CN109897075A - 一种三氯蔗糖-6-乙酸酯的绿色合成方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种三氯蔗糖‑6‑乙酸酯的绿色合成方法，所述绿色合成方法第一步为采用具有苯环取代的邻苯二甲酰氯与DMF在非极性有机溶剂中反应生成Vilsmeier盐，第二步为将Vilsmeier盐与蔗糖‑6‑乙酸酯在极性有机溶剂中氯化反应得到产物三氯蔗糖‑6‑乙酸酯。本发明反应无二氧化硫气体释放，避免了传统工艺中尾气二氧化硫与氯化氢气体难以分离的问题，大大减轻了尾气处理难度，是一种新型绿色氯化工艺；Vilsmeier盐分离纯度高，反应收率高；Vilsmeier盐制备过程中产生的酸酐可以通过加氯再生成酰氯，循环使用降低生产成本；该氯化过程操作更简单，后处理更方便，适合工业生产。
Description
技术领域
本发明属于医药化工合成领域，涉及一种三氯蔗糖-6-乙酸酯的绿色合成方法。
背景技术
三氯蔗糖生产包含酯化、氯化和脱酰三个步骤，其中决定产品收率、质量、成本等最关键的步骤是Vilsmeier盐的氯化反应。制备Vilsmeier盐可以采用氯化亚砜、光气、固体光气等与DMF(N，N-二甲基甲酰胺)反应，考虑到生产成本及安全等因素，目前国内生产企业基本都是采用氯化亚砜，该工艺已经基本成熟定型。
氯化亚砜制备的Vilsmeier盐在氯化升温过程中，释放出大量二氧化硫、氯化氢等酸性气体。处理尾气早期采用碱液吸收法，这种吸收法得到的盐酸和亚硫酸钠含有太多杂质，难以作为工业原料；较新的处理方法是将二氧化硫、氯化氢分离净化后回收，这种尾气处理方法需要专门的处理设备和处理工艺，大大增加了环保成本。
长期以来企业都在寻找一种既环保又廉价的三氯蔗糖氯化工艺，希望能够在确保产品质量及收率的情况下，从源头减少污染物质的产生，减轻废弃物排放，实现减污、增效，提高企业的综合效益。各类文献也有这方面的一些研究报道，但是这些研究探索离最终工业化都还有一定距离，因此目前国内企业主要注重于污染末端治理。
传统的Vilsmeier盐可以采用氯化亚砜、光气、固体光气等与DMF(N，N-二甲基甲酰胺)反应制备，然而在Vilsmeier盐制备及后继氯化反应中产生并释放大量SO2和HCl混合气体难以处理。
发明内容
发明目的：为了解决背景技术中存在的上述技术问题，本发明的发明人在文献查阅及实验过程中，提出一种不同于传统的Vilsmeier盐制备三氯蔗糖-6-乙酸酯的绿色工艺。该工艺使用清洁原材料，有效减少废弃物的产生排放，降低污染处理成本，满足清洁生产的需要。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种三氯蔗糖-6-乙酸酯的绿色合成方法，所述绿色合成方法第一步为采用具有苯环取代的邻苯二甲酰氯与DMF在非极性有机溶剂中反应生成Vilsmeier盐，第二步为将Vilsmeier盐与蔗糖-6-乙酸酯在极性有机溶剂中氯化反应得到产物三氯蔗糖-6-乙酸酯。
其中，所述具有苯环取代的邻苯二甲酰氯的结构通式如下：
其中，R1、R2、R3、R4分别独自选自H、-R、-X、-OH、-CHO、-OR、-COOH、-NO2、-SO3H、-NH2、RCO-、-COX(R为烃基，X为卤原子)的任意一种。
所述具体的反应式如下：
其中，所述非极性有机溶剂为1，4-二氧己环、四氢呋喃、乙二醇二甲醚、甲基叔丁基醚、苯甲醚、二苯醚、三丁甲基乙醚的一种或其中两种的混合溶剂。
其中，所述极性有机溶剂为甲苯、DMF、1，1，2-三氯乙烷或二苯醚的一种或其中两种的混合溶剂。
其中，所述合成方法的第一步反应温度为20～50℃，反应时间为0.5～4h。
其中，所述合成方法的第二步反应具体包括以下步骤：将Vilsmeier盐与极性有机溶剂制成溶液或悬浮液，滴加进入预先合成的蔗糖-6-乙酸酯干糖浆中，控制温度在0℃以下并搅拌，滴加完毕后，自然升温至室温，再经4～14h缓慢升温至110～115℃，保温0.5-3h。
其中，所述非极性有机溶剂、DMF和苯环取代的邻苯二甲酰氯的摩尔比为2～10∶1∶1。
其中，所述Vilsmeier盐与蔗糖-6-乙酸酯的摩尔比为7～11∶1。
本发明合成方法的具体途径为：在非极性有机溶剂中，等摩尔比地加入DMF和苯环取代的邻苯二甲酰氯，在室温至50℃范围内反应0.5-4h。产物Vilsmeier盐以固体从溶剂中析出，副产物苯环取代邻苯二甲苯酐则溶于溶液中。经抽滤或离心，固液分离得到固体Vilsmeier盐。再将Vilsmeier盐与极性有机溶剂制成溶液或悬浮液，滴加进入预先合成的蔗糖-6-乙酸酯干糖浆中，控制温度在0℃以下并搅拌。滴加完毕后，自然升温至室温，再经4-14h缓慢升温至110-115℃，保温0.5-3h。待反应结束，经中和、脱溶剂、加水溶解、脱色、结晶处理得到三氯蔗糖-6-乙酸酯粗品。
有益效果：本发明采用苯环取代的邻苯二甲酰氯替代氯化亚砜制备Vilsmeier盐，再与蔗糖-6-乙酸酯氯化生成三氯蔗糖-6-乙酸酯，该反应中无二氧化硫气体释放，避免了传统工艺中尾气二氧化硫与氯化氢气体分离难以分离的问题，大大减轻了尾气处理难度，是一种新型绿色氯化工艺；Vilsmeier盐在制备过程中以沉淀方式从有机溶剂中分离出来，副产物酸酐留在溶液，分离后的Vilsmeier盐纯度高，在氯化中可以与蔗糖-6-乙酸酯精确定量反应配比，并且由于避免了副产物的干扰，因此在后继氯化中比传统“一锅煮”法收率更高；Vilsmeier盐制备过程中产生的酸酐可以通过加氯再生成酰氯，循环使用降低生产成本；该氯化过程无需更改现有生产设备与工艺，操作更简单，后处理更方便，适合工业生产。
附图说明
图1为实施例1的高效液相色谱图。
具体实施方式
下面将结合具体实施例对本发明所提供的技术方案进行详细说明：
实施例1
在2.5摩尔1，4-二氧己环中，加入0.5摩尔DMF和0.5摩尔邻苯二甲酰氯，40℃下反应3小时，生成的Vilsmeier盐沉淀下来，经过滤、干燥得到白色固体Vilsmeier盐，收率98％。
将9摩尔Vilsmeier盐加入到4000mL1，1，2-三氯乙烷溶剂中制成悬浮液，再滴加到预先合成的1摩尔蔗糖-6-乙酸酯干糖浆中，控制温度在0℃以下并搅拌。滴加完毕后，自然升温至室温，再经10h缓慢升温至113℃，保温2.5h。待反应结束，经中和、脱溶剂、加水溶解、脱色、结晶处理得到三氯蔗糖-6-乙酸酯粗品，收率94％。该粗品其液相色谱图参见图1。
实施例2
在4摩尔四氢呋喃中，加入0.5摩尔DMF和0.5摩尔3-氯邻苯二甲酰氯，30℃下反应4小时，生成的Vilsmeier盐沉淀经过滤、干燥得到白色固体Vilsmeier盐，收率98％。
将8摩尔Vilsmeier盐加入到4000mLDMF溶剂中制成溶液，再滴加到预先合成的1摩尔蔗糖-6-乙酸酯干糖浆中，控制温度在0℃以下并搅拌。滴加完毕后，自然升温至室温，再经12h缓慢升温至110℃，保温1.5h。待反应结束，经中和、脱溶剂、加水溶解、脱色、结晶处理得到三氯蔗糖-6-乙酸酯粗品，收率92％。
实施例3
在3摩尔甲基叔丁基醚中，加入0.5摩尔DMF和0.5摩尔3、5-二甲基邻苯二甲酰氯，45℃下反应2.5小时，生成的Vilsmeier盐沉淀经过滤、干燥得到白色固体Vilsmeier盐，收率97％。
将10摩尔Vilsmeier盐加入到4000mL甲苯溶剂中制成悬浮液，再滴加到预先合成的1摩尔蔗糖-6-乙酸酯干糖浆中，控制温度在0℃以下并搅拌。滴加完毕后，自然升温至室温，再经8h缓慢升温至115℃，保温3h。待反应结束，经中和、脱溶剂、加水溶解、脱色、结晶处理得到三氯蔗糖-6-乙酸酯粗品，收率90％。
实施例4
在5摩尔乙二醇二甲醚中，加入0.5摩尔DMF和0.5摩尔3-硝基邻苯二甲酰氯，50℃下反应0.5小时，生成的Vilsmeier盐沉淀经过滤、干燥得到白色固体Vilsmeier盐，收率97％。
将11摩尔Vilsmeier盐加入到4000mL二苯醚溶剂中制成悬浮液，再滴加到预先合成的1摩尔蔗糖-6-乙酸酯干糖浆中，控制温度在0℃以下并搅拌。滴加完毕后，自然升温至室温，再经10h缓慢升温至113℃，保温2.5h。待反应结束，经中和、脱溶剂、加水溶解、脱色、结晶处理得到三氯蔗糖-6-乙酸酯粗品，收率92％。
实施例5
在8摩尔苯甲醚中，加入0.5摩尔DMF和0.5摩尔3、5-二氯邻苯二甲酰氯，45℃下反应1.5小时，生成的Vilsmeier盐沉淀经过滤、干燥得到白色固体Vilsmeier盐，收率97.5％。
将10摩尔Vilsmeier盐加入到4000mLDMF溶剂中制成溶液，再滴加到预先合成的1摩尔蔗糖-6-乙酸酯干糖浆中，控制温度在0℃以下并搅拌。滴加完毕后，自然升温至室温，再经9h缓慢升温至112℃，保温3h。待反应结束，经中和、脱溶剂、加水溶解、脱色、结晶处理得到三氯蔗糖-6-乙酸酯粗品，收率93.5％。
实施例6
在9摩尔二苯醚中，加入0.5摩尔DMF和0.5摩尔4-甲氧基邻苯二甲酰氯，40℃下反应3小时，生成的Vilsmeier盐沉淀经过滤、干燥得到白色固体Vilsmeier盐，收率98％。
将9摩尔Vilsmeier盐加入到4000mL1，1，2-三氯乙烷溶剂中制成悬浮液，再滴加到预先合成的1摩尔蔗糖-6-乙酸酯干糖浆中，控制温度在0℃以下并搅拌。滴加完毕后，自然升温至室温，再经10h缓慢升温至114℃，保温2.5h。待反应结束，经中和、脱溶剂、加水溶解、脱色、结晶处理得到三氯蔗糖-6-乙酸酯粗品，收率93.4％。
实施例7
在3.5摩尔三丁甲基乙醚中，加入0.5摩尔DMF和0.5摩尔4-氯邻苯二甲酰氯，35℃下反应3.5小时，生成的Vilsmeier盐沉淀经过滤、干燥得到白色固体Vilsmeier盐，收率97％。
将9摩尔Vilsmeier盐加入到4000mL1，1，2-三氯乙烷溶剂中制成悬浮液，再滴加到预先合成的1摩尔蔗糖-6-乙酸酯干糖浆中，控制温度在0℃以下并搅拌。滴加完毕后，自然升温至室温，再经9h缓慢升温至113℃，保温3h。待反应结束，经中和、脱溶剂、加水溶解、脱色、结晶处理得到三氯蔗糖-6-乙酸酯粗品，收率93％。
实施例8
在1.5摩尔1，4-二氧己环和1.5摩尔四氢呋喃混合溶剂中，加入0.5摩尔DMF和0.5摩尔4-羟基邻苯二甲酰氯，40℃下反应2.5小时，生成的Vilsmeier盐沉淀经过滤、干燥得到白色固体Vilsmeier盐，收率97.5％。
将10摩尔Vilsmeier盐加入到4000mL1，1，2-三氯乙烷溶剂中制成悬浮液，再滴加到预先合成的1摩尔蔗糖-6-乙酸酯干糖浆中，控制温度在0℃以下并搅拌。滴加完毕后，自然升温至室温，再经10h缓慢升温至113℃，保温2.5h。待反应结束，经中和、脱溶剂、加水溶解、脱色、结晶处理得到三氯蔗糖-6-乙酸酯粗品，收率92％。
Claims (8)
1.一种三氯蔗糖-6-乙酸酯的绿色合成方法，其特征在于，所述绿色合成方法第一步为采用具有苯环取代的邻苯二甲酰氯与DMF在非极性有机溶剂中反应生成Vilsmeier盐，第二步为将Vilsmeier盐与蔗糖-6-乙酸酯在极性有机溶剂中氯化反应得到产物三氯蔗糖-6-乙酸酯。
2.根据权利要求1所述的三氯蔗糖-6-乙酸酯的绿色合成方法，其特征在于，所述具有苯环取代的邻苯二甲酰氯的结构通式如下：
其中，R1、R2、R3、R4分别独自选自H、-R、-X、-OH、-CHO、-OR、-COOH、-NO2、-SO3H、-NH2、RCO-、-COX的任意一种，其中，R为烃基，X为卤原子。
3.根据权利要求1所述的三氯蔗糖-6-乙酸酯的绿色合成方法，其特征在于，所述非极性有机溶剂为1，4-二氧己环、四氢呋喃、乙二醇二甲醚、甲基叔丁基醚、苯甲醚、二苯醚、三丁甲基乙醚的一种或其中两种的混合溶剂。
4.根据权利要求1所述的三氯蔗糖-6-乙酸酯的绿色合成方法，其特征在于，所述极性有机溶剂为甲苯、DMF、1，1，2-三氯乙烷或二苯醚的一种或其中两种的混合溶剂。
5.根据权利要求1或2所述的三氯蔗糖-6-乙酸酯的绿色合成方法，其特征在于，所述合成方法的第一步反应温度为20～50℃，反应时间为0.5～4h。
6.根据权利要求1或2所述的三氯蔗糖-6-乙酸酯的绿色合成方法，其特征在于，所述合成方法的第二步反应具体包括以下步骤：将Vilsmeier盐与极性有机溶剂制成溶液或悬浮液，滴加进入预先合成的蔗糖-6-乙酸酯干糖浆中，控制温度在0℃以下并搅拌，滴加完毕后，自然升温至室温，再经4～14h缓慢升温至110～115℃，保温0.5-3h。
7.根据权利要求1或2所述的三氯蔗糖-6-乙酸酯的绿色合成方法，其特征在于，所述非极性有机溶剂、DMF和苯环取代的邻苯二甲酰氯的摩尔比为2～10∶1∶1。
8.根据权利要求1或2所述的三氯蔗糖-6-乙酸酯的绿色合成方法，其特征在于，所述Vilsmeier盐与蔗糖-6-乙酸酯的摩尔比为7～11∶1。
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