CN110498821B - 一种合成新橙皮苷二氢查尔酮的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种合成新橙皮苷二氢查尔酮的方法，该方法包括以下步骤：将新橙皮苷与碱性溶液混合进行开环反应，得到新橙皮苷查尔酮溶液；调节新橙皮苷查尔酮溶液的pH值为酸性，加入催化剂进行加成反应；去除加成反应所得产物溶液中的催化剂，析晶，洗涤，过滤，干燥，得到新橙皮苷二氢查尔酮。本发明方法具有工艺简单、易于控制、安全性高、成本低廉、合成效率高、产品得率高、产品纯度高等优点，适合于大规模制备，利于工业化生产，有着很好的应用价值和应用前景。

Description

一种合成新橙皮苷二氢查尔酮的方法

技术领域

本发明属于化学合成技术领域，涉及一种合成新橙皮苷二氢查尔酮的方法。

背景技术

新橙皮苷二氢查尔酮(NeohesperidinDihydrochalcone，简称NHDC)是从天然柑、橘等植物中提取经氢化而成的黄酮类衍生物，其结构式如下：

新橙皮苷二氢查尔酮主要作为甜味物质及蔽苦物质使用，其甜度与蔗糖相比蔗糖约为其1500～1800倍，且口感清爽，余味持久，使用后没有糖精或甜菊素的不愉快感觉。而且新橙皮苷二氢查尔酮甜味时间稍迟、甜味持续时间较长可以与其它甜味剂配合使用，用于食品与饮料味道的改善、增强剂总体改善。因此，新橙皮苷二氢查尔酮可用于食品工业、医药工业以及饲料工业中作甜味剂或矫味剂，在香精香料中也具有极好的用途。作为一种新型甜味剂，新橙皮苷二氢查尔酮无诱变性、无致癌性、无致龋性、无明显的毒性效应，代谢速度快，对人体血脂水平和血糖水平无不良影响。目前，NHDC在食品中的安全性已得到了广泛的认可，包括有美国、日本、中国等在内的30多个国家批准将其作为食品添加剂使用。

目前已有公开报道的新橙皮苷二氢查尔酮的合成方法主要有四种：

一、由柑橘类植物提取，柑橘类植物含有少量的新橙皮苷二氢查尔酮，通过提取、分离、提纯即可得到新橙皮苷二氢查尔酮；

二、以橙皮苷为起始原料合成新橙皮苷二氢查尔酮，先将橙皮苷加氢催化生成橙皮苷二氢查尔酮，再使用糖基转移酶将橙皮苷二氢查尔酮加工成新橙皮苷二氢查尔酮；

三、以新橙皮苷为起始原料合成新橙皮苷二氢查尔酮，将新橙皮苷置于碱性溶液中，通过电解生成新橙皮苷二氢查尔酮；

四、以新橙皮苷为起始原料合成新橙皮苷二氢查尔酮，新橙皮苷在碱性条件与钯碳、雷尼镍催化剂的作用下加氢得到新橙皮苷二氢查尔酮。

上述第一种方法中，由于新橙皮苷二氢查尔酮在柑橘类植物中的含量很低，直接提取很难满足现如今的要求，而且直接提取损耗的溶剂量非常大。上述第二种方法中，橙皮苷二氢查尔酮经由糖基转移酶生成橙皮苷二氢查尔酮的过程中副产物较多，得率较低。上述第三种方法中，使用电解对新橙皮苷进行加氢，能耗较大，且得率偏低，约为60％。上述第四种方法中，得率最高，可达75％(加压条件下可达83％)，但通常的加氢还原操作为了提高得率都是在高压下进行的，这在进行工业操作时存在一定的安全隐患，且上述操作过程中需要使用外源氢气对反应体系进行供氢，而氢气为易燃易爆气体，瓶装氢气在加工、运输和操作的过程红对设备的要求都十分苛刻，存在一定的安全隐患。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种工艺简单、易于控制、安全性高、成本低廉、合成效率高、产品得率高、产品纯度高的合成新橙皮苷二氢查尔酮的方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种合成新橙皮苷二氢查尔酮的方法，包括以下步骤：

S1、将新橙皮苷与碱性溶液混合进行开环反应，得到新橙皮苷查尔酮溶液；

S2、调节新橙皮苷查尔酮溶液的pH值为酸性，加入催化剂进行加成反应；

S3、去除加成反应所得产物溶液中的催化剂，析晶，洗涤，过滤，干燥，得到新橙皮苷二氢查尔酮。

上述的方法，进一步改进的，所述步骤S2中，采用酸性溶液调节新橙皮苷查尔酮溶液的pH值；所述酸性溶液与新橙皮苷查尔酮溶液的体积比为1∶3～7。

上述的方法，进一步改进的，所述酸性溶液为盐酸溶液、磷酸溶液、乙酸溶液的至少一种；所述盐酸溶液的质量分数为25％～39％；所述磷酸溶液的质量分数为75％～99％；所述乙酸溶液的质量分数为75％～99％。

上述的方法，进一步改进的，所述步骤S1中，所述新橙皮苷与碱性溶液的比例为1g∶5mL～15mL。

上述的方法，进一步改进的，所述步骤S1中，所述碱性溶液为氢氧化钠溶液和/或氢氧化钾溶液；所述碱性溶液的质量浓度为5％～10％；所述碱性溶液的温度为60℃～80℃。

上述的方法，进一步改进的，所述步骤S1中，所述开环反应过程中控制反应温度为60℃～80℃；所述开环反应在转速为300rpm～600rpm下进行；所述开环反应的时间为2h～3h。

上述的方法，进一步改进的，所述步骤S2中，所述催化剂为钯碳和雷尼镍；所述钯碳与新橙皮苷的质量比为1∶10～30；所述雷尼镍与新橙皮苷的质量比为1∶4～8。

上述的方法，进一步改进的，所述步骤S2中，所述加成反应过程中控制反应温度为30℃～40℃；所述加成反应的时间为2h～3h。

上述的方法，进一步改进的，所述步骤S3中，所述析晶为将加成反应所得产物溶液的pH值调节至5～8；所述析晶在温度为0～10℃下进行；所述析晶的时间为8h～12h。

上述的方法，进一步改进的，所述析晶过程中调节pH值所用的试剂为氢氧化钠、碳酸钠、碳酸氢钠的至少一种。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

(1)本发明提供了一种合成新橙皮苷二氢查尔酮的方法，以新橙皮苷为原料，先在碱热条件下开环形成新橙皮苷查尔酮，然后在酸性条件下经由催化剂加氢生成新橙皮苷二氢查尔酮。本发明中，不使用外源氢气(如瓶装高压氢气)对反应体系进行供氢，而加成反应中所需氢气由催化剂在酸性条件下自发产生，该操作简化了由于充入外援氢气而必须使用的保护气及多余气体管路等反应装置，降低了使用高压氢气带来的风险；并且由于催化剂钯碳在酸性条件下催化性能优于碱性环境，因而较常规碱性反应方法，本发明方法在常压条件下进行合成时的得率更高。本发明方法具有工艺简单、易于控制、安全性高、成本低廉、合成效率高、产品得率高、产品纯度高等优点，适合于大规模制备，利于工业化生产，有着很好的应用价值和应用前景。

(2)本发明方法中，通过碱性条件加热开环，酸性条件控温加成，显著的提高了反应效率，其原因在于，新橙皮苷合成新橙皮苷二氢查尔酮的反应分为两个步骤，第一步是新橙皮苷在碱性条件下开环形成新橙皮苷查尔酮，该反应在加热条件下，反应速率可以显著提高；第二步是新橙皮苷查尔酮在催化剂的作用下与氢气反应生成新橙皮苷二氢查尔酮，该步反应属于加成反应，反应过程中放热，加热不利于反应进行，而作为催化剂的钯碳与骨架镍，在温度较低的时候，催化剂活性较弱，因此将温度控制在一个合适的范围有助于提高反应得率与速率。

具体实施方式

以下结合具体优选的实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而限制本发明的保护范围。

以下实施例中所采用的材料和仪器均为市售。本发明的实施例中，若无特别说明，以下所得数据均是三次以上试验的平均值。

实施例1

一种合成新橙皮苷二氢查尔酮的方法，包括以下步骤：

(1)将新橙皮苷在碱性条件下开环形成新橙皮苷查尔酮：

将8g氢氧化钠加入反应容器中，加入100mL蒸馏水溶解并加热至70℃，向反应容器中缓慢加入12g新橙皮苷，边加入边搅拌使新橙皮苷完全溶解，所得混合溶液在70℃下水浴加热2h，即通过开环反应合成新橙皮苷查尔酮，其中搅拌的速率600rpm，得到新橙皮苷查尔酮溶液。

(2)将新橙皮苷查尔酮在酸性条件下加成形成新橙皮苷二氢查尔酮：

将步骤(1)所得的新橙皮苷查尔酮溶液在水浴中降温至室温，并冷水浴条件下，加入20mL、质量分数为38％的盐酸溶液(即酸性溶液与新橙皮苷查尔酮溶液的体积比为1∶5)，静置5min后去除底部棕红色沉淀，随后加入钯碳0.5g，雷尼镍3g，将反应容器密封后，于35℃下进行加成反应3h。反应结束后过滤去滤液，使用氢氧化钠将加成反应所得产物溶液的pH值调至6.5，并在4℃下析晶8h，过滤(减压过滤)，通过预冷的蒸馏水(具体做法为将蒸馏水置于4℃冰箱中30分钟)将过滤所得的滤饼洗涤至白色，干燥，得到10.53g新橙皮苷二氢查尔酮产品，其纯度90.57％，得率为83.66％。

实施例2

一种合成新橙皮苷二氢查尔酮的方法，包括以下步骤：

(1)将新橙皮苷在碱性条件下开环形成新橙皮苷查尔酮：

将10g氢氧化钠加入反应容器中，加入100mL蒸馏水溶解并加热至80℃，向反应容器中缓慢加入12g新橙皮苷，边加入边搅拌使新橙皮苷完全溶解，所得混合溶液在80℃下水浴加热3h，即通过开环反应合成新橙皮苷查尔酮，其中搅拌的速率600rpm，得到新橙皮苷查尔酮溶液。

(2)将新橙皮苷查尔酮在酸性条件下加成形成新橙皮苷二氢查尔酮：

将步骤(1)所得的新橙皮苷查尔酮溶液在水浴中降温至室温，并在冷水浴条件下加入15mL、质量分数为99％的乙酸溶液(即酸性溶液与新橙皮苷查尔酮溶液的体积比为3∶20)，静置5min后去除底部棕红色沉淀，随后加入钯碳0.6g，雷尼镍3g，将反应容器密封后，于40℃下进行加成反应3h。反应结束后过滤去滤液，使用氢氧化钠将加成反应所得产物溶液的pH值调至7，并在4℃下析晶12h，过滤(减压过滤)，通过预冷的蒸馏水(具体做法为将蒸馏水置于4℃冰箱中30分钟)将过滤所得的滤饼洗涤至白色，干燥，得到10.78g新橙皮苷二氢查尔酮产品，其纯度90.73％，得率为85.80％。

实施例3

一种合成新橙皮苷二氢查尔酮的方法，包括以下步骤：

(1)将新橙皮苷在碱性条件下开环形成新橙皮苷查尔酮：

将12g氢氧化钾加入反应容器中，加入100mL蒸馏水溶解并加热至80℃，向反应容器中缓慢加入12g新橙皮苷，边加入边搅拌使新橙皮苷完全溶解，所得混合溶液在80℃下水浴加热2.5h，即通过开环反应合成新橙皮苷查尔酮，其中搅拌的速率600rpm，得到新橙皮苷查尔酮溶液。

(2)将新橙皮苷查尔酮在酸性条件下加成形成新橙皮苷二氢查尔酮：

将步骤(1)所得的新橙皮苷查尔酮溶液在水浴中降温至室温，并在冷水浴条件下加入25mL、质量分数为90％的磷酸溶液(即酸性溶液与新橙皮苷查尔酮溶液的体积比为1∶4)，静置5min后去除底部棕红色沉淀，随后加入钯碳0.5g，雷尼镍2g，将反应容器密封后，于40℃下进行加成反应2h。反应结束后过滤去滤液，使用氢氧化钠将加成反应所得产物溶液的pH值调至6，并在4℃下析晶8h，过滤(减压过滤)，通过预冷的蒸馏水(具体做法为将蒸馏水置于4℃冰箱中30分钟)将过滤所得的滤饼洗涤至白色，干燥，得到9.45g新橙皮苷二氢查尔酮产品，其纯度91.59％，得率为75.92％。

综上可知，本发明合成新橙皮苷二氢查尔酮的方法中，以新橙皮苷为原料，在碱性开环与酸性加成的作用下合成新橙皮苷二氢查尔酮。本发明方法中不使用外源氢气(如瓶装高压氢气)对反应体系进行供氢，而是加成反应中所需氢气由催化剂在酸性条件下自发产生，该操作简化了反应装置，并降低了使用高压氢气带来的风险；同时将开环步骤与加成步骤分开进行，并对开环步骤进行加热，缩短了反应所需时间，其中对开环步骤进行加热，减少了反应时间，与现有常规合成方法相比，本发明方法合成新橙皮苷二氢查尔酮的反应时间由8h～12h缩短至4h～6h，得率与现有方法相当或略高于现有方法。本发明方法具有工艺简单、易于控制、安全性高、成本低廉、合成效率高、产品得率高、产品纯度高等优点，适合于大规模制备，利于工业化生产，有着很好的应用价值和应用前景。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例。凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应该指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下的改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种合成新橙皮苷二氢查尔酮的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、将新橙皮苷与碱性溶液混合进行开环反应，得到新橙皮苷查尔酮溶液；所述新橙皮苷与碱性溶液的比例为1g∶5mL～15mL；所述碱性溶液的质量浓度为5％～10％；所述碱性溶液为氢氧化钠溶液和/或氢氧化钾溶液；

S2、采用酸性溶液调节新橙皮苷查尔酮溶液的pH值为酸性，加入催化剂进行加成反应；所述酸性溶液与新橙皮苷查尔酮溶液的体积比为1∶3～7；所述酸性溶液为盐酸溶液、磷酸溶液、乙酸溶液的至少一种；所述盐酸溶液的质量分数为25％～39％；所述磷酸溶液的质量分数为75％～99％；所述乙酸溶液的质量分数为75％～99％；所述催化剂为钯碳和雷尼镍；

S3、去除加成反应所得产物溶液中的催化剂，析晶，洗涤，过滤，干燥，得到新橙皮苷二氢查尔酮。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S1中，所述碱性溶液的温度为60℃～80℃。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S1中，所述开环反应过程中控制反应温度为60℃～80℃；所述开环反应在转速为300rpm～600rpm下进行；所述开环反应的时间为2h～3h。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S2中，所述钯碳与新橙皮苷的质量比为1∶10～30；所述雷尼镍与新橙皮苷的质量比为1∶4～8。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S2中，所述加成反应过程中控制反应温度为30℃～40℃；所述加成反应的时间为2h～3h。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S3中，所述析晶为将加成反应所得产物溶液的pH值调节至5～8；所述析晶在温度为0～10℃下进行；所述析晶的时间为8h～12h。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述析晶过程中调节pH值所用的试剂为氢氧化钠、碳酸钠、碳酸氢钠的至少一种。