阅读说明：本技术 一种三氯蔗糖-6-乙酸酯的脱酰方法 (Deacylation method of sucralose-6-acetate ) 是由 刘钢 周有桂 赵宇宸 王国方 严荣伟 于 2020-06-02 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种三氯蔗糖-6-乙酸酯的脱酰方法,包括：在路易斯酸的作用下,含三氯蔗糖-6-乙酸酯的反应物在醇类溶剂中进行脱酰反应,反应完全后浓缩加水,再加入碱液以形成胶体或者沉淀,除去胶体或者沉淀后再进行纯化得到三氯蔗糖产品。该脱酰方法可以减少TGS的分解,产品收率更高,并且能够在后处理过程中更好地去除杂质,操作更加方便。(The invention discloses a deacylation method of sucralose-6-acetate, which comprises the following steps: under the action of Lewis acid, the reaction product containing trichlorosucrose-6-acetate is deacylated in alcohol solvent, after complete reaction, water is added, alkali liquor is added to form colloid or precipitate, and after the colloid or precipitate is removed, the trichlorosucrose product is obtained through purification. The deacylation method can reduce the decomposition of TGS, has higher product yield, can better remove impurities in the post-treatment process, and is more convenient to operate.)

一种三氯蔗糖-6-乙酸酯的脱酰方法

技术领域

本发明属于食品添加剂制备领域，具体涉及一种三氯蔗糖-6-乙酸酯的脱酰方法。

背景技术

三氯蔗糖(Sucralose)，又称蔗糖精、蔗糖素，是由英国泰莱公司(Tate&Lyie)与伦敦大学开发的一种甜味剂，具有甜度大、甜味特性好、不被人体吸收、性质稳定、应用广泛的优点。在工业上，三氯蔗糖一般以蔗糖为起始原料，先进行酯化(对6-位羟基进行保护)，得到蔗糖-6-乙酸酯，再进行氯化反应，得到三氯蔗糖-6-乙酸酯，然后再进行脱酰反应(保护基的去除)及后处理得到三氯蔗糖。

在三氯蔗糖的生产上，保护基的去除(酯的脱酰反应)一般在碱(包括无机或有机碱)催化下进行，根据机理和条件的不同，又可分为酯的水解(例如CN 1646553 A、CN101263152A等)、酯的醇解(例如CN 105859802A、CN 105646602A等)和酯的胺解。

酯的水解是将三氯蔗糖-6-乙酸酯与碱的水溶液进行脱酰反应，利用水对盐及产品的良好溶解性，在生产上可实现脱酰上的连续化。碱的水溶液(氢氧化钠等水溶液)脱酰的机理如下：

酯的醇解是将三氯蔗糖-6-乙酸酯与碱的醇溶液进行脱酰反应，该方法使用少量的醇钠作催化剂，利用大量的廉价醇(常用甲醇)进行交换反应，使得反应接近完全，优点是醇类物质对糖类酰化体溶解性好，可实现高浓度脱酰，体量及能耗小，对设备要求不高。醇解(甲醇钠/甲醇体系)的脱酰机理如下：

还有酯的胺解(氨气或叔丁胺甲醇体系)机理，但较前二者少见些，机理如下：

碱性条件下的脱酰，通常pH值在9.5～11.5，TGS(三氯蔗糖)在该pH值下通常是不稳定的，会继续与碱作用发生分解作用，因而，在脱酰后期需要使用额外的酸来及时中和多余的碱，不然会造成产品的破坏，然后在这过程当中产品的损失是不可避免的(收率通常有1～3％的损失)，其次残余的溶剂DMF在这个过程中会发生破坏，导致溶剂回收率的降低并增加了工艺路线的成本。

酸(主要为质子酸)脱酰上则极为少见，究其原因，可能糖类物质(糖苷键及缩醛结构)在酸性条件下较碱性条件下更不稳定些，脱酰同时也会造成部分糖类物质的破坏，因而在质子酸进行脱酰上脱酰条件控制也更为苛刻些，已报导的专利(CN101291945A)有催化量水的条件下进行，使用的酰氯与甲醇反应产生的氯化氢作催化剂来催化酯基的断裂，该专利仍然不可避免使用了催化量的水及碱中和，对杂质的去除也没进行很好的提及，并且根据其记载，处理得到的三氯蔗糖的纯度仅有96.8％，同时，收率也未提及。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种三氯蔗糖-6-乙酸酯的脱酰方法，该脱酰方法可以减少TGS的分解，并且能够在后处理过程中更好地去除杂质。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

一种三氯蔗糖-6-乙酸酯的脱酰方法，包括：

在路易斯酸的作用下，含三氯蔗糖-6-乙酸酯的反应物在醇类溶剂中进行脱酰反应，反应完全后浓缩加水，再加入碱液以形成胶体或者沉淀，除去胶体或者沉淀后再进行纯化得到三氯蔗糖产品。

本发明对酸脱酰及脱酰后处理提出了一种新的解决方案，利用路易斯酸进行脱酰，该条件下产品不会破坏，并且脱酰完成后使用少量碱使得路易斯酸的阳离子形成氢氧化物胶体或沉淀物，利用胶体或新制备的絮状类沉淀物具有大的比表面积对不溶杂质的进行吸附与沉降，而溶解于水溶液中的产品基本没有任何的损失，过滤即得到目标产物。

本发明中，所述的路易斯酸的阳离子为Al³⁺、Zn²⁺、Fe³⁺、Ni²⁺、Mn²⁺、Ce²⁺或Ti²⁺，这些阳离子后续与碱作用可以较好地生成胶体或絮状类沉淀物，路易斯酸的阴离子使路易斯酸在水中能较好地溶解即可，例如卤素离子、硫酸根离子、硝酸根离子、有机酸根离子、烷氧负离子等，所述的路易斯酸优选为水溶性路易斯酸；作为进一步的优选，所述的路易斯酸为AlCl₃、AlBr₃、ZnCl₂、ZnBr₂、ZnI₂、FeCl₃、FeBr₃、NiCl₂、NiBr₂、NiI₂、MnCl₂、异丙醇铝、四异丙基钛酸酯、三氯化铈、四氯化钛中的一种或者多种。所述路易斯酸的摩尔用量按照化学计量添加，为三氯蔗糖-6-乙酸酯摩尔量的0.8～1.2倍。

本发明中，所述的含三氯蔗糖-6-乙酸酯的反应物由蔗糖-6-乙酸酯的氯化反应液(蔗糖-6-乙酸酯的氯化反应液可以按照现有技术蔗糖-6-乙酸酯的氯化反应得到)经过处理得到；

对所述氯化反应液的处理包括对氯化反应液的淬灭、除盐和浓缩。经过这些初步处理，采用本发明的方法进行脱酰反应就可获得很好的处理效果。

其中，淬灭可以采用氨气或醇钠溶液，除盐可通过过滤进行，浓缩可在减压条件下进行。

此外，也可以对氯化反应液进行更多的纯化处理，作为优选，对所述氯化反应液的处理还可包括：萃取、洗涤、柱层析中的一种或多种纯化方式，经过这些纯化处理后，脱酰反应可以更加顺利地进行。

所述的醇类溶剂为C1-C4的醇类，作为优选，所述的醇类溶剂为甲醇或者乙醇；作为优选，所述的三氯蔗糖-6-乙酸酯在醇类溶剂中的质量百分比浓度为15～25％。

本发明中，反应可以在较宽的温度范围内都能发生，作为优选，所述的脱酰反应的温度为20～70℃。

本发明所述的浓缩加水操作中，浓缩是在减压条件下将醇类溶剂除去，所加入的水的量使三氯蔗糖的质量百分比浓度在15～25％之间。

本发明中，碱液的用量为少量，作为优选，所述碱液的加入量为调节溶液的pH值至6.5～7.5。该pH值可以使胶体或者絮状类沉淀物较好地形成。在加入碱液之后，再静置4h左右可使沉降过程充分完成。

作为优选，所述的碱液为氢氧化钠、氢氧化钾或氢氧化锂的水溶液。

本发明中，所述的纯化可参照现有技术进行，具体可包括乙酸乙酯萃取、浓缩和结晶等步骤。

同现有技术相比，本发明的有益效果体现在：

本发明采用无水条件脱酰，减轻了后续的溶剂回收套用负担；此外，脱酰条件温和，过程中无产品的破坏，脱酰后无需碱的中和(脱酰后的pH值在5～6之间，产品在该pH是稳定的)，碱的加入仅是为了形成胶体或沉淀进行吸附杂质使用，经过吸附后的体系，过滤后可直接用于萃取，且萃取基本无乳化作用，可用于放大萃取，相对活性炭吸附过滤操作上(活性炭吸附后难过滤且会有部分产品损失，还会产生危废)，该工艺路线更加简洁经济，产生的滤渣可进行回收套用。

具体实施方式

实施例1、利用现有技术由蔗糖-6-乙酸酯来制备三氯蔗糖-6-乙酸酯

将6.8kg光气溶于11.3kg正辛烷得光气的正辛烷溶液，10～15℃条件下缓慢滴加至蔗糖-6-乙酸酯(2.9kg)的N,N-二甲基甲酰胺(DMF,24.9kg)溶液中，滴加完毕，室温搅拌反应混合物至体系成为澄清的均相溶液；再将液液两相混合物在96℃下加热反应13小时，停止反应，将体系冷却至室温，静置分层，其中上层为惰性非极性溶剂层，下层为包含产品的DMF溶液层；将下层经氨气或乙醇钠的乙醇溶液中和、过滤得滤液，再浓缩滤液得浓缩物5.2kg(经检测含有三氯蔗糖-6-乙酸酯2.34kg)。

实施例2、路易斯酸(无水ZnCl₂)介导的脱酰及后处理

取2.6kg的中和后浓缩物(含三氯蔗糖-6-乙酸酯1.17kg)用于脱酰，加入甲醇5.2kg配置成含量约为15％的三氯蔗糖-6-乙酸酯溶液，加入无水氯化锌(0.75kg)于50℃的内温下搅拌反应，HPLC监测反应，约200min反应完全。

将上述溶液减压脱去甲醇，然后加入5.2kg的水溶解浓缩物，加入少量碱液(氢氧化钠)调pH值在7.0，使得里面的锌盐完全以胶体或沉淀形式沉降出来，静置4h后过滤，得到滤液后使用3.5倍的EA(乙酸乙酯)进行萃取，浓缩，经一次乙酸乙酯结晶(采用连续进料的方式，压力0.07～0.08MPa，内温45℃，TGS质量浓度为20～25％，进行蒸发浓缩结晶)，三次水结晶(60℃下配置成质量浓度为60％的糖溶液，10℃/h的速度进行降温搅拌结晶，待温度降温至30℃时开始保温5h，抽滤，烘干)得到三氯蔗糖1.05kg，HPLC纯度为99.8％。利用该方法得到的TGS脱酰收率为99％。

实施例3、路易斯酸(无水AlCl₃)介导的脱酰及后处理

取2.6kg的中和后浓缩物(含三氯蔗糖-6-乙酸酯1.17kg)用于脱酰，加入甲醇5.2kg配置成含量约为15％的三氯蔗糖-6-乙酸酯溶液，加入无水氯化铝(0.75kg)于20℃的内温下搅拌反应，HPLC监测反应，约120min反应完全。

将上述溶液减压脱去甲醇，后加入5.2kg的水溶解浓缩物，加入少量碱液调pH值在7.0，使得里面的铝盐完全以胶体或沉淀形式沉降出来，静置4h后过滤，得到滤液后使用3.5倍的EA进行萃取，浓缩结晶，得到三氯蔗糖1.04kg，HPLC纯度为99.9％。利用该方法得到的TGS脱酰收率为98％。

实施例4、路易斯酸(无水FeCl₃)介导的脱酰及后处理

取2.6kg的中和后浓缩物(含三氯蔗糖-6-乙酸酯1.17kg)用于脱酰，加入甲醇5.2kg配置成含量约为15％的三氯蔗糖-6-乙酸酯溶液，加入无水氯化铁(0.9kg)于65℃的内温下回流搅拌反应，HPLC监测反应，约240min反应完全。

将上述溶液减压脱去甲醇，后加入5.2kg的水溶解浓缩物，加入少量碱液调pH值在7.0，使得里面的铁盐完全以胶体或沉淀形式沉降出来，静置4h后过滤，得到滤液后使用3.5倍的EA进行萃取，浓缩结晶，得到三氯蔗糖1.04kg，HPLC纯度为99.7％。利用该方法得到的TGS脱酰收率为98％。

实施例5、乙酸乙酯萃取中和物料后的路易斯酸(无水ZnCl₂)介导的脱酰及后处理

取2.6kg的中和后浓缩物(含三氯蔗糖-6-乙酸酯1.17kg)使用水配置成5％的三氯-6-酯水溶液，使用等质量的EA萃取三次将产品萃取到EA相(三氯蔗糖-6-乙酸酯萃取率100％，HPLC检测)，合并EA相并浓缩EA相至原始的质量的1/3，使用饱和食盐水洗涤除去残留溶剂，浓缩除去EA获得1.55kg粗提纯的浓缩物(含三氯蔗糖-6-乙酸酯1.17kg)。加入甲醇6.4kg配置成含量约为15％的三氯蔗糖-6-乙酸酯溶液，加入无水氯化锌(0.51kg)于45℃的内温下回流搅拌反应，HPLC监测反应，约120min反应完全。

将上述溶液减压脱去甲醇，后加入6.4kg的水溶解浓缩物，加入少量碱液调pH值在7.0，使得里面的锌盐完全以胶体或沉淀形式沉降出来，静置4h后过滤，得到滤液后使用3.5倍的EA进行萃取，浓缩结晶，得到三氯蔗糖1.055kg，HPLC纯度为99.8％。利用该方法得到的TGS脱酰收率为100％。

实施例6、分离提纯三氯蔗糖-6-乙酸酯后路易斯酸(无水ZnCl₂)介导的脱酰及后处理

取按照实施例5中方法得到的1.55kg的粗提纯的浓缩物，使用硅胶柱纯化，得到纯度为90％的三氯蔗糖-6-乙酸酯样品1.3kg。加入甲醇6.5kg配置成含量约为15％的三氯蔗糖-6-乙酸酯溶液，加入无水氯化锌(0.51kg)于45℃的内温下回流搅拌反应，HPLC监测反应，约80min反应完全。

将上述溶液减压脱去甲醇，后加入6.5kg的水溶解浓缩物，加入少量碱液调pH值在7.0，使得里面的锌盐完全以胶体或沉淀形式沉降出来，静置4h后过滤，得到滤液后使用3.5倍的EA进行萃取，浓缩结晶，得到三氯蔗糖1.055kg，HPLC纯度为100％。利用该方法得到的TGS脱酰收率为100％。

对比例1碱性条件下脱酰

取2.6kg的中和后浓缩物(含三氯蔗糖-6-乙酸酯1.17kg)用于脱酰，加入甲醇5.2kg配置成含量约为15％的三氯蔗糖-6-乙酸酯溶液，加入氢氧化钠(0.0.225kg)于30℃的内温下搅拌反应，HPLC监测反应，约30min反应完全。

将上述溶液减压脱去甲醇，然后加入5.2kg的水溶解浓缩物，加入少量盐酸溶液调pH值在7.0，得到滤液后使用3.5倍的EA进行萃取，浓缩结晶，得到三氯蔗糖0.955kg，HPLC纯度为99.8％。利用该方法得到的TGS脱酰收率为90％。

对比例2质子酸脱酰

取2.6kg的中和后浓缩物(含三氯蔗糖-6-乙酸酯1.17kg)用于脱酰，加入甲醇5.2kg配置成含量约为15％的三氯蔗糖-6-乙酸酯溶液，加入乙酰氯(0.45kg)于40℃的内温下搅拌反应，HPLC监测反应，约16h反应完全。

将上述溶液减压脱去甲醇，然后加入5.2kg的水溶解浓缩物，加入少量氢氧化钠溶液调pH值在7.0，得到滤液后使用3.5倍的EA进行萃取，浓缩结晶，得到三氯蔗糖0.895kg，HPLC纯度为99％。利用该方法得到的TGS脱酰收率为84％。