CN109836464A - 一种果糖二磷酸钙的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种果糖二磷酸钙的制备方法，包括如下步骤：（1）使果糖、磷酸二氢钠在氯化镁和固定化酵母的存在下反应，纯化，制得果糖‑1,6‑二磷酸；（2）采用制备的果糖‑1,6‑二磷酸与氯化钙反应制备果糖二磷酸钙；使反应在混合溶剂中、在混合酸存在下进行，混合溶剂由0.5%~1.5%的乙醇和98.5‑99.5%的水构成，混合酸由浓硝酸与盐酸按质量比1︰0.1~0.5组成，浓硝酸是质量分数为68~98%的硝酸水溶液；本发明能够避免产品发黄，获得兼具高收率与高纯度的产物，且工艺简单，适于工业化生产。

Description

一种果糖二磷酸钙的制备方法

技术领域

本发明属于化学医药领域，尤其涉及果糖-1,6-二磷酸及其衍生物，具体涉及一种果糖二磷酸钙的制备方法。

背景技术

果糖-1,6-二磷酸(fructose-1,6-diphosphate,FDP)早在20世纪30年代就被确认为糖代谢的重要中间体。20世纪80年代以来，美国Markov等经实验动物及临床研究发现FDP钠盐治疗心肌梗死、休克等组织缺血、缺氧性疾病的疗效后，意大利Foscama制药公司开发的FDP钠盐(注射级冻干粉，商品名为Esafosfina)和果糖二磷酸钙(calcium fructose-1,6-diphosphate,CaFDP,如下式(1)所示，片剂)，

其中的果糖二磷酸钙可用于脑代谢疾病、骨化疾病、骨骼肌代谢障碍、糖尿病等各种代谢性疾病的辅助治疗。

我国膳食结构以谷类为主，含钙量低，蔬菜供应量大，植酸、草酸以及植物纤维等摄入量相应较多，这些物质均可影响钙在肠道内的吸收。富含钙的乳制品摄入量少，近年来饮食结构虽有改善，但还不够。1988年中国营养学会制订的成年人钙日需量800mg，青少年日需量1000mg，孕妇、老年人日需量为1500mg。而目前我国平均每人每天钙摄入量为500mg，还远未达到。

人体从35岁左右开始每天就会丢失30～50mg的钙质，到了50岁骨总量竟减轻到0.7kg左右。人到中老年会个头变矮，就与脊柱脱钙变短有关。

由于骨钙的″搬迁″，骨骼中钙含量减少、软组织及血液中的钙含量增加，就会使人容易疲劳、周身乏力、腰酸背痛。因此补充钙盐，可以更好地解除易感人群的疲劳。钙除了具有强化骨骼、牙齿等作用，还表现在具有提高人体耐力和爆发力以及治疗和预防骨质疏松等功能。缺钙能导致骨质疏松。骨质疏松是老年性常见病，目前全世界患骨质疏松总人数超过2亿，是位居第六的常见病、多发病。其病发机理是由于缺钙使机体的PTH分泌亢进，促进骨钙入血，导致钙在软组织特别是在动脉壁沉着增加。另外，在细胞水平上的变化为膜的通透性亢进，Ca²⁺进入细胞内浓度增高，由此引起骨质疏松。

而果糖二磷酸钙可以很好地被人体摄入并起到较好的补钙作用，但目前果糖二磷酸钙的制备方法主要还存在制备果糖-1,6-二磷酸成本高、工艺复杂的缺陷，以及最终果糖二磷酸钙产品发黄的问题，亟待本领域的技术人员寻求一种解决上述问题的方式方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术中的不足，提供一种改进的制备果糖二磷酸钙的方法，其能够避免产品发黄，获得兼具高收率与高纯度的产物，且工艺简单，适于工业化生产。

为解决以上技术问题，本发明采取的技术方案如下：

一种果糖二磷酸钙的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：(1)制备果糖-1,6-二磷酸；(2)采用步骤(1)制备的果糖-1,6-二磷酸与氯化钙反应制备果糖二磷酸钙；

步骤(1)中，使果糖、磷酸二氢钠在氯化镁和固定化酵母的存在下反应，纯化，制得所述果糖-1,6-二磷酸；

步骤(2)中，使所述反应在混合溶剂中、在混合酸存在下进行，其中，以体积百分含量计，所述混合溶剂由0.5％～1.5％的乙醇和98.5-99.5％的水构成，所述混合酸由浓硝酸与盐酸按质量比1︰0.1～0.5组成，其中浓硝酸是质量分数为68～98％的硝酸水溶液。

根据本发明的一些优选方面，步骤(1)中，以质量百分含量计，控制起始反应体系中果糖的质量百分含量为10-30％。更优选地，步骤(1)中，以质量百分含量计，控制起始反应体系中果糖的质量百分含量为20-30％。进一步优选地，步骤(1)中，以质量百分含量计，控制起始反应体系中果糖的质量百分含量为28-30％。根据本发明的一个具体方面，步骤(1)中，以质量百分含量计，控制起始反应体系中果糖的质量百分含量为30％。

根据本发明的一些优选方面，步骤(1)中，控制所述反应在30-50℃下进行。

根据本发明的一些优选方面，步骤(1)中，控制起始反应体系中磷酸二氢钠的摩尔浓度为0.2-0.6mol/L。更优选地，步骤(1)中，控制起始反应体系中磷酸二氢钠的摩尔浓度为0.2-0.4mol/L。进一步优选地，步骤(1)中，控制起始反应体系中磷酸二氢钠的摩尔浓度为0.2-0.25mol/L。根据本发明的一个具体方面，步骤(1)中，控制起始反应体系中磷酸二氢钠的摩尔浓度为0.25mol/L。

根据本发明的一些优选方面，步骤(1)中，所述固定化酵母通过将酵母菌吸附在离子交换树脂上而形成。在本发明的一些实施方式中，将酵母菌接种培养后，收集发酵液，然后采用阴离子交换树脂吸附发酵液，即制得所述固定化酵母。根据本发明的一些具体实施方式，所述酵母菌为常规的酿酒酵母等。

根据本发明的一些优选方面，步骤(1)中，控制起始反应体系中氯化镁的摩尔浓度为0.02-0.03mol/L。更优选地，步骤(1)中，控制起始反应体系中氯化镁的摩尔浓度为0.020-0.025mol/L。根据本发明的一个具体方面，步骤(1)中，控制起始反应体系中氯化镁的摩尔浓度为0.025mol/L。

根据本发明的一些优选方面，步骤(2)中，所述混合酸与所述果糖-1,6-二磷酸的投料质量比为0.1-0.6︰1。

根据本发明的进一步优选方面，步骤(2)中，所述混合酸与所述果糖-1,6-二磷酸的投料质量比为0.3-0.6︰1。

根据本发明的一些优选方面，步骤(2)中，所述混合溶剂由0.5％～1.0％的乙醇和99-99.5％的水构成。在本发明的一个具体实施方式中，所述混合溶剂由1％的乙醇和99％的水构成。

根据本发明的一些优选方面，步骤(2)中，所述氯化钙与所述果糖-1,6-二磷酸的投料摩尔比为1.01-1.05︰1。

根据本发明的一些优选方面，步骤(2)中，所述盐酸是质量分数为10～38％的氯化氢水溶液。

根据本发明的一些具体且优选的方面，步骤(2)中，制备所述果糖二磷酸钙的具体实施方式为：先将所述果糖-1,6-二磷酸溶解于所述水中，然后依次将所述混合酸、所述氯化钙与所述乙醇投入水中，反应。反应，

根据本发明的一些具体方面，步骤(2)中，所述制备方法还包括向所述反应后得到的混合溶液中加入乙醇，沉淀得到糖浆，干燥，制得所述果糖二磷酸钙。

根据本发明的一些优选方面，步骤(2)中，所述制备方法中，首先加入质量分数为90-95％的乙醇水溶液，然后加入水调节乙醇的质量分数至60-65％，沉淀得到所述糖浆，干燥，制得所述果糖二磷酸钙。

由于以上技术方案的采用，本发明与现有技术相比具有如下优点：

(1)本发明采用固定化酵母将果糖转化为果糖-1,6-二磷酸，克服了现有技术中单独酵母使用消耗过大，工艺复杂的缺陷，有利于规模性生产。

(2)本发明控制果糖-1,6-二磷酸与氯化钙在特定的混合溶剂中进行反应，同时采用特定的混合酸催化，减少了副反应的发生，提升了选择性，使得最终制备的果糖二磷酸钙保持了较好的色泽，避免了现有技术中产品发黄的问题，收率与纯度都极高，进而使得本发明的制备方法可以满足工业化大生产的要求。

具体实施方式

经过大量研究发现：之所以最终产品果糖二磷酸钙会发黄，是因为在反应过程中发生了较多的副反应，致使杂质过多，进而引起终产品发黄，同时经本申请发明人发现，当将终产品的纯度控制在99.5％以上时，可以克服终产品发黄的问题，同时基于现有技术中制备果糖-1,6-二磷酸存在的成本高、工艺复杂的缺陷，本申请发明人提供了一种改进的使用固定化酵母制备果糖-1,6-二磷酸的方法，可以获得高纯度与高收率的中间体果糖-1,6-二磷酸。

具体地，本申请提供了一种果糖二磷酸钙的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：(1)制备果糖-1,6-二磷酸；(2)采用步骤(1)制备的果糖-1,6-二磷酸与氯化钙反应制备果糖二磷酸钙；

步骤(1)中，使果糖、磷酸二氢钠在氯化镁和固定化酵母的存在下反应，纯化，制得所述果糖-1,6-二磷酸；

步骤(2)中，使所述反应在混合溶剂中、在混合酸存在下进行，其中，以体积百分含量计，所述混合溶剂由0.5％～1.5％的乙醇和98.5-99.5％的水构成，所述混合酸由浓硝酸与盐酸按质量比1︰0.1～0.5组成，其中浓硝酸是质量分数为68～98％的硝酸水溶液。

在本发明中，加入较少量的乙醇可以与氯化钙络合，进而可以结合部分的氯化钙，从而使得在反应过程中果糖-1,6-二磷酸始终处于过量状态，使得反应基本生成一钙盐，仅能生成微量的二钙盐，而且在持续反应的过程中还能由上述络合物慢慢释放出结合的氯化钙，进而可以确保果糖-1,6-二磷酸基本反应完全，极大地节约了成本，提高了纯度以及收率。同时，在本发明特定的混合酸作用下，进一步确保了一钙盐的生成，减少了副反应的发生，提升了收率还兼具极高的纯度。

优选地，步骤(1)中，以质量百分含量计，控制起始反应体系中果糖的质量百分含量为10-30％；步骤(1)中，控制起始反应体系中磷酸二氢钠的摩尔浓度为0.2-0.6mol/L，步骤(1)中，所述固定化酵母通过将酵母菌吸附在离子交换树脂上而形成；步骤(1)中，控制起始反应体系中氯化镁的摩尔浓度为0.02-0.03mol/L。

优选地，步骤(2)中，所述混合酸与所述果糖-1,6-二磷酸的投料质量比为0.1-0.6︰1，更优选地，所述混合酸与所述果糖-1,6-二磷酸的投料质量比为0.3-0.6︰1。

优选地，步骤(2)中，所述混合溶剂由0.5％～1.0％的乙醇和99-99.5％的水构成；步骤(2)中，所述氯化钙与所述果糖-1,6-二磷酸的投料摩尔比为1.01-1.05︰1；步骤(2)中，所述盐酸是质量分数为10～38％的氯化氢水溶液；步骤(2)中，制备所述果糖二磷酸钙的具体实施方式为：先将所述果糖-1,6-二磷酸溶解于所述水中，然后依次将所述混合酸、所述氯化钙与所述乙醇投入水中，反应。

优选地，步骤(2)中，所述制备方法还包括向所述反应后得到的混合溶液中加入乙醇，沉淀得到糖浆，干燥，制得所述果糖二磷酸钙。

进一步地，步骤(2)中，所述制备方法中，首先加入质量分数为90-95％的乙醇水溶液，然后加入水调节乙醇的质量分数至60-65％，沉淀得到所述糖浆，干燥，制得所述果糖二磷酸钙。

以下结合具体实施例对上述方案做进一步说明；应理解，这些实施例是用于说明本发明的基本原理、主要特征和优点，而本发明不受以下实施例的范围限制；实施例中采用的实施条件可以根据具体要求做进一步调整，未注明的实施条件通常为常规实验中的条件。下述中，如无特殊说明，所有的原料基本来自于商购或者通过本领域的常规方法制备而得。

实施例1 制备果糖-1,6-二磷酸

将酿酒酵母置于培养基中培养并收集发酵液，然后使其通过阴离子交换树脂，被阴离子交换树脂吸附而制成固定化酵母；

选用果糖水溶液10L，将磷酸二氢钠、氯化镁加入果糖水溶液中形成反应体系，其中果糖占反应体系的质量百分含量为30％，磷酸二氢钠的摩尔浓度为0.25mol/L，氯化镁的摩尔浓度为0.025mol/L，然后在40℃左右流过固定化酵母使反应体系与固定化酵母相接触，流出后得到粗产物，采用活性炭脱色，柱层析(采用氯型阴离子交换树脂层析柱)，制得果糖-1,6-二磷酸，386.8g，收率为91％，纯度为99.5％。

实施例2 制备果糖二磷酸钙

将按照实施例1所示方法制备的果糖-1,6-二磷酸(1mol)溶于水中形成水(178.2ml)溶液，然后加入浓硝酸(质量百分含量68％)114g、盐酸(质量百分含量36％)56g、氯化钙(1.02mol)与乙醇(1.8ml)投入上述形成的水溶液中，加入质量分数为95％的乙醇水溶液，然后加入水调节乙醇的质量分数至60％，沉淀得到糖浆，喷雾干燥，制得所述果糖二磷酸钙366.7g，收率为97％，纯度为99.8％。

实施例3 制备果糖二磷酸钙

将按照实施例1所示方法制备的果糖-1,6-二磷酸(2mol)溶于水中形成水(475.2ml)溶液，然后加入浓硝酸(质量百分含量68％)210g、盐酸(质量百分含量36％)62g、氯化钙(2.06mol)与乙醇(4.8ml)投入上述形成的水溶液中，加入质量分数为95％的乙醇水溶液，然后加入水调节乙醇的质量分数至60％，沉淀得到糖浆，喷雾干燥，制得所述果糖二磷酸钙740.9g，收率为98％，纯度为99.6％。

实施例4 制备果糖二磷酸钙

将按照实施例1所示方法制备的果糖-1,6-二磷酸(1mol)溶于水中形成水(178.2ml)溶液，然后加入浓硝酸(质量百分含量68％)114g、盐酸(质量百分含量36％)56g、氯化钙(1.01mol)与乙醇(1.8ml)投入上述形成的水溶液中，加入质量分数为95％的乙醇水溶液，然后加入水调节乙醇的质量分数至60％，沉淀得到糖浆，喷雾干燥，制得所述果糖二磷酸钙363g，收率为96％，纯度为99.7％。

对比例1

基本同实施例2，其区别仅在于，仅加单一的盐酸，制得果糖二磷酸钙332.6g，收率为88％，纯度为94％。

对比例2

基本同实施例2，其区别仅在于，仅加单一的浓硝酸，制得果糖二磷酸钙340g，收率为90％，纯度为96％。

对比例3

基本同实施例2，其区别仅在于，仅加单一的水作为溶剂，制得果糖二磷酸钙321g，收率为85％，纯度为98％。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种果糖二磷酸钙的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：（1）制备果糖-1,6-二磷酸；（2）采用步骤（1）制备的果糖-1,6-二磷酸与氯化钙反应制备果糖二磷酸钙；

其特征在于，步骤（1）中，使果糖、磷酸二氢钠在氯化镁和固定化酵母的存在下反应，纯化，制得所述果糖-1,6-二磷酸；

步骤（2）中，使所述反应在混合溶剂中、在混合酸存在下进行，其中，以体积百分含量计，所述混合溶剂由0.5%~1.5%的乙醇和98.5-99.5%的水构成，所述混合酸由浓硝酸与盐酸按质量比1︰0.1~0.5组成，其中浓硝酸是质量分数为68~98%的硝酸水溶液。

2.根据权利要求1所述的果糖二磷酸钙的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，以质量百分含量计，控制起始反应体系中果糖的质量百分含量为10-30%；和/或，步骤（1）中，控制起始反应体系中磷酸二氢钠的摩尔浓度为0.2-0.6mol/L。

3.根据权利要求1所述的果糖二磷酸钙的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，所述固定化酵母通过将酵母菌吸附在离子交换树脂上而形成；和/或，步骤（1）中，控制起始反应体系中氯化镁的摩尔浓度为0.02-0.03mol/L。

4.根据权利要求1所述的果糖二磷酸钙的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，所述混合酸与所述果糖-1,6-二磷酸的投料质量比为0.1-0.6︰1。

5.根据权利要求4所述的果糖二磷酸钙的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，所述混合酸与所述果糖-1,6-二磷酸的投料质量比为0.3-0.6︰1。

6.根据权利要求1所述的果糖二磷酸钙的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，所述混合溶剂由0.5%~1.0%的乙醇和99-99.5%的水构成；和/或，步骤（2）中，所述氯化钙与所述果糖-1,6-二磷酸的投料摩尔比为1.01-1.05︰1。

7.根据权利要求1所述的果糖二磷酸钙的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，所述盐酸是质量分数为10~38%的氯化氢水溶液。

8.根据权利要求1所述的果糖二磷酸钙的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，制备所述果糖二磷酸钙的具体实施方式为：先将所述果糖-1,6-二磷酸溶解于所述水中，然后依次将所述混合酸、所述氯化钙与所述乙醇投入水中，反应。

9.根据权利要求1所述的果糖二磷酸钙的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，所述制备方法还包括向所述反应后得到的混合溶液中加入乙醇，沉淀得到糖浆，干燥，制得所述果糖二磷酸钙。

10.根据权利要求9所述的果糖二磷酸钙的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，所述制备方法中，首先加入质量分数为90-95%的乙醇水溶液，然后加入水调节乙醇的质量分数至60-65%，沉淀得到所述糖浆，干燥，制得所述果糖二磷酸钙。