一种β-胡萝卜素的制备方法技术

本发明专利技术提供一种β‑胡萝卜素的制备方法。该方法由维生素A衍生物与三苯基膦反应得到的有机膦盐，以环糊精类化合物为相转移催化剂，在钯化合物催化剂及弱碱类化合物的存在下，采用分子氧为氧化剂，进行偶联反应后得到β‑胡萝卜素。该反应采用串联法制备β‑胡萝卜素，反应选择性和收率高，工艺简单，便于工业化生产。

A preparation method of \u03b2 - carotene

The invention provides a preparation method of \u03b2 - carotene. In this method, \u03b2 - carotene was obtained by the coupling reaction of vitamin A derivative with triphenylphosphine, cyclodextrin compound as phase transfer catalyst, palladium compound as catalyst and weak base compound as oxidant. In this reaction, \u03b2 - carotene was prepared by series method, which has high selectivity and yield, simple process and convenient for industrial production.

【技术实现步骤摘要】
一种β-胡萝卜素的制备方法
本专利技术属于维生素制备
，涉及一种β-胡萝卜素的制备方法，具体涉及一种利用偶联反应制备β-胡萝卜素的方法。
技术介绍
β-胡萝卜素是维生素A源物质，可用于医药、食品、化妆品、饲料添加剂、染料行业，具有很好的市场前景。目前公开的β-胡萝卜素的合成方法很多。以维生素A及其衍生物为起始原料合成β-胡萝卜素的工艺有：1.维生素A醇或其衍生物与三芳香基膦反应得到的有机膦盐，该有机膦盐进一步与维生素A醛通过Wittig反应缩合得到β-胡萝卜素。法国专利Er1383944、西德专利Gerl148542及《医药工业》第16卷第2册中报道，得率分别为19.11％，21.36％，26.07％。该工艺中Wittig反应要求无水无氧，条件苛刻，且维生素A醛化学性质不稳定，不易工业制备。反应式如下：2.两分子的上述膦盐之间氧化偶联得到β-胡萝卜素(BernhardSchulz,etal.,USP.4,105,855,ManufactureofnSymmetricalCarotenoids,[P]1978)。由于β-胡萝卜素结构对称，因此两分子有机膦盐之间进行氧化偶联反应制备β-胡萝卜素的工艺路线更为简洁。反应式如下：通过氧化偶联反应制备β-胡萝卜素的现有技术中，公开了使用维生素A醇或其衍生物的有机膦盐在氧化剂存在下氧化偶联反应得到β-胡萝卜素，使用的氧化剂为次氯酸盐，氯酸盐，双氧水，氧气或空气等。中国专利CN101081829A、CN101041631A在碱性条件下使用次氯酸盐偶联为β-胡萝卜素，但前两专利由于次氯酸盐在碱性条件下氧化性偏强，容易氧化产物β-胡萝卜素，导致收率偏低；后篇专利的偶联反应为两相反应，维生素A三苯基膦盐溶于有机相中，氧化剂及碱则在水相中，反应中间体维生素A三苯基膦叶立德无法及时转化为产物β-胡萝卜素，导致收率偏低。中国专利CN108822015A在钒化合物催化剂和分子筛存在下，于氧气氛围中，发生分子间氧化偶联反应得β-胡萝卜素。该专利可有效控制反应有机相中碱的溶解度，避免碱浓度过高引发的VA醛自身缩合及产物分子共轭双键被破坏等副反应，但该专利使用纯氧气作氧化剂存在较大风险，并且该专利后处理过程繁琐，需要经过长时间异构后才能得到纯度较高的β-胡萝卜素。中国专利CN108047112A采用酸性介质氧化剂为硝酸盐、过硫酸盐、过氧乙酸、过氧化尿素或烷基过氧化氢进行偶联反应得到β-胡萝卜素，该专利中酸性介质氧化剂对产物β-胡萝卜素具有降解作用，大大降低了反应的收率。
技术实现思路
本专利技术的目的在于现有技术中存在的上述缺陷，提供一种β-胡萝卜素的制备方法。本专利技术在钯化合物催化剂及弱碱类化合物的存在下，以分子氧作氧化剂，以环糊精类化合物为相转移催化剂，通过偶联反应制备β-胡萝卜素，提高了反应的选择性、收率及β-胡萝卜素的纯度，并进一步提高了生产安全性，降低了生产成本。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β-胡萝卜素的制备方法，步骤包括：1)由维生素A或其衍生物与三苯基膦反应，制备得到包含维生素A三苯基膦盐的反应液，其中含有维生素A三苯基膦盐、醇溶剂和水。2)步骤1)制备的包含维生素A三苯基膦盐的反应液中加入钯催化剂及弱碱性化合物，采用分子氧为氧化剂，以环糊精类化合物为相转移催化剂，维生素A三苯基膦盐发生偶联反应，制得β-胡萝卜素。本专利技术步骤1)中，所述维生素A三苯基膦盐结构如下式所示：其中，X-为无机强酸的酸根或有机强酸的酸根，如硫酸根、硫酸氢根、乙酸根、苯磺酸根、氟离子、氯离子或溴离子，优选为硫酸根、氯离子或溴离子。本专利技术步骤1)中，所述包含维生素A三苯基膦盐的反应液中，维生素A三苯基膦盐、醇溶剂、水的质量百分含量分别为10～18％、45～60％、20～35％。本专利技术步骤1)中，所述醇溶剂为与水混溶的醇溶剂，优选甲醇、乙醇、异丙醇、正丁醇中的一种或多种，更优选甲醇和/或乙醇。本专利技术步骤1)中，所述维生素A三苯基膦盐制备方法不作具体限定，可采用现有的任何可实现的方法来制备，优选方法为：维生素A或其衍生物与三苯基膦、醇溶剂混合，在0～5℃、0.5～1.0h条件下加入强酸，然后在0～10℃保温反应5～12h，再加水混合，萃取剂萃取，取萃余液，得包含维生素A三苯基膦盐的反应液。进一步优选地，所述维生素A或其衍生物与三苯基膦、强酸的摩尔比为1：(1～3)：(1.1～4)；优选为1：(1.05～1.5)：(1.1～1.8)；所述醇溶剂的用量为三苯基膦质量的6～10倍；所述水的加入量为醇溶剂质量的0.3～1.1倍；所述萃取剂优选为正己烷。在本专利技术一些实施方式中，步骤1)可采用如下方法：维生素A或其衍生物与三苯基膦、醇溶剂(如甲醇、乙醇)混合，搅拌下冰水浴冷却到0℃，维持5℃以下滴加强酸(如浓硫酸)，约0.5h滴完，之后继续保温搅拌反应约10h，反应液变为橙色透明液，加入去离子水混合，再用正己烷萃取(100g*3次)，取下层萃余液即为包含维生素A三苯基膦盐的反应液。本专利技术步骤1)中，所述的维生素A或其衍生物为维生素A醇、维生素A乙酸酯或两者的混合物，也可为制备纯品维生素A醇或维生素A乙酸酯后所得到的结晶母液。所述结晶母液，其组成包含：全反式VA乙酸酯33～42wt％；顺式VA乙酸酯30～38wt％，反式VA醇14～25wt％，其它为杂质。结晶母液中含有多种顺反异构体，用其作原料时可省去部分产物的重排处理过程。本专利技术方法中，步骤2)合成β-胡萝卜素的反应式如下：其中，X-为无机强酸的酸根或有机强酸的酸根，如硫酸根、硫酸氢根、乙酸根、苯磺酸根、氟离子、氯离子、溴离子，优选的为硫酸根、氯离子、溴离子。本专利技术步骤2)中，所述的钯催化剂为醋酸钯、氯化钯、三氟乙酸钯、四三苯基膦钯中的一种或多种；优选为醋酸钯和/或氯化钯；所述钯催化剂的摩尔用量为维生素A三苯基膦盐的0.01～1mol％，优选0.02～0.5mol％，更优选0.05～0.2mol％。本专利技术步骤2)中，所述的分子氧为包含氧气的混合气体，其中氧气体积分数可以是5～100％，优选15～35％，所述混合气体另外的组分通常为氮气，体积含量优选为65～85％。由于空气价廉易得，因此最优选使用空气(氧气体积分数为21％)。反应过程中分子氧随着消耗而不断补充，保证供氧充分。所述分子氧用量通过反应体系内的压力来控制。本专利技术步骤2)中，所述的环糊精类化合物选自环糊精及其衍生物中的至少一种；所述环糊精为α-环糊精、β-环糊精、γ-环糊精中的一种或多种，优选β-环糊精；所述环糊精衍生物为含有取代基的环糊精，所述取代基选自烷基、羧烷基、酯基、乙酰基、苯甲酰基或氨基等取代基，优选甲基环糊精、羧甲基环糊精、氨基环糊精中的一种或多种。本专利技术中，所述的环糊精类化合物摩尔用量为维生素A三苯基膦盐的0.02～2mol％，优选0.05～1mol本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种β-胡萝卜素的制备方法，其特征在于，步骤包括：/n1)由维生素A或其衍生物与三苯基膦反应，制备得到包含维生素A三苯基膦盐的反应液，其中含有维生素A三苯基膦盐、醇溶剂和水；/n2)步骤1)制备的包含维生素A三苯基膦盐的反应液中加入钯催化剂及弱碱性化合物，采用分子氧为氧化剂，以环糊精类化合物为相转移催化剂，维生素A三苯基膦盐发生偶联反应，制得β-胡萝卜素。/n

【技术特征摘要】
1.一种β-胡萝卜素的制备方法，其特征在于，步骤包括：
1)由维生素A或其衍生物与三苯基膦反应，制备得到包含维生素A三苯基膦盐的反应液，其中含有维生素A三苯基膦盐、醇溶剂和水；
2)步骤1)制备的包含维生素A三苯基膦盐的反应液中加入钯催化剂及弱碱性化合物，采用分子氧为氧化剂，以环糊精类化合物为相转移催化剂，维生素A三苯基膦盐发生偶联反应，制得β-胡萝卜素。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1)中，所述维生素A三苯基膦盐结构如下式所示：



其中，X-为无机强酸的酸根或有机强酸的酸根，优选为硫酸根、硫酸氢根、乙酸根、苯磺酸根、氟离子、氯离子或溴离子，更优选为硫酸根、氯离子或溴离子。


3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤1)中，包含维生素A三苯基膦盐的反应液中，维生素A三苯基膦盐、醇溶剂、水的质量百分含量分别为10～18％、45～60％、20～35％。
所述醇溶剂为与水混溶的醇溶剂，优选甲醇、乙醇、异丙醇、正丁醇中的一种或多种，更优选甲醇和/或乙醇。


4.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，步骤1)制备方法为：维生素A或其衍生物与三苯基膦、醇溶剂混合，在0～5℃、0.5～1.0h条件下加入强酸，然后在0～10℃保温反应5～12h，再加水混合，萃取剂萃取，取萃余液，得包含维生素A三苯基膦盐的反应液。


5.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，步骤1)中，所述的维生素A衍生物为维生素A醇、维生素A乙酸酯或两者的混合物，也可以为制备纯品维生素A醇或维生素A乙酸酯后所得到的结晶母液。


6.根据权利要求1-5任一项所述的方法，其特征在于，步骤2)中，所述的钯催化剂为醋酸钯、氯化钯、三氟乙酸钯、四三苯基膦钯中的一种或多种；优选为醋酸钯和/或氯化钯；
所述钯催化剂的摩尔用量为维生素A三苯基膦盐的0.01～...

【专利技术属性】
技术研发人员：李莉，潘亚男，张明峰，张涛，吕英东，刘英瑞，程晓波，宋军伟，
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