CN112608247A - 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

本发明提供了一种辣椒素的制备方法及利用该方法制备得到的辣椒素。所述制备方法包括：在有机溶剂和催化剂的存在下，以香草胺羧酸盐和羧酸为反应物，经酰胺化反应后，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，至少具有以下的有益效果之一：1)将香草胺转化为香草胺羧酸盐，避免了香草胺的氧化变色问题，解决了中间产品的纯化、干燥、存储问题；2)香草胺羧酸盐可直接用于下一步的酰胺化反应，且未带入其它物质，对酰胺化反应、操作及后处理无影响；3)将香草胺固体成盐溶解后，更有利于Raney Ni催化剂的彻底分离，而且按此方法分离出的催化剂经处理后可以继续使用。

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：
Figure BDA0002837150830000011
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胺化反应得到辣椒素。合成路线如下：
Figure BDA0002837150830000021
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：
Figure BDA0002837150830000022
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：
Figure BDA0002837150830000023
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：
Figure BDA0002837150830000031
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[3]采用香草胺和羧酸在H3BO3或SiO2-H3BO3催化下反应制备辣椒素类化合物，是近年来发展起来的一种新方法，此方法直接以羧酸为原料，可以有效避免早期方法中使用酰氯所带来的问题，而且原料廉价，操作简单，容易实现工业化。
Figure BDA0002837150830000032
然而，此方法必须以香草胺游离碱做原料，而香草胺游离碱极易氧化变色，工业化生产的香草胺游离碱在纯化、干燥、保存过程中颜色都会变深，并最终导致辣椒素产品的颜色加深、收率降低。如果按照传统工艺先将生产的香草胺转化为盐酸盐保存，虽然可以解决以上问题，但是多增加了香草胺游离碱成盐和中和过程，一是增加了操作步骤，另外香草胺的损失也很大，这两个过程中会损失20％以上的香草胺。
引用文献：
引用文献1：CN105061231A
引用文献2：CN107793325A
引用文献3：CN110305031A
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香草胺游离碱的纯化、干燥和保存困难等问题，实现了辣椒素低成本、高纯度、高收率、绿色环保的合成。
用于解决问题的方案
本发明首先提供了一种辣椒素的制备方法，其中，所述制备方法包括：在有机溶剂和催化剂的存在下，以香草胺羧酸盐和羧酸为反应物，经酰胺化反应后，得到辣椒素反应液。
根据本发明所述的制备方法，其中，所述香草胺羧酸盐与所述催化剂的质量比为10:1～200:1；所述香草胺羧酸盐与所述羧酸的质量比为2:1～20:1；每克所述香草胺羧酸盐需要10～15mL的有机溶剂。
根据本发明所述的制备方法，其中，所述催化剂包括H3BO3催化剂和/或SiO2-H3BO3催化剂；所述酰胺化反应的时间为4～10h，1g香草胺羧酸盐所使用的有机溶剂的体积为10～15mL。
根据本发明所述的制备方法，其中，所述羧酸为壬酸或8-甲基壬酸；所述有机溶剂为甲苯、苯、氯仿中的一种或两种的组合。
根据本发明所述的制备方法，其中，所述制备方法还包括后处理步骤，其中，所述后处理步骤包括，
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；和/或
将辣椒素反应液洗涤后除去所述有机溶剂，经重结晶后得到辣椒素固体。
根据本发明所述的制备方法，其中，所述香草胺羧酸盐的制备方法包括，
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后，获取香草胺固体反应产物；
将香草胺固体反应产物、醇类溶剂以及羧酸混合后成盐溶解，得到香草胺羧酸盐溶液。
根据本发明所述的制备方法，其中，所述醇类溶剂与所述香草胺固体反应产物中的香草胺的质量比为1:3～1:5，所述羧酸与香草胺固体反应产物中香草胺的质量比为2:1～1:1。
根据本发明所述的制备方法，其中，所述成盐溶解的温度为40-60℃。
根据本发明所述的制备方法，其中，将所述香草胺羧酸盐溶液冷却至10℃以下后结晶，得到香草胺羧酸盐。
本发明还提供了一种辣椒素，其中，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75％以上，优选在78％以上，更优选85％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，至少具有以下的有益效果之一：
1)将香草胺转化为香草胺羧酸盐，避免了香草胺的氧化变色问题，解决了中间产品的纯化、干燥、存储问题；
2)香草胺羧酸盐可直接用于下一步的酰胺化反应，且未带入其它物质，
对酰胺化反应、操作及后处理无影响；
3)将香草胺固体成盐溶解后，更有利于Raney Ni催化剂的彻底分离，而且按此方法分离出的催化剂经处理后可以继续使用。
具体实施方式
以下，针对本发明的内容进行详细说明。以下所记载的技术特征的说明基于本发明的代表性的实施方案、具体例子而进行，但本发明不限定于这些实施方案、具体例子。
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。
需要说明的是：
本说明书中，使用“数值A～数值B”表示的数值范围是指包含端点数值A、B的范围。
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允许的误差。
本说明书中，所提及的“一些具体/优选的实施方案”、“另一些具体/优选的实施方案”、“实施方案”等是指所描述的与该实施方案有关的特定要素(例如，特征、性质和/或特性)包括在此处所述的至少一种实施方案中，并且可存在于其它实施方案中或者可不存在于其它实施方案中。另外，应理解，所述要素可以任何合适的方式组合在各种实施方案中。
本说明书中，“常温”、“室温”其温度可以为10～40℃。
<第一方面>
本发明的第一方面提供了一种辣椒素的制备方法。所述制备方法包括：在有机溶剂和催化剂的存在下，以香草胺羧酸盐和羧酸为反应物，经回流分水反应后，得到辣椒素反应液。本发明的制备方法有效克服了现有合成方法中香草胺游离碱的纯化、干燥和保存困难等问题，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，酰胺化反应的时间为4～10h，优选为4～8h，例如：酰胺化反应的时间可以是4.5h、5.5h，6h，6.5h，7h，7.5h等；本发明对酰胺化反应的温度不作特别限定，可以使酰胺化反应实现回流分水即可。具体地，所述酰胺化反应的温度为90～120℃，例如：酰胺化反应的温度一般可以是95℃，100℃，105℃，110℃，115℃等。可见，本发明的方法相对一些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4～6小时。
<香草胺羧酸盐>
本发明是以香草胺羧酸盐为原料制备辣椒素。具体地，所述香草胺羧酸盐的制备方法包括以下步骤：
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后，获取香草胺固体反应产物；
将香草胺固体反应产物、醇类溶剂以及羧酸混合后成盐溶解，得到香草胺羧酸盐溶液。
香草胺固体反应产物
本发明通过使香草醛、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后，从而获取香草胺固体反应产物。
在一些具体的实施方案中，所述香草胺固体反应产物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，经冷却、过滤得到香草胺固体反应产物。
具体地，本发明在获取香草胺固体反应产物时，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。
在获取香草胺固体反应产物时，需要使用催化剂。在本发明中，使用Raney Ni(雷尼镍)催化剂以获取香草胺固体反应产物。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固体反应产物。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固体反应产物。
进一步，对于冷却的温度，一般可以是10℃以下，优选5℃以下，例如：0℃、1℃、2℃、3℃、4℃、6℃、7℃、8℃、9℃等，经冷却后过滤，即可得到香草胺固体反应产物。
香草胺羧酸盐
将香草胺固体反应产物、醇类溶剂以及羧酸混合后成盐溶解，得到香草胺羧酸盐溶液。
在一些具体的实施方案中，所述醇类溶剂与所述香草胺固体反应产物中的香草胺的质量比为1:3～1:5，例如：1:3.2、1:3.5、1:3.8、1:4、1:4.2、、1:4.5、1:4.8等。当所述醇类溶剂与所述香草胺固体反应产物中的香草胺的质量比为1:3～1:5时，香草胺固体溶解速度、成盐时间合适，并且香草胺羧酸盐的收率较高；如果醇类溶剂的含量过少，则会导致香草胺固体溶解慢，成盐时间长；如果醇类溶剂的含量过多，则会降低香草胺羧酸盐的收率。具体地，本发明的醇类溶剂可以是酒精(乙醇)、丙醇、甲醇等。
在另一些具体的实施方案中，所述羧酸与香草胺固体反应产物中香草胺的质量比为2:1～1:1，例如：1.1:1、1.2:1、1.3:1、1.4:1、1.5:1、1.6:1、1.7:1、1.8:1、1.9:1等。当羧酸与香草胺固体反应产物中的香草胺的质量比为2:1～1:1时，能够成盐完全，且不会造成羧酸的浪费；如果羧酸的质量过小，则会导致成盐不完全，如果羧酸的质量过大，则会造成羧酸的浪费。
进一步地，可以通过适当的升高温度，从而实现加速成盐溶解，从而获得香草胺羧酸盐的清亮溶液。具体地，所述成盐溶解的温度为40-60℃，例如：45℃、48℃、50℃、52℃、55℃、58℃等。
另外，本发明在成盐溶解完成后，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Raney Ni催化剂，经过适当处理后可以循环使用，这样可以减少催化剂的用量。本发明从香草胺成羧酸盐后的清液中通过磁过滤除去催化剂，与从香草胺固体反应产物体系中磁过滤除催化剂相比，能够更彻底地实现催化剂与香草胺的分离，降低了对磁过滤器的要求，提高了催化剂的回收率，而且不影响回收催化剂的循环利用。
然后将反应液冷却至10℃以下，优选5℃以下，例如：0℃、1℃、2℃、3℃、4℃、6℃、7℃、8℃、9℃等，然后结晶，经过滤、干燥从而得到香草胺羧酸盐固体。
具体地，香草胺羧酸盐的制备过程如下：
1)取香草醛制备得到香草胺-催化剂-水反应混合物，冷却到5℃以下后过滤，得到香草胺固体反应产物。
2)将得到的香草胺固体反应产物与醇类溶剂、羧酸混合，搅拌下加热到40～60℃得到清亮溶液；其中，酒精与香草胺的质量比为1:3～1:5，羧酸与香草胺的摩尔比为2:1～1:1；
3)成盐后的清液经磁过滤除去Raney Ni催化剂(洗涤后可重复使用)，母液冷却到5℃后结晶；
4)过滤、干燥得到香草胺羧酸盐固体。
<催化剂>
在本发明中，所述催化剂可以包括H3BO3催化剂和/或SiO2-H3BO3催化剂。当使用SiO2-H3BO3催化剂时，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，例如：8:1、6:1、4:1、2:1、1:1、1:2、1:4、1:6、1:8等。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：回流反应的温度可以是85℃、90℃、95℃、100℃、105℃、110℃、115℃等；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℃，例如：95℃、100℃、105℃等；干燥的时间为3～7h，例如：4h、5h、6h等。所述干燥优选为真空干燥。
在本发明中，所述香草胺羧酸盐与所述催化剂的质量比为10:1～200:1。具体地，香草胺羧酸盐与所述催化剂的质量比例如可以是25:1，50:1，75:1，100:1，125:1、150:1，175:1等。当香草胺羧酸盐与所述催化剂的质量比为10:1～200:1时，可以使酰胺化反应快速且高效的进行。
<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，所述香草胺羧酸盐与所述羧酸的质量比为2:1～20:1，例如：5:1、8:1、10:1、12:1、8:1、15:1、18:1等。香草胺羧酸盐与所述羧酸的质量比为2:1～20:1时，反应速率合适，且不会造成浪费。
<有机溶剂>
本发明的酰胺化反应是在有机溶剂的存在下进行的。优选地，所述有机溶剂为甲苯、苯、氯仿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香草胺羧酸盐所使用的有机溶剂的体积为10～15mL，例如：11mL、12mL、13mL、14mL等。当1g香草胺羧酸盐所使用的有机溶剂的体积为10～15mL时，副产物较少，且反应速度和反应利用率高；增加有机溶剂的用量可以减少副产物的生成，但是会降低反应速度和反应器的利用率。
<后处理步骤>
当使用SiO2-H3BO3催化剂作为催化剂时，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：将辣椒素反应液洗涤后除去所述有机溶剂，经重结晶后得到辣椒素固体。
当使用H3BO3催化剂作为催化剂使用时，可以直接进行洗涤后除去所述有机溶剂，经重结晶后得到辣椒素固体。
具体地，可以利用稀盐酸和/或水洗涤所述辣椒素分离液，然后减压除去所述有机溶剂。作为优选，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。
进一步地，减压除去所述有机溶剂后，经重结晶、过滤、干燥后得到辣椒素产品。对于结晶，本发明可以使用一些低极性溶剂以获得结晶产物，例如：正己烷等，使用正己烷室温下结晶即可得到高纯度产品，不需要低温结晶的条件。
具体地，本发明的辣椒素制备方法包括以下步骤：
1)向反应器内依次加入香草胺羧酸盐、催化剂、羧酸和甲苯。其中，香草胺羧酸盐与催化剂的质量比为10:1～200:1，香草胺羧酸盐与羧酸的质量比为2:1～20:1，每克香草胺羧酸盐需要10～15mL的甲苯；
2)搅拌下升温至回流分水，反应4～10h；
3)反应完成后停止加热。如果是SiO2-H3BO3作催化剂，将反应液冷却到20～30℃后，分离反应液中的固体催化剂，催化剂可重复使用，反应液按下述方法处理；如果是H3BO3作催化剂，待反应液冷却到60℃后按下述步骤4)进行处理；
4)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。
本发明的反应式如下：
Figure BDA0002837150830000131
其中，RCOOH为壬酸或8-甲基壬酸，其中，R为壬基或8-甲基壬基。
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。
实施例中，香草胺-催化剂-水反应混合物的制备方法为：
1)将50g的香草醛与250g的水混合形成悬浊液，加入至体积为1L的氢化釜中，然后加入5.7g的Raney Ni催化剂，搅拌下加入53g的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30℃，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，冷却到5℃以下，过滤得到香草胺-催化剂-水反应混合物。
实施例1
本实施例提供了一种香草胺壬酸盐的制备方法，具体包括如下步骤：
1)50g香草醛经还原胺化反应制备得到香草胺-催化剂-水反应混合物，冷却到5℃，过滤得到香草胺固体反应产物，重95g，其中，香草胺含量为48～49％。
2)上述固体混合物与10g工业酒精、48g壬酸混合，搅拌下加热到50℃，所有香草胺固体溶解，得到含催化剂固体的清液。
3)磁过滤除去催化剂，剩余母液冷却到5℃以下结晶。
4)过滤，用冷水洗涤固体，干燥得到80g香草胺壬酸盐固体，从香草醛到壬酸盐的总收率78％。
实施例2
本实施例提供了一种香草胺8-甲基壬酸盐的制备方法，具体包括如下步骤：
1)香草醛经还原胺化得到香草胺-催化剂-水固体混合物20g(含香草胺8.5g)，与2g工业酒精、9.8g 8-甲基壬酸混合，搅拌下加热到50℃，所有香草胺固体溶解，得到含催化剂固体的清液。
2)磁过滤除去催化剂，剩余母液冷却到5℃以下结晶。
3)过滤，用冷水洗涤固体，干燥得到15g香草胺8-甲基壬酸盐固体，收率83％。
实施例3
本实施例提供了一种由香草胺壬酸盐制备壬酰香草胺的方法，具体包括如下步骤：
1)100mL的三口瓶，装分水器(上接冷凝管)、磁力搅拌子和温度计。
依次加入3g香草胺壬酸盐、壬酸、催化剂和30mL甲苯。
2)搅拌，加热到回流分水反应4h，然后冷却到30℃，取少量反应液减压除去溶剂，HPLC分析。
不同催化剂、反应投料量和HPLC收率见下表1所示：
表1
Figure BDA0002837150830000151
实施例4
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)1L反应器，装有分水器(上接冷凝管)、搅拌器和温度计。
依次加入40g香草胺壬酸盐、6g壬酸、0.4g H3BO3和400mL甲苯。
2)搅拌，升温到回流分水反应6h，反应完成后冷却到60℃。
3)反应液用100mL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，加入100mL正己烷室温搅拌3h，有大量白色固体出现。
5)过滤，少量正己烷洗涤滤饼后得到白色固体，干燥后得31g壬酰香草胺产品。
收率：83％；HPLC纯度：99.6％。
实施例5
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)250mL的三口瓶，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8-甲基壬酸盐、0.05g H3BO3、0.7g 8-甲基壬酸和50mL甲苯。
2)搅拌，升温到回流分水反应4h，反应完成后冷却到60℃。
3)反应液依次用20mL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，加入20mL正己烷室温搅拌3h，有白色固体析出。
5)过滤，少量正己烷洗涤滤饼后得到白色固体，干燥后得到二氢辣椒素产品。
收率：80％；HPLC纯度：99.3％。
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香草胺游离碱的纯化、干燥和保存困难等问题，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，所述制备方法包括：在有机溶剂和催化剂的存在下，以香草胺羧酸盐和羧酸为反应物，经酰胺化反应后，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，所述香草胺羧酸盐与所述催化剂的质量比为10:1～200:1；所述香草胺羧酸盐与所述羧酸的质量比为2:1～20:1；每克所述香草胺羧酸盐需要10～15mL的有机溶剂。
3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述催化剂包括H3BO3催化剂和/或SiO2-H3BO3催化剂；所述酰胺化反应的时间为4～10h，1g香草胺羧酸盐所使用的有机溶剂的体积为10～15mL。
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；所述有机溶剂为甲苯、苯、氯仿中的一种或两种的组合。
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后处理步骤，其中，所述后处理步骤包括，
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；和/或
将辣椒素反应液洗涤后除去所述有机溶剂，经重结晶后得到辣椒素固体。
6.根据权利要求1-5任一项所述的制备方法，其特征在于，所述香草胺羧酸盐的制备方法包括，
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后，获取香草胺固体反应产物；
将香草胺固体反应产物、醇类溶剂以及羧酸混合后成盐溶解，得到香草胺羧酸盐溶液。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述醇类溶剂与所述香草胺固体反应产物中的香草胺的质量比为1:3～1:5，所述羧酸与香草胺固体反应产物中香草胺的质量比为2:1～1:1。
8.根据权利要求6或7所述的制备方法，其特征在于，所述成盐溶解的温度为40-60℃。
9.根据权利要求6-8任一项所述的制备方法，其特征在于，将所述香草胺羧酸盐溶液冷却至10℃以下后结晶，得到香草胺羧酸盐。
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75％以上，优选在78％以上，更优选85％以上。
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