CN1814609A - 一种提高三氯蔗糖合成收率的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种提高三氯蔗糖合成收率的方法。该方法以偶氮类试剂催化，以醋酸为酰化剂，在适当的溶剂中将蔗糖合成为蔗糖－6－乙酯；再以三氯乙腈催化，在非质子极性溶剂中，和适当的氯化试剂反应，合成三氯蔗糖－6－乙酯；最后在KOH/甲醇体系中，完成三氯蔗糖－6－乙酯的醇解，进而合成三氯蔗糖。本法具有条件温和，选择性高，收率高，操作简便等优点，适合工业生产。

Description

一种提高三氯蔗糖合成收率的方法
技术领域
本发明属于化学合成领域，涉及一种提高三氯蔗糖合成收率的方法。
背景技术
三氯蔗糖(sucralose)是一种新型的甜味剂，三氯蔗糖是氯代蔗糖的一种。其甜度为蔗糖的600倍，它不参与人体代谢，安全性高，对抗酸水解能力强，这些优点使它成为市场上最炙手可热的强力甜味剂，并已被三十多个国家批准使用。三氯蔗糖的合成的研究于上个世纪70年代就已开始，目前三氯蔗糖的合成方法主要有单基团保护法和全基团保护法两大类，其中全基团保护法因收率低，操作复杂没有被广泛使用。关于单基团保护法的研究很多(如：US4,889,928 US5,449,772 CN1453284CN1526716)，这些专利中着重对蔗糖-6-乙酯的合成做了研究，但对后续的氯化和醇解的研究较少。
US49772545中披露了用氯化亚砜在二氯乙烷中加入催化量的苄基三乙基氯化铵的方法，但收率仅21％，EP0043649中披露的以氯化亚砜和吡啶在三氯甲烷中反应，反应条件苛刻需-75℃，生产上难以达到，且吡啶毒性大，气味难闻。另现有的大多氯化工艺需要在较高温度下完成，炭化严重，收率低。三氯蔗糖酯的醇解，大多采用甲醇钠为催化剂(如：CN1453284A)，但存在反应不完全的问题。
发明内容
本发明的目的是针对上述技术问题提供一种生产成本低、收率高、产品质量高、工艺路线简短、反应条件温和、生产稳定的提高三氯蔗糖合成收率的方法。
本发明的目的是通过下列技术措施实现的：
一种提高三氯蔗糖合成收率的方法，该方法是以偶氮类试剂催化，以醋酸为酰化剂，在适当的溶剂中将蔗糖合成为蔗糖-6-乙酯；再以三氯乙腈催化，在非质子极性溶剂中，和适当的氯化试剂反应，合成三氯蔗糖-6-乙酯；最后在KOH/甲醇体系中，完成三氯蔗糖-6-乙酯的醇解，进而合成三氯蔗糖。
所述的提高三氯蔗糖合成收率的方法，其中偶氮类试剂是偶氮双羧酸二乙酯或N，N-二环己基碳二亚胺。
所述的提高三氯蔗糖合成收率的方法，其中合成蔗糖-6-乙酯步骤中醋酸的用量为蔗糖摩尔量的1.4～1.5倍，催化剂的用量为蔗糖摩尔量的0.1～0.3倍。
所述的提高三氯蔗糖合成收率的方法，其中合成蔗糖-6-乙酯反应的反应溶剂为N，N-二甲基甲酰胺或六甲基磷酰胺。
所述的提高三氯蔗糖合成收率的方法，其中合成蔗糖-6-乙酯反应温度为10℃～25℃。
所述的提高三氯蔗糖合成收率的方法，其中氯化试剂为五氯化磷、三氯化磷、三氯氧磷、氯化亚砜或光气。
所述的提高三氯蔗糖合成收率的方法，其中非质子极性溶剂为N，N-二甲基甲酰胺、六甲基磷酰胺或二甲基亚砜。
所述的提高三氯蔗糖合成收率的方法，其中蔗糖-6-乙酯氯化为三氯蔗糖-6-乙酯的反应中氯化试剂的用量为蔗糖-6-乙酯摩尔量的4～7倍，三氯乙腈的用量为蔗糖-6-乙酯摩尔量的3～5倍。
所述的提高三氯蔗糖合成收率的方法，其中蔗糖-6-乙酯氯化为三氯蔗糖-6-乙酯的反应温度范围为-5℃～80℃。
所述的提高三氯蔗糖合成收率的方法，其中三氯蔗糖-6-乙酯醇解反应体系的pH值为10～11。
所述的提高三氯蔗糖合成收率的方法，其中三氯蔗糖-6-乙酯醇解反应温度在45℃～50℃。
所述的提高三氯蔗糖合成收率的方法，其中三氯蔗糖-6-乙酯和三氯蔗糖分别以水进行结晶提纯。
本发明从蔗糖高效合成高纯度三氯蔗糖的合成路线如下：
一.蔗糖-6-乙酯的合成
Figure A20061003863500041
在偶氮双羧酸二乙酯下，蔗糖与醋酸可以高选择性的生成蔗糖-6-乙酯，几乎没有其他位置的酯化。反应条件温和，室温即可顺利完成。反应时间一般在5～8小时。蔗糖转化率可在95％以上。用N，N-二环己基碳二亚胺替代偶氮双羧酸二乙酯在相同条件下反应，蔗糖转化率也近90％。醋酸的用量在蔗糖摩尔数的1.5倍左右，随着量的增加，杂质量也会明显增加。
二.三氯蔗糖-6-乙酯的合成
Figure A20061003863500051
三氯蔗糖-6-乙酯的合成中，我们惊喜地发现在三氯乙腈的存在下，反应温度可以大大降低，反应在80℃附近便可完成。在N，N-二甲基甲酰胺中，五氯化磷等氯化试剂以离子形式存在，升华温度在160℃，在80℃以下可顺利完成反应。氯化过程很容易控制，在8～12小时可完成，且没有炭化现象。产物纯度较高，用水可以顺利结晶。
三.三氯蔗糖的合成
Figure A20061003863500052
三氯蔗糖-6-乙酯的脱乙酰基，KOH催化在甲醇溶液中可得到较高收率，转化率在90％以上。pH值的控制是关键，pH＞11杂质明显增加，pH＜10反应的转化率很低，pH值的控制通过KOH加入量调节。反应的温度控制在45℃～50℃。
采用上述合成路线，一次重量收率可达到蔗糖的35％以上。
本发明的有益效果：
本发明与已报道的三氯蔗糖生产工艺相比较，具有生产成本低、收率高、产品质量高、工艺路线简短、反应条件温和、生产稳定、工艺粗放易于工业生产等特点。本发明可在较温和条件下，顺利完成氯化，转化率达80％以上，结晶后，总收率可在55％左右。本发明采用KOH为催化剂，在甲醇溶液中适当温度下醇解，可使反应完全进行，且无杂质产生。现已成功经过年产15吨三氯蔗糖规模的工业生产验证，获得了非常理想的效果，产品质量完全符合FCC和USP的标准，重量收率稳定在35％以上。
具体实施方式
以下通过实施例对本发明作进一步的阐述，但不限制本发明。
实施例1：蔗糖-6-乙酯的合成
34.2g蔗糖悬浮于200ml N，N-二甲基甲酰胺(DMF)，加入偶氮双羧酸二乙酯3.5g，室温搅拌30分钟，滴加醋酸8.8g，室温(20℃)搅拌反应5hr。加水30ml，搅拌30分钟。减压蒸除溶剂，得絮状物约35g，即蔗糖-6-乙酯。
实施例2：蔗糖-6-乙酯的合成
34.2g蔗糖悬浮于200ml DMF，加入N，N-二环己基碳二亚胺5g，室温搅拌30分钟，滴加醋酸8.5g，室温(25℃)搅拌反应4hr。加水10ml，搅拌20分钟。减压蒸除溶剂，得絮状物约35g，即蔗糖-6-乙酯。
实施例3：三氯蔗糖-6-乙酯的合成
蔗糖-6-乙酯35g，PCl5 110g，溶于300ml DMF，冷却至-5℃，加入三氯乙腈70g，6小时内升到80℃。保温反应3小时。冷却，碳酸氢钠水溶液中和，二氯甲烷提取产物，活性炭脱色，浓缩，加水250ml 75℃溶解，冷却结晶。得三氯蔗糖-6-乙酯粗品26.2g。75℃ 200ml水重结晶，得三氯蔗糖-6-乙酯21.5g。
实施例4：三氯蔗糖-6-乙酯的合成
蔗糖-6-乙酯35g，PCl3 125g，溶于300ml DMF，冷却至-5℃，加入三氯乙腈90g，6小时内升到80℃。保温反应3小时。冷却，碳酸氢钠水溶液中和，二氯甲烷提取产物，活性炭脱色，浓缩，加水250ml 75℃溶解，冷却结晶。得三氯蔗糖-6-乙酯粗品25g。75℃200ml水重结晶，得三氯蔗糖-6-乙酯20g。
实施例5：三氯蔗糖的合成
三氯蔗糖-6-乙酯20g，溶于150ml甲醇，KOH控制溶液pH 11，45℃反应4小时。活性炭脱色，过滤，浓缩，加水6ml，70℃溶解，缓慢降至室温，静置，过滤，得三氯蔗糖成品12.3g。经测定含量＞99％。

Claims (12)

1、一种提高三氯蔗糖合成收率的方法，其特征在于该方法是以偶氮类试剂催化，以醋酸为酰化剂，在适当的溶剂中将蔗糖合成为蔗糖-6-乙酯；再以三氯乙腈催化，在非质子极性溶剂中，和适当的氯化试剂反应，合成三氯蔗糖-6-乙酯；最后在KOH/甲醇体系中，完成三氯蔗糖-6-乙酯的醇解，进而合成三氯蔗糖。
2、根据权利要求1所述的提高三氯蔗糖合成收率的方法，其特征在于偶氮类试剂是偶氮双羧酸二乙酯或N，N-二环己基碳二亚胺。
3、根据权利要求1所述的提高三氯蔗糖合成收率的方法，其特征在于合成蔗糖-6-乙酯步骤中醋酸的用量为蔗糖摩尔量的1.4～1.5倍，催化剂的用量为蔗糖摩尔量的0.1～0.3倍。
4、根据权利要求1所述的提高三氯蔗糖合成收率的方法，其特征在于合成蔗糖-6-乙酯反应的反应溶剂为N，N-二甲基甲酰胺或六甲基磷酰胺。
5、根据权利要求1所述的提高三氯蔗糖合成收率的方法，其特征在于合成蔗糖-6-乙酯反应温度为10℃～25℃。
6、根据权利要求1所述的提高三氯蔗糖合成收率的方法，其特征在于氯化试剂为五氯化磷、三氯化磷、三氯氧磷、氯化亚砜或光气。
7、根据权利要求1所述的提高三氯蔗糖合成收率的方法，其特征在于非质子极性溶剂为N，N-二甲基甲酰胺、六甲基磷酰胺或二甲基亚砜。
8、根据权利要求1所述的提高三氯蔗糖合成收率的方法，其特征在于蔗糖-6-乙酯氯化为三氯蔗糖-6-乙酯的反应中氯化试剂的用量为蔗糖-6-乙酯摩尔量的4～7倍，三氯乙腈的用量为蔗糖-6-乙酯摩尔量的3～5倍。
9、根据权利要求1所述的提高三氯蔗糖合成收率的方法，其特征在于蔗糖-6-乙酯氯化为三氯蔗糖-6-乙酯的反应温度范围为-5℃～80℃。
10、根据权利要求1所述的提高三氯蔗糖合成收率的方法，其特征在于三氯蔗糖-6-乙酯醇解反应体系的pH值为10～11。
11、根据权利要求1所述的提高三氯蔗糖合成收率的方法，其特征在于三氯蔗糖-6-乙酯醇解反应温度在45℃～50℃。
12、根据权利要求1所述的提高三氯蔗糖合成收率的方法，其特征在于三氯蔗糖-6-乙酯和三氯蔗糖分别以水进行结晶提纯。
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