本发明专利技术提供一种全反式β‑胡萝卜素的制备方法。该方法通过碱性离子液体提供强碱性环境,使2,4‑戊二烯十五碳膦酸盐和2,7‑二甲基‑2,4,6‑辛三烯‑1,8‑二醛在弱碱作用下进行反应直接得到全反式β‑胡萝卜素。本发明专利技术采用强碱性离子液体作为碱性助剂,β‑胡萝卜素的选择性和收率均达到94%以上,且产物中反式β‑胡萝卜素纯度>96%。本方法反应操作简单,产物快速分离,环境友好,适合工业化生产。
A preparation method of all trans beta carotene
The invention provides a preparation method of all trans beta carotene. This method provides a strong alkaline environment through alkaline ionic liquids, so that 2,4 pentadiene pentadecanophosphonate and 2,7 dimethyl 2,4,6 octane 1,8 dialdehyde react directly under weak alkali to obtain all-trans beta carotene. The method adopts strong alkaline ionic liquids as alkaline additives, and the selectivity and yield of beta carotene are over 94%, and the purity of trans beta carotene in the product is over 96%. The method is simple in reaction operation, fast in separation and environmentally friendly, and suitable for industrial production.
【技术实现步骤摘要】
一种全反式β-胡萝卜素的制备方法
本专利技术属于营养化学品合成领域,具体涉及一种全反式β-胡萝卜素的制备方法。
技术介绍
β-胡萝卜素(β-Carotene)是维生素A的前体,俗称维生素A原,又称叶红素,是最早引起人们关注的类胡萝卜素,也是一种抗氧化剂,具有解毒作用,是维护人体健康不可缺少的营养素。β-胡萝卜素在抗癌、预防心血管疾病、白内障及抗氧化上有显著功能,还能防止由老化和衰老引起的多种退化性疾病,用途广泛。β-胡萝卜素的结构式见0,其分子式为C40H56,分子量536.88,CAS号7235-40-70。β-胡萝卜素的化学合成近年来持续受到关注,现有β-胡萝卜素的化学合成法主要有C20+C20路线、C15+C10+C15(C15膦盐)路线、C15+C10+C15(C15膦酸酯)路线、C19+C2+C19路线。专利CN101081829A报道以维生素A为起始原料,用维生素A醋酸酯经水解制得维生素A,再将它分别制成磷叶立德和维生素A醛,最后再将磷叶立德与维生素A醛进行Wittig反应后制得β-胡萝卜素,类似方法在法国专利Er1383944、西德专利Gerl148542都有报道,具体合成路线式2。但是该路线的原料维生素A价格昂贵,生产成本很高,难以达到一定的生产规模。Roche公司采用C19+C2+C19的合成路线,以Grignard反应为特征,以β-紫罗兰酮为起始原料,首先制得碳十四醛经缩醛保护后分别与乙烯基醚和丙烯基醚缩合,先后得到碳十六醛和碳十九醛,最后与乙炔的双格氏试剂加成得到β-胡萝卜素,具体合成路线见式3。该路线反应路线长,工艺复杂,反应收率仅为21%。专利US4916250报道了2C10+C15路线,以两分子2,4-戊二烯十五碳膦酸(C15膦酸酯)酯与2,7-二甲基-2,4,6-辛三烯-1,8-二醛经Wittig-Horner反应得到β-胡萝卜素,具体合成路线见0。该路线的难点在于C15膦酸酯合成工艺复杂,且β-胡萝卜素合成收率只有60%左右。专利US2006106257A1和US5689022A报道了另一条2C10+C15路线,具体过程如下:在强碱甲醇钠或乙醇钠的作用下,使用两分子2,4-戊二烯十五碳膦酸盐(C15膦盐)与一分子2,7-二甲基-2,4,6-辛三烯-1,8-二醛经Wittig反应得到β-胡萝卜素顺式异构体,经酸中和至中性后经甲醇/乙醇回流异构化20h以上,冷却结晶、过滤、水洗、甲醇洗后得到全反式β-胡萝卜素,反应过程如式5。该路线C15膦盐生产工艺较简单,副产物三苯基氧磷可回收利用,但反应中使用固体强碱放热剧烈,并且反应中生成β-胡萝卜素顺式异构体需要经过专门的异构化步骤才能得到合格产品,处理步骤多且复杂,反应总收率也只能达到80%左右。
技术实现思路
本专利技术的目的在于解决上述问题,提供一种高收率、高选择性的全反式β-胡萝卜素的制备方法,无需再将顺式异构体异构化为反式异构体,反应操作简单,产物快速分离,环境友好,适合工业化生产。为达到以上专利技术目的,本专利技术的技术方案如下:一种全反式β-胡萝卜素的制备方法,该方法通过碱性离子液体提供强碱性环境,使2,4-戊二烯十五碳膦酸盐和2,7-二甲基-2,4,6-辛三烯-1,8-二醛在弱碱作用下进行Wittig反应直接得到全反式β-胡萝卜素。本专利技术中,合成β-胡萝卜素Wittig反应的反应式如下:其中,X-为无机强酸的酸根或有机强酸的酸根,如硫酸根、乙酸根、苯磺酸根、氯离子和溴离子,优选的为氯离子、溴离子。本专利技术中,所述碱性离子液体结构式如下:其中,R为-CH3、-OCH3或-CH2CH3,n为2、3、4;该碱性离子液体的PH值为11~14,优选为12~14。本专利技术中,碱性离子液体的制备步骤为:摩尔比为1:2.0~1:2.2的R基咪唑与二卤代烷反应得到中间体双-(1-烷基-3-烷基-咪唑卤化物),该中间体与碱金属氢氧化物摩尔比为1:1反应得到双阳离子咪唑类碱性离子液体。本专利技术中,碱性离子液体制备的具体反应过程如下:其中,R为-CH3、-OCH3或-CH2CH3,二卤代烷中的卤素X优选为Br、Cl,n为2、3、4。本专利技术中,制备碱性离子液体第一步反应的温度为60~70℃,反应时间1-3h,洗涤、干燥得到中间体;第二步反应碱金属氢氧化物与中间体反应时需加入醇类溶剂,优选甲醇、乙醇、异丙醇,室温反应2~4h,滤液真空干燥8~12h,得到碱性离子液体。本专利技术中,所述碱金属氢氧化物为氢氧化钙、氢氧化镁、氢氧化钡、氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化锂中的一种或多种,优选氢氧化钠和/或氢氧化钾。本专利技术中,Wittig反应时碱性离子液体与2,7-二甲基-2,4,6-辛三烯-1,8-二醛的摩尔比为1:10~1:200,优选1:100~1:195。本专利技术中,Wittig反应时2,4-戊二烯十五碳磷酸盐和2,7-二甲基-2,4,6-辛三烯-1,8-二醛的摩尔比为2.0:1~3.0:1,优选2.2:1~2.4:1。本专利技术中,Wittig反应时的弱碱为碳酸钾、碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸氢钾、醋酸钠、醋酸钾、氨水中的一种或多种,优选碳酸钠和/或碳酸钾;弱碱与2,4-戊二烯十五碳磷酸盐的摩尔比为1:1~1.5:1,优选1.1:1~1.3:1。本专利技术中,Wittig反应时离子液体用滴加的方式加入,滴加时间为10~50min,优选为15~30min,离子液体先与溶剂混合,浓度为0.05-1.5wt%。本专利技术中,Wittig反应的温度-10~60℃,优选0~20℃,反应时间1~5h,优选3h。本专利技术中,Wittig反应在无水、避光、氮气或氩气气氛条件下进行。本专利技术中,Wittig反应是在溶剂条件下进行,溶剂包括甲苯、苯、甲醇、乙醇、乙二醇、异丙醇、二氯甲烷、氯仿、二氯乙烷、四氢呋喃中的一种或多种,优选甲醇和/或乙醇。用量与2,4-戊二烯十五碳磷酸盐质量比为1:1~5:1,优选为2:1~3:1。与已公开专利中报道的直接使用的强碱(如氢化钠、甲醇钠、叔丁醇钠等)相比,本专利技术使用碱性离子液体尽可能地提高了反应体系的碱性,从而可以使用弱碱(如碳酸钾、碳酸钠等)参与Wittig反应,在抑制副反应发生的同时促进反应正向进行至反应完全,从而提高反应收率;另外由于离子液体的存在,使得反应生成的反式β-胡萝卜素在溶剂中的溶解度降低,从而有利于顺式β-胡萝卜素向反式结构转化,可以直接得到合格的全反式结构的β-胡萝卜素。本专利技术所述方法中,β-胡萝卜素几乎不溶于反应溶剂,反应生成的β-胡萝卜素含量高,并且在离子液体的作用下直接得到全反式β-胡萝卜素(纯度>96%,满足商品化全反式β-胡萝卜素要求),副产物三苯基氧膦溶于醇类溶剂,可通过过滤实现快速分离。本专利技术的积极效果在于:(1)目标产品反式β-胡萝卜素具有大于94%的高选择性(总量含滤液中顺式结构产物的损失);(2)在本专利技术的优选条件下,目标产品反式β-胡萝卜素可以达到大于94%的高收率;(3)合成步骤简单,无需顺式异构体异构化为反式异构体的异构化步骤。附图说明图1为反式β-胡萝卜素标品色谱图,图2为实施例1制备的反式β-胡萝卜素色谱图。具体实施方法下面的实施例将对本专利技术所提供的方法予以进一步的说明,但本专利技术不限于所列出的实施例,还应包括本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种全反式β‑胡萝卜素的制备方法,该方法通过碱性离子液体提供强碱性环境,使2,4‑戊二烯十五碳膦酸盐和2,7‑二甲基‑2,4,6‑辛三烯‑1,8‑二醛在弱碱作用下进行Wittig反应直接得到全反式β‑胡萝卜素。
【技术特征摘要】
1.一种全反式β-胡萝卜素的制备方法,该方法通过碱性离子液体提供强碱性环境,使2,4-戊二烯十五碳膦酸盐和2,7-二甲基-2,4,6-辛三烯-1,8-二醛在弱碱作用下进行Wittig反应直接得到全反式β-胡萝卜素。2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述碱性离子液体结构式如下:其中,R为-CH3、-OCH3或-CH2CH3,n为2、3、4;该碱性离子液体的PH值为11~14,优选为12~14。3.根据权利要求1或2所述的方法,其特征在于,所述碱性离子液体的制备步骤为:R基咪唑与二卤代烷反应得到中间体双-(1-烷基-3-烷基-咪唑卤化物),该中间体与碱金属氢氧化物反应得到双阳离子咪唑类碱性离子液体。4.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,制备碱性离子液体的二卤代烷中,卤素优选为Br、Cl;碱金属氢氧化物为氢氧化钙、氢氧化镁、氢氧化钡、氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化锂中的一种或多种,优选氢氧化钠和/或氢氧化钾。5.根据权利要求1-4中任一项所述的方法,其特征在于,Wittig反应中碱性离子液体与2,7-二甲基-2,4,6-辛三烯-1,8-二醛的摩尔比为1:10~...
【专利技术属性】
技术研发人员:李莉,宋明炎,潘亚男,吕英东,刘英瑞,林龙,王延斌,黎源,
申请(专利权)人:万华化学集团股份有限公司,
类型:发明
国别省市:山东,37
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