专利名称：一种三氯蔗糖的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种电化学合成领域，尤其涉及一种采用间接电氧化的电化学技术制备蔗糖-6-酯的工艺方法，并进一步合成人工甜味剂三氯蔗糖的制备工艺。
背景技术：
新型高甜度甜味剂三氯蔗糖，其化学名为4，1’，6’-三氯-4，1’，6’-三脱氧半乳型蔗糖(见结构式I)，是蔗糖的一种氯代衍生物。从结构上来看，除了4位的取代基Cl与原蔗糖4位羟基的构型反转外，其它结构完全相同。合成三氯蔗糖的主要困难在于如何把取代基Cl置换到相应的位置中，而其它位置上的羟基保持不变。
结构式I目前三氯蔗糖的制备方法主要有以下两类第一类是将蔗糖分子中2，3，6，3’，4’五个羟基转化为蔗糖五乙酸酯，然后采用氯代试剂把4、1’、6’位上的羟基取代，4位上氯原子的构型与原羟基刚好发生翻转。氯代后再将分子中的五个乙酰基水解成羟基，即生成三氯蔗糖。这种方法也叫全保护方法，因为不需要氯代的位置已经全部用乙酰基保护起来了。
第二类方法是采用选择性酯化方法，即把蔗糖转化为蔗糖-6-酯，后者再通过分次氯代成为三氯蔗糖-6-酯，然后再通过醇解或水解得到三氯蔗糖。这类方法叫单保护方法。这类方法的关键是蔗糖-6-酯的制备上述第一类方法要用到较难得到的原料三苯基甲烷，而且步骤多、合成难度大。因此，目前文献及实际应用中多推荐及采用第二类方法，即先制备蔗糖-6-酯。
从蔗糖制备蔗糖-6-酯(见结构式II)已有多种方案，如U.S.Pat.No.4,950,746；U.S.Pat.No.5023,329；U.S.Pat.No.5,089,608；EP-0475619-A；EP-0776903-A；GB 2224504A；U.S.Pat.NO.5,445,951，GB 2145080A；GB 2224504；U.S.Pat.No.4,826,962等等。
结构式II上述制备蔗糖-6-酯的方法包括使用原乙酸三甲酯、二丁基氧化锡、或酶催化等，实现选择性酯化生成蔗糖-6-乙酸酯。以原乙酸三甲酯为酰化剂的方法，需多步反应才能生成蔗糖-6-乙酸酯，操作要求高，分离难度大，产率低。而采用二丁基氧化锡作为催化剂是一种比较新的方法，首先是在蔗糖的6位上与锡化合物形成络合物，后者再与乙酸酐反应转化为蔗糖-6-乙酸酯，这种方法虽然选择性好、产率高，但二丁基氧化锡反应后结构改变了，再生程序相当复杂，而且这种物质具有一定的毒性。酶催化的反应条件温和，而且具有选择性好、产率高的特点，但酶的筛选、储存、活性测定等还存在着许多困难，尚未有工业化应用的报导。
蔗糖分子中不同位置上羟基活性的不同，其氯代反应的活性顺序是6、6’＞4＞1’＞其它(见P.H.Fairclough，et.al，Carbohydr.Res.，40，285(1975)；L.Hough，et.al，GB1,543,167 and GB 1,543,168(1979))，可见在蔗糖-6-酯分子中因为6位上的羟基已被保护起来了，这时通过控制条件，使活性高的6’、4、1’位上的羟基发生氯代反应，然后再将6位上的羟基去保护，即可得到目标产物一三氯蔗糖。关于蔗糖分子中羟基的氯代方法已有许多研究报导，如Walter A.Szarek，在Advances in CarbohydrateChemistry & Biochemistry 28，225-307(1973)发表了用各种氯代试剂制备脱氧卤代蔗糖的研究报告；Viehe，et.al，在Angew.Chem.Internal.Edit 12(10)，808-818(1979)报导了碳酰氯(光气)在DMF中会形成一种亚胺类氯化物的盐(Vilsmeier的试剂一种)，后者再与多种醇类物质发生氯代反应的研究结果；而Eilingsfeld et al.，发表了利用各种含氯试剂与叔酰胺类物质反应来制取可用作选择性氯代试剂的亚胺类氯化物盐(Angew.Chem.72(22)，836-845，(1960))；等等。这些研究成果为三氯蔗糖第二类制备方法(单保护法)提供了理论基础。专利US Pat.No 4,980,463就是利用上述文献的研究成果发明了从蔗糖-6-酯制备三氯蔗糖的一种方法，其主要特征就是利用光气与DMF形成具有高选择性的亚胺类氯化物的盐作为氯代试剂(Vilsmeier试剂)，并且选择DMF作为氯代反应的溶剂。但这种制备方法，要用到毒性很强的光气，工业化应用时安全问题不易解决，此外氯代反应的溶剂还采用与水完全混溶的DMF，而DMF也能与一般的有机溶剂混溶，所以要采用溶剂萃取的方法，从含大量无机盐及各种有机成份的氯代反应混合物中把目标产物分离出来，不仅操作程序复杂，而且提取率低。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种经济高效的三氯蔗糖的制备方法，其前体蔗糖-6-酯采用间接电氧化合成技术，使得催化剂无需额外的分离和再生程序、原料简单易得、反应选择性高；而且后续的氯代过程同样具有反应选择性高、分离及提纯过程简单易行、得率高的特点。
本发明的目的通过以下技术方案予以实现本发明提供的一种三氯蔗糖的制备方法，首先使用分隔式电解槽装置，采用间接电氧化的电化学合成技术制备蔗糖-6-酯，然后通过氯代、水解生成三氯蔗糖，包括下列步骤a.以混溶有水的有机溶剂作为阳极室电解液，并加入蔗糖、酰化剂、卤化物催化剂，使其充分混合溶解；所述有机溶剂为能与水混溶且可溶解蔗糖及适合用作电解液的溶剂，其用量为蔗糖用量的5～30倍；所述酰化剂的用量为蔗糖摩尔数的1.0～2.5倍；在阴极室采用常规使用的电解液(如氯化钠水溶液)；b.在阳极电位比理论电位高0.3～0.8V的恒电位条件下，控制水的浓度为0.1％～10％，卤化物催化剂的浓度为0.5％～10％，温度为-5℃～50℃；阳极电解反应过程中，用薄层层析监测蔗糖浓度，蔗糖消耗完全时，停止电解，得到阳极电解产物；通过记录电流并计算通电量，实际通电量约超过理论电量的20％～50％；c.阳极电解产物蒸发溶剂后，再用溶剂溶解及结晶的方法进行纯化，得到蔗糖-6-酯；d.将蔗糖-6-酯溶于有机溶剂中，有机溶剂的用量为蔗糖重量的5～30倍；以叔酰胺类物质作为催化剂，其用量为蔗糖重量的0.2～2倍；然后加入氯代试剂进行控温氯代反应，氯代试剂的用量为蔗糖摩尔数的4～8倍，将反应产物分离纯化得到三氯蔗糖-6-酯；e.以水为溶剂，将三氯蔗糖-6-酯在碱性条件下进行水解，以脱去6位上的酰基，然后通过中和、分离、萃取、结晶纯化得到目标产物三氯蔗糖。
本发明在制备前体蔗糖-6-酯时采用间接电氧化的电化学合成技术。使用醛类物质作为酰化剂，包括甲醛、乙醛、丙醛、异丙醛或苯甲醛，优选乙醛或苯甲醛，其优选的用量为蔗糖摩尔数的1.2～1.5倍。首先通过阳极电位把体系中的卤离子转化为次卤酸，然后利用次卤酸的强氧化性及不稳定性，使乙醛或苯甲醛很容易变成酰化活性很高的羰基正离子，后者再与蔗糖分子中活性最高的6位羟基形成酯基，在此过程中次卤酸又转化为卤离子而实现再生。间接电氧化所用的电对即催化剂，在反应过程中一边消耗、一边再生，无需额外的分离和再生程序。本发明电解过程中阳极室里进行的反应如下
电化学过程分为阳极过程和阴极过程。由于醛在阴极电位下很容易被还原为醇，而醇的存在可与上述中间体产生副产物酯，因此需要将阳极室和阴极室分隔开，以避免阴极反应对阳极室里所进行的反应的影响。另外，如采用水作为阳极室的溶剂，会使乙醛在HOX作用于下转化为酰化活性较低的羧酸，而且在水的介质中酯化的选择性也较低，副产物增多，产率下降，分离难度增大。因此，本发明采用能与水混溶且可溶解蔗糖及适合用作电解液的溶剂，可以是N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二乙基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、酮类、乙腈或芳香族溶剂，优选N，N-二甲基甲酰胺(DMF)，但在阳极室中必须加入一定量的水，因为水是次卤酸形成的条件，同时也可以增大电导率，提高反应速度，因此水的浓度控制是非常重要的，反应过程中其浓度的变化可以采用卡尔费休滴定法进行监测，保持在0.1％～10％，之间，优选的浓度为0.5％～5％。
阳极电位的控制是整个反应的关键，因为卤素离子在不同的电位下可能发生多种电极反应，通过控制合适的电解电压可避免其它电极反应的发生。电解时宜采用恒电位方法，使阳极电位(vs.SCE)大约比理论电位高0.3～0.8V，以获得如下所需的电极反应，并保证反应平稳进行
同时，电位太高，电极反应速度太快，使次卤酸根的浓度增大，而次卤酸根浓度过高，蔗糖酯化的选择性则降低。因此，阳极电位以及卤离子的浓度对酯化的选择性有很大的影响，卤化物催化剂的浓度控制在0.5％～10％，优选1％～5％。
反应温度对酯化反应的选择性也具有影响。温度太高，酯化反应的选择性则降低，副产物增多。但温度太低，蔗糖的溶解度降低，也会加大醛的酸化比例。本发明反应温度控制在-5℃～50℃，优选5℃～20℃。为了消除电极反应所导致的温度上升，可通过阳极溶液循环热交换的方式，使温度保持在设定的范围内，同时随着反应的进行，蔗糖转化为蔗糖酯，未溶解部分的蔗糖可随着反应的进行不断溶解并参与反应。
本发明的卤化物催化剂同时可作为电解质，但是它们在DMF等有机溶剂中的溶解度不大。为了增大电导率，提高反应速度，本发明所述步骤a中在阳极室中还可加入导电盐，该导电盐为硼氟酸或高氯酸的季铵盐、硼氟酸或高氯酸的锂盐、其它四烷基铵盐、四氯硼酸盐或磺酸盐，其用量占电解液总重量的0.1％～15％，优选0.2％～3％。
此外，稳定的阴极反应也会起到保证阳极反应平稳进行的作用，最简单的阴极反应可以是氯化钠水溶液的电解反应，阴极的产物是氢气。同时，本发明所述分隔式电解槽装置采用离子渗透性能好的非选择性隔膜将阳极室与阴极室隔开，使两极的反应物和产物相对分开，从而减少了副反应，也简化了目标产物的分离。本发明所采用的非选择性隔膜，可以是离子渗透性能良好的微孔陶瓷隔膜或微孔玻璃隔膜。
本发明所述步骤c中阳极电解产物用碱溶液中和到中性后，蒸发溶剂，然后使用有机溶剂加热溶解，冷却到室温后加入蔗糖-6-酯晶种进行结晶，过滤析出的晶体，洗涤，抽干、真空烘干后得到蔗糖-6-酯产品。
本发明所述步骤d为从蔗糖-6-酯到三氯蔗糖-6-酯的氯代反应，所述步骤d中的有机溶剂为沸点高于120℃、不与水混溶、并对三氯蔗糖-6-酯有较高溶解度的极性有机溶剂，包括乙酸丁酯、乙酯己酯、环己酮或1，1，2，2-四氯乙烷，优选乙酸丁酯或1，1，2，2-四氯乙烷；所述催化剂为N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二乙基甲酰胺或吡啶，优选N，N-二甲基甲酰胺或吡啶；所述氯代试剂为磺酰氯、二氯亚砜、三氯化磷、三氯氧磷、五氯化磷、草酰氯、甲基磺酰氯或光气，优选磺酰氯或氯化亚砜。
为了提高氯代反应的选择性，本发明以叔酰胺类物质作为催化剂，可使氯代试剂与之形成亚胺类氯化物的盐。反应过程是将氯代试剂滴加到含蔗糖-6-酯、叔酰胺类催化剂的有机溶剂中，控制各个反应阶段的温度。所述步骤d中的控温氯代反应具体地可以分为二个阶段，第一个阶段为氯代试剂的滴加过程，温度控制在10℃以下；第二个阶段为氯代试剂加完后，在二个小时内将温度均匀上升到115℃左右，并保持30分钟，使反应物转化为三氯蔗糖-6-酯。三氯蔗糖-6-酯可在简单的碱性条件下进行水解，以脱去6位上的酰基，然后通过中和、萃取、浓缩结晶等步骤得到目标产物三氯蔗糖。
本发明具有以下有益效果(1)本发明采用的间接电氧化的电化学合成技术，是一种全新的制备蔗糖-6-酯的工艺技术方法。原料简单易得、选择性高、操作简便、产率高。
(2)所用的电对即催化剂，在反应过程中一边消耗、一边再生，无需额外的分离和再生程序。
(3)电解反应易于控制，反应平稳。具有经济、环保的特点。
(4)采用的氯代方法相对选择性高，分离、提纯过程简单易行。
下面将结合实施例和附图对本发明作进一步的详细描述图1是本发明实施例电解槽的结构及工作原理示意图。
具体实施例方式
实施例一图1所示为本发明实施例使用的电解槽，阳极采用铂电极或其它重金属材料电极(也可以采用石墨电极)，阴极采用不锈钢板电极。电解电压采用可调式交直流变压器，最高输出电压为24V，输出功率5KW。阳极电位采用饱和甘汞电极(SCE)进行测定。阳极室和阴极室用微孔陶瓷隔膜分隔开。阳极室电解液可以通过循环泵与外置热交换器进行热交换，以控制阳极室内反应的温度。
本实施例包括下列步骤a.以12升N，N-二甲基甲酰胺(DMF)(99.5％)、50ml蒸馏水作为阳极室电解液，并加入蔗糖1000g(2.92mol)、酰化剂乙醛150g、卤化物催化剂溴化钾50g、导电盐硼氟酸四乙铵盐(Et)4NBF425g，打开循环泵使各组分充分混合及溶解。在阴极室中加入适量的10％NaCl水溶液作为电解液。
b.通过热交换器使反应温度达到15℃，调节输出电压使阳极电位稳定在1.1V(vs.SCE)。通过观察阴极室产生的氢气气泡可以观察到整个电极反应的速度。阳极电解反应过程中，记录电流并计算通电量，同时用薄层层析监测蔗糖浓度，当通电量超过理论电量23％时(理论电量为每mol蔗糖2F)，蔗糖已消耗完全，停止电解，得到阳极电解产物。
c.将阳极电解产物用2N的NaCO3溶液中和到中性，真空蒸馏回收溶剂后，得到一种暗红色浆状物。加入1000ml无水甲醇加热溶解，冷却到室温后加入约2g蔗糖-6-乙酸酯晶种，逐步降温到10℃，并在这个温度下静置过夜，，过滤析出的晶体，再用少量冷甲醇洗涤，抽干、真空烘干，得到437g蔗糖-6-乙酸酯粗产物产品。采用液相色谱进行测定，蔗糖-6-乙酸酯83.6％，蔗糖-4-乙酸酯5.2％，蔗糖二乙酸酯1.8％，蔗糖1.6％。结晶所用的溶剂甲醇蒸发后得到的混合物中含有硼氟酸四乙铵盐(Et)4NBF4，，可用作下一批反应的导电盐。
d.在配有电磁搅拌器/回流冷凝管/恒压分液漏斗/温度计的3升的四颈瓶中，加入200克含量为95％蔗糖-6-乙酸酯(约为0.5mol)、1500ml乙酸丁酯、100ml吡啶；搅拌溶解，并用盐水浴使四颈瓶内物料的温度降到-15℃。慢慢滴加480克(约3.5mol)磺酸氯(SO2Cl2)，滴加过程保持温度不超过5℃。滴加完毕后，撤走盐水浴，改换油浴，慢慢升高油温，使反应混合物的温度逐渐均匀上升，在两个小时内温度升到112±2℃，并保持此温度30分钟。
撤走热油浴，使反应混合物降至室温后，再用冷盐水浴使温度降到0℃左右，剧烈搅拌下滴加5N的NaOH溶液，直到反应混合物的PH达到7±0.2，滴加过程温度不超过20℃。将反应混合物转入分液漏斗，静置分层。分出下层水层，并用200×2乙酸丁酯萃取水层，有机层合并，用50×2水洗涤。有机层在60℃以下，真空蒸发溶剂，得到一种粘稠浆状物，加入800ml乙酸乙酯及50克活性炭，搅拌20分钟过滤。蒸发部分乙酸乙酯使溶液的体积达到300ml左右，冷却至5℃，静置过夜，析出三氯蔗糖-6-乙酸酯，抽滤、真空烘干得102克(含量86％)三氯蔗糖-6-乙酸酯粗品。测定母液中含有5.3克产物(氯代反应的产率约42％)。经过乙酸乙酯三次重结晶可以得到纯度达98％三氯蔗糖-6-乙酸酯精品。
e.取三氯蔗糖-6-乙酸酯精品100克，溶于1000ml的水中，搅拌溶解，滴加5N的NaOH使水溶液的PH达到10±0.2，水浴保持50℃下搅拌，每隔30分钟，测定一次PH值并补加5N的NaOH，使PH值不低于9。定期取样用HPLC测定反应进程，直到全部转化为三氯蔗糖(需3小时左右)。反应完毕，加入5克活性炭搅拌脱色，过滤，滤液通过酸性阳离子交换树脂柱，过柱后反应液的PH达到6.5～7.5。用100ml的乙酸乙酯萃取，以除去少量的有机机杂质。水层真空浓缩使体积达到180ml左右，加入1克三氯蔗糖晶种，在10℃下搅拌过夜，析出晶体，过滤，真空烘干，得53克(含量99.3％)三氯蔗糖产品。
实施例二本实施例与实施例一不同之处在于在前体蔗糖-6-酯的制备(步骤a～c)中，卤化物催化剂为氯化钾50g；阳极电位稳定在1.32V(vs.SCE)；蔗糖消耗完全后，停止电解。
将阳极电解产物中和、真空蒸馏回收溶剂后，得到一种暗红色浆状物。加入1200ml无水甲醇加热溶解，降温到10℃，静置过夜，结晶纯化后得到417g蔗糖-6-乙酸酯粗品。采用液相色谱进行测定，蔗糖-6-乙酸酯78.6％，蔗糖-4-乙酸酯6.2％，蔗糖二乙酸酯2.3％，蔗糖1.1％。
实施例三本实施例与实施例一不同之处在于在前体蔗糖-6-酯的制备(步骤a～c)中，酰化剂为苯甲醛375g；导电盐为(n-Bu)4NCl450g；蔗糖消耗完全时，停止电解。
将阳极电解产物中和、真空蒸馏回收溶剂后，得到一种深红色浆状物。加入2000ml丙酮加热到50℃搅拌溶解，冷却到室温后加入约3g蔗糖-6-苯甲酸酯晶种，静置过夜，过滤析出的晶体，再用少量丙酮洗涤，抽干、真空烘干后，得到526g蔗糖-6-苯甲酸酯粗品。采用液相色谱进行测定，蔗糖-6-苯甲酸酯83.1％，蔗糖-4-苯甲酸酯4.3％，蔗糖二苯甲酸酯0.75％，蔗糖1.9％。
实施例四本实施例与实施例一不同之处在于在前体蔗糖-6-酯的制备(步骤a～c)中，酰化剂为苯甲醛375g；卤化物催化剂为氯化钾50g，调节输出电压使阳极电位稳定在1.32V(vs.SCE)；测定蔗糖消耗完全时，停止电解。
将阳极电解产物中和、真空蒸馏回收溶剂后，得到一种深红色浆状物。加入2000ml丙酮加热到50℃搅拌溶解，冷却到室温后加入约3g蔗糖-6-苯甲酸酯晶种，静置过夜，过滤析出的晶体，再用少量丙酮洗涤，抽干、真空烘干后，得到513g蔗糖-6-苯甲酸酯粗品。采用液相色谱进行测定，蔗糖-6-苯甲酸酯81.9％，蔗糖-4-苯甲酸酯4.1％，蔗糖二苯甲酸酯0.94％，蔗糖2.3％。
实施例五本实施例与实施例一不同之处在于在前体蔗糖-6-酯的制备(步骤a～c)中，蒸馏水用量为500ml；蔗糖消耗完全后，停止电解。
将阳极电解产物中和、真空蒸馏回收溶剂后，得到一种深红色浆状物。加入1200ml无水甲醇加热溶解，冷却到室温加入晶种，降温到10℃，静置过夜，洗涤，抽干、真空烘干后得到542g蔗糖-6-乙酸酯粗品。采用液相色谱进行测定，蔗糖-6-乙酸酯42％，蔗糖-4-乙酸酯16.3％，蔗糖-6’-乙酸酯5.7％，蔗糖二乙酸酯0.17％，蔗糖39.8％。
实施例六本实施例与实施例一不同之处在于在前体蔗糖-6-酯的制备(步骤a～c)中，阳极室电解液中的有机溶剂为12升N，N-二甲基乙酰胺(DMAC)(99.5％)；蔗糖消耗完全时，停止电解。
将阳极电解产物中和、真空蒸馏回收溶剂后，得到一种深红色浆状物。加入1200ml无水甲醇加热溶解，冷却到室温加入晶种，降温到10℃，静置过夜，洗涤，抽干、真空烘干后得到513g蔗糖-6-乙酸酯粗品。采用液相色谱进行测定，蔗糖-6-乙酸酯82.1％，蔗糖-4-乙酸酯4.5％，蔗糖二乙酸酯1.6％，蔗糖0.9％。
实施例七本实施例与实施例一不同之处在于在前体蔗糖-6-酯的制备(步骤a～c)中，卤化物催化剂溴化钾的用量为100g。蔗糖消耗完全时，停止电解。
将阳极电解产物中和、真空蒸馏回收溶剂后，得到一种深红色浆状物。加入1200ml无水甲醇加热溶解，冷却到室温加入晶种，降温到10℃，静置过夜，洗涤，抽干、真空烘干后得到519g蔗糖-6-乙酸酯粗品。采用液相色谱进行测定，蔗糖-6-乙酸酯74.3％，蔗糖-4-乙酸酯9.5％，蔗糖二乙酸酯3.1％，蔗糖0.7％。
实施例八本实施例与实施例一不同之处在于在前体蔗糖-6-酯的制备(步骤a～c)中，卤化物催化剂为溴化钾100g；阳极电位控制在1.4V(vs.SCE)。
电解过程中可以观察到阳极排气管中有少量的棕色气体(溴)析出。电解完成后将阳极电解产物中和，真空蒸馏回收溶剂后，得到一种深红色浆状物。加入1200ml无水甲醇加热溶解，冷却到室温加入晶种，降温到10℃，静置过夜，洗涤，抽干、真空烘干后得到519g蔗糖-6-乙酸酯粗品。采用液相色谱进行测定，蔗糖-6-乙酸酯62.7％，蔗糖-4-乙酸酯17.9％，蔗糖二乙酸酯7.3％，蔗糖0.4％。
实施例九本实施例与实施例一不同之处在于在三氯蔗糖-6-酯的制备(步骤d)中，氯化试剂为氯化亚砜420克，有机溶剂为四氯乙烷1200ml，催化剂为DMF100ml。通过相同的控温氯代、后处理过程，得到121克(含量84.6％)三氯蔗糖-6-乙酸酯粗品，并测定母液中含有6.1克产物(氯代反应的产率约44.5％)。
实施例十本实施例与实施例一不同之处在于在三氯蔗糖-6-酯的制备(步骤d)中，蔗糖-6-乙酸酯改为蔗糖-6-苯甲酸酯230克(含量96.5％)，有机溶剂为四氯乙烷1200ml。通过相同的控温氯代、后处理过程，得到143克(含量83.4％)三氯蔗糖-6-苯甲酸酯粗品，并测定母液中含有4.8克产物(氯代反应的产率约46％)。
实施例十一本实施例与实施例一不同之处在于在三氯蔗糖-6-酯的制备(步骤d)中，蔗糖-6-乙酸酯改为蔗糖-6-苯甲酸酯230克(含量96.5％)，氯化试剂为氯化亚砜420克，催化剂为DMF100ml。通过相同的控温氯代、后处理过程，得到156克(含量86.1％)三氯蔗糖-6-苯甲酸酯粗品，并测定母液中含有5.2克产物(氯代反应的产率约51.6％)。
本发明为一种制备三氯蔗糖的方法，各组分的用量及工作参数不局限于上述列举的实施例。
权利要求
1.一种三氯蔗糖的制备方法，其特征在于首先使用分隔式电解槽装置，采用间接电氧化的电化学合成技术制备蔗糖-6-酯，然后通过氯代、水解生成三氯蔗糖，包括下列步骤a.以混溶有水的有机溶剂作为阳极室电解液，并加入蔗糖、酰化剂、卤化物催化剂，使其充分混合溶解；所述有机溶剂为能与水混溶且可溶解蔗糖及适合用作电解液的溶剂，其用量为蔗糖用量的5～30倍；所述酰化剂的用量为蔗糖摩尔数的1.0～2.5倍；在阴极室采用常规使用的电解液；b.在阳极电位比理论电位高0.3～0.8V的恒电位条件下，控制水的浓度为0.1％～10％，卤化物催化剂的浓度为0.5％～10％，温度为-5℃～50℃；阳极电解反应过程中，用薄层层析监测蔗糖浓度，蔗糖消耗完全时，停止电解，得到阳极电解产物；c.阳极电解产物蒸发溶剂后，再用溶剂溶解及结晶的方法进行纯化，得到蔗糖-6-酯；d.将蔗糖-6-酯溶于有机溶剂中，有机溶剂的用量为蔗糖重量的5～30倍；以叔酰胺类物质作为催化剂，其用量为蔗糖重量的0.2～2倍；然后加入氯代试剂进行控温氯代反应，氯代试剂的用量为蔗糖摩尔数的4～8倍，将反应产物分离纯化得到三氯蔗糖-6-酯；e.以水为溶剂，将三氯蔗糖-6-酯在碱性条件下进行水解，以脱去6位上的酰基，然后通过中和、分离、萃取、结晶纯化得到目标产物三氯蔗糖。
2.根据权利要求1所述的三氯蔗糖的制备方法，所述步骤a中的酰化剂为醛类物质，包括甲醛、乙醛、丙醛、异丙醛或苯甲醛；所述有机溶剂为N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、酮类、乙腈或芳香族溶剂。
3.根据权利要求2所述的三氯蔗糖的制备方法，所述酰化剂为甲醛或苯甲醛，其用量为蔗糖摩尔数的1.2～1.5倍；所述有机溶剂为N，N-二甲基甲酰胺或N，N-二甲基乙酰胺。
4.根据权利要求1所述的三氯蔗糖的制备方法，所述步骤b中水的浓度为0.5％～5％，卤化物催化剂的浓度为1％～5％，温度为5℃～20℃。
5.根据权利要求1所述的三氯蔗糖的制备方法，所述步骤a中在阳极室中还加入导电盐，该导电盐为硼氟酸或高氯酸的季铵盐、硼氟酸或高氯酸的锂盐、四烷基铵盐、四氯硼酸盐或磺酸盐，其用量占电解液总重量的0.1％～15％。
6.根据权利要求5所述的三氯蔗糖的制备方法，所述导电盐的用量占电解液总重量的0.2％～3％。
7.根据权利要求1所述的三氯蔗糖的制备方法，所述分隔式电解槽采用离子渗透性能好的非选择性隔膜将阳极室与阴极室隔开。
8.根据权利要求1所述的三氯蔗糖的制备方法，所述步骤c中阳极电解产物使用碱性溶液中和到中性后，蒸发溶剂，然后使用有机溶剂加热溶解，冷却到室温后加入蔗糖-6-酯晶种进行结晶，过滤析出的晶体，洗涤，抽干、真空烘干后得到蔗糖-6-酯产品。
9.根据权利要求1所述的三氯蔗糖的制备方法，所述步骤d中的有机溶剂为沸点高于120℃、不与水混溶、并对三氯蔗糖-6-酯有较高溶解度的极性有机溶剂，包括乙酸丁酯、乙酯己酯、环己酮或1，1，2，2-四氯乙烷；所述催化剂为N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二乙基甲酰胺或吡啶；所述氯代试剂为磺酰氯、二氯亚砜、三氯化磷、三氯氧磷、五氯化磷、草酰氯、甲基磺酰氯或光气。
10.根据权利要求9所述的三氯蔗糖的制备方法，所述有机溶剂为乙酸丁酯或1，1，2，2-四氯乙烷；所述催化剂为N，N-二甲基甲酰胺或吡啶；所述氯代试剂为磺酰氯或氯化亚砜。
11.根据权利要求1所述的三氯蔗糖的制备方法，所述步骤d中的控温氯代反应分为二个阶段，第一个阶段为氯代试剂的滴加过程，温度控制在10℃以下；第二个阶段为氯代试剂加完后，在二个小时内将温度均匀上升到115℃，并保持30分钟。
全文摘要
本发明公开了一种三氯蔗糖的制备方法，首先使用分隔式电解槽装置，采用间接电氧化合成技术制备蔗糖－6－酯，然后通过氯代、水解生成三氯蔗糖。在蔗糖－6－酯的制备中，以混溶有水的有机溶剂作为阳极室电解液，加入蔗糖、酰化剂、卤化物催化剂进行阳极电解反应，反应产物经溶剂溶解及结晶纯化获得蔗糖－6－酯。然后将蔗糖－6－酯溶于有机溶剂中，以叔酰胺类物质作为催化剂，加入氯代试剂进行控温氯代反应，反应产物经分离纯化得到三氯蔗糖－6－酯。最后以水为溶剂，将三氯蔗糖－6－酯在碱性条件下进行水解，通过中和、分离、萃取、结晶纯化得到三氯蔗糖。本发明催化剂无需额外的分离和再生程序、原料简单易得、反应选择性高，产物的分离及提纯过程简单易行、得率高。
文档编号C07H13/00GK1827628SQ20061003473
公开日2006年9月6日 申请日期2006年4月3日 优先权日2006年4月3日
发明者李韶雄, 陈子昂, 邓天 申请人:广州科宏食品添加物有限公司