合成辣椒素新工藝

合成辣椒素新工藝劉菲;徐華;趙靜;霍二?！菊肯悴莅符}酸鹽(3-甲氧基-4-羥基芐胺鹽酸鹽)為原料，經(jīng)氫氧化鈉脫去鹽酸得到香草胺(3-甲氧基-4-羥基芐胺)，充分干燥后，與正壬酰氯在中性條件下以二氯甲烷溶液為溶劑發(fā)生反應(yīng)，粗產(chǎn)物過濾后，進(jìn)行酸堿處理，從而得到產(chǎn)物。產(chǎn)物結(jié)構(gòu)經(jīng)氣相色譜、紅外光譜、核磁共振表征得以確認(rèn)。此工藝制備方法具有條件溫和、后處理操作方便和產(chǎn)品純度高的特點(diǎn)，可以進(jìn)行工業(yè)化放大。%SyntheticcapsaicinwassynthesizedinanewprocessbyusingVanillylamineHydrochloride(4-hydroxy-3-methoxybenzylaminehydrochloride)andsodiumhydroxideasrawmaterial,andwaterassolvent.Aftertheroomtemperaturereaction,theintermediateproduct,Vanillylamine(4-hydroxy-3-methoxybenzylamine),wouldbefullydriedanddissolvedindichloromethane.Then,N-NonanoylChloridewasaddedintothedichloromethanesolution.Thefinalproductwillbefilteredandtreatedbyacidandbase.TheproductstructurewascharacterizedbyGC,IRandNMR.Thenewprocess,whichisasimpleprocessundermildreactionconditionwithhighproductpurity,canbepotentiallyutilizedinindustrialamplification.【期刊名稱】《河南科學(xué)》【年(卷)，期】2014(000)012【總頁數(shù)】3頁(P2471-2473)【關(guān)鍵詞】合成辣椒素;合成【作者】劉菲;徐華;趙靜;霍二?！咀髡邌挝弧亢幽鲜』ぱ芯克邢挢?zé)任公司，鄭州450052;河南省科學(xué)院質(zhì)量檢驗(yàn)與分析測(cè)試中心，鄭州450008;河南省化工研究所有限責(zé)任公司，鄭州I450052;河南省化工研究所有限責(zé)任公司，鄭州450052;河南省化工研究所有限責(zé)任公司，鄭州450052;河南省科學(xué)院質(zhì)量檢驗(yàn)與分析測(cè)試中心，鄭州450008【正文語種】中文【中圖分類】O625.6天然辣椒堿是一類含香草酰胺的生物堿（圖1）,其中主要含辣椒素、二氫辣椒素和高二氫辣椒素等.辣椒素結(jié)構(gòu)為反式-8-甲基-N-香蘭基-6-壬烯酰胺，在天然辣椒堿中最具強(qiáng)烈辛辣味和刺激性，并具有多種復(fù)雜的生理藥理學(xué)活性，廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、軍事、生物農(nóng)藥、化工涂料以及食品保健等領(lǐng)域［1-7］，是近年來國內(nèi)夕卜競相研發(fā)的熱點(diǎn).而目前高純度辣椒素價(jià)格昂貴［8-10］,限制了其在生物農(nóng)藥、化工涂料等低端市場中的應(yīng)用，而僅能用于食品保健和醫(yī)藥工業(yè)等高端市場.合成辣椒素為正壬酸香草酰胺，是辣椒素類似物，其史高維爾辣度單位為9200000，純辣椒素的史高維爾辣度單位為16000000，合成辣椒素的辣度為純辣椒素的58%，但是其合成成本相比純辣椒素低很多，可以在許多低端市場中應(yīng)用.合成辣椒素現(xiàn)在的合成方法一般為香草胺鹽酸鹽與正壬酰氯進(jìn)行反應(yīng)［11］.因?yàn)橄悴莅符}酸鹽在有機(jī)溶劑中的溶解性較差，反應(yīng)較慢，并且香草胺鹽酸鹽苯環(huán)分子上有競爭基團(tuán)-OH在此條件下也能和正壬酰氯進(jìn)行反應(yīng)，所以收率偏低；產(chǎn)品的后處理方法大多采用柱層析結(jié)合重結(jié)晶［9-10,12］，這樣不但浪費(fèi)了大量的有機(jī)溶劑，而且難以放大實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn).為滿足提高收率、降低成本和減輕環(huán)境污染，適合工業(yè)化生產(chǎn)的要求，必須對(duì)傳統(tǒng)的工藝條件進(jìn)行改進(jìn).本工藝以香草胺鹽酸鹽為原料，經(jīng)氫氧化鈉反應(yīng)脫去鹽酸得到香草胺，充分干燥后，與經(jīng)過氯化亞砜?；恼甚Ｂ仍谥行詶l件下以二氯甲烷溶液為溶劑發(fā)生反應(yīng)，粗產(chǎn)物過濾后，進(jìn)行酸堿處理，在水溶液中結(jié)晶析出正壬酸香草酰胺.產(chǎn)物采用與標(biāo)準(zhǔn)樣品對(duì)比熔點(diǎn)、GC分析出峰時(shí)間以及紅外光譜和核磁共振表征來進(jìn)行結(jié)構(gòu)確認(rèn).1.1原料和儀器島津公司IRAffinity-1型傅里葉變換紅外光譜儀、（KBr）壓片、美國安捷倫公司689N氣相色譜儀、美國安捷倫400型核磁共振儀（CDCl3作溶劑，TMS為內(nèi)標(biāo)）、上海佑科YP6002型電子天平、天津ZRD-1全自動(dòng)熔點(diǎn)測(cè)定儀.香草胺鹽酸鹽、氫氧化鈉、濃鹽酸、正壬酸、氯化亞砜和二氯甲烷均購自國藥集團(tuán)上?；瘜W(xué)試劑有限公司（分析純），都未經(jīng)任何處理，標(biāo)準(zhǔn)樣品來自阿拉丁.1.2合成路線本合成共3步，合成步驟如圖2所示.1.3實(shí)驗(yàn)步驟1.3.1化合物1（正壬酰氯）的合成在裝有磁力攪拌器和回流冷凝管的100mL單口燒瓶中，加入正壬酸17.0g（0.11mol），25.6g（0.22mol）氯化亞砜，攪拌15min，然后加熱回流反應(yīng)2h，減壓下蒸除未反應(yīng)的氯化亞砜，得到18.8g淺黃色液體化合物1，收率98.7%.3.2化合物2（香草胺）的合成在裝有磁力攪拌器的1000mL燒瓶中加入350mL水，香草胺鹽酸鹽34.0g（0.18mol），劇烈攪拌下緩慢滴加9mL氫氧化鈉溶液（2mol/L），出現(xiàn)大量白色沉淀，繼續(xù)攪拌10min，將懸濁液抽濾，固體用100mL水洗，置烘箱50°C烘干，得25.4g白色固體化合物2，收率92.3%,m. p.134~136°C.1.3.3目標(biāo)產(chǎn)物化合物3（正壬酸香草酰胺）的合成在裝有攪拌裝置的500mL燒瓶中，加入香草胺16.2g(0.106mol),200mL二氯甲烷，開啟攪拌，完全溶解后，開始滴加18.8g(0.106mol)正壬酰氯(溶解于30mL二氯甲烷)，40min滴加完畢，室溫反應(yīng)3h，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，有白色沉淀析出.反應(yīng)結(jié)束后將懸濁液抽濾，得到的白色固體為香草胺鹽酸鹽，可以回收利用.反應(yīng)液用50mL水萃取其中的酸性可溶物，然后將有機(jī)層用無水硫酸鈉干燥后旋干，使用質(zhì)量分?jǐn)?shù)3.0%的氫氧化鈉水溶液調(diào)節(jié)pH值至13，充分?jǐn)嚢韬髮⒐腆w抽濾，再使用2mol/L的稀鹽酸溶液調(diào)節(jié)濾液pH值至9.5，此時(shí)有大量白色粉末出現(xiàn)，將懸濁液放入冰箱1h,抽濾，真空50OC干燥，得到目標(biāo)產(chǎn)物，21.8g白色粉末狀固體，收率70.2%,m.p.56~58°C.產(chǎn)物使用GC進(jìn)行分析，出峰時(shí)間和標(biāo)準(zhǔn)品完全一致，純度99%，熔點(diǎn)和報(bào)道基本一致.傅里葉紅外、核磁共振光譜表征如下：根據(jù)GC、熔點(diǎn)、傅里葉紅外、核磁共振光譜等測(cè)試工具表征分析作者成功合成出正壬酸香酰胺?胺與酰氯作用是合成酰胺最簡便的方法，為了降低副反應(yīng)的發(fā)生機(jī)率，加入酰氯的速度要慢，反應(yīng)溫度不要超過25C,反應(yīng)3h,回收率可以達(dá)到70%以上.后處理采用了先堿化除去副產(chǎn)物壬酸香草酯，再酸化得到純度很高的產(chǎn)物，這樣就避免了使用柱層析結(jié)合重結(jié)晶的后處理方法，既節(jié)省了大量的有機(jī)溶劑，又為實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)奠定了基礎(chǔ).本方法嘗試采用乙酸乙酯、三氯甲烷和甲苯等溶劑，均能發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)率基本相同，但是二氯甲烷價(jià)格便宜，回收方便，故此采用二氯甲烷作為反應(yīng)試劑.以實(shí)驗(yàn)采用香草胺鹽酸鹽為原料，經(jīng)過3步反應(yīng)，使用低溫結(jié)晶得到白色粉末狀晶體，產(chǎn)物結(jié)構(gòu)經(jīng)紅外光譜和核磁共振表征得以確認(rèn).此工藝制備方法具有條件溫和、后處理操作方便和產(chǎn)品純度高的特點(diǎn)，可以進(jìn)行工業(yè)化放大.【相關(guān)文獻(xiàn)】[1]NelsonEK.Theconstitutionofcapsaicin,thepungentprincipleofcapsicum[J].JournaloftheAmericanChemicalSociety,1919,41(7):1115-1121.[2]StuartJ,ConwayTR.Pingtheswitchonpain:anintroductiontothechemistryandbiologyofcapsaicinandTRPV1[J].ChemicalSocietyReviews,2008,37(8):15301545.[3]GaryCH,Lawton,Mich.Synergisticinsecticidalcompositionscomprisingcapsicumandsyntheticsurfactantandusethereof:US6,069,173[P].2000-05-30.[4]SutohK,KobataK,WatanabeT.Stabilityofcapsinoidinvarioussolvents[J].JournalofAgriculturalandFoodChemistry,2001,49(8):4026-4030.[5]AmarnehB,VikSB.MutagenesisofsubunitNoftheescherichiaplexIidentificationoftheinitiationcodonandthesensitivityofmutantstodecylubiquinone[J].Biochemistry,2003,42(17):4800-4808.[6]BarberoGF,MolinilloJMG,VarelaRM,etal.Applicationofhansch’smodeltocapsaicinoidsandcapsinoids:astudyusingthequantitativestructure-activityrelationship.anovelmethodforthesynthesisofcapsinoids[J].JournalofAgriculturalandFoodChemistry,2010,58(6):3342-3349.[7]張靜，李慕春，李芳.辣椒堿茶皂素殺蟲劑：中國，CN101543215A[P].2009-09-30.[8]張成路，牛明銘，許永廷.香草酰胺化合物的合成[J].應(yīng)用化學(xué)，2008,25(6