一種提高紐甜得率的合成方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于食品添加劑領(lǐng)域，涉及一種紐甜的合成方法，具體是用Ν-α-L-天冬氨 酸-L-苯丙氨酸1-甲酯與3，3-二甲基-羥基磺酸鈉進(jìn)行催化氫化合成紐甜的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]紐甜(Neotame)是一種新型的非營養(yǎng)型高效甜味劑，其化學(xué)名為N-[N_(3,3-二甲 基丁基)-L_a-天門冬氨酰]-L-苯丙氨酸1-甲酯，其結(jié)構(gòu)式如下：
[0004] 近年來人們致力于開發(fā)可以替代蔗糖的低熱量或無熱量的甜味劑，其中阿斯巴甜 (Ν-α-L-天冬氨酸-L-苯丙氨酸甲酯)作為一種甜度高且安全的甜味劑被廣泛使用，但阿斯 巴甜的熱穩(wěn)定性不好，其應(yīng)用收到一定限制;美國專利US5480668中公布一種新的化合物一 紐甜，其甜度是蔗糖的7000~13000倍，是阿斯巴甜的50倍，且紐甜具有類似于蔗糖的純正 甜味及較好的穩(wěn)定性，廣泛應(yīng)用于飲料、面包、蛋糕、乳制品、冰激凌、果凍布丁、果醬和醬菜 等加工食品中。紐甜亦可作為一種風(fēng)味增強(qiáng)劑，可有效降低食品中香精及有機(jī)酸(檸檬酸、 蘋果酸）的使用量。紐甜作為非營養(yǎng)型甜味劑，不僅適用于包括肥胖、糖尿病患者及心血管 病在內(nèi)的人群，還適用于不能適用阿斯巴甜的苯酮尿癥患者。
[0005] 紐甜的合成方法已有多種，這些方法各有優(yōu)點(diǎn)，但也存在不足，如成本高、產(chǎn)品純 度低、收率低、實(shí)驗(yàn)操作繁瑣等。美國專利US5480668中給出一種用氰基硼氫化鈉作還原劑 將阿斯巴甜和3,3_二甲基丁醛的混合溶液還原制備紐甜的方法，反應(yīng)中酸性較強(qiáng)時有產(chǎn)生 氰化物的危險，不利于工業(yè)化生產(chǎn);美國專利US5510508中給出用催化劑如鉑碳或鈀碳將3， 3-二甲基丁醛前體和阿斯巴甜的混合物在甲醇中進(jìn)行氫化來合成紐甜，反應(yīng)體系中須加乙 酸來調(diào)節(jié)溶液的pH。它在較低壓力和較低溫度時需較長的反應(yīng)時間，從而導(dǎo)致雜質(zhì)α和辟丑 甜甲酯的生成。
[0006] 中國專利CN101270092B公開了用甲酸，將阿斯巴甜和3，3-二甲基丁醛進(jìn)行N-烷基 化合成反應(yīng)，但是反應(yīng)不徹底，同時也會產(chǎn)生難以分離的雜質(zhì)，引入兩個烷基的Ν，Ν-[二(3， 3-二甲基丁基）-L_a-天冬氨?；鵠-L-苯丙氨酸甲酯，不適合于規(guī)模生產(chǎn)，在美國專利 US7288640中描述了用催化劑，如鉑碳或鈀碳將3,3_二甲基丁醛前體和阿斯巴甜的混合物 進(jìn)行氫化來合成紐甜，但是收率不到60%，產(chǎn)品純度也不高，只有97%左右，也不適用于工 業(yè)生產(chǎn)。
[0007] 中國專利CN101775066B中采用的銥基催化劑，雖然提高了對亞胺的選擇性，但是 沒有對亞胺進(jìn)行分離，同樣會產(chǎn)生副反應(yīng)，生成難分離的雜質(zhì)。在研究中發(fā)現(xiàn)過量阿斯巴甜 會與紐甜在高溫條件下形成分子聚合，在后處理過程中導(dǎo)致物料粘度大，需要額外后處理 工序乙酸乙酯溶劑進(jìn)行純化去除，嚴(yán)得影響了紐甜的最終質(zhì)量，增加了后處理成本，不利于 生產(chǎn)純化及成本控制。中國專利CN103333085A提純中間體亞胺后再合成，工序更加復(fù)雜，不 利于生產(chǎn)成本控制，其提到的雜質(zhì)一分子阿斯巴甜上的氨基反應(yīng)上了兩分子3,3-二甲基， 為高壓氫化過程中由過量的阿斯巴甜產(chǎn)生。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 為了解決上述的技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種提高紐甜得率的合成方法，本發(fā)明 方法得率更高，且工藝更簡單、成本更低、也更環(huán)保。
[0009] 本發(fā)明是通過下述的技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的：
[0010] 本發(fā)明采用一種新的紐甜合成中間體一一3,3-二甲基-羥基磺酸鈉：
[0011 ]分子式：C6Hi3Na〇4S
[0012]分子量:204.2
[0013] 結(jié)構(gòu)式
[0014]熔點(diǎn)：164~166°C(分解）
[0015]用3，3-二甲基-羥基磺酸鈉的甲醇水溶液水解后，與Ν-α-L-天冬氨酸-L-苯丙氨酸 1-甲酯在催化劑Pd/C催化氫化下合成紐甜，反應(yīng)式如下：
[0017] 具體包括以下步驟：
[0018] (1)將3，3-二甲基-羥基磺酸鈉、N-a-L-天冬氨酸-L-苯丙氨酸1-甲酯、甲醇和堿 液，在普通反應(yīng)釜內(nèi)混勻后，25~36°C保溫反應(yīng)2~3小時，與催化劑Pd/C-起加入到高壓釜 中，加入催化氫化溶劑，得加氫反應(yīng)液A，所述的3，3-二甲基-羥基磺酸鈉和N-a-L-天冬氨 酸-L-苯丙氨酸1-甲酯的摩爾比為1:1.0-1.3,3,3_二甲基-羥基磺酸鈉與堿液摩爾比為1: 1.2 :-1:1.5,3,3-二甲基-羥基磺酸鈉與甲醇重量比為1:6.0:-1:10.0,3,3-二甲基-羥基磺 酸鈉與催化劑的重量比為3:0.01-3.2:0.05;
[0019] (2)向步驟（I)的反應(yīng)液A中通入氫氣，所述氫氣壓力為0 · 2-0 · 7Mpa，在30-40°C下， 氫化反應(yīng)6-20h，過濾得反應(yīng)液B;
[0020] (3)將步驟(2)的反應(yīng)液B濃縮后用異丙醚和水?dāng)嚢枧菹?0~60分鐘后進(jìn)行降溫過 濾操作，得到紐甜粗品；
[0021] 所述步驟(1)堿液為20%碳酸氫鈉水溶液，或者20%氫氧化鈉水溶液。
[0022] 所述步驟(3)中反應(yīng)液B、異丙醚和水的重量比為1:0.3-0.5:0.2-0.4。
[0023]上述紐甜粗品可以進(jìn)一步精制后獲得成品：
[0024] (4)步驟(3)所得紐甜粗品濕品，直接用30_40°C甲醇/水溶解過濾，得濾液C;按重 量比紐甜粗品：甲醇:水=1:1.2:1。
[0025] (5)向步驟(4)的濾液C降溫速度為每小時以2~4°C。溫度降至_2~-5度，離心甩 料，真空干燥，得到紐甜成品。精制方法為常規(guī)精制方法，不做特別說明。
[0026]本發(fā)明采用3,3_二甲基-羥基磺酸鈉水解后不經(jīng)分離提純直接與阿斯巴甜反應(yīng)制 備紐甜;本發(fā)明的方法相對于3，3-二甲基-羥基磺酸鈉鹽水解3，3-二甲基醛分離提純后再 加氫合成的工藝，有利于簡化生產(chǎn)工序，降低生產(chǎn)成本并獲得高收率和質(zhì)量紐甜產(chǎn)品。 [0027]本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)全部使用3,3_二甲基丁醛存在的問題，改用3,3_二甲基-羥基磺酸鈉，這是本發(fā)明與現(xiàn)有所有方法的不同之處，由于起始原料不同，本發(fā)明實(shí)際提供 了一種全新的工藝。
[0028]本發(fā)明的優(yōu)勢在于：在生產(chǎn)上，3，3-二甲基-羥基磺酸鈉還需一步反應(yīng)、三步處理 才能得到3,3_二甲基丁醛，因此與3,3_二甲基丁醛（以下說明中簡稱丁醛)方法相比，使用 3,3_二甲基-羥基磺酸鈉（以下說明中簡稱磺酸鈉）的優(yōu)勢非常明顯:第一，丁醛是液體，磺 酸鈉是固體，固體更有利于包裝、存放和運(yùn)輸;第二，丁醛閃點(diǎn)11°C，屬易燃易爆化學(xué)品，磺 酸鈉著火點(diǎn)在400°C以上，所以安全性要好得多；第三，使用磺酸鈉減少了至少四個操作環(huán) 節(jié)，廢水量降低了40%，環(huán)保上有明顯優(yōu)勢;第四，磺酸鈉減少了操作環(huán)節(jié)，原料利用率有明 顯提高，約30%左右，相對來說收率有明顯提高，而且減少操作環(huán)節(jié)就縮短了生產(chǎn)時間，兩 者結(jié)合有明顯的經(jīng)濟(jì)利益；第五，丁醛非常不穩(wěn)定，即使高質(zhì)量的丁醛，在儲存和使用過程 中接觸空氣也會產(chǎn)生一些雜質(zhì)，對后續(xù)反應(yīng)有很大的影響，磺酸鈉純度很好且非常穩(wěn)定，不 會產(chǎn)生其他雜質(zhì)影響后續(xù)反應(yīng)，因此最終成品產(chǎn)品質(zhì)量有明顯提高。
【附圖說明】
[0029] 圖1為3，3-二甲基-羥基磺酸鈉核磁共振碳譜(13CN