三氯蔗糖(sucralose,TGS),有机化学名叫4,1’,6’-三氯-4,1’,6'-三脱氨半乳型绵白糖,别称蔗糖素,是由知名的甜味素企业Tate&Lyle公司在1976年生成的-一种甜味素。糖度是绵白糖的600倍,这类甜味素具备无动能,糖度高,清甜味正宗,高宽比安全性等特性,可供糖尿病患者、肥胖症人与老人服用。因此三氯蔗糖是现在最优异的功能型甜味素之一。三氯蔗糖的生成办法具体有全官能团保障法、酶一化学方法和单官能团保障法,全官能团保障法生成线路长、成本费很高;酶一化学方法项目投资成本增加,物质分离出来艰难;单官能团保障法生成线路较短,产出率较高。因而单官能团保障法是现代化的优选方式 。
在单遗传基因保障法中,三氯蔗糖-6-苯甲醛酯是生成三氯蔗糖的最重要化工中间体。它的生成关键根据绵白糖-6-苯甲醛酯与钛酸异丙酯实验试剂反映得:到现在中国主要是采取高溫反映(100℃之上)生成三氯蔗糖-6-苯甲醛酯。文中讨论了生成物的加料比、反映溫度、助有机溶剂、反应速度对钛酸异丙酯反映制取三氯蔗糖-6-苯甲醛酯結果的危害,对总体目标物质的生成标准完成了相应的科学研究,获得一种超低温(100℃下列)生成三氯蔗糖-6-苯甲醛酯的方式 。
一、试验一部分
1、实验室仪器和药物
(1)实验室仪器
85-1B型搅拌装置:佛山市予华仪器设备有限责任公司;超低温制冷反映浴槽:上海市霄汉实业公司發展有限责任公司;冷却循环水式机械泵:佛山市予华仪器设备有限责任公司;旋转蒸发器:上海亚荣生物化学仪器厂。
(2)药物
DMF,氯化亚砜,DMAc,NaOH,HCl等,均为工业用品。
2、实验方法
在配有冷却器、温度表的1L三口烧瓶中添加440mLN,N-二羟基甲酰胺(DMF)和9mol/L的vilsmeier实验试剂,将其放进超低温制冷反映浴槽中,制冷到0℃下列,迟缓滴入200g的DMF中的绵白糖-6-苯甲醛酯(30%wt)贮备水溶液。滴入完成后迟缓升到室内温度,维持室内温度反映30min,随后在30min升至70℃,维持70℃反映lh,添加40mLN,N-二甲基乙酰胺(DMAc),然后,在1h升至100℃,维持100℃反映10h。反映完成后,将溶液用冰水浴制冷至10℃下列,添加30%NaOH水溶液,将pH调为9.0,最终用稀硫酸水溶液中合至中性化,过虑。再应用乙酸丁酯提纯,添加活性碳褪色,过虑,渗沥液浓缩,获得浅黄色提取液,用乙酸丁酯重结晶,得三氯蔗糖-6-苯甲醛酯,得率68%。
二、結果与探讨
1、最大反映溫度对绵白糖-6-苯甲醛酯氯代反映的危害
固定不动加料比、反应速度、助有机溶剂、猝灭标准一致的情形下,仅更改最大反映溫度,使原材料各自在80℃、85℃、90℃、95℃、100℃、105℃、110℃下反映,将得到的三氯蔗糖-6-苯甲醛酯开展检验,得率如图所示1所显示。
由图1能够 看得出反映溫度越低,未反映彻底的二氯代物越多,当反映溫度超出100℃后,二氯代物基本上反映彻底,三氯蔗糖-6-苯甲醛酯产出率做到巅峰。当气温持续增高时,三氯蔗糖-6-苯甲醛酯的提取率慢慢减少。这也是因为溫度越高,反映越非常容易炭化,并有尼古丁发生。
2、反应速度对绵白糖-6-苯甲醛酯氯代反映的危害
固定不动加料比、反映溫度、助有机溶剂、猝灭标准一致的情形下,让原材料在100℃上各自反映6h~16h。将得到的三氯蔗糖-6-苯甲醛酯开展检验,得率如图2所显示。
由图2能够 看得出反应速度在11h前,三氯蔗糖-6-苯甲醛酯的提取率和時间正相关,反应速度越长,三氯蔗糖-6-苯甲醛酯的提取率越高,在11h时到达最大得率。在11h~13h时基本上平稳。当响应时间超出13h时,三氯蔗糖-6-苯甲醛酯得率逐渐降低。这也是因为反应速度太长,转化成的三氯蔗糖-6苯甲醛酯化工中间体逐渐溶解成别的化学物质,而且有-些逐渐炭化。
3、加料核对绵白糖-6-苯甲醛酯氯代反映的危害
在氯代反映历程中,应用氯化亚砜为氯代剂时,氯代高效率较低,因而在反映前生成vilsmeier实验试剂做为氯代实验试剂。vilsmeier实验试剂在一定情况下对氯代绵白糖-6-苯甲醛酯上的6’、4、1’甲基具备高可选择性。在反映溫度、反应速度、助有机溶剂、猝灭标准一样的标准下,挑选 绵白糖-6-苯甲醛酯与vilsmeier实验试剂摩尔质量的加料之比1∶3~1∶11。观查加料核对氯代反映的危害。
从理论上说,氯代绵白糖-6-苯甲醛酯制取三氯蔗糖-6-苯甲醛酯是必须氯代三个部位上的甲基,因此 1.0mol的绵白糖-6-苯甲醛酯只必须3.0mol的vilsmeier实验试剂参加反映。但事实上,绵白糖-6-苯甲醛酯的七个甲基都必须与vilsmeier实验试剂反映,转化成绵白糖-6-苯甲醛酯-0-烷基氯盐。当绵白糖-6-苯甲醛酯:vilsmeier实验试剂摩尔质量的加料之比1∶3或1∶5时,vilsmeier实验试剂不能将七个甲基所有 反映获得绵白糖-6-苯甲醛酯-0-烷基氯盐,一部分甲基露出,因而高溫反映时炭化比较严重,造成 产出率很低。而当绵白糖-6-苯甲醛酯与vilsmeier实验试剂摩尔质量加料之比1∶7时,理论上7mol的vilsmeier实验试剂充足将七个甲基所有 反映获得绵白糖-6-苯甲醛酯-0-烷基氯盐。可是事实上反映管理体系里会带有少许的水份,vilsmeier实验试剂会在于水反映,并且绵白糖-6-苯甲醛酯内也成分小量的绵白糖,绵白糖也会与一定量的vilsmeier实验试剂反映。因而7剂量的vilsmeier仍不能将七个甲基完全反应。当绵白糖-6-苯甲醛酯与vilsmeier实验试剂摩尔质量的加料之比1∶十一点左右,因为vilsmeier实验试剂过多,高溫反映的时候会产生聚糖类的化学物质,造成尼古丁。当绵白糖-6-苯甲醛酯与vilsmeier实验试剂摩尔质量的加料之比1∶9时。反映炭化水平一般,且无尼古丁造成,得率较高,可以达到68%。因而采用摩尔质量加料之比1∶9。
4、助有机溶剂DMAc对绵白糖-6-苯甲醛酯氯代反映的危害
由于绵白糖-6-苯甲醛酯的七个甲基活力不一样,与vilsmeier反映时七个甲基差别很大,根据添加輔助有机溶剂能有利于提升 三氯蔗糖-6-苯甲醛酯的提取率。根据固定不动加料比、反映溫度、反应速度、猝灭标准一致的情形下,让原材料在V(DMAc)∶V(DMF)=1∶2~1∶10和不添加DMAc的标准下反映。因为助有机溶剂会与vilsmeier实验试剂反映,消耗一部分钛酸异丙酯剂,因而挑选在最高温度反映时添加助有机溶剂。获得的結果如表2所显示。
从表2能够 看得出,添加DMAc均能提升 三氯蔗糖-6-苯甲醛酯得率,当V(DMAc)∶V(DMF)=1∶5时,能够 获得最大三氯蔗糖-6-苯甲醛酯得率可以达到68%。
三、结果
以绵白糖-6-苯甲醛酯为原材料,以vismeier实验试剂为钛酸异丙酯剂,生成三氯蔗糖-6-苯甲醛酯,明确最好反映情况为:以N,N-二甲基乙酰胺为助有机溶剂,容积之比V(DMF):V(DMAc)=5∶1,n(vilsmeier):n(绵白糖-6-苯甲醛酯)=9∶1,反映溫度100℃,反应速度11h。在这里前提下三氯蔗糖-6-苯甲醛酯得率可做到68%。该办法有着优良的可重复性,可达到现代化的要求。