一种辣椒素的新合成方法
【专利摘要】本发明属于有机合成领域，具体涉及一种辣椒素的新合成方法，该合成方法以香兰素胺盐酸盐和壬酰氯为原料，以毒性较小的二氯甲烷与水的混合溶液为溶剂，经加热反应得粗产物，经过降温结晶提纯，可得到固体合成辣椒素。本发明的特点为：操作简单，可控性强，只需使用常规反应装置即可完成合成，易于工业化生产；以二氯甲烷为熔剂，其毒性相比于苯、甲苯等有机溶剂要小，生产时对工人的危害小；生产过程产生的含盐废水与有机废液可循环使用，整个工艺废液零排放，对环境无污染；选用碳酸氢钠去除原料中的盐酸组分并提升反应温度至38?45℃，合成速度更快、得率更高，可达到90％以上；使用降温结晶的方法对产物进行提纯，得到的辣椒素的纯率可达到到99％以上。
【专利说明】
一种辣椒素的新合成方法
技术领域
[0001 ]本发明属于有机合成领域，具体涉及一种辣椒素的新合成方法。
【背景技术】
[0002] 合成辣椒素，又名N-香兰素基-正-壬酰胺，或壬酸香草酰胺。
[0003] 分子式心一
[0004] 结构式：
[0005] 纯度：2 99% (HPLC);
[0006] 外观：白色或淡黄色粉末；
[0007] 熔点：56~58°C;
[0008] 随着合成辣椒素众多功效日益被人们认识，相比于天然辣椒素的提取，其性价比 高出不少，因此，其在生物防治、医疗保健、军事等领域的应用得到了越来越广泛的重视。
[0009] 生物防治:研究表明以辣椒素为主要成分的鼠类驱避剂对农村储粮害鼠有良好的 驱避效果，含有1 %辣椒素的驱避剂驱鼠效果保持5个月以上。
[0010] 保护电缆光缆:辣椒素的刺激性对动物会产生驱避作用，用于电缆、光缆行业町作 为防鼠电缆护套塑料的功能添加剂；用于PVC、PE等塑料中以防止老鼠、白蚁对产品的食蚀 伤害。现已研制出以辣椒素为主的组合物微胶囊防蚁防鼠忌避剂，其强烈的辛辣味可使鼠 类动物的口腔粘膜和嗅觉神经受到强烈刺激而厌弃嚼切，同时又能击杀白蚁，是一种具有 双重功能的新型材料。经中国大中型电缆生产企业的多年使用，已确认产品具有无毒、高 效、持久的优良性能。该产品用于地下电缆，可以防止白蚁等昆虫的侵蚀，且作用持久。 [0011]防污涂料:船舶在行驶过程中，底部经常会附着一些藻类、贝类及软体动物等海洋 生物，这些海洋生物的附着不仅影响船舶运行的速度，还会对船体造成一定的损害。之前的 解决方法是在船底使用有毒的有机锡防污涂料，这种涂料在起作用的同时也对水体造成了 污染。而利用辣椒素的驱避特性制成的生物防污涂料。涂于船舶及海上建筑物与海水接触 的部分，可有效防止海洋生物的附着和水生生物在船壳的聚集。目前辣椒素已代替了有机 锡作为新型船舶防污涂料，应用于船舶及海上建筑物防污领域口。
[0012] 生物农药:辣椒素在生物农药领域可作为新型绿色农药，具有良好的触杀、驱避作 用，对作物虫害防治可达到药效高、持效长和可降解的特点，是新型环保型生物农药。美国 环保局早在1991年就将辣椒素及其制品确定为生化农药，并免除其在水果、蔬菜和谷物上 残留量的限制。
[0013] 医疗:辣椒素在医疗保健方面的应用正被人们所认识并逐渐用于临床实践当中。 辣椒素对神经性疼痛、风湿性关节炎、牛皮鲜、银肩病、痤疮、秃顶等有显著疗效。其中镇痛 是目前辣椒素研究最为成熟的一项应用，辣椒素的镇痛作用与吗啡等同，但其镇痛时间是 吗啡的30~40倍。辣椒索还可应用在防治心脑血管疾病方面，利用大鼠试验表明辣椒素具 有调整血脂的作用。这对预防心血管疾病及其他与脂质氧化有关的疾病有重大的意义。而 辣椒素在防治肿瘤方面的研究也是当今的一个热门，大多文献表明辣椒索有很好的抑制肿 瘤作用，也有研究表明辣椒索具有抗癌和致癌双重功效，至于抗癌和致癌哪一方面占主导 作用还需进一步研究。此外，辣椒素还可以防治消化性溃疡和呼吸道疾病，并具有减肥，抗 疲劳和辅助戒毒的特殊功效。
[0014] 美容:辣椒素有助于松弛平滑肌，导致皮肤血管扩张，改善微循环，起到抗皱、改善 肤色和肤质的美容作用。因而可作为生产美容护肤品的原料，用于面部、手臂部肤质的改 善，但不同部位要注意浓度的差异。
[0015] 军事:辣椒素具有良好的催泪作用，可以引发人体强烈的生理反应，使人产生咳 嗽、呕吐、流泪等症状，甚至迷失方向，但无毒副作用，因此在军事上是制造催泪弹、催泪枪 和防卫武器的主要原料，在美国、日本、德国以及东南亚等国家都已广泛应用。同时辣椒素 也被用于个人防身武器和制服违法者的工具。
[0016] 食品添加剂:辣味作为基本五味之一，是许多食品中不可或缺的特有风味。在食品 调味中有极其重要的作用。适度的辣味可增加食欲，促进消化。根据不同地区的人对辣味的 喜好，已形成四大风味:麻辣、香辣、鲜辣和酸辣。传统的辣椒制品如辣椒酱、辣椒粉、辣椒油 等制作工艺简单但具有辣味不足、容易霉变、保存困难、有效成分利用率低的缺点；而以辣 椒素纯品作为食品辣味添加剂可以克服以上缺点，具有使用方便、易于保存和控制等优点， 可用于食品工业中各种辣味食品的加工。包括各种辣味油脂食品、日用调味品、辣味酱料、 烘烤食品等。此外，辣椒素具有较强的抑菌、杀菌特性，对细菌、真菌和酵母菌都具有一定的 抑制作用，可作为潜在的食品保鲜剂。辣椒素的抑菌作用由强到弱为:细菌〉酵母〉霉菌，且 在较宽的温度和pH变化范围内都能保持良好的抑菌活性。
【发明内容】
[0017] 本发明所要解决的技术问题是提供一种辣椒素的新合成方法，克服现有合成方法 中存在的合成方法复杂、合成的辣椒素纯度相对较低等不足。
[0018] 本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种辣椒素的新合成方法，其特征在 于，步骤如下：
[0019] (1)粗产物混合液的制备:将香兰素胺盐酸盐中加入由碳酸氢钠、二氯甲烷和水组 成的混合物中，所述香兰素胺盐酸盐、碳酸氢钠、二氯甲烷和水的用量比为lg: l-3g:4-6mL: 4-8mL，充分搅拌后，在室温下继续向所述混合物中滴加壬酰氯的二氯甲烷溶液，1-2h滴加 完毕，滴入的壬酰氯的质量是所述香兰素胺盐酸盐质量的1-1.5倍，滴加完毕后，升温至38 ~45°C并维持该温度反应1~2小时，得粗产物混合液；
[0020] (2)结晶提纯：将所述粗产物混合液降温至室温，依次对其进行无机酸洗静置分 层、无机碱洗静置分层、水洗静置分层，水洗之后分液保留有机相，蒸除适量二氯甲烷得到 浓缩有机相，向浓缩有机相中加入适量石油醚后进行降温结晶，结晶终止温度控制在-10 ~-20°C，结晶终止后，在结晶终止温度下过滤，洗涤、干燥，得到固体合成辣椒素。其中，洗 涤、干燥通常可在室温下进行。
[0021] 在上述方法的基础上，本发明还可以有如下进一步具体化或优化。
[0022] 具体的，步骤(1)中壬酰氯的二氯甲烷溶液由壬酰氯与二氯甲烷按照1:1-1.2的体 积比混合而成。
[0023] 优选的，步骤(2)中蒸除的二氯甲烷的体积占有机相总体积的1/5~1/3。
[0024] 优选的，步骤(2)中加入的石油醚的体积是浓缩有机相总体积的1.2~2倍。
[0025] 具体的，步骤(2)中无机酸洗使用的无机酸为质量分数15-37%的盐酸或质量分数 为35-50 %的硫酸。
[0026] 具体的，步骤(2)中无机碱洗使用的无机碱为质量分数10-30%的氢氧化钠溶液。
[0027] 优选的，步骤(2)中无机酸洗、无机碱洗及水洗时洗涤液的用量分别为待洗液体积 的1/10~1/5〇
[0028] 优选的，步骤(2)中所述降温结晶的降温速度为0.15-0.25°C/min。
[0029] 优选的，降至结晶终止温度后，维持结晶终止温度的时间在30min以上，在结晶终 止温度下过滤。
[0030] 与现有技术相比，本发明的有益效果为：
[0031] (1)-步法合成，操作简单，可控性强，且反应条件温和，只需使用常规反应装置即 可完成合成，易于工业化生产；
[0032] (2)以二氯甲烷为熔剂，原料壬酰氯及产物辣椒素在其中的溶解性好，保证反应能 够顺利进行并有助于提高得率，其毒性相比于苯、甲苯等有机溶剂要小，生产时对工人的危 害小，生产过程产生的含盐废水与有机废液可循环使用，整个工艺废液零排放，对环境无污 染。
[0033] (3)选用碳酸氢钠去除原料中的盐酸组分并提升反应温度至38-45Γ，合成速度更 快、得率更高，可达到90 %以上。
[0034] (4)使用降温结晶的方法对产物进行提纯，得到的辣椒素的纯率可达到到99%以 上。
【具体实施方式】
[0035]以下结合具体实施例对本发明进行更详细的描述，所举实例只用于解释本发明， 并非用于限定本发明的范围。
[0036]本发明中所使用的方法，如无特殊规定，均为常规方法，本发明所使用的试剂，如 无特殊规定，均为市售产品。
[0037] 实施例1
[0038] (1)粗产物混合液的制备:将105g香兰素胺盐酸盐中加入由HOg碳酸氢钠、600mL 二氯甲烷和SOOmL水组成的混合物中，充分搅拌后，在室温下继续向所述混合物中滴加含 105g(l 10.4mL)壬酰氯的二氯甲烷溶液(二氯甲烷的体积为110.4mL)，Ih滴加完毕，滴加完 毕后，升温至38°C并维持该温度反应2小时，得粗产物混合液(约1680mL);
[0039] (2)结晶提纯:将所述粗产物混合液降温至室温，首先使用200mL 37%的盐酸溶液 振荡洗涤并静置分层，分液得有机相(约800mL)，使用200mL 30%的氢氧化钠溶液振荡洗涤 上述有机相并静置分层、分液再次得有机相(约SOOmL)，使用200mL水洗静置分层，水洗之后 分液保留有机相(约SOOmL)，蒸除260mL二氯甲烷得到浓缩有机相(约540mL)，向浓缩有机相 中加入648mL石油醚后进行降温结晶，降温速率为0.15°C/min，结晶终止温度约为-20°C，维 持结晶终止温度至少30min，在结晶终止温度下过滤，之后洗涤、干燥，得到固体合成辣椒素 147.4g，得率为90.8%，经高效液相色谱分析(HPLC)测定其纯度为99.3%。
[0040] 实施例2
[00411 (1)粗产物混合液的制备:将105g香兰素胺盐酸盐中加入由200g碳酸氢钠、500mL 二氯甲烷和600mL水组成的混合物中，充分搅拌后，在室温下继续向所述混合物中滴加含 116 (122. OmL)壬酰氯的二氯甲烷溶液(二氯甲烷的体积为146.4mL)，Ih滴加完毕，滴加完毕 后，升温至42°C并维持该温度反应1.5小时，得粗产物混合液(1420mL);
[0042] (2)结晶提纯:将所述粗产物混合液降温至室温，首先使用200mL 25%的盐酸溶液 振荡洗涤并静置分层，分液得有机相(约750mL)，使用150mL 20%的氢氧化钠溶液振荡洗涤 上述有机相并静置分层、分液再次得有机相(约750mL)，使用200mL水洗静置分层，水洗之后 分液保留有机相(约750mL)，蒸除150mL二氯甲烷得到浓缩有机相(约600mL)，向浓缩有机相 中加入IOSOmL石油醚后进行降温结晶，降温速率为0.25°C/min，结晶终止温度约为-HTC， 维持结晶终止温度至少30min，在结晶终止温度下过滤，之后洗涤、干燥，得到固体合成辣椒 素148.6g，得率为91.5%，经高效液相色谱分析(HPLC)测定其纯度为99.5%。
[0043] 实施例3
[0044] (1)粗产物混合液的制备:将105g香兰素胺盐酸盐中加入由300g碳酸氢钠、400mL 二氯甲烷和500mL水组成的混合物中，充分搅拌后，在室温下继续向所述混合物中滴加含 157.5g( 165.6mL)壬酰氯的二氯甲烷溶液(二氯甲烷的体积为165.6mL)，Ih滴加完毕，滴加 完毕后，升温至45°C并维持该温度反应1小时，得粗产物混合液(1300mL);
[0045] (2)结晶提纯:将所述粗产物混合液降温至室温，首先使用200mL 15%的盐酸溶液 振荡洗涤并静置分层，分液得有机相(约750mL)，使用200mL 10%的氢氧化钠溶液振荡洗涤 上述有机相并静置分层、分液再次得有机相(约750mL)，使用200mL水洗静置分层，水洗之后 分液保留有机相(约750mL)，蒸除250mL二氯甲烷得到浓缩有机相(约500mL)，向浓缩有机相 中加入600mL石油醚后进行降温结晶，降温速率为0.2?Γ/π?η，结晶终止温度约为-15°C，维 持结晶终止温度至少30min，在结晶终止温度下过滤，之后洗涤、干燥，得到固体合成辣椒素 146.4g，得率为90.1 %，经高效液相色谱分析(HPLC)测定其纯度为99.2%。
[0046] 对比例
[0047] (1)粗产物混合液的制备:将105g香兰素胺盐酸盐中加入由HOg碳酸氢钠、600mL 二氯甲烷和SOOmL水组成的混合物中，充分搅拌后，在室温下继续向所述混合物中滴加含 105g(l 10.4mL)壬酰氯的二氯甲烷溶液(二氯甲烷的体积为110.4mL)，Ih滴加完毕，滴加完 毕后，升温至38°C并维持该温度反应1小时，得粗产物混合液(1680mL);
[0048] (2)减压蒸馏提纯：用软水（ISOOmLX 5)洗涤上述粗产物至中性，减压蒸馏去除溶 剂（蒸汽温度21°C、压力-0 . IMPa)后结晶并干燥，获得固体合成辣椒素141.2g，得率为 86.9%，经高效液相色谱分析(HPLC)测定其纯度为92%。
[0049] 由实施例1至3可知，使用本发明提供的辣椒素的新合成方法进行辣椒素合成得率 均在90 %以上，纯度可达到99%以上。由对比例和实施例1的数据对比可知，虽然合成步骤 完全相同，但由于提纯方法的不同导致产率和纯度的不同，对比例中减压蒸馏提纯，未使用 降温结晶，而是一次性旋蒸浓缩结晶，其使较多杂质一同结晶出来，导致纯度下降，另外其 洗涤过程使用的大量水液多次洗涤，易带走目标产物，导致得率降低。
[0050] 以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和
【主权项】
1. 一种辣椒素的新合成方法，其特征在于，步骤如下： (1) 粗产物混合液的制备:将香兰素胺盐酸盐加入由碳酸氢钠、二氯甲烷和水组成的混 合物中，所述香兰素胺盐酸盐、碳酸氢钠、二氯甲烷和水的用量比为lg:l-3g :4-6mL:4-8mL， 充分搅拌后，在室温下继续向所述混合物中滴加壬酰氯的二氯甲烷溶液，l_2h滴加完毕，滴 入的壬酰氯的质量是所述香兰素胺盐酸盐质量的1-1.5倍，滴加完毕后，升温至38~45°C并 维持该温度反应1~2小时，得粗产物混合液； (2) 结晶提纯:将所述粗产物混合液降温至室温，依次对其进行无机酸洗静置分层、无 机碱洗静置分层、水洗静置分层，水洗之后分液保留有机相，蒸除适量二氯甲烷得到浓缩有 机相，向浓缩有机相中加入适量石油醚后进行降温结晶，结晶终止温度控制在-10~-20°C， 结晶终止后，在结晶终止温度下过滤，然后洗涤、干燥，得到固体合成辣椒素。2. 根据权利要求1所述的一种辣椒素的新合成方法，其特征在于，步骤（1)中壬酰氯的 二氯甲烷溶液由壬酰氯与二氯甲烷按照1:1-1.2的体积比混合而成。3. 根据权利要求1所述的一种辣椒素的新合成方法，其特征在于，步骤(2)中蒸除的二 氯甲烷的体积占有机相总体积的1/5~1/3。4. 根据权利要求1所述的一种辣椒素的新合成方法，其特征在于，步骤(2)中加入的石 油醚的体积是浓缩有机相总体积的1.2~2倍。5. 根据权利要求1所述的一种辣椒素的新合成方法，其特征在于，步骤(2)中无机酸洗 使用的无机酸为质量分数15-37%的盐酸或质量分数为35-50%的硫酸。6. 根据权利要求1所述的一种辣椒素的新合成方法，其特征在于，步骤(2)中无机碱洗 使用的无机碱为质量分数10-30 %的氢氧化钠溶液。7. 根据权利要求1所述的一种辣椒素的新合成方法，其特征在于，步骤(2)中无机酸洗、 无机碱洗及水洗时洗涤液的用量分别为待洗液体积的1/9~1/4。8. 根据权利要求1所述的一种辣椒素的新合成方法，其特征在于，将步骤(2)中水洗分 液后得到的水相进行蒸发结晶，得到钠盐固体和冷凝水，冷凝水可在步骤(1)中循环使用。9. 根据权利要求1至8任一项所述的一种辣椒素的新合成方法，其特征在于，步骤(2)中 所述降温结晶的降温速度为0.15-0.25 °C /min。10. 根据权利要求9所述的一种辣椒素的新合成方法，其特征在于，步骤(2)中降至结晶 终止温度后，维持结晶终止温度的时间在30min以上，在结晶终止温度下过滤。
【文档编号】C07C233/20GK105859572SQ201610273708
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年4月28日
【发明人】刘学娟
【申请人】刘学娟