CN110305031A - 辣椒素的制备方法及利用该方法制备得到的辣椒素 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种辣椒素的制备方法及利用该方法制备得到的辣椒素。所述辣椒素的制备方法包括：以香草胺游离碱和羧酸为原料，使用SiO2‑H3BO3催化剂，在溶剂中进行酰化反应，得到辣椒素反应液。本发明提供的辣椒素制备方法，与现有技术相比，具有以下的有益效果：1)用羧酸做原料，避免了制备酰氯的步骤和大量强腐蚀性有机废液的产生；2)用SiO2‑H3BO3催化剂代替硼酸作催化剂，可实现催化剂的重复利用，降低了成本，显著减少了含硼废水的产生；3)可以有效缩短反应时间，减少能耗。

Description

辣椒素的制备方法及利用该方法制备得到的辣椒素
技术领域
本发明涉及一种辣椒素的制备方法及利用该方法制备得到的辣椒素，属于化学合成工艺技术领域。
背景技术
辣椒素是辣椒的活性成分，是一类天然的香草酰胺类生物碱，具有广泛的用途。由于辣椒素具有镇痛、消炎、杀菌、祛风湿等药理作用，可应用于临床药物领域；利用其具有强刺激性的特点，可以用作刺激性控暴剂、船舶防污涂料、电缆保护剂、绿色农药等。辣椒素是一系列化学结构相似化合物的统称，壬酰香草胺(N-(4-羟基-3-甲氧基苄基)壬酰胺)和二氢辣椒素(N-(4-羟基-3-甲氧基苄基)-8-甲基壬酰胺)是其中两个具有代表性的化合物，具有辣度高、合成相对简单、易实现工业化生产等优点。壬酰香草胺和二氢辣椒素的分子结构式如下：
其中：R＝H时为壬酰香草胺
R＝Me时为二氢辣椒素
辣椒素的来源包括从辣椒中提取和化学合成，辣椒中提取得到的辣椒素成本高、产品质量控制难度大、应用受限；化学合成得到的辣椒素纯度高、质量稳定、产量大、成本低，逐步成为辣椒素的主要来源。目前文献报道的辣椒素合成方法，首先以香草醛为原料合成香草胺盐酸盐，然后由香草胺盐酸盐与有机酸或有机酸的活化中间体进行酰化反应得到辣椒素。合成路线如下：
以香草醛为原料合成香草胺盐酸盐，文献报道的方法包括Leuckart反应、还原香草醛肟、还原胺化等几种，其中还原胺化法是最适合规模化生产的方法。此方法首先通过香草醛与氨反应生成亚胺，然后在同一体系内还原亚胺得到香草胺游离碱，最后与盐酸反应得到香草胺盐酸盐。反应式如下：
引用文献[1]将香草醛与液氨溶于甲醇中，在雷尼镍(Raney Ni)的催化下进行还原胺化反应，得到香草胺游离碱后，经过后处理和盐酸成盐，香草胺盐酸盐收率最高可以达到91％。此方法原料廉价、反应收率高、适合规模化生产。但该方法在后处理时需要从甲醇溶液中分离Raney Ni，是危险性较高的操作，容易着火；用液氨作为氨源，对存储、转运都提出了较高的要求；成盐过程会产生高浓度的含酸、含酚废水，处理成本高；根据还原胺化反应的机理，容易产生二香草基胺类副产物，且很难从产品中去除。二香草基胺分子式如下：
从香草胺盐酸盐合成辣椒素，早期方法是将酰氯与香草胺盐酸盐在碱的中和下进行酰胺化反应，但是由于所用的酰氯未大量商品化，制备时需要使用SOCl2等有毒、强腐蚀性的原料，产生大量强腐蚀性的有机废液；后期的酰胺化反应会产生大量含盐废水，不利于环保。
引用文献[2]采用硼酸催化羧酸和胺的酰胺化反应，直接以羧酸为原料合成了壬酰香草胺。该方法可以有效避免早期方法中使用壬酰氯所带来的问题，而且原料廉价，操作简单，容易实现工业化。但该方法存在反应时间偏长、后处理条件要求高，而且反应完成后水洗除去硼酸会产生含硼酸废液，工业化生产时废水治理成本高。反应式如下：
综上，通过香草醛与氨进行还原胺化反应制备香草胺、香草胺在硼酸催化下与羧酸直接酰胺化反应，是目前较适于工业化生产辣椒素的方法，但该方法尚存在操作危险、液氨存储危险性大、副产物去除难、废水治理成本高等问题。
引用文献1：CN105061231A
引用文献2：CN107793325A
发明内容
发明要解决的问题
鉴于现有技术中存在的技术问题，本发明提供了一种辣椒素的制备方法，该方法有效克服了现有合成方法中操作危险、液氨存储危险性大、副产物去除难、废水治理成本高等不足的技术问题，实现了辣椒素的低成本、高纯度、高收率、绿色环保的合成。
用于解决问题的方案
根据本发明的辣椒素的制备方法，其包括：以香草胺游离碱和羧酸为原料，使用SiO2-H3BO3催化剂，在溶剂中进行酰化反应，得到辣椒素反应液。
根据本发明的制备方法，其中，所述香草胺游离碱与羧酸的摩尔比为1:1～1:1.1；和/或，香草胺游离碱与所述SiO2-H3BO3催化剂的质量比为1:0.03～1:0.12；和/或，1g香草胺游离碱所使用的溶剂的体积为15～30mL。
根据本发明的制备方法，其中，所述SiO2-H3BO3催化剂利用H3BO3和含硅化合物反应制备得到；更优选地，H3BO3和含硅化合物的质量为10:1～1:10。
根据本发明的制备方法，其中，所述羧酸为壬酸或8-甲基壬酸；和/或，所述溶剂为甲苯、苯中的一种或两种的组合；和/或，所述酰化反应的时间为5～10h，优选为5～8h；和/或，所述酰化反应的温度为90～120℃。
根据本发明的制备方法，其中，所述制备方法还包括：待反应完成后，将辣椒素反应液冷却至20～30℃，固液分离得到辣椒素分离液和SiO2-H3BO3催化剂。
根据本发明的制备方法，其中，所述制备方法还包括：利用质量浓度为1～10％，优选1～5％的盐酸洗涤所述辣椒素分离液，然后减压除去所述溶剂。
根据本发明的制备方法，其中，所述香草胺游离碱的制备方法包括：使香草醛、氨水与氢气在Raney Ni催化剂的作用下在水中进行还原胺化反应，得到香草胺反应液。
根据本发明的制备方法，其中，所述水与所述香草醛的质量比为4:1～5:1；和/或，所述Raney Ni催化剂与所述香草醛的质量比为0.04:1～0.16:1；和/或，所述氨水的浓度为25％～28％，所述氨水与所述香草醛的质量比为1.0:1～1.7:1。
根据本发明的制备方法，其中，所述还原胺化反应的温度为25～50℃，所述还原胺化反应的压力为0.8～1.2MPa；优选地，利用磁过滤器分离出所述香草胺反应液中的RaneyNi催化剂。
本发明还提供一种辣椒素，其中，所述辣椒素根据本发明的制备方法制备得到；优选地，所述辣椒素的纯度在98％以上，优选在99％以上；所述辣椒素的收率在78％以上，优选在80％以上。
发明的效果
本发明提供的辣椒素制备方法，与现有技术相比，具有以下的有益效果：
1)用羧酸做原料，避免了制备酰氯的步骤和大量强腐蚀性有机废液的产生；
2)用SiO2-H3BO3催化剂代替硼酸作催化剂，可实现催化剂的重复利用，降低了成本，显著减少了含硼废水的产生；
3)可以有效缩短反应时间，减少能耗。
具体实施方式
以下将详细说明本发明的各种示例性实施例、特征和方面。在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。
另外，为了更好地说明本发明，在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本发明同样可以实施。在另外一些实例中，对于本领域技术人员熟知的方法、手段、器材和步骤未作详细描述，以便于凸显本发明的主旨。
如无特殊声明，本发明所使用的单位均为国际标准单位，并且本发明中出现的数值，数值范围，均应当理解为包含了工业生产中所不可避免的系统性误差。
如无特殊声明，本发明如有使用的“大致”、“基本”、“约”等类似的词语，其含义可以是误差不超过5％。
第一实施方式
本发明的第一实施方式提供了一种辣椒素的制备方法。所述方法包括：以香草胺游离碱和羧酸为原料，使用SiO2-H3BO3催化剂，在溶剂中进行酰化反应，得到辣椒素反应液。具体地，使用香草胺游离碱在SiO2-H3BO3催化剂的催化下与羧酸在溶剂中回流分水反应，辣椒素反应液经洗涤后除去溶剂，再经重结晶、过滤、干燥后可以得到辣椒素产品。本发明的辣椒素可以包括壬酰香草胺和二氢辣椒素中的一种或两种。
具体地，在本发明中，酰化反应的时间为5～10h，优选为5～8h，例如：酰化反应的时间可以是5.5h，6h，6.5h，7h，7.5h等；和/或，所述酰化反应的温度为90～120℃，例如：酰化反应的温度可以是95℃，100℃，105℃，110℃，115℃等。可见，本发明的方法可以将反应时间缩短；例如：由8-10小时缩短到5～8h，例如：缩短到约6小时。
本发明的辣椒素的制备方法有效克服了现有合成方法中操作危险、副产物去除难、废水治理成本高等不足，实现了辣椒素低成本、高纯度、高收率、绿色环保的合成。具体而言：
<香草胺游离碱>
本发明是以香草胺游离碱为原料制备辣椒素。所述香草胺游离碱的制备方法可以包括：使香草醛、氨水与氢气在Raney Ni催化剂的催化下在水中进行还原胺化反应，得到香草胺反应液。具体地，所述香草胺游离碱的制备方法可以包括：用水作溶剂，使香草醛、氨水与氢气在Raney Ni的催化下反应，经磁过滤、过滤、干燥得到香草胺游离碱。
本发明在制备香草胺游离碱时，使用水代替醇类作为溶剂，降低了成本和操作。具体在制备时，水与香草醛的质量比为4:1～5:1，如果水与香草醛的质量比小于4:1，则反应物过于粘稠，导致反应较难进行；如果水与香草醛的质量比大于5:1，则反应速度较快，产品纯度高，但是产品较少，收率偏低，产品回收较为困难。具体地，水与香草醛的质量比例如可以是4.2:1，4.3:1，4.5:1，4.8:1等。
本发明在制备过程中，使用氨水作为氨源，从而可以避免使用液氨导致储运危险性大的问题。并且使用氨水还可以降低成本和简化操作。在本发明中，氨水的浓度可以为25％～28％，此时，氨水与香草醛的质量比为1.0:1～1.7:1。氨水与香草醛的质量比为1.0:1～1.7:1时，副产物少，反应易于控制。如果氨水与香草醛的质量比小于1.0:1，会导致副产物较大量的产生，产品纯度较差；如果氨水与香草醛的质量比大于1.7:1，虽然反应产生的副产物会略有减少，但是氨水浪费较大，也可能会对操作人员的身体造成伤害。具体地，氨水与香草醛的质量比例如可以是1.1:1，1.2:1，1.3:1，1.5:1，1.6:1等。
在制备香草胺游离碱时，需要使用催化剂。在本发明中，使用Raney Ni(雷尼镍)催化剂以制备香草胺游离碱。Raney Ni催化剂是一种具有多孔结构的镍铝合金的细小晶粒组成的固态异相催化剂，是一种氢活性催化还原剂。
本发明通过使用Raney Ni催化剂，可以高效快速的制备得到香草胺游离碱。在本发明中，Raney Ni催化剂与香草醛的质量比为0.04:1～0.16:1。如果Raney Ni催化剂与香草醛的质量比大于0.16:1，则反应速度较快，但后面对磁过滤的要求有所提高，所需的磁过滤器体积较大。如果Raney Ni催化剂与香草醛的质量比小于0.04:1，则反应时间较长，且副产物会有所增加。具体地，Raney Ni催化剂与香草醛的质量比例如可以是0.05:1，0.08:1，0.1:1，0.12:1，0.14:1，0.15:1等。
进一步，在反应过程中，所述还原胺化反应的温度为25～50℃，例如：所述还原胺化反应的温度可以为30℃，35℃，40℃，45℃等；所述还原胺化反应的压力为0.8～1.2MPa。在此反应条件下，可以获得纯度较高的香草胺游离碱。
另外，本发明在还原胺化反应完成后，用磁过滤的方法将Raney Ni催化剂与反应液分离，安全简便，且便于Raney Ni催化剂的重复利用。并且，还原胺化反应回收的水相滤液和Raney Ni催化剂，经过适当处理后可以循环使用，这样既可以避免产生大量废水，也可以减少下一批次反应时氨水(减少20-40％)和催化剂的用量。
本发明的还原胺化反应得到的香草胺游离碱不需要用盐酸成盐，经过特定的干燥步骤后可以直接用于下一步的酰胺化反应，减少操作步骤，避免了盐酸的消耗和香草胺游离碱的损失(成盐废水中会含有很多香草胺盐酸盐)，从而也避免了高浓度含酸、含酚废水的产生；另外，本发明的上述方法制备得到的香草胺游离碱不经进一步纯化就可以达到80％以上，优选82％以上，更优选84％以上的纯度。
具体地，香草胺游离碱的制备过程如下：
1)将香草醛与水混合形成悬浊液加入氢化釜内，水与香草醛的质量比为4:1～5:1；
2)加入Raney Ni催化剂，Raney Ni催化剂与香草醛的质量比为0.04:1～0.16:1；
3)搅拌下加入25％～28％的氨水，氨水与香草醛的质量比为1.0:1～1.7:1；
4)用氮气置换氢化釜内空气3～5次；
5)搅拌下将氢化釜升温至25～50℃之间，通入氢气至釜内，压力控制在0.8～1.2MPa，维持此压力直到反应完成；
6)反应完成后将氢化釜内反应液冷却，泄压，放出物料，采用磁过滤器回收RaneyNi，将催化剂从反应液中去除；
7)将去除催化剂的物料过滤得到湿香草胺游离碱固体，干燥后得到香草胺游离碱产品；
8)回收的Raney Ni催化剂和过滤得到的滤液可以重复使用。
<SiO2-H3BO3催化剂>
本发明通过利用SiO2-H3BO3催化剂代替硼酸作为催化剂，可实现催化剂的重复利用，降低了成本，显著减少了含硼废水的产生。
具体地，在本发明中，SiO2-H3BO3催化剂可以是利用H3BO3和含硅化合物反应制备得到，其中，H3BO3和含硅化合物的质量比为10:1～1:10。本发明使用SiO2-H3BO3催化剂中形成有Si-O-B键，使得在反应时，SiO2-H3BO3催化剂可以以固体的形式存在，且不影响反应的进行。SiO2-H3BO3催化剂在使用后可以通过固液分离的方式回收利用，不会造成浪费。
作为优选，所述含硅化合物可以是硅胶、硅酸等，优选使用硅胶，更优选使用100～200目的硅胶。
具体地，本发明的SiO2-H3BO3催化剂的制备方法可以包括取硼酸溶于水中，然后加入含硅化合物进行回流反应的步骤。
作为优选，可以采用加热的方式使硼酸溶于水中，具体的，加热的温度可以是50～100℃，优选60～90℃，例如加热的温度可以是：65℃、70℃、75℃、80℃、85℃等。
在本发明中，所述回流反应的温度为80～120℃，回流反应的时间为2-8h，优选3-7h，例如：回流反应的时间可以是2.5h，3h，3.5h，4h，4.5h，5h，5.5h，6h，6.5h等。
进一步，在回流反应之后，可以除去反应产物中的溶剂，本发明对除去反应产物中的溶剂的方式不作特别限定，可以使用本领域的常规方法。优选地，使用减压蒸馏的方式去除反应产物中的溶剂。除去溶剂后，经干燥可以得到白色粉末状固体，即为SiO2-H3BO3催化剂。所述干燥的温度可以是90～110℃，干燥的时间为3～7h。所述干燥优选为真空干燥。
在本发明中，所述水可以是蒸馏水、纯净水、双蒸水、高纯水、去离子水、反渗水、离子交换水等。
在本发明中，香草胺游离碱与所述SiO2-H3BO3催化剂的质量比为1:0.03～1:0.12。香草胺游离碱与所述SiO2-H3BO3催化剂的质量比例如可以是1:0.05，1:0.06，1:0.08，1:0.1等。
<羧酸>
本发明使用羧酸作为原料制备辣椒素，避免了制备酰氯的步骤和大量强腐蚀性有机废液的产生。
为了减少反应步骤，本发明所使用的羧酸优选为壬酸或8-甲基壬酸。当加入的羧酸为壬酸时，辣椒素产品为壬酰香草胺；当加入羧酸为8-甲基壬酸时，辣椒素产品为二氢辣椒素。壬酰香草胺[(N-(4-羟基-3-甲氧基苄基)壬酰胺)]和二氢辣椒素[(N-(4-羟基-3-甲氧基苄基)-8-甲基壬酰胺)]均为辣椒素产品。
在本发明中，所述香草胺游离碱与羧酸的摩尔比可以为1:1～1:1.1。所述香草胺游离碱与羧酸的摩尔比为1:1～1:1.1时，既可以保证反应快速完成，也不会由于羧酸过量太多导致后处理难度增加、产品中含有羧酸而纯度不高等问题。香草胺游离碱与所述羧酸的摩尔比例如可以是1:1.01，1:1.02，1:1.03，1:1.04，1:1.05，1:1.06，1:1.08等。
<溶剂>
本发明的酰化反应是在溶剂中进行的。优选地，所述溶剂可以是甲苯、苯中的一种或两种的组合。当所述溶剂选用甲苯和苯的组合时，甲苯与苯的摩尔比可以为40:60～60:40。
在本发明中，为了进一步提高产品的纯度及收率，1g香草胺游离碱所使用的溶剂的体积为15～30mL。如果1g香草胺游离碱所使用的溶剂的体积小于15mL，则副产物较多，产品的纯度较低；如果1g香草胺游离碱所使用的溶剂的体积大于30mL，尽管产品的纯度较高，但溶剂浪费较大，设备的利用率较低。例如：1g香草胺游离碱所使用的溶剂的体积可以为16mL，18mL，20mL，22mL，25mL，28mL等。
<后处理步骤>
在反应完成后，所述制备方法还可以包括：将辣椒素反应液冷却至20～30℃，固液分离得到辣椒素分离液和SiO2-H3BO3催化剂。分离得到的SiO2-H3BO3催化剂可以重复利用，从而降低了成本，显著减少了含硼废水的产生。
进一步地，所述制备方法还包括：可以利用稀盐酸和/或水洗涤所述辣椒素分离液，然后减压除去所述溶剂。
优选可以使用稀盐酸洗涤所述辣椒素分离液，以将未反应的原料和副产物彻底除去。进一步优选可以先使用稀盐酸洗涤，再使用水洗涤。洗涤后的反应液中辣椒素的纯度可以达到99％以上，这样在蒸除溶剂时可以将溶剂绝大部分都除去，结晶温度可以由-20℃提高到-5℃左右，降低了能耗。在本发明中，稀盐酸的质量浓度可以是1～10％，优选1～5％。
具体地，本发明的辣椒素的制备方法如下：
1)向反应釜内依次加入香草胺游离碱、羧酸、SiO2-H3BO3催化剂和溶剂；
其中，香草胺游离碱与羧酸的摩尔比为1:1～1:1.1，香草胺游离碱与SiO2-H3BO3催化剂的质量比为1:0.03～1:0.12，1g香草胺游离碱需要15～30mL的溶剂；、
2)搅拌下，升温至90～120℃进行回流分水反应，反应5～10h；
3)反应完成后停止加热，待反应液冷却到20～30℃后，分离反应液中的固体催化剂，催化剂可重复使用；
4)去除催化剂的反应液依次用稀盐酸、清水洗涤后，减压除去溶剂至不再蒸出，经重结晶、过滤、干燥后得到辣椒素产品。
当加入羧酸为壬酸时，辣椒素产品为壬酰香草胺；加入羧酸为8-甲基壬酸时，辣椒素产品为二氢辣椒素。
本发明的制备辣椒素的总反应式如下：
其中，RCOOH为壬酸或8-甲基壬酸。
第二实施方式
本发明的第二实施方式提供了一种辣椒素，所述辣椒素根据第一实施方式所述的制备方法制备得到。本发明的辣椒素可以包括壬酰香草胺和二氢辣椒素中的一种或两种。
具体地，所述辣椒素的纯度在98％以上，更优选在99％以上；所述辣椒素的收率在78％以上，更优选在80％以上。
本发明的制备方法制备得到的辣椒素的收率及纯度均较高，且制备的成本较低，产品质量控制难度较小，且辣椒素的应用广泛。
实施例
下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限定本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。
本发明实施例1和实施例4中的HPLC收率，指的是反应液的HPLC收率，而非获得的最终产品的收率。
实施例1
本实施例提供了一种香草胺游离碱的制备方法，具体包括如下步骤：
1)将香草醛与水混合形成悬浊液，加入至体积为1L的氢化釜中，然后加入RaneyNi催化剂，搅拌下加入25-28％的氨水。
2)氢化釜抽真空，然后通入氮气至氢化釜内压力达到0.5MPa，将氮气排出，重复操作5次，通入氢气至釜内压力达到0.8～1.2MPa。
3)打开加热和搅拌开关，使釜内温度达到设定温度，釜内压力开始下降，补充氢气使釜内压力保持在0.8～1.2MPa，直至釜内压力1小时内无明显变化为止。
4)将氢化釜用冰水冷却到内温为5℃，取部分反应液用HPLC分析，其余物料通过磁过滤器除去反应液中的Raney Ni催化剂并隔绝空气保存，然后过滤反应液得到湿香草胺游离碱固体。
5)将步骤4)中的湿香草胺游离碱固体干燥得到香草胺游离碱产品。
各批次反应的投料量及反应条件见下表1所示，收率为反应液的HPLC收率。
表1
实施例2
本实施例提供了一种香草胺游离碱的放大制备方法，具体包括如下步骤：
1)将10.9Kg的香草醛与45.7Kg水混合形成悬浊液，加入100L氢化釜中，然后加入1.25Kg Raney Ni催化剂，搅拌下加入25～28％的氨水11.6Kg。
2)抽真空，然后通入氮气至氢化釜内压力达到0.5MPa，将氮气排出，重复操作5次。
3)打开加热和搅拌开关，待釜内温度达到25℃后，通入氢气至釜内压力达到0.8MPa。釜内压力下降后，补充氢气使釜内压力保持在0.8～1.2MPa，直至釜内压力1小时内无明显变化为止；过程中保持反应温度不超过35℃。
4)将氢化釜用冰水冷却到内温为5℃，泄压后的物料通过磁过滤器除去反应液中的Raney Ni催化剂并隔绝空气保存，然后过滤反应液得到湿香草胺游离碱固体。
5)将步骤4)中的湿香草胺游离碱固体干燥得到香草胺游离碱产品。
香草胺游离碱产品的收率：86％；
香草胺游离碱产品的HPLC纯度：香草胺游离碱97.4％，香草醇0.6％，二香草基胺2.0％。
实施例3
本实施例提供了一种用实施例2中回收的Raney Ni催化剂和水相滤液制备香草胺游离碱的方法，具体包括如下步骤：
1)将10.9Kg的香草醛与经过处理的回收滤液混合形成悬浊液，加入100L高压釜中，然后加入经过处理的回收Raney Ni催化剂，补加少量新催化剂使催化剂总量达到1.25Kg，搅拌下加入25-28％的氨水9.28Kg，然后补加11Kg清水，使反应液总体积与实施例2相同。
其余反应步骤与实施例2相同。
香草胺游离碱产品的收率：87％；
香草胺游离碱产品的HPLC纯度：香草胺游离碱96.5％，香草醇1.7％，二香草基胺1.8％。
实施例4
本实施例提供了一种壬酰香草胺的制备方法，具体包括如下步骤：
1)取100ml的反应器，装分水器(上接冷凝管)、磁力搅拌子和温度计；在反应器中依次加入香草胺游离碱、壬酸、SiO2-H3BO3催化剂和甲苯。
2)搅拌，加热到回流分水反应6h～10h，然后冷却到30℃，取少量反应液减压除去溶剂，HPLC分析。
3)剩余反应液依次用质量浓度为1％的稀盐酸、纯净水洗涤后，直接减压除溶剂至无液体流出，-5℃冷却结晶。
5)过滤，少量甲苯洗涤滤饼后得到白色固体，干燥后得到壬酰香草胺产品。
各批次反应的投料量及反应条件见下表2所示，收率为反应液的HPLC收率。
表2
本发明的实施例中，SiO2-H3BO3催化剂的制备方法包括以下步骤：
取5g硼酸与25ml纯净水混合，搅拌、加热到80℃溶解，加入5g硅胶(100-200目)，升温到100℃回流反应5h。
减压蒸馏除去溶剂水，100℃真空干燥5h，得到白色粉末状固体，即为SiO2-H3BO3催化剂。
实施例5
本实施例提供了一种壬酰香草胺的放大制备方法，具体包括如下步骤：
1)取1L的反应器，装有分水器(上接冷凝管)、搅拌器和温度计。
依次加入25.0g香草胺游离碱、25.8g壬酸、1.5g上述实施例4制备得到的SiO2-H3BO3催化剂和500ml甲苯。
2)搅拌，升温到回流分水反应6h，反应完成后冷却到30℃。
3)反应液分离催化剂后依次用100ml质量浓度为1％的稀盐酸、100ml纯净水洗涤。
4)有机相不用干燥，直接减压除去溶剂至无液体流出，-5℃冷却结晶。
5)过滤，少量甲苯洗涤滤饼后得到白色固体，干燥后得到壬酰香草胺产品。
壬酰香草胺产品的收率：81％；
壬酰香草胺产品的HPLC纯度：99.4％。
实施例6：
本实施例提供了一种重复利用SiO2-H3BO3催化剂制备壬酰香草胺的方法，具体包括如下步骤：
1)依次加入25.0g香草胺游离碱、25.8g壬酸、实施例5中回收的SiO2-H3BO3催化剂和500ml甲苯，再补加0.02g上述实施例4制备得到的催化剂。
其余反应步骤与实施例5相同。
壬酰香草胺产品的收率：83％；
壬酰香草胺产品的HPLC纯度：99.0％。
实施例7
本实施例提供了一种二氢辣椒素的制备方法，具体包括如下步骤：
1)取250ml的反应器，装分水器(上接冷凝管)、磁力搅拌子和温度计；依次加入5.00g香草胺游离碱、5.62g 8-甲基壬酸、0.3g上述实施例4制备得到的SiO2-H3BO3催化剂和100ml甲苯。
2)搅拌，升温到回流分水反应6h，反应完成后冷却到30℃。
3)反应液分离催化剂后依次用20ml质量浓度为1％的稀盐酸、20ml纯净水洗涤。
4)有机相不用干燥，直接减压除去溶剂至无液体流出，-5℃冷却结晶。
5)过滤，少量甲苯洗涤滤饼后得到白色固体，干燥后得到二氢辣椒素产品。
二氢辣椒素产品的收率：80％；
二氢辣椒素产品的HPLC纯度：99.3％。
实施例8：
本实施例提供了一种重复利用SiO2-H3BO3催化剂制备二氢辣椒素的方法，具体包括如下步骤：
1)依次加入5.00g香草胺游离碱、5.62g 8-甲基壬酸、实施例7回收的SiO2-H3BO3催化剂和100ml甲苯，补加0.05g上述实施例4制备得到的催化剂。
其余反应步骤与实施例7相同。
二氢辣椒素产品的收率：82％；
二氢辣椒素产品的HPLC纯度：99.0％。
实施例9
本实施例提供了一种用苯-甲苯混合溶剂制备壬酰香草胺的方法，具体包括如下步骤：
1)取100ml的反应器，装分水器(上接冷凝管)、磁力搅拌子和温度计；在反应器中依次加入1.00g香草胺游离碱、1.08g壬酸、0.04g SiO2-H3BO3催化剂和20ml苯-甲苯混合溶剂(苯：甲苯＝40：60，摩尔比)。
2)搅拌，加热到回流分水反应8h，然后冷却到30℃。
3)反应液分离催化剂后依次用5ml质量浓度为1％的稀盐酸、5ml纯净水洗涤。减压除溶剂至无液体流出，-5℃冷却结晶。
4)过滤，少量甲苯洗涤滤饼后得到白色固体，干燥后得到壬酰香草胺产品。
壬酰香草胺产品的收率：87％；
壬酰香草胺产品的HPLC纯度：99.2％。
产业上的可利用性
本发明的辣椒素的制备方法，制备的目标产物包括壬酰香草胺和二氢辣椒素。本发明的制备方法有效克服了现有合成方法中操作危险、副产物去除难、废水治理成本高等不足，实现了辣椒素低成本、高纯度、高收率、绿色环保的合成。
本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种辣椒素的制备方法，其特征在于，包括：以香草胺游离碱和羧酸为原料，使用SiO2-H3BO3催化剂，在溶剂中进行酰化反应，得到辣椒素反应液。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述香草胺游离碱与羧酸的摩尔比为1:1～1:1.1；和/或，香草胺游离碱与所述SiO2-H3BO3催化剂的质量比为1:0.03～1:0.12；和/或，1g香草胺游离碱所使用的溶剂的体积为15～30mL。
3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述SiO2-H3BO3催化剂利用H3BO3和含硅化合物反应制备得到；更优选地，H3BO3和含硅化合物的质量为10:1～1:10。
4.根据权利要求1-3任一项所述的制备方法，其特征在于，所述羧酸为壬酸或8-甲基壬酸；和/或，所述溶剂为甲苯、苯中的一种或两种的组合；和/或，所述酰化反应的时间为5～10h，优选为5～8h；和/或，所述酰化反应的温度为90～120℃。
5.根据权利要求1-4任一项所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法还包括：待反应完成后，将辣椒素反应液冷却至20～30℃，固液分离得到辣椒素分离液和SiO2-H3BO3催化剂。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法还包括：利用质量浓度为1～10％，优选1～5％的盐酸洗涤所述辣椒素分离液，然后减压除去所述溶剂。
7.根据权利要求1-6任一项所述的制备方法，其特征在于，所述香草胺游离碱的制备方法包括：使香草醛、氨水与氢气在Raney Ni催化剂的作用下在水中进行还原胺化反应，得到香草胺反应液。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述水与所述香草醛的质量比为4:1～5:1；和/或，所述Raney Ni催化剂与所述香草醛的质量比为0.04:1～0.16:1；和/或，所述氨水的浓度为25％～28％，所述氨水与所述香草醛的质量比为1.0:1～1.7:1。
9.根据权利要求7或8所述的制备方法，其特征在于，所述还原胺化反应的温度为25～50℃，所述还原胺化反应的压力为0.8～1.2MPa；优选地，利用磁过滤器分离出所述香草胺反应液中的Raney Ni催化剂。
10.一种辣椒素，其特征在于，所述辣椒素根据权利要求1-9任一项所述的制备方法制备得到；优选地，所述辣椒素的纯度在98％以上，优选在99％以上；所述辣椒素的收率在78％以上，优选在80％以上。
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