专利名称：一种三氯蔗糖的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种三氯蔗糖的制备方法，更具体地，涉及一种制备 过程更为简单的三氯蔗糖的制备方法。
背景技术：
三氯蔗糖，化学名称为4,1，，6，-三氯-4,1，，6，-三脱氧半乳蔗糖。
三氯蔗糖是一种甜度高、无热值、口味纯正、性质稳定、使用安 全的新型甜味剂，是目前公认的综合性能最为优异的甜味剂品种， 已被广泛应用于饮料、糕点、酱菜、冰淇淋、配制酒、口香糖、保 健品等多种食品中。由于三氯蔗糖在人体内不被代谢，不提供任何 热量，以及不引起龋齿等，因此适合包括糖尿病患者、儿童等在内 的各种人群食用。
美国是目前世界上使用三氯蔗糖最多的国家，为了保证人们能够 安全地使用三氯蔗糖，美国制定了严格的质量标准。目前，由美国 制定的这些标准已经被三氯蔗糖制造厂家广泛采用，并成为了行业 标准。由制造厂家制备的三氯蔗糖在出厂时必须达到上述质量标准， 否则无法进入市场。
美国制定的三氯蔗糖质量标准在FCC4 (美国食品用化学品法典) 和USP28 (美国药典)中均有记载，其具体内容如下(百分含量均为重
量百分比)
性状 粉末(白色至近白色结晶性)
含量％ 98. 0~ 102. 0
水分％ 《2. 0
灼烧残渣％ 《0.7甲醇％ 《0. 1
重金属(以Pb计)mg/kg 《10 旋光度(以无水物计) +84.0° ~ +87.5°
水解产物 合格 有关物质 合格
在上述质量标准中，灼烧残渣的含量是一项重要指标，如果三氯 蔗糖中灼烧残渣的含量达不到上述标准(7%),将无法进入市场销 售。在传统的三氯蔗糖制备方法中，为了使灼烧残渣的含量达到上述标 准，通常需要经过繁瑣的处理过程。
三氯蔗糖的合成方法目前主要有三种，即棉子糖法、全基团保 护法和单酯法。三种合成方法中，都是先形成如式(I )所示的化合
其中，R是2 - 7个碳的酰基；Rl、 R2、 R3、 R4同为H或者乙酰基。
然后通过酯交换反应或水解反应，脱去式(I)中的保护基，形 成式(II )所示的三氯蔗糖，然后再通过重结晶等纯化步骤，获得 三氯蔗糖纯品。
<formula>formula see original document page 5</formula>在传统的脱保护基方法中， 一般使用含碱金属离子的碱性物质作 为催化剂，例如甲醇钠或碱金属氢氧化物等。常规的做法是，将千 燥的式(I)化合物溶于低级醇中，加入定量的甲醇钠等碱性催化剂， 在适宜的温度下反应一定的时间，即可除去保护基。这样的方法在
US4380476， US498046 3, CN1176094C等文献中均有描述。
但是，在上述传统的制备方法中，由于在脱保护基过程中使用了 含碱金属离子的碱性物质，且这些碱金属离子会残留在后续的产品 中，导致三氯蔗糖中的灼烧残渣含量达不到上述质量标准。为了使灼 烧残渣的含量符合要求，必需降低碱金属离子的含量。为了达到这一 目的，技术人员通常会将脱保护基之后获得的三氯蔗糖产品反复进 行结晶处理，或者通过离子交换树脂去除残留的碱金属离子后，再 进行结晶处理。无论采取上述哪种后处理方法，都会使生产周期延 长、生产操作更为复杂、生产成本增加。
发明内容
为了解决上述问题，在脱保护基的过程中，本发明使用易挥发性碱 类化合物作为催化剂，结果发现，同样可以很容易的对式(I)化合物进 行脱保护基反应，而且采用该方法，具有以下明显优势(l)反应条 件温和，操作简单；(2)加入的易挥发性碱类化合物可以很容易被除 去，进行一次结晶处理就可以使产品的灼烧残渣含量符合要求。
上述易挥发性碱类化合物主要包括一系列含氮的有机碱类化合 物，如氨、甲胺、二甲胺、三曱胺、乙胺、二乙胺、三乙胺、丁胺、 叔丁胺、乙二胺等，这些碱类化合物可以单独使用，也可以溶于其 它溶剂中使用，如氨水等，还可以将两种或者两种以上的此类化合 物混合使用。碱类的添加量视具体品种及碱性强弱而定， 一般能使 体系的ph值保持在9-IO之间即可，如果ph值过低，则反应发生 困难；反之，如果ph值过高，则不仅会增加生产成本，还可能给后 续处理带来难度。
具体操作如下将式(I)化合物溶于低级醇或低级醇与水的混合溶剂中，加入一定量的易挥发性碱类化合物，在一定温度下反应一 定的时间，即可将式(I)化合物转化为三氯蔗糖，溶液经过脱色、过 滤，滤液再浓缩至一定的浓度，冷却结晶，即可得到晶体三氯蔗糖。 理论上，所有的式(I)化合物均可通过这种方法脱除保护基而得 到三氯蔗糖，而这里的式(I)化合物主要是指有实用价值的三氯蔗糖
羧酸酯类，具体包括三氯蔗糖-6-乙酸酯，三氯蔗糖-6-丙酸 酯，三氯蔗糖-6-丁酸酯，三氯蔗糖-6-戊酸酯，三氯蔗糖-6-苯甲酸酯，4， l，， 6，-三氯-4, 1，， 6，-三脱氧半乳蔗糖-2， 3, 6, 3，， 4，-五乙酸酯等。
在此反应过程中，醇类作为溶剂，不仅起到溶解式(I)化合物的 作用，同时还作为试剂参与反应，其中，醇类可以在碱性催化剂的 作用下与式(I)化合物发生酯交换反应，进而得到三氯蔗糖。其中醇 类一般选用低级醇类，如甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、戊醇等。理论 上醇类的用量越多越好，本发明中，醇类的用量一般是式(I)化合物 重量的2 - 8 4咅，优选为2 - 5 4咅。
在此反应过程中，理论上水的含量越少越好。但是，我们发现反 应体系中也可以含有一定比例的水，在水的含量不高于约40%时，对 反应没有不利影响，不管水是通过何种途径进入体系的，是物料夹 带进入，还是人为引入，结果都是一样。
此类反应对反应温度要求也并不严 一各，在室温和回流温度间均能 发生反应，温度高时，反应时间较短，温度低时，反应时间相对要 长， 一般定于20- 6(TC为宜。
反应时间因易挥发的碱类的品种及反应温度有关， 一般在2-8 小时即可。
对于脱保护基之后获得的产品，只需要进行一次结晶，就可以获 得灼烧残渣含量和纯度符合要求的三氯蔗糖产品。其中，用于结晶的 溶液可以是有机溶剂和水，也可以是二者的混合物、其中优选有机 溶剂，有^L溶剂可以是纯的有才几溶剂，也可以是不同有才几溶剂的混 合物。优选的有机溶剂包括乙酸乙酯、乙酸丁酯、丁醇、二甲苯等下面以具体实施方式
详细i兌明本发明
具体实施方式
实施例1
将三氯蔗糖-6-乙酯20g加到70ml曱醇中，加热至40 - 50°C, 待物料完全溶解后，加入5ml 40%甲胺水:容液，保温反应2 - 3小时， 停止反应。活性炭脱色、过滤。滤液浓缩至浆状，加入100ml乙酸 乙酯，继续浓缩至出现结晶。过滤，干燥得三氯蔗糖(纯度99. 1%, 灼烧残渣0. 08%)。
实施例2
将三氯蔗糖-6-乙酯20g加到70ml曱醇中，加热至40 - 50°C， 待物料完全溶解后，加入2ml叔丁胺，保温反应2-3小时，停止反 应。活性炭脱色、过滤。滤液浓缩至浆状，加入100ml乙酸丁酯， 继续浓缩至出现结晶。过滤，干燥得三氯蔗糖(纯度99.2%,灼烧残 渣0. 1%)。
实施例3
将三氯蔗糖-6-乙酯20g加到50ml甲醇及20ml水中，加热至40 -50°C,待物料完全溶解后，加入2ml叔丁胺，保温反应2 - 3小时， 停止反应。活性炭脱色、过滤。滤液浓缩至浆状，加入100ml乙酸 乙酯，继续浓缩并不断补加乙酸乙酯至出现结晶。过滤，干燥得三 氯蔗糖(纯度98. 7%，灼烧残渣0. 18%)。 实施例4
将三氯蔗糖-6-乙酯20g加到70ml甲醇中，加热至40 - 50°C, 待物料完全溶解后，加入4ml 30%的氨水，保温反应2-3小时，停 止反应。活性炭脱色、过滤。滤液浓缩至浆状，加入100ml乙酸乙 酯，继续浓缩至出现结晶。过滤，干燥得三氯蔗糖(纯度98. 9%,灼 烧残渣0. 15%)。
实施例5
将三氯蔗糖-6-乙酯20g加到80ml乙醇中，加热至40 - 50。C，待物料完全溶解后，加入3ml叔丁胺，保温反应2 - 3小时，停止反 应，活性炭脱色、过滤。滤液浓缩至浆状，加入100ml乙酸乙酯， 继续浓缩至出现结晶。过滤，干燥得三氯蔗糖(纯度99. 0%,灼烧残 渣0. 12%)。 实施例6
将4, l，， 6，-三氯-4， 1，， 6，-三脱氧半乳蔗糖-2， 3, 6, 3，， 4，-五乙酸酯30g加到90ml曱醇中，加热至40 - 5(TC ,待物料完全 溶解后，加入4ml叔丁胺，保温反应6-7小时，停止反应。活性炭 脱色、过滤。滤液浓缩至浆状，加入100ml乙酸乙酯，继续浓缩并 不断补加乙酸乙酯至出现结晶。过滤，干燥得三氯蔗糖(纯度98. 6%， 灼烧残渣0. 2%)。
实施例7
将三氯蔗糖-6-苯曱酸酯40g加到150ml甲醇中，加热至40 - 50°C， 待物料完全溶解后，加入5ml叔丁胺，保温反应2 - 3小时，停止反应。 活性炭脱色、过滤。滤液浓缩至浆状，加入100ml乙酸乙酯，继续浓缩 并不断补加乙酸乙酯至出现结晶。过滤，干燥得三氯蔗糖(纯度98. 5%, 灼烧残渣O. 2%)。
对照实施例1
将三t^糖 -乙酯20g加到50ml甲醇中，加热至40 - 50。C,待物料完 全溶解后，加入2ml 30%的甲醇钠溶液，保温^^应2-3小时，停止反应。 活性B色、过滤。滤液浓缩至浆状，加入100ml乙酸乙酯，继续浓缩至出 现结晶。过滤，干燥得三氯蔗糖(纯度97. 8%,灼烧残渣0. 8%)。
权利要求
1.一种由式(I)化合物制备三氯蔗糖的方法，包括脱除保护基和结晶等步骤，其特征在于，将式(I)化合物与醇类溶剂和一定量的易挥发性碱类化合物混合，在适宜的温度下反应一段时间，脱去式(I)化合物的保护基，将其转化为三氯蔗糖；其中，R是2-7个碳的酰基；R1、R2、R3、R4同为H或乙酰基。
2. 根据权利要求1所述的方法，其中式(I)化合物包括三氯蔗 糖-6-乙酸酯、三氯蔗糖-6-丙酸酯、三氯蔗糖-6-丁酸酯、三 氯蔗糖-6-戊酸酯、三氯蔗糖-6 -苯曱酸酯及4, l，， 6，-三氯-4， 1，， 6，-三脱氧半乳蔗糖-2, 3, 6， 3，， 4，-五乙酸酯。
3. 根据权利要求1所述的方法，其中醇类溶剂包括低级醇、低级 醇的混合物，或低级醇与水的混合物。
4. 根据权利要求3所述的方法，其中低级醇包括甲醇、乙醇。
5. 根据权利要求3-4所述的方法，其中醇类溶剂的总用量是式(I) 化合物重量的2-8倍。
6. 根据权利要求1所述的方法，其中易挥发的碱类包括氨、甲胺、 二曱胺、三甲胺、乙胺、二乙胺、三乙胺、丁胺、叔丁胺、乙二胺。
7. 根据权利要求1所述的方法，其中式(I)化合物与易挥发的碱 类的重量比为100: 0. 5至100: 30。
8. 根据权利要求1所述的方法，其中脱除保护基的反应温度为 20 - 60°C。
9. 根据权利要求1-4所述的方法，其中使用有机溶剂对脱除保护基后获得的三氯蔗糖进行结晶。
10.根据权利要求9所述的方法，其中的有机溶剂包括乙酸乙酯、乙酸丁酯。
全文摘要
一种三氯蔗糖的制备方法，其与传统制备方法相比操作更为简单。其中在脱除保护基的过程中，使用易挥发性碱类化合物作为催化剂，然后只需经过一次结晶，就可以获得灼烧残渣含量和纯度均符合美国市场标准的三氯蔗糖纯品。
文档编号C07H5/00GK101613379SQ20081012633
公开日2009年12月30日 申请日期2008年6月25日 优先权日2008年6月25日
发明者于守信, 晌 刘, 吴俊静, 吴广利, 李自文, 王满堂, 蔡庆海 申请人:河北苏科瑞科技有限公司