專利名稱：蔗糖衍生物及其制法和利用蔗糖衍生物合成三氯蔗糖的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到蔗糖衍生物，及其制備方法和在三氯蔗糖合成中的應(yīng)用。
背景技術(shù)：
三氯蔗糖(化學(xué)名是4，1’，6’-三氯-4，1’，6’-三脫氧半乳蔗糖，商品名為Sucralose，結(jié)構(gòu)式如下)是一種新型甜味劑。甜味劑是賦于食品甜味的食品添加劑，在食品工業(yè)中應(yīng)用廣泛。蔗糖從廣義上講是最古老的甜味劑，具有口感好，價廉等特點。將蔗糖部分氯代后的三氯蔗糖既保持了蔗糖的特點，更具有甜度高、低熱值、無毒、抗齲等諸多優(yōu)點，從而成為一種最具競爭力的甜味劑。
和傳統(tǒng)甜味劑相比，三氯蔗糖的甜度為蔗糖的600倍，而且，它的甜味純正，口感及其類似于天然蔗糖，沒有其他甜味劑通常所帶來的不愉快的氣味或者口感。更為重要的是，三氯蔗糖具有絕對的安全性，沒有任何安全毒理方面的疑問。此外，三氯蔗糖熱量值為零，因而可供肥胖病人、心血管病患者和老年人等食用；同時，食用三氯蔗糖不會引起血糖波動，對糖尿病人有利；不會引起齲變，有助牙齒健康；具有很好的溶解性和穩(wěn)定性，應(yīng)用范圍十分廣泛。
三氯蔗糖早在二十世紀(jì)七十年代就被發(fā)現(xiàn)。但是，對于三氯蔗糖的合成，尤其是工業(yè)化，目前，還沒有一個非常理想的工藝。這是因為三氯蔗糖結(jié)構(gòu)的獨特性所決定的。蔗糖分子中有八個羥基，三氯蔗糖選擇性地以氯取代其中的三個羥基而保留另外五個，取代的位置和構(gòu)型都有特定的要求，不同位置的取代和不同構(gòu)型將對三氯蔗糖的口感和甜度有著重要的影響。因此，如何保證取代的區(qū)域選擇性是每種合成途徑的關(guān)鍵所在。
人們已經(jīng)知道，在蔗糖分子中，各個羥基所取的位置及活性是不同的，其順序為6’-C＞6-C＞4-C＞1’-C＞2-C＞3-C＞3’-C＞4’-C。就氯代反應(yīng)來看，在上面的順序中，6’-C、4-C、1’-C都是所需要的位置，而6-C則是不希望氯代的位置，而酯法的核心就是設(shè)法使6-C位得到保護，之后再經(jīng)過氯代、脫乙?；确磻?yīng)得到三氯蔗糖。
目前，合成三氯蔗糖的方法根據(jù)保護基團和蔗糖中羥基所形成的中間體的種類不同以及保護方法的不同而分為醚法和酯法。醚法是由英國人Hugh L.提出來的，這也是合成三氯蔗糖最早的一個方法。經(jīng)過幾十年的發(fā)展，醚法已經(jīng)具有中間體分離方便，反應(yīng)條件容易控制等優(yōu)點，但同時，它的缺點也非常明顯，那就是步驟多，原料價格高，產(chǎn)率低(不超過30％)，生產(chǎn)成本高。與醚法相比，酯法的產(chǎn)率有所提高，但是，因為酯法的步驟中需要用到比較昂貴的試劑，如二丁基錫氧化物，因此，酯法也不利于降低成本。

發(fā)明內(nèi)容
1、發(fā)明目的本發(fā)明的目的是提供一種新的蔗糖衍生物(通式I，II)，及其制備方法和利用蔗糖衍生物合成三氯蔗糖的方法。
2、技術(shù)方案本發(fā)明蔗糖衍生物的結(jié)構(gòu)分子式和合成過程表示如下具有通式(I)(1’，6’-保護的蔗糖烷基4，6-原酸酯)的蔗糖衍生物結(jié)構(gòu)分子式為 其中R1為芳香基或烷基，如甲基或苯基；R1’為烷基，如甲基或乙基；R2為三苯甲基，或含硅基的保護基，如叔丁基二苯基硅基。
具有通式(II)(2，3，1’，3’，4’，6’-保護的蔗糖烷基4，6-原酸酯)的蔗糖衍生物結(jié)構(gòu)分子式為
其中R1為芳香基或烷基，如甲基或苯基；R1’為烷基，如甲基或乙基；R2為三苯甲基，或含硅基的保護基，如叔丁基二苯基硅基；R3為酯基，如乙?；捅郊柞；?。
合成過程表示如下
R1表示烷基或芳香基；R1’表示烷基；R2表示三苯甲基(CPh3，英文名為Trityl)或含硅基的保護基；R3表示酯基。
本發(fā)明所述的蔗糖衍生物I的制備方法包括以下步驟蔗糖烷基4，6-原酸酯A(0.1摩爾)的有機溶劑溶液，如吡啶，四氫呋喃，乙酸乙酯，乙腈，丙酮，氯仿，二氯甲烷或N，N-二甲基甲酰胺溶液中，加入過量的和保護基對應(yīng)的氯化物R1-Cl或溴化物R1-Br，如三苯甲酰氯或氯化叔丁基二苯基硅(0.2摩爾至0.5摩爾，其中，以0.4摩爾為好，0.22摩爾為最佳)，并加入堿，如咪唑、吡啶、三乙胺或二異丙基乙胺(0.2摩爾至0.5摩爾，其中，以0.4摩爾為好，0.22摩爾為最佳)，5至30度(其中，以15度為好，25度最佳)攪拌4至16小時(其中，以12小時為好，4小時最佳)。反應(yīng)完畢，濃縮，加乙酸乙酯、氯仿或二氯甲烷和水，有機層濃縮，真空下干燥得到蔗糖衍生物I(產(chǎn)率＞95％)。
本發(fā)明所述的蔗糖衍生物II的制備方法包括以下步驟蔗糖衍生物I(0.1摩爾)的有機溶劑溶液，如吡啶、甲苯、四氫呋喃、乙酸乙酯、乙腈，丙酮、氯仿、二氯甲烷或N，N’-二甲基甲酰胺(其中，甲苯為好，吡啶最佳)溶液中加入酸酐，如四個碳以下的酸酐或芳香型酸酐(以苯甲酸酐、丙酸酐為好，乙酸酐最佳)或酰氯，如四個碳以下的酰氯或芳香型酰氯(以乙酰氯、苯甲酰氯為好)，及堿，如吡啶、三乙胺或咪唑反應(yīng)，5至30度(其中，以15度為好，25度最佳)攪拌12至28小時(其中，以12小時為好，16小時最佳)，濃縮，真空下干燥得到蔗糖衍生物II(產(chǎn)率＞95％)。
本發(fā)明所述的三氯蔗糖的制備方法包括以下步驟A、蔗糖衍生物II(0.1摩爾)在水和酸，如乙酸，對甲苯磺酸，鹽酸或硫酸(乙酸最佳)的混合溶液(體積比1/2至1/8，其中，以1/5為好，1/2最佳)，或在有機溶劑，如甲叔丁基醚、乙醚、四氫呋喃、小于10個碳的醇、(以異丙醇為好，甲醇最佳)和酸，如乙酸、對甲苯磺酸、硫酸或鹽酸(硫酸為好，鹽酸為佳)的混合溶液，5至30度(其中，以15度為好，25度最佳)攪拌12至28小時(其中，以12小時為好，16小時最佳)，濃縮，真空下干燥得到蔗糖衍生物III(產(chǎn)率＞95％)。
B、蔗糖衍生物III(0.1摩爾)的有機溶劑溶液，如N，N’-二甲基甲酰胺溶液或吡啶，在氮氣保護下，冷卻至-10～0度(其中，以0度為好，-10度最佳)，滴加亞硫酰氯(0.4摩爾)，攪拌1小時后，升溫至50-70度(其中，以50度為好，70度最佳)，攪拌2至4小時(其中，以2小時為好，4小時最佳)，冷卻至0度，加入NaOH溶液中和，加乙酸乙酯、氯仿或二氯甲烷萃取，有機層濃縮，真空下干燥得到蔗糖衍生物IV(產(chǎn)率＞90％)。
C、蔗糖衍生物IV(0.1摩爾)的醇溶液，如小于10個碳的醇溶液(以異丙醇、乙醇為好，甲醇最佳)中加入堿，如小于10個碳的醇鈉、醇鉀或苛性堿，(0.55摩爾，以氫氧化鈉，氫氧化鋰，氫氧化鋇，乙醇鈉為好，甲醇鈉或氫氧化鉀最佳)，5至30度(其中，以15度為好，25度最佳)反應(yīng)攪拌12至28小時(其中，以12小時為好，16小時最佳)，加入弱酸性樹脂中和，過濾，濃縮，真空下干燥即得三氯蔗糖(產(chǎn)率＞90％)。
3、有益效果本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點是本專利利用各個羥基所取的位置及活性的不同，將蔗糖烷基4，6-原酸酯(文獻方法，美國專利US4889928)分別用兩種不同保護基團保護。將全部羥基已經(jīng)保護的中間體在酸性條件下先脫去三個活性較高的碳上保護基團，氯化后再將另外所有保護基團脫去，即可高產(chǎn)率得到高純度的三氯蔗糖。
具體實施例方式
下面的實施例可以更全面地理解本發(fā)明，但不以任何方式限制本發(fā)明。
實施例1
步驟1在化合物1(0.1摩爾)的吡啶(200mL)溶液中加入三苯甲酰氯(0.22摩爾)。25度下攪拌16小時，濃縮，加乙酸乙酯和水，有機層濃縮，真空下干燥得到化合物2(產(chǎn)率＞95％)。
步驟2化合物2(0.1摩爾)的吡啶(200mL)溶液中加入乙酸酐(0.45摩爾)，5度下攪拌28小時，濃縮，真空下干燥得到化合物3(產(chǎn)率＞95％)。
步驟3化合物3(0.1摩爾)的水/乙酸(1/5，300mL)溶液20度下攪拌12小時，濃縮，真空下干燥得到化合物4(產(chǎn)率＞95％)。
步驟4化合物4(0.1摩爾)的N，N’-二甲基甲酰胺(150mL)溶液在氮氣保護下，冷卻至-10度，滴加亞硫酰氯(0.4摩爾)，攪拌1小時后，升溫至70度，攪拌4小時，冷卻至0度，加入NaOH溶液中和，加乙酸乙酯萃取，有機層濃縮，真空下干燥得到化合物5(產(chǎn)率91％)。
步驟5化合物5(0.1摩爾)的甲醇(200mL)溶液中加入氫氧化鉀(0.55摩爾)，5度下反應(yīng)攪拌12小時，加入弱酸性樹脂中和至pH＝6.0，過濾，濃縮，真空下干燥即得三氯蔗糖(產(chǎn)率92％)。
實施例2 步驟1化合物2(0.1摩爾)的吡啶(200mL)溶液中加入苯甲酰氯(0.5摩爾)的吡啶溶液，5度下反應(yīng)攪拌12小時，濃縮，真空下干燥得到化合物6(產(chǎn)率＞95％)。
步驟2化合物6(0.1摩爾)的甲醇(300mL)溶液中加入濃鹽酸(10mL)，30度下反應(yīng)攪拌16小時。反應(yīng)完畢反應(yīng)物濃縮，真空下干燥得到化合物7(產(chǎn)率＞95％)。
步驟3與實施例1中的步驟4相同，得到化合物8(產(chǎn)率95％)。
步驟4化合物8(0.1摩爾)的甲醇(200mL)溶液中加入甲醇鈉(0.55摩爾)，5度下反應(yīng)攪拌12小時，加入弱酸性樹脂中和至pH＝6.0，過濾，濃縮，真空下干燥即得三氯蔗糖(產(chǎn)率91％)。
權(quán)利要求
1.一種具有下列通式(I)的蔗糖衍生物 其中R1為芳香基或烷基；R1’為烷基；R2為三苯甲基，或含硅基的保護基。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蔗糖衍生物，其特征是其中R1表示小于4個碳的烷基，或苯基；R1’表示小于4個碳的烷基；R2表示三苯甲基，或叔丁基二苯基硅基。
3.權(quán)利要求1所述的蔗糖衍生物的制備方法，其特征是該方法包括以下步驟具有下列通式的蔗糖烷基4，6-原酸酯A在有機溶劑中和保護基對應(yīng)的氯化物R1-Cl或溴化物R1-Br及堿中反應(yīng)，得到所需產(chǎn)物。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的蔗糖衍生物的制備方法，其特征是其中所述的有機溶劑為吡啶，四氫呋喃，乙酸乙酯，乙腈，丙酮，氯仿，二氯甲烷或N，N-二甲基甲酰胺。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的蔗糖衍生物的制備方法，其特征是其中所述的堿為咪唑、吡啶，三乙胺，或二異丙基乙胺。
6.一種具有如下通式(II)的蔗糖衍生物 其中R1為芳香基或烷基；R1’為烷基；R2為三苯甲基，或含硅基的保護基；R3為酯基。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的蔗糖衍生物，其特征是其中R1表示小于4個碳的烷基，或苯基；R1’表示小于4個碳的烷基；R2為三苯甲基，或叔丁基二苯基硅基；R3為乙酰基和苯甲?；?br> 8.權(quán)利要求6所述的蔗糖衍生物的制備方法，其特征是該方法包括以下步驟蔗糖衍生物I在有機溶劑中和酸酐或酰氯及堿反應(yīng)，得到所需產(chǎn)物。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的蔗糖衍生物的制備方法，其特征是其中所述的酸酐為四個碳以下的酸酐或芳香型酸酐；酰氯為四個碳以下的酰氯或芳香型酰氯。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的蔗糖衍生物的制備方法，其特征是其中所述的酸酐為乙酸酐或苯甲酸酐；酰氯為乙酰氯或苯甲酰氯。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的蔗糖衍生物的制備方法，其特征是其中所述的有機溶劑為吡啶，四氫呋喃，乙酸乙酯，乙腈，丙酮，氯仿，二氯甲烷或N，N’-二甲基甲酰胺。
12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的蔗糖衍生物的制備方法，其特征是其中所述的堿為吡啶，三乙胺，或咪唑。
13.一種利用蔗糖衍生物合成三氯蔗糖的方法，其特征是該方法包括以下步驟(1)化合物II在酸和水或酸和有機溶劑中反應(yīng)得到化合物III； (2)化合物III和亞硫酰氯在有機溶劑中反應(yīng)得到化合物IV； (3)化合物IV的醇溶液中加入堿反應(yīng)，得到三氯蔗糖。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的利用蔗糖衍生物合成三氯蔗糖的方法，其特征是在步驟(1)中，酸為乙酸，對甲苯磺酸，鹽酸或硫酸。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的利用蔗糖衍生物合成三氯蔗糖的方法，其特征是在步驟(1)中，有機溶劑為小于10個碳的醇，乙醚，甲叔丁基醚或四氫呋喃。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的利用蔗糖衍生物合成三氯蔗糖的方法，其特征是在步驟(1)中，有機溶劑為甲醇或乙醇。
17.根據(jù)權(quán)利要求13所述的利用蔗糖衍生物合成三氯蔗糖的方法，其特征是在步驟(2)中，有機溶劑為N，N’-二甲基甲酰胺或吡啶。
18.根據(jù)權(quán)利要求13所述的利用蔗糖衍生物合成三氯蔗糖的方法，其特征是在步驟(3)中，醇為小于10個碳的醇。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的利用蔗糖衍生物合成三氯蔗糖的方法，其特征是在步驟(3)中，醇為甲醇或乙醇。
20.根據(jù)權(quán)利要求13所述的利用蔗糖衍生物合成三氯蔗糖的方法，其特征是在步驟(3)中，堿為小于10個碳的醇鈉或醇鉀。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的利用蔗糖衍生物合成三氯蔗糖的方法，其特征是在步驟(3)中，堿為甲醇鈉或乙醇鈉。
22.根據(jù)權(quán)利要求13所述的利用蔗糖衍生物合成三氯蔗糖的方法，其特征是在步驟(3)中，堿為氫氧化鈉，氫氧化鉀，氫氧化鋰或氫氧化鋇。
全文摘要
本發(fā)明公開一種蔗糖衍生物及其制法和利用蔗糖衍生物合成三氯蔗糖的方法，其中蔗糖衍生物(I)是1’，6’－保護的蔗糖烷基4，6－原酸酯，其制法是將蔗糖烷基4，6－原酸酯A在有機溶劑中和保護基對應(yīng)的氯化物R
文檔編號C07H9/02GK1935822SQ20061009676
公開日2007年3月28日 申請日期2006年10月13日 優(yōu)先權(quán)日2006年10月13日
發(fā)明者袁方 申請人:恩滋藥業(yè)(南京)有限公司