CN114957070B - 一种合成阿朴酯的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种合成阿朴酯的方法,将原料C5磷酸酯、C15膦盐、C10双醛和催化剂混合进行反应,制备得到阿朴酯。采用该工艺制备所得阿朴酯选择性高达99%,副产含量小于1%,阿朴酯中全反式含量高于95%,所得晶体平均尺寸小于100μm,无团聚现象,无需进一步异构后处理,既可得到纯度较高的晶体,操作简单,成本大幅度降低。

Description

一种合成阿朴酯的方法
技术领域
本发明属于化学合成技术领域,具体涉及一种合成阿朴酯的方法。
背景技术
阿朴酯,又称β-阿朴-8’-胡萝卜酸乙酯,是一种合成的类胡萝卜素,广泛应用于食品和饲料着色,主要用于蛋黄和肉鸡皮肤增色。US7547807、US6896895以及US6150561专利文献中均报道采用Wittig反应的C25+C5路线:含25个碳原子的β-阿朴-12’-胡萝卜醛与3-乙氧羰基-2-丁烯基-1-三苯基膦卤代盐在碱作用下进行wittig反应得到。US5773635采用Wittig-Horner反应的C25+C5路线:含25个碳原子的β-阿朴-12’-胡萝卜醛与O,O-二乙基-4-磷酰-2-甲基-2-丁烯酸乙酯在碱作用下进行wittig反应得到β-阿朴-8’-胡萝卜酸乙酯。
然而,上述合成方法仍存在以下问题:
(1)产品的选择性较差,副产物β胡萝卜素与阿朴酯难以分离完全,导致其生产成本极高,此外,由于副产物的存在,使得所得晶体颗粒团聚现象严重,晶体平均粒径极大,不利于后续产品的制剂化使用。(2)所生成的阿朴酯全反式含量较低,还需后续异构等复杂的后处理流程,严重增大生产成本。
因此,如何创设一种副产物少,选择性高、全反式含量高、分离简便的合成阿朴酯的方法,具有十分积极的意义。
发明内容
为了解决上述问题,本发明的目的是提供一种合成阿朴酯的方法,采用该工艺制备所得阿朴酯选择性高达99%,副产含量小于1%,阿朴酯中全反式含量高于95%,所得晶体平均尺寸小于100μm,无团聚现象,无需进一步异构后处理,既可得到纯度较高的晶体,操作简单,成本大幅度降低。
为实现上述发明目的,本发明的技术方案如下:
一种合成阿朴酯的方法,将原料C5磷酸酯、C15膦盐、C10双醛和催化剂混合进行反应,制备得到阿朴酯。
进一步的,其包括以下步骤:
原料C5磷酸酯溶解在溶剂一中加入反应釜中,将C15膦盐、C10双醛和催化剂在溶剂二中混合均匀后滴加入反应釜中,滴加完毕再保温反应一定时间,得到含阿朴酯的反应液,分离得到阿朴酯。
本发明中,所述溶剂一为氯仿、二氯甲烷、二氯乙烷、乙酸乙酯、正庚烷、甲苯和乙醇中的一种或多种,优选二氯甲烷。溶剂一的加入量为C5磷酸酯质量的1~50倍,优选5~10倍。
本发明中,所述催化剂为金属盐或碱类,如碳酸钠、碳酸钾、碳酸锂、碳酸氢钠、碳酸氢钾、碳酸氢锂、氢氧化锂,氢氧化钠、氢氧化钾、甲醇钠和乙醇钠中的一种或多种,优选乙醇钠。
溶剂二为甲醇、乙醚、乙醇、氯仿、二氯甲烷、二氯乙烷、乙酸乙酯和水中的一种或多种,优选甲醇。每克C15膦盐中加入溶剂二的质量为0.1~10g,优选0.5~5g。
本发明中,所述原料C10双醛、C15膦盐和C5磷酸酯加入的摩尔量比为1~5:1~5:1~5,优选1~2:1:1~2。所述催化剂加入量与C5磷酸酯的摩尔量比为1:0.5~1:5.0,优选1:0.5~1:2.0。
优选的,溶剂一和溶剂二互溶。
本发明中,所述反应滴加时间控制在0.1~10h,优选0.5~3h。,所述滴加温度为-40~20℃,优选-20~0℃。所述保温时间为1~10h,优选2~5h。所述保温温度控制在0~100℃,优选20~60℃,所述反应转速为100~1000rpm,优选200~400rpm,所述反应所需压力为0.01~5.0MPa,优选0.1~3.0MPa。
本发明中,所述C15膦盐的结构式为:
本发明中,所述C10双醛的结构式为:
本发明中,所述C5磷酸酯的结构式为:
本发明中阿朴酯的合成方程式如下:
本发明中,反应完后,将反应液迅速降温至一定温度结晶析出,过滤析出的晶体。结晶析出的温度为-20~40℃,优选-10~20℃。
将得到的晶体在一定条件下干燥后得到阿朴酯产品。
所述干燥温度为0~70℃,优选20~40℃,干燥压力为1~50.0kPaA,优选5~20kPaA。
本发明的有益效果在于:
(1)所得阿朴酯选择性高达99%,副产β胡萝卜素含量小于1%,有效解决了β胡萝卜素和阿朴酯的分离问题;
(2)阿朴酯中全反式含量高于95%,无需进一步异构后处理,既可得到纯度较高的晶体,操作简单,成本大幅度降低;
(3)所得晶体平均尺寸小于100μm,无团聚现象,无需后处理即可用于下游制剂工艺中。
具体实施方式:
本发明所用试剂二氯甲烷、甲醇、无机盐均购买于上海泰坦科技有限公司,C10双醛(纯度为99%)和C5磷酸酯(纯度为99%)购买于巴斯夫股份有限公司。
本发明以下实施例中,各组分的含量和纯度通过高效液相色谱仪的外标法测试和计算得到,转化率基于产物的含量计算得到;液相色谱条件如下:色谱柱:Waters XSelectHSS T3,4.6μm×250mm;进样量:2~10μL,根据样品情况进行微调;柱温:40℃;流速:1mL/min;检测器:紫外检测器(UV),检测波长为254~400nm;流动相:乙腈/0.1%磷酸水溶液;测样时,先以纯品建立液相外标曲线,以浓度和液相峰面积的线性关系计算各检测物质的质量分数(含量)。
C15膦盐:自制,其制备方法与专利CN109651150A中实施例1的步骤(1)的制备方法相同。
实施例1:
氮气氛围下将质量分数为16.6wt%的C5磷酸酯的二氯甲烷溶液(其中,C5磷酸酯为1.0mol),在搅拌转速为200rpm下加入反应釜中铺底,将反应釜温度控至-20℃,压力为0.144Mpa。
配制C15膦盐、C10双醛和催化剂乙醇钠的混合溶液(其中,C15膦盐为1.0mol,C10双醛为1.0mol,乙醇钠为2.0mol,甲醇为251g)滴加至反应釜中,滴加时间为0.5h,滴加完毕后再于20℃下保温5h后结束反应,取样分析C5磷酸酯的转化率为100%,阿朴酯的选择性为99.2%,杂质β胡萝卜素的的含量为2311ppm。
分析后,将反应液快速冷却至-10℃后结晶析出固体,过滤,在20kPaA,40℃下干燥,取固体液相分析所得晶体中全反式阿朴酯含量为96.3%,晶体平均粒径为96.5μm。
实施例2:
氮气氛围下将质量分数为14.2wt%的C5磷酸酯的二氯甲烷溶液(其中,C5磷酸酯为1.0mol),在搅拌转速为300rpm下加入反应釜中铺底,将反应釜温度控至-10℃,压力为0.144Mpa。
配制C15膦盐、C10双醛和催化剂乙醇钠的混合溶液(其中,C15膦盐为1.0mol,C10双醛为1.2mol,乙醇钠为1.0mol,甲醇为501.1g)滴加至反应釜中,滴加时间为1.0h,滴加完毕后再于20℃下保温4h后结束反应,取样分析C5磷酸酯的转化率为100%,阿朴酯的选择性为99.3%,杂质β胡萝卜素的的含量为1956ppm。
分析后,将反应液快速冷却至0℃后结晶析出固体,过滤,在10kPaA,30℃下干燥,取固体液相分析所得晶体中全反式阿朴酯含量为96.3%,晶体平均粒径为78.6μm。
实施例3:
氮气氛围下将质量分数为12.5wt%的C5磷酸酯的二氯甲烷溶液(其中,C5磷酸酯为2.0mol),在搅拌转速为300rpm下加入反应釜中铺底,将反应釜温度控至0℃,压力为0.144Mpa。
配制C15膦盐、C10双醛和催化剂乙醇钠的混合溶液(其中,C15膦盐为1.0mol,C10双醛为2mol,乙醇钠为3mol,甲醇为751.7g)滴加至反应釜中,滴加时间为2.0h,滴加完毕后再于50℃保温4h后结束反应,取样分析C5磷酸酯的转化率为100%,阿朴酯的选择性为99.6%,杂质β胡萝卜素的的含量为1256ppm。
分析后,将反应液快速冷却至15℃后结晶析出固体,过滤,在15kPaA,25℃下干燥,取固体液相分析所得晶体中全反式阿朴酯含量为96.3%,晶体平均粒径为55.6μm。
实施例4:
氮气氛围下将质量分数为9.1wt%的C5磷酸酯的二氯甲烷溶液(其中,C5磷酸酯为1.0mol),在搅拌转速为400rpm下加入反应釜中铺底,将反应釜温度控至0℃,压力为0.3Mpa。
配制C15膦盐、C10双醛和催化剂乙醇钠的混合溶液(其中,C15膦盐为0.5mol,C10双醛为1.0mol,乙醇钠为0.5mol,甲醇为251g)滴加至反应釜中,滴加时间为3.0h,滴加完毕后再于60℃保温2h后结束反应,取样分析C5磷酸酯的转化率为100%,阿朴酯的选择性为99.7%,杂质β胡萝卜素的的含量为1123ppm。
分析后,将反应液快速冷却至20℃后结晶析出固体,过滤,在20kPaA,40℃下干燥,取固体液相分析所得晶体中全反式阿朴酯含量为97.5%,晶体平均粒径为50.3μm。
对比例1:
25℃下氮气氛围中配制质量分数为6.25wt%的C10双醛(C10双醛摩尔量为1mol)的二氯甲烷溶液,加入至2L反应釜中铺底,再向其中一次性加入33%碳酸钾(碳酸钾摩尔量为1.3mol)水溶液,搅拌均匀后再滴加30wt%的C15膦盐(C15膦盐的摩尔量为0.95mol)甲醇溶液,控制C15膦盐甲醇液的滴加时间为3h,反应转速为250rpm,常压25℃下继续保温反应2h,反应结束后向得到的反应液加入200g水分层,取有机相以液相分析C25醛的收率为95.2%。将有机相在10kpaA、50℃下脱除溶剂后,再加入200g乙酸乙酯于-10℃下低温结晶6h,在3000rpm的高速离心机中离心分离,得到C25醛粗晶体。再将粗晶体于25℃、20kpaA下干燥5h后,得到C25醛晶体,褐色粉末,约334.9g,晶体纯度为99.5%。
取179.59g约0.5mol的C25醛晶体,25℃下将其分散于360mL的二氯甲烷中,氮封待用。常压下一次性向2L反应釜中加入质量分数为16.6wt%C5磷酸酯的(纯度为99.8%)二氯甲烷溶液(其中,C5磷酸酯为0.5mol),在搅拌转速为200rpm搅拌均匀,将反应釜温度控至20℃,压力为常压。再向反应釜中滴加16%乙醇钠(乙醇钠约0.6mol)的乙醇溶液,常压下控制滴加0.5h,保温反应5h后。再滴加配制好的C25醛的乙醇混合液,滴加1h,保温反应5h。反应结束后向得到的反应液加入400g水分层,取有机相以液相分析阿朴酯的收率为67.24%。将有机相在5kpaA、60℃下脱除溶剂后,再加入100g乙酸乙酯于-20℃下低温结晶3h,在4000rpm的高速离心机中离心分离,得到阿朴酯粗晶体。再将粗晶体于35℃、15kpaA下干燥3h后,得到阿朴酯晶体,纯度约81.6%。
分析可知C5磷酸酯的转化率为95.3%,阿朴酯的选择性为70.56%,杂质β胡萝卜素的的含量为10.2%,取固体液相分析所得晶体中全反式阿朴酯含量为65.7%,晶体平均粒径为403.6μm,有大量结块现状。
由对比例1可知,相对比一锅法加入,当反应分步进行时,C25醛与C5磷酸酯在相对温和的条件下也能快速反应,导致反应的选择性极大程度降低,串联副反应的速率极大增加,杂质β胡萝卜素的的含量增加,最终导致阿朴酯的选择性为65.7%,其全反式含量也变差,全反式含量下降后,由于顺式体之间的相互吸引,产物中导致产品易结块,晶体颗粒粒径较大。
此外,由对比例的操作步骤和分离工艺难度可知,实施例所对应的工艺具有操作简便,生产力强的特点。

Claims (21)

1.一种合成阿朴酯的方法,其特征在于,将原料C5磷酸酯、C15膦盐、C10双醛和催化剂混合进行反应,制备得到阿朴酯;
所述C15膦盐的结构式为:
所述C10双醛的结构式为:
所述C5磷酸酯的结构式为:
所述催化剂选自碳酸钠、碳酸钾、碳酸锂、碳酸氢钠、碳酸氢钾、碳酸氢锂、氢氧化锂,氢氧化钠、氢氧化钾、甲醇钠和乙醇钠中的一种或多种。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,原料C5磷酸酯溶解在溶剂一中加入反应釜中,将C15膦盐、C10双醛和催化剂在溶剂二中混合均匀后滴加入反应釜中,滴加完毕再保温反应一定时间,得到含阿朴酯的反应液,分离得到阿朴酯。
3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述溶剂一为氯仿、二氯甲烷、二氯乙烷、乙酸乙酯、正庚烷、甲苯和乙醇中的一种或多种。
4.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,所述溶剂一为二氯甲烷。
5.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,溶剂一的加入量为C5磷酸酯质量的1~50倍。
6.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,溶剂一的加入量为C5磷酸酯质量的5~10倍。
7.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述催化剂为乙醇钠。
8.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,溶剂二为甲醇、乙醚、乙醇、氯仿、二氯甲烷、二氯乙烷、乙酸乙酯和水中的一种或多种。
9.根据权利要求8所述的方法,其特征在于,溶剂二为甲醇。
10.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,溶剂二为每克C15膦盐中加入溶剂二的质量为0.1~10g。
11.根据权利要求10所述的方法,其特征在于,溶剂二为每克C15膦盐中加入溶剂二的质量为0.5~5g。
12.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述原料C10双醛、C15膦盐和C5磷酸酯加入的摩尔量比为1~5:1~5:1~5。
13.根据权利要求12所述的方法,其特征在于,所述原料C10双醛、C15膦盐和C5磷酸酯加入的摩尔量比为1~2:1:1~2。
14.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述催化剂加入量与C5磷酸酯的摩尔量比为1:0.5~1:5.0。
15.根据权利要求14所述的方法,其特征在于,所述催化剂加入量与C5磷酸酯的摩尔量比为1:0.5~1:2.0。
16.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,溶剂一和溶剂二互溶。
17.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述反应滴加时间控制在0.1~10h;
所述滴加温度为-40~20℃,所述保温时间为1~10h;
所述保温温度控制在0~100℃;
所述反应所需压力为0.01~5.0MPa。
18.根据权利要求17所述的方法,其特征在于,所述反应滴加时间控制在0.5~3h;
所述滴加温度为-20~0℃,所述保温时间为2~5h;
所述保温温度控制在20~60℃,
所述反应所需压力为0.1~3.0MPa。
19.根据权利要求1或2所述的方法,其特征在于,反应完后,将反应液迅速降温至一定温度结晶析出,过滤析出的晶体。
20.根据权利要求1或2所述的方法,其特征在于,结晶析出的温度为-20~40℃。
21.根据权利要求20所述的方法,其特征在于,结晶析出的温度为-10~20℃。
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