甜味剂纽甜合成新工艺.pdf

食品研究与开发
应用技术
2011年4月
Food Researeh \nd [)evelopment
第32卷第4期
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甜味剂纽甜合成新工艺
张金峰,沈寒晰,张存社,白燕,周魁
(陕西省石油化工研究设计院,陕西西安710054
摘要:以3,3-二甲基丁酸、阿斯巴甜为原料,经还原、氧化和催化氮化等步骤合成了纽甜,总收率达45.5%,产品的
物理性质与波谱数据与文献一致,本合成工艺原料易得,反应容易控制,设备要求低,有良好的エ业化前景。
关键词:3,3-二甲基丁酸;甜味剂;纽甜;合成
Study of the Synthesis of Neotame
ZHANG Jin-feng, SHEN Han-xi, ZHANG Cun-she, BAI Yan, ZHOU Kui
(Shaanxi Provincial Research and Design Institute of Petroleum and Chemical Industry, Xi an 710054, Shaanxi, China
Abstract: The Neotame was synthesized from 3, - h butyric acid and aspartame via reduction, oxidation
and catalytical hydrogenation, with a total yield of 45.5 %, the physical properties and Inf rared Spect roscopy of
product are identical with literature. The synthetic raw materials readily available, the reaction easier to control
equipment that require low, there is a good prospect for industrialization
Key words: 3,3-dimethylbutyric acid; sweetener; neotame; synthesis
纽甜化学名称N-N-(3.3-二甲基丁基)-L-aー天国卫生部2003年第4号公告也正式批准纽甜为新的
门冬氨酰-L-苯丙氨酸-1-甲酯,目前代表着人类为开食品添加剂品种?,也是唯一不限量使用的无糖甜味
发强力甜味剂而取得的最高水平的最新成就,甜度为剂,适用各类食品生产,适用于老人,儿童及糖尿病
蔗糖的8000倍~13000倍、甜味纯正,甜味特性与蔗患者。
糖几乎一样,稳定性好,无齲齿性。纽甜,简称NTM,是
纽甜的合成研究,国外报道较多,主要有1-氯
一种低熔点、无味、结晶性化合物,熔点范围为80.9℃
3-二甲基丁烷氧化得到3,3-二甲基丁醛,再由丁醛
834℃,在200℃以下不会分解。其形态多为白色结晶和阿斯巴甜氢化得到组甜。3,3-二甲基丁烯反应得
性粉末,结合水的量为4.5%,NTM的经验分子式为到3,3-二甲基环氧丙烷,再由环氧丙烷重排得到
CmHN03HAO,分子量为396.48り,结构式见下图1。3,3-二甲基丁醛,最后由丁醛和阿斯巴甜氢化得到纽
COOCH3
甜-7。用二甲基亚砜将3,3-二甲基丁醇氧化得到
CH3
OC-NH
H
甲基丁醛,然后由丁醛和阿斯巴甜氢化得到纽
甜,产生恶臭,产率低。
H3C-C-CH2-CHZ-NH-C-H
国内报道较少,主要有以异丁烯、乙烯和阿斯巴
CH3
CH2
甜为原料三步合成纽甜,总收率14.5%?;以叔丁醇为
COOH
原料分四步合成纽甜,总收率25.8%。作者经过摸索
图1组甜结构式
试验,以3,3-二甲基丁酸和阿斯巴甜为原料,通过还
Fig. I Structure of neotame
纽甜对人体健康无不良影响,起有益的调节或促原、氧化、催化氢化反应制得纽甜
进作用。已于2002年7月9日通过美国FDA食品添
加物审核允许应用在所有食品及饮料。中华人民共和1试验部分
基金项目:陕西省科技攻关项目(2010k07-18)
1主要原料与仪器
作者简介,张金峰(1979-,男(汉).程师顾士,主要从事精细有机1.1原料
合成方面的研究。
3,3-二甲基丁酸、阿斯巴甜工业级;乙二醇二甲
万方数据
张金峰,等:甜味剂纽甜合成新工艺
应用技木
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醚、氯化锌、乙醚、硼氢化钾、碘化钾、硫代硫酸钠、二氯
RCOO、
甲烷、次氯酸钠、 TEMPO、甲醇等化学纯;10%PC催
RCOOH+Zn(BH)
化剂。
1.1.2仪器
RCH,OH+H, BO *,*RCOOBHI #HZNBH
高压反应釜CCF型(V=1L,搅拌速度:0-1000R.
图23,3二甲基丁醇还原反应
Fig 2 Reduction equation of 33-dimethylbutyrie acie
PM,加热功率1500の.包括自动控制箱:大连自控设涤水相,合并至有机层,通过酸洗硫代硫酸钠洗涤,再
备厂;zK-82A真空干燥箱:上海市实验仪器厂:SHz-水洗,干燥后蒸馏得到3,3-二甲基丁醛17.8,收
DⅢ型循环真空泵:巩义市英峪手华仪器厂;ZFQ85A率89%,反应方程式见图3。
型旋转蒸发器:上海医械专机厂; Bruker Equinox(红外
光谱仪400 Utrashield核磁共振波谱仪:德国布鲁克
TEMPO
光谱仪器公司。
HC-C-CH2 -CH: 0H+Na/.C - C-H
1.23,3-二甲基丁醇合成
CH
向三口烧瓶中加入氯化锌31g和乙二醇二甲醚
图33,3-二甲基丁醇氧化反应
200mL,搅拌,绶慢加硼氢化钾24.3g,保持温度35℃
Fig 3 Oxidation quation of 3, 3-dimethylcarbinol
加完后继续搅拌一段时间后,用滴液漏斗滴加3,3-
1.4纽甜合成
甲基丁酸36g滴加完后保持回流反应4h。反应完用
在高压反应釜中加入阿斯巴甜30g、甲醇400mL
稀盐酸水解,乙醚萃取,碱水洗涤,饱和盐水洗涤,最后再加入1,8g10%PaC催化剂及33-二甲基丁隆108
蒸馏得到3,3-二甲基丁醇216g,收率68%,反应方以500min速率搅拌。用N2驱赶空气2次,再用五2驱
程式见下图2。
赶N22次,最后保持0.5MPa压力,升温至30℃
133,3-二甲基丁醛合成
1000r/min速率搅拌,反应8h,反应停止后,用N2驱赶
往三口烧瓶中添加3,3-二甲基丁醇2048、二H2待反应液冷却至室温后抽滤,用40mL甲醇洗涤催
氯甲烷80mL和催化剂 TEMPO0.5g搅拌,用冰盐水化剂。减压蒸馏蒸发掉大部分甲醇,加人水,继续蒸馏,
冷却至-5℃,然后滴加次氯酸钠240mL,保持温度然后放置冷却,抽滤。用甲醇和水重结晶得白色固体
在5℃反应1.5b。反应完成后分液,用碘化钾溶液洗285g烙点80℃~85℃,收率75%,反应方程式见图4
COOC
COOCH
Pd/c
OC-NH--H
HCC-CH-NHーC-H
H,C-C-CH2 -CHO+