一种L-抗坏血酸棕榈酸酯的制备方法
技术领域
本发明属于有机化学领域,具体涉及一种L-抗坏血酸棕榈酸酯的制备方法。
背景技术
L-抗坏血酸棕榈酸酯(L-ascorbgyl palmitate,简称L-AP),又称为维生素C棕榈酸酯,是一种新型的多功能抗氧化剂,被世界卫生组织食品添加委员会评定为具有营养性、无毒、高效、使用安全的食品添加剂,并为英国、美国药典收载,已被广泛应用于食品、医药、化妆品等领域。
目前,L-抗坏血酸棕榈酸酯的生产工艺路线主要有酰氯法、直接酯化法、酯交换法、脂肪酶法。酰氯法要求苛刻的反应条件和特殊的反应器,不适于工业化生产。脂肪酶法不成熟,尚在探讨之中。
硫酸催化酯化法是工业上的成熟合成工艺,现有技术对此工艺多有报道。如公开号CN102304109A的中国发明专利申请,公开了将酯化反应生成的反应液倒入碎冰中,使L-抗坏血酸棕榈酸酯结晶析出。该方法得到的L-抗坏血酸棕榈酸酯粗品即使经过活性碳柱脱色、纯化等后处理,终产品的纯度仍然不到98%,总收率仅86%左右。此外,发明人经过试验发现,酯化反应液倒入碎冰,由于浓硫酸被稀释而放出大量的热,会造成温度急剧升高,增加操作的风险;且L-抗坏血酸棕榈酸酯粗品不易过滤。
公开号CN102558115A的中国发明专利申请,公开了将1:1的冰水混合物加入酯化反应后的反应液中,再用乙酸乙酯、甲苯或二氯甲烷萃取,萃取液减压蒸馏得固体。经过试验也发现,将冰水混合物加入酯化反应后的反应液中,仍然会造成体系温度的急剧升高;且用乙酸乙酯提取时极易发生乳化。另外,甲苯和二氯甲烷都有毒性,不适于食品等领域的应用;且有机相减压蒸馏会破坏物料,影响产品质量。
因此,尽管硫酸催化直接酯化法比较成熟,但是现有技术在酯化反应后处理上仍存在不足,需要进一步改进,以提高生产安全性和产品质量。
发明内容
针对上述技术问题,本发明的一个目的在于提供一种L-抗坏血酸棕榈酸酯的制备方法。该方法操作简便、易于控制、适合工业化生产,得到的产品纯度高。
为了实现上述发明目的,本发明采用了如下技术方案:
一种L-抗坏血酸棕榈酸酯的制备方法,包含下述步骤:
1)将L-抗坏血酸加入到浓硫酸中,搅拌溶解,再加入棕榈酸,搅拌至反应完全;
2)反应体系降温至0~5℃,滴加乙酸乙酯,控制体系温度在25~35℃,滴加完毕再滴加冰水,控制体系温度35~45℃;
3)过滤,滤饼先用乙酸乙酯洗涤,再用乙酸乙酯加热溶解,得到的乙酸乙酯溶液用水洗涤,再用无水硫酸钠干燥,45~50℃过滤,滤液搅拌析晶;
4)过滤,滤饼用低极性有机溶剂打浆洗涤,过滤,湿固体用乙酸乙酯重结晶,过滤,干燥得目标产物L-抗坏血酸棕榈酸酯。
优选的,所述步骤1)中,所述的L-抗坏血酸、浓硫酸与棕榈酸的重量比为1∶5~15:0.8~1.5,更优选1∶8~12∶1~1.2。
优选的,所述步骤1)中,反应温度为20~30℃,更优选为22~27℃。
优选的,所述步骤2)中,乙酸乙酯的重量为L-抗坏血酸重量的5~15倍。
优选的,所述步骤2)中,冰水的重量为L-抗坏血酸重量的15~25倍。
所述步骤2)中,反应体系外始终采用降温的措施,滴加乙酸乙酯和冰水的速度以保持反应体系在适当的温度为准。具体的,滴加乙酸乙酯时,应使反应体系的温度始终保持在25~35℃;加入冰水时,先缓慢加入,使反应体系温度维持在35~45℃,待温度不再明显上升时,再快速滴加完剩余冰水。
优选的,所述步骤3)中,洗涤用乙酸乙酯的重量为L-抗坏血酸重量的1~1.5倍;更优选为1倍。
优选的,所述步骤3)中,滤饼用重量为L-抗坏血酸重量4~8倍的乙酸乙酯溶解,温度控制在45~50℃。
优选的,所述步骤3)中,洗涤用水的重量为L-抗坏血酸重量的5~10倍。
优选的,所述步骤3)中,无水硫酸钠的重量为L-抗坏血酸重量的1~5倍。
优选的,所述步骤3)中,析晶温度为15~30℃,搅拌析晶1~3小时。
优选的,所述步骤4)中,所述低极性有机溶剂选自异丙醚、乙醚、石油醚和氯仿中的一种或几种,更优选为异丙醚。
还优选的,所述步骤4)中,所述低极性有机溶剂的重量为L-抗坏血酸重量的5~10倍,打浆洗涤1~3小时。
优选的,所述步骤4)中,乙酸乙酯重结晶的具体操作为:所述湿固体加入重量为L-抗坏血酸重量3~6倍的乙酸乙酯,45~50℃下搅拌至完全溶解,15~30℃下搅拌析晶1~3小时。
优选的,所述步骤4)中,干燥方法为45~50℃下真空烘干。
作为一个优选的实施方式,本发明提供一种L-抗坏血酸棕榈酸酯的制备方法,包含下述步骤:
1)将L-抗坏血酸加入到浓硫酸中,搅拌溶解,再加入棕榈酸搅拌,20~30℃下搅拌至反应完全,所述的L-抗坏血酸、浓硫酸与棕榈酸的重量比为1∶5~15:0.8~1.5;
2)反应体系降温至0~5℃,滴加L-抗坏血酸重量5~15倍的乙酸乙酯,控制体系温度在25~35℃,滴加完毕再缓慢滴加冰水,冰水的重量为L-抗坏血酸重量的15~25倍,控制体系温度在35~45℃,当温度不明显上升时,快速滴加完剩余冰水;
3)过滤,用L-抗坏血酸重量1~1.5倍的乙酸乙酯洗涤滤饼和反应容器,滤饼加入L-抗坏血酸重量4~8倍的乙酸乙酯,45~50℃下搅拌溶解,然后加入L-抗坏血酸重量5~10倍的水,搅拌、静置,分层,弃去下层水相,有机相加入L-抗坏血酸重量1~5倍的无水硫酸钠,45~50℃下过滤,滤液降温至15~30℃,搅拌析晶1~3小时;
4)过滤,用L-抗坏血酸重量1~1.5倍的乙酸乙酯洗涤滤饼和结晶容器,滤饼加入L-抗坏血酸重量5~10倍的低极性有机溶剂打浆洗涤1~3小时;过滤,湿固体加入L-抗坏血酸重量3~6倍的乙酸乙酯,45~50℃下加热搅拌至完全溶解,降温至15~30℃,搅拌析晶1~3小时,过滤,滤饼45~50℃下真空烘干,即得目标产物L-抗坏血酸棕榈酸酯;所述低极性有机溶剂选自异丙醚、乙醚、石油醚和氯仿中的一种或几种。
作为一个更优选的实施方式,本发明提供一种L-抗坏血酸棕榈酸酯的制备方法,包含下述步骤:
1)将L-抗坏血酸加入到浓硫酸中,搅拌溶解,再加入棕榈酸搅拌,22~27℃下搅拌至反应完全,所述的L-抗坏血酸、浓硫酸与棕榈酸的重量比为1∶8~12∶1~1.2;
2)反应体系降温至0~5℃,滴加L-抗坏血酸5~15倍重量的乙酸乙酯,控制体系温度在25~35℃,滴加完毕再缓慢滴加冰水,冰水的重量为L-抗坏血酸重量的15~25倍,控制体系温度在35~45℃,当温度不明显上升时,快速滴加完剩余冰水;
3)过滤,用L-抗坏血酸重量1倍的乙酸乙酯洗涤滤饼和反应容器,滤饼加入L-抗坏血酸重量4~8倍的乙酸乙酯,45~50℃下搅拌溶解,然后加入L-抗坏血酸重量5~10倍的水,搅拌、静置,分层,弃去下层水相,有机相加入L-抗坏血酸重量1~5倍的无水硫酸钠,45~50℃下过滤,滤液降温至15~30℃,搅拌析晶1~3小时;
4)过滤,用L-抗坏血酸重量1~1.5倍的乙酸乙酯洗涤滤饼和结晶容器,滤饼加入L-抗坏血酸重量5~10倍的异丙醇打浆洗涤1~3小时;过滤,湿固体加入L-抗坏血酸重量3~6倍的乙酸乙酯,45~50℃下加热搅拌至完全溶解,降温至15~30℃,搅拌析晶1~3小时,过滤,滤饼45~50℃下真空烘干,即得目标产物L-抗坏血酸棕榈酸酯。
本发明说明书中,“冰水”指的是0~4℃的经过纯化处理的水。没有特殊说明的水是指常温的经过纯化处理的水。所述纯化处理包括去离子法、蒸馏法等。
与现有技术相比,本发明具有以下优点:
(一)本发明的L-抗坏血酸棕榈酸酯的制备方法,在酯化反应完全后,先滴加乙酸乙酯析出少量固体,再滴加冰水析出大量固体。这样析出的固体颗粒大,易过滤,过滤耗时短;而且先乙酸乙酯滴加,作为一个缓冲,可以很好的控制反应液的温度在25~35℃,然后再滴加冰水不会造成温度急剧升温,温度可控制在40~45℃范围内,从而提高了生产的安全性。
(二)硫酸催化酯化法得到的L-抗坏血酸棕榈酸酯粗品中会残存硫酸和棕榈酸,必须进行纯化处理。本发明的纯化后处理方法简单:在步骤3)中,用水直接洗涤除去残留的硫酸,不会发生乳化现象;在步骤4)中,用低极性有机溶剂(如异丙醚)打浆除去残留的棕榈酸;最后经乙酸乙酯重结晶,就能得到含量99.1%以上的产品,完全符合美国药典和欧洲药典的各项要求。
(三)本发明的制备方法不用转移浓硫酸反应液,也不用将冰水/乙酸乙酯混合液直接加入到反应液而造成温度急剧升高至不可控。因此本发明工艺可以安全有效便捷地进行放大生产,得到高质量的产品。
具体实施方式
以下参照具体的实施例来说明本发明。本领域技术人员能够理解,这些实施例仅用于说明本发明,其不以任何方式限制本发明的范围。
下述实施例中的实验方法,如无特殊说明,均为常规方法。下述实施例中所用的原料、试剂材料等,如无特殊说明,均为市售购买产品。
下述实施例和对比例采用的L-抗坏血酸棕榈酸酯含量检测方法为欧洲药典收载,具体操作为:
取样品约0.3g,精密称定,加50ml乙醇溶解,再加30ml水,摇匀,立即用碘滴定液(0.05mol/L)滴定至黄色,30秒内不褪色为终点,记下消耗碘滴定液(0.05mol/L)的体积,每1ml碘滴定液(0.05mol/L)相当于20.73mg的L-抗坏血酸棕榈酸酯,其含量应为95.0%~105.0%。
实施例1
1)在干燥洁净的四口烧瓶中加入10kg浓硫酸,降温至20~25℃,然后加入1kg L-抗坏血酸搅拌20min溶解;溶解后,加入1.16kg棕榈酸搅拌反应24h,控制温度为22~25℃。
2)反应完全后,体系降温至0~5℃,滴加入9.8kg乙酸乙酯,控制体系温度25~35℃;滴加完毕,温度降至25℃左右,开始缓慢滴加21.8kg冰水,温度控制35~45℃,当温度不明显上升时,快速滴加完剩余的冰水。
3)滴加完冰水后,快速过滤(用时30min),用1.0kg乙酸乙酯洗涤滤饼和反应容器,滤饼加入到4.9kg的乙酸乙酯中,加热搅拌溶解,温度控制45~50℃;溶解完全后,加入6kg水,温度升至45~50℃,搅拌30min,静置15min,分层,弃去下层水相;有机相加入1kg无水硫酸钠,搅拌30min干燥,45~50℃下过滤,滤液25℃左右下搅拌2h析晶。
4)过滤(用时10min),用1.0kg乙酸乙酯洗涤滤饼和结晶容器,滤饼加入6kg异丙醚打浆洗涤1h,温度25℃左右;过滤,湿固体用3.3kg的乙酸乙酯搅拌溶解30min,温度控制45~50℃;溶解完全后,降温至25℃左右,搅拌析晶2h;过滤,用1.0kg乙酸乙酯洗涤滤饼和结晶容器,抽干,产品于45~50℃下真空烘干,干燥失重≤2.0%后收料。产品含量按照欧洲药典方法检验,含量为100.1%,符合欧洲药典标准。
实施例2
1)在干燥洁净的四口烧瓶中加入8kg浓硫酸,降温至20~25℃,然后加入1kgL-抗坏血酸搅拌20min溶解;溶解后,加入0.8kg棕榈酸搅拌反应24h,控制温度为25~27℃。
2)反应完全后,体系降温至0~5℃,滴加入8kg乙酸乙酯,控制体系温度25~35℃;滴加完毕,温度降至25℃左右,开始缓慢滴加18kg冰水,温度控制35~45℃,当温度不明显上升时,快速滴加完剩余的冰水。
3)滴加完冰水后,快速过滤(用时25min),用1.0kg乙酸乙酯洗涤滤饼和反应容器,滤饼加入到4kg的乙酸乙酯中,加热搅拌溶解,温度控制45~50℃;溶解完全后,加入5kg水,温度升至45~50℃,搅拌30min,静置15min,分层,弃去下层水相;有机相加入2kg无水硫酸钠,搅拌30min干燥,45~50℃下过滤,滤液于20℃左右下搅拌2.5h析晶。
4)过滤(用时8min),用1.0kg乙酸乙酯洗涤滤饼和结晶容器,滤饼加入5kg乙醚打浆洗涤1.5h,温度25℃左右;过滤,湿固体用3kg的乙酸乙酯搅拌溶解30min,温度控制45~50℃;溶解完全后,降温至20℃左右,搅拌析晶2.5h;过滤,用1.0kg乙酸乙酯洗涤滤饼和结晶容器,抽干,产品于45~50℃下真空烘干,干燥失重≤2.0%后收料。产品含量按照欧洲药典方法检验,含量为99.4%,符合欧洲药典标准。
实施例3
1)在干燥洁净的四口烧瓶中加入5kg浓硫酸,降温至20~25℃,然后加入1kgL-抗坏血酸搅拌20min溶解;溶解后,加入1kg棕榈酸搅拌反应24h,控制温度为20~22℃。
2)反应完全后,降温至0~5℃,滴加入5kg乙酸乙酯,控制体系温度25~35℃;滴加完毕,温度降至25℃左右,开始缓慢滴加15kg冰水,温度控制35~45℃;当温度不明显上升时,快速滴加完剩余的冰水。
3)滴加完冰水后,快速过滤(用时28min),用1.0kg乙酸乙酯洗涤滤饼和反应容器,滤饼加入到6kg的乙酸乙酯中,加热搅拌溶解,温度控制45~50℃;溶解完全后,加入7kg水,温度升至45~50℃,搅拌30min,静置15min,分层,弃去下层水相;有机相加入3kg无水硫酸钠,搅拌30min干燥,45~50℃下过滤,滤液15℃左右下搅拌1h析晶。
4)过滤(用时10min),用1.0kg乙酸乙酯洗涤滤饼和结晶容器,滤饼加入7kg石油醚搅拌洗涤2h,温度25℃左右;过滤,湿固体用4kg的乙酸乙酯搅拌溶解30min,温度控制45~50℃;溶解完全后,降温至15℃左右,搅拌析晶1h;过滤,用1.0kg乙酸乙酯洗涤滤饼和结晶容器,抽干,产品于45~50℃下真空烘干,干燥失重≤2.0%后收料。产品含量按照欧洲药典方法检验,含量为99.3%,符合欧洲药典标准。
实施例4
1)在干燥洁净的四口烧瓶中加入12kg浓硫酸,降温至20~25℃,然后加入1kgL-抗坏血酸搅拌20min溶解;溶解后,加入1.2kg棕榈酸搅拌反应24h,控制温度为22~27℃。
2)反应完全后,降温至0~5℃,滴加入12kg乙酸乙酯,控制体系温度25~35℃;滴加完毕,温度降至25℃左右,开始缓慢滴加23kg冰水,温度控制35~45℃,当温度不明显上升时,快速滴加完剩余的冰水;。
3)滴加完冰水后,快速过滤(用时31min),用1.0kg乙酸乙酯洗涤滤饼和反应容器,滤饼加入到7kg的乙酸乙酯中,加热搅拌溶解,温度控制45~50℃;溶解完全后,加入8kg水液,温度升至45~50℃,搅拌30min,静置15min,分层,弃去下层水相;有机相加入4kg无水硫酸钠,搅拌30min干燥,45~50℃下过滤,滤液于30℃左右下搅拌3h析晶。
4)过滤(用时11min),用1.0kg乙酸乙酯洗涤滤饼和结晶容器,滤饼加入8kg氯仿打浆洗涤2.5h,温度25℃左右;过滤,湿固体用5kg的乙酸乙酯搅拌溶解30min,温度控制45~50℃;溶解完全后,降温至30℃左右,搅拌析晶3h;过滤,用1.0kg乙酸乙酯洗涤滤饼和结晶容器,抽干,产品于45~50℃下真空烘干,干燥失重≤2.0%后收料。产品含量按照欧洲药典方法检验,含量为99.6%,符合欧洲药典标准。
实施例5
1)在干燥洁净的四口烧瓶中加入15kg浓硫酸,降温至20~25℃,然后加入1kgL-抗坏血酸搅拌20min溶解;溶解后,加入1.5kg棕榈酸搅拌反应24h,控制温度为22~27℃。
2)反应完全后,体系降温至0~5℃,滴加入15kg乙酸乙酯,控制温度25~35℃;滴加完毕,温度降至25℃左右,开始缓慢滴加25kg冰水,温度控制35~45℃;当温度不明显上升时,快速滴加完剩余的冰水。
3)滴加完冰水后,快速过滤(用时32min),用1.0kg乙酸乙酯洗涤滤饼和反应容器,滤饼加入到8kg的乙酸乙酯中,加热搅拌溶解,温度控制45~50℃;溶解完全后,加入10kg水,温度升至45~50℃,搅拌30min,静置15min,分层,弃去下层水相;有机相加入5kg无水硫酸钠,搅拌30min干燥,45~50℃下过滤,滤液15℃左右下搅拌2h析晶。
4)过滤(用时12min),用1.0kg乙酸乙酯洗涤滤饼和结晶容器,滤饼加入10kg异丙醚打浆洗涤3h,温度25℃左右;过滤,湿固体用6kg的乙酸乙酯搅拌溶解30min,温度控制45~50℃;溶解完全后,降温至15℃左右,搅拌析晶2h;过滤,用1.0kg乙酸乙酯洗涤滤饼和结晶容器,抽干,产品于45~50℃下真空烘干,干燥失重≤2.0%后收料。产品含量按照欧洲药典方法检验,含量为99.8%,符合欧洲药典标准。
对比例1
在干燥洁净的四口烧瓶中加入1kg浓硫酸,降温至20~25℃,然后加入100gL-抗坏血酸搅拌20min溶解;溶解后,加入116g棕榈酸搅拌反应24h,控制温度为22~27℃。
反应完全后,体系降温至0~5℃,加入1000g碎冰与1000g冰水的混合物;在加入冰-水混合物时,尽管烧瓶仍在冰水浴中,但是烧瓶内的温度急剧升高至55~60℃,体系温度不好控制,需要非常缓慢地加入,耗时2h。
加完用1000g的乙酸乙酯萃取,发生严重乳化,静置8h才分层;分离出乙酸乙酯层,真空蒸干,得到深黄色固体(L-抗坏血酸棕榈酸酯粗品)。粗品加入到490g的乙酸乙酯中,加热搅拌溶解,温度控制45~50℃;溶解完全后,于温度25℃左右下搅拌析晶2h;过滤,抽干,产品于45~50℃下真空烘干,干燥失重≤2.0%后收料,产品含量按照欧洲药典方法检验,含量为89.3%。
对比例2
在干燥洁净的四口烧瓶中加入10kg浓硫酸,降温至20~25℃,然后加入1000gL-抗坏血酸搅拌20min溶解;溶解后,加入1160g棕榈酸搅拌反应24h,控制温度为22~27℃。
反应完全后,降温至0~5℃,将反应液转移至碎冰中,虽然析出大量固体,但固体颗粒细小,呈黏稠状,非常不好过滤,过滤耗时约6h,得到粗品,30℃烘干,然后用大量水洗至中性;粗品加入到4900g的乙酸乙酯中,加热搅拌溶解,温度控制45~50℃;溶解完全后,经过颗粒活性炭柱脱色,滤液再通过3A型分子筛吸附剂的干燥柱,滤液让后减压蒸馏、浓缩、降温至25℃左右下搅拌析晶2h;过滤,抽干,产品于45~50℃下真空烘干,干燥失重≤2.0%后收料,含量为91.5%。
通过上述实施例以及对比例,可以看出,本发明在浓硫酸酯化法的基础上,对反应后处理工艺进行优化,使得传统浓硫酸酯化工艺安全可控、洗酸程序简化、生产效率提高、产品含量达到了欧洲药典标准,更适合工业化生产。
以上对本发明具体实施方式的描述并不限制本发明,本领域技术人员可以根据本发明作出各种改变或变形,只要不脱离本发明的精神,均应属于本发明所附权利要求的范围。