食品抗氧劑芝麻酚的合成研究★

張 洋，魏錦健，單紹軍，*

（1.廣東藥科大學醫(yī)藥化工學院，廣東 中山 528458；2.廣東省化妝品工程技術(shù)研究中心，廣東 中山 528458）

引言

芝麻酚（Sesamol），又名3，4-亞甲二氧基苯酚，英文名為3，4-（Methylenedioxy）phenol，天然芝麻酚存在于芝麻油中，含量極少，是芝麻油主要的香氣成分和品質(zhì)穩(wěn)定劑，具有優(yōu)良的抑菌和抗氧化活性，是優(yōu)良的無毒抗氧化劑[2-4]。芝麻酚的抗氧化活性還表現(xiàn)在能顯著抑制卵磷酯過氧化氫的熱降解方面，實驗表明,向卵磷酯過氧化氫中分別加入抗氧劑芝麻酚、生育酚、BHT 和抗壞血酸,只有芝麻酚表現(xiàn)出了抗氧化活性[5]。

由于受到自然資源有限的制約，天然芝麻酚已經(jīng)不能滿足人民對它的需求。因此，現(xiàn)在芝麻酚的化工合成方法研究越來越受到重視，在國內(nèi)外芝麻酚的化學合成方法通常有胡椒胺方法合成、3，4-亞甲二氧基苯乙酮的方法合成和格氏試劑法[6-8]。

從胡椒胺出發(fā)的全合成路線，需要進行重氮化和水解，得到芝麻酚收率較低，而且重氮鹽水解是在含有大量硫酸銅的酸性水溶液中進行。3，4-亞甲二氧基苯乙酮方法雖然合成路線較短，但是反應中的Friedel-Crafts 反應需要用到無水三氯化鋁這一敏感試劑，在生產(chǎn)中不易操作。格氏試劑法采用格氏試劑與三乙氧基硼反應，之后用無機酸處理水解得到硼酸中間體，對環(huán)境污染較大。

以上現(xiàn)有的3 種合成工藝，要么存在工藝路線較長，收率低的不足，要么在生產(chǎn)中產(chǎn)生大量的廢酸廢水等環(huán)境污染問題，因此必須要找到一條新的芝麻酚合成工藝路線。

1 實驗部分

1.1 合成路線

本文以胡椒環(huán)為原料，首先制備3，4-亞甲二氧基苯乙醇酸，由于硝酸銀價格昂貴，本文以國內(nèi)未見報道的氯化銅為催化劑氧化3，4-亞甲二氧基苯乙醇酸制得胡椒醛，然后以30%的雙氧水為氧化劑，經(jīng)過氧化得到芝麻酚，該合成路線如圖1 所示：

圖1 芝麻酚合成路線

1.2 主要儀器和試劑

實驗儀器：三口燒瓶、回流冷凝管、燒杯等各種玻璃儀器；磁力加熱攪拌器，鞏義DF-101K；數(shù)顯顯微熔點測定儀，X-4；400 MHz 核磁共振儀，TMS。

實驗試劑：胡椒環(huán)，上海賢鼎生物科技有限公司；氯化銅、30%H2O2、氫氧化鈉、硫酸與其他試劑，購得。

1.3 實驗過程

1.3.1 3，4-二氧亞甲基苯乙醇酸合成

將16.5 g（0.17 mol）濃硫酸與2.35 g（0.13 mol）水配成稀硫酸后，加入到250 mL 三口燒瓶中，然后加入26.64 g（0.18 mol）50%乙醛酸，用冰水中降溫至0～5 ℃，滴液漏斗滴加10 g（0.09 mol）胡椒環(huán)。在0～5 ℃下反應24 h，反應結(jié)束后，加入100 mL 冰水混合物，持續(xù)攪拌，析出沉淀物，抽濾、水洗、干燥，即可得到白灰色固體14.45 g，收率為83.4%。mp 156～157 ℃（為157～158 ℃）[9]。

1.3.2 胡椒醛的合成

在500 mL 三口燒瓶中，分批加入9.8 g（0.05 mol）3，4-二氧亞甲基苯乙醇酸、0.85 g（0.005 mmol）氯化銅、200 mL 5%的稀鹽酸、200 mL 甲苯，然后在80 ℃下通入氧氣，劇烈攪拌24 h。反應結(jié)束后冷卻，將反應物倒入分液漏斗中靜置分層，取上層油相液體。在該層中加入10%氫氧化鈉溶液，調(diào)pH 值至8～9，再次倒入分液漏斗中分層，取上層油相液體，加入無水硫酸鈉進行干燥、過濾，旋干得胡椒醛粗品，粗品為淺黃色固體，結(jié)晶后得無色針狀晶體，稱量得6.3 g，收率為92.1%。mp 36～37 ℃為37 ℃[10]；1H NMR（400 MHz，DMSO-d6）δ：9.80（s，1H）,7.50（d，1H），7.30（d，1H），7.11（s,1H），6.15（s，2H）。

1.3.3 芝麻酚的合成

在250 mL 三口燒瓶中，分批加入3 g（0.02 mol）胡椒醛、30 mL 甲醇與0.4 g 硫酸氫鉀，然后加入3 g（0.027 mol）的30%的雙氧水，室溫下攪拌反應5 h。反應結(jié)束后用飽和Na2CO3溶液處理到pH 值至8，旋干后再用30 mL 二氯甲烷溶解，然后過濾，濾液用無水硫酸鈉干燥，旋干溶劑得到芝麻酚粗品，該粗品用石油醚重結(jié)晶，得到1.90 g 白色晶體，產(chǎn)品收率為68.8%。mp 64～65 ℃為65.5 ℃；1H NMR（400 MHz，CDCl3）δ：5.94（s，2H），6.28（d，1H），6.46（d，1H），6.68（d，1H）[11]。

2 結(jié)果與討論

在該反應中，影響芝麻酚合成反應的因素非常多，本文主要考察了反應時間對胡椒醛和芝麻酚對反應收率的影響。

2.1 反應溫度對胡椒醛收率的影響

由于硝酸銀價格昂貴，本文以氯化銅為催化劑氧化3，4-亞甲二氧基苯乙醇酸制得胡椒醛。分批加入9.8 g（0.05 mol）3，4-二氧亞甲基苯乙醇酸、0.85 g（0.005 mmol）氯化銅、200 mL 5%的稀鹽酸、200 mL甲苯，然后在80 ℃下通入氧氣，劇烈攪拌，結(jié)果如表1 所示。

表1 反應時間對胡椒醛收率的影響

從表1 可以看出，隨著反應時間的增加，反應收率相應增加，但是反應時間超過24 h 后，胡椒醛的收率基本沒有變化，因此該反應時間在24 h 比較合適。

2.2 反應溫度對芝麻酚收率的影響

3g（0.02 mol）胡椒醛、30 mL 甲醇與0.4g 硫酸氫鉀，然后加入3g（0.027 mol）的30%的雙氧水，室溫下攪拌反應，結(jié)果如表2 所示。

表2 反應時間對芝麻酚收率的影響

從表2 可以看出，隨著反應時間的增加，反應收率相應增加，但是反應時間超過5 h 后，芝麻酚的收率基本沒有變化，因此該步反應時間5 h 比較合適。

3 結(jié)語

本文以胡椒環(huán)為原料，首先制備3，4-亞甲二氧基苯乙醇酸，接著國內(nèi)未見報道的氯化銅為催化劑氧化3，4-亞甲二氧基苯乙醇酸制得胡椒醛，然后以30%的雙氧水為氧化劑，經(jīng)過氧化得到芝麻酚。該合成方法工藝簡單，反應條件溫和，產(chǎn)品三步總收率為52.8%。