專利名稱：一種中控監(jiān)測單酯法合成三氯蔗糖過程的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種中控監(jiān)測單酯法合成三氯蔗糖過程的方法，屬精細(xì)化工技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
甜味劑是世界上研究和銷售最活躍的食品添加劑之一。以蔗糖等為原料經(jīng)脫氧、氯化衍生而得到的半天然半合成產(chǎn)品三氯蔗糖，因其甜度高，味質(zhì)好，儲存期長，無熱量和安全性高等優(yōu)點，逐漸取代食糖成為目前強力甜味劑研究的發(fā)展方向。三氯蔗糖，又名蔗糖素(Sucralose)，其化學(xué)名為4，P，6 ^ -三氯_4，1、 6'-三脫氧半乳型蔗糖(簡稱TGS)，是一種白色粉末狀產(chǎn)品，其合成方法主要有化學(xué)合成法、化學(xué)-酶合成法和單酯法。單酯法只需要3步反應(yīng)，收率高，成本低，中間產(chǎn)物易于分離，是合成三氯蔗糖的理想工藝。用單酯法合成三氯蔗糖主要有三個步驟
①酯化對蔗糖6-位羥基進(jìn)行乙酯化保護(hù)，得到酯化物(蔗糖-6-乙酯)。本過程可采用“一鍋法”，連續(xù)進(jìn)行的“環(huán)酯化、水解開環(huán)、乙酰基轉(zhuǎn)位”三步反應(yīng)，最后反應(yīng)液經(jīng)處理后得到蔗糖-6-乙酯固體或其溶液；
②氯化對蔗糖-6-乙酯進(jìn)行氯化反應(yīng)，將4，I'，6 '-位三個羥基氯化，得到氯化物(4,1 ; , 6 ; - 二氣鹿糖-6-乙酷)；
③脫酯將氯化物在堿性條件下脫去6-位保護(hù)基，得到三氯蔗糖產(chǎn)品。在單酯法合成三氯蔗糖過程中，三步主反應(yīng)的中控監(jiān)測分析尤其重要，它決定能否對反應(yīng)進(jìn)度實施有效控制，直接關(guān)系到各步原料轉(zhuǎn)化率、目的產(chǎn)物收率、中間體和成品質(zhì)量以及生產(chǎn)成本。因此，研究一種中控監(jiān)測分析方法，對指導(dǎo)生產(chǎn)控制、節(jié)能降耗和保證各步中間體及成品質(zhì)量具有非常重要的現(xiàn)實意義。經(jīng)檢索發(fā)現(xiàn)，關(guān)于單酯法合成三氯蔗糖中控監(jiān)測分析的方法，國內(nèi)外相關(guān)報道較少，主要是采用化學(xué)分析法、高效液相色譜法和薄層色譜法來進(jìn)行中控監(jiān)測。而三氯蔗糖合成過程復(fù)雜、產(chǎn)物較多，采用化學(xué)分析方法測定比較困難，高效液相色譜法雖然準(zhǔn)確率較高，但是需要特殊的儀器設(shè)備，操作不便，均不利于企業(yè)推廣應(yīng)用。薄層色譜法能夠簡便、迅速、經(jīng)濟(jì)地對反應(yīng)物分離分析，但是實際操作要求較高，而且顯色劑、展開劑的選擇，會顯著影響檢測的準(zhǔn)確率。現(xiàn)有技術(shù)通常采用10%的二苯胺乙醇溶液為顯色劑，采用無水乙醇丙酮氯仿水=3 3:3. 5:0. 5 (體積比)的混合溶劑或者丙酮乙酸乙酯冰醋酸水=2. 5:7:0. 5:1 (體積比)的混合溶劑為展開劑，分離效果均不佳，準(zhǔn)確率也不高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種中控監(jiān)測單酯法合成三氯蔗糖過程的方法，采用薄層色譜法，并優(yōu)選展開劑和顯色劑，有效地分離了蔗糖及其酯類衍生物，通過對合成三氯蔗糖過程中所涉及的反應(yīng)物進(jìn)行分析，較為直觀地指示了反應(yīng)過程。本發(fā)明的中控監(jiān)測單酯法合成三氯蔗糖過程的方法，包括以下步驟(1)制備供試樣取單酯法合成三氯蔗糖過程中各步驟反應(yīng)前后的溶液制備成供試樣，其中供試樣A為蔗糖的有機溶劑，供試樣B為蔗糖環(huán)酯化反應(yīng)液，供試樣C為蔗糖4、6_環(huán)乙酯水解反應(yīng)液，供試樣D為蔗糖-4-乙酯轉(zhuǎn)位反應(yīng)液，供試樣E為蔗糖-6-乙酯氯化反應(yīng)液，供試樣F為三氯蔗糖-6-乙酯脫酯反應(yīng)液；
(2)點樣用點樣器分別吸取上述供試樣在層析硅膠板原點中心點樣；
(3)展開待點樣溶劑干燥后，將上述層析硅膠板放入層析缸展開，其中，供試樣A、B、C、D以水-乙酸乙酯-丙酮為展開劑，水乙酸乙酯丙酮的體積比為I :3 20 :3 20 ;供試樣E、F以二氯甲烷-甲醇為展開劑，二氯甲烷甲醇的體積比為I 20 :1 ;
(4)顯色以甲醇-濃硫酸為顯色劑對層析硅膠板噴霧，甲醇98%濃硫酸的體積比為10 20 :1，在125°C度烘烤1-2分鐘顯色； (5)對照將各步驟反應(yīng)前后的色譜圖在同一薄層板上進(jìn)行對照。本發(fā)明的技術(shù)方案，還包括以下步驟制備供試樣E’，所述E’為三氯蔗糖-6-乙酯精制過程反應(yīng)液；吸取供試樣E’在層析硅膠板上點樣；待點樣溶劑干燥后放入層析缸展開，以二氯甲烷-甲醇為展開劑，所述二氯甲烷甲醇=1 20 :1 (體積比)；以甲醇-濃硫酸為顯色劑對層析硅膠板噴霧，甲醇98%濃硫酸=10 20 1 (體積比)，在125°C度烘烤1-2分鐘顯色；將供試樣E與試供樣E’的色譜圖在同一薄層板上進(jìn)行對照。本發(fā)明的技術(shù)方案中，層析板米用2. 5 X IOcm的玻璃層析娃膠板,供試樣的點樣量為10 25 μ I，點樣的擴散直徑不大于2. 5mm。本發(fā)明的技術(shù)方案中，顯色劑和展開劑的選取，符合單酯法合成三氯蔗糖工藝的特點，展開速度快、雜質(zhì)分離度高、結(jié)果也比較準(zhǔn)確，而且不需要特殊儀器、檢測成本低廉、操作簡單易行，能很好地指導(dǎo)工業(yè)生產(chǎn)，非常適合企業(yè)實際應(yīng)用。


圖I為單酯法合成三氯蔗糖的路線 圖2為實施例I中各步驟反應(yīng)前后的對比層析斑 圖3為實施例2中各步驟反應(yīng)前后的對比層析斑 其中a為環(huán)酯化反應(yīng)終點對照譜圖，b為開環(huán)反應(yīng)終點對照譜圖，c為乙?；D(zhuǎn)位反應(yīng)終點對照譜圖，d為氯化反應(yīng)終點對照譜圖，e為三氯蔗糖-6-乙酯精制前后對照譜圖，f為脫酯反應(yīng)終點對照譜圖(斑點A為蔗糖，B為環(huán)酯化物，C為蔗糖-4-乙酯，D為蔗糖-6-乙酯，E、F為反應(yīng)雜質(zhì)，G為三氯蔗糖-6-乙酯，H為三氯蔗糖)。
具體實施例方式以下結(jié)合附圖，對本發(fā)明具體實施方式
作進(jìn)一步詳細(xì)說明。實施例I
本發(fā)明的實施例1，根據(jù)三氯蔗糖單酯法合成步驟，采用薄層色譜法逐一監(jiān)測，具體過程如下
(I)蔗糖-4，6-位環(huán)酯化過程監(jiān)測
在蔗糖的有機溶劑(如N, N- 二甲基甲酰胺等)溶液中，加入酯化劑(如原乙酸三甲酯、醋酐等)，在催化劑(如對甲苯磺酸等)的作用下，反應(yīng)11. 5小時。用內(nèi)徑O. 5mm,管長IOOmm的硬質(zhì)中性玻璃點樣毛細(xì)管分別取蔗糖的二甲基甲酰胺溶液，和反應(yīng)后的4、6_環(huán)乙酯反應(yīng)液10 μ I,在干燥的層析板點樣,控制擴散直徑約為2. 5mm,層析板選擇尺寸為2. 5cmX IOcm的GF254玻璃層析硅膠板；用電吹風(fēng)熱風(fēng)吹干試樣溶劑，待硅膠板稍冷后，置于層析缸中展開，展開缸尺寸為5X IOX IOcm (寬X長X高)，展開劑為水乙酸乙酯丙酮=I 8 7 (體積比)的混合溶劑；然后用甲醇98%濃硫酸=15 :1(體積比)的混合溶劑噴霧，在125°C度烘烤2分鐘顯色；將反應(yīng)前后的層析斑點圖在同一薄層板上進(jìn)行對照。如圖2的a所示，斑點A (蔗糖)近乎完全消失，出現(xiàn)了斑點B (4，6-環(huán)乙酯)，表明蔗糖-4，6-位環(huán)酯化反應(yīng)過程已近終點，蔗糖轉(zhuǎn)化為蔗糖4，6-環(huán)乙酯。(2)蔗糖-4，6-環(huán)乙酯水解開環(huán)過程監(jiān)測
在蔗糖_4，6-環(huán)乙酯反應(yīng)液中，加入去離子水，調(diào)節(jié)PH值，使蔗糖4，6-環(huán)乙酯水解為鹿糖-4-乙酯和鹿糖-6-乙酯的混合物。用內(nèi)徑O. 5mm,管長IOOmm的硬質(zhì)中性玻璃點樣毛細(xì)管分別取反應(yīng)前的鹿糖_4，6-環(huán)乙酯反應(yīng)液,和反應(yīng)后的反應(yīng)液10 μ I,在干燥的層析板上點樣，控制擴散直徑約為2. 5mm ;用電吹風(fēng)熱風(fēng)吹干試樣溶劑，待硅膠板稍冷后，置于層 析缸中展開，選用水乙酸乙酯丙酮=I 10 10 (體積比)的混合溶劑作為展開劑展開；然后用甲醇98%濃硫酸=15 1(體積比)的混合溶劑噴霧，在125°C度烘烤2分鐘顯色；將反應(yīng)前后的層析斑點圖在同一薄層板上進(jìn)行對照。如圖2的b所示，斑點B (環(huán)酯化物)近乎完全消失，出現(xiàn)了斑點C (蔗糖-4-乙酯)和D (蔗糖-6-乙酯)，表明蔗糖4，6-環(huán)乙酯水解開環(huán)反應(yīng)已近終點，蔗糖4，6-環(huán)乙酯已反應(yīng)完全，產(chǎn)物包含蔗糖-4-乙酯和蔗糖-6-乙酯。(3)乙酰基轉(zhuǎn)位過程監(jiān)測
在上述水解開環(huán)反應(yīng)液中，加入轉(zhuǎn)位劑，使蔗糖-4-乙酯轉(zhuǎn)化為蔗糖-6-乙酯。用內(nèi)徑
O.5mm，管長IOOmm的硬質(zhì)中性玻璃點樣毛細(xì)管分別取反應(yīng)前的水解開環(huán)反應(yīng)液，和轉(zhuǎn)位反應(yīng)后的反應(yīng)液10 μ 1，在干燥的層析板上點樣，控制擴散直徑約為2. 5mm ;用電吹風(fēng)熱風(fēng)吹干試樣溶劑，待硅膠板稍冷后，置于層析缸中展開，選用水乙酸乙酯丙酮=I 11 11 (體積比)的混合溶劑作為展開劑展開；然后用甲醇98%濃硫酸=14:1(體積比)的混合溶劑噴霧，在125°C度烘烤2分鐘顯色；將反應(yīng)前后的層析斑點圖在同一薄層板上進(jìn)行對照。如圖2的c所示，當(dāng)斑點C (蔗糖-4-乙酯)完全消失，表明蔗糖-4-乙酯轉(zhuǎn)位反應(yīng)已近終點，蔗糖-4-乙酯全部轉(zhuǎn)化為蔗糖-6-乙酯。(4)蔗糖-6-乙酯的氯化過程監(jiān)測
在蔗糖-6-乙酯的溶液中，加入氯化劑發(fā)生氯化反應(yīng)，將4，I '，6'-位三個羥基用氯取代，反應(yīng)液經(jīng)處理后，得到氯化物(4，I '，6丨-三氯蔗糖-6-乙酯)粗品。用10μ I的微量進(jìn)樣器分別取反應(yīng)前的蔗糖-6-乙酯溶液，和反應(yīng)后的反應(yīng)液10μ 1，在干燥的層析板點樣，控制擴散直徑約為2. 5mm ;用電吹風(fēng)熱風(fēng)吹干試樣溶劑，待硅膠板稍冷后，置于層析缸中展開，選用二氯甲烷甲醇=7 1 (體積比)的混合溶劑作為展開劑展開；然后用甲醇98%濃硫酸=151(體積比)的混合溶劑噴霧，在125°C度烘烤2分鐘顯色；將反應(yīng)前后的層析斑點圖在同一薄層板上進(jìn)行對照。如圖2的d所示，當(dāng)斑點D (蔗糖-6-乙酯)近乎完全消失，出現(xiàn)了斑點E(三氯蔗糖-6-乙酯)，表明蔗糖-6-乙酯氯化反應(yīng)已近終點，蔗糖-6-乙酯已反應(yīng)完全，新增斑點G (三氯蔗糖-6-乙酯)。此時層析圖中存在E及其它雜質(zhì)斑點，說明氯化反應(yīng)液中包含較多反應(yīng)過程中產(chǎn)生的雜質(zhì)，純度不高，這些雜質(zhì)會帶入到經(jīng)后處理(萃取、濃縮結(jié)晶)所得的三氯蔗糖-6-乙酯粗品中。本實施例還包括對三氯蔗糖-6-乙酯粗品的精制過程監(jiān)測，同樣采用二氯甲烷甲醇=7:1 (體積比)的混合溶劑作為展開劑，選用甲醇98%濃硫酸=15:1(體積比)的混合溶劑噴霧，如圖2的e所示，三氯蔗糖-6-乙酯粗品中所含E及其它雜質(zhì)斑點幾乎全部消失，說明精制效果較好。經(jīng)高效液相色譜儀驗證，本批三氯蔗糖-6-乙酯精制使其純度由94. 75%上升到98. 46%，監(jiān)測效果良好。(5)三氯蔗糖-6-乙酯醇解脫保護(hù)基過程監(jiān)測
將三氯蔗糖-6-乙酯溶解在醇類溶劑中，在醇鈉、Na0H、K0H或其他堿的作用下，發(fā)生醇解反應(yīng)，脫去6-位乙酰保護(hù)基，反應(yīng)液經(jīng)后處理，得到三氯蔗糖成品。用內(nèi)徑O. 5mm,管長IOOmm的硬質(zhì)中性玻璃點樣毛細(xì)管分別取反應(yīng)前的三氯蔗糖-6-乙酯醇溶液，和反應(yīng)后的反應(yīng)液 ο μ 1，在干燥的層析板上點樣，控制擴散直徑約為2. 5mm ;用電吹風(fēng)熱風(fēng)吹干試樣溶劑，待硅膠板稍冷后，置于層析缸中展開，選用二氯甲烷甲醇=3 1 (體積比)的混合溶劑作為展開劑展開；然后用甲醇98%濃硫酸=15:1(體積比)的混合溶劑噴霧，在125°C 度烘烤2分鐘顯色；將反應(yīng)前后的層析斑點圖在同一薄層板上進(jìn)行對照。如圖2的f所示，當(dāng)斑點G (三氯蔗糖-6-乙酯)完全消失，表明反應(yīng)已近終點，三氯蔗糖-6-乙酯已全部參與反應(yīng)，產(chǎn)物包含三氯蔗糖。實施例2
本發(fā)明的實施例2，同樣采用薄層色譜法監(jiān)測單酯法合成三氯蔗糖的步驟，其點樣、展開、顯色、分析過程與實施例I完全一樣，區(qū)別在于每一步所選用的展開劑和顯色劑有所不同。(I)蔗糖-4，6-位環(huán)酯化過程監(jiān)測
本過程采用水-乙酸乙酯-丙酮為展開劑，水乙酸乙酯丙酮=1 4 3 (體積比)，甲醇-98%濃硫酸為顯色劑，甲醇98%濃硫酸=15 :1 (體積比)，如圖3的a所示，斑點A (蔗糖)殘留較多，表明反應(yīng)不完全，應(yīng)繼續(xù)反應(yīng)，至斑點A消失。后經(jīng)高效液相色譜儀復(fù)核，與本次薄層色譜檢測結(jié)果非常接近，監(jiān)測效果良好。(2)蔗糖-4，6-環(huán)乙酯水解開環(huán)過程監(jiān)測
本過程展開劑中，水乙酸乙酯丙酮=1 12 10 (體積比)，顯色劑中甲醇98%濃硫酸=12 1 (體積比)，如圖3的b所示,斑點B (環(huán)酯化物)仍有少量殘留,表明反應(yīng)不完全,需延長反應(yīng)時間，繼續(xù)反應(yīng)，或作其它相應(yīng)調(diào)整，至斑點B消失。(3)乙?；D(zhuǎn)位過程監(jiān)測
本過程展開劑中，水乙酸乙酯丙酮=1 20 20 (體積比)，顯色劑中甲醇98%濃硫酸=15 1(體積比)，如圖3的c所示，斑點C (蔗糖-4-乙酯)近乎完全消失，轉(zhuǎn)位為斑點D (蔗糖-6-乙酯)，表明反應(yīng)已近終點。(4)蔗糖-6-乙酯的氯化過程監(jiān)測
本過程包括氯化反應(yīng)過程和三氯蔗糖-6-乙酯粗品精制過程，兩過程選用相同的展開劑和顯色劑，展開劑為二氯甲烷甲醇=10:1 (體積比)，顯色劑為甲醇98%濃硫酸=20 :I (體積比)，圖3的d顯示，斑點D (蔗糖-6-乙酯)近乎完全消失，表明反應(yīng)已近終點，而出現(xiàn)斑點E及其它雜質(zhì)斑點，說明氯化反應(yīng)液中雜質(zhì)斑點較多。圖3的e顯示，經(jīng)氯化后處理所得粗品中仍含有多種雜質(zhì)，通過精制，雖然去掉了大部分雜質(zhì)，但精品中仍存在明顯的雜質(zhì)斑點，說明精制效果不好。經(jīng)高效液相色譜儀驗證，本批三氯蔗糖-6-乙酯精制使其純度由92. 65%上升到95. 76%，該結(jié)果與薄層色譜檢測結(jié)果相當(dāng)，說明監(jiān)測效果良好。(5)三氯蔗糖-6-乙酯醇解脫保護(hù)基過程監(jiān)測
本過程展開劑中，二氯甲烷甲醇=20 1 (體積比)，顯色劑中甲醇98%濃硫酸=20 1(體積比)，如圖3的f所示，斑點G (三氯蔗糖-6-乙酯)幾乎消失，表明反應(yīng)已近終點。 本領(lǐng)域技術(shù)人員還可在本發(fā)明精神內(nèi)做其它變化，當(dāng)然，這些依據(jù)本發(fā)明精神所做的變化，都應(yīng)包含在本發(fā)明所要求保護(hù)的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種中控監(jiān)測單酯法合成三氯蔗糖過程的方法，包括以下步驟 (1)制備供試樣取單酯法合成三氯蔗糖過程中各步驟反應(yīng)前后的溶液制備成供試樣，其中供試樣A為蔗糖的有機溶劑，供試樣B為蔗糖環(huán)酯化反應(yīng)液，供試樣C為蔗糖4、6_環(huán)乙酯水解反應(yīng)液，供試樣D為蔗糖-4-乙酯轉(zhuǎn)位反應(yīng)液，供試樣E為蔗糖-6-乙酯氯化反應(yīng)液，供試樣F為三氯蔗糖-6-乙酯脫酯反應(yīng)液； (2)點樣用點樣器分別吸取上述供試樣在層析硅膠板上點樣； (3)展開待點樣溶劑干燥后，將上述層析硅膠板放入層析缸展開，其中，供試樣A、B、C、D以水-乙酸乙酯-丙酮混合溶液為展開劑，水乙酸乙酯丙酮的體積比為I :3 20 :3 20 ;供試樣E、F以二氯甲烷-甲醇混合溶液為展開劑，二氯甲烷甲醇的體積比為I 20 1 ； (4)顯色以甲醇-濃硫酸混合溶液為顯色劑對層析硅膠板噴霧，甲醇98%濃硫酸的體積比為10 20 :1，在125°C度烘烤1-2分鐘顯色； (5)對照將各步驟反應(yīng)前后的色譜圖在同一薄層板上進(jìn)行對照。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，還包括以下步驟制備供試樣E’，所述E’為三氯蔗糖-6-乙酯精制過程反應(yīng)液；吸取供試樣E’在層析硅膠板上點樣；待點樣溶劑干燥后放入層析缸展開，以二氯甲烷-甲醇混合溶液為展開劑，所述二氯甲烷甲醇=1 20 1 (體積比)；以甲醇-濃硫酸混合溶液為顯色劑對層析硅膠板噴霧，甲醇98%濃硫酸=10 20 :1(體積比)，在125°C度烘烤1-2分鐘顯色；將供試樣E與供試樣E’的色譜圖在同一薄層板上進(jìn)行對照。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于所述水-乙酸乙酯-丙酮混合溶液中，水乙酸乙酯丙酮的體積比為I :7 12 :7 12。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的方法，其特征在于所述二氯甲烷-甲醇混合溶液中，二氯甲烷甲醇=5 10:1 (體積比)。
5.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的方法，其特征在于所述層析硅膠板為2.5 X IOcm的玻璃層析硅膠板。
6.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的方法,其特征在于所述供試樣的點樣量為10 25μ I,點樣位于層析娃膠板的原點中心，點樣的擴散直徑不大于2. 5_。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種中控監(jiān)測單酯法合成三氯蔗糖過程的方法，屬精細(xì)化工技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明采用薄層色譜法，以合適的薄層色譜條件，分別對單酯法合成三氯蔗糖過程中的酯化、氯化、脫酯三步主反應(yīng)進(jìn)行中控監(jiān)測分析，可快速跟蹤監(jiān)測反應(yīng)進(jìn)度，正確指導(dǎo)生產(chǎn)控制，提高原料轉(zhuǎn)化率，減少副反應(yīng)的發(fā)生，并保證中間體和成品質(zhì)量。該薄層色譜中控監(jiān)測分析方法雜質(zhì)分離度高，檢測成本低廉，操作簡單易行，方便快捷，能很好地指導(dǎo)工業(yè)生產(chǎn)，實用性強。
文檔編號G01N30/90GK102830197SQ20121025929
公開日2012年12月19日 申請日期2012年7月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月25日
發(fā)明者鮑應(yīng)元, 段小六, 徐雙喜, 程思遠(yuǎn), 周擁軍, 肖衛(wèi)國, 晏浩哲 申請人:湖北省宏源藥業(yè)有限公司