專利名稱：一種提高三氯蔗糖合成收率的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于化學合成領(lǐng)域，涉及一種提高三氯蔗糖合成收率的方法。
背景技術(shù)：
三氯蔗糖(sucralose)是一種新型的甜味劑，三氯蔗糖是氯代蔗糖的一種。其甜度為蔗糖的600倍，它不參與人體代謝，安全性高，對抗酸水解能力強，這些優(yōu)點使它成為市場上最炙手可熱的強力甜味劑，并已被三十多個國家批準使用。三氯蔗糖的合成的研究于上個世紀70年代就已開始，目前三氯蔗糖的合成方法主要有單基團保護法和全基團保護法兩大類，其中全基團保護法因收率低，操作復雜沒有被廣泛使用。關(guān)于單基團保護法的研究很多(如US4,889,928 US5,449,772 CN1453284CN1526716)，這些專利中著重對蔗糖-6-乙酯的合成做了研究，但對后續(xù)的氯化和醇解的研究較少。
US49772545中披露了用氯化亞砜在二氯乙烷中加入催化量的芐基三乙基氯化銨的方法，但收率僅21％，EP0043649中披露的以氯化亞砜和吡啶在三氯甲烷中反應，反應條件苛刻需-75℃，生產(chǎn)上難以達到，且吡啶毒性大，氣味難聞。另現(xiàn)有的大多氯化工藝需要在較高溫度下完成，炭化嚴重，收率低。三氯蔗糖酯的醇解，大多采用甲醇鈉為催化劑(如CN1453284A)，但存在反應不完全的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對上述技術(shù)問題提供一種生產(chǎn)成本低、收率高、產(chǎn)品質(zhì)量高、工藝路線簡短、反應條件溫和、生產(chǎn)穩(wěn)定的提高三氯蔗糖合成收率的方法。
本發(fā)明的目的是通過下列技術(shù)措施實現(xiàn)的一種提高三氯蔗糖合成收率的方法，該方法是以偶氮類試劑催化，以醋酸為酰化劑，在適當?shù)娜軇┲袑⒄崽呛铣蔀檎崽?6-乙酯；再以三氯乙腈催化，在非質(zhì)子極性溶劑中，和適當?shù)穆然噭┓磻铣扇日崽?6-乙酯；最后在KOH/甲醇體系中，完成三氯蔗糖-6-乙酯的醇解，進而合成三氯蔗糖。
所述的提高三氯蔗糖合成收率的方法，其中偶氮類試劑是偶氮雙羧酸二乙酯或N，N-二環(huán)己基碳二亞胺。
所述的提高三氯蔗糖合成收率的方法，其中合成蔗糖-6-乙酯步驟中醋酸的用量為蔗糖摩爾量的1.4～1.5倍，催化劑的用量為蔗糖摩爾量的0.1～0.3倍。
所述的提高三氯蔗糖合成收率的方法，其中合成蔗糖-6-乙酯反應的反應溶劑為N，N-二甲基甲酰胺或六甲基磷酰胺。
所述的提高三氯蔗糖合成收率的方法，其中合成蔗糖-6-乙酯反應溫度為10℃～25℃。
所述的提高三氯蔗糖合成收率的方法，其中氯化試劑為五氯化磷、三氯化磷、三氯氧磷、氯化亞砜或光氣。
所述的提高三氯蔗糖合成收率的方法，其中非質(zhì)子極性溶劑為N，N-二甲基甲酰胺、六甲基磷酰胺或二甲基亞砜。
所述的提高三氯蔗糖合成收率的方法，其中蔗糖-6-乙酯氯化為三氯蔗糖-6-乙酯的反應中氯化試劑的用量為蔗糖-6-乙酯摩爾量的4～7倍，三氯乙腈的用量為蔗糖-6-乙酯摩爾量的3～5倍。
所述的提高三氯蔗糖合成收率的方法，其中蔗糖-6-乙酯氯化為三氯蔗糖-6-乙酯的反應溫度范圍為-5℃～80℃。
所述的提高三氯蔗糖合成收率的方法，其中三氯蔗糖-6-乙酯醇解反應體系的pH值為10～11。
所述的提高三氯蔗糖合成收率的方法，其中三氯蔗糖-6-乙酯醇解反應溫度在45℃～50℃。
所述的提高三氯蔗糖合成收率的方法，其中三氯蔗糖-6-乙酯和三氯蔗糖分別以水進行結(jié)晶提純。
本發(fā)明從蔗糖高效合成高純度三氯蔗糖的合成路線如下一.蔗糖-6-乙酯的合成 在偶氮雙羧酸二乙酯下，蔗糖與醋酸可以高選擇性的生成蔗糖-6-乙酯，幾乎沒有其他位置的酯化。反應條件溫和，室溫即可順利完成。反應時間一般在5～8小時。蔗糖轉(zhuǎn)化率可在95％以上。用N，N-二環(huán)己基碳二亞胺替代偶氮雙羧酸二乙酯在相同條件下反應，蔗糖轉(zhuǎn)化率也近90％。醋酸的用量在蔗糖摩爾數(shù)的1.5倍左右，隨著量的增加，雜質(zhì)量也會明顯增加。
二.三氯蔗糖-6-乙酯的合成 三氯蔗糖-6-乙酯的合成中，我們驚喜地發(fā)現(xiàn)在三氯乙腈的存在下，反應溫度可以大大降低，反應在80℃附近便可完成。在N，N-二甲基甲酰胺中，五氯化磷等氯化試劑以離子形式存在，升華溫度在160℃，在80℃以下可順利完成反應。氯化過程很容易控制，在8～12小時可完成，且沒有炭化現(xiàn)象。產(chǎn)物純度較高，用水可以順利結(jié)晶。
三.三氯蔗糖的合成 三氯蔗糖-6-乙酯的脫乙?；琄OH催化在甲醇溶液中可得到較高收率，轉(zhuǎn)化率在90％以上。pH值的控制是關(guān)鍵，pH＞11雜質(zhì)明顯增加，pH＜10反應的轉(zhuǎn)化率很低，pH值的控制通過KOH加入量調(diào)節(jié)。反應的溫度控制在45℃～50℃。
采用上述合成路線，一次重量收率可達到蔗糖的35％以上。
本發(fā)明的有益效果本發(fā)明與已報道的三氯蔗糖生產(chǎn)工藝相比較，具有生產(chǎn)成本低、收率高、產(chǎn)品質(zhì)量高、工藝路線簡短、反應條件溫和、生產(chǎn)穩(wěn)定、工藝粗放易于工業(yè)生產(chǎn)等特點。本發(fā)明可在較溫和條件下，順利完成氯化，轉(zhuǎn)化率達80％以上，結(jié)晶后，總收率可在55％左右。本發(fā)明采用KOH為催化劑，在甲醇溶液中適當溫度下醇解，可使反應完全進行，且無雜質(zhì)產(chǎn)生?，F(xiàn)已成功經(jīng)過年產(chǎn)15噸三氯蔗糖規(guī)模的工業(yè)生產(chǎn)驗證，獲得了非常理想的效果，產(chǎn)品質(zhì)量完全符合FCC和USP的標準，重量收率穩(wěn)定在35％以上。
具體實施例方式
以下通過實施例對本發(fā)明作進一步的闡述，但不限制本發(fā)明。
實施例1蔗糖-6-乙酯的合成34.2g蔗糖懸浮于200ml N，N-二甲基甲酰胺(DMF)，加入偶氮雙羧酸二乙酯3.5g，室溫攪拌30分鐘，滴加醋酸8.8g，室溫(20℃)攪拌反應5hr。加水30ml，攪拌30分鐘。減壓蒸除溶劑，得絮狀物約35g，即蔗糖-6-乙酯。
實施例2蔗糖-6-乙酯的合成34.2g蔗糖懸浮于200ml DMF，加入N，N-二環(huán)己基碳二亞胺5g，室溫攪拌30分鐘，滴加醋酸8.5g，室溫(25℃)攪拌反應4hr。加水10ml，攪拌20分鐘。減壓蒸除溶劑，得絮狀物約35g，即蔗糖-6-乙酯。
實施例3三氯蔗糖-6-乙酯的合成蔗糖-6-乙酯35g，PCl5110g，溶于300ml DMF，冷卻至-5℃，加入三氯乙腈70g，6小時內(nèi)升到80℃。保溫反應3小時。冷卻，碳酸氫鈉水溶液中和，二氯甲烷提取產(chǎn)物，活性炭脫色，濃縮，加水250ml 75℃溶解，冷卻結(jié)晶。得三氯蔗糖-6-乙酯粗品26.2g。75℃ 200ml水重結(jié)晶，得三氯蔗糖-6-乙酯21.5g。
實施例4三氯蔗糖-6-乙酯的合成蔗糖-6-乙酯35g，PCl3125g，溶于300ml DMF，冷卻至-5℃，加入三氯乙腈90g，6小時內(nèi)升到80℃。保溫反應3小時。冷卻，碳酸氫鈉水溶液中和，二氯甲烷提取產(chǎn)物，活性炭脫色，濃縮，加水250ml 75℃溶解，冷卻結(jié)晶。得三氯蔗糖-6-乙酯粗品25g。75℃200ml水重結(jié)晶，得三氯蔗糖-6-乙酯20g。
實施例5三氯蔗糖的合成三氯蔗糖-6-乙酯20g，溶于150ml甲醇，KOH控制溶液pH 11，45℃反應4小時?；钚蕴棵撋?，過濾，濃縮，加水6ml，70℃溶解，緩慢降至室溫，靜置，過濾，得三氯蔗糖成品12.3g。經(jīng)測定含量＞99％。
權(quán)利要求
1.一種提高三氯蔗糖合成收率的方法，其特征在于該方法是以偶氮類試劑催化，以醋酸為?；瘎谶m當?shù)娜軇┲袑⒄崽呛铣蔀檎崽?6-乙酯；再以三氯乙腈催化，在非質(zhì)子極性溶劑中，和適當?shù)穆然噭┓磻?，合成三氯蔗?6-乙酯；最后在KOH/甲醇體系中，完成三氯蔗糖-6-乙酯的醇解，進而合成三氯蔗糖。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高三氯蔗糖合成收率的方法，其特征在于偶氮類試劑是偶氮雙羧酸二乙酯或N，N-二環(huán)己基碳二亞胺。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高三氯蔗糖合成收率的方法，其特征在于合成蔗糖-6-乙酯步驟中醋酸的用量為蔗糖摩爾量的1.4～1.5倍，催化劑的用量為蔗糖摩爾量的0.1～0.3倍。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高三氯蔗糖合成收率的方法，其特征在于合成蔗糖-6-乙酯反應的反應溶劑為N，N-二甲基甲酰胺或六甲基磷酰胺。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高三氯蔗糖合成收率的方法，其特征在于合成蔗糖-6-乙酯反應溫度為10℃～25℃。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高三氯蔗糖合成收率的方法，其特征在于氯化試劑為五氯化磷、三氯化磷、三氯氧磷、氯化亞砜或光氣。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高三氯蔗糖合成收率的方法，其特征在于非質(zhì)子極性溶劑為N，N-二甲基甲酰胺、六甲基磷酰胺或二甲基亞砜。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高三氯蔗糖合成收率的方法，其特征在于蔗糖-6-乙酯氯化為三氯蔗糖-6-乙酯的反應中氯化試劑的用量為蔗糖-6-乙酯摩爾量的4～7倍，三氯乙腈的用量為蔗糖-6-乙酯摩爾量的3～5倍。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高三氯蔗糖合成收率的方法，其特征在于蔗糖-6-乙酯氯化為三氯蔗糖-6-乙酯的反應溫度范圍為-5℃～80℃。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高三氯蔗糖合成收率的方法，其特征在于三氯蔗糖-6-乙酯醇解反應體系的pH值為10～11。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高三氯蔗糖合成收率的方法，其特征在于三氯蔗糖-6-乙酯醇解反應溫度在45℃～50℃。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高三氯蔗糖合成收率的方法，其特征在于三氯蔗糖-6-乙酯和三氯蔗糖分別以水進行結(jié)晶提純。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種提高三氯蔗糖合成收率的方法。該方法以偶氮類試劑催化，以醋酸為酰化劑，在適當?shù)娜軇┲袑⒄崽呛铣蔀檎崽牵?－乙酯；再以三氯乙腈催化，在非質(zhì)子極性溶劑中，和適當?shù)穆然噭┓磻?，合成三氯蔗糖?－乙酯；最后在KOH/甲醇體系中，完成三氯蔗糖－6－乙酯的醇解，進而合成三氯蔗糖。本法具有條件溫和，選擇性高，收率高，操作簡便等優(yōu)點，適合工業(yè)生產(chǎn)。
文檔編號C07H13/02GK1814609SQ20061003863
公開日2006年8月9日 申請日期2006年3月6日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月6日
發(fā)明者王非, 何海兵, 楊欣, 余永柱, 范枝松 申請人:北京博泰世紀科技發(fā)展有限公司