CN109369487B - 一种高纯度斑蝥黄制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高纯度斑蝥黄制备方法，属于化合物制备技术领域，该方法是将β‑胡萝卜素溶于有机溶剂中，向能够产生催化剂的溶液中缓慢加入过量具有氧化性的间氯过氧苯甲酸为氧化剂，在常温条件下即可将β‑胡萝卜素氧化成斑蝥黄，然后再经过重结晶及水热反应等步骤进行提纯，最终获得纯度较高的斑蝥黄；由于间氯过氧苯甲酸为氧化剂，氧化性较弱，可以保证氧化反应温和进行，从根本上抑制了过氧化物副产品的产生，提高了产物斑蝥黄的纯度。

Description

一种高纯度斑蝥黄制备方法

技术领域

本发明涉及斑蝥黄的制备技术领域，具体涉及一种高纯度斑蝥黄制备方法。

背景技术

斑蝥黄是一种重要的类胡萝卜素，在自然界生物体内广泛存在，因其着色效果好，稳定性高，故而常作用食品、饲料、化妆品等中的着色剂。同时斑蝥黄还因其生理功能而广泛应用于医学领域，斑蝥黄与VE、虾青素、β-胡萝卜素等在对自由基的淬灭作用方面相类似，能够提高免疫力，延缓衰老、预防老年疾病甚至具有一定的抗癌功效。斑螯黄的获取方法主要有天然原料提取、生物发酵生产和化学合成生产。由于各类物种体内的斑蝥黄含量都非常微量，无法通过人工提取的方法大量生产；而生物发酵过程要培养出合适的菌种也是件十分困难的事情；因此工业生产中主要采用化学合成生产：包括全化学合成法和β-胡萝卜素氧化法。全化学合成法制备斑蝥黄路线过长，成本普遍较高；β-胡萝卜素氧化法是一步氧化法，相较而言具有操作方便，设备简单等特点，是工业化生产斑蝥黄的主要方法，β-胡萝卜素一步氧化法分为固相研磨法和双液相氧化法。

关于双液相氧化法：

1980年，Joachim Paust(US4212827)等人在催化剂存在的条件下用氯酸或溴酸盐来氧化β-胡萝卜素，该方法反应时间过长，引发困难，工艺不稳定。

Toshiki Mori(US6313352)等人在前人基础上进行了改进，将斑蝥黄制备方法改为：. 将胡萝卜素溶于二氯甲烷，向其中加入氯酸盐或溴酸盐的水溶液，然后加卤化碘或碘，最后加碘化钾或碘化钠，斑蝥黄的产率可达76％。但缺点是：所用卤酸盐易发生爆炸，反应过程的废水处理困难等。

任光明(CN105777599 A)等人以过氧化硫脲或过氧化尿素为氧化剂、黄聿魏(CN108101817 A)等人以烯丙基为氧化剂，代替了传统氧化剂卤酸盐。然而，两种氧化剂仍使反应在两相中进行，原料、氧化剂和催化剂难以充分接触，导致反应比较困难，产率较低。

而且上述方法均使用的是强氧化剂，难以准确把握氧化程度，易发生过氧化现象，此外，上述方法得到的目标产物斑蝥黄的纯度较低。

发明内容

本发明旨在提供一种高纯度斑蝥黄制备方法，反应条件温和，反应可控性较好，产品纯度高。

本发明为达到上述目的，所采用的技术方案如下：

一种β-胡萝卜素氧化制备斑蝥黄的方法，将β-胡萝卜素溶于有机溶剂中，向其中加入能够产生催化剂的溶液，随后再缓慢加入过量氧化剂，β-胡萝卜素经过氧化反应生成含有目标产物斑蝥黄的混合物，然后再经过提纯，得到高纯度斑蝥黄；所述氧化剂为间氯过氧苯甲酸，结构式如下：

本发明斑蝥黄的合成路线如下：

与此同时，氧化剂间氯过氧苯甲酸还原为间氯苯甲酸。

目标产物斑蝥黄提纯方法如下：

(1)将含有目标产物斑蝥黄的混合物溶液加入抗氧化剂，用硫代硫酸钠稀溶液洗涤后再用去离子水洗涤，旋蒸除溶剂得到粗产品；

(2)将粗产品在乙醇溶液中加热回流后冷却重结晶；

(3)将重结晶产物放入水热反应器中，进行水热反应，经过转位，得到固体产物；

(4)将固体产物在真空条件下干燥，即得高纯度斑蝥黄。

作为本发明的进一步改进，所述氧化反应的反应温度为25℃～35℃，反应时间为4～7h。

作为本发明的进一步改进，所述氧化剂与β-胡萝卜素摩尔比为4:1。

作为本发明的进一步改进，所述的有机溶剂为二氯甲烷。

作为本发明的进一步改进，所述催化剂为碘单质，能够产生催化剂的溶液为含有碘负离子的水溶液，碘单质的产生量由向其中滴加的过氧化氢的量来控制；催化剂的用量与β- 胡萝卜素的用量为n(I₂):n(β-胡萝卜素)＝0.1:1。

作为本发明的进一步改进，含有碘负离子的水溶液为KI水溶液，过氧化氢的用量与碘负离子的量为n(过氧化氢):n(I-)＝0.8:1。

作为本发明的进一步改进，步骤(1)中所述抗氧化剂的量与β-胡萝卜素的用量为m(抗氧化剂):m(β-胡萝卜素)＝0.02:1。

作为本发明的进一步改进，步骤(2)中加热回流温度为60℃～80℃，回流时间为10h～12h。

作为本发明的进一步改进，水热反应过程中的转位温度为100℃～120℃，转位时间为12h～16h。

作为本发明的进一步改进，真空干燥的温度为40℃～60℃，干燥时间为4～6h。

与现有技术相比，本发明的技术效果如下：

本发明以间氯过氧苯甲酸为氧化剂，氧化性较弱，可以保证氧化反应温和进行，从根本上抑制了过氧化物副产品的产生，提高了产物斑蝥黄的产率。此外，催化剂为碘单质，本发明并未直接添加碘单质作为催化剂，而是用过氧化氢氧化碘负离子生成碘单质，通过控制过氧化氢的滴加速度，控制催化剂碘单质的生成量，从而保证反应温和匀速的进行，防止反应剧烈生成副产品，从而进一步产物斑蝥黄的纯度。

最终得到的含有目标产物斑蝥黄的混合物中有可能含有残留的氧化剂间氯过氧苯甲酸和过氧化氢，在后续提纯过程中可能会继续对产物进行氧化，使斑蝥黄过氧化，因此，在提纯过程中需要先添加抗氧化剂。

由于催化剂单质碘不参与反应，因此最终得到的含有目标产物斑蝥黄的混合物中必然含有单质碘，硫代硫酸钠可以与单质碘发生反应，生成可溶于水的硫酸钠和碘化钠，然后用去离子水清洗之后可以除去。

进行水热反应的作用是：通过水体系中加热，进行空间构型转换，成为单一的范式结构产品；本发明采用β-胡萝卜素一步氧化法制备斑蝥黄，该反应路线短，条件温和，在常温下即可进行。采用可溶于有机溶剂的间氯过氧苯甲酸为氧化剂，使反应在均相溶液中进行，反应更加充分，大大减少了传统方法中的水污染问题，降低处理成本，有利于保护环境。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：

将26.84g(0.05mol)β-胡萝卜素和100ml二氯甲烷置于500ml三口烧瓶中，搅拌溶解，再向溶液中以2滴/s的滴速滴加1.36ml 2wt％的过氧化氢及1.66g KI水溶液，随后在25℃的温度条件下向反应体系中缓慢加入32.44g(0.2mol)间氯过氧苯甲酸，反应7h 后即得到β-胡萝卜素氧化制得的斑蝥黄。用紫外分光光度计进行检测，经计算，产物斑蝥黄的收率为81.1％。

提纯过程：

向含有目标产物斑蝥黄的混合物溶液加入0.5g抗氧化剂，所述抗氧化剂为含叔丁基苯酚类抗氧化剂，用5wt％的硫代硫酸钠溶液洗涤两次，再用去离子水洗一次，随即旋蒸除去溶剂得到粗产品。将所得粗产品在乙醇溶液中加热至60℃，回流12h后冷却进行重结晶。将重结晶得到的固体放入水热反应器中，在100℃温度条件下进行水热反应，转位时间为16h。将转位后的固体取出，在真空中40℃条件下干燥6h，即得到产品斑蝥黄，用紫外分光光度计进行检测，产品纯度为93.2％。

实施例2：

将26.84g(0.05mol)β-胡萝卜素和100ml二氯甲烷置于500ml三口烧瓶中，搅拌溶解，再向溶液中以2滴/s的滴速滴加1.36ml 2wt％的过氧化氢及1.66g KI溶液，随后在35℃下缓慢加入32.44g(0.2mol)间氯过氧苯甲酸，反应4h后即得到β-胡萝卜素氧化制得的斑蝥黄。用紫外分光光度计进行检测，经计算，产物斑蝥黄的收率为86.8％。

提纯过程：

向含有目标产物斑蝥黄的混合物溶液加入0.5g抗氧化剂，用5wt％的硫代硫酸钠溶液洗涤所得溶液两次，再用去离子水洗一次，随即旋蒸除去溶剂得到粗产品。将所得粗产品在乙醇溶液中加热至80℃，回流10h后冷却进行重结晶。将重结晶得到的固体放入水热反应器中，在120℃下进行水热反应，转位时间为12h。将转位后的固体取出，在真空中60℃条件下干燥4h，即得到产品斑蝥黄，用紫外分光光度计进行检测，产品纯度为93.0％。

实施例3：

将26.84g(0.05mol)β-胡萝卜素和100ml二氯甲烷置于500ml三口烧瓶中，搅拌溶解，再向溶液中以2滴/s的滴速滴加1.36ml 2wt％的过氧化氢及1.66g KI溶液，随后在30℃下缓慢加入32.44g(0.2mol)间氯过氧苯甲酸，反应5h后即得到β-胡萝卜素氧化制得的斑蝥黄。用紫外分光光度计进行检测，经计算，产物斑蝥黄的收率为80.6％。

提纯过程：

向含有目标产物斑蝥黄的混合物溶液加入0.5g抗氧化剂，用5wt％的硫代硫酸钠溶液洗涤所得溶液两次，再用去离子水洗一次，随即旋蒸除去溶剂得到粗产品。将所得粗产品在乙醇溶液中加热至90℃，回流11h后冷却进行重结晶。将重结晶得到的固体放入水热反应器中，在110℃下进行水热反应，转位时间为14h。将转位后的固体取出，在真空中50℃条件下干燥5h，即得到产品斑蝥黄，用紫外分光光度计进行检测，产品纯度为92.7％。

实施例4：

将26.84g(0.05mol)β-胡萝卜素和100ml二氯甲烷置于500ml三口烧瓶中，搅拌溶解，再向溶液中以2滴/s的滴速滴加1.36ml 2wt％的过氧化氢及1.66g KI溶液，随后在25℃下缓慢加入32.44g(0.2mol)间氯过氧苯甲酸，反应6h后即得到β-胡萝卜素氧化制得的斑蝥黄。用紫外分光光度计进行检测，经计算，产物斑蝥黄的收率为81.5％。

提纯过程：

向含有目标产物斑蝥黄的混合物溶液加入0.5g抗氧化剂，用5wt％的硫代硫酸钠溶液洗涤所得溶液两次，再用去离子水洗一次，随即旋蒸除去溶剂得到粗产品。将所得粗产品在乙醇溶液中加热至70℃，回流12h后冷却进行重结晶。将重结晶得到的固体放入水热反应器中，在120℃下进行水热反应，转位时间为15h。将转位后的固体取出，在真空中40℃条件下干燥6h，即得到产品斑蝥黄，用紫外分光光度计进行检测，产品纯度为93.1％。

实施例5：

本实施例的氧化剂为对硝基过氧苯甲酸，其余部分均同实施例1，经过紫外分光光度计进行检测，产品纯度为78.2％。

所述紫外分光光度计检测斑蝥黄的检测方法与检测原理为本领域技术人员应当得知的公知常识，且并非本发明的发明要点，在此不做赘述。

以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (9)

1.一种斑蝥黄制备方法，其特征在于：将β-胡萝卜素溶于有机溶剂中，向其中加入能够产生催化剂的溶液，随后再缓慢加入过量氧化剂，β-胡萝卜素经过氧化反应生成含有目标产物斑蝥黄的混合物，然后再经过提纯，得到斑蝥黄；所述氧化剂为间氯过氧苯甲酸；所述催化剂为碘单质，能够产生催化剂的溶液为含有碘负离子的水溶液，碘单质的产生量由向其中滴加的过氧化氢的量来控制；催化剂的用量与β-胡萝卜素的用量为n(I2):n(β-胡萝卜素)＝0.1:1；

目标产物提纯的方法如下：

(1)将含有目标产物斑蝥黄的混合物溶液加入抗氧化剂，用硫代硫酸钠稀溶液洗涤后再用去离子水洗涤，旋蒸除溶剂得到粗产品；

(2)将粗产品在乙醇溶液中加热回流后冷却重结晶；

(3)将重结晶产物放入水热反应器中，进行水热反应，经过转位，得到固体产物；

(4)将固体产物在真空条件下干燥，即得斑蝥黄。

2.根据权利要求1所述的一种斑蝥黄制备方法，其特征在于：所述氧化反应的反应温度为25℃～35℃，反应时间为4～7h。

3.根据权利要求1所述的一种斑蝥黄制备方法，其特征在于：所述氧化剂与β-胡萝卜素摩尔比为4:1。

4.根据权利要求1所述的一种斑蝥黄制备方法，其特征在于：所述的有机溶剂为二氯甲烷。

5.根据权利要求4所述的一种斑蝥黄制备方法，其特征在于：含有碘负离子的水溶液为KI水溶液，过氧化氢的用量与碘负离子的量为n(过氧化氢):n(I-)＝0.8:1。

6.根据权利要求1所述的一种斑蝥黄制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述抗氧化剂的量与β-胡萝卜素的用量为m(抗氧化剂):m(β-胡萝卜素)＝0.02:1。

7.根据权利要求1所述的一种斑蝥黄制备方法，其特征在于：步骤(2)中加热回流温度为60℃～80℃，回流时间为10h～12h。

8.根据权利要求1所述的一种斑蝥黄制备方法，其特征在于：水热反应过程中的转位温度为100℃～120℃，转位时间为12h～16h。

9.根据权利要求1所述的一种斑蝥黄制备方法，其特征在于：真空干燥的温度为40℃～60℃，干燥时间为4～6h。