CN107400069A

CN107400069A - 一种月桂酰精氨酸乙酯盐酸盐的制备方法

Info

Publication number: CN107400069A
Application number: CN201710647202.9A
Authority: CN
Inventors: 冯凤琴; 吴金龙; 郑昊学; 张辉; 李阳
Original assignee: Zhejiang University ZJU
Current assignee: Zhejiang University ZJU
Priority date: 2017-08-01
Filing date: 2017-08-01
Publication date: 2017-11-28
Anticipated expiration: 2037-08-01
Also published as: CN107400069B

Abstract

本发明公开了一种月桂酰精氨酸乙酯盐酸盐的制备方法，属于食品添加剂制备技术领域。所述制备方法包括：按照精氨酸乙酯二盐酸盐与月桂酰氯的加料摩尔比≥2:1，往精氨酸乙酯溶液中滴加月桂酰氯进行反应；反应结束后，加入乙酸乙酯萃取，分离油相和水相；油相经饱和氯化钠水溶液洗涤、溶剂蒸发得到所述月桂酰精氨酸乙酯盐酸盐；水相中补加前次反应所消耗量相当的精氨酸乙酯二盐酸盐，并滴加等摩尔量的月桂酰氯继续反应，并完成后处理，此后可重复该步骤进行多次反应。通过在初始步骤中使用过量精氨酸乙酯二盐酸盐，再重复利用含精氨酸乙酯二盐酸盐的水相，使得每次反应保持该原料过量，既可提高月桂酰氯转化率，又能获得高纯度产物。

Description

一种月桂酰精氨酸乙酯盐酸盐的制备方法

技术领域

本发明涉及食品添加剂制备技术领域，具体涉及一种月桂酰精氨酸乙酯盐酸盐的制备方法。

背景技术

月桂酰精氨酸乙酯盐酸盐(LAE)是由天然物质L-精氨酸及月桂酸衍生而来的，是一种阳离子表面活性剂。LAE通过改变生物体细胞膜的通透性而起作用，对细菌、酵母、霉菌都具有显著的抑制作用，是一种广谱抗菌剂。相关毒理学试验表明，LAE在人体内可通过生物化学代谢途径，被分解为日常饮食普遍存在的化合物，安全性极高，于2005年被美国食品药品监督管理局(FDA)列为一般公认安全(GRAS)的食品添加剂。在食品方面，LAE可用于果蔬、饮料、沙拉、芝士、米面食品、调味品、即食食品、鱼类和肉类制品等的防腐保鲜。在日化用品方面，LAE可用于口腔护理方面的漱口水、牙膏等，以及洗手液和保湿霜等。

随着食品添加剂往安全、绿色、高效的方向发展，可应用于食品和日化用品的LAE具有巨大的潜在需求。因此，提供一种原料易得，工艺简单，副产物少，产率高的月桂酰精氨酸乙酯盐酸盐的制备方法，具有重大意义。

如专利文献US 20100152480 A1公开了月桂酰精氨酸乙酯盐酸盐的制备方法，将L-精氨酸乙酯二盐酸盐溶于蒸馏水中获得pH为2.4的澄清溶液，将溶液的温度降低至5-10℃得到冷却溶液，通过氢氧化钠水溶液调节溶液的pH至7-7.9，然后滴加月桂酰氯和氢氧化钠水溶液，在5-10℃条件下反应3小时，获得悬浊液，真空抽滤悬浊液，收集沉淀，蒸馏水洗涤产物，再在35-40℃的真空烘箱内干燥3-4小时制得月桂酰精氨酸乙酯盐酸盐。在提纯过程中使用蒸馏水洗涤产物，产物纯度最高达98％，但摩尔产率仅为64％。

专利文献WO 2013098659 A1公开了月桂酰精氨酸乙酯盐酸盐的制备方法，将精氨酸乙酯二盐酸盐加入到5％-10％氯化钠水溶液中，分批加入温和的碱(如碳酸氢钠)，使精氨酸乙酯二盐酸盐转化为精氨酸乙酯，再在室温下滴加月桂酰氯，2小时内加完，接着将反应混合物温度升至35℃继续搅拌反应1小时。将反应混合物搅拌冷却至5-10℃，用10％盐酸调节pH至3，并在该温度下结晶、过滤、干燥，得到92.8％产率的高纯度产物。但是经本课题组反复试验，最高纯度仅能达到87％。

专利文献CN 105061266 A公开了月桂酰精氨酸乙酯盐酸盐的制备方法，反应分为两步进行，以精氨酸盐酸盐和乙醇为原料制备得到精氨酸乙酯盐酸盐，再以精氨酸乙酯盐酸盐为原料与月桂酰氯反应得到LAE。该方法工艺流程复杂，反应时间长，产率不高(85％)。

我们通过研究发现，在水相体系中反应，不管用氢氧化钠水溶液还是用碳酸氢钠水溶液调节pH值，都不会引起精氨酸乙酯的水解。该反应中存在的主要问题是：月桂酰氯与水反应生成副产物月桂酸，这不仅影响反应产率，而且还会影响产物的纯度以及增加纯化难度。月桂酰氯与水的副反应，已有专利都通过调节反应体系的pH值和温度加以抑制，但是，如果反应体系中的精氨酸乙酯二盐酸盐的浓度过低，该副反应就突显出来了。因此，如何克服副反应的发生是本领域技术人员需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种月桂酰精氨酸乙酯盐酸盐的制备方法，克服现有技术中原料转化不完全、用料污染大、反应效率低或产物纯度不高等问题。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种月桂酰精氨酸乙酯盐酸盐的制备方法，包括：

(1)将精氨酸乙酯二盐酸盐溶于水中，滴加氢氧化钠水溶液，调节pH值至7.1～7.5，制得精氨酸乙酯溶液，按照精氨酸乙酯二盐酸盐与月桂酰氯的加料摩尔比≥2:1，往精氨酸乙酯溶液中滴加月桂酰氯进行反应，反应过程中滴加氢氧化钠水溶液控制pH值在7.1～7.5，控制温度在10～20℃；

(2)反应结束后，加入盐酸调节pH至3.0～4.0，再加入乙酸乙酯萃取，分离得油相和水相；

(3)油相经洗涤、除溶剂，得到所述月桂酰精氨酸乙酯盐酸盐；

(4)水相中补加精氨酸乙酯二盐酸盐，用量与前次反应所消耗的量相当，并滴加与之等摩尔量的月桂酰氯，反应条件同步骤(1)；

(5)按步骤(2)-(3)处理；

(6)重复步骤(4)-(5)2～3次；

(7)当萃取后的水相有氯化钠析出时，过滤除去氯化钠，继续按照步骤(6)操作；

(8)重复步骤(7)若干次。

本发明通过在反应的初始阶段，加入过量的精氨酸乙酯二盐酸盐，反应过程中始终保持精氨酸乙酯过量，以抑制月桂酰氯与水发生副反应，有利于月桂酰氯充分转化；另一方面能够降低产物LAE在水相中的溶解度，方便后续乙酸乙酯萃取产物LAE。

作为优选，步骤(1)中，精氨酸乙酯二盐酸盐与月桂酰氯的摩尔比为2～2.5:1。本发明研究证明，相比于等摩尔比添加，上述比例添加可使LAE的产率(以月桂酰氯计)从90％提高到96％以上，纯度达到99％。

作为优选，步骤(1)中，精氨酸乙酯二盐酸盐溶于水后形成浓度为0.2～0.5mol/L的水溶液。

在第一次的反应结束后，分离的水相中含有未反应的精氨酸乙酯二盐酸盐，本发明重复利用该水相，加入等摩尔的精氨酸乙酯二盐酸盐与月桂酰氯，使得该次反应中精氨酸乙酯二盐酸盐仍旧过量，有助于产物LAE的生成。如此循环操作，不仅节省水的用量，而且显著提高了月桂酰氯转化率。

反应过程中控制温度为10-20℃。反应温度不宜过高，否则月桂酰氯会加速水解，反应转化率下降。作为优选，反应温度为20℃。

反应过程中，溶液体系的酸碱度始终控制在7.1～7.5，pH对反应转化率影响很大。pH小于7.0，精氨酸乙酯二盐酸盐被中和生成精氨酸乙酯的量不足，反应活性低；pH大于7.5，反应液碱性过强，加速月桂酰氯水解。两种情况都会使反应转化率下降。本发明采用氢氧化钠水溶液进行酸碱度调节。作为优选，所述的氢氧化钠水溶液的质量百分比浓度为10～30％。

反应时间为60～180min。在本发明的制备条件下，缩短反应时间的同时保持高产率和高纯度，可提高生产效率。作为优选，反应温度为10℃时，反应时间为180min；反应温度为20℃时，反应时间为90min。

一次反应结束，利用乙酸乙酯进行产物LAE的萃取，作为优选，反应混合物中加入乙酸乙酯后，升温至30～45℃，搅拌30min，静置分层后分离油相和水相。

作为优选，利用饱和氯化钠水溶液洗涤油相。饱和氯化钠水溶液有两个作用，一是洗去乙酸乙酯中的水溶性杂质，二是降低LAE在水中的溶解度，使LAE进入乙酸乙酯层，将乙酸乙酯蒸发，即可得到高产率的产物。

作为优选，采用减压蒸发法除去溶剂。

在制备过程中，水相重复利用2～3次之后，水相中会有氯化钠析出，本发明采用过滤的方式将氯化钠除去，再加入精氨酸乙酯二盐酸盐与月桂酰氯进行反应。

之后的每次重复反应前，先除去水相中的氯化钠，再添加原料进行反应，分离获得产物LAE。

按照本发明的制备方法，水相可以无限次重复利用。

本发明具备的有益效果：

(1)本发明通过在初始步骤中添加过量的精氨酸乙酯二盐酸盐，保证月桂酰氯充分转化，同时降低产物月桂酰精氨酸乙酯盐酸盐在水相中的溶解度，方便后续的萃取。分离后获得的水相中含有未反应精氨酸乙酯二盐酸盐，本发明循环使用未反应的精氨酸乙酯二盐酸盐，使反应体系中该底物保持足够高的浓度，以抑制月桂酰氯与水反应生成月桂酸，提高月桂酰氯的转化率，减少产物中杂质月桂酸的含量。

(2)本发明控制反应体系的酸碱度在7.1-7.5，减少杂质的产生，每次反应结束，用乙酸乙酯萃取LAE，后续蒸干乙酸乙酯即可获得纯度较高的LAE产品，无需重结晶纯化等步骤，减少产物在提取和转移过程中的损失。

(3)本发明以水作为反应介质，并可重复使用，工序流程简单，精氨酸乙酯二盐酸盐和月桂酰氯转化率好，产品纯度高，操作安全，排污少，适合工业化生产。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，但下述实施例仅仅为本发明的优选实施例，并非全部。基于实施方式中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得其它实施例，都属于本发明的保护范围。

实施例1

1、将精氨酸乙酯二盐酸盐(990.6g，3.6mol)加入到9L去离子水中，搅拌使其完全溶解。调节温度为20℃，滴加预先配好的20％氢氧化钠水溶液，调节pH至7.1-7.5。滴加月桂酰氯(393.8g，1.8mol，426.6mL)，反应时间90min。

反应结束后，加入盐酸调节pH至4.0，再加入乙酸乙酯萃取，升温至35℃，搅拌30min，分液收集乙酸乙酯层和水层。乙酸乙酯层用饱和氯化钠水溶液洗涤后，旋转减压蒸发除去乙酸乙酯，得到产物。

产率(按月桂酰氯计，下同)98.8％，纯度99.5％。

2、取水层加入精氨酸乙酯二盐酸盐(495.3g，1.8mol)，调节温度为20℃，滴加预先配好的20％氢氧化钠水溶液，调节pH为7.1-7.5。滴加月桂酰氯(393.8g，1.8mol，426.6mL)，反应时间90min。

反应结束后，加入盐酸调节pH至4.0，加入乙酸乙酯萃取，升温至35℃，搅拌30min，分液收集乙酸乙酯层和水层。乙酸乙酯层的后处理步骤同步骤1。

产率96.8％，纯度99.0％。

3、取水层加入精氨酸乙酯二盐酸盐(495.3g，1.8mol)，调节温度为20℃，滴加预先配好的20％氢氧化钠水溶液，调节pH为7.1-7.5。滴加月桂酰氯(393.8g，1.8mol，426.6mL)，反应时间90min。

产率97.1％，纯度99.2％。

4、反应三次后，水层有氯化钠析出，过滤除去氯化钠，加入精氨酸乙酯二盐酸盐(495.3g，1.8mol)，调节温度为20℃，滴加预先配好的20％氢氧化钠水溶液，调节pH为7.1-7.5。滴加月桂酰氯(393.8g，1.8mol，426.6mL)，反应时间90min。

产率97.3％，纯度99.1％。

5、过滤除去水层中的氯化钠，加入精氨酸乙酯二盐酸盐(495.3g，1.8mol)，调节温度为20℃，滴加预先配好的20％氢氧化钠水溶液，调节pH为7.1-7.5。滴加月桂酰氯(393.8g，1.8mol，426.6mL)，反应时间90min。

产率97.9％，纯度99.3％。

6、过滤除去水层中的氯化钠，加入精氨酸乙酯二盐酸盐(495.3g，1.8mol)，调节温度为10℃，滴加预先配好的20％氢氧化钠水溶液，调节pH为7.1-7.5。滴加月桂酰氯(393.8g，1.8mol，426.6mL)，反应时间180min。

产率96.2％，纯度99.1％。

此后过滤除去水层中的氯化钠，加入精氨酸乙酯二盐酸盐，重复上述反应，水层可循环利用。产率均在96％以上，纯度在99％以上。

对比例1

将精氨酸乙酯二盐酸盐(495.3g，1.8mol)加入到6L去离子水中，搅拌使其完全溶解。调节温度为20℃，滴加预先配好的20％氢氧化钠水溶液，调节pH为7.1-7.5。滴加月桂酰氯(393.8g，1.8mol，426.6mL)，反应时间90min。

反应结束后，加入盐酸调节pH至4.0，加入乙酸乙酯萃取，升温至35℃，搅拌30min，分液收集乙酸乙酯层和水层。用饱和氯化钠水溶液洗涤乙酸乙酯层，将乙酸乙酯减压旋转蒸发，得到产物。

产率87.3％，纯度90.1％。

对比例2

参照专利文献WO 2013098659 A1的制备方法，将精氨酸乙酯二盐酸盐(275.3g，1.0mol)加入到750mL 5％的氯化钠水溶液中，分批加入碳酸氢钠(252g，3.0mol)，搅拌2小时，至无气泡出现，再在室温下滴加月桂酰氯(218.8g，1.0mol)，2小时内加完，接着将反应混合物温度升至35℃继续搅拌1小时。将反应混合物搅拌冷却至5-10℃后，用10％盐酸调节pH至3，加入乙酸乙酯萃取，升温至35℃，搅拌30min，分液收集乙酸乙酯层和水层。用饱和氯化钠水溶液洗涤乙酸乙酯层，将乙酸乙酯减压旋转蒸发，得到产物，产率85.8％，纯度87.1％。

Claims

1.一种月桂酰精氨酸乙酯盐酸盐的制备方法，包括：

(5)按步骤(2)-(3)处理；

(6)重复步骤(4)-(5)2～3次；

(8)重复步骤(7)若干次。

2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，精氨酸乙酯二盐酸盐与月桂酰氯的摩尔比为2～2.5:1。

3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，精氨酸乙酯二盐酸盐溶于水后形成浓度为0.2～0.5mol/L的水溶液。

4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，反应过程中控制温度为20℃。

5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，反应时间为60～180min。

6.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述的氢氧化钠水溶液的质量百分比浓度为10～30％。

7.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，反应混合物中加入乙酸乙酯后，升温至30～45℃，搅拌30min，静置分层后分离油相和水相。

8.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，利用饱和氯化钠水溶液洗涤油相。

9.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，采用减压蒸发法除去溶剂。