專利名稱：工業(yè)生產(chǎn)三氯蔗糖-6-乙酸酯的氯化方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及工業(yè)生產(chǎn)三氯蔗糖關(guān)鍵中間體三氯蔗糖-6-乙酸酯的一種新氯化方法。
背景技術(shù)：
三氯蔗糖-6-乙酸酯是三氯蔗糖生產(chǎn)過(guò)程的關(guān)鍵中間體，由蔗糖-6-乙酸酯與氯 化試劑在合適的條件下氯化反應(yīng)制得。文獻(xiàn)報(bào)道的氯化試劑通常有兩類 一是 vilsmeier氯化試劑(USP 4980463)，另一是氯化亞砜/吡啶/氯代烴三元氯化系統(tǒng) (USP 5136031)。根據(jù)反應(yīng)機(jī)理明了、原料價(jià)廉易得、過(guò)程操作穩(wěn)定、溶劑分離 回收方便等諸多原因，國(guó)內(nèi)大多數(shù)三氯蔗糖生產(chǎn)企業(yè)以及英國(guó)泰萊公司均采用第 一類的vilsmeier氯化試劑作為氯化反應(yīng)原料。
vilsmeier試劑與蔗糖-6-乙酸酯的反應(yīng)自Mufti(USP 4380476)報(bào)道以來(lái)，國(guó)內(nèi) 外均不斷有改進(jìn)該路線的專利報(bào)道，歸結(jié)大致有三類1、氯化試劑的改進(jìn)；2、 反應(yīng)溫度的調(diào)整；3、反應(yīng)原料相互及反應(yīng)原料/溶劑配比優(yōu)化。
通常vilsmeier試劑由N,N-二甲基甲酰胺與光氣、氯化亞砜、固體光氣等齒化 劑原位生成。其中泰萊公司采用光氣，而國(guó)內(nèi)三氯蔗糖生產(chǎn)企業(yè)出于安全因素， 基本都采用氯化亞砜作為鹵化劑，實(shí)驗(yàn)室研究有采用固體光氣等較新氯化劑。以 光氣做鹵化劑，氯化收率高于氯化亞砜的反應(yīng)。從空間位阻上看，光氣碳原子半 徑小于氯化亞砜硫原子的半徑，易接受酰胺氧原子的進(jìn)攻，從而有利于vilsmeier 鹽的形成。
梯度升溫是尤其放熱反應(yīng)的重要過(guò)程控制。文獻(xiàn)報(bào)道了多種不同升溫程序。 不同企業(yè)在各自生產(chǎn)中使用的反應(yīng)釜體積、材質(zhì)、裝料量、原料溶劑種類及其配 比、加熱方式、攪拌方式、攪拌速率等諸多傳熱因素的不同，均可能據(jù)此優(yōu)化選 擇適合自身企業(yè)生產(chǎn)的升溫程序，因此他人難以一一評(píng)判各種升溫方式的優(yōu)劣。
反應(yīng)原料中vilsmeier試劑與蔗糖-6-乙酸酯的配比一直有爭(zhēng)議。從反應(yīng)機(jī)理上 看，vilsmeier試劑與蔗糖-6-乙酸酯應(yīng)當(dāng)要在摩爾比7: 1，實(shí)際操作中，比例要達(dá)到9 lh 1。而國(guó)內(nèi)有報(bào)道當(dāng)兩者低至約3 4: l時(shí)即可有較高反應(yīng)收率，但報(bào)道 均沒(méi)能給出理論解釋。從我們生產(chǎn)實(shí)踐上看，vilsmeier試劑與蔗糖-6-乙酸酯保持 摩爾比7: 1以上是高收率獲得三氯蔗糖-6-乙酸酯的必須條件。
上述三條件的改變均可影響反應(yīng)最終收率。然而據(jù)了解，目前采用上述生產(chǎn) 工藝的國(guó)內(nèi)企業(yè)，其氯化步驟收率都較為接近。我們認(rèn)為，反應(yīng)溫度及原料配比 的調(diào)整已經(jīng)很難從根本上大幅提高生產(chǎn)收率，因此必須考慮其他反應(yīng)條件的影響。
眾所周知，當(dāng)氯化亞砜制備的vilsmeier試劑與蔗糖-6-乙酸酯反應(yīng)時(shí)，釋放出 大量二氧化硫和氯化氫氣體。與之對(duì)比，光氣制備的vilsmeier試劑與蔗糖-6-乙酸 酯反應(yīng)釋放二氧化碳和氯化氫氣體。文獻(xiàn)報(bào)道該反應(yīng)溶劑通常為N，N-二甲基甲酰 胺。我們注意到二氧化硫與二氧化碳在N,N-二甲基甲酰胺中的溶解度有很大的不 同，室溫下分別為122和1.0 (克/100克N，N-二曱基甲酰胺)。據(jù)此我們分析，在 較高溫度下反應(yīng)劇烈發(fā)生，反應(yīng)釜中產(chǎn)生的氣體由于無(wú)法及時(shí)排除釜外而保持較 高蒸汽壓時(shí)，1)對(duì)于二氧化硫從亨利定律上看，其在N,N-二甲基甲酰胺中可能 依然具有較高濃度；2)相比較，對(duì)于二氧化碳其濃度幾乎可以忽略。因此當(dāng)使用 氯化亞砜時(shí)，由于反應(yīng)溶液中溶解大量產(chǎn)物氣體，從反應(yīng)平衡看，必然會(huì)造成轉(zhuǎn) 化率下降。這可能是造成氯化亞砜反應(yīng)收率低于光氣的另一個(gè)重要原因。據(jù)此推
測(cè)如果改用二氧化硫的不良溶劑，則可以大幅提高以氯化亞砜制備的vilsmeier試 劑與蔗糖-6-乙酸酯的反應(yīng)收率。
另一個(gè)角度看，三氯蔗糖-6-乙酸酯的極性小于蔗糖-6-乙酸酯，因此選用中等 或弱極性溶劑應(yīng)當(dāng)有助于反應(yīng)的正向進(jìn)行。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問(wèn)題本發(fā)明的目的在于提供一種高收率、操作簡(jiǎn)單、后處理方便、工 業(yè)生產(chǎn)三氯蔗糖-6-乙酸酯的氯化方法。
技術(shù)方案本發(fā)明的工業(yè)生產(chǎn)三氯蔗糖-6-乙酸酯的氯化方法具體為向預(yù)先 合成的蔗糖-6-乙酸酯固體或干糖漿中加入7~11倍摩爾比的N,N-二甲基甲酰胺， 均質(zhì)后將其溶于2~6倍體積比的有機(jī)溶劑中，O'C以下滴加與N,N-二甲基甲酰胺 等摩爾量的氯化亞砜生成vilsmeier試劑，攪拌；自然升溫至室溫，再用2-14小時(shí) 將溫度慢慢升至110-115。C，并在110-115。C條件下保溫1 3小時(shí)；待反應(yīng)結(jié)束， 經(jīng)中和、脫溶劑、加水溶解、脫色、結(jié)晶處理得到三氯蔗糖-6-乙酸酯粗產(chǎn)品。所述的有機(jī)溶劑采用芳香烴、脂環(huán)烴、鹵代烴或醚類，或其中兩種的混合溶 劑。所述的有機(jī)溶劑為甲苯、乙基環(huán)己烷、1,1,2-三氯乙烷或二苯醚，或其中兩種 的混合溶劑。生成的vilsmeier試劑由N，N-二甲基甲酰胺與氯化亞砜按1~1.2摩爾 比的比例制成。
vilsmeier試劑與蔗糖-6-乙酸酯的比例在于7~11倍摩爾比。 升溫過(guò)程為用2-14小時(shí)將溫度慢慢升至110-115'C，并在110-115'C條件下 保溫1~3小時(shí)。
有益效果本發(fā)明采用芳香烴、鹵代烴等溶劑替代通常使用的取代酰胺溶劑，
利用原位生成vilsmeier試劑，與蔗糖-6-乙酸酯反應(yīng)生成三氯蔗糖-6-乙酸酯。首先， 芳香烴、脂環(huán)烴、鹵代烴及醚類及其混合溶劑均為二氧化硫不良溶劑，在氯化反 應(yīng)過(guò)程中產(chǎn)生的氣體產(chǎn)物二氧化硫等得以快速?gòu)纳鲜鋈軇┲嗅尫?，氣體產(chǎn)物的釋 放有利于增加氯化反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率，促進(jìn)反應(yīng)收率的提高；其次，弱極性溶劑的選 用也有助于弱極性產(chǎn)物三氯蔗糖-6-乙酸酯的生成；第三，不采用吡啶等縛酸劑， 不產(chǎn)生固體吡啶鹽，減少分離負(fù)擔(dān)；第四，該氯化過(guò)程無(wú)需更改現(xiàn)有生產(chǎn)設(shè)備與 工藝，操作更簡(jiǎn)單，后處理更方便。
具體實(shí)施例方式
向預(yù)先合成的蔗糖-6-乙酸酯固體或干糖槳中加入其7~11倍摩爾比的N，N-二 甲基甲酰胺，均質(zhì)后將其溶于2 6倍體積比的有機(jī)溶劑中，0°〇以下滴加與>1^-二甲基甲酰胺等摩爾量的氯化亞砜，攪拌。自然升溫至室溫，保持0.5 1小時(shí)； 1~2小時(shí)升溫至70°C，保溫0.5~1小時(shí)；再1~2小時(shí)升溫至100°C,保溫1~2小時(shí)； 最后升溫至110-115，保溫1 3小時(shí)。待反應(yīng)結(jié)束，經(jīng)中和、脫溶劑、加水溶解、 脫色、結(jié)晶等處理得到三氯蔗糖-6-乙酸酯粗產(chǎn)品。
本發(fā)明采用中等沸點(diǎn)溶劑選自芳香烴、脂環(huán)烴、鹵代烴及醚類及其混合溶劑， 優(yōu)選甲苯、乙基環(huán)己烷、1,1,2-三氯乙烷與二苯醚及其混合溶劑。本發(fā)明中N,N-二甲基甲酰胺只作為vilsmeier試劑的生成原料，其與氯化亞砜比例在1~1.2摩爾 比。本發(fā)明vilsmeier試劑與蔗糖-6-酯的比例在于7~11倍摩爾比。本發(fā)明氯化機(jī) 理是vilsmeier機(jī)理，并且不需使用任何吡啶、碳酸氫鈉等有機(jī)、無(wú)機(jī)縛酸劑。
實(shí)施例1: 100公斤蔗糖-6-乙酸酯干糖漿中(已折算為蔗糖-6-乙酸酯100%含 量)，加入180公斤N，N-二甲基甲酰胺，均質(zhì)后加入1100升l,l,2-三氯乙烷。溫度降至-15'C，攪拌下加入300公斤氯化亞砜，保持-15'C。升溫至室溫，保溫l小 時(shí)；1小時(shí)升溫至7(TC，保溫0.5小時(shí)；1小時(shí)升溫至10(TC，保溫2小時(shí)；升溫 回流2小時(shí)，反應(yīng)結(jié)束。經(jīng)中和、脫溶劑、加水溶解、脫色、結(jié)晶等處理得到三 氯蔗糖-6-乙酸酯粗產(chǎn)品85公斤。
實(shí)施例2: 120公斤蔗糖-6-乙酸酯干糖漿(已折算為蔗糖-6-乙酸酯100%含量)， 加入160公斤N,N-二甲基甲酰胺，均質(zhì)后加入1200升甲苯。溫度降至-15r，攪 拌下加入260公斤氯化亞砜，保持-15°C。升溫至室溫，保溫l小時(shí)；1.5小時(shí)升 溫至7(TC，保溫0. 5小時(shí)；1. 5小時(shí)升溫至IO(TC，保溫2小時(shí)；升溫回流2. 5 小時(shí)，反應(yīng)結(jié)束。經(jīng)中和、脫溶劑、加水溶解、脫色、結(jié)晶等處理得到三氯蔗糖 -6-乙酸酯粗產(chǎn)品104公斤。
實(shí)施例3: 100公斤蔗糖-6-乙酸酯干糖漿(已折算為蔗糖-6-乙酸酯100%含量)， 加入160公斤N,N-二甲基甲酰胺，均質(zhì)后加入IIOO升甲苯。溫度降至-15'C，攪 拌下加入260公斤氯化亞砜，保持-15°C。升溫至室溫，保溫l小時(shí)；1.5小時(shí)升 溫至7(TC，保溫0.5小時(shí)；1.5小時(shí)升溫至IO(TC，保溫2小時(shí)；1. 5小時(shí)升溫至 113°C，保溫2小時(shí)，反應(yīng)結(jié)束。經(jīng)中和、脫溶劑、加水溶解、脫色、結(jié)晶等處理 得到三氯蔗糖-6-乙酸酯粗產(chǎn)品79公斤。
權(quán)利要求
1.一種工業(yè)生產(chǎn)三氯蔗糖-6-乙酸酯的氯化方法，其特征在于該方法具體為向預(yù)先合成的蔗糖-6-乙酸酯固體或干糖漿中加入7～11倍摩爾比的N，N-二甲基甲酰胺，均質(zhì)后將其溶于2～6倍體積比的有機(jī)溶劑中，0℃以下滴加與N，N-二甲基甲酰胺等摩爾量的氯化亞砜生成vilsmeier試劑，攪拌；自然升溫至室溫，再用2-14小時(shí)將溫度慢慢升至110-115℃，并在110-115℃條件下保溫1～3小時(shí)；待反應(yīng)結(jié)束，經(jīng)中和、脫溶劑、加水溶解、脫色、結(jié)晶處理得到三氯蔗糖-6-乙酸酯粗產(chǎn)品。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的工業(yè)生產(chǎn)三氯蔗糖-6-乙酸酯的氯化方法，其特征在 于所述的有機(jī)溶劑采用芳香烴、脂環(huán)烴、鹵代烴或醚類，或其中兩種的混合溶劑。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的工業(yè)生產(chǎn)三氯蔗糖-6-乙酸酯的氯化方法，其特征在 于所述的有機(jī)溶劑為甲苯、乙基環(huán)己垸、1,1,2-三氯乙烷或二苯醚，或其中兩種的 混合溶劑。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的工業(yè)生產(chǎn)三氯蔗糖-6-乙酸酯的氯化方法，其特征在 于生成的vilsmeier試劑由N，N-二甲基甲酰胺與氯化亞砜按1~1.2摩爾比的比例制 成。 '
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的工業(yè)生產(chǎn)三氯蔗糖-6-乙酸酯的氯化方法，其特征在 于vilsmeier試劑與蔗糖-6-乙酸酯的比例在于7~11倍摩爾比。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的工業(yè)生產(chǎn)三氯蔗糖-6-乙酸酯的氯化方法，其特征在 于升溫過(guò)程為用2-14小時(shí)將溫度慢慢升至110-115'C，并在110-115。C條件下保 溫1~3小時(shí)。
全文摘要
工業(yè)生產(chǎn)三氯蔗糖-6-乙酸酯的氯化方法涉及工業(yè)生產(chǎn)三氯蔗糖關(guān)鍵中間體三氯蔗糖-6-乙酸酯的一種氯化方法，該方法具體為向預(yù)先合成的蔗糖-6-乙酸酯固體或干糖漿中加入7～11倍摩爾比的N，N-二甲基甲酰胺，均質(zhì)后將其溶于2～6倍體積比的有機(jī)溶劑中，0℃以下滴加與N，N-二甲基甲酰胺等摩爾量的氯化亞砜生成vilsmeier試劑，攪拌；自然升溫至室溫，再用2-14小時(shí)將溫度慢慢升至110-115℃，并在110-115℃條件下保溫1～3小時(shí)；待反應(yīng)結(jié)束，經(jīng)中和、脫溶劑、加水溶解、脫色、結(jié)晶處理得到三氯蔗糖-6-乙酸酯粗產(chǎn)品。該方法具有高收率、操作簡(jiǎn)單、后處理方便、適于工業(yè)生產(chǎn)的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)C07H13/06GK101619083SQ20091003341
公開(kāi)日2010年1月6日 申請(qǐng)日期2009年6月19日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月19日
發(fā)明者吳金山, 安立軍, 朱國(guó)廷, 陳宜武 申請(qǐng)人:鹽城捷康三氯蔗糖制造有限公司