CN100415762C - 一种合成三氯蔗糖的中间体的制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种合成三氯蔗糖的中间体的制备方法，属于从蔗糖衍生合成强甜味剂的技术领域。本发明将三苯基氯甲烷、缚酸剂和蔗糖分别溶解于合适的低沸点溶剂体系中，在强搅拌下以滴加方式进行反应，反应产物经分层干燥后，减压蒸馏至干并重新溶解于乙酸酐，以乙酸钾为催化剂进行分阶段控温的乙酰化反应，重结晶后得到产品1′，6′-二-三苯甲基-3′，4′-二-O-乙酰基-β-D-呋喃果糖基-6-三苯甲基-2，3，4-三-O-乙酰基-α-D-吡喃葡萄糖苷。本发明优点是：贵重原料三苯基氯甲烷用量少，所用低沸点溶剂易被蒸去，乙酰化反应温度低，有利于提高产品质量和得率，得率达71.2%～83.8%。
Description
技术领域
一种合成三氯蔗糖的中间体的制备方法，属于由蔗糖衍生合成强甜味剂的技术领域。本发明涉及一种从蔗糖通过三苯甲基化、乙酰化合成1′，6′-二-三苯甲基-3′，4′-二-O-乙酰基-β-D-呋喃果糖基-6-三苯甲基-2，3，4-三-O-乙酰基-α-D-吡喃葡萄糖苷的工艺改进方法，该化合物是全基团法合成三氯蔗糖的主要中间体，详细而言，它涉及巧妙利用混溶的溶剂反应体系、实行分阶段温度控制等方法从蔗糖高效合成1′，6′-二-三苯甲基-3′，4′-二-O-乙酰基-β-D-呋喃果糖基-6-三苯甲基-2，3，4-三-O-乙酰基-α-D-吡喃葡萄糖苷的技术。
背景技术
蔗糖分子带有三个伯羟基和五个仲羟基。这些羟基能够发生衍生化生成蔗糖衍生物质。三氯蔗糖(4，1′，6，-三氯-4，1′，6′-三脱氧半乳蔗糖，简称TGS)是一种由蔗糖的4、1′、6′位羟基经氯代形成的强甜味剂。三氯蔗糖的甜度是蔗糖的400至800倍。每生产一吨三氯蔗糖可以节约耕地约4000亩。三氯蔗糖没有毒副作用，热量值为零，是全球数亿糖尿病、高血压病、心脑血管病、肥胖病等病人的甜味替代品。三氯蔗糖目前已被批准应用于370多种食品中，其中在美国、加拿大和日本应用较为广泛。我国已于1997年7月1日起批准使用三氯蔗糖。目前英国的Tate&Lyle公司是世界上生产三氯蔗糖主要厂家，产量约为400吨/年，而市场对三氯蔗糖的需求量为600吨/年，并以接近10％的年增长率高速增长。
1′，6′-二-三苯甲基-3′，4′-二-O-乙酰基-β-D-呋喃果糖基-6-三苯甲基-2，3，4-三-O-乙酰基-α-D-吡喃葡萄糖苷是全基团取代化学法合成三氯蔗糖的一个重要中间体。但现在的1′，6′-二-三苯甲基-3′，4′-二-O-乙酰基-β-D-呋喃果糖基-6-三苯甲基-2，3，4-三-O-乙酰基-α-D-吡喃葡萄糖苷合成工艺中存在以下问题：反应中贵重原料三苯基氯甲烷的用量大；反应过程中减压蒸馏步骤需在较高温度进行，蒸馏时间长，溶剂蒸干不易，有机物易炭化；乙酰化反应的反应温度偏高，有机物易炭化，产物得率低。
发明内容
本发明的目的在于寻求一种减少三苯基氯甲烷投料量、提高1′，6′-二-三苯甲基-3′，4′-二-O-乙酰基-β-D-呋喃果糖基-6-三苯甲基-2，3，4-三-O-乙酰基-α-D-吡喃葡萄糖苷得率的新生产工艺。
本发明的技术方案：1)原料三苯基氯甲烷、缚酸剂和蔗糖分别溶解于合适的低沸点溶剂体系中；2)在强搅拌下，蔗糖溶液以滴加方式与三苯基氯甲烷反应；3)从反应产物中分去下层溶液，上层溶液经干燥后减压蒸馏去除有机溶剂；4)分阶段控温条件下进行乙酰化，产物重结晶后得到1′，6′-二-三苯甲基-3′，4′-二-O-乙酰基-β-D-呋喃果糖基-6-三苯甲基-2，3，4-三-O-乙酰基-α-D-吡喃葡萄糖苷产品；所述工序为：
(1)三苯基氯甲烷、缚酸剂和蔗糖分别溶解于合适的低沸点溶剂体系中：三苯基氯甲烷、缚酸剂和蔗糖的摩尔用量比例为1∶2.0～2.5∶0.36～0.45。
溶解三苯基氯甲烷与缚酸剂的有机溶剂为乙酸乙酯、乙酸丙酯、丙酸乙酯、四氢呋喃、丙酮或甲乙酮，其摩尔用量是三苯基氯甲烷摩尔量的1.2～2.6倍；缚酸剂为N-甲基吗啉、吡啶、二乙胺或三乙胺；溶解蔗糖的溶剂为有机溶剂与水配制而成的混合溶剂，混合溶剂中水的质量百分含量为10％～20％，混合溶剂中有机溶剂和水的总摩尔用量是蔗糖摩尔用量的16～22.5倍，所用有机溶剂为乙酸乙酯、四氢呋喃或丙酮；
(2)蔗糖的6，1′，6′位羟基三苯甲基化
所述反应在强搅拌下、蔗糖溶液以滴加方式与三苯基氯甲烷反应，搅拌转速为400～500转/分钟，压力为常压，蔗糖溶液滴加时间为40～50分钟，反应温度为55～60℃，反应时间为8～16小时，得到6，1′，6′-三-三苯甲基蔗糖；
(3)分层、干燥、减压蒸馏
由步骤(2)中得到的6，1′，6′-三-三苯甲基蔗糖混合物分去下层溶液，上层溶液中加入干燥剂进行干燥，干燥时间为8～12小时，干燥后的产品在减压下进行蒸馏至干，压力为10mmHg，蒸馏温度40～50℃，减压蒸馏时间为30～40分钟，干燥剂为无水氧化钙、无水硫酸镁、无水硫酸钙或碳酸钾；
(4)6，1′，6′-三-三苯甲基蔗糖的乙酰化
由步骤(3)中所得的6，1′，6′-三-三苯甲基蔗糖产物溶解于乙酸酐中，乙酸酐摩尔用量为蔗糖摩尔量的12～16倍，加入乙酸钾作为催化剂，乙酸钾摩尔量为乙酸酐摩尔量的15％～20％，加热到110℃～115℃，反应1～1.5小时，降温到90℃～105℃，反应4～4.5小时。稍微冷却后，将反应混合液倒入冰水中，其间需不停搅拌，过滤沉淀并用水洗涤，得到的固体真空干燥至恒重，压力为10mmHg，温度为50℃，产物用体积比1∶9的丙酮-甲醇混合溶剂在0℃进行重结晶，乙醇洗涤，真空干燥后得到白色晶体产物1′，6′-二-三苯甲基-3′，4′-二-O-乙酰基-β-D-呋喃果糖基-6-三苯甲基-2，3，4-三-O-乙酰基-α-D-吡喃葡萄糖苷。
本发明制备1′，6′-二-三苯甲基-3′，4′-二-O-乙酰基-β-D-呋喃果糖基-6-三苯甲基-2，3，4-三-O-乙酰基-α-D-吡喃葡萄糖苷的得率以蔗糖计达到71.2％～83.8％。
本发明的有益效果：1.蔗糖以溶液的形式滴加到三苯基氯甲烷溶液当中搅拌进行反应，免去固体投料的操作不便和减少了三苯基氯甲烷用量；2.6，1′，6′-三-三苯甲基蔗糖反应混合物中的溶剂通过较低温度下的较短时间减压蒸馏即除去，从而避免了常用工艺中的减压蒸馏去除溶剂时加热时间长、蒸馏温度高，易造成有机物碳化的缺点；3.乙酰化反应中采用两阶段控温策略，减轻了长时间酰化引起的有机物炭化，明显提高最终产品的得率和质量。
具体实施方式
以下结合实施例来进一步介绍本发明工艺，但不受实施例的限制。
实施例1
在250ml圆底烧瓶中加入0.183mol四氢呋喃、0.075mol三苯基氯甲烷和0.15mol N-甲基吗啉，机械搅拌并升温至55℃；将0.029mol蔗糖粉溶解于总摩尔量为0.522mol的含水为20％的四氢呋喃溶液中。蔗糖溶液通过滴液漏斗滴加到上述烧瓶中反应，滴加持续时间为40分钟，反应时搅拌转速控制在400转/分钟，55℃恒温反应12小时。分去所得反应混合物的下层溶液。在上层溶液中加入2.5g无水氧化钙进行干燥，干燥时间为8小时；过滤除去干燥剂后，有机相在减压下进行蒸馏，压力为10mmHg，蒸馏温度为40℃，减压蒸馏30分钟后得到干固体。在250ml干燥的圆底烧瓶中，将得到的干固体溶解于0.41mol乙酸酐，加入0.07mol乙酸钾作为催化剂，在110℃下反应1小时，然后在95℃下继续恒温反应4.5小时。稍微冷却后，将反应混合液倒入冰水中，其间需不停搅拌。过滤沉淀并用水洗涤，得到的固体产物在真空50℃干燥至恒重。产物用丙酮一甲醇(1∶9)重结晶，乙醇洗涤，真空干燥。得到白色晶体经旋光和熔点检测证明为1′，6′-二-三苯甲基-3′，4′-二-O-乙酰基-β-D-呋喃果糖基-6-三苯甲基-2，3，4-三-O-乙酰基-α-D-吡喃葡萄糖苷，其产量为0.0243mol。
实施例2
在250ml圆底烧瓶中加入0.11mol乙酸乙酯、0.075mol三苯基氯甲烷和0.165mol吡啶，机械搅拌并升温至60℃；将0.033mol蔗糖粉溶解于总摩尔量为0.588mol的含水10％的乙酸乙酯溶液中。蔗糖溶液通过滴液漏斗滴加到上述烧瓶中反应，滴加持续时间为45分钟，反应时搅拌转速控制在450转/分钟，60℃恒温反应8小时。分去所得反应混合物的下层溶液。在上层溶液中加入2.5g无水硫酸钙进行干燥，干燥时间为12小时；过滤除去干燥剂后，有机相在减压下进行蒸馏，压力为10mmHg，蒸馏温度为45℃。减压蒸馏35分钟后得到干固体。在250ml干燥的圆底烧瓶中，将得到的干固体溶解于0.396mol乙酸酐，加入0.06mol乙酸钾作为催化剂，在110℃下反应1小时，然后在100℃下继续恒温反应4小时。稍微冷却后，将反应混合液倒入冰水中，其间需不停搅拌。过滤沉淀并用水洗涤，得到的固体产物在真空50℃干燥至恒重。产物用丙酮一甲醇(1∶9)重结晶，乙醇洗涤，真空干燥。得到白色晶体经旋光和熔点检测证明为1′，6′-二-三苯甲基-3′，4′-二-O-乙酰基-β-D-呋喃果糖基-6-三苯甲基-2，3，4-三-O-乙酰基-α-D-吡喃葡萄糖苷，其产量为0.0235mol。
实施例3
在250ml圆底烧瓶中加入0.11mol甲乙酮、0.075mol三苯基氯甲烷和0.187mol三乙胺，机械搅拌并升温至57℃；将0.031mol蔗糖粉溶解于总摩尔量为0.693mol的含水15％的丙酮溶液中。蔗糖溶液通过滴液漏斗滴加到上述烧瓶中反应，滴加持续时间为50分钟，反应时搅拌转速控制在500转/分钟，55℃恒温反应16小时。分去所得反应混合物的下层溶液。在上层溶液中加入3.0g无水硫酸镁进行干燥，干燥时间为10小时；过滤除去干燥剂后，有机相在减压下进行蒸馏，压力为10mmHg，蒸馏温度为50℃，减压蒸馏40分钟后得到干固体。在250ml干燥的圆底烧瓶中，将得到的干固体溶解于0.496mol乙酸酐，加入0.099mol乙酸钾作为催化剂，在115℃下反应1.5小时，然后在105℃下继续恒温反应4.5小时。稍微冷却后，将反应混合液倒入冰水中，其间需不停搅拌。过滤沉淀并用水洗涤，得到的固体产物在真空50℃干燥至恒重。产物用丙酮一甲醇(1∶9)重结晶，乙醇洗涤，真空干燥。得到白色晶体经旋光和熔点检测证明为1′，6′-二-三苯甲基-3′，4′-二-O-乙酰基-β-D-呋喃果糖基-6-三苯甲基-2，3，4-三-O-乙酰基-α-D-吡喃葡萄糖苷，其产量为0.0243mol。
Claims (1)
1. 一种1′，6′-二-三苯甲基-3′，4′-二-O-乙酰基-β-D-呋喃果糖基-6-三苯甲基-2，3，4-三-O-乙酰基-α-D-吡喃葡萄糖苷的制备方法，其特征是所述工序为：
(1)三苯基氯甲烷、缚酸剂和蔗糖的摩尔用量比例为1∶2.0～2.5∶0.36～0.45；三苯基氯甲烷、缚酸剂和蔗糖分别溶解于合适的低沸点溶剂体系中：
溶解三苯基氯甲烷与缚酸剂的有机溶剂为乙酸乙酯、乙酸丙酯、丙酸乙酯、四氢呋喃、丙酮或甲乙酮，其摩尔用量是三苯基氯甲烷摩尔量的1.2～2.6倍；缚酸剂为N-甲基吗啉、吡啶、二乙胺或三乙胺；
溶解蔗糖的溶剂为有机溶剂与水配制而成的混合溶剂，混合溶剂中水的质量百分含量为10％～20％，混合溶剂中有机溶剂和水的总摩尔用量是蔗糖摩尔用量的16～22.5倍，所用有机溶剂为乙酸乙酯、四氢呋喃或丙酮；
(2)蔗糖的6，1′，6′位羟基三苯甲基化
所述反应在强搅拌下，蔗糖溶液以滴加方式与三苯基氯甲烷反应，搅拌转速为400～500转/分钟，压力为常压，蔗糖溶液滴加时间为40～50分钟，反应温度为55～60℃，反应时间为8～16小时，得6，1′，6′-三-三苯甲基蔗糖；
(3)分层、干燥、减压蒸馏
由步骤(2)中得到的6，1′，6′-三-三苯甲基蔗糖混合物分去下层溶液，上层溶液中加入干燥剂进行干燥，干燥时间为8～12小时，干燥后的产品在减压下进行蒸馏至干，压力为10mmHg，蒸馏温度40～50℃，减压蒸馏时间为30～40分钟，干燥剂为无水氧化钙、无水硫酸镁、无水硫酸钙或碳酸钾；
(4)6，1′，6′-三-三苯甲基蔗糖的乙酰化
由步骤(3)中所得的6，1′，6′-三-三苯甲基蔗糖产物溶解于乙酸酐中，乙酸酐摩尔用量为蔗糖摩尔量的12～16倍，加入乙酸钾作为催化剂，乙酸钾摩尔量为乙酸酐摩尔量的15％～20％，加热到110℃～115℃，反应1～1.5小时，降温到90℃～105℃反应4～4.5小时，稍微冷却后，将反应混合液倒入冰水中，其间需不停搅拌，过滤沉淀并用水洗涤，得到的固体真空干燥至恒重，压力为10mmHg，温度为50℃，产物用体积比1∶9的丙酮-甲醇混合溶剂在0℃进行重结晶，乙醇洗涤，真空干燥后得到白色晶体产物1′，6′-二-三苯甲基-3′，4′-二-O-乙酰基-β-D-呋喃果糖基-6-三苯甲基-2，3，4-三-O-乙酰基-α-D-吡喃葡萄糖苷。
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