CN112778246A - 一种维生素c乙基醚合成方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种工艺设计合理，反应条件温和，产品收率高，且无需采用树脂催化剂，生产工艺绿色环保的维生素C乙基醚合成方法。包括如下步骤：1)采用氯化亚锡和四丁基溴化铵作为催化剂合成维生素C保护体；2)合成维生素C保护体醚化物；3)使用盐酸溶液调节pH脱除保护基；4)使用弱极性溶剂重结晶对产品进行纯化。本发明通过氯化亚锡和相转移催化剂四丁基溴化铵之间的协同作用，使反应物之间接触更为充分，提高反应速度。
Description
技术领域
本发明属于化妆品化学技术领域，具体是指一种维生素C乙基醚合成方法。
背景技术
维生素C乙基醚(中文名称:3-O-乙基抗坏血酸，英文名称:3-O-Ethyl AscorbylEther)又称乙基抗坏血酸(Ethyl ascorbic acid)，CAS No：86404-04-8。维生素C乙基醚是以乙基取代维生素C的3位羟基，这样能保护维生素C不易受氧化而破坏活性，同时又兼有亲水性和亲油性。在各类维生素C衍生物中，维生素C乙基醚的维生素C含量最高，分子量最小，更有利于进入皮肤，易被人体吸收。通常用作高端化妆品中的防老化剂和美白剂。
专利号为CN200710130927.7的专利申请公开了从维生素C一步法制备3-O-烷基抗坏血酸醚的分离纯化方法，制备步骤包括将维生素C、碱、烷基化试剂混合进行反应，反应结束后回收溶剂，残余物加水稀释，应用强碱性阴离子交换树脂柱进行例子交换，洗脱，得到维生素C乙基醚。此种方法需要通过离子交换树脂分离最终产物，离子交换树脂的再生过程产生大量难以处理的废水，生产成本较高。
目前常用的生产工艺系三步法。主要包括：步骤1，对维生素C的5,6号临位二羟基进行丙酮叉保护；步骤2，烷基化；步骤3，水解得到维生素C乙基醚。随后进行提纯得到精制产品。步骤1通常采用丙酮，其兼有溶剂和反应试剂的作用，反应产生的酸性废液含乙酸、盐酸等物质，易于处理。现有技术披露了对步骤1的改进，包括以丙酮缩二甲醇为反应物，以DMSO(二甲基砜)为溶剂，但此方法显然会增加生产成本(丙酮缩二甲醇的价格大大高于丙酮，DMSO的价格略高于丙酮)。现有技术披露了对步骤2改进，包括采用含卤素的离子交换树脂做催化剂。此种方法的最终收率较高，但催化剂的制备较为复杂，且含有卤素的废催化剂难以处理，增加了环保成本。现有技术披露了对步骤3的改进，包括采用带硫酸基团的阳离子交换树脂脱保护基。但离子交换树脂的用量为10％以上，生产成本较高。
现有技术所公开的生产维生素C乙基醚的工艺，或收率较低，或生产工艺中需采用大量的树脂，导致成产成本居高不下(目前的价格约80万元/吨)，限制了维生素C乙基醚的推广应用。
发明内容
为了解决上述难题，本发明提供了一种反应条件温和，无需采用树脂催化剂，从而避免产生大量废水，生产工艺绿色环保的维生素C乙基醚合成方法。
为了实现上述功能，本发明采取的技术方案如下：一种维生素C乙基醚合成方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)以L-抗坏血酸、丙酮缩二甲醇为反应物，以乙酸乙酯为溶剂，将上述反应物和溶剂混合，L-抗坏血酸、乙酸乙酯和丙酮缩二甲醇的重量比为L-抗坏血酸:乙酸乙酯:丙酮缩二甲醇＝1:6:0.6，加入氯化亚锡和四丁基溴化铵，氯化亚锡和四丁基溴化铵添加量分别为L-抗坏血酸重量的0.4-1％，加热至40～45℃，搅拌反应至溶液变澄清，得到维生素C保护体；
2)将步骤1)得到的反应液进行蒸馏，去除溶剂乙酸乙酯和未完全反应的丙酮缩二甲醇，之后加入三乙胺和烷基化试剂，三乙胺与L-抗坏血酸的摩尔比为1:1～1.5:1，烷基化试剂与L-抗坏血酸的摩尔比为1:1～1.5:1，再加入乙醇，加入乙醇的重量为步骤1)中加入的L-抗坏血酸重量的5～8倍，于40～45℃下搅拌反应3～6小时，得到维生素C保护体醚化物；
3)向步骤2)中的反应体系中加入质量分数为10％的盐酸水溶液，调节反应液pH至2～3，加热至55～60℃，搅拌反应3～4小时(h)，脱除保护基；
4)将步骤3)的反应混合物的pH调至5.5～6，蒸除溶剂乙醇，得到的固体用弱极性溶剂重结晶2～5次，得到纯度为99％以上的维生素C乙基醚，维生素C乙基醚的收率可达72％～76％。
进一步地，所述步骤1)中氯化亚锡的添加量为L-抗坏血酸重量的0.6％，四丁基溴化铵添加量为L-抗坏血酸重量的0.8％。
进一步地，所述步骤2)中的烷基化试剂为碳酸二乙酯。
进一步地，所述步骤2)中的三乙胺与烷基化试剂的摩尔比为1.1:1。
进一步地，所述步骤3)中反应液pH调节至2.8。
进一步地，所述步骤4)中的弱极性溶剂为乙酸乙酯。
本发明的工艺路线经过精心设计。首先是对催化剂的选择。若采用其他常见催化剂，反应体系中会产生酸性物质，回收的溶剂需进行中和处理方可回收利用。而选择氯化亚锡催化剂，则无需对回收的溶剂进行中和处理，可直接回收利用。其次是对溶剂的选择，维生素C在其他溶剂中溶解性差，在DMSO和丙酮里溶解性较好。乙酸乙酯是价格低廉的工业常用溶剂，但通常并不认为乙酸乙酯是维生素C的首选溶剂。但是氯化亚锡在相转移催化剂四丁基溴化铵的协同下，可以使维生素C原料在乙酸乙酯等常规溶剂中进行反应，更加廉价环保，另一方面可提高反速率。
本发明采取上述方案取得有益效果如下：本发明提供的一种维生素C乙基醚合成方法，工艺设计合理，反应条件温和，产品收率高，通过氯化亚锡和相转移催化剂四丁基溴化铵之间的协同作用，使反应物之间接触更为充分，提高反应速度；反应过程中未使用离子交换树脂催化剂，减少离子树脂催化剂再生产生的废水，生产工艺更为绿色环保。
具体实施方式
下面结合具体实施对本发明的技术方案进行进一步详细地说明，本发明所述的技术特征没有进行详细描述的部分均为采用的现有技术。
以下结合实施例，对本发明做进一步详细说明。
实施例1
一种维生素C乙基醚合成方法，包括如下步骤：
1)称取176g(1mol)L-抗坏血酸、1056g乙酸乙酯和和105.6g丙酮缩二甲醇混合，加入1.06克氯化亚锡和1.41克四丁基溴化铵，加热至40℃，搅拌反应至溶液澄清得到维生素C保护体；
2)将步骤1)得到的反应液进行蒸馏，去除溶剂乙酸乙酯和未完全反应的丙酮缩二甲醇，之后加入1.2mol的三乙胺和1.1mol的碳酸二乙酯，再加入1100克无水乙醇，于45℃下搅拌反应5小时，得到维生素C保护体醚化物
3)向步骤2)中的反应液中加入质量分数为10％的盐酸水溶液(HCl与水的质量比为1：9)，调节pH至2.0，加热至55℃，搅拌反应3～4小时，脱除保护基；
4)将步骤3)的反应混合物pH调至5.8，蒸除乙醇，得到固体，将得到的固体用乙酸乙酯进行重结晶4次，烘干后称重，得到155克固体，经检测维生素C乙基醚的纯度为99％以上，维生素C乙基醚的收率为76％。
实施例2
一种维生素C乙基醚合成方法，包括如下步骤：
1)称取176g(1mol)L-抗坏血酸、1056g乙酸乙酯和和105.6g丙酮缩二甲醇混合，加入0.7克氯化亚锡和0.7克四丁基溴化铵，加热至45℃，搅拌反应至溶液澄清得到维生素C保护体；
2)将步骤1)得到的反应液进行蒸馏，去除溶剂乙酸乙酯和未完全反应的丙酮缩二甲醇，之后加入1.5mol的三乙胺和1.3mol的碳酸二乙酯，再加入1050克无水乙醇，于45℃下搅拌反应4小时，得到维生素C保护体醚化物
3)向步骤2)中的反应液中加入质量分数为10％盐酸水溶液，调节pH至3.0，加热至55℃，搅拌反应3～4小时，脱除保护基；
4)将步骤3)的反应混合物pH调至5.8，蒸除乙醇，得到固体，将得到的固体用乙酸乙酯进行重结晶3次，烘干后称重，得到148克固体，经检测维生素C乙基醚的纯度为99％以上，维生素C乙基醚的收率为72％。
实施例3
一种维生素C乙基醚合成方法，包括如下步骤：
1)称取176g(1mol)L-抗坏血酸、1056g乙酸乙酯和105.6g丙酮缩二甲醇混合，加入1.76克氯化亚锡和1.76克四丁基溴化铵，加热至43℃，搅拌反应至溶液澄清得到维生素C保护体；
2)将步骤1)得到的反应液进行蒸馏，去除溶剂乙酸乙酯和未完全反应的丙酮缩二甲醇，之后加入1.5mol的三乙胺和1.3mol的碳酸二乙酯，再加入1000克无水乙醇，于43℃下搅拌反应5.5小时，得到维生素C保护体醚化物
3)向步骤2)中的反应液中加入质量分数为10％盐酸水溶液，调节pH至2.8，加热至60℃，搅拌反应3～4小时，脱除保护基；
4)将步骤3)的反应混合物pH调至5.8，蒸除乙醇，得到固体，将得到的固体用乙酸乙酯进行重结晶4次，烘干后称重，得到149克固体，经检测维生素C乙基醚的纯度为99％以上，维生素C乙基醚的收率为73％。
以上对本发明及其实施方式进行了描述，这种描述没有限制性，实施例中所示的也只是本发明的实施方式之一但并不局限于此。总而言之如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种维生素C乙基醚合成方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)合成维生素C保护体：以L-抗坏血酸、丙酮缩二甲醇为反应物，以乙酸乙酯为溶剂，将上述反应物和溶剂混合，L-抗坏血酸、乙酸乙酯和丙酮缩二甲醇的重量比为L-抗坏血酸:乙酸乙酯:丙酮缩二甲醇＝1:6:0.6，加入氯化亚锡和四丁基溴化铵，氯化亚锡和四丁基溴化铵添加量分别为L-抗坏血酸重量的0.4-1％，加热至40～45℃，搅拌反应至溶液变澄清，得到维生素C保护体；
2)合成维生素C保护体醚化物：将步骤1)得到的反应液进行蒸馏，去除溶剂乙酸乙酯和未完全反应的丙酮缩二甲醇，之后加入三乙胺和烷基化试剂，三乙胺与L-抗坏血酸的摩尔比为1:1～1.5:1，烷基化试剂与L-抗坏血酸的摩尔比为1:1～1.5:1，再加入乙醇，加入乙醇的重量为步骤1)中加入的L-抗坏血酸重量的5～8倍，于40～45℃下搅拌反应3～6h，得到维生素C保护体醚化物；
3)脱除保护基：向步骤2)中的反应体系中加入质量分数为10％的盐酸水溶液，调节反应液pH至2～3，加热至55～60℃，搅拌反应3～4h，脱除保护基；
4)纯化：将步骤3)的反应混合物的pH调至5.5～6，蒸除溶剂乙醇，得到的固体用弱极性的溶剂重结晶2～5次，得到纯度为99％以上的维生素C乙基醚。
2.根据权利要求1所述的一种维生素C乙基醚合成方法，其特征在于，所述步骤1)中氯化亚锡的添加量为L-抗坏血酸重量的0.6％，四丁基溴化铵添加量为L-抗坏血酸重量的0.8％。
3.根据权利要求1所述的一种维生素C乙基醚合成方法，其特征在于，所述步骤2)中的烷基化试剂为碳酸二乙酯。
4.根据权利要求1所述的一种维生素C乙基醚合成方法，其特征在于，所述步骤2)中的三乙胺与烷基化试剂的摩尔比为1.1:1。
5.根据权利要求1所述的一种维生素C乙基醚合成方法，其特征在于，所述步骤3)中反应液pH调节至2.8。
6.根据权利要求1所述的一种维生素C乙基醚合成方法，其特征在于，所述步骤4)中的弱极性溶剂为乙酸乙酯。
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