“一鍋法”合成L-抗壞血酸棕櫚酸酯工藝改進(jìn)

祝顯虹, 鄭大貴, 周安西, 彭 亮

(上饒師范學(xué)院，江西省普通高校應(yīng)用有機(jī)化學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江西 上饒 334001)

“一鍋法”合成L-抗壞血酸棕櫚酸酯工藝改進(jìn)

祝顯虹, 鄭大貴, 周安西, 彭 亮

(上饒師范學(xué)院，江西省普通高校應(yīng)用有機(jī)化學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江西 上饒 334001)

在N, N-二甲基乙酰胺(DMAc)的促進(jìn)下，棕櫚酸與SOCl2反應(yīng)生成棕櫚酰氯。酰氯不分離直接與L-抗壞血酸反應(yīng)得到L-抗壞血酸棕櫚酸酯。結(jié)果表明，在15mL DMAc和5mL CH2Cl2體系中，10℃下酰氯化反應(yīng)0.5h后，接著在25℃下酯化反應(yīng)6h，棕櫚酸10mol，n(棕櫚酸)∶n(SOCl2)∶n(L-抗壞血酸)=1.0∶1.3∶1.2, 反應(yīng)收率為90.29%。本方法操作簡便，反應(yīng)條件溫和，反應(yīng)時(shí)間短，收率較高。

L-抗壞血酸棕櫚酸酯；一鍋法；N, N-二甲基乙酰胺

L-抗壞血酸棕櫚酸酯是一種無毒無害的多功能營養(yǎng)性抗氧保鮮劑[1]，是世界衛(wèi)生組織食品添加劑聯(lián)合委員會(huì)認(rèn)可的營養(yǎng)型抗氧化劑，耐高溫，適用于醫(yī)藥、保健品、化妝品等，也適用于烘烤煎炸用油的抗氧劑[2]，常用于含油食品、食用油、動(dòng)植物油及高級(jí)化妝品中，也可用于嬰幼兒食品及奶粉中[3-4]。L-抗壞血酸棕櫚酸酯的合成工藝有酶催化法[5-6]、酯交換法[7-8]、直接酯化法[9]和酰氯法[10-11]。酰氯法制備L-抗壞血酸櫚酸酸酯通常是先由棕櫚酸與SOCl2反應(yīng)得到棕櫚酸酰氯，棕櫚酸酰氯經(jīng)分離純化后，再與L-抗壞血酸發(fā)生成酯反應(yīng)。本文棕櫚酸酰氯化后，酰氯不分離，直接加入L-抗壞血酸與其反應(yīng)得到L-抗壞血酸棕櫚酸酯，操作簡單，效果良好。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器與試劑

Avance 400核磁共振儀，X-6精密顯微熔點(diǎn)測(cè)定儀。

所用棕櫚酸和L-抗壞血酸為外購（純度≥98%），SOCl2（工業(yè)品，用前重蒸），DMAc（分析純，用前經(jīng)預(yù)處理），CH2Cl2、乙酸乙酯、石油醚(60～90℃)（分析純），普通柱層析硅膠（0.05～0.074mm)。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

單口燒瓶中依次加入棕櫚酸(2.564g，10mmol)、15mL DMAc和5mL CH2Cl2，室溫下攪拌溶解，冰水浴冷卻下緩慢滴加SOCl2(945μL，13mmol)，在10℃下反應(yīng)0.5h，再直接加入L-抗壞血酸(2.114g，12mmol)，升溫并維持在25℃下反應(yīng)6h。反應(yīng)結(jié)束，往反應(yīng)混合液中加入50mL乙酸乙酯和40mL蒸餾水，轉(zhuǎn)入分液漏斗，分出的水層用50mL乙酸乙酯再萃取一次，合并有機(jī)層。有機(jī)層用飽和食鹽水溶液洗至無L-抗壞血酸和DMAc存在(TLC跟蹤)，無水Na2SO4干燥，旋蒸有機(jī)溶劑得到粗產(chǎn)物。粗產(chǎn)物經(jīng)柱層析純化得到白色粉末，基于棕櫚酸的反應(yīng)收率為90.29%，熔點(diǎn)為112～115℃(文獻(xiàn)[12]值112～114℃)。1H NMR(400MHz，DMSO-d6)，δ：11.11(s, H, OH-2’)，8.40(s, 1H, OH-3’)，5.31(s, 1H, OH-5’)，4.67(d, J=1.2Hz, 1H, H-4’)， 4.08～3. 96(m, 3H, H-5’和H-6’)，2.31(t, J=7.2Hz, 2H, H-2)，1.54～1.50(m, 2H, H-3)，1.23(brs, 24H, H-4～H-15)，0.85(t, J=6.8Hz, 3H, H-16)。13C NMR(100MHz，DMSO-d6)，δc：173.20，170.81，152.65，118.65，75.47，65.96，64.91，33.85，31.76，29.51，29.48，29.36，29.18，28.93，24.84，22.56，14.41。

圖1 產(chǎn)物的核磁共振譜圖

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1 溶劑種類對(duì)反應(yīng)收率的影響

單口燒瓶中加入棕櫚酸(2.564g，10mmol)、15mL溶劑和5mL CH2Cl2，室溫下攪拌溶解，冰水浴冷卻下緩慢滴加SOCl2(800μL，11mmol)，在0℃下反應(yīng)2h，再加入L-抗壞血酸(2.818g，16mmol)，升溫并維持在25℃下反應(yīng)6h?？疾觳煌磻?yīng)溶劑對(duì)反應(yīng)收率的影響，結(jié)果見表1。由表1可知，以DMF為反應(yīng)溶劑時(shí)，反應(yīng)收率較低，可能的原因是：由于DMF?；忌蠠o烷基的誘導(dǎo)效應(yīng)，DMF分子中氮原子上孤對(duì)電子的親核性不及DMAc和NMP分子中氮原子上孤對(duì)電子的親核性強(qiáng)，所以吸收副產(chǎn)物HCl的效果較差，導(dǎo)致對(duì)酰氯化反應(yīng)的催化效果較差。相對(duì)于NMP，DMAc更為廉價(jià)，以DMAc作為反應(yīng)溶劑較適宜。

表1 溶劑種類對(duì)反應(yīng)收率的影響

2.2 酰氯化反應(yīng)溫度和反應(yīng)時(shí)間對(duì)反應(yīng)收率的影響單口燒瓶中加入棕櫚酸(2.564g，10mmol)、15mL DMAc和5mL CH2Cl2，室溫下攪拌溶解，冰水浴冷卻下緩慢滴加SOCl2(800μL，11mmol)，分別在0℃和10℃下反應(yīng)0.5h、1h、1.5h、2h、2.5h，再加入L-抗壞血酸(2.818g，16mmol)，升溫并維持在25℃下反應(yīng)6h?？疾觳煌瑴囟认迈Ｂ然磻?yīng)時(shí)間對(duì)反應(yīng)收率的影響，結(jié)果見表2。

表2 不同溫度下酰氯化反應(yīng)時(shí)間對(duì)反應(yīng)收率的影響

由表2可知，在0℃下，隨著酰氯化反應(yīng)時(shí)間的延長，反應(yīng)收率增加，但在較低溫時(shí)，棕櫚酸大量的固體析出，嚴(yán)重影響了棕櫚酰氯的生成，從而導(dǎo)致收率較低。但在10℃下棕櫚酸完全溶解，有利于酰氯化反應(yīng)的進(jìn)行，反應(yīng)收率隨著酰氯化時(shí)間的延長變化不明顯。綜上，10℃酰氯化反應(yīng)0.5h較適宜。

2.3 酯化反應(yīng)溫度和反應(yīng)時(shí)間對(duì)反應(yīng)收率的影響

單口燒瓶中加入棕櫚酸(2.564g，10mmol)、15mL DMAc和5mL CH2Cl2，室溫下攪拌溶解， 冰水浴冷卻下緩慢滴加SOCl2(800μL，11mmol)，10℃下分別反應(yīng)0.5h，再加入L-抗壞血酸(2.818g，16mmol)，分別在10℃和25℃下反應(yīng)2h、4h、6h、8h和10h?？疾觳煌瑴囟认迈セ磻?yīng)時(shí)間對(duì)反應(yīng)收率的影響，結(jié)果見表3。

表3 不同溫度下酯化反應(yīng)時(shí)間對(duì)反應(yīng)收率的影響

由表3可知，溫度升高促進(jìn)反應(yīng)的進(jìn)行，隨著溫度的升高，酰氯化過程中剩余的SOCl2未從反應(yīng)體系中分離出來，既可以與棕櫚酸繼續(xù)反應(yīng)，也可以與L-抗壞血酸分子中C-5、C-6上的羥基反應(yīng)生成相應(yīng)的氯代烴，使反應(yīng)變得更復(fù)雜。尤其在較高溫度下，隨著反應(yīng)時(shí)間的延長，副產(chǎn)物增多，導(dǎo)致酯化反應(yīng)的收率有下降趨勢(shì)。綜上，以酯化反應(yīng)在25℃下反應(yīng)6 h較適宜。

2.4 SOCl2用量對(duì)反應(yīng)收率的影響

單口燒瓶中加入棕櫚酸(2.564g，10mmol)、15mL DMAc和5mL CH2Cl2，室溫下攪拌溶解，冰水浴冷卻下，分別緩慢滴加SOCl2為10mmol、11mmol、12mmol、13mmol和14mmol，在10℃下反應(yīng)0.5h，再加入L-抗壞血酸(2.818g，16mmol)，在25℃下6h?？疾霺OCl2用量對(duì)反應(yīng)收率的影響，結(jié)果見表4。

表4 SOCl2用量對(duì)反應(yīng)收率的影響

由表4可知，隨著SOCl2用量的增大，反應(yīng)收率基本接近并有下降的趨勢(shì)。造成上述現(xiàn)象的可能原因是：酰氯化反應(yīng)中未參與反應(yīng)的SOCl2會(huì)與L-抗壞血酸C-6或C-5上的-OH反應(yīng)生成相應(yīng)的氯代烴，使反應(yīng)變得更復(fù)雜，SOCl2越多則副產(chǎn)物越多。因此SOCl2用量以13mmol較適宜。

2.5 L-抗壞血酸用量對(duì)反應(yīng)收率的影響

單口燒瓶中加入棕櫚酸(2.564g，10mmol)、15mL DMAc和5mL CH2Cl2，室溫下攪拌溶解，冰水浴冷卻下，緩慢滴加SOCl2(945μL，13mmol)，10℃下分別反應(yīng)0.5h，再分別加入10mmol、12mmol、14mmol、16mmol和18mmol的L-抗壞血酸，在25℃下6h?？疾霯-抗壞血酸用量對(duì)反應(yīng)收率的影響，結(jié)果見表5。

表5 L-抗壞血酸用量對(duì)反應(yīng)收率的影響

由表5可知，隨著L-抗壞血酸用量的增大，反應(yīng)收率逐步提高。在固定SOCl2用量的情況下，增大L-抗壞血酸的用量意味著增大了成酯反應(yīng)物的濃度，有利于產(chǎn)物的生成。但L-抗壞血酸的用量過大時(shí)，體系變稠，傳質(zhì)受到影響，收率反而有所下降，故L-抗壞血酸用量以12 mmol較適宜。

3 結(jié)論

在DMAc/CH2Cl2體系中, 棕櫚酸和SOCl2反應(yīng)得到的棕櫚酰氯不經(jīng)分離，直接與L-抗壞血酸反應(yīng)制備L-抗壞血酸棕櫚酸酯。利用單因素法優(yōu)化了合成反應(yīng)條件，以15mL DMAc/5mL CH2Cl2為體系，10℃下酰氯化反應(yīng)0.5h后，25℃下酯化反應(yīng)6h，棕櫚酸10mmol，n(棕櫚酸)∶n(SOCl2)∶n(L-抗壞血酸)=1.0∶1.3∶1.2，收率為90.29 %。與分步的酰氯法相比較，該方法具有操作簡便、反應(yīng)時(shí)間短、反應(yīng)條件溫和、收率較高等特點(diǎn)。

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Improved Synthesis of L-Ascorbyl Palmitate by One-Pot

ZHU Xianhong, ZHENG Dagui, ZOU Anxi, PENG Liang
(Key Laboratory of Applied Organic Chemistry, Higher Institutions of Jiangxi Province, Shangrao Normal University, Shangrao 334001, China)

L-ascorbyl palmiate was synthesized through acyl chlorination of palmitic acid with SOCl2in DMAc/CH2Cl2without isolation, followed by esterif cation with L-ascorbic acid. It was found that the yield could reach 90.29% under the optimal reaction conditions: 10mL DMAc and 5mL CH2Cl2as solvent, acyl chlorination reaction at 10℃ for 0.5h, esterif cation reaction at 25℃ for 6h, 10mmol of palmitic acid, n(palmitic acid):n(SOCl2):n(L-ascorbic acid)=1.0:1.3:1.2. The present method had the advantages of less operation steps, mild reaction conditions, shorter time and higher yield.

L-ascorbyl palmiate; one-pot; N,N-dimethylacetamide

TS 202.3

A

1671-9905(2017)05-0012-03

江西省教育廳科技項(xiàng)目(No. GJJ151062)；信江英才866工程領(lǐng)軍人才培養(yǎng)計(jì)劃項(xiàng)目(No. 2013-37)

祝顯虹(1983-)，男，江西玉山人，碩士，實(shí)驗(yàn)師，主要從事有機(jī)食品添加劑的合成和應(yīng)用研究工作。E-mail: Xianhong Zhu@163.com

2017-03-09