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Title:
METHOD FOR SELECTIVELY PREPARING MONO-, AND DIESTER OF ERYTHRITOL AND FATTY ACID
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2013/174298
Kind Code:
A1
Abstract:
The present invention provides a method for preparing a monoester of β-erythritol and a fatty acid; the method comprises: subjecting a fatty acid and erythritol to an esterification reaction, in the presence of an acid catalyst and a water-carrying agent, and an optional phase transfer catalyst, wherein the molar ratio of the fatty acid to the erythritol is 1:2 to 1:3, with the temperature of the esterification reaction being 80-100°C. Additionally, the present invention also provides a method for preparing a diester of 2,3-erythritol and a fatty acid; the method comprises: subjecting a fatty acid and erythritol to an esterification reaction, in the presence of an acid catalyst and a water-carrying agent, wherein the molar ratio of the fatty acid to the erythritol is 2:1 to 3:1, with the temperature of the esterification reaction being 120-160°C.

Inventors:
MA ZONGHUI (CN)
ZHENG YAN (CN)
YANG TIANKUI (CN)
XU XUEBING (CN)
Application Number:
PCT/CN2013/076182
Publication Date:
November 28, 2013
Filing Date:
May 24, 2013
Export Citation:
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Assignee:
WILMAR SHANGHAI BIOTECHNOLOGY RES & DEV CT CO LTD (CN)
International Classes:
C07C69/003; A23L27/00; A23L29/10; A61K8/37; A61K9/52; C07C67/00
Foreign References:
US20090162478A12009-06-25
CN1649664A2005-08-03
CN102524909A2012-07-04
CN1649664A2005-08-03
Other References:
DING LIZHONG ET AL.: "Development of Research on Microcapsulation of Food Flavor", CHINA CONDIMENT, 2009, pages 90 - 95
"Synthesis of Mono-and Di-oleoyl Erythritols through Immobilized-lipase-catalyzed Condensation of Erythritol and Oleic Acid in Acetone", BIOCHEMICAL ENGINEERING JOURNAL, vol. 14, no. 2, May 2003 (2003-05-01), pages 79 - 84
ANGEWANTE CHEMIE (INT'L VER., vol. 13, no. 3, 1974, pages 170
JOZEF DOCKX, SYNTHESIS, 1973, pages 441 - 456
C.M. STARKS, JACS, vol. 1, no. 93, 13 January 1971 (1971-01-13), pages 195 - 199
Attorney, Agent or Firm:
SHANGHAI PATENT & TRADEMARK LAW OFFICE, LLC (CN)
上海专利商标事务所有限公司 (CN)
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Claims:
权利要求书

1.一种制备 β-赤藓糖醇脂肪酸一酯的方法, 所述方法包括: 在存在酸催 化剂、 带水剂和任选的相转移催化剂的条件下, 脂肪酸与赤藓糖醇发生酯化反 应, 其中所述脂肪酸与所述赤藓糖醇的摩尔比为 1 :2至 1 :3, 所述酯化反应的 温度为 80-100°C。

2. 如权利要求 1所述的方法, 其特征在于, 所述脂肪酸是 C8-C22直链或 支链、 饱和或不饱和的脂肪酸。

3. 如权利要求 2所述的方法, 其特征在于, 所述脂肪酸选自辛酸、 癸酸、 豆蔻酸、 月桂酸、 棕榈酸、 硬脂酸、 油酸、 山俞酸、 以及它们的组合, 优选为 棕榈酸、 辛酸、 山俞酸、 油酸、 以及它们的组合。

4. 如权利要求 1所述的方法, 其特征在于, 所述酸催化剂选自: 无机酸、 有机磺酸、 固体酸、 固体超强酸、 离子交换树脂、 以及它们的组合。

5. 如权利要求 4所述的方法, 其特征在于, 所述无机酸选自硫酸、 硼酸、 磷酸、 酸性盐酸盐、 酸式硫酸盐; 所述有机磺酸选自对甲苯磺酸、 对氨基苯磺 酸; 所述固体酸选自 MCM-41 ; 所述固体超强酸选自 s-/Fe3O4-Al2O3型固体超 强酸; 所述离子交换树脂选自 NKC-9和 Amberlyst 15。

6. 如权利要求 1所述的方法, 其特征在于, 所述相转移催化剂选自聚醚、 季铵盐, 以及它们的组合。

7. 如权利要求 6所述的方法, 其特征在于, 所述聚醚选自聚乙二醇和聚 乙二醇二垸基醚; 所述季铵盐选自四丁基溴化铵、 四丁基氯化铵、 十二垸基三 甲基氯化铵、 十四垸基三甲基氯化铵和十六垸基三甲基溴化铵。

8. 如权利要求 1 所述的方法, 其特征在于, 所述带水剂选自环己垸、 甲 苯、 二甲苯。

9. 如权利要求 1所述的方法, 其特征在于, 所述带水剂是环己垸。

10. 如权利要求 1所述的方法, 其特征在于, 所述酯化反应的持续时间为 6-10小时, 优选 7-9小时。

11. 如权利要求 1所述的方法, 其特征在于, 以用于所述酯化反应的所述 脂肪酸和赤藓糖醇的总重量为基准计, 所述酸催化剂的用量为 1-20 重量%, 优选 1-5重量%。

12. 如权利要求 1所述的方法, 其特征在于, 以用于所述酯化反应的所述 脂肪酸和赤藓糖醇的总重量为基准计, 所述相转移催化剂的用量为 1-10 重量

%。

13. 如权利要求 1所述的方法, 其特征在于, 所述酯化反应对 β-赤藓糖醇 脂肪酸一酯的选择性等于或高于 90%。

14. 如权利要求 1所述的方法,其特征在于,所述酯化反应的温度为 90-100

°C。

15.如权利要求 1至 14任一权项所述方法制备的 β-赤藓糖醇脂肪酸一酯在 食品上的应用。

16. 如权利要求 1至 14任一权项所述方法制备的 β-赤藓糖醇脂肪酸一酯 在微胶囊上的应用。

17. 如权利要求 1至 14任一权项所述方法制备的 β-赤藓糖醇脂肪酸一酯 在化妆品上的应用。

18 如权利要求 1至 14任一权项所述方法制备的 β-赤藓糖醇脂肪酸一酯作 为缓释材料的应用。

19.一种制备 2,3-赤藓糖醇脂肪酸二酯的方法, 所述方法包括: 在存在酸 催化剂和带水剂的条件下, 使得脂肪酸与赤藓糖醇发生酯化反应, 其中所述脂 肪酸与赤藓糖醇的摩尔比为 2: 1至 3: 1, 所述酯化反应的温度为 120-160°C。

20. 如权利要求 19所述的方法, 其特征在于, 所述脂肪酸是 C8-C22直链 或支链、 饱和或不饱和的脂肪酸。

21. 如权利要求 20所述的方法, 其特征在于, 所述脂肪酸选自辛酸、 癸 酸、 豆蔻酸、 月桂酸、 棕榈酸、 硬脂酸、 油酸、 山俞酸、 以及它们的组合; 优 选为棕榈酸、 辛酸、 山俞酸、 油酸、 及其它们的组合。

22. 如权利要求 19所述的方法, 其特征在于, 所述酸催化剂选自: 无机 酸、 有机磺酸、 固体酸、 固体超强酸、 离子交换树脂、 以及它们的组合。

23. 如权利要求 22所述的方法, 其特征在于, 所述无机酸选自硫酸、 硼 酸、 磷酸、 酸性盐酸盐、 酸式硫酸盐; 所述有机磺酸选自对甲苯磺酸、 对氨基 苯磺酸; 所述固体酸选自 MCM-41 ; 所述固体超强酸选自 S-/Fe3O4-Al2O3型固 体超强酸; 所述离子交换树脂选自 NKC-9和 Amberlyst 15。

24. 如权利要求 19所述的方法, 其特征在于, 所述带水剂选自环己垸、 甲苯、 二甲苯。

25. 如权利要求 19所述的方法, 其特征在于, 所述带水剂是甲苯或二甲 苯。

26. 如权利要求 19所述的方法, 其特征在于, 所述酯化反应的持续时间 为 20-26小时, 优选 22-25小时。

27. 如权利要求 19所述的方法, 其特征在于, 以用于所述酯化反应的所 述脂肪酸和赤藓糖醇的总重量为基准计, 所述酸催化剂的用量为 1-10重量%。

28. 如权利要求 19所述的方法,其特征在于,所述酯化反应对 2,3-赤藓糖 醇脂肪酸二酯的选择性等于或高于 90%。

29. 如权利要求 19 所述的方法, 其特征在于, 所述酯化反应的温度为 120-140 °C。

30.如权利要求 19至 29任一权项所述方法制备的 2,3-赤藓糖醇脂肪酸二酯 在食品上的应用。

31. 如权利要求 19至 29任一权项所述方法制备的 2,3-赤藓糖醇脂肪酸二 酯在微胶囊上的应用。

32.如权利要求 19至 29任一权项所述方法制备的 2,3-赤藓糖醇脂肪酸二酯 在化妆品上的应用。

33. 如权利要求 19至 29任一权项所述方法制备的 2,3-赤藓糖醇脂肪酸二 酯作为缓释材料的应用。

Description:
赤藓糖醇脂肪酸一酯和二酯的选择性制备方法 技术领域

本发明涉及酯化反应。更具体来说, 本发明涉及赤藓糖醇脂肪酸一酯和二 酯的选择性制备方法。 背景技术

近年来, 随着人们生活水平的提高, 对食品色香味的要求也越来越高。 香 是食品特色之一, 但是有些食品的香味难以持久, 因此在食品加工过程中需要 加入香精香料以增加食品的香味。 而经过萃取提炼得到的香精香料一般有易 挥发, 难保存等缺点。 针对这一问题, 如果把香精香料微胶囊化, 可以获得 卫生、 经济、 性能稳定、 香味均一、 便于保存、 使用方便等优点。 在美国, 用 微胶囊技术制备的粉末香精, 已占食品香料的 50%以上。粉末香精目前已广泛 应用于糕点固体饮料、 固体汤、 快餐食品以及休闲食品中, 例如烘焙制品、 糖 果制品、 汤粉等。 特别是烘焙过程需要经历高温环境, 在此条件下, 香精容易 受到破坏或发生挥发, 形成微胶囊后香精的损失可以大为减少。

但是这些微胶囊化的香料产品性能仍然无法完 全满足人们的需求。 例如, 丁立忠等人在 《中国调味品》 杂质 2009年第 2期第 90-95页上发表的 《食用 香精微胶囊化研究进展》 中阐述了微胶囊的释放机制。 在焙烤类食品的加工过 程中, 香精要经受 80度以上的高温, 传统的脂溶性壁材甘油酯熔点较低 (通常 低于 60度), 在烘焙过程中会较早发生熔化, 使包埋的香精释放出来。 因此来 说, 虽然微胶囊壁起到一定缓释作用, 但香精损失仍然较大。 人们仍然在不断 研发具有更理想的缓释性能的微胶囊壁材料。

纯度较高的赤藓糖醇的一酯和二酯具有较高的 熔点 (约 80度左右) , 对 包埋的香精能够起到更好的保护和缓释作用, 是一种良好的微胶囊壁材料。 本 领域已知可以通过生物催化法制备此二种化合 物。例如 Junkui Piao等人在《生 物工程学报(Biochemical Engineering Journal )》第 14卷第 2期第 79-84页(2003 年 5月) 中发表的论文《通过固定脂肪酶催化赤藓糖醇 和油酸在丙酮中的缩合 来合成赤藓糖醇一油酸酯和二油酸酯 (Synthesis of mono- and dioleoyl erythritols through immobilized-lipase-catalyzed condensation of erythritol and oleic acid in acetone ) 》 中具体揭示了使用酶催化来合成 a-赤藓糖醇油酸一 酯和 1,4-赤藓糖醇油酸二酯。 迄今为止, 本领域尚没有文献揭示可以通过 生物酶催化以外的化学酯化工艺制备具有高纯 度的赤藓糖醇单酯和二酯产 品。 例如, 中国专利第 CN1649664A号中提到了将赤藓糖醇的脂肪酸酯或 聚酯用于化妆品等用途的应用, 其中使用氯化锡作为催化剂, 制得的产物 中二酯、 三酯和四酯的比例大致相当。 此种一酯到四酯的混合物的熔点显 著降低, 与常规的甘油酯相比并没有显著的优越性。 因此, 人们需要开发 一种制备高纯度赤藓糖醇单酯和二酯的新工艺 , 在获得较高产物选择性的 同时实现工艺的简化和成本的降低。 发明内容

针对以上所述的本领域技术需求, 在本发明的第一个方面, 本发明提供了 一种制备 β-赤藓糖醇脂肪酸一酯的方法, 所述方法包括: 在存在酸催化剂、 带 水剂和任选的相转移催化剂的条件下, 使得脂肪酸与赤藓糖醇发生酯化反应, 其中所述脂肪酸与赤藓糖醇的摩尔比为 1 :2 至 1 :3, 所述酯化反应的温度为 80-100°C。 "任选 "表示可以没有, 也可以有。

在本发明的一个优选实施例中,使用的脂肪酸 是 C 8 -C 22 直链或支链、饱和 或不饱和的脂肪酸, 更优选的, 使用的脂肪酸选自辛酸、 癸酸、 豆蔻酸、 月桂 酸、 棕榈酸、 硬脂酸、 油酸、 山俞酸、 以及它们组合。

在本发明的另一个优选实施例中, 使用的酸催化剂选自: 无机酸、有机磺 酸、 固体酸、 固体超强酸、 离子交换树脂、 以及它们的组合; 更优选的, 所述 无机酸选自硫酸、 硼酸、 磷酸、 酸性盐酸盐、 酸式硫酸盐; 所述有机磺酸选自 对甲苯磺酸、 对氨基苯磺酸; 所述固体酸选自 MCM-41 ; 所述固体超强酸选自 s-/Fe 3 O 4 -Al 2 O 3 型固体超强酸; 所述离子交换树脂选自 NKC-9和 Amberlyst 15。

在本发明的另一个优选实施例中, 使用的相转移催化剂选自聚醚、季铵盐 或它们的组合; 更优选的, 所述聚醚选自聚乙二醇和聚乙二醇二垸基醚; 所述 季铵盐选自四丁基溴化铵、 四丁基氯化铵、 十二垸基三甲基氯化铵、 十四垸基 三甲基氯化铵和十六垸基三甲基溴化铵。 在本发明的另一个优选实施例中, 使用的带水剂选自环己垸、 甲苯、 二甲 苯, 更优选的, 带水剂是环己垸。

在本发明的另一个优选实施例中, 酯化反应的持续时间为 6-10小时, 优 选 7-9小时。

在本发明的另一个优选实施例中,以用于所述 酯化反应的所述脂肪酸和赤 藓糖醇的总重量为基准计, 所述酸催化剂的用量为 1-20重量%, 优选为 1-5重 在本发明的另一个优选实施例中,以用于所述 酯化反应的所述脂肪酸和赤 藓糖醇的总重量为基准计, 所述相转移催化剂的用量为 1-10重量%。

在本发明的另一个优选实施例中,所述酯化反 应对 β-赤藓糖醇脂肪酸一酯 的选择性等于或高于 90%。

在本发明的另一个优选实施例中, 酯化反应的温度为 90-100°C。

在本发明的第二个方面本发明提供了一种制备 2,3-赤藓糖醇脂肪酸二酯 的方法, 所述方法包括: 在存在酸催化剂和带水剂的条件下, 使得脂肪酸与赤 藓糖醇发生酯化反应, 其中所述脂肪酸与赤藓糖醇的摩尔比为 2: 1 至 3:1, 所 述酯化反应的温度为 120-160 °C。

在本发明的另一个优选实施例中,使用的脂肪 酸是 C 8 -C 22 直链或支链、饱 和或不饱和的脂肪酸; 优选的, 脂肪酸选自辛酸、 癸酸、 豆蔻酸、 月桂酸、 棕 榈酸、 硬脂酸、 油酸、 山俞酸、 以及它们的混合物。

在本发明的另一个优选实施例中, 使用的酸催化剂选自: 无机酸、有机磺 酸、 固体酸、 固体超强酸、 离子交换树脂、 以及它们的组合; 更优选的, 所述 无机酸选自硫酸、 硼酸、 磷酸、 酸性盐酸盐、 酸式硫酸盐; 所述有机磺酸选自 对甲苯磺酸、 对氨基苯磺酸; 所述固体酸选自 MCM-41 ; 所述固体超强酸选自 s-/Fe 3 O 4 -Al 2 O 3 型固体超强酸; 所述离子交换树脂选自 NKC-9和 Amberlyst 15。

在本发明的另一个优选实施例中, 使用的带水剂选自环己垸、 甲苯、 二甲 苯。 更优选的, 所述带水剂是甲苯或二甲苯。

在本发明的另一个优选实施例中,所述酯化反 应的持续时间为 20-26小时, 优选 22-25小时。

在本发明的另一个优选实施例中,以用于所述 酯化反应的所述脂肪酸和赤 藓糖醇的总重量为基准计, 所述酸催化剂的用量为 1-10重量%。

在本发明的另一个优选实施例中,所述酯化反 应对 2,3-赤藓糖醇脂肪酸二 酯的选择性等于或高于 90%。

在本发明的另一个优选实施例中, 所述酯化反应的温度为 120-140°C。 附图说明

图 1是使用本发明方法制得的 β-赤藓糖醇油酸一酯的表面张力-浓度曲线 图。 具体实施方式

在本发明中, 除非另外说明, 所有的百分数和比例均以质量计。 另外, 本 发明描述的所有数值范围均包括端值并且可以 包括将公开的范围的上限和下 限互相任意组合得到的新的数值范围。 例如, 如果公开了某种组分的质量百分 含量为 10〜30质量%, 优选 15〜25质量%, 更优选 20〜23质量%, 则相当于同 时公开了以下的数值范围: 10〜15质量%、 10-25质量%、 10〜20质量%、 10-23 质量%、 15〜30质量%、 15〜20质量%、 15〜23质量%、 20〜25质量%、 23-25 质量%。

本发明通过对原料比例、 反应体系组分的浓度、催化剂种类和用量、 反应 温度和反应时间进行仔细控制,可以以高选择 性制得 β-赤藓糖醇脂肪酸一酯和 2,3-赤藓糖醇脂肪酸二酯。 在本发明中, "选择性"表示以发生酯化反应的赤 藓糖醇总摩尔量为基准计, 生成的特定脂肪酸酯所占的摩尔百分数。 在本发明 的制备 β-赤藓糖醇脂肪酸一酯的方法的一个实施方式 中, β-赤藓糖醇脂肪酸一 酯产物的选择性等于或高于 90%。在本发明的制备 2,3-赤藓糖醇脂肪酸二酯的 方法的一个实施方式中, 2,3-赤藓糖醇脂肪酸二酯产物的选择性等于或 高于 90 %。

在本发明的一个实施方式中,使用 C 8 -C 22 直链或支链、饱和或不饱和的脂 肪酸制备所述 β-赤藓糖醇脂肪酸一酯或 2,3-赤藓糖醇脂肪酸二酯。在本发明中, 术语"脂肪酸"包括常规定义的脂肪酸和脂肪油 例如, 在天然的脂肪和油中 发现的长链脂肪酸, 包括具有直链或支链脂肪链和一个或多个酸基 , 如羧 酸根、 磺酸根、 磷酸根、 膦酸根等的化合物。 所述"脂肪酸 "化合物能够 "酯 化"或与所述多元醇上的羟基形成类似的化学 。 脂肪酸可衍生自合适的天 然存在的或合成的脂肪酸或油, 其可以是饱和或不饱和的, 也可以为直链或 支链的脂肪酸, 并可任选包括位置异构体或几何异构体。可以 商业提供或应 用本领域技术人员已知的步骤很容易地制备或 分离许多脂肪酸或油。 所述 脂肪酸优选是直链脂肪酸, 合适的脂肪酸的实施例包括选自辛酸、 癸酸、 豆 蔻酸、 月桂酸、 棕榈酸、 硬脂酸、 油酸、 山俞酸、 以及它们的混合物。 更优选 棕榈酸、 辛酸、 山俞酸、 油酸、 及其混合物。 相应地, 术语" C 8 -C 22 的脂肪酸" 指的是, 碳原子数为 8个、 9个、 10个、 11个、 12个、 13个、 14个、 15个、 16个、 17个、 18个、 19个、 20个、 21个或 22个的脂肪酸。

在本发明的一个实施方式中,对于制备 β-赤藓糖醇脂肪酸一酯的方法,所 述脂肪酸与赤藓糖醇的摩尔比为 1 :2至 1 :3; 所述酯化反应的温度为 80-100°C, 优选 90-100°C ; 酯化反应的持续时间为 6-10小时, 优选 7-9小时, 更优选 8 小时。 在本发明的另一个实施方式中, 对于制备 2,3-赤藓糖醇脂肪酸二酯的方 法, 所述脂肪酸与赤藓糖醇的摩尔比为 2: 1 至 3: 1 ; 所述酯化反应的温度为 120-160 °C , 优选 120-140°C ; 酯化反应的持续时间为 20-26小时, 优选 22-25 小时, 更优选 24小时。

在本发明中, "酸催化剂"指的是如布朗斯台德定义的能够给 质子的物 质或是指如路易斯定义的能够与具有未共用电 子对的原子、 分子或离子形 成共价键的物质。 本发明中使用的酸催化剂可以选自无机酸、 有机磺酸、 固 体酸、 固体超强酸、 离子交换树脂、 以及它们的组合。 其中所述无机酸可以选 自硫酸、 硼酸、 磷酸、 酸性盐酸盐、 酸式硫酸盐; 所述有机磺酸可以选自对甲 苯磺酸、 对氨基苯磺酸; 所述固体酸可以选自 MCM-41 ; 所述固体超强酸可以 选自 s-/Fe 3 O 4 -Al 2 O 3 型固体超强酸; 所述离子交换树脂可以选自 NKC-9 和 Amberlyst l5。 所述酸催化剂优选是对甲基苯磺酸、 s-/Fe 3 O 4 -Al 2 O 3 型固体超强 酸、 NKC-9、 硫酸、 或其混合物。

在本发明中, 术语"相转移催化剂 "是指该物质至少部分地存在于第一相 (通常是有机相), 或被第一相所浸润, 可促进第一相中的反应物和能从第二相 (通常是含水相, 但某些情况下是固体)转移至第一相去的反应 之间的反应。 反应之后, 为了进一步转移反应物, 相转移催化剂被释放出来。 E.V.Dehmlow 在 Angewante Chemie (国际版), 13(3), 170(1974)中对相转移催化剂作了综述。 其它的相关综述可参见 Jozef Dockx, Synthesis(1973), 441-456和 C.M.Starks, JACS. , (93)1, 1971 年 1月 13日, 195-199。 适当的相转移催化剂是优选含有 大体积有机基团的季铵盐或聚醚,所述大体积 有机基团通常是垸基或芳垸基基 团, 以使其溶于有机相。 优选的相转移催化剂是四垸基或芳垸基 (如苄基)三垸 基铵或聚醚,其中连接于各个氮原子或磷原子 上的碳原子的数目在 10至 70之 间, 此数目在 16至 40之间是特别优选的。 在本发明的反应体系中, 可以任选 地使用相转移催化剂促进反应物在疏水相和亲 水相之间的物质转移, 从而促进 反应过程的进行。在本发明的一个实施方式中 , 对于制备 β-赤藓糖醇脂肪酸一 酯的方法, 在其中使用的相转移催化剂选自聚醚和季铵盐 。 所述聚醚选自聚乙 二醇和聚乙二醇二垸基醚; 所述季铵盐选自四丁基溴化铵、 四丁基氯化铵、 十 二垸基三甲基氯化铵、 十四垸基三甲基氯化铵和十六垸基三甲基溴化 铵。

由于本发明的酯化反应是可逆反应, 通过加入带水剂, 可以促进该反应向 着生成酯的正方移动。 术语 "带水剂"指的是, 能将生成的水及时移除反应体 系的物质,其能与水或反应物之一形成二元或 三元共沸物而将水及时带出反应 体系, 打破反应的热力学平衡, 使反应向有利于生成酯的方向进行。 在本发明 的一个实施方式中, 对于制备一酯和二酯的方法, 所述带水剂选自环己垸、 甲 苯、二甲苯。在本发明的另一个实施方式中, 为了制备 β-赤藓糖醇脂肪酸一酯, 所述带水剂优选是环己垸。 在本发明的另一个实施方式中, 对于制备 2,3-赤藓 糖醇脂肪酸二酯的方法, 所述带水剂优选是甲苯或二甲苯。

在本发明的一个实施方式中,对于制备 β-赤藓糖醇脂肪酸一酯的方法, 以 用于所述酯化反应的脂肪酸和赤藓糖醇的总重 量为基准计, 所述酸催化剂的用 量为 1-20重量%, 优选 7-12重量%, 更优选 1-5重量%。对于制备 2,3-赤藓糖 醇脂肪酸二酯的方法, 以用于所述酯化反应的脂肪酸和赤藓糖醇的总 重量为基 准计, 所述酸催化剂的用量为 1-10重量%。 在阅读了以上说明书之后,本领域技术人员可 以在本领域所涵盖的范围之 内对以上所述实施方式进行一定程度的改良、 替代和组合, 从而实施本发明并 获得类似的技术效果。所有这些改良、替代和 组合也都包括在本发明范围之内。 下面结合具体实施例对本发明的优选实施方式 进行进一步的详细论述,以 便于人们更深刻而准确地理解本发明。 但是需要指出的是, 以下的具体实施例 仅仅是用于举例说明的目的, 不会对本发明的保护范围构成任何限制, 本发明 的范围仅仅由权利要求书限定。 实施例

首先,在以下实施例 1-6中将举例说明 β-赤藓糖醇脂肪酸一酯的选择性制 备方法。

实施例 1 制备 β-赤藓糖醇棕榈酸一酯

将 105g (0.41 mol)棕榈酸和 150g ( 1.23 mol) 赤藓糖醇加入 2L的三口烧 瓶中, 为该烧瓶安装搅拌器、 冷凝器和加液漏斗。 将 1L环己垸作为带水剂加 入该烧瓶中, 然后加入相转移催化剂十六垸基三甲基溴化铵 (7.65g,3%wt)和 反应催化剂对甲基苯磺酸(5.1g, 2%wt)。 使用油浴装置将混合物加热至 94±2 V, 并在此温度回流 6小时。 由于赤藓糖醇的熔点为 122°C, 在反应结束之后, 可以在反应体系中看到以固体形式存在的未反 应的赤藓糖醇,趁热过滤除去所 述未反应的赤藓糖醇。 然后使得反应体系冷却至室温并静置 2小时, 过滤得到 一部分固体产物, 液体旋蒸干燥, 所得到的产物与之前过滤得到的固体合并, 用饱和碳酸氢钠水溶液洗涤, 然后用石油醚洗涤, 一共得到 80g固体产物。 使 用购自瑞士布鲁克公司 (Bruker) 的 Bruker-400核磁共振仪对该产物的 CDC1 3 溶液进行 1H NMR表征 (400 MHz), 结果如下: δ 0.88 (3Η, t, J = 6.8 Hz), 1.25 (24H, m), 1.64 (2H, m), 2.39 (2H, t, J = 7.6 Hz), 3.71 (1H, dd, J = 5.6 Hz), 3.81 (1H, dd, J = 4 Hz), 3.97 (1H, dd, J = 5.6 Hz), 4.07 (1H, dd, J = 5.6 Hz), 4.45 (1H, m), 5.14 (1H, m)。 以上核磁表征数据表明所得产物为赤藓糖醇 β位上的羟基发 生酯化生成的一酯, 即 β-赤藓糖醇棕榈酸一酯。使用购自美国安捷伦 科技有限 公司 (Agilent) 的 Agilent 1200高效液相色谱仪(使用 ELSD检测器)对产物纯 度进行表征, 测得产物中 β-赤藓糖醇棕榈酸一酯的纯度为 91%。

在以下的实施例中使用类似的反应装置,使用 相同的设备和方法对产物进 行定性和定量分析。 实施例 2 制备 β-赤藓糖醇棕榈酸一酯

将 10.5g (0.041 mol)棕榈酸和 15g (0.123 mol)赤藓糖醇加入 500mL三口 烧瓶中, 为该烧瓶安装搅拌器、 冷凝器和加液漏斗。 将 200mL环己垸作为带 水剂加入烧瓶中, 加入反应催化剂 NKC-9 (购自南大树脂厂, NKC-9干氢催 化树脂) (5g,20%wt) 。 该混合物在 85±2°C回流 10小时, 待反应结束之后, 将反应体系冷却至室温并静置 2小时, 过滤除掉催化剂和过量的赤藓糖醇, 旋 蒸干燥后得到 5g产物。经 1H NM 表征为 β-赤藓糖醇棕榈酸一酯,通过 HPLC 表征纯度为 93%。 实施例 3 制备 β-赤藓糖醇棕榈酸一酯

将 10.5g (0.041 mol)棕榈酸和 15g (0.123 mol)赤藓糖醇加入 500mL三口 烧瓶中, 为该烧瓶安装搅拌器、 冷凝器和加液漏斗。 200mL环己垸作为带水剂 加入烧瓶中, 加入相转移催化剂聚乙二醇二垸基醚(2.6g, 10%wt)和反应催化 剂 s-/Fe 3 O 4 -Al 2 O 3 型固体超强酸(购自厦门鑫达康无机材料 有限公司) (1.28g, 5%wt) 。 该混合物在 88±2°C回流 8小时, 反应结束之后, 将反应体系冷却至 室温并静置 2小时, 过滤除掉催化剂和过量的赤藓糖醇, 旋蒸干燥后得到 8g 产物。经 1H NMR表征为 β-赤藓糖醇棕榈酸一酯,通过 HPLC表征纯度为 91%。 实施例 4 制备 β-赤藓糖醇辛酸一酯

将 14.4g (0.1 mol)辛酸和 24.4g (0.2 mol) 赤藓糖醇加入 500mL三口烧瓶 中, 为该烧瓶安装搅拌器、 冷凝器和加液漏斗。 200mL环己垸作为带水剂加入 烧瓶中, 然后加入相转移催化剂聚乙二醇 (购自国药集团化学试剂有限公司) ( 1.17g, 3%wt )和反应催化剂磷酸( 0.4g, 1 %wt ) 。 该混合物在 96±2 °C回流 9 小时, 反应结束之后, 将反应体系冷却至室温并静置 2小时, 过滤除掉催化剂 和过量的赤藓糖醇, 旋蒸干燥后得到 10g产物。经 1H NMR表征为 β-赤藓糖醇 辛酸一酯, 通过 HPLC表征纯度为 92%。 实施例 5 制备 β-赤藓糖醇油酸一酯 将 50g (0.18 mol)油酸和 65g (0.54 mol) 赤藓糖醇加入 1L三口烧瓶中, 为该烧瓶安装搅拌器、 冷凝器和加液漏斗。 将 500mL环己垸作为回流溶剂加 入烧瓶中, 然后加入相转移催化剂四甲基溴化铵 (4.6g, 4%wt) 和反应催化剂 对甲基苯磺酸 (3.45g, 3%wt) 。 该混合物在 98±2°C回流 8小时, 趁热过滤除 去未反应的赤藓糖醇, 冷却静置 2小时, 过滤回收沉淀出来的固体产物, 液相 依次用饱和碳酸氢钠水溶液和石油醚洗涤, 旋蒸干燥后得到固体产物, 将此固 体产物与之前过滤得到的固体产物合并, 共得到 30g固体产物。 使用 1H NMR 对产物的 CDC1 3 溶液进行表征 (400 MHz), 结果如下: δ 0.88 (3Η, t, J = 6.8 Hz), 1.29 (20H, m), 1.64 (2H, m), 2.1 (4H, m), 2.37 (2H, m), 3.66 (1H, m), 3.81 (2H, m), 3.89 (1H, m), 5.13 (2H, m), 5.35 (2H, t, J = 5.6 Hz)。 以上核磁表征数据表明所得 产物为赤藓糖醇 β位上的羟基发生酯化生成的一酯, 即赤藓糖醇油酸一酯, 通 过 HPLC测得纯度为 92%。 实施例 6 制备 β-赤藓糖醇山俞酸一酯

将 34g (0.1 mol)山俞酸和 36.6g (0.3 mol) 赤藓糖醇加入 1L三口烧瓶中, 为该烧瓶安装搅拌器、冷凝器和加液漏斗。 500mL环己垸作为带水剂加入烧瓶 中, 然后加入相转移催化剂十二垸基三甲基氯化铵 (2.1g, 3%wt) 和反应催化 剂对氨基苯磺酸 (1.4g,2%wt) 。 该混合物在 94±2°C回流 8小时, 冷却静置, 过滤除掉催化剂和过量的赤藓糖醇, 旋蒸干燥后得到 20g产物。 经 1H NMR表 征为 β-赤藓糖醇山俞酸一酯, 通过 HPLC表征纯度为 93%。 实施例 7 表面张力法测定 β-赤藓糖醇油酸一酯的临界胶束浓度(CMC): 为了说明本发明制备的 β-赤藓糖醇脂肪酸一酯与现有技术方法制备的 α- 赤藓糖醇脂肪酸一酯性质上的区别,通过表面 张力法测定实施例 5制备的产物 水溶液的临界胶束浓度。 具体步骤如下:

将实施例 5制备的 β-赤藓糖醇油酸一酯溶于水中,配置 10— 3 mol/L的母液, 然后再用水进行逐级稀释, 得到 10— 3 〜10— 7 mol/L范围内的一系列水溶液。

使用 Kruss公司 K100表面张力测定仪, 在恒定的温度下 (本发明分别在 25°C和 45°C进行测量) 利用环法测定表面张力数值, 每个样品平行测定三次, 取平均值。

图 1显示了测得的表面张力随浓度变化关系的曲 , 图中浓度 (mol/L) 为横坐标, 表面张力值 (mN/m) 为纵坐标, 图中曲线上的斜率发生突变的点 对应的的表面活性剂浓度即为 CMC值。

从图 1可知, β-赤藓糖醇油酸一酯在 25°C的 CMC值是 2.73xl0— 5 , 在 45°C 的 CMC值是 2.47xl0— 6 , 与 Junkui Piao等人的文献中制备的 α-赤藓糖醇油酸一 酯的 CMC比较可知, β-—酯的 CMC小于 α-—酯, 也即是说, β-赤藓糖醇脂肪 酸一酯具有更好的表面活性作用。 以下实施例 8-10显示了通过本发明方法制备 2,3-赤藓糖醇脂肪酸二酯的 具体实施方式。

实施例 8 制备 2, 3-赤藓糖醇棕榈酸二酯

将 210g (0.82 mol)棕榈酸和 50g (0.41 mol)赤藓糖醇加入 2L三口烧瓶中, 为该烧瓶安装搅拌器、冷凝器和加液漏斗。将 1L甲苯作为带水剂加入烧瓶中, 加入反应催化剂对甲基苯磺酸 (7.8 g,3%wt) 。 使用油浴装置将该混合物加热 到 125±2°C, 并在该混合物回流 24小时, 反应结束之后, 将反应体系冷却至室 温并静置 2小时, 过滤除去固体, 液相依次用饱和碳酸氢钠水溶液和石油醚洗 涤, 旋蒸干燥后得到 220g固体产物。 使用 1H NMR对该产物的 CDC1 3 溶液进 行检测 (400 MHz), 结果如下: δ 0.88 (3Η, t, J = 6.8 Hz), 1.26 (48H, m), 1.61 (4H, m), 2.32 (4H, t, J = 7.6 Hz), 3.80 (2H, dd, J = 4 Hz), 4.08 (2H, dd, J = 5.6 Hz), 5.32 (2H, m)。 以上结果表明制得的产物是赤藓糖醇的 2,3-位羟基分别酯化形成的产 物, 即赤藓糖醇棕榈酸二酯, 通过 HPLC测得纯度为 92%。 实施例 9 制备 2, 3-赤藓糖醇油酸二酯

将 347g ( 1.23 mol)油酸和 50g (0.41 mol) 赤藓糖醇加入 2L三口烧瓶中, 为该烧瓶安装搅拌器、 冷凝器和加液漏斗。 1L 甲苯作为带水剂加入烧瓶中, 加入反应催化剂对甲基苯磺酸(7.9 g,2%wt) 。 该混合物在 135±2°C回流 26小 时, 反应完成之后, 将反应体系冷却至室温并静置 2小时, 过滤除去固体, 液 相依次用饱和碳酸氢钠水溶液和石油醚洗涤, 旋蒸干燥后得到 160g产物。 使 用 1H NMR对该产物的 (CD 3 ) 2 CO溶液进行检测 (400 MHz), 结果如下: (400 MHz): δ 0.89 (3Η, t, J = 6.8 Hz), 1.30 (20H, m), 1.60 (4H, m), 2.05 (8H, m), 2.34 (4H, t, J = 7.6 Hz), 3.72 (2H, dd, J = 4 Hz), 4.02 (2H, dd, J = 5.6 Hz), 5.36 (6H, m)。 以上结果表明制得的产物是赤藓糖醇的 2,3-位羟基分别酯化形成的产物, 即赤 藓糖醇油酸二酯, 通过 HPLC测得纯度为 91%。 实施例 10 制备 2, 3-赤藓糖醇山俞酸二酯

340 ( 1 mol)山俞酸和 61g (0.5 mol) 赤藓糖醇加入 2L三口烧瓶中, 为该 烧瓶安装搅拌器、 冷凝器和加液漏斗。 1L 二甲苯作为带水剂加入烧瓶中, 加 入反应催化剂硫酸 (32 g, 8%wt) 。 该混合物在 145±2°C回流 22小时, 反应 完成之后, 将反应体系冷却至室温并静置 2小时, 过滤除去固体, 液相依次用 饱和碳酸氢钠水溶液和石油醚洗涤, 旋蒸干燥后得到 260g产物, 经 1H NMR 表征为 2,3-赤藓糖醇山俞酸二酯, 通过 HPLC表征纯度为 91%。 综上所述, 本发明的方法通过对原料比例、 反应体系浓度、 催化剂用量、 温度和反应时间进行控制, 能够合成高纯度的赤藓糖醇脂肪酸一酯和二酯 , 并 且核磁表征结果表明, 制得的产物具有位置选择性。 我们更进一步发现, 本发 明方法所制得的产物具有更好性能、 具有更广阔的商业用途。 例如, 现有技术 中的化学催化法仅能制得一酯、 二酯、 三酯和四酯的混合物。 与混合物相比, 高纯度的赤藓糖醇脂肪酸一酯和二酯具有更高 的熔点, 当用于微胶囊壁材的时 候, 可以获得更高的缓释作用。

另外, 现有技术中的生物酶催化法制得的产物是 α-赤藓糖脂肪酸一酯和 1,4-赤藓糖醇脂肪酸二酯。 以上的 CMC实验结果证明, 与 α-赤藓糖脂肪酸一 酯相比, β-赤藓糖脂肪酸一酯具有更好的表面活性作用 。 另外, 当赤藓糖醇脂 肪酸二酯用于食品用途的时候, 由于胰脂肪酶只能专一性水解伯醇酯, 所以 1, 4-赤藓糖醇脂肪酸二酯易被胰脂肪酶水解。 与之相对的是, 2,3-赤藓糖醇脂肪 酸二酯不能被胰脂肪酶水解, 因此更适合应用于糖尿病患者人群的使用。 也即 是说,本发明的两种方法可以以高选择性制备 具有更优良性质的 β-赤藓糖脂肪 酸一酯和 2,3-赤藓糖醇脂肪酸二酯产物, 对于商业应用和市场开拓具有显著的 促进效果。