三氯蔗糖（sucralose，TGS），化學名為4，1’，6’-三氯-4，1’，6'-三脫氧半乳型蔗糖，別名蔗糖素，是由著名的甜味劑公司Tate&Lyle公司在1976年合成的-一種甜味劑。甜度是蔗糖的600倍，這種甜味劑具有無能量，甜度高，甜味純正，高度安全等特點，可供糖尿病人、肥胖病人和老年人食用。因而三氯蔗糖是目前最優(yōu)秀的功能性甜味劑之一。三氯蔗糖的合成方法主要有全基團保護法、酶一化學法和單基團保護法，全基團保護法合成路線長、成本很高；酶一化學法投資成本高，產(chǎn)物分離困難；單基團保護法合成路線較短，產(chǎn)率較高。因此單基團保護法是工業(yè)化的首選方法。

在單基因保護法中，三氯蔗糖-6-苯甲酸酯是合成三氯蔗糖的最重要中間體。它的合成主要通過蔗糖-6-苯甲酸酯與氯化試劑反應得：到目前國內(nèi)主要采用高溫反應（100℃以上）合成三氯蔗糖-6-苯甲酸酯。本文探討了反應物的投料比、反應溫度、助溶劑、反應時間對氯化反應制備三氯蔗糖-6-苯甲酸酯結(jié)果的影響，對目標產(chǎn)物的合成條件進行了相關的研究，得到一種低溫（100℃以下）合成三氯蔗糖-6-苯甲酸酯的方法。

一、實驗部分

1、實驗儀器和藥品

（1）實驗儀器

85-1B型攪拌器：鞏義市予華儀器有限公司；低溫冷卻反應浴槽：上海霄漢實業(yè)發(fā)展有限公司；循環(huán)水式真空泵：鞏義市予華儀器有限公司；旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀：上海亞榮生化儀器廠。

（2）藥品

DMF，氯化亞砜，DMAc，NaOH，HCl等，均為工業(yè)品。

2、實驗方法

在裝有冷凝器、溫度計的1L三口燒瓶中加入440mLN，N-二甲基甲酰胺（DMF）和9mol/L的vilsmeier試劑，將其放入低溫冷卻反應浴槽中，冷卻到0℃以下，緩慢滴加200g的DMF中的蔗糖-6-苯甲酸酯（30%wt）儲備溶液。滴加完畢后緩慢升到室溫，保持室溫反應30min，然后在30min升到70℃，保持70℃反應lh，加入40mLN，N-二甲基乙酰胺（DMAc），接著，在1h升到100℃，保持100℃反應10h。反應結(jié)束后，將混合液用冰水浴冷卻至10℃以下，加入30%NaOH溶液，將pH調(diào)至9.0，最后用稀鹽酸溶液中和至中性，過濾。再使用乙酸乙酯萃取，加入活性炭脫色，過濾，濾液濃縮，得到淡黃色濃縮液，用乙酸乙酯重結(jié)晶，得三氯蔗糖-6-苯甲酸酯，得率68%。

二、結(jié)果與討論

1、最高反應溫度對蔗糖-6-苯甲酸酯氯代反應的影響

固定投料比、反應時間、助溶劑、猝滅條件不變的情況下，僅改變最高反應溫度，使原料分別在80℃、85℃、90℃、95℃、100℃、105℃、110℃下反應，將所得的三氯蔗糖-6-苯甲酸酯進行檢測，得率如圖1所示。

由圖1可以看出反應溫度越低，未反應完全的二氯代物越多，當反應溫度超過100℃后，二氯代物基本反應完全，三氯蔗糖-6-苯甲酸酯產(chǎn)率達到頂峰。當溫度繼續(xù)升高時，三氯蔗糖-6-苯甲酸酯的得率逐漸降低。這是由于溫度越高，反應越容易碳化，并有焦油出現(xiàn)。

2、反應時間對蔗糖-6-苯甲酸酯氯代反應的影響

固定投料比、反應溫度、助溶劑、猝滅條件不變的情況下，讓原料在100℃上分別反應6h～16h。將所得的三氯蔗糖-6-苯甲酸酯進行檢測，得率如圖2所示。

由圖2可以看出反應時間在11h前，三氯蔗糖-6-苯甲酸酯的得率和時間成正比，反應時間越長，三氯蔗糖-6-苯甲酸酯的得率越高，在11h時達到最高得率。在11h～13h時基本穩(wěn)定。當反應時間超過13h時，三氯蔗糖-6-苯甲酸酯得率開始下降。這是由于反應時間過長，生成的三氯蔗糖-6苯甲酸酯中間體開始降解成其他物質(zhì)，并且有-些開始碳化。

3、投料比對蔗糖-6-苯甲酸酯氯代反應的影響

在氯代反應過程中，使用氯化亞砜為氯代劑時，氯代效率較低，因此在反應前合成vilsmeier試劑作為氯代試劑。vilsmeier試劑在一定條件下對氯代蔗糖-6-苯甲酸酯上的6’、4、1’羥基具有高選擇性。在反應溫度、反應時間、助溶劑、猝滅條件相同的條件下，選擇蔗糖-6-苯甲酸酯與vilsmeier試劑物質(zhì)的量的投料比為1∶3～1∶11。觀察投料比對氯代反應的影響。

從理論上說，氯代蔗糖-6-苯甲酸酯制備三氯蔗糖-6-苯甲酸酯是需要氯代三個位置上的羥基，所以1.0mol的蔗糖-6-苯甲酸酯只需要3.0mol的vilsmeier試劑參與反應。但實際上，蔗糖-6-苯甲酸酯的7個羥基都需要與vilsmeier試劑反應，生成蔗糖-6-苯甲酸酯-0-烷基氯鹽。當蔗糖-6-苯甲酸酯：vilsmeier試劑物質(zhì)的量的投料比為1∶3或1∶5時，vilsmeier試劑不足以將7個羥基全部反應得到蔗糖-6-苯甲酸酯-0-烷基氯鹽，部分羥基外露，因此高溫反應時碳化嚴重，導致產(chǎn)率很低。而當蔗糖-6-苯甲酸酯與vilsmeier試劑物質(zhì)的量投料比為1∶7時，理論上7mol的vilsmeier試劑足夠?qū)?個羥基全部反應得到蔗糖-6-苯甲酸酯-0-烷基氯鹽。但是實際上反應體系內(nèi)會含有少量的水分，vilsmeier試劑會先于水反應，而且蔗糖-6-苯甲酸酯內(nèi)也含量少量的蔗糖，蔗糖也會與一定量的vilsmeier試劑反應。因此7當量的vilsmeier仍不足以將7個羥基完全反應。當蔗糖-6-苯甲酸酯與vilsmeier試劑物質(zhì)的量的投料比為1∶11時，由于vilsmeier試劑過量，高溫反應時會形成聚糖類的物質(zhì)，產(chǎn)生焦油。當蔗糖-6-苯甲酸酯與vilsmeier試劑物質(zhì)的量的投料比為1∶9時。反應碳化程度一般，且無焦油產(chǎn)生，得率較高，可達68%。因此選用物質(zhì)的量投料比為1∶9。

4、助溶劑DMAc對蔗糖-6-苯甲酸酯氯代反應的影響

因為蔗糖-6-苯甲酸酯的七個羥基活性不同，與vilsmeier反應時7個羥基差異較大，通過加入輔助溶劑能有助于提高三氯蔗糖-6-苯甲酸酯的得率。通過固定投料比、反應溫度、反應時間、猝滅條件不變的情況下，讓原料在V（DMAc）∶V（DMF）=1∶2～1∶10和不加入DMAc的條件下反應。由于助溶劑會與vilsmeier試劑反應，消耗掉一部分氯化劑，因此選擇在最高溫度反應時加入助溶劑。得到的結(jié)果如表2所示。

從表2可以看出，加入DMAc均能提高三氯蔗糖-6-苯甲酸酯得率，當V（DMAc）∶V（DMF）=1∶5時，可以得到最高三氯蔗糖-6-苯甲酸酯得率可達68%。

三、結(jié)論

以蔗糖-6-苯甲酸酯為原料，以vismeier試劑為氯化劑，合成三氯蔗糖-6-苯甲酸酯，確定最佳反應條件為：以N，N-二甲基乙酰胺為助溶劑，體積比為V（DMF）：V（DMAc）=5∶1，n（vilsmeier）：n（蔗糖-6-苯甲酸酯）=9∶1，反應溫度100℃，反應時間11h。在此條件下三氯蔗糖-6-苯甲酸酯得率可達到68%。該方法具有良好的重復性，可滿足工業(yè)化的需求。

聲明：本文所用圖片、文字來源《中國食品添加劑》，版權歸原作者所有。如涉及作品內(nèi)容、版權等問題，請與本網(wǎng)聯(lián)系

相關鏈接：三氯蔗糖，苯甲酸，乙酸乙酯，甲基甲酰胺