CN111116710A - 一种纽甜合成方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及食品添加剂技术领域，且公开了一种纽甜合成方法，包括以下步骤：（1）、以氯代叔丁烷和醋酸乙烯酯为原料，物料比为1.2，反应温度控制在‑7‑0℃范围，水解反应选择盐酸为催化剂制备纽甜关键中间体3,3‑二甲基丁醛；（2）、以3,3‑二甲基丁醛和阿斯巴甜为原料，物料比为1.1：1，反应温度控制在35‑40℃范围，催化剂5%Pd/C添加比为3,3‑二甲基丁醛Pd/C=1:0.09为最佳反应条件制备纽甜，步骤（1）中，氯代叔丁烷和醋酸乙烯酯物料比为1.0‑1.2，步骤（2）中，Pd/C的用量为3,3‑二甲基丁醛和阿斯巴甜总质量的1%‑5%。采用本发明的方法制备得到的纽甜，其产率最高达91.3%，液相纯度达97.8%，而且本发明的方法相对于背景技术中的合成方法，成本低，实验步骤简单，有利于工业化生产。

Description

一种纽甜合成方法

技术领域

本发明涉及食品添加剂技术领域，具体为一种纽甜合成方法。

背景技术

纽甜是一种新型甜味剂，是根据人体甜味受体的双疏水结合部分假设及阿斯巴甜化学结构，通过构-效关系研究结果在阿斯巴甜分子上用疏水基团取代氢而形成的产物。理论上，纽甜可同时作用于人体甜味受体的2个疏水结合部位，使甜度大大提高，为蔗糖甜度的8000-13000倍。纽甜口味纯正，甜感清爽，持续时间长，其结构式如下：

美国纽特公司在提交纽甜上市申请前，已系统评价纽甜的安全性，纽甜添加入各类食物中起到増加甜感和改善风味的作用，且无需添加标签使用。根据美国ＦＤＡ、欧盟食品药监局及日本ＰＭＤＡ公布资料显示；纽甜在大鼠、纽甜在大鼠、小鼠、狗、兔及人体内的吸收、代谢硏巧结果表明，约有20%－30%的服用剂量会被巧速吸收并转化为主要代谢物￣脱醋纽甜和甲醇且代谢物迅速通过尿液和粪便排出体外。

纽甜为顺应现代社会的发展趋势和要求的产品，同时，它完美的品质及性价比已实现了人类对该类产品需求的极限。未来几十年内，随着食品专业界对纽甜复配、改味、改性技术水平日益精湛，社会也逐步平衡 “自然-风味-健康-人造”生活需求观念，前几年风行的天然型蔗糖、风味型的甜菊苷、稳定型的三氯蔗糖都因价格居高、潜在健康风险、资源耗费大、社会效益低等原因而不得已逐步提高使用纽甜的比例。

纽甜的合成方法有多种，这些方法各有优点缺点，酶法合成为目前解决化学合成环保、成本等方面的良好选择，但在该工艺中对反应所需特殊酶的开发、培养、筛选、活性测定等工作存在一定难度，且发酵成本较髙，需要先进仪器设备，无形中増大了固定资产的投资，不适合工业化生产；纽甜原研纽特公司专利中给出一种用氰基硼氢化钠作还原剂将阿斯巴甜和3 ,3-二甲基丁醛的混合溶液还原制备纽甜的方法，反应中酸性较强时有产生氰化物的危险，不利于工业化生产。纽甜的化学反应的关键原料为阿斯巴甜和3,3-二甲基丁醛，其中后者为关键中间体。3,3-二甲基丁醛的合成工艺中或多或少存在副产物多、难易分离提纯、收率低、成本高等缺点，不适合工业化生产，所以3,3-二甲基丁醛的生产用工艺还需继续探索。

发明内容

（一）解决的技术问题

为了解决上述工艺中对反应所需特殊酶的开发、培养、筛选、活性测定等工作存在一定难度，且发酵成本较髙，需要先进仪器设备，无形中増大了固定资产的投资，不适合工业化生产的技术问题，本发明提供了一种成本低、纯度高，收率高且产品无毒性有机溶剂残留的一种合成纽甜的方法。

（二）技术方案

为实现上述的目的，本发明提供如下技术方案：一种纽甜合成方法，具体制作步骤如下：

（1）将适量二氯甲烷加入到带有温度计及滴液装置的500mL四口圆底烧瓶中，氮气保护，搅拌降温至-7℃--2℃时加入当量三氯化铝，控制-5℃以下，滴加氯代叔丁烷，滴加完毕保温1小时使固体溶解。于-5℃以下再滴加醋酸乙烯酯，1小时内滴加完毕，然后-5℃-0℃下保温反应1.5-2小时；

（2）控制0℃以下向步骤（1）的反应液A中控制0℃以下向上述反中缓慢滴加适量去离子水，边滴加边搅拌，滴加完后搅拌30min至完全能水解，得水解液B；

（3）将步骤（2）的水解液B转入分液装置进行分液，分别用蒸馏水、饱和碳酸氢钠溶液萃取有机相至中性，将得到的有机相用无水硫酸钠干燥，滤液常压蒸馏回收二氯甲烷溶剂，得到中间体1-氯-3,3-二甲基丁基乙酸醋；

（4）步骤（3）所得1-氯-3,3-二甲基丁基乙酸醋加入到150mL圆底烧瓶中，揽拌下加入适量30%盐酸，加热至回流，回流3小时至反应结束；然后加精馏柱进行精馏，精馏过程需氮气保护，收集104-106℃馏分得无色透明液体，即产物3,3,-二甲基丁醛；

（5）向500mL高压釜加入适量阿斯巴甜及溶剂无水乙醇，揽拌均匀，氮气保护下加入当量3,3,-二甲基丁醛、5% Pd/C（基于湿基）的无水乙醇溶液，揽拌均匀后密闭高压釜。通氮气试漏三次，确认无漏气现象时换用氢气置换两次，通氢气至压力0.5MPa，开动揽拌并进行加热；加氢过程中控制反应温度为35-40℃，控制氢气压力0.4-0.7MPa，待反应基本不消耗氢气后保温保压反应5 h，保证原料反应完全。反应停止后缓慢降温至20-25℃，取出反应液，抽滤回收Pd/C催化剂以循环使用（置于无水乙醇中保存）；滤液浓缩（减压），控制温度低于45℃，浓缩至粘稠状为止；向上述粘稠液中加入适量无水乙醇重新溶解，搅拌下慢慢滴加去离子水至溶液出现浑浊停止滴加，随后析出大量白色固体，降温至10℃以下搅拌析晶3 h，过滤，将滤饼置于鼓风干燥机或真空烘箱中，设定温度40-45℃，干燥得白色纽甜粗品；

（6）用乙醇/去离子水混合溶剂对纽甜粗品进行精制操作，首先用乙醇将纽甜粗品充分溶解，用化45微米滤膜过滤，向所得澄清溶液中滴加去离子水至浑浊状态，边搅拌边滴加，滴加完后搅拌30-60min，缓慢降温至10-15℃，搅拌析晶3 h。过滤，得到白色固体，40℃真空干燥10-12h，控制水分4-5%得纽甜产品。

优选的，所述以氯代叔丁烷和醋酸乙烯酯为原料，物料比为1.2，反应温度控制在-7-0℃范围，水解反应选择盐酸为催化剂制备纽甜关键中间体3,3-二甲基丁醛。

优选的，所述以3,3-二甲基丁醛和阿斯巴甜为原料，物料比为1.1：1，反应温度控制在35-40℃范围，催化剂5% Pd/C添加比为3,3-二甲基丁醛Pd/C=1:0.09为最佳反应条件制备纽甜。

优选的，所述Pd/C的用量为3,3-二甲基丁醛和阿斯巴甜总质量的1%-5%。

（三）有益效果

与现有技术相比，本发明提供了一种纽甜合成方法，具备以下有益效果：

采用本发明的方法制备得到的纽甜，其产率最高达91.3%，液相纯度达97.8%，而且本发明的方法相对于背景技术中的合成方法，成本低，实验步骤简单，有利于工业化生产。

附图说明

图1为本发明一种纽甜合成方法制作流程示意图；

图2为本发明一种纽甜合成方法制作反应方程式。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-2，一种纽甜合成方法，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

进一步说明本发明提供的一种技术方案：

实施例1

3,3,-二甲基丁醛的制备：

将50g二氯甲烷加入到带有温度计及滴液装置的250mL四口圆底烧瓶中，氮气保护，搅拌降温至-5℃时加入13g三氯化铝，控制-5℃以下，滴加22g氯代叔丁烷，滴加完毕保温1小时使固体溶解。于-5℃以下再滴加18.6g醋酸乙烯酯，1小时内滴加完毕，然后-5℃下保温反应1.5小时，再缓慢滴加14g去离子水，搅拌30min，转入分液装置进行分液，将得到的有机相用无水硫酸钠干燥，蒸馏回收二氯甲烷溶剂，得到中间体1-氯-3,3-二甲基丁基乙酸醋，摩尔收率为95%。将1-氯-3,3-二甲基丁基乙酸醋加入到150mL圆底烧瓶中，揽拌下加入3.5g30%盐酸，加热回流3小时；然后进行精馏，收集105℃馏分得无色透明液体，即产物3,3,-二甲基丁醛，纯度为99.6%，摩尔收率为95.4%，总摩尔收率90%。

纽甜的制备：

将3 ,3-二甲基丁醛 7.5g，阿斯巴甜22.5g，无水乙醇250 g，5% Pd/C（基于湿基） 5g加入500 ml高压釜中，揽拌均匀后密闭高压釜。通氮气试漏三次，确认无漏气现象时换用氢气置换两次，通氢气至压力0.5MPa，开动揽拌并进行加热；加氢过程中控制反应温度为35-40℃，控制氢气压力0.4-0.7MPa，待反应基本不消耗氢气后保温保压反应5 h，保证原料反应完全。反应停止后缓慢降温至20-25℃，取出反应液，抽滤回收Pd/C催化剂以循环使用（置于无水乙醇中保存）；滤液浓缩（减压），控制温度低于45℃，浓缩至粘稠状为止；向上述粘稠液中加入20g无水乙醇重新溶解，搅拌下慢慢滴加去离子水至溶液出现浑浊停止滴加，随后析出大量白色固体，降温至10℃以下搅拌析晶3 h，过滤，将滤饼置于鼓风干燥机或真空烘箱中，设定温度40-45℃，干燥得白色纽甜粗品，摩尔收率90.4%，液相纯度98.5%，用20g乙醇将纽甜粗品充分溶解，经45微米滤膜过滤，向所得澄清溶液中滴加去离子水至浑浊状态，边搅拌边滴加，滴加完后搅拌45 min，缓慢降温至10℃，搅拌析晶3 h。过滤，得到白色固体，40℃真空干燥10-12h，控制水分4-5%得纽甜产品，收率91.8%。

实施例2

3,3,-二甲基丁醛的制备：

将100g二氯甲烷加入到带有温度计及滴液装置的500mL四口圆底烧瓶中，氮气保护，搅拌降温至-5℃时加入26g三氯化铝，控制-5℃以下，滴加44g氯代叔丁烷，滴加完毕保温1小时使固体溶解。于-5℃以下再滴加37.2g醋酸乙烯酯，1小时内滴加完毕，然后-5℃下保温反应1.5小时，再缓慢滴加28g去离子水，搅拌30min，转入分液装置进行分液，将得到的有机相用无水硫酸钠干燥，蒸馏回收二氯甲烷溶剂，得到中间体1-氯-3,3-二甲基丁基乙酸醋，摩尔收率为95%。将1-氯-3,3-二甲基丁基乙酸醋加入到150mL圆底烧瓶中，揽拌下加入7g 30%盐酸，加热回流3小时；然后进行精馏，收集105℃馏分得无色透明液体，即产物3,3,-二甲基丁醛，纯度为99.7%，摩尔收率为95.5%，总摩尔收率90.2%。

纽甜的制备：

将3 ,3-二甲基丁醛 15 g，阿斯巴甜45g，无水乙醇500 g，5% Pd/C（基于湿基） 10 g加入500 ml高压釜中，揽拌均匀后密闭高压釜。通氮气试漏三次，确认无漏气现象时换用氢气置换两次，通氢气至压力0.5MPa，开动揽拌并进行加热；加氢过程中控制反应温度为35-40℃，控制氢气压力0.4-0.7MPa，待反应基本不消耗氢气后保温保压反应5 h，保证原料反应完全。反应停止后缓慢降温至20-25℃，取出反应液，抽滤回收Pd/C催化剂以循环使用（置于无水乙醇中保存）；滤液浓缩（减压），控制温度低于45℃，浓缩至粘稠状为止；向上述粘稠液中加入40g无水乙醇重新溶解，搅拌下慢慢滴加去离子水至溶液出现浑浊停止滴加，随后析出大量白色固体，降温至10℃以下搅拌析晶3 h，过滤，将滤饼置于鼓风干燥机或真空烘箱中，设定温度40-45℃，干燥得白色纽甜粗品，摩尔收率90.1%，液相纯度97.8%，用40g乙醇将纽甜粗品充分溶解，经45微米滤膜过滤，向所得澄清溶液中滴加去离子水至浑浊状态，边搅拌边滴加，滴加完后搅拌45 min，缓慢降温至10℃，搅拌析晶3 h。过滤，得到白色固体，40℃真空干燥10-12h，控制水分4-5%得纽甜产品，收率91.3%。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (4)

1.一种纽甜合成方法，其特征在于：具体制作步骤如下：（1）将适量二氯甲烷加入到带有温度计及滴液装置的500mL四口圆底烧瓶中，氮气保护，搅拌降温至-7℃--2℃时加入当量三氯化铝，控制-5℃以下，滴加氯代叔丁烷，滴加完毕保温1小时使固体溶解；于-5℃以下再滴加醋酸乙烯酯，1小时内滴加完毕，然后-5℃-0℃下保温反应1.5-2小时；（2）控制0℃以下向步骤（1）的反应液A中控制0℃以下向上述反中缓慢滴加适量去离子水，边滴加边搅拌，滴加完后搅拌30min至完全能水解，得水解液B；（3）将步骤（2）的水解液B转入分液装置进行分液，分别用蒸馏水、饱和碳酸氢钠溶液萃取有机相至中性，将得到的有机相用无水硫酸钠干燥，滤液常压蒸馏回收二氯甲烷溶剂，得到中间体1-氯-3,3-二甲基丁基乙酸醋；（4）步骤（3）所得1-氯-3,3-二甲基丁基乙酸醋加入到150mL圆底烧瓶中，揽拌下加入适量30%盐酸，加热至回流，回流3小时至反应结束；然后加精馏柱进行精馏，精馏过程需氮气保护，收集104-106℃馏分得无色透明液体，即产物3,3,-二甲基丁醛；（5）向500mL高压釜加入适量阿斯巴甜及溶剂无水乙醇，揽拌均匀，氮气保护下加入当量3,3,-二甲基丁醛、5% Pd/C（基于湿基）的无水乙醇溶液，揽拌均匀后密闭高压釜；通氮气试漏三次，确认无漏气现象时换用氢气置换两次，通氢气至压力0.5MPa，开动揽拌并进行加热；加氢过程中控制反应温度为35-40℃，控制氢气压力0.4-0.7MPa，待反应基本不消耗氢气后保温保压反应5 h，保证原料反应完全；反应停止后缓慢降温至20-25℃，取出反应液，抽滤回收Pd/C催化剂以循环使用（置于无水乙醇中保存）；滤液浓缩（减压），控制温度低于45℃，浓缩至粘稠状为止；向上述粘稠液中加入适量无水乙醇重新溶解，搅拌下慢慢滴加去离子水至溶液出现浑浊停止滴加，随后析出大量白色固体，降温至10℃以下搅拌析晶3 h，过滤，将滤饼置于鼓风干燥机或真空烘箱中，设定温度40-45℃，干燥得白色纽甜粗品；（6）用乙醇/去离子水混合溶剂对纽甜粗品进行精制操作，首先用乙醇将纽甜粗品充分溶解，用化45微米滤膜过滤，向所得澄清溶液中滴加去离子水至浑浊状态，边搅拌边滴加，滴加完后搅拌30-60min，缓慢降温至10-15℃，搅拌析晶3 h；过滤，得到白色固体，40℃真空干燥10-12h，控制水分4-5%得纽甜产品。

2.根据权利要求1所述的一种纽甜合成方法，其特征在于：所述以氯代叔丁烷和醋酸乙烯酯为原料，物料比为1.2，反应温度控制在-7-0℃范围，水解反应选择盐酸为催化剂制备纽甜关键中间体3,3-二甲基丁醛。

3.根据权利要求1所述的一种纽甜合成方法，其特征在于：所述以3,3-二甲基丁醛和阿斯巴甜为原料，物料比为1.1：1，反应温度控制在35-40℃范围，催化剂5% Pd/C添加比为3,3-二甲基丁醛Pd/C=1:0.09为最佳反应条件制备纽甜。

4.根据权利要求3所述的一种纽甜合成方法，其特征在于：所述Pd/C的用量为3,3-二甲基丁醛和阿斯巴甜总质量的1%-5%。

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