CN112876354B - 具有甜味抑制作用的2-(4-甲氧基苯氧基)丙酸衍生物及其工业化生产方法 - Google Patents

具有甜味抑制作用的2-(4-甲氧基苯氧基)丙酸衍生物及其工业化生产方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种具有甜味抑制作用的2‑(4‑甲氧基苯氧基)丙酸衍生物及其工业化生产方法。其结构通式如下，其中R代表C1‑C4的烷基、C1‑C4的烷氧基、硝基或卤素原子，X代表氢原子或C1‑C3的烷基。将对甲氧基取代苯酚、2‑溴烷酸乙酯、碳酸钾混合，在二甲基甲酰胺中反应后，过滤；在滤液中加入水和有机相，分液处理，蒸除有机相，得到酯类化合物；将所得的酯和氢氧化钠加入乙醇，回流反应，经酸化、萃取、重结晶等步骤得到2‑(4‑甲氧基苯氧基)丙酸衍生物。本发明的衍生物为全新的甜味抑制化合物，对于蔗糖具有良好的甜味抑制效果，工业化方法反应条件温和，温度不超过100℃，分离纯化简单，产物纯度较高。

Description

具有甜味抑制作用的2-(4-甲氧基苯氧基)丙酸衍生物及其工 业化生产方法
技术领域
本发明属于食品科学技术领域，具体涉及一种具有甜味抑制作用的2-(4-甲氧基苯氧基)丙酸衍生物及其工业化生产方法。
背景技术
糖类在食品领域占据举足轻重的地位。除了赋予甜味和能量外，糖类可以改善产品质地，提供香味、色泽和滑腻润滑的口感特性，同时还是一种天然的防腐剂和粘着剂。为了充分发挥这些有益的加工特性，糖类的添加量往往是很高的，容易导致令人难以接受的甜腻口感。具有甜味抑制作用的一类化合物的出现使得食品“过甜”问题迎刃而解。甜味抑制剂通过阻塞甜味受体，在无需减少糖类用量的基础上实现对甜度的控制，保证糖类在食品中的重要功能特性。
2-(4-甲氧基苯氧基)丙酸是目前最常用的一种甜味抑制剂，是存在于咖啡豆的一种天然物质，亦可通过化学方法进行人工合成。2-(4-甲氧基苯氧基)丙酸具有较高的安全性，对于蔗糖、果糖、葡萄糖、山梨糖醇、糖精钠、阿斯巴甜等多种天然或人工甜味剂均有显著的甜味抑制作用，使用量通常仅为万分之一到万分之五。它可以有效改善月饼、巧克力、糖果、蜜饯等高糖食品的甜度，但在高添加量时会具有明显的酸味。
目前对于2-(4-甲氧基苯氧基)丙酸衍生物甜味抑制特性研究相对比较空白。针对2-(4-甲氧基苯氧基)丙酸进行结构改性，所得衍生物是否同样具有高强度的甜味抑制作用，甚至伴随更弱的酸味刺激，所知尚少。本申请人前期探索了一系列不同结构改性的2-(4-甲氧基苯氧基)丙酸衍生物，发现并非所有衍生物都具有甜味抑制的效果。例如，针对2-(4-甲氧基苯氧基)丙酸的羧酸链进行修饰，目标衍生物甜味抑制作用会明显丧失。
国内外对于2-(4-甲氧基苯氧基)丙酸的制备研究已久，但有关其衍生物的制备却鲜有报道。杨玉峰等(精细石油化工，2016，33(02)：77-80)报道了一种利用2-氯丙酸和对甲氧基苯酚，在氢氧化钠和还原剂作用下合成2-(4-甲氧基苯氧基)丙酸的方法，该方法收率高，但反应温度高达135℃；中国专利CN201410110984.9和CN 200910273148.1以水或无水乙醇作为反应溶剂，在相对温和的条件下进行2-(4-甲氧基苯氧基)丙酸的合成，但本申请人研究发现，基于现有专利方法进行2-(4-甲氧基苯氧基)丙酸衍生物的合成，反应原料难以溶解，产率较低或反应产物纯度低，多为油状混合物，不便进行分离纯化。
发明内容
针对上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供了一种结构新颖的具有甜味抑制作用的2-(4-甲氧基苯氧基)丙酸衍生物及其工业化生产方法。本发明的衍生物为全新的甜味抑制化合物，部分化合物相比于2-(4-甲氧基苯氧基)丙酸具有更弱的酸味刺激，提供的工业化生产方法反应条件相对温和，反应温度不超过100℃，分离纯化简单，产物纯度较高，得到的衍生物有望作为新型甜味抑制剂用于改善月饼、巧克力、糖果、蜜饯等高糖食品的甜度。
本发明具体的技术方案如下：
本发明的具有甜味抑制作用的2-(4-甲氧基苯氧基)丙酸衍生物，具有以下化学通式：
Figure BDA0002942380390000021
其中，R所代表的基团为C1-C4的烷基、C1-C4的烷氧基、硝基或卤素原子；
X所代表的基团为氢原子或C1-C3的烷基。
一种具有甜味抑制作用的2-(4-甲氧基苯氧基)丙酸衍生物的工业化生产方法，包括以下步骤：
(1)将对甲氧基取代苯酚、2-溴烷酸乙酯、碳酸钾按摩尔比为1:(1～1.3):(1.1～1.5)的比例混合，在溶剂二甲基甲酰胺中搅拌加热反应8～15h，反应结束后冷却，过滤；在滤液中加入水和有机相，静置分层以除去二甲基甲酰胺，蒸馏收集到的有机层，得到酯类化合物；
(2)将步骤(1)所述的酯类化合物和氢氧化钠按摩尔比为1:(1～1.8)的比例混合加入乙醇中，回流反应3～8h后，蒸馏除去溶剂，将所得固体用水溶解，加入酸性溶液调节pH至1～2；用***萃取酸化后的混合物，加入饱和Na2CO3萃取收集到的有机层，将最后收集的水层用酸性溶液调节其pH至1～2，静置，有固体析出，过滤得到粗产物；
(3)对粗产物进行重结晶，分离结晶，干燥后得到目标化合物。
反应式如下：
Figure BDA0002942380390000031
为进一步实现本发明目的，
优选的，步骤(1)中所述水和有机相的体积比为1：(1～1.5)。
优选的，步骤(1)中所述的反应温度优选为50～80℃。
优选的，步骤(1)中所述的有机相优选为甲苯、乙酸乙酯、正庚烷、二氯甲烷。
优选的，步骤(2)中所述的酯类化合物与乙醇的质量比为1:(4～10)。
优选的，步骤(2)中所述的回流反应温度优选为80～90℃。
优选的，步骤(2)所述酸性溶液为盐酸或硫酸溶液。
进一步优选的，所述的盐酸或硫酸溶液的质量浓度优选为10～40％。
优选的，步骤(3)中所述的重结晶的溶剂为甲醇、乙醇、正丙醇或异丙醇。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
1.提供了一种具有甜味抑制作用的2-(4-甲氧基苯氧基)丙酸衍生物，目标衍生物为全新的甜味抑制化合物，部分化合物相比于2-(4-甲氧基苯氧基)丙酸具有更弱的酸味刺激，可作为新型甜味抑制剂用于改善甜度过高带来的甜腻口感；
2.提供了反应条件相对温和的工业化生产方法，使用极性非质子溶剂二甲基甲酰胺，促进反应的进行，反应温度不超于100℃；
3.分离纯化步骤简单，进行了萃取、重结晶等多次纯化处理，目标产物纯度较高(纯度≥95％)。
具体实施方式
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。
实施例1
2-(3,4-二甲氧基苯氧基)丙酸的制备
(1)在反应容器中加入10kg 3,4-二甲氧基苯酚、14kg 2-溴丙酸乙酯、13kg碳酸钾和150L二甲基甲酰胺，70℃搅拌反应11h。反应结束后冷却，过滤。滤液加入400L水和500L正庚烷，静置分层，蒸馏收集的有机层，得到2-(3,4-二甲氧基苯氧基)丙酸乙酯；
(2)将得到的2-(3,4-二甲氧基苯氧基)丙酸乙酯和3kg氢氧化钠加入90kg乙醇中，85℃回流反应3h后，蒸馏除去溶剂。将所得固体用水溶解，加入质量浓度为30％的盐酸溶液调节pH至2。用***萃取酸化后的混合物，加入饱和Na2CO3萃取收集的有机层。将最后收集的水层用质量浓度为30％的盐酸溶液调节其pH至2，静置，有固体析出，过滤得到2-(3,4-二甲氧基苯氧基)丙酸粗产物。
(3)用乙醇溶液对粗产物进行重结晶，分离结晶，干燥后得到白色固体2-(3,4-二甲氧基苯氧基)丙酸，纯度≥95％。
(4)1H NMR(600MHz,CDCl3)δ6.75(d,1H,J＝8.7Hz),6.58(d,1H,J＝2.8Hz),6.36(dd,1H,J＝8.7,2.9Hz),4.73(q,1H,J＝6.8Hz),3.84(d,6H,J＝9.7Hz),1.65(d,3H,J＝6.9Hz)。0.15‰2-(3,4-二甲氧基苯氧基)丙酸对20％蔗糖溶液的甜度抑制率为30.5％，酸味值为5.0。
实施例2
2-(2-氯-4-甲氧基苯氧基)丙酸的制备
(1)在反应容器中加入10kg 2-氯-4-甲氧基苯酚、14kg 2-溴丙酸乙酯、13kg碳酸钾和150L二甲基甲酰胺，70℃搅拌反应11h。反应结束后冷却，过滤。滤液加入400L水和500L正庚烷，静置分层，蒸馏收集的有机层，得到2-(2-氯-4-甲氧基苯氧基)丙酸乙酯；
(2)将得到的2-(2-氯-4-甲氧基苯氧基)丙酸乙酯和3kg氢氧化钠加入90kg乙醇中，85℃回流反应3h后，蒸馏除去溶剂。将所得固体用水溶解，加入质量浓度为30％的盐酸溶液调节pH至2。用***萃取酸化后的混合物，加入饱和Na2CO3萃取收集的有机层。将最后收集的水层用质量浓度为30％的盐酸溶液调节其pH至2，静置，有固体析出，过滤得到2-(2-氯-4-甲氧基苯氧基)丙酸粗产物；
(3)用乙醇溶液对粗产物进行重结晶，分离结晶，干燥后得到白色固体2-(2-氯-4-甲氧基苯氧基)丙酸，纯度≥95％。
(4)1H NMR(600MHz,CDCl3)δ6.97–6.92(m,2H),6.74(dd,1H,J＝9.0,3.0Hz),4.69(q,1H,J＝6.9Hz),3.77(s,3H),1.68(d,3H,J＝6.9Hz)。0.15‰2-(2-氯-4-甲氧基苯氧基)丙酸对20％蔗糖溶液的甜度抑制率为32.7％，酸味值为3.4。
实施例3
2-(4-甲氧基-2-甲基苯氧基)乙酸
(1)在反应容器中加入10kg 2-甲基-4-甲氧基苯酚、14kg 2-溴乙酸乙酯、13kg碳酸钾和150L二甲基甲酰胺，70℃搅拌反应11h。反应结束后冷却，过滤。滤液加入400L水和500L正庚烷，静置分层，蒸馏收集的有机层，得到2-(4-甲氧基-2-甲基苯氧基)乙酸乙酯；
(2)将得到的2-(4-甲氧基-2-甲基苯氧基)乙酸乙酯和3kg氢氧化钠加入90kg乙醇中，85℃回流反应3h后，蒸馏除去溶剂。将所得固体用水溶解，加入质量浓度为30％的盐酸溶液调节pH至2。用***萃取酸化后的混合物，加入饱和Na2CO3萃取收集的有机层。将最后收集的水层用质量浓度为30％的盐酸溶液调节其pH至2，静置，有固体析出，过滤得到2-(4-甲氧基-2-甲基苯氧基)乙酸乙酯粗产物；
(3)用乙醇溶液对粗产物进行重结晶，分离结晶，干燥后得到淡黄色固体2-(4-甲氧基-2-甲基苯氧基)乙酸，纯度≥95％。
(4)1H NMR(600MHz,CDCl3)δ6.75(dd,1H,J＝3.0,0.9Hz),6.70(d,1H,J＝8.8Hz),6.67–6.64(m,1H),4.63(s,2H),3.76(s,3H),2.27(s,3H)。0.15‰2-(4-甲氧基-2-甲基苯氧基)乙酸对20％蔗糖溶液的甜度抑制率为32.3％，酸味值为3.5。
对比例
2-(4-甲氧基苯氧基)丙酸
根据专利CN 200910273148.1实施例2制得2-(4-甲氧基苯氧基)丙酸，0.15‰2-(4-甲氧基苯氧基)丙酸对20％蔗糖溶液的甜度抑制率为34.1％，酸味值为5.1。
实施例所述化合物的甜味抑制效果与2-(4-甲氧基苯氧基)丙酸相近，但不良酸味刺激优于2-(4-甲氧基苯氧基)丙酸。
以上实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种具有甜味抑制作用的2-(4-甲氧基苯氧基)丙酸衍生物在作为弱酸味的甜味抑制剂中的应用，其特征在于，所述具有甜味抑制作用的2-(4-甲氧基苯氧基)丙酸衍生物为2-(2-氯-4-甲氧基苯氧基)丙酸、2-(4-甲氧基-2-甲基苯氧基)乙酸。
2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述具有甜味抑制作用的2-(4-甲氧基苯氧基)丙酸衍生物的制备方法包括以下步骤：
(1)将对甲氧基取代苯酚、2-溴烷酸乙酯、碳酸钾按摩尔比为1:(1～1.3):(1.1～1.5)的比例混合，在溶剂二甲基甲酰胺中搅拌加热反应8～15h，反应结束后冷却，过滤；在滤液中加入水和有机相，静置分层以除去二甲基甲酰胺，蒸馏收集到的有机层，得到酯类化合物；
(2)将步骤(1)所述的酯类化合物和氢氧化钠按摩尔比为1:(1～1.8)的比例混合加入乙醇中，回流反应3～8h后，蒸馏除去溶剂，将所得固体用水溶解，加入酸性溶液调节pH至1～2；用***萃取酸化后的混合物，加入饱和Na2CO3萃取收集到的有机层，将最后收集的水层用酸性溶液调节其pH至1～2，静置，有固体析出，过滤得到粗产物；
(3)对粗产物进行重结晶，分离结晶，干燥后得到目标化合物。
3.根据权利要求2所述的应用，其特征在于，步骤(1)中所述水和有机相的体积比为1：(1～1.5)。
4.根据权利要求2所述的应用，其特征在于，步骤(1)中所述反应的温度为50～80℃。
5.根据权利要求2所述的应用，其特征在于，步骤(1)中所述有机相为甲苯、乙酸乙酯、正庚烷、二氯甲烷。
6.根据权利要求2所述的应用，其特征在于，步骤(2)中所述的酯类化合物与乙醇的质量比为1:(4～10)。
7.根据权利要求2所述的应用，其特征在于，步骤(2)中所述回流反应的温度为80～90℃。
8.根据权利要求2所述的应用，其特征在于，步骤(2)所述酸性溶液为盐酸或硫酸溶液。
9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，所述盐酸或硫酸溶液的质量浓度为10～40％。
10.根据权利要求2-9任一项所述的应用，其特征在于，步骤(3)所述重结晶的溶剂为甲醇、乙醇、正丙醇或异丙醇。
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