專利名稱：一種三氯蔗糖－6－乙酯的合成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及制備食品甜味劑三氯蔗糖的關(guān)鍵中間體三氯蔗糖-6-乙酯的合成方法。
背景技術(shù)：
三氯蔗糖(sucralose，分子式C12H19O8Cl3，分子量397.64)是一種低能量高甜度甜味劑，其甜度為蔗糖的600-800倍。它是蔗糖分子中4、1’、6’位置的三個(gè)羥基被氯原子取代而成的。三氯蔗糖合成的關(guān)鍵過程是其中間體三氯蔗糖-6-乙酯的合成，在蔗糖分子結(jié)構(gòu)中有8個(gè)羥基，其相對反應(yīng)活性是6和6’＞4＞1’＞2＞3，3’，4’。要制備三氯蔗糖-6-乙酯必須保護(hù)蔗糖的6位羥基，然后用進(jìn)行選擇性氯化。
在三氯蔗糖的制備中，所有的合成路線都涉及到氯代步驟，氯代是合成三氯蔗糖的關(guān)鍵問題，必須采用有效的氯代試劑和氯代方法。蔗糖-6-乙酯的氯代過程通常采用Vilsimier試劑。Vilsimier試劑是由取代酰胺與鹵化劑組成的復(fù)合試劑。取代酰胺可用通式RCONR1R2來表示[R為H、低烴基、取代苯基；R1、R2各自為低烴基、取代苯基，或R1R2N為(CH2CH2)2N，(CH2)nN(n＝4，5)等]，常用的酰胺有DMF和MFA；鹵化劑有POCl3、SOCl2、COCl2、(COCl)2，有時(shí)也用PCl5、PCl3、PCl3/Cl2、SO2Cl2、P2O3Cl4或金屬鹵化物、酸酐，較常用的為光氣或氯化亞砜。使用氯化亞砜簡單安全，但產(chǎn)物收率較低，并且氯代中釋放大量二氧化硫氣體，增加后繼處理步驟和設(shè)備要求。使用光氣雖收率很高，但是光氣是一種劇毒氣體，不易儲存和運(yùn)輸，同時(shí)光氣作為氣體也不方便進(jìn)行準(zhǔn)確計(jì)量，尤其當(dāng)實(shí)驗(yàn)室需要少量精確的定量光氣，過量使用容易造成副反應(yīng)。因此迫切需要一種替代光氣和取代酰胺生成Vilsimier試劑來實(shí)現(xiàn)蔗糖-6-乙酯的氯代的工藝。
專利申請?zhí)枮?00410065846.X、發(fā)明名稱為“采用固體光氣氯代制備三氯蔗糖-6-乙酯的方法”的發(fā)明專利，提供了一種以固體光氣替代光氣對蔗糖-6-乙酯進(jìn)行氯代的方法，部分的解決了上述問題。但它采用的惰性溶劑為苯、甲苯、四氯化碳等有毒物質(zhì)，而且其中的該發(fā)明中的DMF大大過量且無法利用，易對環(huán)境造成污染。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明既是為了提供一種采用毒性較低且容易回收利用的溶劑、并以雙(三氯甲基)碳酸酯替代光氣、產(chǎn)物收率高的三氯蔗糖-6-乙酯的合成方法。
為達(dá)到發(fā)明目的本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種三氯蔗糖-6-乙酯的合成方法，所述方法是將雙(三氯甲基)碳酸酯溶于四氫呋喃中，0～5℃下滴加至含有N-甲?；鶊F(tuán)的叔胺中，生成Vilsmeier試劑后，再于0～5℃下往反應(yīng)液中滴加含有蔗糖-6-乙酯的四氫呋喃溶液，于110～120℃下反應(yīng)4～6h，反應(yīng)結(jié)束后反應(yīng)液用堿液調(diào)至中性、乙酸乙酯萃取、活性炭脫色、重結(jié)晶得到三氯蔗糖-6-乙酯晶體；所述雙(三氯甲基)碳酸酯與含有N-甲?；鶊F(tuán)的叔胺物質(zhì)的量之比為1∶4～5。其中每3mol的N-甲酰基團(tuán)的叔胺與1mol雙(三氯甲基)碳酸酯生成Vilsmeier試劑，過量的含N-甲酰基團(tuán)的叔胺與四氫呋喃組成反應(yīng)的混合溶劑體系，反應(yīng)在含N-甲酰基團(tuán)的叔胺溶液-四氫呋喃氣氛中進(jìn)行，不需保護(hù)氣，也避免了因使用保護(hù)氣而增加設(shè)備的問題。本方法采用四氫呋喃為溶劑，由于其沸點(diǎn)較低易回收利用，且毒性較低。另外，本發(fā)明方法是先生成Vilsmeier試劑后再將含有蔗糖-6-乙酯的四氫呋喃溶液滴加到其中，與專利申請?zhí)枮?00410065846.X發(fā)明名稱為“采用固體光氣氯代制備三氯蔗糖-6-乙酯的方法”的發(fā)明專利相比，反應(yīng)過程中，由于不采用N-甲?；鶊F(tuán)的叔胺作為溶劑溶解蔗糖-6-乙酯，因此較大程度的降低了N-甲?；鶊F(tuán)的叔胺的用量。
所述含有N-甲?；鶊F(tuán)的叔胺為下列之一①N-甲酰哌啶、②N-甲酰嗎啉、③N，N-二甲基甲酰胺、④N，N-二乙基甲酰胺。
具體的，所述方法如下將雙(三氯甲基)碳酸酯溶于四氫呋喃中，在0～5℃下，滴加至含有N-甲?；鶊F(tuán)的叔胺中，生成Vilsmeier試劑；將含Vilsmeier試劑的反應(yīng)液于室溫下攪拌反應(yīng)30～60min，冷卻至0～5℃后滴加含蔗糖-6-乙酯的四氫呋喃溶液，緩慢升溫至65～70℃回流反應(yīng)1～2h，然后緩慢升溫至80～85℃回流反應(yīng)1～2h，最后緩慢升溫至110～120℃回流反應(yīng)4～6h，反應(yīng)結(jié)束后反應(yīng)液冷卻至室溫，用堿液調(diào)至中性、乙酸乙酯萃取、重結(jié)晶得三氯蔗糖-6-乙酯晶體。
優(yōu)選的，所述方法如下將雙(三氯甲基)碳酸酯溶于四氫呋喃中，在0～5℃下，滴加至含有N，N-二甲基甲酰胺中，生成Vilsmeier試劑；將含Vilsmeier試劑的反應(yīng)液于室溫下攪拌反應(yīng)30～60min，冷卻至0～5℃后滴加含蔗糖-6-乙酯的四氫呋喃溶液，緩慢升溫至65～70℃回流反應(yīng)1h，然后緩慢升溫至80～85℃回流反應(yīng)1h，最后緩慢升溫至110～120℃回流反應(yīng)4.5h，反應(yīng)結(jié)束后反應(yīng)液冷卻至室溫，用堿液調(diào)至中性、乙酸乙酯萃取、重結(jié)晶得三氯蔗糖-6-乙酯晶體。
本發(fā)明所述的有益效果主要體現(xiàn)在；采用四氫呋喃為溶劑，易回收利用、毒性低，且操作簡單、收率高。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步描述，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不僅限于此實(shí)施例1投料物質(zhì)的量的比為蔗糖-6-乙酯∶雙(三氯甲基)碳酸酯＝3∶7；含N-甲?；鶊F(tuán)的叔胺與雙(三氯甲基)碳酸酯的體積重量比(ml/g)＝1∶1，蔗糖-6-乙酯投料量為5g(0.013mol)，雙(三氯甲基)碳酸酯的投料量為10g(0.030mol)，含N-甲?；鶊F(tuán)的叔胺為N，N-二甲基甲酰胺，其用量為10ml，溶解蔗糖-6-乙酯和雙(三氯甲基)碳酸酯的四氫呋喃的體積各為10ml。
在裝有機(jī)械攪拌、溫度計(jì)、回流冷凝管、分水器、恒壓滴液漏斗的100ml四口燒瓶內(nèi)，投入含N-甲?；鶊F(tuán)的叔胺。冰鹽浴使體系溫度降至0℃，滴加雙(三氯甲基)碳酸酯的四氫呋喃溶液?？刂品磻?yīng)溫度不超過5℃。約半小時(shí)滴加完畢，升至室溫下反應(yīng)半小時(shí)。再將溫度降至0～5℃，緩慢滴加蔗糖-6-乙酯的四氫呋喃溶液。滴加完畢經(jīng)20min溫度升至65～70℃，反應(yīng)體系變?yōu)榫嗉t色溶液，此溫度下回流反應(yīng)1h。再經(jīng)20min升溫至80～85℃，回流反應(yīng)1h.最后升溫至110～120℃，回流反應(yīng)4.5h。反應(yīng)過程中通過控制四氫呋喃的餾出量來控制反應(yīng)體系的溫度。反應(yīng)完畢后將反應(yīng)液冷至室溫。用適量的液堿調(diào)至中性，乙酸乙酯萃取、活性炭脫色，溶液濃縮重結(jié)晶得三氯蔗糖-6-乙酯(3.04g，0.0069mol)，摩爾收率為53.2％。
實(shí)施例2投料物質(zhì)的量的比為蔗糖-6-乙酯∶雙(三氯甲基)碳酸酯＝1∶3；含N-甲酰基團(tuán)的叔胺與雙(三氯甲基)碳酸酯的體積重量比(ml/g)＝1∶1，蔗糖-6-乙酯投料量為10g(0.026mol)，，雙(三氯甲基)碳酸酯的投料量為23g(0.078mol)，含N-甲?；鶊F(tuán)的叔胺為N，N-二甲基甲酰胺，其用量為23ml，溶解蔗糖-6-乙酯和雙(三氯甲基)碳酸酯的四氫呋喃的體積各為20ml。其他操作同實(shí)施例1。經(jīng)旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀濃縮結(jié)晶得到產(chǎn)品(6.64g，0.015mol)，摩爾收率為58％.
實(shí)施例3投料物質(zhì)的量的比為蔗糖-6-乙酯∶雙(三氯甲基)碳酸酯＝1∶2；含N-甲?；鶊F(tuán)的叔胺與雙(三氯甲基)碳酸酯的體積重量比(ml/g)＝1∶1，蔗糖-6-乙酯投料量為5g(0.013mol)，雙(三氯甲基)碳酸酯的投料量為10g(0.03mol)，含N-甲?；鶊F(tuán)的叔胺為N，N-二甲基甲酰胺，其用量為10ml，溶解蔗糖-6-乙酯和雙(三氯甲基)碳酸酯的四氫呋喃的體積各為10ml。其他操作同實(shí)施例1。經(jīng)旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀濃縮結(jié)晶得到產(chǎn)品(3.10g，0.0071mol)，摩爾收率為54.4％。
實(shí)施例4投料物質(zhì)的量的比為蔗糖-6-乙酯∶雙(三氯甲基)碳酸酯＝1∶2；含N-甲?；鶊F(tuán)的叔胺與雙(三氯甲基)碳酸酯的體積重量比(ml/g)＝9∶5。蔗糖-6-乙酯投料量為10g(0.026mol)，雙(三氯甲基)碳酸酯的投料量為15g(0.052mol)，含N-甲?；鶊F(tuán)的叔胺為N-甲酰哌啶，其用量為27ml.溶解蔗糖-6-乙酯和雙(三氯甲基)碳酸酯的四氫呋喃各為20ml。其他操作同實(shí)施例1。經(jīng)旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀濃縮結(jié)晶得到產(chǎn)品(6.16g，0.014mol)，摩爾收率為54.4％。
實(shí)施例5投料物質(zhì)的量的比為蔗糖-6-乙酯∶雙(三氯甲基)碳酸酯＝3∶7；含N-甲酰基團(tuán)的叔胺與雙(三氯甲基)碳酸酯的體積重量比(ml/g)＝9∶5。蔗糖-6-乙酯投料量為5g(0.013mol)，雙(三氯甲基)碳酸酯的投料量為10g(0.03mol)，含N-甲?；鶊F(tuán)的叔胺為N-甲酰哌啶，其用量為18ml.溶解蔗糖-6-乙酯和雙(三氯甲基)碳酸酯的四氫呋喃各為10ml。其他操作同實(shí)施例1。經(jīng)旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀濃縮結(jié)晶得到產(chǎn)品(3.12g，0.0071mol)，摩爾收率為54.7％。
實(shí)施例6投料物質(zhì)的量的比為蔗糖-6-乙酯∶雙(三氯甲基)碳酸酯＝3∶7；含N-甲?；鶊F(tuán)的叔胺與雙(三氯甲基)碳酸酯的體積重量比(ml/g)＝9∶5，蔗糖-6-乙酯投料量為8g(0.021mol)，，雙(三氯甲基)碳酸酯的投料量為15g(0.049mol)，含N甲酰基團(tuán)的叔胺為N-甲酰哌啶，其用量為27ml，溶解蔗糖-6-乙酯和雙(三氯甲基)碳酸酯的四氫呋喃的體積各為20ml。其他操作同實(shí)施例1。經(jīng)旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀濃縮結(jié)晶得到產(chǎn)品(5.16g，0.0117mol)，摩爾收率為55.7％實(shí)施例7投料物質(zhì)的量的比為蔗糖-6-乙酯∶雙(三氯甲基)碳酸酯＝3∶7；含N-甲?；鶊F(tuán)的叔胺與雙(三氯甲基)碳酸酯的體積重量比(ml/g)＝9∶5。蔗糖-6-乙酯投料量為5g(0.013mol)，雙(三氯甲基)碳酸酯的投料量為10g(0.03mol)，含N-甲?；鶊F(tuán)的叔胺為N-甲酰嗎啉，其用量為18ml.溶解蔗糖-6-乙酯和雙(三氯甲基)碳酸酯的四氫呋喃各為10ml。其他操作同實(shí)施例1。經(jīng)旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀濃縮結(jié)晶得到產(chǎn)品(3.08g，0.0070mol)，摩爾收率為53.7％。
權(quán)利要求
1.一種三氯蔗糖-6-乙酯的合成方法，其特征在于所述方法是將雙(三氯甲基)碳酸酯溶于四氫呋喃中，0～5℃下滴加至含有N-甲?；鶊F(tuán)的叔胺中，生成Vilsmeier試劑后，再于0～5℃下往反應(yīng)液中滴加含有蔗糖-6-乙酯的四氫呋喃溶液，于110～120℃下反應(yīng)4～6h，反應(yīng)結(jié)束后反應(yīng)液用堿液調(diào)至中性、乙酸乙酯萃取、活性炭脫色、重結(jié)晶得到三氯蔗糖-6-乙酯晶體；所述雙(三氯甲基)碳酸酯與含有N-甲?；鶊F(tuán)的叔胺物質(zhì)的量之比為1∶4～5。
2.如權(quán)利要求1所述的三氯蔗糖-6-乙酯的合成方法，其特征在于所述含有N-甲?；鶊F(tuán)的叔胺為下列之一①N-甲酰哌啶、②N-甲酰嗎啉、③N，N-二甲基甲酰胺、④N，N-二乙基甲酰胺。
3.如權(quán)利要求2所述的三氯蔗糖-6-乙酯的合成方法，其特征在于所述方法如下將雙(三氯甲基)碳酸酯溶于四氫呋喃中，在0～5℃下，滴加至含有N-甲?；鶊F(tuán)的叔胺中，生成Vilsmeier試劑；將含Vilsmeier試劑的反應(yīng)液于室溫下攪拌反應(yīng)30～60min，冷卻至0～5℃后滴加含蔗糖-6-乙酯的四氫呋喃溶液，緩慢升溫至65～70℃回流反應(yīng)1～2h，然后緩慢升溫至80～85℃回流反應(yīng)1～2h，最后緩慢升溫至110～120℃回流反應(yīng)4～6h，反應(yīng)結(jié)束后反應(yīng)液冷卻至室溫，用堿液調(diào)至中性、乙酸乙酯萃取、重結(jié)晶得三氯蔗糖-6-乙酯晶體。
4.如權(quán)利要求3所述的所述的三氯蔗糖-6-乙酯的合成方法，其特征在于所述方法如下將雙(三氯甲基)碳酸酯溶于四氫呋喃中，在0～5℃下，滴加至含有N，N-二甲基甲酰胺中，生成Vilsmeier試劑；將含Vilsmeier試劑的反應(yīng)液于室溫下攪拌反應(yīng)30～60min，冷卻至0～5℃后滴加含蔗糖-6-乙酯的四氫呋喃溶液，緩慢升溫至65～70℃回流反應(yīng)1h，然后緩慢升溫至80～85℃回流反應(yīng)1h，最后緩慢升溫至110～120℃回流反應(yīng)4.5h，反應(yīng)結(jié)束后反應(yīng)液冷卻至室溫，用堿液調(diào)至中性、乙酸乙酯萃取、重結(jié)晶得三氯蔗糖-6-乙酯晶體。
全文摘要
本發(fā)明涉及制備食品甜味劑三氯蔗糖的關(guān)鍵中間體三氯蔗糖－6－乙酯的合成方法。所述方法是將雙(三氯甲基)碳酸酯溶于四氫呋喃中，0～5℃下滴加至含有N－甲?；鶊F(tuán)的叔胺中，生成Vilsmeier試劑后，再于0～5℃下往反應(yīng)液中滴加含有蔗糖－6－乙酯的四氫呋喃溶液，于110～120℃下反應(yīng)4～6h，反應(yīng)結(jié)束后反應(yīng)液用堿液調(diào)至中性、乙酸乙酯萃取、活性炭脫色、重結(jié)晶得到三氯蔗糖－6－乙酯晶體；所述雙(三氯甲基)碳酸酯與含有N－甲酰基團(tuán)的叔胺物質(zhì)的量之比為1∶4～5。本發(fā)明具有工藝簡單、安全、無污染、產(chǎn)品純度高等優(yōu)點(diǎn)，非常適合工業(yè)化生產(chǎn)。
文檔編號C07H5/00GK1896087SQ20061005199
公開日2007年1月17日 申請日期2006年6月15日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月15日
發(fā)明者蘇為科, 陳志衛(wèi), 陳運(yùn)強(qiáng), 陳炯明, 王艷麗 申請人:浙江工業(yè)大學(xué), 上虞盛暉化工有限公司