CN103896995A

CN103896995A - 三氯蔗糖的制备方法

Info

Publication number: CN103896995A
Application number: CN201210566961.XA
Authority: CN
Inventors: 万屹东; 潘春; 芮新生
Original assignee: CHANGMAO BIOLOGICAL LIANYUNGANG Co Ltd
Current assignee: CHANGMAO BIOLOGICAL LIANYUNGANG Co Ltd
Priority date: 2012-12-24
Filing date: 2012-12-24
Publication date: 2014-07-02

Abstract

本发明公开了一种三氯蔗糖的制备方法，步骤为：（1）将蔗糖投入到N，N-二甲基甲酰胺中，加催化剂，原乙酸酯，水，叔丁胺搅拌；减压精馏，得到蔗糖-6-乙酸酯N，N-二甲基甲酰胺溶液；（2）向N，N-二甲基甲酰胺加入相转移催化剂，氯化试剂，得到混合物，反应；向混合物中加入抗氧化剂，步骤(1)获得的溶液，反应得到三氯蔗糖-6-酯的反应液；冷却至室温，经中和、蒸馏、萃取、浓缩和结晶得到三氯蔗糖-6-乙酸酯；（3）将三氯蔗糖-6-乙酸酯溶于甲醇中，调pH值，反应，中和除杂，经脱色、浓缩、结晶、重结晶和干燥得到三氯蔗糖。本发明简化了反应步骤，有效地避免过度氯化和聚合反应，提高了反应效率，有利于工业化生产。

Description

三氯蔗糖的制备方法

技术领域

本发明涉及一种三氯蔗糖的制备方法。

背景技术

三氯蔗糖其化学名称为4，1'，6'--氯一4，1'，6'--脱氧半乳蔗糖，化学结构式为:

三氯蔗糖，是一种新型高甜度非营养型甜味剂，甜度为蔗糖的600倍，甜度纯正，安全性高、稳定性好，不被人体吸收，1976年由英国Tate&Lyte公司合成成功，1988年投入市场，目前已被包括中国在内的很多个国家批准作为甜味剂使用。在已报道的三氯蔗糖的各种合成方法中，单基团保护法和全基团保护法均采用蔗糖为原料。单基团保护法3步即可合成出三氯蔗糖，步骤少，操作简单，对工艺设备的要求也不高，但收率较低。全基团保护法所需步骤较多，至少要5步才能完成，虽然收率较高，但生产工艺复杂。

在三氯蔗糖的合成方法中，中国专利（公开号CN 1660868A）提供了以固体光气氯化蔗糖-6-乙酸酯制备三氯蔗糖-6-乙酸酯的方法，中国专利（公开号CN 101631878A）以固体光气氯化蔗糖-6-酰化物制备三氯蔗糖-6-乙酸酯的方法，二个方法均需要采用制备好的蔗糖-6-乙酸酯溶于有机溶剂，再与固体光气进行氯化反应，制备三氯蔗糖-6-乙酸酯，制备工艺流程对原料蔗糖-6-乙酸酯要求高，生产成本高。而中国专利（公开号CN 101177437A）提供了以蔗糖为起始原料，将蔗糖溶解在离子液体中，加入有机酸催化剂和乙酸酐进行酯化反应，再用有机碱调节反应体系的pH，在用水萃取得到蔗糖-6-乙酸酯水溶液，蔗糖-6-乙酸酯水溶液经减压脱水，得到蔗糖-6-乙酸酯，再将蔗糖-6-乙酸酯溶于离子液体溶液中，再和溶于离子液体中的固体光气进行氯化反应，制得三氯蔗糖-6-乙酸酯，再经脱酯反应制得三氯蔗糖。该方法制备三氯蔗糖的工艺流程长，操作复杂，同时采用离子液体作为溶剂，也直接影响了该工艺的商业化应用。

发明内容

本发明目的是克服现有技术的不足，提供了一种操作简便，收率高的三氯蔗糖的制备方法。

本发明的技术方案概述如下：

三氯蔗糖的制备方法，包括如下步骤：

（1）将蔗糖投入到N，N-二甲基甲酰胺中，再加入酸性催化剂和原乙酸酯，在20℃～35℃保温搅拌5～10小时；加水，在20℃～30℃保温搅拌1～3小时；加入叔丁胺在0℃～30℃保温搅拌1～3小时；减压精馏除去水与部分N，N-二甲基甲酰胺，得到水的质量含量小于0.3%的蔗糖-6-乙酸酯N，N-二甲基甲酰胺溶液，所述蔗糖、N，N-二甲基甲酰胺、酸性催化剂、原乙酸酯、水、叔丁胺的摩尔比是：1:20～25:0.015～0.03:1.0～2.0:5.0～10.0:0.2～0.5；所述原乙酸酯为原乙酸三甲酯或原乙酸三乙酯；

（2）在-15℃～5℃下，向N，N-二甲基甲酰胺加入相转移催化剂，再加入氯化试剂，混合得到混合物，保温反应1～3小时；在-5℃～5℃下，向所述混合物中加入抗氧化剂，再加入步骤(1)获得的溶液，保温反应1～3小时；升温到70℃～75℃，保温1～2小时；升温到95℃～100℃，保温1～2小时；升温到110℃～115℃，保温1～2小时，得到三氯蔗糖-6-酯的反应液；将反应液冷却至室温，经碱中和、蒸馏、乙酸乙酯萃取、浓缩和结晶得到三氯蔗糖-6-乙酸酯；所述N，N-二甲基甲酰胺、相转移催化剂、氯化试剂、抗氧化剂和步骤(1)中蔗糖的摩尔比为20～30:0.004～0.01:3～9:0.01～0.03:1；

（3）将所述三氯蔗糖-6-乙酸酯溶于甲醇或乙醇中，滴加碱的甲醇或碱的乙醇溶液，使pH值为9～11，于10℃～50℃反应2～6小时，再用氢型强酸型阳离子交换树脂中和除杂，经活性炭脱色、浓缩、结晶、重结晶和干燥得到三氯蔗糖。

步骤（1）所述酸性催化剂为对甲苯磺酸或氯化氢。

步骤（2）所述的相转移催化剂为苄基三乙基氯化铵（TEBA）、四丁基溴化铵、四丁基氯化铵、四丁基硫酸氢铵（TBAB）、三辛基甲基氯化铵、十二烷基三甲基氯化铵或十四烷基三甲基氯化铵。

步骤（2）所述氯化试剂为氯化亚砜或二（三氯甲基）碳酸酯。

步骤（2）所述抗氧化剂为2,6-二叔丁基对甲酚(BHT)、2，4，6-三叔丁基苯酚、特丁基对苯二酚(TBHQ)或2,5-二特丁基对苯二酚(DTBHQ)。

步骤（3）所述的所述氢型强酸型阳离子交换树脂型号为001*4、001*7、001*8、001*10、D001或SQD-65。

本发明的方法减少了生产过程中的N，N-二甲基甲酰胺的使用量，实现了在N，N-二甲基甲酰胺单溶剂体系中蔗糖-6-乙酸酯氯化反应生成三氯蔗糖-6-乙酸酯,简化了氯化反应的操作步骤，同时能有效地避免过度氯化和聚合反应，提高了反应效率，有利于工业化生产。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明。

实施例1

三氯蔗糖的制备方法，包括如下步骤：

（1）将150克蔗糖（每摩尔蔗糖为342.3克）投入到N，N-二甲基甲酰胺中，再加入甲苯磺酸和原乙酸三甲酯，在30℃保温搅拌8小时；加水，在25℃保温搅拌2小时；加入叔丁胺在20℃保温搅拌2小时；在2mmHg,50℃以下减压精馏除去水与部分N，N-二甲基甲酰胺，得到水的质量为0.05%的蔗糖-6-乙酸酯N，N-二甲基甲酰胺溶液，所述蔗糖、N，N-二甲基甲酰胺、甲苯磺酸、原乙酸三甲酯、水、叔丁胺的摩尔比是：1:22:0.02:1.5:8.0:0.4；

（2）在0℃下，向N，N-二甲基甲酰胺加入苄基三乙基氯化铵（TEBA），再加入氯化亚砜，混合得到混合物，保温反应2小时；在0℃下，向所述混合物中加入2,6-二叔丁基对甲酚(BHT)，再加入步骤(1)获得的溶液，保温反应2小时；升温到73℃，保温1.5小时；升温到98℃，保温1.5小时；升温到113℃，保温1.5小时，得到三氯蔗糖-6-酯的反应液；将反应液冷却至室温，经碱中和、蒸馏、乙酸乙酯萃取、浓缩和结晶得到三氯蔗糖-6-乙酸酯；所述N，N-二甲基甲酰胺、TEBA、氯化亚砜、BHT和步骤(1)中蔗糖的摩尔比为20:0.008:9:0.02:1；

（3）将所述三氯蔗糖-6-乙酸酯溶于甲醇中，滴加甲醇钠的甲醇溶液，使pH值为10，于30℃反应4小时，再用型号为001*4氢型强酸型阳离子交换树脂中和除杂，经活性炭脱色、浓缩、结晶、重结晶和干燥得到三氯蔗糖54.5克。经HPLC分析检测，含量为99.5%，化学纯度99.8%。

实施例2

三氯蔗糖的制备方法，包括如下步骤：

（1）将150克蔗糖（每摩尔蔗糖为342.3克）投入到N，N-二甲基甲酰胺中，再加入甲苯磺酸和原乙酸三甲酯，在20℃保温搅拌10小时；加水，在20℃保温搅拌3小时；加入叔丁胺在0℃保温搅拌3小时；在30mmHg,50℃以下减压精馏除去水与部分N，N-二甲基甲酰胺，得到水的质量含量为0.12%的蔗糖-6-乙酸酯N，N-二甲基甲酰胺溶液，所述蔗糖、N，N-二甲基甲酰胺、甲苯磺酸、原乙酸三甲酯、水、叔丁胺的摩尔比是：1:20:0.03:1.5:5.0:0.5；

（2）在-15℃下，向N，N-二甲基甲酰胺加入四丁基溴化铵，再加入氯化亚砜，混合得到混合物，保温反应3小时；在-5℃下，向所述混合物中加入2，4，6-三叔丁基苯酚，再加入步骤(1)获得的溶液，保温反应3小时；升温到70℃，保温2小时；升温到95℃，保温2小时；升温到110℃，保温2小时，得到三氯蔗糖-6-酯的反应液；将反应液冷却至室温，经碱中和、蒸馏、乙酸乙酯萃取、浓缩和结晶得到三氯蔗糖-6-乙酸酯；所述N，N-二甲基甲酰胺、四丁基溴化铵、氯化亚砜、2，4，6-三叔丁基苯酚和步骤(1)中蔗糖的摩尔比为30:0.004:8.5:0.01:1；

（3）将所述三氯蔗糖-6-乙酸酯溶于甲醇中，滴加氢氧化钠的甲醇溶液，使pH值为9，于10℃反应6小时，再用型号为001*7氢型强酸型阳离子交换树脂中和除杂，经活性炭脱色、浓缩、结晶、重结晶和干燥得到三氯蔗糖53.5克。经HPLC分析检测，含量为99.4%，化学纯度99.7%。

实施例3

三氯蔗糖的制备方法，包括如下步骤：

（1）将150克蔗糖（每摩尔蔗糖为342.3克）投入到N，N-二甲基甲酰胺中，再加入氯化氢和原乙酸三乙酯，在35℃保温搅拌5小时；加水，在30℃保温搅拌1小时；加入叔丁胺在30℃保温搅拌1小时；在20mmHg,50℃以下减压精馏除去水与部分N，N-二甲基甲酰胺，得到水的质量含量为0.11%的蔗糖-6-乙酸酯N，N-二甲基甲酰胺溶液，所述蔗糖、N，N-二甲基甲酰胺、氯化氢、原乙酸三乙酯、水、叔丁胺的摩尔比是：1:23:0.015:2.0:8.0:0.2；

（2）在-5℃下，向N，N-二甲基甲酰胺加入四丁基氯化铵，再加入二（三氯甲基）碳酸酯，混合得到混合物，保温反应2小时；在-2℃下，向所述混合物中加入特丁基对苯二酚(TBHQ)，再加入步骤(1)获得的溶液，保温反应2小时；升温到75℃，保温1小时；升温到100℃，保温1小时；升温到115℃，保温1小时，得到三氯蔗糖-6-酯的反应液；将反应液冷却至室温，经碱中和、蒸馏、乙酸乙酯萃取、浓缩和结晶得到三氯蔗糖-6-乙酸酯；所述N，N-二甲基甲酰胺、四丁基氯化铵、二（三氯甲基）碳酸酯、TBHQ和步骤(1)中蔗糖的摩尔比为30:0.006:3:0.02:1；

（3）将所述三氯蔗糖-6-乙酸酯溶于甲醇中，滴加氢氧化钾的甲醇溶液，使pH值为10，于25℃反应5小时，再用型号为001*8氢型强酸型阳离子交换树脂中和除杂，经活性炭脱色、浓缩、结晶、重结晶和干燥得到三氯蔗糖60.5克。经HPLC分析检测，含量为99.4%，化学纯度99.6%。

实施例4

三氯蔗糖的制备方法，包括如下步骤：

（1）将150克蔗糖（每摩尔蔗糖为342.3克）投入到N，N-二甲基甲酰胺中，再加入氯化氢和原乙酸三乙酯，在25℃保温搅拌8小时；加水，在22℃保温搅拌2小时；加入叔丁胺在25℃保温搅拌2小时；在10mmHg,50℃以下减压精馏除去水与部分N，N-二甲基甲酰胺，得到水的质量含量为0.08%的蔗糖-6-乙酸酯N，N-二甲基甲酰胺溶液，所述蔗糖、N，N-二甲基甲酰胺、氯化氢、原乙酸三乙酯、水、叔丁胺的摩尔比是：1:25:0.02:1.0:10.0:0.4；

（2）在5℃下，向N，N-二甲基甲酰胺加入四丁基硫酸氢铵（TBAB），再加入二（三氯甲基）碳酸酯，混合得到混合物，保温反应1小时；在5℃下，向所述混合物中加入2,5-二特丁基对苯二酚(DTBHQ)，再加入步骤(1)获得的溶液，保温反应1小时；升温到72℃，保温1.5小时；升温到98℃，保温1.5小时；升温到113℃，保温1.5小时，得到三氯蔗糖-6-酯的反应液；将反应液冷却至室温，经碱中和、蒸馏、乙酸乙酯萃取、浓缩和结晶得到三氯蔗糖-6-乙酸酯；所述N，N-二甲基甲酰胺、TBAB、二（三氯甲基）碳酸酯、DTBHQ和步骤(1)中蔗糖的摩尔比为25:0.01:3.2:0.03:1；

（3）将所述三氯蔗糖-6-乙酸酯溶于乙醇中，滴加氢氧化钾的乙醇溶液，使pH值为11，于50℃反应2小时，再用型号为001*10氢型强酸型阳离子交换树脂中和除杂，经活性炭脱色、浓缩、结晶、重结晶和干燥得到三氯蔗糖59.5克。经HPLC分析检测，含量为99.3%，化学纯度99.7%。

实验证明：用三辛基甲基氯化铵、十二烷基三甲基氯化铵或十四烷基三甲基氯化铵替代本实施例的四丁基硫酸氢铵作为相转移催化剂进行反应，其它同本实施例，其得到的三氯蔗糖的收率及纯度与本实施例相近。

实验证明：用型号为D001或SQD-65氢型强酸型阳离子交换树脂替代本实施例的型号为001*10氢型强酸型阳离子交换树脂进行反应，其它同本实施例，其得到的三氯蔗糖的收率及纯度与本实施例相近。

Claims

1.三氯蔗糖的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤（1）所述酸性催化剂为对甲苯磺酸或氯化氢。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤（2）所述的相转移催化剂为苄基三乙基氯化铵、四丁基溴化铵、四丁基氯化铵、四丁基硫酸氢铵、三辛基甲基氯化铵、十二烷基三甲基氯化铵或十四烷基三甲基氯化铵。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤（2）所述氯化试剂为氯化亚砜或二（三氯甲基）碳酸酯。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤（2）所述抗氧化剂为2,6-二叔丁基对甲酚、2，4，6-三叔丁基苯酚、特丁基对苯二酚或2,5-二特丁基对苯二酚。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤（3）所述的所述氢型强酸型阳离子交换树脂型号为001*4、001*7、001*8、001*10、D001或SQD-65。