122.71(6-CH)，128.04(2C，苯环2’-，6’-CH)，128.87(2C，苯环3’-，5’-CH)，129.34(22-CH)，130.15(苯环4’-CH)，134.59(苯环1’-C)，138.32(23-CH)，139.72(quaternaryC-5)，144.41(-CH=CH-C=O)，166.40(C=O)。

实施例2：

在带支管的反应瓶中加入0.4102g(1mmol)豆甾醇和0.1480g(1mmol)肉桂酸，通入N₂，在160℃、磁力搅拌下完全溶化后，加入0.0049g(0.02mmol)氯化N-磺酸丙基吡咯烷酮和0.0117g(0.02mmol)三氟甲磺酸亚铈复合催化剂，在160℃下保温反应6h，采用HPLC和TLC检测反应进程。反应结束后得到肉桂酸豆甾醇酯粗产品，通过柱层析进行分离纯化得到肉桂酸豆甾醇酯产品，并采用红外、质谱和核磁共振波谱分析进行结构鉴定，其数据同实施例1。

实施例3：

在带支管的反应瓶中加入0.4082g(1mmol)植物甾醇和0.222g(1.5mmol)肉桂酸，通入N₂，在140℃、磁力搅拌条件下完全溶化后，加入0.0041g(0.015mmol)N-磺酸丙基吡咯烷酮硝酸盐和0.0088g(0.015mmol)三氟甲磺酸亚铈复合催化剂，在140℃下保温反应3h，采用HPLC和TLC检测反应进程。反应结束后得到肉桂酸植物甾醇酯粗产品，通过柱层析进行分离纯化得到肉桂酸植物甾醇酯产品，并采用红外、质谱和核磁共振波谱分析进行结构鉴定。

肉桂酸植物甾醇酯：HPLC保留时间(min)6.321～8.159；IR(v，cm^-1)2940，2866(C=C-H)，1711(C=O)，1639，1450(C=C)；MS m/z553.4(菜油甾醇M⁺+Na)，565.5(豆甾醇M⁺+Na)，567.5(β-谷甾醇M⁺+Na)，463.3(菜油甾醇M⁺-C₇H₆+Na)，475.4(豆甾醇M⁺-C₇H₆+Na)，477.5(β-谷甾醇M⁺-C₇H₆+Na)；¹H NMR(400MHz，CDCl₃，δ，ppm)0.74(3H，s，18-H)，1.09(3H，s，19-H)，2.45(1H，d，J=7.6Hz)，4.83(1H，m，3-H)，5.42(1H，d，J=4.4，6-H)，6.44(1H，d，J=16.0，-CH=CH-C=O)，7.41-7.42(3H，m，苯环3’-，4’-，5’-H)，7.54-7.56(2H，m，苯环2’-，6’-H)，7.69(1H，d，J=16.0，-CH=CH-C=O)；¹³C NMR(100MHz，CDCl₃，δ，ppm)12.31(18-CH₃)，19.42(19-CH₃)，24.43(11-CH₂)，25.46(15-CH₂)，31.95(8-CH)，36.74(quaternary C-10)，42.32(quaternary C-13)，50.20(9-CH)，56.08(17-CH)，56.91(14-CH)，74.20(3-CH)，118.83(-CH=CH-C=O)，122.78(6-CH)，128.13(2C，苯环2’-，6’-CH)，128.95(2C，苯环3’-，5’-CH)，130.23(苯环4’-CH)，134.66(苯环1’-C)，139.80(quaternary C-5)，144.52(-CH=CH-C=O)，166.49(C=O)。

实施例4：

在带支管的反应瓶中加入0.4076g(1mmol)植物甾醇和0.2967g(2mmol)肉桂酸，通入N₂，在130℃、磁力搅拌条件下完全溶化，加入0.003g(0.01mmol)N-磺酸丙基吡咯烷酮硫酸氢盐和0.0059g(0.01mmol)三氟甲磺酸亚铈复合催化剂，在130℃下保温反应5h，采用HPLC和TLC检测反应进程。反应结束后得到肉桂酸植物甾醇酯粗产品，通过柱层析进行分离纯化得到肉桂酸植物甾醇酯产品，并采用红外、质谱和核磁共振波谱分析进行结构鉴定，其数据同实施例3。

Claims

1.一种肉桂酸植物甾醇酯的制备方法，其特征在于所述的方法为：在无溶剂和通氮气的条件下，在一带支管的反应瓶中加入肉桂酸和植物甾醇，加热至完全熔融，再加入离子液体和三氟甲磺酸亚铈复合催化剂，于120～160℃进行酯化反应3～6h，反应结束经柱层析分离纯化得肉桂酸植物甾醇酯；所述的离子液体和三氟甲磺酸亚铈复合催化剂，离子液体与三氟甲磺酸亚铈的摩尔比为1∶1，复合催化剂用量为植物甾醇的1.0～2.0mol％；所述的离子液体为氯化N-磺酸丙基吡咯烷酮和N-磺酸丙基吡咯烷酮硝酸盐中的一种，其结构如下式：

所述的植物甾醇为β-谷甾醇、豆甾醇、菜油甾醇和菜籽甾醇中的一种或几种以上的任意比例的混合物，肉桂酸和植物甾醇物质的量比为1.5∶1～2∶1。