CN107382723B - 一种1,2-甘油二酯的化学合成方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种1,2‑甘油二酯的化学合成方法，其特征在于包含以下步骤：（a）在适当的催化剂作用下，苄基缩水甘油醚与脂肪酸反应得到1,2‑脂肪酸‑3‑苄氧基甘油酯；（b）1,2‑脂肪酸‑3‑苄氧基甘油酯在钯碳催化作用下氢化脱除保护基得1,2‑脂肪酸甘油二酯粗产品，经低温重结晶可高收率（>90%）的获得高纯度（>90%）的1,2‑脂肪酸甘油二酯。本发明合成路线简便、后处理简单、总收率高（>75%），可有效的合成1,2‑脂肪酸甘油二酯。

Description

一种1,2-甘油二酯的化学合成方法
技术领域
本发明涉及一种1,2-甘油二酯的化学合成及其纯化方法，属于结构甘油酯有机合成技术领域。
背景技术
甘油二酯（Diacylglycerol,DAG）是一类甘油三酯中某个脂肪酸脱去而形成的结构脂质，DAG是天然植物油脂的微量成分及体内脂肪酸代谢的內源中间产物，属于公认安全（GRAS）的食品成分。根据脱去脂肪酸的位置，可将DAG分为1,3-甘油二酯和1,2-甘油二酯，其中1,2-甘油二酯具有优异的生物活性，可作为生物体内的信号分子，控制细胞的增值、分化和生存；可作为趋化因子刺激白细胞向感染部位迁移，促进伤口的愈合；也可显著改善患有糖尿病大鼠的心肌紊乱功能。此外，1,2-甘油二酯还可作为大量酶受体的兴奋剂和拮抗剂。因此，1,2-甘油二酯在食品、医药、化妆品等行业具有广阔的应用前景。
由于1，2-甘油二酯的热稳定性较差，在较高的温度下会发生分子内酰基迁移而变为更加稳定的1,3-甘油二酯，因此对其合成研究报道较少。目前报道制备1,2-甘油二酯的方法主要有两种：
第一种制备方法是以D-甘露醇为原料，经甲叉基保护、氧化还原、苄基保护、脱甲叉基保护、醇的酰化、苄基的脱保护等六步反应，可以49.3%的收率制备出1,2-甘油二酯。
第二种制备方法是中国专利公开的（申请号:CN201610464892）,以一种固定化脂肪酶合成1,2-甘油二酯，具体的方法是将植物油和有机溶剂以1:10～100的摩尔比混合，搅拌乳化后，加入占底物总质量2～20%的固定化脂肪酸酶，在20～70℃温度下反应0.5～6小时后，离心出去脂肪酶，得到含有1,2-甘油二酯的产物，经两步重结晶纯化，可得到1,2-甘油二酯的纯度最高达100%。
现有制备1，2-甘油二酯的方法仍存在一些缺陷：（1）化学法制备1,2-甘油二酯的步骤较多，造成总收率较低；（2）酶法制备1,2-甘油二酯的固定化酶成本较高；（3）酶催化制备1,2-甘油二酯的区域选择性不高，且反应温度较高，会有1,3-甘油二酯的生成。目前而言，国内尚无可规模化生产1,2-甘油二酯的生产厂家，因此探索具有区域选择性合成1,2-甘油二酯的合成方法具有重要价值。
鉴于上述问题，本发明人在多年来有机合成经验积累的基础上，本发明提出了一种高效、温和的化学合成1,2-甘油二酯的新方法，可高收率、高纯度的合成1,2-甘油二酯，具有重要的应用价值。
发明内容
本发明以解决现有技术中的不足为出发点，提出了一种合成1,2-甘油二酯的新方法，两步的总收率达到75%以上；其反应式如下：
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一种1,2-甘油二酯的化学合成方法，其特征在于包括如下步骤：
（1）在适当的催化剂作用下，选择适当的带水剂，将苄基缩水甘油醚与脂肪酸在50～100℃温度下反应2～24小时，得到1,2-脂肪酸-3-苄氧基甘油酯；其中所述的苄基缩水甘油醚、脂肪酸与催化剂的摩尔比为1：2～4：0.025～0.2，优选1：2.5：0.05；所述的催化剂为对甲苯磺酸、醋酸锌、醋酸铁、氯化铁、硫酸铁等，其中优选对甲苯磺酸；所述的带水剂为甲酸丁酯、乙酸乙酯、乙酸正丙酯、乙酸正丁酯、丙酸乙酯、丁酸乙酯；所述的脂肪酸可为长碳链脂肪酸、中碳链脂肪酸和短碳链脂肪酸。
（2）在钯碳催化剂的存在下，将1,2-脂肪酸-3-苄氧基甘油酯在有机溶剂中发生氢气还原反应12小时，得到1，2-脂肪酸甘油酯；其中所述的有机溶剂为甲醇、乙醇等，优选乙醇；其中所述的1,2-脂肪酸-3-苄氧基甘油酯与钯碳的质量比为1：0.025～0.2，其中优选1：0.05。
（3）氢气还原脱去苄基保护剂后，将反应液抽滤出去钯碳催化剂，含1,2-甘油二酯的粗产物用混合溶剂（A：B = 3～15:1）在低温下（0～10℃）重结晶，析出的1,2-甘油二酯晶体在0～10℃温度下抽滤，可获得纯度≥90%的1,2-甘油二酯；其中所述的溶剂A可为正己烷、正丙烷、正丁烷中的一种；溶剂B可为甲醇、乙醇、丙醇、丁醇中的一种。
本发明合成1,2-甘油二酯的方法具有如下有益效果：
（1）整个合成过程仅需要两步反应，可大大的简化反应的路线，反应总收率高。
（2）所有的反应原料均便宜易得，可显著降低成本。
（3）反应制备的1,2-甘油二酯的区域选择性高，可减少副产物的生成。
（3）整个合成路线的工艺流程简单、操作方便、后处理简单，可有效的规模化生产1,2-甘油二酯。
具体实施方式
下面结合实施实例对本发明做进一步的描述。
步骤1：1,2-脂肪酸-3-苄氧基甘油酯的制备
实施例1：称取苄基缩水甘油醚（16.4克，0.1摩尔）和棕榈酸（51.2克，0.2摩尔）加入到250毫升三颈瓶中，然后分别加入催化剂对甲苯磺酸（0.86克，0.005摩尔）和乙酸正丙酯（50毫升），安装好温度计、分水器和回流冷凝管后加热至90℃反应8小时，停止加热反应，冷却至室温后分别用氢氧化钠溶液（50毫升，pH=9～10）、稀盐酸（50毫升）洗涤，有机相用无水硫酸钠干燥，减压蒸馏除去溶剂得粗产品，粗产品用正己烷和甲醇（体积比5:1）重结晶得1,2-棕榈酸-3-苄氧基甘油酯（57.2克，85%）。
实施例2：称取苄基缩水甘油醚（32.8克，0.2摩尔）和壬酸（79.0克，0.5摩尔）加入到500毫升三颈瓶中，然后分别加入催化剂对甲苯磺酸（1.72克，0.01摩尔）和丁酸乙酯（100毫升），安装好温度计、分水器和回流冷凝管后加热至90℃反应8小时，停止加热反应，冷却至室温后分别用氢氧化钠溶液（100毫升，pH=9～10）、稀盐酸（50毫升）洗涤，有机相用无水硫酸钠干燥，减压蒸馏除去溶剂得粗产品，粗产品用丁烷和丙醇（体积比3:1）重结晶得1,2-壬酸-3-苄氧基甘油酯（41.4克，87%）。
实施例3：称取苄基缩水甘油醚（16.4克，0.1摩尔）和棕榈酸（25.6克，0.1摩尔）、壬酸（13.8克，0.1摩尔）加入到250毫升三颈瓶中，然后分别加入催化剂对甲苯磺酸（0.86克，0.005摩尔）和丁酸乙酯（100毫升），安装好温度计、分水器和回流冷凝管后加热至90℃反应8小时，停止加热反应，冷却至室温后分别用氢氧化钠溶液（100毫升，pH=9～10）、稀盐酸（50毫升）洗涤，有机相用无水硫酸钠干燥，减压蒸馏除去溶剂得粗产品，粗产品用丁烷和丙醇（体积比3:1）重结晶得1-壬酸-2-棕榈酸-3-苄氧基甘油酯和1-棕榈酸-2-壬酸-3-苄氧基甘油酯的混合物（47.6克，85%）。
步骤2：1,2-脂肪酸甘油二酯的制备
实施例4：称取1,2-棕榈酸-3-苄氧基甘油酯（52.7克，0.08摩尔）加入到250毫升圆底烧瓶中，溶于100毫升乙醇后加入10%钯碳催化剂（2.63克），安装好实验装置后通入氢气（1 atm）于室温条件下发生催化加氢反应，室温反应12小时后，反应液用硅藻土过滤，粗产品用正己烷和乙醇（体积比6:1）在0～4℃条件下重结晶得1,2-壬酸甘油二酯（40.9克，90%），纯度95%。
实施例5：称取1,2-壬酸-3-苄氧基甘油酯（32.3克，0.07摩尔）加入到250毫升圆底烧瓶中，溶于60毫升乙醇后加入10%钯碳催化剂（1.62克），安装好实验装置后通入氢气（1atm）于室温条件下发生催化加氢反应，室温反应12小时后，反应液用硅藻土过滤，粗产品用正己烷和乙醇（体积比5:1）在0～4℃条件下重结晶得1,2-棕榈酸甘油二酯（23.9克，92%），纯度92%。
实施例6：称取1-壬酸-2-棕榈酸-3-苄氧基甘油酯和1-棕榈酸-2-壬酸-3-苄氧基甘油酯混合物（44.9克，0.08摩尔）加入到250毫升圆底烧瓶中，溶于80毫升乙醇后加入10%钯碳催化剂（2.24克），安装好实验装置后通入氢气（1 atm）于室温条件下发生催化加氢反应，室温反应12小时后，反应液用硅藻土过滤，粗产品用正己烷和乙醇（体积比6:1）在0～4℃条件下重结晶得1,2-棕榈酸甘油二酯（34.6克，92%），纯度90%。
应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围中。

Claims (6)

1.一种1,2-甘油二酯的化学合成方法，其特征在于按照如下步骤进行：
(a)在催化剂对甲苯磺酸作用下，选择合适的带水剂，将苄基缩水甘油醚与脂肪酸在50～100℃下反应2～24小时，得到1,2-脂肪酸3-苄氧基甘油酯；
(b)在钯碳催化作用下，将1,2-脂肪酸-3-苄氧基甘油酯在有机溶剂中发生氢气还原反应12小时，得到1,2-脂肪酸甘油二酯，经低温条件下混合溶剂重结晶可得到纯的1,2-脂肪酸甘油二酯。
2.如权利要求1所述的合成方法，其特征在于，步骤a中苄基缩水甘油醚、脂肪酸与催化剂的摩尔比为1：2～4：0.025～0.2。
3.如权利要求1所述的合成方法，其特征在于，步骤a中所述的带水剂为甲酸丁酯、乙酸乙酯、乙酸正丙酯、乙酸正丁酯、丙酸乙酯、丁酸乙酯。
4.如权利要求1所述的合成方法，其特征在于，步骤b中所述的有机溶剂为甲醇、乙醇。
5.如权利要求1所述的合成方法，其特征在于，步骤b中所述的低温重结晶所需的温度为0～10℃。
6.如权利要求1所述的合成方法，其特征在于，步骤b中所述的混合溶剂为正己烷、正丙烷、正丁烷中的一种与甲醇、乙醇、丁醇中的一种，混合溶剂的体积比为3～15:1。
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