一種廉價(jià)高效的紐甜制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于化學(xué)合成及化工工藝領(lǐng)域，具體涉及一種廉價(jià)高效的紐甜制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 紐甜，簡(jiǎn)稱NTM，是阿斯巴甜（APM)的衍生物，屬于新型的二肽類強(qiáng)力甜味劑，是目 前世界公認(rèn)的最甜人工合成甜味劑，其甜度為蔗糖的8000倍左右，口味也與蔗糖相近。紐 甜是由Tinti和Nofre通過對(duì)阿斯巴甜分子結(jié)構(gòu)和連接不同疏水基團(tuán)的研究合成出來的。 1993年紐甜取得物質(zhì)專利，2002年7月紐甜通過美國(guó)食品藥物管理局食品添加物審核認(rèn) 定，允許其在所有食品及飲料中使用。我國(guó)衛(wèi)生部2003年第4號(hào)公告正式批準(zhǔn)紐甜作為新 的食品添加劑品種，在各類食品生產(chǎn)中均可使用。
[0003] 紐甜可通過L-a-天冬氨酸、L-苯丙氨酸與3, 3-二甲基丁醛合成，也可通過阿 斯巴甜與3, 3-二甲基丁醛反應(yīng)生成。鑒于目前國(guó)內(nèi)阿斯巴甜生產(chǎn)量很大，并且質(zhì)量穩(wěn)定、 價(jià)格低廉，因此研究由阿斯巴甜直接與3, 3-二甲基丁醛反應(yīng)合成紐甜，具有良好的商業(yè)化 生產(chǎn)前景。3, 3-二甲基丁醛也是合成紐甜的一種重要原料，而目前由于生產(chǎn)3, 3-二甲基 丁醛成本很高，國(guó)內(nèi)工業(yè)化生產(chǎn)較少，因而3, 3二甲基丁醛的來源也就成為了限制紐甜產(chǎn) 量的一個(gè)瓶頸。因此，3, 3-二甲基丁醛的制備方式和成本對(duì)紐甜的生產(chǎn)和推廣有很大的影 響。目前，3, 3-二甲基丁醛的制備方法有：1) 3, 3-二甲基丁醇氧化法；2) 1-氯-3, 3-二甲 基丁烷氧化法；3) 1，1-二氯-3, 3-二甲基丁烷高溫水解法；4) 3, 3-二甲基丁酰氯催化氫化 法。上述方法中的前三種，或是采用的原材料價(jià)格較貴，且不易獲得，或是反應(yīng)收率低，造成 3, 3-二甲基丁醛的制備成本很高，或是制備過程中產(chǎn)生大量廢液廢渣，造成嚴(yán)重的環(huán)境污 染。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于提供一種合成路線短、原料廉價(jià)易得、操作簡(jiǎn)單、 產(chǎn)率高且產(chǎn)品純度高的紐甜制備方法，以降低紐甜的生產(chǎn)成本，實(shí)現(xiàn)紐甜的商業(yè)化大規(guī)模 應(yīng)用。
[0005] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：
[0006] -種廉價(jià)高效的紐甜制備方法，它包括如下步驟：
[0007] (1)將3, 3-二甲基丁酰氯與溶劑混合，加入Pd/C催化劑，在80~150°C、攪拌條 件下，通入氫氣進(jìn)行還原，精制得到3, 3-二甲基丁醛；
[0008] (2)將3, 3-二甲基丁醛與阿斯巴甜在酸性溶液中加入Pd/C催化劑，氫氣氛圍、攪 拌、室溫條件下反應(yīng)12~36h，反應(yīng)結(jié)束后過濾，濾液減壓去除溶劑，降溫靜置析出白色固 體，過濾即可得到紐甜。
[0009] 步驟（1)中，所述的溶劑為苯、甲苯、二甲苯、對(duì)二甲苯、四氫呋喃、二氧六環(huán)或 N-甲基吡咯烷酮；所述的3, 3-二甲基丁酰氯與溶劑的體積比為1:1~10。
[0010] 步驟（1)中，優(yōu)選在120°c、強(qiáng)烈攪拌條件下，通入氫氣進(jìn)行還原。
[0011] 步驟⑴中，所述的Pd/c用量為3, 3-二甲基丁酰氯質(zhì)量的5%~30%。
[0012] 步驟（1)中，所述的強(qiáng)烈攪拌轉(zhuǎn)速為800~3000rpm。
[0013] 步驟（1)中，氫氣通入流速為50-200mL/min。
[0014] 步驟（1)中，所述的精制，方法為精餾或使用亞硫酸氫鈉中的一種或同時(shí)使用。
[0015] 步驟（2)中，所述的酸性溶液為酸溶液和有機(jī)溶劑的混合溶液，所述的酸溶液為 0. 1~1.Omol/L的甲酸水溶液、0. 1~1.Omol/L的乙酸水溶液、0. 1~1.Omol/L的三氟乙 酸水溶液和〇. 1~1. 〇m〇l/L的鹽酸水溶液中的任意一種，所述的有機(jī)溶劑為甲醇、乙醇、正 丙醇、異丙醇、叔戊醇和三氟乙醇中的任意一種，酸溶液和有機(jī)溶劑混合體積比為1:0. 5~ 2〇
[0016] 步驟（2)中，優(yōu)選將3, 3-二甲基丁醛與阿斯巴甜在酸性溶液中加入Pd/C催化劑， 氫氣氛圍、攪拌、室溫條件下反應(yīng)24h。
[0017] 步驟（2)中，所述的Pd/C用量為3,3_二甲基丁醛與阿斯巴甜總質(zhì)量的5%~ 30%〇
[0018] 步驟（2)中，3, 3-二甲基丁醛與阿斯巴甜的摩爾比為1~1.05:1。
[0019] 步驟（2)中，攪拌轉(zhuǎn)速為800~3000rpm。
[0020] 步驟⑵中，濾液減壓去除溶劑的溫度為20~50°C，靜置的溫度為-10_30°C。
[0021] 步驟（1)和步驟⑵中，Pd/C催化劑為市售的5%Pd/C催化劑。
[0022] 本發(fā)明的兩步法反應(yīng)式如下：
[0023]
[0024] 有益效果：本發(fā)明方法，3, 3-二甲基丁酰氯廉價(jià)易得，還原制得3, 3-二甲基丁醛 的反應(yīng)效率高，反應(yīng)時(shí)間短；在酸性溶液中制備紐甜的副產(chǎn)物少，反應(yīng)不需加壓，產(chǎn)品收率 高且產(chǎn)品純度高，具有良好的規(guī)?；a(chǎn)前景。
【具體實(shí)施方式】
[0025] 根據(jù)下述實(shí)施例，可以更好地理解本發(fā)明。然而，本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，實(shí) 施例所描述的內(nèi)容僅用于說明本發(fā)明，而不應(yīng)當(dāng)也不會(huì)限制權(quán)利要求書中所詳細(xì)描述的本 發(fā)明。
[0026] 實(shí)施例1~15 :3, 3-二甲基丁醛的制備。
[0027] 將3,3_二甲基丁酰氯與溶劑以一定體積比（V1:V2)混合，加入Pd/C，在強(qiáng)烈攪拌 (lOOOrpm)下以一定流速通入氫氣進(jìn)行還原，反應(yīng)溫度為120°C，氣相色譜監(jiān)測(cè)反應(yīng)過程， 3, 3-二甲基丁酰氯完全轉(zhuǎn)化后停止反應(yīng)，過濾除去Pd/C，濾液精制得到高純度的3, 3-二甲 基丁醛。濾餅Pd/C可重復(fù)使用。
[0028] 表1 3, 3-二甲基丁醛的制備
[0029]
[0031] 實(shí)施例16 :3, 3-二甲基丁醛的精制。
[0032] 將過濾后的反應(yīng)液放入單口瓶中，加入沸石，使用刺形分餾柱進(jìn)行分離提純，將產(chǎn) 物緩慢蒸出，得到純度為89%的3, 3-二甲基丁醛，收率為71 %。
[0033] 實(shí)施例17 :3, 3-二甲基丁醛的精制。
[0034] 將過濾后的反應(yīng)液放入單口瓶中，加入沸石，使用填充型分餾柱進(jìn)行分離提純，將 產(chǎn)物緩慢蒸出，得到純度為92 %的3, 3-二甲基丁醛，收率為69 %。
[0035] 實(shí)施例18 :3, 3-二甲基丁醛的精制。
[0036] 將NaHS03飽和水溶液滴加到過濾后的3, 3-二甲基丁醛反應(yīng)混合液中，迅速攪拌， 沉淀出白色固體。放入冰水混合物中攪拌冷卻，形成的淤漿在冷卻下攪拌過夜。過濾該混 合物，固體用乙醚和乙醚/甲醇混合液洗滌，在真空干燥箱（40°C)中干燥過夜。將3, 3-二 甲基丁醛的NaHSOjp合物與NaHCO3和適量水加入到圓底燒瓶中，加熱蒸餾得到3, 3-二甲 基丁醛和水的共沸物。分液得到純度為99%的3, 3-二甲基丁醛，收率為62%。
[0037] 實(shí)施例19~39 :紐甜的制備與精制
[0038] 將3, 3-二甲基丁醛與阿斯巴甜（摩爾比1:1)溶于酸性有機(jī)混合溶液中（酸性水 溶液與有機(jī)溶劑的體積比為V3:v4)，加入Pd/C，在氫氣氛圍下室溫?cái)嚢瑁?200rpm)反應(yīng)24h， 反應(yīng)結(jié)束后過濾，在一定溫度下減壓除去有機(jī)溶劑，降溫靜置析出白色固體，過濾即可得到 甜味劑紐甜。濾餅Pd/C可重復(fù)使用。
[0039] 表2紐甜的制備與精制
[0040]
[0041 ]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種廉價(jià)高效的紐甜制備方法，其特征在于，它包括如下步驟： (1) 將3, 3-二甲基丁酰氯與溶劑混合，加入Pd/C催化劑，在80~150°C、攪拌條件下， 通入氫氣進(jìn)行還原，精制得到3, 3-二甲基丁醛； (2) 將3, 3-二甲基丁醛與阿斯巴甜在酸性溶液中加入Pd/C催化劑，氫氣氛圍、攪拌、室 溫條件下反應(yīng)12~36h，反應(yīng)結(jié)束后過濾，濾液減壓去除溶劑，降溫靜置析出白色固體，過 濾即可得到紐甜。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟（1)中，所述的溶劑為苯、甲苯、 二甲苯、對(duì)二甲苯、四氫呋喃、二氧六環(huán)或N-甲基吡咯烷酮；所述的3, 3-二甲基丁酰氯與溶 劑的體積比為1:1~10。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟（1)中，所述的Pd/C用量為 3, 3-二甲基丁酰氯質(zhì)量的5%~30%。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟（1)中，所述的攪拌轉(zhuǎn)速為 800 ~3000rpm。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟（1)中，氫氣通入流速為50~ 200mL/min〇6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟（2)中，所述的酸性溶液為酸溶 液和有機(jī)溶劑的混合溶液，所述的酸溶液為0. 1~I. 〇mol/L的甲酸水溶液、0. 1~1.0 mol/ L的乙酸水溶液、0? 1~1.0 mol/L的三氟乙酸水溶液和0? 1~1.0 mol/L的鹽酸水溶液中 的任意一種，所述的有機(jī)溶劑為甲醇、乙醇、正丙醇、異丙醇、叔戊醇和三氟乙醇中的任意一 種，酸溶液和有機(jī)溶劑混合體積比為1:0. 5~2。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟（2)中，所述的Pd/C用量為 3, 3-二甲基丁醛與阿斯巴甜總質(zhì)量的5%~30%。8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟（2)中，3, 3-二甲基丁醛與阿斯 巴甜的摩爾比為1~1. 05:1。9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟（2)中，攪拌轉(zhuǎn)速為800~ 3000rpm〇10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟⑵中，濾液減壓去除溶劑的溫 度為20~50°C，靜置的溫度為-10~30°C。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種廉價(jià)高效的紐甜制備方法，它包括如下步驟：(1)將3,3-二甲基丁酰氯與溶劑混合，加入Pd/C催化劑，在80～150？℃、強(qiáng)烈攪拌條件下，通入氫氣進(jìn)行還原，精制得到3,3-二甲基丁醛；(2)將3,3-二甲基丁醛與阿斯巴甜在酸性溶液中加入Pd/C催化劑，氫氣氛圍、攪拌、室溫條件下反應(yīng)12～36？h，反應(yīng)結(jié)束后過濾，濾液減壓去除溶劑，降溫靜置析出白色固體，過濾即可得到紐甜。本發(fā)明方法中采用的原料價(jià)格低廉，合成路線短，操作簡(jiǎn)單，且制備出的紐甜純度高，具有良好的商業(yè)化生產(chǎn)前景。
【IPC分類】C07K1/30, C07K5/075, C07K1/02
【公開號(hào)】CN105131081
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510567456
【發(fā)明人】郭凱, 喬凱, 萬力, 孫小寧
【申請(qǐng)人】南京工業(yè)大學(xué)
【公開日】2015年12月9日
【申請(qǐng)日】2015年9月8日