CN109897728A - 一种使用超临界流体色谱手性拆分内酯香精的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及内酯香精的分离方法，具体说是一种使用超临界流体色谱手性拆分内酯香精的方法。该方法采用超临界流体色谱直接手性拆分外消旋内酯，其流动相由超临界二氧化碳和夹带剂组成，可减少有机废液的排放，绿色环保；该方法克服了现有技术的不足，具有操作条件温和、成本低、分离速度快、产品光学纯度高、收率高等特点，有利于批量的工业生产应用。
Description
技术领域
本发明涉及内酯香精的分离方法，具体说是一种使用超临界流体色谱手性拆分内酯香精的方法。
背景技术
天然的内酯香精多存在于各类水果的果实中，如丙位内酯（又名γ-内酯）和丁位内酯（又名δ-内酯）香精，在水果、饮料、日常食物中的含量极为丰富，因此是重要的香原料，被广泛用于食用和日化香精调制中，是香精中需求量较大的产品。由于内酯香精存在手性中心，所以具有空间构型为R-的右旋体和S-的左旋体。通过一般化学合成方法获得的内酯均为外消旋体，但单一构型手性内酯香气要比外消旋的内酯的香气更加强烈和纯正。下表列出了几种不同构型的内酯的香气特征。在香精调配中，不同构型对映体应属于不同的香料品种，分别有各自的用途，但由于价格昂贵或难以得到，目前国内调香中常使用的仍然以外消旋体为主，存在香气像真性差，天然感不足的缺陷。
目前手性内酯的合成方法主要有：1、微生物法合成，通过生物发酵、酸化、萃取、精馏等一系列操作最终获得手性内酯（潘冰峰等，应用生物法合成内酯化合物[J]，生物工程进展，1999,19(2): 52-55），但此法生产的目标物浓度水平较低，且提取精制成本很高；2、化学不对称合成（CN 1768063A、CN 106946823 A 、CN 101402981 B），但大多尚处于研究阶段，工业化生产非常少；3、通过外消旋体的拆分制备单一对映体，主要是手性胺拆分和酶催化拆分，但前者的缺陷是手性试剂、催化剂或手性溶剂成本高，且最后重结晶步骤产物损失较大，另外试剂中往往含有重金属而带来污染，废液排量大（CN 1872849 B、CN 103242117A），目前还存在时间长、酶不稳定、催化活性低、制剂价格高或收率低、光学纯度低等缺点。
利用手性固定相对香精消旋体直接进行色谱拆分，目前手性固定相气相色谱还主要用于香味物质的手性异构体含量分析上，极少应用于以分离为目的的手性拆分上。在液相色谱上，已有文献报道（M.Huffer, P. Schreier. Journal of Chromatography, 1989,469: 137-141）内酯类化合物的手性液相拆分，但过程中存在容量因子较大，时间较长，效率不高等问题，另外以正己烷/叔丁基甲酯为流动相导致溶剂成本过高及相应的废液处理问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种使用超临界流体色谱手性拆分内酯香精的方法，该方法采用超临界流体色谱直接手性拆分外消旋内酯，操作简单，耗时短，成本较低，且能够获得较高光学纯度的R-和S-构型的内酯香精。
为解决上述问题，采取以下技术方案：
本发明的使用超临界流体色谱手性拆分内酯香精的方法的特点是包括以下步骤：
步骤一：开启超临界流体色谱系统，设置其手性色谱柱的柱温为25-35℃、柱压为8-13MPa，且柱压为恒定压力，流动相流速为0.3-0.5CV/min，紫外波长为210-254nm；
步骤二：待系统稳定运行、色谱柱充分平衡、基线平稳后，注入内酯样品，内酯样品的进样量与手性色谱柱填料的质量比为0.2-0.5%；根据出峰的紫外峰信号分别收集S-和R-构型的组分，并按照此分离过程，重复多次进样；
步骤三：将以上步骤累积收集的产品组分分别使用旋转蒸发仪去除其中的夹带剂，既得到S-和R-构型的内酯香精。
其中，所述内酯样品采用丙位癸内酯、丙位十一内酯、丙位十二内酯、丁位癸内酯、丁位十一内酯或丁位十二内酯。
所述超临界流体色谱系统中的手性色谱柱填充固定相为“刷”型手性填料；所述手性色谱柱的规格，在实验室规模制备时内径为10-50mm，在工业规模制备时内径为100-800mm。所述“刷”型手性填料优选型号为Whelk-O1的手性填料。
所述流动相由超临界二氧化碳和夹带剂组成，夹带剂在流动相中的比例为5-20%v/v。所述夹带剂为甲醇、乙醇、乙腈、异丙醇中的一种和多种混合物，优选为异丙醇。所述超临界流体色谱系统由流体泵、夹带剂泵、柱温箱、进样器、紫外检测器组成；所述流体泵用于向超临界流体色谱系统中提供流动相的超临界二氧化碳流体，夹带剂泵用于向超临界流体色谱系统中提供流动相的夹带剂，柱温箱用于控制手性色谱柱的柱温，进样器用于向超临界流体色谱系统中注入内酯样品，紫外检测器用于监测紫外波长及分离过程。
采取上述方案，具有以下优点：
本发明的使用超临界流体色谱手性拆分内酯香精的方法采用超临界流体色谱直接手性拆分外消旋内酯，其流动相由超临界二氧化碳和夹带剂组成，可减少有机废液的排放，绿色环保；该方法克服了现有技术的不足，具有操作条件温和、成本低、分离速度快、产品光学纯度高、收率高等特点，有利于批量的工业生产应用。
附图说明
图1是Whelk-O1手性固定相的配基结构；
图2是实例一的分离图谱；
图3是实例二的分离图谱；
图4是实例三的分离图谱。
具体实施方式
以下结合实施例和附图对本发明做进一步详细说明。
实施例一
本实施例使用色谱柱规格为10×250mm，粒度5μm，超临界流体色谱手性拆分内酯香精的方法包括以下步骤：
步骤一：开启超临界流体色谱系统，设置其手性色谱柱的柱温为25℃、柱压为8MPa，且柱压为恒定压力，流动相流速为6ml/min，夹带剂为异丙醇，比例为10%，紫外波长为210nm；
步骤二：待系统稳定运行、色谱柱充分平衡、基线平稳后，注入丁位癸内酯样品24mg；根据出峰的紫外峰信号分别收集S-和R-构型的组分，如图2所示，10min处为S-内酯，12min处为R-内酯，并按照此分离过程，重复进样20次；
步骤三：将以上步骤累积收集的产品组分分别使用旋转蒸发仪去除其中的夹带剂，既得到S-丁位癸内酯223mg，对映体过量99%和R-丁位癸内酯230mg，对映体过量99%。
实施例二
本实施例使用色谱柱规格为50×250mm，粒度5μm，超临界流体色谱手性拆分内酯香精的方法包括以下步骤：
步骤一：开启超临界流体色谱系统，设置其手性色谱柱的柱温为30℃、柱压为10MPa，且柱压为恒定压力，流动相流速为200ml/min，夹带剂为异丙醇，比例为8%，紫外波长为210nm；
步骤二：待系统稳定运行、色谱柱充分平衡、基线平稳后，注入丙位十一内酯样品1g；根据出峰的紫外峰信号分别收集S-和R-构型的组分，如图3所示，6.4min处为S-内酯，7.4min处为R-内酯，并按照此分离过程，重复进样20次；
步骤三：将以上步骤累积收集的产品组分分别使用旋转蒸发仪去除其中的夹带剂，既得到S-丙位十一内酯8.9g，对映体过量99%和R-丙位十一内酯9.1mg，对映体过量100%。
实施例三
本实施例使用色谱柱规格为100×250mm，粒度10μm，超临界流体色谱手性拆分内酯香精的方法包括以下步骤：
步骤一：开启超临界流体色谱系统，设置其手性色谱柱的柱温为35℃、柱压为13MPa，且柱压为恒定压力，流动相流速为800ml/min，夹带剂为异丙醇，比例为5%，紫外波长为254nm；
步骤二：待系统稳定运行、色谱柱充分平衡、基线平稳后，注入丁位十二内酯样品5g；根据出峰的紫外峰信号分别收集S-和R-构型的组分，如图4所示，5.8min处为S-内酯，6.6min处为R-内酯，并按照此分离过程，重复进样20次；
步骤三：将以上步骤累积收集的产品组分分别使用旋转蒸发仪去除其中的夹带剂，既得到S-丁位十二内酯44g，对映体过量98.9%和R-丁位十二内酯45g，对映体过量99.5%。
所述超临界流体色谱系统中的手性色谱柱填充固定相为“刷”型手性填料；所述手性色谱柱的规格，在实验室规模制备时内径为10-50mm，在工业规模制备时内径为100-800mm。所述“刷”型手性填料优选型号为Whelk-O1的手性填料，其配基结构如图1所示。
所述流动相由超临界二氧化碳和夹带剂组成，夹带剂在流动相中的比例为5-20%v/v。所述夹带剂为甲醇、乙醇、乙腈、异丙醇中的一种和多种混合物，优选为异丙醇。所述超临界流体色谱系统由流体泵、夹带剂泵、柱温箱、进样器、紫外检测器组成；所述流体泵用于向超临界流体色谱系统中提供流动相的超临界二氧化碳流体，夹带剂泵用于向超临界流体色谱系统中提供流动相的夹带剂，柱温箱用于控制手性色谱柱的柱温，进样器用于向超临界流体色谱系统中注入内酯样品，紫外检测器用于监测紫外波长及分离过程。
本发明的使用超临界流体色谱手性拆分内酯香精的方法采用超临界流体色谱直接手性拆分外消旋内酯，其流动相由超临界二氧化碳和夹带剂组成，可减少有机废液的排放，绿色环保；该方法克服了现有技术的不足，具有操作条件温和、成本低、分离速度快、产品光学纯度高、收率高等特点，有利于批量的工业生产应用。
Claims (7)
1.一种使用超临界流体色谱手性拆分内酯香精的方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤一：开启超临界流体色谱系统，设置其手性色谱柱的柱温为25-35℃、柱压为8-13MPa，且柱压为恒定压力，流动相流速为0.3-0.5CV/min，紫外波长为210-254nm；
步骤二：待系统稳定运行、色谱柱充分平衡、基线平稳后，注入内酯样品，内酯样品的进样量与手性色谱柱填料的质量比为0.2-0.5%；根据出峰的紫外峰信号分别收集S-和R-构型的组分，并按照此分离过程，重复多次进样；
步骤三：将以上步骤累积收集的产品组分分别使用旋转蒸发仪去除其中的夹带剂，既得到S-和R-构型的内酯香精。
2.如权利要求1所述的使用超临界流体色谱手性拆分内酯香精的方法，其特征在于所述内酯样品采用丙位癸内酯、丙位十一内酯、丙位十二内酯、丁位癸内酯、丁位十一内酯或丁位十二内酯。
3.如权利要求1所述的使用超临界流体色谱手性拆分内酯香精的方法，其特征在于所述超临界流体色谱系统中的手性色谱柱填充固定相为“刷”型手性填料；所述手性色谱柱的规格，在实验室规模制备时内径为10-50mm，在工业规模制备时内径为100-800mm。
4.如权利要求3所述的使用超临界流体色谱手性拆分内酯香精的方法，其特征在于所述“刷”型手性填料优选型号为Whelk-O1的手性填料。
5.如权利要求1所述的使用超临界流体色谱手性拆分内酯香精的方法，其特征在于所述流动相由超临界二氧化碳和夹带剂组成，夹带剂在流动相中的比例为5-20% v/v。
6.如权利要求5所述的使用超临界流体色谱手性拆分内酯香精的方法，其特征在于所述夹带剂为甲醇、乙醇、乙腈、异丙醇中的一种和多种混合物，优选为异丙醇。
7.如权利要求5所述的使用超临界流体色谱手性拆分内酯香精的方法，其特征在于所述超临界流体色谱系统由流体泵、夹带剂泵、柱温箱、进样器、紫外检测器组成；所述流体泵用于向超临界流体色谱系统中提供流动相的超临界二氧化碳流体，夹带剂泵用于向超临界流体色谱系统中提供流动相的夹带剂，柱温箱用于控制手性色谱柱的柱温，进样器用于向超临界流体色谱系统中注入内酯样品，紫外检测器用于监测紫外波长及分离过程。
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