专利名称：中链脂肪酸金属盐的制备方法
技术领域：
本发明涉及中链长度的一元羧酸脂肪酸金属盐的制备方法。
背景技术：
中链脂肪酸及其金属盐属于无毒物质，用于食品和药物工业。根据联邦法规全书(CFR)的第184部分，美国食品和药品管理局(FDA)已经授予了中链、C8脂肪酸、辛酸(caprylic acid)或者辛酸(octanoicacid)的GRAS(公认安全)认证。类似地，根据172部分(CFR)，认为游离脂肪酸(例如辛酸、癸酸、月桂酸)及其金属盐为食品中应用的安全添加剂。如Dimitrijevic等人在Journal of Pharmacy andPharmacology 53149-154(2001)中阐述，在瑞典和日本已批准中链、C10脂肪酸、辛酸或者癸酸的钠盐在人类应用中可作为直肠药物产品的吸收促进剂。
WO02183120公开了中链脂肪酸及其金属盐(尤其是癸酸、辛酸及其钠盐)能诱发造血作用。与其相应的游离酸相比，癸酸和辛酸的钠盐具有更优良的水溶性。癸酸的溶解度为15mg/100g水(20℃)，而辛酸为68mg/100g水(20℃)。
一般而言，只要酸和碱都是水溶性的，它们在水中的反应会快速而简单。中链脂肪酸有限的水溶性使得制备大量、高产率的脂肪酸金属盐非常困难。如果二氧化碳是反应的副产物(例如使用碳酸氢盐或者碳酸盐)，可形成乳剂和混悬剂，并有过量起泡和泡沫。
发明简述本发明的一个目的是提供合成中链脂肪酸(例如六至十二个碳的链长)的金属盐的制备方法。至少一种适宜长度的游离脂肪酸(即前体)在溶剂中可溶。所述溶剂可包括一种或者多种醇。游离脂肪酸与至少一种金属盐反应，生成中链脂肪酸的金属盐。金属盐可包括单价阳离子(例如钠、钾)或者二价阳离子(例如钙、镁)；其可以是至少一种金属碳酸氢盐或碳酸盐。优选的金属脂肪酸盐为辛酸钠或辛酸钾，和癸酸钠或癸酸钾。
本发明的另一目的是通过沉淀和/或过滤回收按照前述的方法合成的金属脂肪酸盐。
本发明的另一目的是通过分离反应产物和/或鉴定该反应产物以确定按照前述的方法合成的金属脂肪酸盐的纯度。
本发明的其它目的对本领域技术人员而言，其根据下述说明书和权利要求书以及由其归纳而得到是显而易见的。
具体实施方案的描述现有的问题是寻找一种从水不溶性或者微溶性中链游离脂肪酸制备水溶性中链脂肪盐的方法。所述金属盐产物必须便于以高纯度和高收率大量制备，并且成本合理。令人惊奇地发现，当将中链脂肪酸溶于乙醇(例如无水乙醇至在水中浓度为95％乙醇)浓溶液加热，然后与几乎等量的碳酸氢盐反应时，可获得高纯度和良好产率的金属盐产物。该高纯度和高产率避免了通过柱色谱和/或结晶纯化的任何困难(大量)。如下述实施例所述，纯化由过滤和用挥发性(有机)溶剂洗涤实现。
该新方法包括将溶于适宜溶剂中的游离脂肪酸前体与适宜的碳酸氢盐或者碳酸盐反应。该制备方法使用相对高浓度的游离脂肪酸作为可溶性反应物，结果在二氧化碳形成中产生少量泡沫。因此，该方法可便于大量制备脂肪酸盐产品。
中链脂肪酸指那些具有碳链长为6(己酸(caproic acid)，己酸(hexanoic acid))、8(辛酸(caprylic acid)，辛酸(octanoic acid))、10(癸酸(capric acid)，癸酸(decanoic acid))和12(月桂酸，正十二烷酸)的一元羧酸脂肪酸。虽然偶数碳原子链长的脂肪酸及其金属盐的制备构成了本发明优选的实施方案，但本发明并不限于偶数碳原子链。奇数碳原子链包括7个碳(庚酸)、9个碳(壬酸)和11个碳(十一烷酸)。
优选用于合成的游离脂肪酸反应物的浓度为至少0.5M；而且优选最大浓度为1.5M。对C6至C12的中链脂肪酸而言，溶解度一般都不超过1.5gm/100g水(20℃)。在特别优选的实施方案中，中链脂肪酸的金属盐指癸酸或辛酸的钠盐或钾盐。
反应温度优选为50℃至回流(78℃)，更优选为95％乙醇和5％水的溶剂回流温度。小于50℃的温度是极不理想的，因为它们降低了反应速度，导致相对于游离脂肪酸(反应物)而言，金属盐(产物)的产率降低。可获得的产率高于50％，优选高于60％，更优选高于80％，甚至最优选高于90％。
下述实施例用于阐述本发明，而不意味着限定本发明。实施例中的反应可概括为下述等式(n＝4-10)
实施例1癸酸钠(癸酸钠盐n＝8)给装有温度计、机械搅拌器和回流冷凝器的十二升的三颈烧瓶中加入癸酸(500g，2.9mole)和无水乙醇(5.5L)。强力搅拌混合物5分钟。然后用水(275ml)稀释澄清的溶液。一次性加入固体碳酸氢钠(218g，2.6mole)，在回流温度下加热形成的混悬液12小时。反应结束时，观察到的pH为中性。然后在强力搅拌下慢慢冷却澄清的溶液3小时至42℃。用叔-丁基甲基醚(1.1L)稀释形成的混合物，再继续搅拌4小时。温度降低至30℃。用聚丙烯粗玻璃漏斗(7L)在抽吸(吸水器)下过滤白色沉淀，之后风干湿固体1.5小时。使用刮铲将产物刮成小片，在20℃的高真空中保存16小时。分离纯的酸的钠盐，为白色固体。产物产率为439g(87％)；mp＝248-250℃；1HNMR(D2O，400MHz)δ2.0(t，J＝7.43Hz，2H)；1.4(m，2H)；1.1(m，12H)；0.71(t，J＝7.04Hz，3H)。13C NMR(D2O，400Hz)δ184.3；38.0；31.5；29.1；29.0；28.9；28.8；26.3；22.4；13.8。
通过HPLC分析检测癸酸钠的纯度
a)癸酸钠的癸酸阴离子分析仪器操作HPLC(Waters 600和717)装有电导检测器(Waters 432)和PRP-X100树脂基离子色谱柱(150mm×41mmOD)。流动相为2.5％甲醇与4mM对羟基苯甲酸溶液的混合物。调节终溶液的pH到8.5。在40℃和2ml/分的流动速率下进行分析。
癸酸盐的峰出现在保留时间为17分钟时。校准曲线用于计算终产物中癸酸盐的纯度。
b)癸酸钠的钠阳离子分析仪器操作HPLC(Waters 600和717)装有电导检测器(Waters 431)和Hamilton PRP-X200树脂基离子色谱柱(250mm×41mmOD)。流动相为30％甲醇与4mM硝酸溶液的混合物。在40℃和2ml/分的流动速率下进行分析。
钠阳离子的峰出现在保留时间为4分钟时。校准曲线用于计算终产物中癸酸盐中的钠。
c)未反应的癸酸的鉴定仪器操作制备HPLC(水4000)，装有折射率检测仪(Waters 2414)和径向压力模块(Waters 8×100)。预备的C18柱(Nova-Pak HR8×100)与Shimadzu CR501色谱仪组件积分器一起使用。流动相通过按5∶1∶4的比例混合乙腈、四氢呋喃和水来制备。
未反应的癸酸峰出现在保留时间为7分钟时。校准曲线用于计算最终癸酸钠盐产物中存在的未反应的癸酸。
实施例2十二烷酸钠(月桂酸钠盐n＝10)如实施例1描述的通过使用20.0g的正十二烷酸(100mmole)和8.0g的碳酸氢钠(95mmole)制备十二烷酸(月桂酸)的钠盐。产物的产率19.1g(91％)；mp＝244-246℃；1H NMR(D2O，400MHz)δ2.04(t，J＝7.34Hz，2H)；1.4(m，2H)；1.15(m，16H)；0.73(m，3H)。13C NMR(D2O，400MHz)δ183.98；38.8；31.9；29.5；29.4；29.3；29.2；26.7；22.8；14.3。
实施例3己酸钠(己酸钠盐n＝4)
如实施例1描述的通过使用20.0g的己酸(172mmole)和14.0g的碳酸氢钠(164mmole)制备己酸钠盐。产物的产率21.3g(94％)；mp＝232-234℃；1H NMR(D2O，400MHz)δ2.02(t，J＝7.43Hz，2H)；1.4(m，2H)；1.16(m，4H)；0.75(t，J＝6.75Hz，3M)。13C NMR(D2O，400MHz)δ183.9；38.3；31.8；26.3；22.6；14.1。
实施例4辛酸钠(辛酸钠盐n＝6)如实施例1描述的通过使用20.0g的辛酸(139mmole)和11.1g的碳酸氢钠(132mmole)制备辛酸(辛酸)钠盐。产物的产率20.4g(93％)；mp＝243-245℃；1H NMR(D2O，400MHz)δ2.1(m，2H)；1.42(m，2H)；1.15(m，8H)；0.75(m，3H)。13C NMR(D2O，400MHz)δ183.9；38.3；31.8；29.5；29.0；26.7；22.8；14.3。
实施例5癸酸钙(癸酸钙盐n＝8)给装有温度计、机械搅拌器和回流冷凝器的一升三颈烧瓶中加入癸酸(20.0g，116mmole)和无水乙醇(0.19L)。强力搅拌混合物5分钟。然后用水(30ml)稀释该澄清溶液。一次性加入固体碳酸钙(5.5g，55mmole)，回流温度下加热获得的白色混悬液12天。除了最后一天外，其余每天给反应物中加入水(10ml)。在最后一天，加入过量的水(100ml)以完成反应。将混合物冷却到45℃(水浴)，并用粗玻璃漏斗过滤。获得白色固体，用无水乙醇(50ml)、叔-丁基甲基醚(2×50ml)洗涤，并风干2小时。然后将该固体溶于沸腾的甲醇中(1.3L)，用Celite垫过滤混浊的溶液。冷却澄清的滤液，浓缩至300ml。使用粗玻璃漏斗(1L)在抽吸(吸水器)下过滤白色沉淀，风干3小时。将获得固体保存在20℃的高真空中18小时。分离纯的酸的钙盐，为雪白色固体。产物的产率14.0g(63％)；mp＝172-76℃，1H NMR(CD30D，400MHz)δ2.18(t，J＝7.63Hz，4H)；1.61(m，4H)；1.30(m，24H)；0.91(t，J＝7.04Hz，6H)；13C NMR(D2O，400MHz)δ183.0，38.0，32.4，30.2，30.1，30.0，29.8，26.9，23.1，13.9。
在权利要求意义中的所有调整和替换以及法律上与它们等同的范围都包括在它们的范围内。有“包括”的权利要求允许包含权利要求范围内的其它成分；本发明也可通过具有用过渡词语“基本含有”(即允许包含包括在权利要求范围内的其它成分，如果该所述成分不实质上影响本发明的实施)和转换型术语“组成”(即除了通常与本发明相关的杂质或者不重要的活性成分外，允许权利要求中列出的唯一一种成分)代替“包括”术语的这样的请求描述。
应当理解，在本说明书中描述的成分不应当解释为对所请求的发明的限定，除非在权利要求中有明确列举。因此，授予的权利要求是用于确定合理的保护范围的基础，而不是曲解请求保护范围的本说明书的限定。截然相反，能预期到所请求的发明或者破坏其新颖性的现有技术明确地排除在本发明和具体实施方案的范围外。
权利要求的限定之间没有特定的关系，除非这样的关系在权利要求中明确说明(例如，产品权利要求中的组分列举，或者方法权利要求中的步骤顺序都不是对权利要求的限定，除非明确的说明只能是那样)。可认为本文中描述的每个成分的所有可能的组合和排列是本发明的一个方面。类似地，可认为本发明说明书的推广是本发明的一部分。
从上述可知，对本领域技术人员而言，在不背离本发明的精神和本质特征下，以其它方式实施本发明是显而易见的。应当理解所述的实施方案仅仅作为说明，而不是限定，因为本发明提供的合理的保护范围将通过附加的权利要求而不是本说明书来表征。
权利要求
1.制备中链脂肪酸金属盐的方法，该方法包括将至少一种游离脂肪酸溶于溶剂中，其中所述游离脂肪酸具有从六至十二个碳的链长；和使所述游离脂肪酸与至少一种金属盐反应，以制备金属脂肪酸盐。
2.根据权利要求1的方法，其中所述溶剂包括醇。
3.根据权利要求1或2的方法，其中所述金属盐包括单价阳离子或二价阳离子。
4.根据权利要求3的方法，其中所述金属盐包括钠或钾。
5.根据权利要求3的方法，其中所述金属盐包括钙或镁。
6.根据权利要求1至5中任一项的方法，其中所述游离脂肪酸与至少一种金属碳酸氢盐或者至少一种金属碳酸盐反应。
7.根据权利要求1至6中任一项的方法，其中所述金属脂肪酸盐为辛酸钠或辛酸钾。
8.根据权利要求7的方法，其中所述金属脂肪酸盐为辛酸钠。
9.根据权利要求1至6中任一项的方法，其中所述金属脂肪酸盐为癸酸钠或癸酸钾。
10.根据权利要求9的方法，其中所述金属脂肪酸盐为癸酸钠。
11.根据权利要求1至10中任一项的方法，其中所述游离脂肪酸在溶剂中的浓度为至少0.5M。
12.根据权利要求1至11中任一项的方法，还包括通过沉淀和过滤回收所述金属脂肪酸盐。
13.测定通过权利要求1至12任一项的方法制备的金属脂肪酸盐的纯度的方法，其中该方法包括通过高压液相色谱(HPLC)从反应物中分离产物的步骤。
全文摘要
中链长度的一元羧酸脂肪酸金属盐的制备方法，包括将溶于适宜溶剂中的游离脂肪酸前体与适宜的金属盐反应。该方法使用相对高浓度的游离脂肪酸作为可溶性反应物，其能制备出高纯度和高收率的金属脂肪酸盐，并且成本合理。
文档编号C07C51/41GK1839111SQ200480024086
公开日2006年9月27日 申请日期2004年7月23日 优先权日2003年7月25日
发明者J-S·迪塞普, 艾兹托尼, C·潘尼, B·扎沙利耶 申请人:普罗米蒂克生物科学公司