CN102010326A - 相转移法合成2-(4-甲氧基苯氧基)-丙酸的工业化方法 - Google Patents
相转移法合成2-(4-甲氧基苯氧基)-丙酸的工业化方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种相转移法合成2-(4-甲氧基苯氧基)-丙酸的工业化方法,将对羟基苯甲醚、氢氧化钠、相转移催化剂、水搅拌混合,常温常压反应10~20min,得到混合料液,在混合料液中加入2-氯丙酸和有机相,反应0.5~1.5h,得到产物2-(4-甲氧基苯氧基)-丙酸;反应后的反应液用HCl溶液或硫酸溶液调成酸性,静置使水相和有机相分离;有机相分离液蒸发去除溶剂,经过酸碱重结晶,得到2-(4-甲氧基苯氧基)-丙酸。反应终结时2-(4-甲氧基苯氧基)-丙酸的收率达90%以上,反应温度降低至40~60℃,反应时间仅为0.5~1.5h,终产品中2-(4-甲氧基苯氧基)-丙酸的含量可达99.5%。
Description
技术领域
本发明属于食品科学领域,具体涉及一种利用相转移法工业化制备2-(4-甲氧基苯氧基)-丙酸的新方法。
背景技术
甜味抑制剂是通过阻塞甜度和味觉的受体,从而控制或降低含糖食品的甜度的一类新型添加剂。国内很多传统食品,如蜜饯、月饼、巧克力等,都是以蔗糖作为防腐剂的,在达到防腐的同时,不同程度的存在着过甜的问题。而使用了甜味抑制剂后,既能发挥蔗糖的防腐、改善质构等功能,又不会使食品过甜而影响口感。因此甜味抑制剂的应用前景十分广泛。
中国发明专利ZL200510101321.1已报道过一种天然甜味抑制剂三萜烯糖苷的工业化生产方法。它是从森林匙羹藤酸(Glymnemic acid)、Hodulcin(存在于鼠李科植物Hoveniadulcis Thumb.的叶子中)及某些枣属植物(如大枣、酸枣)叶、种子、果实中分离出来的。
除此以外,2-(4-甲氧基苯氧基)-丙酸也是一种常用的甜味抑制剂,天然存在于咖啡豆中。但天然咖啡豆中的2-(4-甲氧基苯氧基)-丙酸含量仅为0.55~1.2mg/kg,利用植物提取2-(4-甲氧基苯氧基)-丙酸受季节气候等条件的影响,产量低,成本高,不具备经济价值。
2-(4-甲氧基苯氧基)-丙酸是一种无色或淡奶油色的晶状固体,可溶于水和***、丙二醇等有机溶剂中,对蔗糖及其它人工甜味剂都有甜味抑制作用。国际食品香料工业组织(IOFI)评定它是一种安全的、可在食品工业生产中添加的使用添加剂。目前,生产2-(4-甲氧基苯氧基)-丙酸方法主要化学合成法。美国发明专利4760172报道了一种利用2-氯丙酸和4-羟基苯甲醚化学合成2-(4-甲氧基苯氧基)-丙酸的方法,产品纯度达到75%以上。反应体系中2-氯丙酸和对羟基苯甲醚的摩尔浓度比为1∶(3~10),加入NaOH使反应在碱性条件下进行,反应终结时,通过用浓盐酸或浓硫酸调节反应体系呈现不同的pH值,分别回收过量的4-羟基苯甲醚和产品2-(4-甲氧基苯氧基)-丙酸。整个反应是在水相中进行,反应温度为80~150℃,反应时间需要4~10h。但是该方法反应温度高、时间长、得率低,产品纯度低,因此生产成本高。
发明内容
本发明目的在于克服现有技术的缺点,提供一种总收率90%以上,纯度可达99.5%以上、条件温和、工艺简单、成本低,适合大规模工业化生产的相转移法合成2-(4-甲氧基苯氧基)-丙酸的工业化方法。
本发明一种2-(4-甲氧基苯氧基)-丙酸的化合物结构如式(Ⅰ)
是由原料对羟基苯甲醚如式(Ⅱ)与2-氯丙酸如式(Ⅲ)在相转移催化剂作用下,利用水相——有机相相转移方法合成。
反应式如下:
近年来,相转移催化在化学合成中应用的越来越广泛,中国发明专利CN1296157A报道了一种利用相转移催化生产2,6-双[(4,6-二甲氧基嘧啶-2-基)氧]苯甲酸钠的合成方法,具有操作简便,反应收率高等优点。利用对羟基苯甲醚和2-氯丙酸合成2-(4-甲氧基苯氧基)-丙酸的反应是一个可逆反应,在反应过程中2-氯丙酸易发生副反应生产副产物,所以通常加入量很高,以促进对羟基苯甲醚的完全转化,产品收率低。2-(4-甲氧基苯氧基)-丙酸在***等有机溶剂中的溶解度远高于水。本发明利用此特性,在反应过程中加入有机相和相转移催化剂,及时将反应产物2-(4-甲氧基苯氧基)-丙酸转入有机相,以保证水相中合成反应向2-(4-甲氧基苯氧基)-丙酸方向快速进行。该方法在简化产物分离提取操作的同时,提高产品收率,降低了生产成本。目前还没利用相转移催化化学合成2-(4-甲氧基苯氧基)-丙酸的方法报道。
本发明的目的通过如下技术方案实现:
一种相转移法合成2-(4-甲氧基苯氧基)-丙酸的工业化方法,包括如下步骤:
(1)将对羟基苯甲醚、氢氧化钠、相转移催化剂、水按质量比为1∶(1~3)∶(0.2~0.4)∶(15~20)的比例搅拌混合,搅拌转速100~200r/min,常温常压反应10~20min,将对羟基苯甲醚转化对甲氧基苯酚钠,得到混合料液A;所述的相转移催化剂为四丁基溴化铵、四丁基硫酸氢铵;链状聚乙二醇二烷基醚、吡啶、三丁胺或环糊精;
(2)在混合料液A中加入2-氯丙酸和有机相,2-氯丙酸加入质量为对羟基苯甲醚质量的1~3倍,水相和有机相的体积比为1∶(0.8~1.2);将反应温度升高至40~60℃,反应压力2~3MPa,搅拌转速为60~120r/min,反应0.5~1.5h,得到产物2-(4-甲氧基苯氧基)-丙酸;所述的有机相为***、石油醚、丙酮、四氯化碳、苯、2-氯乙烷或异丙醇;所述的有机相为***、石油醚、丙酮、四氯化碳、苯、2-氯乙烷或异丙醇中的一种;
(3)反应后的反应液用HCl溶液或硫酸溶液调成酸性,静置使水相和有机相分离,水相中的2-(4-甲氧基苯氧基)-丙酸钠转化为羧酸形式,进入有机相,分离收集有机相;
(4)有机相分离液蒸发去除溶剂,冷却后,经过酸碱重结晶,得到2-(4-甲氧基苯氧基)-丙酸产品。
为进一步实现本发明目的,所述的有机相优选为***、丙酮、四氯化碳、苯或异丙醇。
所述的相转移催化剂优选为四丁基溴化铵、四丁基硫酸氢铵、吡啶、三丁胺或环糊精。
所述的HCl溶液质量浓度优选为10~30%。
所述的酸碱重结晶为1~3次,酸碱重结晶的工艺条件为:有机相提取液蒸发去除溶剂后得到的固体加入NaOH水溶液,调节溶液pH至8~10,使其完全溶解;然后再加入HCl,调节其pH至1~3,静置,有白色片状结晶析出,此过程为酸碱重结晶一次;根据重结晶的次数重复上述操作,最终分离结晶,干燥得到终产品。
与现有技术相比,本发明具有如下优点:
1.提高转化效率。对羟基苯甲醚和2-氯丙酸合成2-(4-甲氧基苯氧基)-丙酸的反应是一个可逆反应,反应过程中要通过加大某种反应底物的摩尔浓度,才能保证转化效率,加入有机相后,可以将产物及时从反应体系中转移,不仅提高了化学合成的转化效率,同时省去生产工艺中回收过量反应底物的步骤;
2.降低反应温度。现有生产工艺中反应温度为80~150℃,通过此种生产工艺,反应温度可以降低至40~60℃;
3.缩短反应时间。常规生产工艺中反应时间为4~10h,利用此生产工艺,提高转化效率,反应时间可缩短至0.5~2h。
具体实施方法
下面结合实施例对本发明作进一步的说明,但是实施例并不构成对本发明要求保护范围的限制。有机相为***、石油醚、丙酮、四氯化碳、苯、2-氯乙烷或异丙醇;
实施例1
(1)分别在反应釜中加入对羟基苯甲醚10kg、氢氧化钠11kg、相转移催化剂四丁基溴化铵0.4kg、水150L,在常温常压下搅拌混合,搅拌转速150r/min,反应15min,将对羟基苯甲醚转化对甲氧基苯酚钠,得到混合料液A;
(2)在混合料液A中,加入15kg的2-氯丙酸,150L的***,反应温度40℃,反应压力为3MPa,搅拌转速为150r/min,反应1.5h,得到产物2-(4-甲氧基苯氧基)-丙酸;
(3)反应后的反应液用20%的HCl溶液调成酸性,静置使水相和有机相***分离,水相中的2-(4-甲氧基苯氧基)-丙酸钠转化为2-(4-甲氧基苯氧基)-丙酸进入有机相***,分离收集有机相。
(4)有机相分离液蒸发去除溶剂,冷却后得到的固体加入质量浓度为30%的NaOH水溶液,调节溶液pH至8~10,使其完全溶解,然后再加入质量浓度为30%的HCl溶液,调节其pH至1~2,静置,有白色片状结晶析出,再加入NaOH,调节溶液pH至8~9,使其完全溶解,然后再加入HCl,调节其pH至1~3,静置,有白色片状结晶析出,分离结晶干燥,得到2-(4-甲氧基苯氧基)-丙酸终产品14.38kg。产品的理论收率为15.8g,实际收率为理论收率的91%,产品纯度可达99.5%。
实施例2
(1)分别在反应釜中加入对羟基苯甲醚10kg、氢氧化钠20kg、相转移催化剂环糊精0.6kg、水200L,在常温常压下搅拌混合,搅拌转速200r/min,反应10min,将对羟基苯甲醚转化对甲氧基苯酚钠,得到混合料液A;
(2)在混合料液A中,加入2-氯丙酸15kg,正己烷200L,将反应温度升高至45℃,压力2MPa,搅拌转速为200r/min,反应1h,得到产物2-(4-甲氧基苯氧基)-丙酸;
(3)反应后的反应液用15%的H2SO4溶液调成酸性,静置使水相和有机相正己烷分离,水相中的2-(4-甲氧基苯氧基)-丙酸钠转化为2-(4-甲氧基苯氧基)-丙酸进入有机相,分离收集有机相;
(4)有机相分离液蒸发去除溶剂,冷却后得到的固体加入质量浓度为20%的NaOH水溶液,调节溶液pH至9~10,使其完全溶解,然后再加入质量浓度为10%的HCl溶液,调节其pH至1,静置,有白色片状结晶析出,此为酸碱重结晶一次,重复上述操作,酸碱重结晶3次后,收集结晶干燥,得到2-(4-甲氧基苯氧基)-丙酸终产品14.78kg,产品收率为理论收率的93.5%,产品纯度可达99.7%。
实施例3
(1)分别在反应釜中加入对羟基苯甲醚10kg、氢氧化钠25kg、相转移催化剂环糊精0.8kg、水150L,在常温常压下搅拌混合,搅拌转速200r/min,反应10min,将对羟基苯甲醚转化对甲氧基苯酚钠,得到混合料液A;
(2)在混合料液A中,加入2-氯丙酸20kg,石油醚160L,将反应温度升高至40℃,压力2MPa,搅拌转速为200r/min,反应1h,得到产物2-(4-甲氧基苯氧基)-丙酸;
(3)反应后的反应液用10%的H2SO4溶液调成酸性,静置使水相和有机相石油醚分离,水相中的2-(4-甲氧基苯氧基)-丙酸钠转化为2-(4-甲氧基苯氧基)-丙酸进入有机相,分离收集有机相;
(4)有机相分离液蒸发去除溶剂,冷却后,得到的固体加入质量浓度为25%的NaOH溶液,调节溶液pH至9,使其完全溶解,然后再加入质量浓度为10%的HCl溶液,调节其pH至2,静置,有白色片状结晶析出,收集结晶干燥,得到2-(4-甲氧基苯氧基)-丙酸终产品14.30kg,产品收率为理论收率的90.4%,产品纯度可达99.5%。
实施例4
(1)分别在反应釜中加入对羟基苯甲醚10kg、氢氧化钠20kg、相转移催化剂三丁胺0.6kg、水150L,在常温常压下搅拌混合,搅拌转速200r/min,反应20min,将对羟基苯甲醚转化对甲氧基苯酚钠,得到混合料液A;
(2)在混合料液A中,加入2-氯丙酸15kg,正己烷180L,将反应温度升高至50℃,压力2MPa,将反应温度升高至50℃,搅拌转速为150r/min,反应1.5h,得到产物2-(4-甲氧基苯氧基)-丙酸;
(3)反应后的反应液用30%的HCl溶液调成酸性,静置使水相和有机相分离,水相中的2-(4-甲氧基苯氧基)-丙酸钠转化为2-(4-甲氧基苯氧基)-丙酸进入有机相,分离收集有机相;
(4)有机相分离液蒸发去除溶剂,冷却后得到的固体加入质量浓度为25%的NaOH溶液,调节溶液pH至10,使其完全溶解,然后再加入质量浓度为15%HCl溶液,调节其pH至3,静置,有白色片状结晶析出,再加入质量浓度为25%的NaOH溶液,调节溶液pH至10,使其完全溶解,然后再加入HCl,调节其pH至1~3,静置,有白色片状结晶析出,分离结晶干燥,得到2-(4-甲氧基苯氧基)-丙酸终产品15kg,产品收率为理论收率的94.9%,产品纯度可达99.5%。
Claims (5)
1.一种相转移法合成2-(4-甲氧基苯氧基)-丙酸的工业化方法,其特征在于包括如下步骤:
(1)将对羟基苯甲醚、氢氧化钠、相转移催化剂、水按质量比为1∶(1~3)∶(0.2~0.4)∶(15~20)的比例搅拌混合,搅拌转速100~200r/min,常温常压反应10~20min,将对羟基苯甲醚转化对甲氧基苯酚钠,得到混合料液A;所述的相转移催化剂为四丁基溴化铵、四丁基硫酸氢铵;链状聚乙二醇二烷基醚、吡啶、三丁胺或环糊精;
(2)在混合料液A中加入2-氯丙酸和有机相,2-氯丙酸加入量为对羟基苯甲醚质量的1~3倍,水相和有机相的体积比为1∶(0.8~1.2);将反应温度升高至40~60℃,反应压力2~3MPa,搅拌转速为60~120r/min,反应0.5~1.5h,得到产物2-(4-甲氧基苯氧基)-丙酸;所述的有机相为***、石油醚、丙酮、四氯化碳、苯、2-氯乙烷或异丙醇;
(3)反应后的反应液用HCl溶液或硫酸溶液调成酸性,静置使水相和有机相分离,水相中的2-(4-甲氧基苯氧基)-丙酸钠转化为羧酸形式,进入有机相,分离收集有机相;
(4)有机相分离液蒸发去除溶剂,冷却后,经过酸碱重结晶,得到2-(4-甲氧基苯氧基)-丙酸产品。
2.根据权利要求1所述的相转移法合成2-(4-甲氧基苯氧基)-丙酸的工业化方法,其特征在于:所述的有机相为***、丙酮、四氯化碳、苯或异丙醇。
3.根据权利要求1所述的相转移法合成2-(4-甲氧基苯氧基)-丙酸的工业化方法,其特征在于:所述的相转移催化剂为四丁基溴化铵、四丁基硫酸氢铵、吡啶、三丁胺或环糊精。
4.根据权利要求1所述的相转移法合成2-(4-甲氧基苯氧基)-丙酸的工业化方法,其特征在于:所述的HCl溶液质量浓度为10~30%。
5.根据权利要求1所述的相转移法合成2-(4-甲氧基苯氧基)-丙酸的工业化方法,其特征在于:所述的酸碱重结晶为1~3次,酸碱重结晶的工艺条件为:有机相提取液蒸发去除溶剂后得到的固体加入NaOH水溶液,调节溶液pH至8~10,使其完全溶解;然后再加入HCl,调节其pH至1~3,静置,有白色片状结晶析出,为酸碱重结晶一次;根据重结晶的次数重复上述操作,最终分离结晶,干燥得到终产品。
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