胡椒酸乙二醇單酯合成的工藝研究

吉惠杰，楊英杰，薛俊禮，楊艷俊，曹雪玲

(吉林化工學院化學與制藥工程學院，吉林吉林132022)

隨著人們生活水平的提高和飲食結構的改變，攝入的脂肪超過機體代謝的需要，過剩的脂肪在體內積累導致肥胖、高血脂、高血壓等疾病狀態(tài)，其中:高血脂老年多發(fā)，年輕化趨勢凸顯.研究降脂類化合物具有重要意義和開發(fā)前景［1］.20世紀70年代人們發(fā)現(xiàn)，胡椒(胡椒科)具有明顯降血脂作用，并從該藥材中分離得到12種有明顯的降血脂作用的化合物，經(jīng)過臨床觀察證明，這12種化合物的混合物有明顯的降血脂作用，高血脂癥的治療總有效率高達93.3%［2］.目前，國內、外對胡椒中有效成分的提取方法研究和藥理實驗報道較多，而對胡椒酸酯類合成的研究比較少.近年來，博·格日勒圖等人對胡椒和胡椒類衍生物及相關藥理做了很多工作［3］，胡椒酸類衍生物的高藥用價值和獨特的療效，吸引學者深入研究與開發(fā).關于胡椒酸酯類(胡椒酸甲酯和胡椒酸乙酯)的合成方法和降血脂作用研究，系統(tǒng)性研究不足［4-5］，該研究成果對胡椒酸乙二醇單酯的合成的規(guī)范化工藝設計具有一定價值.

1 實驗部分

1.1 實驗材料

1.1.1 試劑藥品

胡椒酸，本實驗室自制;乙二醇，沈陽市新西試劑廠;甲苯，天津市北方天醫(yī)化學試劑廠;乙醚，天津市大茂化學試劑廠;對甲苯磺酸，天津市基準化學試劑有限公司;甲酸，天津市瑞金特化學品有限公司;冰乙酸，天津市大茂化學試劑廠;硫酸，沈陽市新西試劑廠;磷酸，沈陽市新西試劑廠，以上試劑均為分析純.

1.1.2 儀器設備

電子天平BS-600L型，上海精天電子儀器有限公司;電熱鼓風干燥箱CS1013型，重慶實驗設備廠;恒溫水浴鍋，上海精宏實驗設備有限公司;紅外快速干燥器WS70-1型，上海浦東榮豐科學儀器有限公司;紅外光譜分析儀，美國PE公司FT-IR.

1.2 胡椒酸乙二醇單酯的制備

合成步驟:稱取0.66 g胡椒酸于三口燒瓶中，依次加入甲苯20 mL，3 mL乙二醇和0.1 g對甲基苯磺酸.安裝帶有攪拌器、回流冷凝管及溫度計的反應裝置.用可調溫電爐加熱，緩慢回流5 h.冷卻，將反應液用乙醚萃取3次，合并醚層.安裝蒸餾裝置，蒸除溶劑(乙醚和甲苯)，瓶內物質較黏稠，不易收集，加入5～10 mL無水乙醇在反應瓶中，稍微加熱至溶解，蒸出乙醇得粗產(chǎn)品.粗產(chǎn)品用無水乙醇重結晶提純，紅外干燥箱干燥，得到產(chǎn)品.

在催化劑作用下，胡椒酸與乙二醇反應生成酯.乙二醇在羧酸少的時候只有一個羥基參與反應，所以采用乙二醇大量過量的方法，得到單酯.反應的方程式如下:

2 結果與討論

2.1 單因素實驗

2.1.1 催化劑類型的選擇

稱取等量的原料和溶劑，催化劑分別選用硫酸、磷酸、對甲基苯磺酸、冰乙酸、甲酸，分別加入等摩爾的量，反應時間相同，反應溫度相同，按照1.2步驟進行實驗，得到催化劑與產(chǎn)率的關系，見表1.

表1 催化劑選擇對胡椒酸乙二醇單酯產(chǎn)率的影響

由表1可知，對甲苯磺酸作為催化劑，胡椒酸乙二醇單酯產(chǎn)率最高.硫酸、磷酸、冰乙酸和甲酸是實驗室中酯合成的常用催化劑，硫酸的催化效果次之.冰乙酸和磷酸幾乎不反應，甲酸可能反應較少.

2.1.2 催化劑劑量的確定

稱取等量的原料和溶劑，分別加入不同量的對甲苯磺酸，反應時間相同，反應溫度相同，按照1.2步驟進行實驗.得到催化劑用量與產(chǎn)率的關系，見表2.

表2 催化劑用量對胡椒酸乙二醇單酯產(chǎn)率的影響

由表2可知，對甲苯磺酸的量在0.1 g時，催化效果最好.

2.1.3 反應時間的確定

稱取等量的原料、催化劑和溶劑，反應時間不同，反應溫度相同，按照1.2步驟進行實驗.得到反應時間與產(chǎn)率的關系，見表3.

表3 反應時間對胡椒酸乙二醇單酯產(chǎn)率的影響

由表3可知，隨著反應時間的增加，生成胡椒酸乙二醇單酯的量也逐漸增加，增加到一定程度時，生成胡椒酸乙二醇單酯的量變化的比較小，綜合考慮，反應時間為5 h.

2.1.4 反應溫度的確定

稱取等量的原料、催化劑和溶劑，反應時間相同，反應溫度不同，按照1.2步驟進行實驗.得到反應溫度與產(chǎn)率的關系，見表4.

表4 反應溫度對胡椒酸乙二醇單酯產(chǎn)率的影響

由表4可知，隨著反應溫度的升高，生成胡椒酸乙二醇單酯的量也增加，乙二醇的沸點是198℃，溫度過高易水解，溫度控制在126～132℃的反應效果好.

2.2 胡椒酸乙二醇單酯紅外光譜

胡椒酸乙二醇單酯的FTIR譜圖，見圖1.

圖1 胡椒酸乙二醇單酯的紅外光譜圖

170 5.4 cm－1(C=O 吸收峰)，1 619.0 cm－1(共軛雙鍵吸收峰)，1 455.7 cm－1(—CH2吸收峰)，3 417.2 cm－1(—OH 吸收峰).符合胡椒酸乙二醇單酯的結構特征［6］.

3 結 論

胡椒酸乙二醇單酯是胡椒酸的衍生物，有降血脂的作用，化學合成有重要意義.實驗合成的胡椒酸乙二醇單酯為棕黃色蠟狀粘稠固體，與文獻相符.選擇對甲苯磺酸為催化劑，當催化劑用量0.1 g，回流反應時間5 h，反應溫度126～132℃時，合成工藝條件較佳，胡椒酸乙二醇單酯的收率達到60%以上.

［1］ 沃興德，崔小強，唐力華.姜黃素對食餌性高血脂癥大鼠血漿脂蛋白代謝相關酶活性的影響［J］.中國動脈硬化雜志，2003，11(3):223-226.

［2］ 劉鳳琴，徐英杰.格根欽治療高血脂癥療效初步觀察［J］.中國藥理與臨床，1991，7(5):40-41.

［3］ 吳勇，博·格日勒圖.兩種胡椒酸酯的合成及降血脂作用的研究［J］.中國名族醫(yī)藥雜志，2004，4(2):23-24.

［4］ 寶貴榮，博·格日勒圖，娜日蘇，等.胡椒酸丁二醇單酯的合成及其降血脂作用研究［J］.內蒙古大學學報:自然科學版，2009，1(1):52-55.

［5］ 寶貴榮，領小，博·格日勒圖，等.胡椒酸丁二醇單酯與牛血清白蛋白相互作用的研究［J］.分析試驗室，2012，3(3):7-10.

［6］ 向建南，陳超越，劉志常，等.異維A酸衍生物合成與結構表征［J］.湖南大學學報:自然科學版，2004，31(4):6-10.