专利名称：一种三氯蔗糖-6-乙酯的精制方法
技术领域：
本发明涉及一种三氯蔗糖-6-乙酯的精制方法，属精细化工技术领域。
背景技术：
三氯蔗糖，又名蔗糖素(Sucralose)，是一种新型蔗糖氯化衍生物产品，其化学名为4，I' ,6 / -三氯-4，I' ,6 / -三脱氧半乳型蔗糖(简称TGS)，是一种白色粉末状产品，因其具有甜度高，味质好，储存期长，无热量和安全性高等优点，逐渐成为食糖的替代品，并代表了强力甜味剂的发展方向。三氯蔗糖目前主要合成方法包括①化学合成法化学-酶合成法；③单酯法。其中，化学合成法步骤较多，工艺流程复杂，不适合工业化生产。化学-酶合成法，发酵复杂，且提纯中间产物困难，成本高。单酯法只需要3步反应，收率高，成本低，中间产物易于分离，是合成三氯蔗糖的理想工艺，被世界各国大多数生产厂家普遍米用。 用单酯法合成三氯蔗糖主要有三个步骤①酯化对蔗糖6-位羟基进行乙酯化保护，得到酯化物(鹿糖-6-乙酯)；②氯化鹿糖-6-乙酯的氯化，将4，I '，6'-位三个羟基氯化，得到氯化物(4，I '，6'-三氯蔗糖-6-乙酯);③脱酯将氯化物在碱性条件下脱去6-位保护基，得到二氯鹿糖广品。在单酯法合成三氯蔗糖过程中，第二步氯化反应是合成的关键，由于蔗糖分子上具有除6-位以外的7个未被保护的羟基，虽然4，1 ' ,6 / -位的3个羟基活性较强，优先被氯化，但反应条件的差别以及氯化剂选择性的差别都可能导致较多的副反应，使本步所得中间体三氯蔗糖-6-乙酯含有较多杂质，从而直接影响三氯蔗糖成品的质量。因此，对三氯蔗糖-6-乙酯精制方法的研究，具有重要的现实意义。浙江工业大学专利“一种三氯蔗糖-6-乙酯的合成方法(200610051994. 5)”采用单一乙酸乙酯溶剂萃取、活性炭脱色、重结晶得到三氯蔗糖-6-乙酯晶体的方法，其专利“一种分离纯化三氯蔗糖-6-乙酯的新方法(200910101477. 8)”报道了 “先将三氯蔗糖_6乙酯粗品制成水溶液，然后用乙酸乙酯或乙酸丁酯萃取、浓缩，再经结晶、重结晶得到三氯蔗糖-6-乙酯晶体”的提纯精制方法。该法用有机溶剂萃取提纯，有机溶剂耗量大，萃取操作繁琐，加大了环保压力，且提纯分离效果不佳。经验证，精品纯度不高。常州市牛塘化工厂有限公司专利“三氯蔗糖-6-乙酯的制备方法(200710020699. 8)”报道了对浓缩得到的粗品采用“加入水加热溶解，用有机溶剂萃取出杂质，萃取液用水洗涤；将水溶液和水洗涤液冷却，析出三氯蔗糖-6-乙酯结晶，过滤烘干”的方法精制，该法用有机溶剂提取杂质，萃余相(水相)冷却结晶，结晶体系为水溶液，而三氯蔗糖-6-乙酯在水中的溶解度相当大，即使能够结晶析出，单程收率将非常低，母液必须反复套用，这将严重影响除杂效果，致使精品纯度较低，因此，该法不适合于工业化生产。玛特科国际有限公司专利“用于萃取和纯化三氯蔗糖中间体的方法(200980136925. 6)”报道了一种三氯蔗糖-6-乙酯的提纯精制方法，该法采用水-醚(或烷烃)混合溶剂对用乙酸乙酯提取所得的三氯蔗糖-6-乙酯粗品进行一次精制，然后采用乙酸乙酯单一溶剂对一次精品进行二次精制，得到精制成品。第一步精制用水-醚(或烷烃)作溶剂，产品析出速度过快，致使较大量的杂质被包夹析出，无法有效除去；第二次精制用乙酸乙酯单一溶剂，杂质分离效果较差，致使成品中含有少量杂质无法除去，且成品外观颜色较深。因此，该法的应用受到限制。
发明内容
为了解决上述三氯蔗糖-6-乙酯纯度不高且操作复杂的问题，本发明在综合考虑各种精制影响因素的基础上，采用不同的混合溶剂进行两次精制，精制过程只需回收有机溶剂，不必反复套用结晶母液，因此产品纯度可达到99. 5%以上，且结晶单程收率较高、操作方法简便，非常适合工业上大规模生产。本发明的技术方案为采用醇-醚类混合溶剂对浓缩所得的三氯蔗糖-6-乙酯糖浆状粗品进行一次精制，除去大部分杂质，然后采用酯-烷烃混合溶剂进行二次精制，除去微 量杂质，具体包括以下步骤
(1)一次精制工序
向三氯蔗糖-6-乙酯粗品中，加入醇类溶剂，搅拌加热至该三氯蔗糖-6-乙酯粗品充分溶解，形成第一三氯蔗糖-6-乙酯溶液；
将该第一三氯蔗糖-6-乙酯溶液降温到10 40°C，并一次性加入到醚类有机溶剂中，搅拌至析出固体，并自然冷却，于-5 20°C静置结晶I 10小时，离心分离，甩干，得到三氯蔗糖-6-乙酯一次湿精品，滤液蒸馏回收得到醇类有机溶剂和醚类有机溶剂；
(2)二次精制工序
将上述三氯蔗糖-6-乙酯一次湿精品投入到酯-烷烃混合溶剂中，搅拌升温至完全溶解，形成第二三氯蔗糖-6-乙酯溶液；
向该第二三氯蔗糖-6-乙酯溶液中添加脱色剂，升温，回流脱色O. 5小时，趁热压滤，滤液I 3. 5h冷却至室温，于-5 20°C静置结晶2 18h，离心分离，滤饼于30 65°C真空干燥，形成三氯蔗糖-6-乙酯二次干精品，滤液蒸馏回收形成酯-烷烃混合溶剂。本发明的技术方案中，还可将步骤(I)中蒸馏回收得到的醇类有机溶剂和醚类有机溶剂，在一次精制工序中循环套用；将步骤(2)中蒸馏回收得到的酯-烷烃混合溶剂，在二次精制工序循环套用。优选的，本发明技术方案中三氯蔗糖-6-乙酯粗品与醇类溶剂的质量比为I :1 20 ;醚类有机溶剂与三氯蔗糖-6-乙酯粗品的体积质量比为O. I 3 :1 ;酯-烷烃混合溶剂与三氯蔗糖-6-乙酯一次湿精品的体积质量比为I 10 :1。本发明技术方案中醇类有机溶剂可为甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、异丁醇；醚类有机溶剂可为乙醚、二正丙醚、二异丙醚、乙基正丁基醚或2-甲基呋喃。本发明技术方案中酯-烷烃混合溶剂包括单一酯和单一烷烃，单一酯可为甲酸甲酯、甲酸乙酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯；单一烷烃为石油醚、丙烷、丁烷、三氯甲烷、二氯甲烷、二氯乙烷；其中单一酯和单一烷烃体积比为I 15 :1。本发明技术方案中的脱色剂可为活性炭，活性炭与三氯蔗糖-6-乙酯一次湿精品的质量比为O. 05 0.25 :1。本发明提供的精制方法，不同于传统的单一溶剂精制方法，分别使用不同的混合溶剂进行两次精制，不仅显著提高了杂质分离效果，而且保证了较高的精制收率。本方法的工业化将有效促进三氯蔗糖的质量提升和开发生产，具有独创性和现实意义。
图I是本发明三氯蔗糖-6-乙酯精制方法的示意图。
具体实施例方式以下结合附图I和具体实施方式
，对本发明进行详细说明。实施例I
(I) 一次精制工序 向三氯蔗糖-6-乙酯粗品的糖浆状浓缩物中，按照浓缩物甲醇=1 1 (m/m)的比例加入甲醇，搅拌加热，升温至63°C，使糖浆状浓缩物充分溶解。然后降温到40°C，快速转入到已加入乙醚并已启动搅拌的装有回流冷凝器的结晶釜中，其中乙醚浓缩物=0. 4 1 (v/m)。待析出大量固体后，停止搅拌自然冷却，于5°C静置结晶6小时，离心分离，甩干。滤饼为三氯蔗糖-6-乙酯一次湿精品；滤液蒸馏回收甲醇、乙醚，循环套用到本步精制。(2) 二次精制工序
将步骤(I)中所得一次湿精品投入到乙酸乙酯-二氯乙烷混合溶剂中，其中混合溶剂一次湿精品=2 1 (v/m),混合溶剂中乙酸乙酯二氯乙烧=3 1 (v/v),加入活性炭,活性炭与一次湿精品质量比为O. 05 :1，继续升温，回流脱色O. 5小时，趁热压滤，滤液I. 5h内自然冷却至室温，于8°C静置结晶5h，离心分离。滤饼于45°C真空干燥，得三氯蔗糖-6-乙酯二次干精品；滤液蒸馏回收乙酸乙酯-二氯乙烷混合溶剂，循环套用到本步精制。经高效液相色谱法检测，三氯蔗糖-6-乙酯二次干精品的纯度为99. 67%。实施例2 (I) 一次精制工序
向三氯蔗糖-6-乙酯粗品的糖浆状浓缩物中，按照浓缩物无水乙醇=1 6 (m/m)的比例加入无水乙醇，搅拌加热，升温至62°C，使糖浆状浓缩物充分溶解。然后降温到35°C，快速转入到已加入二正丙醚并已启动搅拌的装有回流冷凝器的结晶釜中，其中二正丙醚浓缩物=0. 5 :l(v/m)。待析出大量固体后,停止搅拌自然冷却，于0°C静置结晶10小时,离心分离，甩干。滤饼为三氯蔗糖-6-乙酯一次湿精品；滤液蒸馏回收乙醇、二正丙醚，循环套用到本步精制。(2) 二次精制工序
将步骤(I)中所得一次湿精品投入到甲酸甲酯-氯仿混合溶剂中，其中混合溶剂一次湿精品=4. 5:1 (v/m),混合溶剂中甲酸甲酯氯仿=7 1 (v/v),加入活性炭,活性炭与一次湿精品质量比为O. I :1，继续升温，回流脱色O. 5小时，趁热压滤，滤液2h内自然冷却至室温，于12°C静置结晶13h，离心分离。滤饼于42°C真空干燥，得三氯蔗糖-6-乙酯二次干精品；滤液蒸馏回收甲酸甲酯-氯仿混合溶剂，循环套用到本步精制。经高效液相色谱法检测，三氯蔗糖-6-乙酯二次干精品的纯度为99. 73%。实施例3 (I) 一次精制工序往三氯蔗糖-6-乙酯粗品的糖浆状浓缩物中，按照浓缩物正丙醇=1 12 (m/m)的比例加入正丙醇，搅拌加热，升温至58°C，使糖浆状浓缩物充分溶解。然后降温到30°C，快速转入到已加入二异丙醚并已启动搅拌的装有回流冷凝器的结晶釜中，其中二异丙醚浓缩物=0. 45 :1 (v/m),待析出大量固体后,停止搅拌自然冷却，于10°C静置结晶8小时,离心分离，甩干。滤饼为三氯蔗糖-6-乙酯一次湿精品；滤液蒸馏回收正丙醇、二异丙醚，循环套用到本步精制。(2) 二次精制工序
将步骤(I)中所得一次湿精品投入到乙酸甲酯-丙烷混合溶剂中，其中混合溶剂一次湿精品=5. 7 1 (v/m)，混合溶剂中乙酸甲酯丙烷=8. 5 1 (v/v)，搅拌升温至完全溶解，加入活性炭，活性炭与一次湿精品质量比为O. 07 :1，继续升温，回流脱色O. 5小时，趁热压滤，滤液2h内冷却至室温，于5°C静置结晶9h，离心分离。滤饼于45°C真空干燥，得三氯蔗糖-6-乙酯二次干精品；滤液蒸馏回收乙酸甲酯-丙烷混合溶剂，循环套用到本步精制。
经高效液相色谱法检测，三氯蔗糖-6-乙酯二次干精品的纯度为99. 53%。实施例4 (I) 一次精制工序
往三氯蔗糖-6-乙酯粗品的糖浆状浓缩物中，按照浓缩物异丙醇=1 15 (m/m)的比例加入异丙醇，搅拌加热，升温至55°C，使糖浆状浓缩物充分溶解。然后降温到20°C，快速转入到已加入乙基正丁基醚并已启动搅拌的装有回流冷凝器的结晶釜中，其中乙基正丁基醚浓缩物=3 1 (v/m)，待析出大量固体后，停止搅拌自然冷却，于irC静置结晶7小时，离心分离，甩干。滤饼为三氯蔗糖-6-乙酯一次湿精品；滤液蒸馏回收异丙醇、乙基正丁基醚，循环套用到本步精制。(2) 二次精制工序
将步骤(I)中所得一次湿精品投入到甲酸甲酯-丁烷混合溶剂中，其中混合溶剂一次湿精品=9. 5 :1 (v/m)，混合溶剂中甲酸甲酯丁烷=15 :1 (v/v)，搅拌升温至完全溶解，加入活性炭，活性炭与一次湿精品质量比O. 05 :1，继续升温，回流脱色O. 5小时，趁热压滤，滤液I. 5h内冷至室温，于8°C静置结晶8h，离心分离。滤饼于35°C真空干燥，得三氯蔗糖-6-乙酯二次干精品；滤液蒸馏回收酯-烷烃混合溶剂，循环套用到本步精制。经高效液相色谱法检测，三氯蔗糖-6-乙酯二次干精品的纯度为99. 63%。实施例5
(I)一次精制工序
往三氯蔗糖-6-乙酯粗品的糖浆状浓缩物中，按照浓缩物正丁醇=1 20 (m/m)的比例加入正丁醇，搅拌加热，升温至55°C，使糖浆状浓缩物充分溶解。然后降温到10°C，快速转入到已加入乙醚并已启动搅拌的装有回流冷凝器的结晶釜中，其中乙醚浓缩物=1. 7 :1(v/m)，待析出大量固体后，停止搅拌自然冷却，于_5°C静置结晶6小时，离心分离，甩干。滤饼为三氯蔗糖-6-乙酯一次湿精品。滤液蒸馏回收正丁醇、乙醚，循环套用到本步精制。(2) 二次精制工序
将步骤(I)中所得一次湿精品投入到乙酸丙酯-石油醚混合溶剂中，其中混合溶剂一次湿精品=6. 5 1 (v/m),混合溶剂中乙酸丙酯石油醚(沸程30-60°C ) =15 1 (v/v),搅拌升温至完全溶解，加入活性炭，活性炭与一次湿精品质量比为O. 25 :1，继续升温，回流脱色O. 5小时，趁热压滤，滤液3. 5h内冷至室温，于5°C静置结晶Ilh，离心分离。滤饼于35°C真空干燥，得三氯蔗糖-6-乙酯二次干精品；滤液蒸馏回收乙酸丙酯-石油醚混合溶剂，循环套用到本步精制。经高效液相色谱法检测，三氯蔗糖-6-乙酯二次干精品的纯度为99. 70%。另外，本领域技术人员还可在本发明精神内做其它变化，当然，这些依据本发明精 神所做的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围之内。
权利要求
1.一种三氯蔗糖-6-乙酯的精制方法，包括以下步骤 (1)一次精制工序 向三氯蔗糖-6-乙酯粗品中，加入醇类溶剂，搅拌加热至该三氯蔗糖-6-乙酯粗品充分溶解，形成第一三氯蔗糖-6-乙酯溶液； 将该第一三氯蔗糖-6-乙酯溶液降温到10 40°C，并一次性加入到醚类有机溶剂中，搅拌至析出固体，并自然冷却，于-5 20°C静置结晶I 10小时，离心分离，甩干，得到三氯蔗糖-6-乙酯一次湿精品，滤液蒸馏回收得到醇类有机溶剂和醚类有机溶剂； (2)二次精制工序 将上述三氯蔗糖-6-乙酯一次湿精品投入到酯-烷烃混合溶剂中，搅拌升温至完全溶解，形成第二三氯蔗糖-6-乙酯溶液； 向该第二三氯蔗糖-6-乙酯溶液中添加脱色剂，升温，回流脱色0. 5小时，趁热压滤，滤液I 3. 5h冷却至室温，于-5 20°C静置结晶2 18h，离心分离，滤饼于30 65°C真空干燥，形成三氯蔗糖-6-乙酯二次干精品，滤液蒸馏回收得到酯-烷烃混合溶剂。
2.根据权利要求I所述的精制方法，还包括如下步骤将步骤(I)中蒸馏回收得到的醇类有机溶剂和醚类有机溶剂，在一次精制工序中循环套用；将步骤(2)中蒸馏回收得到的酯-烷烃混合溶剂，在二次精制工序循环套用。
3.根据权利要求I所述的精制方法，其特征在于所述三氯蔗糖-6-乙酯粗品与醇类溶剂的质量比为I :1 20。
4.根据权利要求I所述的精制方法，其特征在于所述醇类有机溶剂为甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇或异丁醇。
5.根据权利要求I所述的精制方法，其特征在于所述醚类有机溶剂与三氯蔗糖-6-乙酯粗品的体积质量比(v/m)为0. I 3:1。
6.根据权利要求I所述的精制方法，其特征在于所述醚类有机溶剂为乙醚、二正丙醚、二异丙醚、乙基正丁基醚或2-甲基呋喃。
7.根据权利要求I所述的精制方法，其特征在于所述酯-烷烃混合溶剂与三氯蔗糖-6-乙酯一次湿精品的体积质量比(v/m)为I 10 :1。
8.根据权利要求I所述的精制方法，其特征在于所述酯-烷烃混合溶剂包括单一酯和单一烷烃，其中单一酯和单一烷烃体积比为I 15 :1。
9.根据权利要求8所述的精制方法，其特征在于所述单一酯为甲酸甲酯、甲酸乙酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯或乙酸丙酯；所述单一烷烃为石油醚、丙烷、丁烷、三氯甲烷、二氯甲烷或二氯乙烷。
10.根据权利要求I所述的精制方法，其特征在于所述脱色剂为活性炭，活性炭与三氯蔗糖-6-乙酯一次湿精品的质量比为0. 05 0. 25 :1。
全文摘要
本发明涉及一种三氯蔗糖-6-乙酯的精制方法，包括如下步骤采用醇-醚类混合溶剂对浓缩所得三氯蔗糖-6-乙酯粗品进行一次精制，除去大部分杂质，然后采用酯-烷烃混合溶剂进行二次精制，除去微量杂质，得到高纯度的三氯蔗糖-6-乙酯精品。本发明通过使用特殊混合溶剂，提高了杂质分离效果，使三氯蔗糖-6-乙酯精品纯度可达99.5%以上，且结晶单程收率较高、操作方法简便，非常适合工业上使用。
文档编号C07H13/06GK102807594SQ20121025930
公开日2012年12月5日 申请日期2012年7月25日 优先权日2012年7月25日
发明者鲍应元, 段小六, 徐双喜, 程思远, 周拥军, 肖卫国, 晏浩哲 申请人:湖北省宏源药业有限公司