甜味剂三氯蔗糖的合成工艺第1章 前言... 4，我来为大家科普一下关于合成天然甜味剂比较?下面希望有你要的答案，我们一起来看看吧!
合成天然甜味剂比较
甜味剂三氯蔗糖的合成工艺
第1章 前言... 4
1.1课题研究目的及意义... 4
1.2国内外研究现状分析... 5
1.2.1三氯蔗糖的性质与应用... 5
1.2.2三氯蔗糖的生产工艺研究进展... 7
1.2.3三氯蔗糖的脱色和分离方法... 14
1.3论文主要研究内容... 15
第2章 蔗糖-6-乙酸酯的合成... 17
2.1合成机理... 17
2.3实验内容... 20
2.3.1原乙酸三甲酯合成法... 20
2.3.2二丁基氧化锡合成法... 28
2.4蔗糖-6-乙酸酯的结构表征... 34
2-5蔗糖-6-乙酸酯的物性测定... 37
第3章 三氯蔗糖-6-乙酸酯的合成... 39
3.1三氯蔗糖-6-乙酸酯的合成机理... 39
3.2实验设备及药品... 40
3.3实验内容... 41
3.3.1采用氯化亚砜的氯化... 41
3.3.2采用V i i s i m i e r试剂的氯化... 44
3.3.3氯化反应的后处理及溶剂的回收... 47
3.4三氯蔗糖-6-乙酸酯的结构表征... 47
3.5三氯蔗糖-6-乙酸酯的物性测定... 50
第4草 三氯蔗糖的合成... 51
4.1实验原理... 51
4 2实验设备及药品... 52
4.3实验内容... 52
4.3.1三氯蔗糖-6-乙酸酯晶体脱酰基制备三氯蔗糖... 53
4.3.2氯化反应液直接水解制备三氯蔗糖... 53
4.4三氯蔗糖的结构表征... 54
4.5三氯蔗糖的物性测定... 56
第5章 薄层色谱与柱色谱分析方法... 58
5.1蔗糖-6-乙酸酯的分析方法... 58
5.1.1蔗糖-6-乙酸酯的薄层色谱分析方法... 58
5.1.2柱色谱分离提纯蔗糖-6-乙酸酯... 63
5.2三氯蔗糖-6-乙酸酯的薄层色谱分析方法... 66
5.3三氯蔗糖的薄层色谱分析方法... 67
5.4本章小结... 68
第6章 结论... 69
第1章 前言1.1课题研究目的及意义
随着社会及科学技术的不断发展，人类生活水平的日益提高，食品工业就是在此基础上兴起的。90年代以来伴随着食品工业的迅猛发展，甜味剂市场需求量不断扩大，年产量以10％以上的速度增长田，甜味剂品种也不断丰富，甜味剂的研究与开发受到越来越多的关注。
传统食品工业中主要使用的糖类物质有：蔗糖、葡萄糖、乳糖、果糖和D-木糖等天然的甜味剂，这类甜味剂的优点是甜味纯正、风味好，缺点是甜度较低、用量大、成本高并且具有高热值[2]。
长期以来蔗糖一直是食品工业中最重要的高热能甜味剂，但是蔗糖作为一种高热量、甜度低的食品甜味剂，长期大量食用会导致肥胖、高血脂、糖尿病，并使动脉硬化和心肌梗塞等疾病的发病率升高。另外，蔗糖易于发酵，它与牙垢中的某些细菌和酵母作用，在牙齿上形成一层粘着力很强的不溶性葡聚糖，同时产生能与牙齿作用的酸，引起龋齿。
在社会生活和物质文明高度发展的今天，开发新型有利于健康的高甜度甜味剂越来越受到全世界的关注。一种理想的甜味剂应具备以下条件：具有生理安全性；有清爽、纯正、类似蔗糖的甜味；低热量；高甜度；化学和生物稳定性高；不会引起龋齿；价格合理[4]。
以蔗糖为原料经脱氧、氯化衍生而得到的半天然半合成产品三氯蔗糖，因其甜度高，味质好，储存期长，无热量和安全性高，成为目前高甜度甜味剂的研究热点之一。英国Tate&Ly1e公司的研究小组于1976 年发现并成功的合成了它，其后，该公司与美国Johnson公司联合研究开发。经过多年的生化性能和毒理实验，于1990年被联合国粮农组织和世界卫生组织(FAO/WHO)批准为食品甜味剂，并于1998年通过了美国食品与药物管理局(FDA)的检验，批准为通用甜味剂。到目前为止，三氯蔗糖由于其优异的性能特点己被包括美国、英国在内的30多个国家批准作为甜味剂使用。国外从90年代开始三氯蔗糖己作为商品投入市场，而在我国对三氯蔗糖的开发还处于实验室研究的阶段，目前尚未有正式的生产厂家大规模生产，所需产品大部分依靠进口。
在这种形势下，对三氯蔗糖的开发、研究以及工业化，不仅具有学术和商业价值，而且标志着我国食品添加剂水平的提高。三氯蔗糖的合成工艺研究对于提高我国食品添加剂生产和应用水平，填补我国在高甜度甜味剂行业的不足具有重要的现实意义；本课题的研究目的在于探索一种易于工业化、低成本的合成三氯蔗糖的工艺方法，通过实验得到优化的工艺条件，在此基础上进行工业应用实验，为在国内实现三氯蔗糖的工业化铺路。
1.2国内外研究现状分析甜味剂是指赋予食品以甜味的食品添加剂，是人们日常生活中所必须的调味品之一。甜味剂的使用不仅能满足人们的嗜好要求，改进食品的可口性以及食品的其它工艺性质，而且有的还能对疾病起到一定的预防及治疗作用。甜味剂按其来源可分为天然甜味剂和人工合成甜味剂；按其营养价值来分可分为营养性甜味剂和非营养性甜味剂；按其化学结构和性质来分可分为糖类甜味剂和非糖类甜味剂。
目前世界上广泛使用的甜味剂约20种，我国批准使用的甜味剂有巧种田。国内外通常使用的甜味剂品种包括：蔗糖、糖精钠、甜蜜素、阿斯巴甜、甜叶菊苷、索马糖、乙酰磺胺酸钾、阿力甜、三氯蔗糖、新橙皮二氢查耳酮、甘茶素，另外还包括功能性甜味剂如低聚糖、多元糖醇（木糖醇、山梨糖醇）等。这里重点对氯代蔗糖一三氯蔗糖的研究现状给予介绍。
1.2.1三氯蔗糖的性质与应用三氯蔗糖化学名称为4，1 '，6 '一三氯一4，1 '，6 '一三脱氧半乳蔗糖，国际上的商品名为sucralose，在有机合成中简称为TGS。它的分子式为 C12H19O8C13，分子量为397 · 64，是白色结晶性粉末，无臭，无吸湿性。
其化学结构式为：
6CH OH
下面简要介绍一下三氯蔗糖的性质与特点
(1)物化性质 三氯蔗糖产品通常呈白色粉末状，20 ℃时水中溶解度为28.29g，脂溶性低；三氯蔗糖在水溶液中的表面张力极低，在碳酸饮料中应用不会引起多泡沫，尤其适用于高速装罐、装瓶生产线；溶解时不产生气泡和球粒，易于调配浓度；在酒精中也具有良好的溶解度，适宜添加于酒精饮料中。结晶产品在20 ℃干燥条件下贮藏四年仍很稳定，水溶液以pH=5时稳定性最好（软饮料pH范围为3~5），可贮藏一年而不发生变化。
（2） 功能特点 三氯蔗糖对蔗糖的相对甜度随溶液浓度而变化，对 4％蔗糖溶液，其相对甜度为800倍；对5％的蔗糖溶液，其相对甜度为600 倍；而对10％蔗糖溶液，相对甜度则为450倍。三氯蔗糖对酸味和咸味有淡化效果，对涩味、苦味、酒味等味道有掩盖效果，对辛辣、奶香等有增效作用，可广泛应用于食品。
（3） 生物特性 三氯蔗糖在人体内不参与代谢，不被人体吸收，热量为零，是糖尿病人理想的甜味代用品。1998年经FDA审核认证，它可以作为所有食品的通用甜味剂，并且不影响血液中葡萄糖的浓度，可以为糖尿病患者接受。另外，三氯蔗糖不被龋齿病菌利用，能够减少口腔内病菌产生的酸量以及链球菌细胞在牙齿表面的黏附，有效的起到抗龋齿作用
（4） 安全性 动物研究表明，三氯蔗糖在超过人类使用水平几百倍的大剂量情况下，始终长期食用也很安全。在普通人类志愿者身上进行的长期实验表明，三氯蔗糖不会对人类健康产生不可逆作用。经长期安全性认证试验，美国FDA确认其为GRAS（安全）级添加物。
三氯蔗糖的优良品质能代表目前甜味剂开发的最高水平，它在食品中的应用也越来越广泛。三氯蔗糖作为新一代的高甜度甜味剂，由于其优异的性能特点，应用前景将十分广阔，在美国、加拿大等国己在多种食品中替代蔗糖
三氯蔗糖可以在许多饮料中添加使用，在营养机能性饮料的生产中，使用三氯蔗糖可以掩盖维生素和各种机能性物质产生的苦味、涩味等不良风味。由于三氯蔗糖的稳定性极好，不易与其他物质发生反应，所以在饮料生产中作为甜味剂使用时，不会对饮料的香味、色调、透明性、粘性等稳定性指标产生任何影响，宜于使用。三氯蔗糖在发酵乳和乳酸菌饮料生产中添加使用时，不会被一般的乳酸菌和酵母菌分解，也不会阻碍发酵过程，因此，非常适用于发酵乳类、乳酸菌类饮料。
由于三氯蔗糖在加热杀菌、长期保存等方面具有较好的稳定性，因此，将三氯蔗糖作为甜味剂用于饮料生产时，易于生产使用和流通管理。尤其对咖啡等采用煮沸加热甚至采用蒸汽加热等方式销售的中性饮料，使用三氯蔗糖作为甜味剂可完全克服这类饮料在高温时呈现的甜度降低、甜味口感下降等缺点
把三氯蔗糖的应用归纳为以下几个方面：用于高温食品，如焙烤类
糕点食品、糖果类食品的生产中；用于发酵食品，如面包类、酸乳酪类等食品的生产中；用于低糖类健康食品中，如月饼等带糖馅类食品的生产中；利用三氯蔗糖渗透性能好的特点，用于水果罐头类、蜜饯类食品的生产中；在农、畜、水产品的生产加工中，利用三氯蔗糖的稳定性能，将其作为调味品，使食品的咸味、酸味等口感更加柔和。
骆希明介绍了三氯蔗糖作为一种功能型甜味剂在牙膏中的应用前景，指出由于它所固有的特性，能使我国牙膏的质量和风味更上一个台阶。黄文、贝惠玲等对三氯蔗糖溶液的甜度和口感进行了评价，介绍了在食品中三氯蔗糖和蔗糖配合使用的优越性，指出三氯蔗糖部分取代蔗糖时，生产出的菠萝米罐头口感更加醇和饱满，优于完全使用蔗糖的产品；在饮料中用三氯蔗糖部分取代蔗糖也可生产出口感优于完全使用蔗糖的产品
1.2.2三氯蔗糖的生产工艺研究进展由于天然原料蔗糖价廉易得，国外从70年代开始就有研究人员对它的衍生物感兴趣。1975年英国的Fairclough P.H.和Hough L·教授发表了合成氯代脱氧蔗糖衍生物的文章，指出1 '，6 '一蔗糖二醚与亚硫酰氯反应取代其上的羟基能得到晶体形式的氯代脱氧衍生物。这是最早关于三氯蔗糖这种化合物的报道。英国专利№ ·1543167对它作为一种甜味组分的用途进行了描述，指出它可以添加用于食品、饮料、牙膏和口香糖中。
1976年，英国Tate&Ly1e公司研究发现了3种具有高甜度的卤代蔗糖甜味剂，并申请了专利，其中包括4，1 '，6 '一三氯一4，1 '，6 '一三脱氧半乳蔗糖，1 '，6 '一二氯代蔗糖和4，6，1 '，6 '一四氯代蔗糖，其甜度能达到蔗糖的几百甚至几千倍。
Tate&Ly1e公司通过研发得到了晶体形式的4，1 '，6 '一三氯一4，1 '，6 '一三脱氧半乳蔗糖，指出原来的工艺中由蔗糖通过有机反应合成得到的这种物质是蓬松的白色粉末，具有吸湿性，不利于商业开发和应用。对其饱和溶液进行结晶，高于38 ℃时操作得到无水晶体，低于38 ℃时操作得到五水化合物晶体。
在TGS合成中的主要问题是在蔗糖的4，1 '，6 '-位选择性氯化，而要保证其他位的羟基不发生变化。但是其氯化的复杂性在于用氯原子取代的三个羟基活性不同，一个是较活泼的伯羟基一6 '位，一个是活性低的伯羟基一1 '位，另一个是仲羟基一4位。这种特殊的选择性意味着任何一种合成途径都要涉及一种蔗糖衍生物作为中间体，使蔗糖的4，1 '，6 '-位易于被氯取代，同时使其它位活性降低或得到保护。
根据深入分析蔗糖分子中8个游离羟基团的不同反应活性，以及被脱氧氯化衍生的难易程度，三氯蔗糖的制备方法大体有全基团保护法和单基团保护法两大类。一种途径是先把蔗糖的2，3，6，3 '，4 '-位的羟基用保护基来保护，如采用较方便的醚基或酯基，再对这种物质进行氯化，这就是所说的全基团保护法。另一种途径就是只选择性保护相对活泼性高的6-位，得到蔗糖-6-酯后再进行氯取代反应。这就是单基团保护法或称单酯法。
(1)全基团保护法
郑建仙讨论总结了全基团保护法合成三氯蔗糖的反应原理，其主要反应步骤如下：
针对该工艺涉及到的酰基转移作用，据Mckeown的研究，把三苯甲基蔗糖五乙酸酯溶于冰醋酸中，加热一段时间，并回流半小时得到产品收率最高，能达到50％以上。Jenner、Michael R·的研究认为，选择合适的反应条件能使这步酰基转移反应得到较高的产率。高温下在惰性溶剂中用弱酸处理2，3，4，3 '，4 '一蔗糖五乙酸酯，可以得到2，3，6，3 '，4 '一蔗糖五乙酸酯。研究发现把脱三苯甲基和酰基转移两步分开进行可以得到相当高的产率。此工艺所存在的问题是涉及到高温下用羧酸处理含有自由羟基的蔗糖衍生物，会促进酰化副反应。
Tully W.、Vernon N·给出了一种优化的三氯蔗糖的合成工艺，解决了上述工艺中存在的问题。研究发现，酰基转移可以在无水存在用弱碱催化下发生。这类碱具有动力学活性，同时又有位阻效应，能防止脱酰基减少副反应。该工艺的一个主要特点是酰基转移和氯化反应不仅可以分离开来进行，也可以酰基转移后不用分离产品，直接进行氯化。
李晔、晏日安[29]对Jenner等人的全基团保护法合成三氯蔗糖工艺作出了改进，首先在温和的反应条件下对蔗糖进行羟基保护，获得了高收率；然后采用乙酸进行脱三苯甲基和乙酰基迁移反应，简化了反应步骤；在氯代反应中选择了来源广泛且廉价的甲苯作溶剂。经改进后的工艺所用溶剂可全部回收利用，易于工业化。
近年来报道了多种反应条件缓和、产率较高、选择性良好的氯化试
剂。下面分别介绍：
①Vilsmeier试剂([XCIC=N R2]Cl-)
Vilsmeier试剂是一种较好的氯代试剂，其优点表现在制备容易和选择性较好，它可安全有效的氯化蔗糖分子4，1 '和6 '位，理论得率可达80％以上。Vilsmeier试剂是由无机酸氯化物与化学式为R2NCOX的N,N-烷基胺（如二甲基甲酰胺、二乙基乙酰胺）反应制得，其中x代表氢原子或甲基、R代表烷基。通常使用的无机酸氯化物有五氯化磷、光气和氯化亚砜等。
Vilsmeier试剂的氯化机理如下：
②三芳基膦与四氯化碳
三芳基膦和四氯化碳是转变伯醇和仲醇成为相应的有机卤化物的有效试剂。在较温和的条件下，三芳基膦与四氯化碳摩尔比为2：1，采用吡啶为溶剂，能选择性的氯取代蔗糖分子中较活泼的伯羟基6，6 '-位
Jenner等人的研究发现，当体系的温度从室温升至回流状态，该试剂能使蔗糖五乙酸酯的其它三个羟基位都得到氯化，包括不活泼的1 '-和4-位，并且产品得率较高，无其它氯化副产物。
③三芳基膦氧化物与氯化亚砜
与其它氯化试剂比较，该试剂具有副反应少、三苯基膦氧化物易回
收、易氯化等优点，理论得率为80％左右。
总的来看，全基团保护法工艺可操作性简单，暴露的羟基少，氯代条件宽松， 品易提纯精致，但是步骤繁多，路线长，消耗大，不利于工业应用。
（2）单基团保护法对糖类物质来说，6-位上的羟基较其他位上羟基更为活泼些，因此要使其他羟基发生反应，而6-位羟基保持不变，就需要对6-位羟基进行基团保护，这是单基团保护法考虑的出发点。研究蔗糖分子中各个羟基对氯化反应活性表明，反应活性顺序为6和6 '位>4位> 1 '位>4 '位>其他位。温和的氯化产生6，6 '-二氯蔗糖，中度的氯化产生4，6，6 '-三氯蔗糖衍生物，而强烈的氯化则生成4，6，1 '，6 '-四氯蔗糖衍生物。因此，只要将蔗糖的6-位羟基保护起来，再氯化就能得到目标产物。
以蔗糖为原料，用化学方法，使蔗糖6-位上的羟基生成单酯，即蔗糖-6-酯，再用适当的氯化试剂在蔗糖的4，1 '，6 '-位选择性氯化而生成三氯蔗糖-6-酯，最后脱去酰基，经结晶提纯即得到三氯蔗糖[34]。这就是单酯法合成三氯蔗糖的原理，其关键是蔗糖-6-酯的制备及其氯化。
①蔗糖-6-酯的合成
酰化试剂的选择应该基于产生的蔗糖酯对氯化反应具有稳定性，同时易于水解除去酰基。可选试剂包括乙酸、丙酸，苯甲酸等的酸酐或酰氯。就目前的工艺而言，可以用来保护6-位的酯基主要有乙酰基和苯甲酰基，应用研究较多的是蔗糖-6-乙酸酯的制备。
据Mufti,K.S.、Khan,R.A.的研究，选用乙酸酐作酰化试剂，低温下进行反应（-25 ℃、-45 ℃），同时维持蔗糖过量可得蔗糖-6-酯的产率为40％。
1989年Philip J.et al提出，蔗糖在惰性有机溶剂（如吡啶或DMF)中，
对甲苯磺酸催化下与原乙酸三甲酯反应生成蔗糖甲基-4，6-原乙酸酯，这种环状化合物水解开环得到蔗糖-4-乙酸酯和蔗糖-6-乙酸酯的混合物，在吡啶或叔丁胺作用下4位乙酰基迁移至6位，得到较高收率的蔗糖-6-乙酯。这种碱可选择叔丁胺或碱土金属的氢氧化物。在欧洲专利
EP0260979中，给出了这种蔗糖烷基-4，6-原酸酯的分子结构·
注：RI代表含1、3个碳原子的烷基；R2代表含1、4个碳原子的烷基或苯基。
George H·研究了原乙酸三甲酯法合成蔗糖-6-乙酸酯的连续工艺，指出将原料蔗糖和原乙酸三甲酯溶解于一种惰性有机溶剂如DMF中，采用一种pKa<1的强酸大孔树脂如磺酸进行催化。Khan R.A.、smith K.后来的研究证明，乙烯酮缩二乙醇可以代替原乙酸三甲酯与蔗糖作用得到蔗糖-6-乙酸酯，所需的反应条件与原乙酸三甲酯法的条件一致。
随后Navia首次提出利用有机锡的高选择性反应合成高收率的蔗糖-6-乙酸酯，利用一种活化的有机锡中间体化合物（1，3-二烃氧基-1，1，3，3-四烃基二锡氧烷），它们对酯化反应具有催化作用，其作用机理用下述反应方程式来表示·
注：Bu-表示正丁基，SUC-表示蔗糖-6-基。
研究发现，这类活化中间体能与蔗糖作用得到一种1，3-二-（6-0-蔗糖基）-1，1，3，3-四烃基二锡氧烷的化合物，这种物质极易与酰化试剂作用，得到高纯度的蔗糖-6-酯。该工艺中采用甲醇与二丁基氧化锡反应得到 1，3-二甲氧基-1，1，3，3-四丁基二锡氧烷，用它作酰化助剂，对蔗糖-6-位的选择性高达95％。
Neiditch D. s ·对上述给出的有机锡催化的反应工艺进行了深入研究，指出蔗糖可以直接与二丁基氧化锡反应得到这种有机锡-蔗糖加合物，1，3-二-（6-O-蔗糖基）1，1，3，3四丁基二锡氧烷，而不再需要采用低级烷醇作有机介质，不需要上述提到的那种有机锡中间体成分的参与。
在此条件下用HPLC测定的蔗糖-6-酯的产率达95.9％。
Walkup R. E·公开的专利中，采用二丁基氧化锡与一个二元醇、烷醇胺或烯醇式的a-羟基酮在惰性有机溶剂中反应，得到一种环状加合物，它在惰性有机溶剂中与蔗糖的6-位通过氧原子键合，得到的活性产物能与酰化试剂作用得到高选择性的蔗糖-6-酯，由这种工艺得到的蔗糖-6-酯在所有酯化的蔗糖里的比率能达到98.8％~99.4％
Vernon N· M·提出1，3-二酰氧基-1，1，3，3-四烃基二锡氧烷本身就能作为蔗糖-6-位酰化的催化剂，这样就可以使有机锡的回收利用变得简单、方便。随后，White ·J·A·对用这种催化剂催化的合成工艺进行了完善和改进，得到了收率较高的蔗糖-6-酯，同时节约了生产成本。
据Clark J.D. 2005年公开的专利，蔗糖在极性非质子溶剂中与上述有机锡酰化助剂（1，3-二酰氧基-1，1，3，3-四烃基二锡氧烷）反应，能得到高收率的蔗糖-6-酯。反应温度选取97 ℃为宜、体系压力以50kPa为宜。此工艺与White.J.A.给出的工艺相比，明显缩短了反应时间，这样就减少了环己烷用量，节省了反应成本。而且降解副产物减少，产品颜色变浅，蔗糖-6-酯与蔗糖-2-酯的比率明显提高了。
近年来国内关于这种工艺的研究也开始活跃起来。李春荣等人提供的三氯蔗糖合成工艺中，以蔗糖为原料，加入N，N-二甲基甲酰胺溶液，在硫酸盐固体酸催化剂或吸附在高分子载体上的硫酸盐固体酸催化剂作用下与乙酸乙酯发生酯交换反应，可选择性生成蔗糖-6-乙酸酯，其纯度在80％以上
研究表明，蔗糖和乙酸酐在弱碱性条件（如吡啶溶液）下很容易反应，单酯化物的得率较高。在含水的强碱性条件下，蔗糖和乙酸酐反应更容易生成多酯化物。尽管蔗糖的酯化反应也可以在酸性环境中进行，但酸性环境容易导致蔗糖的水解。
②蔗糖-6-酯的氯化
蔗糖中的醇羟基可以被多种氯代试剂氯化，如亚硫酰氯、三苯基膦/ 四氯化碳、Vilsmeier试剂、三苯基膦氧化物/氯化亚砜等
Walkup R·E ·对蔗糖-6-酯的氯化工艺进行了深入的研究，把光气直接加入蔗糖-6-酯的DMF溶液中，在不同的温度下，可以得到不同氯化深度的产物，采用逐渐升温的方式反应5h，就能得到收率稳定的产物三氯代蔗糖-6-酯[55]。Khan R.A.用亚硫酰氯作氯代试剂，吡啶为催化剂和酸吸收剂，以1，1，2-三氯乙烷为溶剂，反应产率能达65％。
Navia J· L·对从氯化反应混合液中提取三氯蔗糖-6-酯的工艺过程展开研究，指出98％以上的N，N-二甲基甲酰胺可以通过蒸馏法从混合液中除去，再用有机溶剂如乙酸乙酯萃取后结晶就能得到较纯净的三氯蔗糖-6-酯。walkup R.E.;Navia J· L·发表的专利报道了中间体三氯蔗糖-6-酯不从反应混合液中分离，直接脱酰基得到三氯蔗糖的过程。
（3）酶法合成三氯蔗糖的工艺探索
在化学合成的基础上，又发展了酶法合成三氯蔗糖。酶法合成涉及到以葡萄糖和棉籽糖两种原料的合成思路。
以葡萄糖为原料的酶法合成三氯蔗糖的工艺包括，葡萄糖经枯草杆菌megaterium发酵得到葡萄糖-6-乙酸酯，它与蔗糖的混合物，在由枯草杆菌产生的ß-果糖基转移酶的作用下生成蔗糖-6-乙酸酯，采用色谱分离后与Vilsmeier试剂反应得到4，1 '，6 '-三氯-4，1 '，6 '-三脱氧半乳蔗糖单酯，最后经脱酰基反应得到产物三氯蔗糖。
另外，在目前己有的各种合成三氯蔗糖的方法中，棉籽糖水解法受到人们的关注。虽然从技术和经济方面考虑，这种方法目前离实用阶段尚有一定距离，却为三氯蔗糖的合成提出了一种新的思路和方法，具有较高的理论研究价值和应用前景。棉籽糖水解法合成三氯蔗糖，是以棉籽糖为原料，经选择性氯化后，由a-半乳糖苷酶的水解作用，除去半乳糖基，制成三氯蔗糖。
与传统的纯化学合成法相比，酶法的突出优点在于：使用酶催化反应，专一性强；使用的有机溶剂少[62]。但在合成过程中引入酶反应的同时，也导致了一些难以克服的缺点：需要发酵和酶反应两套设备（包括杀菌处理设备），固定资产投资较大；发酵过程需要杀菌及分离工序除去其中的多余原料，且设备利用率低，导致成本较高；虽然果糖转移酶反应可以在高底物浓度下进行，并获得较高得率的目标产物，但分离提纯困难。
1.2.3三氯蔗糖的脱色和分离方法(1)产品脱色研究
合成中得到的反应混合液中除含有效成分三氯蔗糖外，还含有反应
副产物及未参加反应的原料和反应中间体，外观呈深棕色，颜色较深且混浊，故必须对其进行脱色处理，否则将直接影响下一步的提纯工艺和三氯蔗糖的产品质量。对于有色溶液的脱色，通常可用适当的具有表面活性的固体吸附剂将溶液中的有色物质吸附在固体表面上，达到脱色的目的
韦异、粟晖等分别选用活性炭、大孔弱酸吸附树脂DK110、大孔弱碱离子交换树脂D345、脱色树脂HD-I、大孔吸附树脂HZ一803等对三氯蔗糖反应混合液进行脱色实验，结果发现，采用活性炭对三氯蔗糖反应混合液进行脱色是最佳选择。活性炭用量和脱色温度对三氯蔗糖反应混合液的脱色效果影响较显著。三氯蔗糖反应混合液用活性炭脱色的适宜工艺条件为：粉末活性炭用量5％，脱色时间30min，脱色温度60 ℃。在该条件下进行了5次平行实验，脱色率为92.4~94.1％，三氯蔗糖损失率为5.7％~7.9％。
（2）产品分离方法
粗产品中除三氯蔗糖外还含有反应副产物及未完全反应的原料和反应中间体，故必须对其进行分离提纯。对于三氯蔗糖的分离提纯，国内外报道较少。
韦异、粟晖等首次研究在薄层色谱定性分析的基础上，采用柱色谱分离提纯三氯蔗糖，得到了满意的效果。经实验确定展开剂组成为 V（二氯甲烷）：V（甲醇）=4：1，薄层展开后三氯蔗糖的Rf=0.5,分离点数为5个，三氯蔗糖与其它组分分离较好，展开时间20min。经柱色谱分离提纯后的三氯蔗糖，采用高效液相色谱仪，以示差折光检测器检测用峰面积归一法测得其纯度为97.34％。采用反相高效液相色谱法对三氯蔗糖合成产物进行分离和测定，方法简单快速，重现性好，平均回收率在 99.5％，变异系数0.84％。该方法可用于产品的质量检验，同时对提纯过程的工艺控制具有较好的指示作用。
1.3论文主要研究内容本论文选用工艺过程较简单的单基团保护法来合成三氯蔗糖，分别探索了蔗糖-6-乙酸酯、三氯蔗糖-6-乙酸酯两种中间体的合成条件，并对其进行了优化；对产物的分离分析方法进行了探讨，对产品的理化性质进行了初步测定，并尝试建立测定方法。主要研究内容包括以下几个方面：
①以蔗糖和其它有机试剂为原料，分别采用原乙酸三甲酯和二丁基氧化锡/乙酸酐两种酯化试剂体系来合成蔗糖-6-乙酸酯，确定反应的主要影响因素，通过单因素实验对反应条件进行优化，并对两种试剂酯化结果进行比较。
②研究蔗糖-6-乙酸酯的氯化工艺，采用不同氯化试剂（包括氯化亚砜、Vilsmeier试剂）进行实验，找出一种合适的氯化试剂，确定反应的主要影响因素，通过单因素实验确定合成4，1 '，6 '-三氯蔗糖-6-乙酸酯的适宜的工艺条件。
@简化由4，1 '，6 '-三氯蔗糖-6-乙酸酯脱乙酰基得到三氯蔗糖的工艺过程。
@分别采用薄层色谱和柱色谱法对蔗糖-6-乙酸酯、三氯蔗糖-6-乙酸酯、三氯蔗糖的分析分离方法展开研究，并对分离后的产品进行分析测定和结构认证。
第2章 蔗糖-6-乙酸酯的合成本章以蔗糖为原料，采用原乙酸三甲酯和二丁基氧化锡/乙酸酐两种酯化试剂来合成蔗糖-6-乙酸酯，通过两种方法的比较确定了较好的酯化合成试剂，并对反应条件进行了优化。
2.1合成机理(1)原乙酸三甲酯法的合成机理
蔗糖在惰性有机溶剂DMF中，对甲苯磺酸催化下与原乙酸三甲酯反应生成蔗糖甲基-4，6-原乙酸酯，这种环状化合物水解开环得到蔗糖-4-乙酸酯和蔗糖-6-乙酸酯的混合物，在叔丁胺作用下4-位乙酰基迁移至6-位，反应完成后，减压蒸馏除去溶剂，经真空干燥得到较高收率的蔗糖-6-乙酸酯。其反应历程[39]如下：
由反应历程可以看出，合成蔗糖-6-乙酸酯的反应过程中，可能出现的副产物有：蔗糖甲基-4，6-原乙酸酯、蔗糖-4-乙酸酯，其中原乙酸酯随着反应及产物分离过程中的分解不断减少，蔗糖-4-乙酸酯成为主要的副产物。（2）二丁基氧化锡法的合成机理
采用N，N-二甲基甲酰胺为溶剂，环己烷为助溶剂，蔗糖与二丁基氧化锡反应得到一种蔗糖有机锡加合物，这种物质与乙酸酐作用生成蔗糖-6-乙酸酯和1，3-二乙酰基-1，1，3，3-四丁基二锡氧烷。本反应利用一种活化的有机锡中间体1，3-二-（6-O-蔗糖基）-1，1，3，3-四烃基二锡氧烷，它们对酯化反应具有催化作用。其反应历程如下：
注：Bu一表示正丁基，SUC一表示蔗糖-6-基。
在对酯化反应的研究中发现，当用物质的量比为1：1：1.0的蔗糖与有机锡反应时，通过改变滴加的乙酸酐的量，可以分别得到以蔗糖-6-乙酸酯为主要产物和以蔗糖-2，6-二乙酸酯为主要产物的反应混和液。当二丁基氧化锡过量时，主要形成有机锡与2-位和6-位脱水的蔗糖一有机锡络合物文献中对其结构进行了推测，结构如下：
因为6-位的锡是与伯碳结合，所以更容易被乙酰基置换下来，因此当将1.1mol等价的乙酸酐加入反应体系时，得到了以蔗糖单酯为主要产物的反应混和液；但当乙酸酐的滴加量加大时，2-位与伯碳结合的锡也将被乙酰基置换下来，所以随着乙酸酐的滴加量的增加，得到了以蔗糖
二酯为主产物的反应混和液。
2.2实验设备及药品(2) 实验药品
2.3实验内容2.3.1原乙酸三甲酯合成法
(1)合成步骤
在100mL烧瓶中加入10 ·0g（0 · 0292mol）蔗糖和40mLN,N-二甲基甲酰胺，加热至蔗糖完全溶解，冷却至室温，置于恒温加热磁力搅拌器中，在一定搅拌速度下，加入定量的对甲苯磺酸，准确称取一定量的原乙酸三甲酯，室温下反应一定时间，得到蔗糖甲基-4，6-原乙酸酯。加入蒸馏水4mL,搅拌反应一定时间，得到蔗糖-4-乙酸酯和蔗糖-6-乙酸酯的混合物。继续加入一定量叔丁胺，搅拌反应一定时间，得到以蔗糖-6-乙酸酯为主的反应混合液。在85 ℃，真空度为0.95MPa条件下减压蒸馏，得到棕色透明浆状物，最后在真空干燥箱内干燥数小时至恒重得蔗糖-6-乙酸酯粗品。
（2）单因素考察内容
单因素实验是指一项实验中只改变一个可控因素，其它可控因素不变的实验方法。在用原乙酸三甲酯法合成蔗糖-6-乙酸酯过程中，原乙酸三甲酯和蔗糖的物质的量比、酸催化反应液pH值、酸催化的时间、水解时间、碱催化反应液pH值以及碱催化时间等为影响蔗糖-6-乙酸酯合成的主要因素，并且均为可控因素。
通过条件探索实验确定了各步的主要影响因素，根据相关文献筛选出大致反应条件，选取有价值的因素进行了单因素考察，考察内容如下：原乙酸三甲酯和蔗糖的物质的量比：选择酸催化反应液pH值5.0、酸催化时间1.5h、水解时间lh、碱催化反应液pH值9.0、碱催化时间
3h,选取物质的量比为0· 8：1.0、1.0：1.0、 1.2：1.0、1.4：1.0、1.6：1.0进行考察，比较不同条件下反应的产率情况。
酸催化反应液pH值：选择原乙酸三甲酯与蔗糖物质的量比1.2：1.0、酸催化时间1.5h、水解时间l h、碱催化反应液pH值9.0、碱催化时间 3h,选取酸催化反应液的pH值为6.0、5.0、4.0、3.0、2.0进行考察，比较不同反应液pH值下反应的产率情况。
酸催化反应时间：选择原乙酸三甲酯与蔗糖物质的量的比1.2：1.0、酸催化反应液pH 5.0、水解时间l h、碱催化反应液pH值9.0、碱催化时间为3h,选取酸催化时间分别为0.5、1.0、1.5、2.0、2.5h进行考察，比较不同酸催化时间下的产率情况。
水解时间：选择原乙酸三甲酯与蔗糖物质的量的比1.2：1.0、酸催化反应液pH 5.0、酸催化时间1.5h、碱催化反应液pH值9.0、碱催化时间 3h,选取水解时间分别为0.50、0 .75、1.0、1.5、2.0h进行考察，比较不同水解时间下的产率情况。
碱催化反应液pH值：选择原乙酸三甲酯与蔗糖物质的量的比
1.2:1.0、酸催化反应液pH 5.0、酸催化时间1.5h、水解时间1h、碱催化时间3h,选取碱催化反应液pH值分别为8.0、9.0、10.0、11.0、12.0进行考察，比较不同碱催化pH值下的产率情况。
碱催化反应时间：选择原乙酸三甲酯与蔗糖物质的量的比1.2：1.0、酸催化反应液pH 5.0、酸催化时间1.5h、水解时间lh、碱催化反应液pH 值9.0，选取碱催化反应时间分别为1、2、3、4、5h进行考察，比较不同碱催化反应时间下的产率情况。
（3）实验结果与讨论
①原乙酸三甲酯和蔗糖的物质的量比对蔗糖-6-乙酸酯产率的影响
对原乙酸三甲酯和蔗糖的物质的量比进行考察的实验数据如表2-1
所示。为方便物料衡算，将产物蔗糖-6-乙酸酯、副产物蔗糖-4-乙酸酯以及未反应的蔗糖的量都列入了实验数据表中。由表2-1可以看出，在物质的量比为1.4时，蔗糖的转化率最大，可达到85.9％；原料的损失率最大在8.9％，这主要是由柱色谱分离过程中硅胶的不可逆吸附引起的。
表2一1物料比对反应产物组成的影响
原乙酸三甲酯与蔗糖的物质的量比
图2-1原乙酸三甲酯和蔗糖物质的量比对蔗糖-6-乙酸酯产率的影响
蔗糖-6-乙酸酯产率随原乙酸三甲酯和蔗糖的物质的量比的变化见图 2-1所示。由图2-1可知原乙酸三甲酯用量较少时，蔗糖-6-乙酸酯的产率很低。随着原乙酸三甲酯用量的增加，蔗糖的转化率升高，蔗糖-6-乙酸酯的产率也升高。当原乙酸三甲酯与蔗糖物质的量比达到1.2:1.0时，蔗糖-6-乙酸酯的产率达到最高。当原乙酸三甲酯过量时，产率有下降的趋势，由此分析，原乙酸三甲酯过量对蔗糖-6-乙酸酯的产率的提高作用不大，但却污染了反应物，影响了产物的纯度。
通过上述单因素实验，确定原乙酸三甲酯与蔗糖的合适的物质的量比为1.2:1.0
②酸催化反应液pH值对蔗糖-6-乙酸酯产率的影响
对酸催化生成蔗糖甲基-4，6-原乙酸酯过程的反应液pH值进行考察，所得数据如表2-2所示。由表2-2的数据可看出在酸性条件下反应，pH 值的变化对蔗糖的转化率影响较大，对蔗糖-6-乙酸酯的产率影响较小。
据物料衡算可发现本组实验蔗糖的损失率在6 .0％左右。
表2-2酸催化反应液pH值对反应产物组成的影响
酸催化反应液pH值
图2-2酸催化反应液pH值对蔗糖-6-乙酸酯产率的影响
蔗糖-6-乙酸酯产率随酸催化反应液pH值的变化见图2-2所示。由图2-2可知，酸催化反应中如酸的加入量不够，反应不完全，有较多的蔗糖没有参加反应，蔗糖-6-乙酸酯产率低。随着催化剂的增加，蔗糖的转化率增加，蔗糖-6-乙酸酯产率也相应增加。当pH值达到4.0左右时，蔗糖-6-乙酸酯的产率达到最大值。之后有降低的趋势，由此分析，酸过量较多，易造成酸解，也不会得到高产率的蔗糖-6-乙酸酯。
通过上述单因素实验，确定酸催化过程合适的反应液pH值为4.0。
③酸催化反应时间对蔗糖-6-乙酸酯产率的影响
对酸催化生成蔗糖甲基-4,6-原乙酸酯过程的反应时间进行考察，实验结果见表2-3。
表2-3酸催化反应时间对反应产物组成的影响
由表2-3可知酸催化时间在1.5h时，蔗糖己达到最大转化率88.7％，不适宜再延长反应时间。
蔗糖-6-乙酸酯产率随酸催化反应时间变化见图2-3所示。由图2-3 可知：酸催化反应时间短，反应不完全，有较多的蔗糖没有参加反应，蔗糖的转化率低，蔗糖-6-乙酸酯产率也低。随着催化时间的增长，蔗糖的转化率增加，蔗糖-6-乙酸酯的产率相应增加。当催化时间达到1.5h, 蔗糖-6-乙酸酯的产率达到最大值。之后基本保持稳定，没有太大的变化，但反应时间过长也易造成酸解，对得到高产率的蔗糖-6-乙酸酯不起作用。
7 5
酸催化反应时间/h
图2-3酸催化反应时间对蔗糖-6-乙酸酯产率的影响
通过上述单因素实验，确定酸催化过程合适的反应时间为1.5h.
④水解时间对蔗糖-6-乙酸酯产率的影响
针对蔗糖甲基-4，6-原乙酸酯水解得到蔗糖-4-乙酸酯和蔗糖-6-乙酸酯过程的反应时间进行考察，实验结果见表2-4。
表2-4水解时间对反应产物组成的影响
绘制蔗糖-6-乙酸酯及蔗糖-4-乙酸酯的产率随水解反应时间的变化曲线得到图2一4。由图2一4可发现，对于原酸酯水解生成蔗糖-6-乙酸酯和蔗糖-4-乙酸酯的反应，若反应时间短，水解不完全，有较多的蔗糖甲基-4，6-原乙酸酯没有进行水解开环，蔗糖-6-乙酸酯及蔗糖-4-乙酸酯产率都比较低。随着水解时间的增长，蔗糖甲基-4，6-原乙酸酯的转化率增加。当水解时间增加到lh,两种单酯的产率都达到最大值，之后基本保持稳定，没有太大的变化。
一
蔗糖-6-乙酸酯
蔗糖-4-乙酸酯
水解反应时间/h
图2-4水解时间对蔗糖-6-乙酸酯及蔗糖-4-乙酸酯产率的影响
通过上述单因素实验，确定水解过程合适的反应时间为1.5hO
o碱催化反应液pH值对蔗糖-6-乙酸酯产率的影响
针对碱催化条件下蔗糖-4-乙酸酯转化为蔗糖-6-乙酸酯过程的反应液pH值进行考察，实验结果见表2-5。
表2-5碱催化反应液pH值对反应产物组成的影响
碱催化反应液 pH值
各组分的产率/％
蔗糖-6-乙酸酯蔗糖-4-乙酸酯
蔗糖
10·0
11.0
12 ·0
54· 3
69 · 1
69 · 5
65 ·4
63 ·4
34 · 1
19 · 8
18 · 1 19 ·9
20·5
蔗糖-6-乙酸酯及蔗糖-4-乙酸酯的产率随碱催化反应液pH值的变化见图2-5所示。
由图2-5可知：碱性条件下发生蔗糖-4-乙酸酯向蔗糖-6-乙酸酯的迁移反应，若碱加入量不够，则迁移不完全，有较多的蔗糖-4-乙酸酯没有发生迁移反应，蔗糖-6-乙酸酯产率比较低。随着迁移反应液pH值的增大，蔗糖-4-乙酸酯的含量减小，蔗糖-6-乙酸酯的含量增加。当反应液pH 值增大到10.0时，蔗糖-6-乙酸酯的含量达到最大值，蔗糖-4-乙酸酯的含量达到最小值，之后前者有上升的趋势，后者有下降的趋势。
碱催化迁移pH值
图2-5碱催化反应液pH值对蔗糖-6-乙酸酯及蔗糖-4-乙酸酯产率的影响
通过上述单因素实验，确定碱催化过程合适的反应液pH值为10 .0。
⑥碱催化反应时间对蔗糖-6-乙酸酯产率的影响
针对碱催化条件下蔗糖-4-乙酸酯转化为蔗糖-6-乙酸酯过程的反应时间进行考察，实验结果见表2-6。蔗糖-6-乙酸酯及蔗糖-4-乙酸酯的产率随碱迁移时间的变化见图2-6所示。
表2-6碱催化时间对反应产物组成的影响
碱催化时间/h
图2-6碱催化时间对蔗糖-6-乙酸酯及蔗糖-4-乙酸酯产率的影响
由图2-6可知：碱性条件下发生蔗糖-4-乙酸酯向蔗糖-6-乙酸酯的转移反应，若反应时间短，反应不完全，有较多的蔗糖-4-乙酸酯未发生迁移反应，蔗糖-6-乙酸酯产率比较低。随着迁移反应时间的增加，反应液中蔗糖-4-乙酸酯的含量减小，蔗糖-6-乙酸酯的含量增加。当反应时间增加到3h,蔗糖-6-乙酸酯的含量达到最大值，此时蔗糖-4-乙酸酯的含量最小，之后两者都基本保持稳定，没有太大的变化。
通过上述单因素实验，确定碱催化过程合适的反应时间为3h. 通过对原乙酸三甲酯法合成蔗糖-6-乙酸酯的单因素考察，确定优化的工艺条件为：原乙酸三甲酯与蔗糖物质的量比1.2：1.0、酸催化反应溶液的pH值4.0、酸催化时间1.5h、水解时间1.5h、碱催化迁移反应溶液的pH值10.0、碱催化时间3h;在此条件下蔗糖-6-乙酸酯的产率达到69.0％。
2.3.2二丁基氧化锡合成法(1)实验步骤
①二丁基氧化锡法合成蔗糖-6-乙酸酯
在250mL的三口烧瓶中加入10.0g（0.0292mol）蔗糖和
40mLN,N-
甲基甲酰胺，加热至蔗糖完全溶解，冷却至70 ℃以下，加入一定量的二丁基氧化锡和40mL环己烷；接上带分水器的冷凝管，置于恒温加热磁力搅拌器中，一定温度下回流反应一定时间。反应液置于冰水浴中冷却至5 ℃以下，向其中滴加一定量的乙酸酐，控制滴加时间在半小时，升温至20 ℃搅拌反应2h。反应完后分去环己烷相，再用20mL环己烷萃取三次，分去萃取液得到蔗糖-6-乙酸酯的N，N-二甲基甲酰胺溶液，减压蒸馏除去溶剂，置于真空干燥箱中干燥至恒重，得到蔗糖-6-乙酸酯粗品。
②二丁基氧化锡与环己烷的回收
将合并达到IL的环己烷萃取液常压浓缩至200mL，回收得环己烷 750mL；向500mL带有机械搅拌、温度计、冷凝管、滴液漏斗的四口烧瓶中加入1mol•L -1的氢氧化钠溶液300mL，升温至93 ℃，搅拌下将200mL 有机锡浓缩液缓慢滴入，有白色粉末状二丁基氧化锡生成。过滤，滤饼烘干得到二丁基氧化锡50.0g，同时继续得到回收环己烷150mL。回收得到的二丁基氧化锡和环己烷重复利用。
（2）单因素考察内容
通过条件探索实验确定了各步合成的主要影响因素有二丁基氧化锡用量、回流时间、回流温度、滴加乙酸酐量等，根据相关文献筛选出大致反应条件，选取有价值的因素进行了单因素考察，考察内容如下：
二丁基氧化锡与蔗糖的物质的量比：在回流时间为5h、回流温度为 85 ℃、乙酸酐与蔗糖的物质的量比为1.0: 1.0的条件下，选取物料比为0.8、 0.9、1.0、1.1、 1.2,考察对蔗糖-6-乙酸酯产率的影响。
回流温度：在二丁基氧化锡与蔗糖的物质的量比为1.1：1.0、回流时间为5h、乙酸酐与蔗糖的物质的量比为1.0: 1.0的条件下，选取回流温度为82 ℃、85 ℃、90 ℃、95 ℃、100 ℃，考察对蔗糖-6-乙酸酯产率的影响。
回流时间：在二丁基氧化锡与蔗糖的物质的量比1.1：1.0、回流温度为85 ℃、乙酸酐与蔗糖的物质的量比为1.0: 1.0的条件下，选取回流时间为：3h、4h、5h、6h、7h,考察对蔗糖-6-乙酸酸酯产率的影响。
乙酸酐与蔗糖的物质的量比：在二丁基氧化锡与蔗糖的物质的量比为1. 1：1.0、回流温度为85 ℃、回流时间为5h的条件下，选取乙酸酐与蔗糖的物质的量比为：0.8、0.9、1.0、1.1、1.2,考察对蔗糖-6-乙酸酯产率的影响。
（3）实验结果与讨论
①二丁基氧化锡与蔗糖的物质的量比对蔗糖-6-乙酸酯产率的影响
通过改变二丁基氧化锡与蔗糖的物质的量比对反应原料配比进行考察，实验结果见表2-7。
由表2-7可知，随二丁基氧化锡与蔗糖的物质的量比的增加，蔗糖的转化率升高，当二丁基氧化锡与蔗糖的物质的量比为1.1 : 1.0时，蔗糖的转化率达到89.8％，之后略有升高；原料蔗糖的损失在5％左右。
表2-7二丁基氧化锡与蔗糖的物质的量比对反应产物组成的影响
有机锡与蔗糖物质的量比
图2-7二丁基氧化锡和蔗糖物质的量比与蔗糖-6-乙酸酯产率关系
由图2-7可知，二丁基氧化锡用量较少时，二丁基锡氧基蔗糖的收率低，尚有大量的蔗糖未参加反应，且其存在会影响下一步与乙酸酐的反应。随着二丁基氧化锡用量增加，蔗糖的转化率升高，蔗糖-6-乙酸酯的产率也升高。当有机锡与蔗糖物质的量比达到1.1:1.0时，蔗糖-6-乙酸酯产率达到最大，达到80.3％。但二丁基氧化锡用量过高时，副产物同时增加，导致蔗糖-6-乙酸酯的产率降低。
通过上述单因素实验，确定二丁基氧化锡与蔗糖的合适的物质的量比为1.1:1.00
②回流温度对蔗糖-6-乙酸酯产率的影响
对回流过程的反应温度进行考察，实验结果见表2-8。
表2-8回流温度对产物组成的影响
由表2-8可以发现，随着回流温度升高，蔗糖转化率是不断增加的，当回流温度在90 ℃时，蔗糖转化率就达到88.4％，之后略有增加；原料蔗糖的损失率基本在6％左右。
图2-8回流温度与蔗糖-6-乙酸酯产率关系
由表2-8给出的数据绘制蔗糖-6-乙酸酯的产率随回流温度的变化曲线，得到图2-8。由图2-8可知，回流温度对反应目标产率影响很大。回流温度过低，反应速度缓慢，脱水效率低，在相同时间内，中间产物二丁基锡氧基蔗糖的收率低，尚有大量的蔗糖未参加反应，多余的水的存在影响第二步的乙酰化反应，致使蔗糖-6-乙酸酯产率低。随着回流温度的升高，蔗糖-6-乙酸酯产率增加很快，当温度升至90 ℃时，蔗糖-6-乙酸酯产率达到最大，达到79.8％。若回流温度继续升高，高于95 ℃时，反应液颜色很深，部分蔗糖出现焦化现象，蔗糖的转化率升高，但副产物量同时增加，会降低蔗糖-6-乙酸酯的产率。
通过上述单因素实验，确定最佳回流温度是90 ℃。
@回流时间对蔗糖-6-乙酸酯产率的影响
考察不同回流时间对蔗糖-6-乙酸酯产率的影响，实验数据见表2-9。
由表2-9可知，随回流时间的延长，蔗糖的转化率不断升高，当反应时间增加到6h时，蔗糖的转化率达到90.7％，之后基本保持稳定；原料蔗糖的损失率基本在5％以内。
图2-9回流时间与蔗糖-6-乙酸酯产率关系
由表2-9给出的数据绘制蔗糖-6-乙酸酯的产率随回流时间的变化曲线，得到图2-9。由图2-9可知，回流时间较短时，蔗糖与二丁基氧化锡反应不完全，中间产物二丁基锡氧基蔗糖的收率低，大量的蔗糖未反应，蔗糖-6-乙酸酯的产率较低。随着回流时间延长，蔗糖转化率增大，目标产物产率增大，当反应时间达到6h后，这种增大趋势变缓，继续延长反应时间，一方面导致反应副产物的增加，另一方面蔗糖也会出现焦化现象，蔗糖-6-乙酸酯的产率不再有明显升高。
通过上述单因素实验，确定回流过程适宜的反应时间为6h。
④乙酸酐与蔗糖的物质的量比对蔗糖-6-乙酸酯产率的影响
考察乙酸酐与蔗糖的物质的量比对蔗糖-6-乙酸酯产率的影响，实验数据见表2-10。
由表2-10可发现，随着乙酸酐量的增加，蔗糖转化率不断增大，当乙酸酐与蔗糖的物质的量比为1.0:1.0时，蔗糖转化率达到86.9％，之后稍有下降；蔗糖的原料损失率基本在5％以内。
绘制蔗糖-6-乙酸酯的产率随乙酸酐与蔗糖物质的量比的变化曲线见图2-10所示。由图2-10表明，乙酸酐添加量不足时，尚有大量的二丁基锡氧基蔗糖未反应，这在很大程度上降低了蔗糖-6-乙酸酯产率和纯度。随着乙酸酐添加量增加，蔗糖的转化率升高，但添加过量时，2位易于伴随6位的基团同时被乙酰基置换下来，形成二酯。从表中数据也可以发现，增加乙酸酐用量时，副产物二酯的量不断增加，这也会降低蔗糖-6-乙酸酯的产率和纯度。
乙酸酐与蔗糖物质的量比
图2-10乙酸酐与蔗糖物质的量比和蔗糖-6-乙酸酯产率关系
通过上述单因素实验，确定乙酸酐与蔗糖的合适的物质的量比为 1.0:1.00
通过对二丁基氧化锡法合成蔗糖-6-乙酸酯的单因素考察，确定优化的工艺条件为：二丁基氧化锡与蔗糖的物质的量比1.1：1.0、回流温度90 ℃、回流时间6h、乙酸酐与蔗糖的合适的物质的量比为1.0:1.0,此条件下蔗糖-6-乙酸酯产率达80.0％。
2.4蔗糖-6-乙酸酯的结构表征对体系所含成分较清楚的情况下测定产品结构较为简单、易行、准确的方法是红外光谱鉴定法。为了考察是否合成了目的产物，本论文用红外光谱和核磁共振波谱对产物分子结构进行了鉴定
图2-11和图2-12分别是原料蔗糖和产物蔗糖-6-乙酸酯的红外光谱图。
从图2-11可以看出，在3663cm-1出现的峰形状尖锐，是由0-H的伸缩振动引起的；在3380cm-1附近出现的峰宽而强，初步判断是由于部分0-H在分子间形成氢键而引起的。在2943cm-1出现的峰是-CH2-中C-H 的伸缩振动吸收峰。在1068cm-1出现的强峰是C-O的伸缩振动吸收峰。
把图2-11和2-12进行对比分析，在3406cm-1出现的峰是由缔合羟基的伸缩振动引起的，与原料蔗糖相比其强度减弱，是由于引入酯基的缘故。在2928cm-1出现的峰是甲基和亚甲基中C-H的伸缩振动吸收峰。值得关注的是在1735cm-1出现的强峰，这是C=O的特征吸收峰；在 1136cm-1出现的峰是C-O-C的对称伸缩振动吸收峰，这两个峰正是酯类的特征吸收。
图2一13是产物蔗糖-6-乙酸酯的核磁共振H谱，表2-11中列出了蔗糖和蔗糖-6-乙酸酯的1HNMR谱峰数据。
由蔗糖到蔗糖-6-乙酸酯（缩写为S-6-A）分子结构中H质子所处的化学环境变化表示如下：
由表中数据可以发现，蔗糖-6-乙酸酯6位碳原子上H的化学位移值由于乙酰基的引入明显增大。另外，观察蔗糖-6-乙酸酯的1HNMR谱图发现，在δ2.01处出现的单峰为乙酰基上的甲基峰。由此可以推断合成的产物为目标产物。
图2-13产物蔗糖-6-乙酸酯的IHNMR谱
2-5蔗糖-6-乙酸酯的物性测定蔗糖-6-乙酸酯作为一种新的化合物，文献中对于它的报道较少。根据结构决定性质的原理，通过原料蔗糖的物性来推测产品蔗糖-6-乙酸酯的物性。
用显微熔点测定仪对原料和产品的熔点进行了测定，实验结果与预测的基本相符。由于实验中采用的原料原乙酸三甲酯和二丁基氧化锡是工业纯，有一定的杂质，所以用熔点仪测定其熔点为一温度范围（89~92 ℃），熔点较文献值（94~96 ℃）较低且熔点范围较宽。
实验还对原料及产品的溶解性进行了探索，结果如表2-12所示。
2.6本章小结
通过实验分别得到了两种方法合成蔗糖-6-乙酸酯的主要影响因素和优化的工艺条件，并对两种方法进行了对比，得出结论如下：
(1)原乙酸三甲酯法合成蔗糖-6-乙酸酯优化的工艺条件为：原乙酸三甲酯与蔗糖物质的量比1.2:1.0、酸催化反应溶液的pH值4.0、酸催化时间1.5h、水解时间1.5h、碱催化迁移反应溶液的pH值10.0、碱催化时间3h;在此条件下蔗糖-6-乙酸酯的产率达到69.0％。
（2） 二丁基氧化锡法合成蔗糖-6-乙酸酯优化的工艺条件为：二丁基氧化锡与蔗糖的物质的量比1.1:1.0、回流温度90 ℃、回流时间6h、乙酸酐与蔗糖的合适的物质的量比为1.0:1.0,此条件下蔗糖-6-乙酸酯产率达 80.0％。
（3） 通过对两种合成方法的对比发现：原乙酸三甲酯合成法在室温下进行，对反应设备的要求不高，反应物不易焦化，得到产物的色泽较好。但由于副产物较多，分离条件要求苛刻，目标产物蔗糖-6-乙酸酯的收率和纯度较低；二丁基氧化锡合成法分两步进行，高温下对反应设备的要求较高，能耗较大，若反应条件控制不当容易焦化。催化剂和溶剂均可以回收再利用，所得蔗糖-6-乙酸酯的收率较高，是较理想的合成蔗糖-6-乙酸酯的方法。
（4） 用红外光谱和核磁共振波谱对产物分子结构进行了鉴定，确证了合成的目标产物。
第3章 三氯蔗糖-6-乙酸酯的合成在三氯蔗糖的合成过程中，氯化过程是其中最复杂的一步，副反应多而且反应程度难以控制。本章以蔗糖-6-乙酸酯和氯化试剂为原料合成三氯蔗糖-6-乙酸酯，采用了氯化亚砜直接氯化、Vilsimier试剂氯化两种方法，在优化合成工艺的同时对两种试剂氯化效率进行了比较。
3.1三氯蔗糖-6-乙酸酯的合成机理本反应是以第一步合成得到的蔗糖-6-乙酸酯为原料，在其4，1 '，6 '-位分别引入氯原子进而得到三氯蔗糖-6-乙酸酯。
在对蔗糖-6-乙酸酯氯化过程中，所有文献中的氯化试剂都基于以下两个体系：氯化亚砜体系和Vilsimier试剂体系。氯化亚砜体系主要由氯化亚砜和吡啶组成或氯化亚砜与三苯基氧磷、吡啶组成；Vilsimer试剂体系主要有二甲基甲酰胺与五氯化磷、三氯氧磷、光气、氯化亚砜等分别组成。在氯化亚砜与吡啶组成的体系中，吡啶气味难闻，操作环境十分恶劣；研究发现，Vilsmeier试剂是一种较好的氯代试剂，其优点表现在制备容易和选择性较好，它可安全有效地氯化蔗糖分子的4,1 '和6 '-位，理论得率可达80％以上。
Vilsmeier试剂是由无机酸氯化物与化学式为R2NCOX的N,N-二烷基胺（如二甲基甲酰胺、二乙基乙酰胺）反应制得，其X代表氢原子或甲基、R代表烷基。通常使用的无机酸氯化物有五氯化磷、光气和氯化亚砜等。
采用氯化亚砜和N,N-二甲基甲酰胺来合成Vilsmeier试剂，其合成及氯化机理如下：
采用固体光气的氯化反应机理与此类似，表示如下：
由于氯原子是分步引入到蔗糖酯中，反应中除主要生成4,1 ',6 '一二氯蔗糖-6-乙酸酯外，还产生副产物主要有6 '-一氯蔗糖-6-乙酸酯、4,6 '-二氯蔗糖-6-乙酸酯、三氯蔗糖-3，6-二乙酸酯以及其它四氯代蔗糖酯类化合物。
3.2实验设备及药品
(1) 实验设备仪器名称
(2) 实验药品
3.3实验内容
实验分别采用氯化亚砜直接氯化、Vilsimier试剂氯化两种氯化试剂来合成三氯蔗糖-6-乙酸酯。
3.3.1采用氯化亚砜的氯化由第2章制得的蔗糖-6-乙酸酯的DMF溶液，加入到250mL的三口烧瓶中，加入50mL乙酸乙酯，冰水浴使混合液降到10 ℃以下。缓慢滴加一定量氯化亚砜，控制滴加过程温度不超过20 ℃，滴加完后缓慢升温至80 ℃回流一定时间，然后再缓慢升至110 ℃回流一定时间。反应完后用冰水浴降温至10 ℃，加入4mol/LNa0H溶液中和至中性。反应液用 50mL乙酸乙酯萃取三次。合并萃取液，加活性炭脱色。在80 ℃高真空下减压蒸馏得到浆状物，经柱色谱分离得白色固体。
实验考察了氯化亚砜用量、反应温度、反应时间、助溶剂（乙酸乙酯）与溶剂(DMF)体积比对反应的影响，并对反应条件进行了优化。
( 1)氯化亚砜用量的影响
氯化亚砜的用量是直接影响三氯蔗糖-6-乙酸酯产率的最重要因素，如果加入过量，反应体系碳化厉害，体系变黑较早，且副反应增多；但若加入量过少，即使延长反应时间，也不能得到好的氯化结果。在反应温度为110 ℃、反应时间为2h、助溶剂与溶剂体积比为1:1的条件下，考察不同物料配比对三氯蔗糖-6-乙酸酯产率的影响，得到实验结果见表 3-1。表中三氯蔗糖-6-乙酸酯产率是以蔗糖为原料、经酯化氯化后的总产率。
表3-1氯化亚砜用量对三氯蔗糖-6-乙酸酯的影响
实验发现，随着氯化亚砜用量的增加，跟踪反应的薄层板上杂质点逐渐增多，说明氯化亚砜过量时，氯化副产物在增加。上述结果表明，当所用氯化亚砜与蔗糖的物质的量比为4.5:1时，三氯蔗糖-6-乙酸酯的产率最大。
（2）反应温度的影响在78 ℃下反应1h后，用薄层板跟踪检测表明反应体系中基本只有一个点。在此温度下反应至8h,只有极少量的二氯化产物生成。所以在此温度下二氯代是难以进行的。但若不经此过程直接升温至110 ℃反应，反映副产物又增多，产率下降。当升温至105 ℃约15分钟后，发现体系开始变黑。反应温度越高，反应液粘度越大，颜色越深，炭化越严重，若温度超过120 ℃，则反应体系炭化己经很严重。
在氯化亚砜与蔗糖物质的量比为4.5:1、反应时间为2h、助溶剂与溶剂体积比为1:1的条件下，考察了二次升温温度对三氯蔗糖-6-乙酸酯产率的影响，实验结果见表3-2。
表3-2反应温度对三氯蔗糖-6-乙酸酯的影响
上述结果表明，当二次升温温度至110 ℃时，目标产物产率最高，不宜再继续升温。温度过高时，体系变黑较早，且副反应增多，TLC板上反映为杂质点增加。
（3） 反应时间的影响
在氯化亚砜与蔗糖物质的量比为4.5:1、二次升温温度为110 ℃、助溶剂与溶剂体积比为1:1的条件下，考察二次升温后反应时间对三氯蔗糖-6-乙酸酯收率的影响，实验结果见表3-3。
表3-3反应时间对三氯蔗糖-6-乙酸酯的影响
由于反应是在110℃高温下进行的，随着反应时间的延长，反应液颜色不断加深，显示反应物炭化也不断加剧，所以在保证氯化反应进行完全的同时缩短反应时间对目标产物收率有利。实验结果表明，二次升温后反应时间取2h为宜。
（4） 助溶剂与溶剂体积比的影响
在以DMF作溶剂的反应体系中，由于DMF的价格较高，在整个实验成本中占有较大的比重，所以如何减少DMF的使用量成为降低成本的关键。于是考虑向反应体系中加入助溶剂，选择采用的是乙酸乙酯，助溶剂和溶剂的比率直接影响了反应液温度。
在氯化亚砜与蔗糖物质的量比为4.5:1、二次升温温度为110 ℃、二次升温后反应时间为2h的条件下，考察助溶剂与溶剂体积比对三氯蔗糖-6-乙酸酯收率的影响，实验结果见表3-4。
表3-4乙酸乙酯与DMF体积比对三氯蔗糖-6-乙酸酯的影响
由实验数据可看出，其它条件维持不变时，随着助溶剂量加大，反应产率升高，当助溶剂与溶剂体积比达到巧时，不再有明显变化， 基于反应成本考虑，选择乙酸乙酯与DMF的体积比为1.5：1。
由上述分析得出，采用氯化亚砜氯化的适宜条件为：氯化亚砜与蔗糖物质的量比为4.5:1、二次升温温度为110 ℃、二次升温后反应时间为 2h、乙酸乙酯与DMF的体积比为1.5:1，此时三氯蔗糖-6-乙酸酯的产率最大可达39.0％。
该工艺过程采用氯化亚砜直接氯化，反应一步完成，操作简单。但是由于氯化亚砜的活性极高，对羟基的氯化选择性低，致使反应副产物复杂，三氯蔗糖-6-酸酯的收率很低，而且不容易使产物从溶液中结晶出来。
3.3.2采用V i i s i m i e r试剂的氯化(1) Vilsimier试剂的合成根据文献报道，从经济和实用性考虑可以采用的制备Vilsimer试剂的无机酸氯化物包括氯化亚砜和光气。
向250mL三口圆底烧瓶中加入40mLDMF和40mL乙酸乙酯，冰水浴冷却搅拌下，缓慢滴加21.0g氯化亚砜，控制滴加温度在20 ℃以下。
滴加完毕后缓慢升温至78 ℃回流2h. 降至室温，静置一夜后，溶液中生成大量针状白色晶体。过滤后加入30mLDMF溶解，即得到Vilsimer试剂。采用固体光气的制备方法要首先把一定量固体光气溶解于甲苯中，再滴加入DMF,操作条件与上述一致。
实验过程中滴液过程的温度控制是关键，氯化亚砜和固体光气的甲苯溶液的滴加速度直接影响反应液温度，若滴加速度控制不当，滴加速度过快时，反应剧烈放热，温度迅速升高超过20 ℃，反应液就有结块现象发生。此时搅拌难以均匀，影响反应继续进行。生成物中偶现淡黄色就是这个原因造成的。若反应条件控制得当，产品一次结晶收率可达到92.0％。
（2）蔗糖-6-乙酸酯的氯化
将蔗糖-6-乙酸酯的DMF溶液加入到250mL的三口烧瓶中，再加入一定量的助溶剂，冰水浴使混合液降到10 ℃以下。滴加预先制备的 Vilsimer试剂，控制滴加温度不超过20 ℃，滴完后缓慢加热至80 ℃回流 lh, 然后再缓慢升至110 ℃反应2h, 反应完后用冰水溶降至10 ℃，加入 4mol/LNaOH溶液50mL中和。反应液用50mL乙酸乙酯萃取三次。合并萃取液，加活性炭脱色。浓缩结晶得到三氯蔗糖-6-乙酸酯产品。
由于二次升温过程的反应温度是影响氯化的关键因素，这就对采用
的助溶剂提出了较高的要求，刚开始选用的体积比为1.5:1的乙酸乙酯 -DMF在此时己不适用。经过反复实验，发现甲苯是合适的共溶剂，它的沸点为110.8 ℃，正好与二次反应温度相匹配起来，从而易于通过回流控制氯化反应温度，并且容易与DMF分离。
在氯化亚砜与蔗糖物质的量比为4.5:1、二次升温温度为110 ℃、
次升温后反应时间为2h的条件下，对于甲苯作共溶剂设计了系列反应（见表3-5），最终确定了优化的反应条件。
表3-5甲苯与DMF体积比对三氯蔗糖-6-乙酸酯的影响
实验过程中，不断增加甲苯的添加量，DMF的用量适当减少，这一方面节省了反应成本，而且甲苯的存在使反应控温容易，氯化的产率得到了提高。选用体积比为2.0:1.0的甲苯-DMF,氯化产率可以提高达到 43.0％。
该工艺要先制备Vilsimer试剂分离后再进行氯化，分两步完成，操作较复杂。但Vilsimier试剂对羟基氯化的选择性高，反应副产物较少，使用甲苯为共溶剂，三氯蔗糖-6-乙酸酯的收率得到提高，并且容易采用结晶法分离产物。
尽管反复的实验表明，使用氯化亚砜做氯化试剂简单安全，但氯化产物收率较低，并且氯化中释放出大量的二氧化硫气体，增加后续处理步骤，容易对环境造成污染。使用光气虽然收率很高，但光气是一种剧毒气体，不宜存储和运输，同时光气作为气体也不方便进行准确计量，过量使用容易造成副反应。固体光气的使用相比较于光气使用方便，危险性小；相比较于氯化亚砜的氯代收率高；其次，固体光气在氯代中释放出二氧化碳，无污染，减少了工艺中的废气处理步骤。
在二次升温温度为110 ℃、二次升温后反应时间为2h、选用体积比为2.0:1.0的甲苯-DMF的条件下，针对Vilsimer试剂合成中固体光气的添加量设计了系列反应（见表3-6），最终确定了优化的反应条件。
表3-6固体光气用量对三氯蔗糖-6-乙酸酯的影响
实验结果表明，采用固体光气为原料来合成Vilsimer试剂，氯化的产率得到了明显提高，当固体光气与蔗糖的物质的量比为1.5时，反应液炭化较轻，三氯蔗糖-6-乙酸酯产率最高达到45.9％。
3.3.3氯化反应的后处理及溶剂的回收将三氯蔗糖-6-乙酸酯的反应液采用先低温加碱中和、过滤，滤液用乙酸乙酯萃取，合并乙酸乙酯层，活性炭脱色。实验发现在中和的过程中，三氯蔗糖-6-乙酸酯易于过早脱酰基而导致收率降低。反复实验表明，中和前先向反应液中加一定量的乙酸乙酯，使中和过程在乙酸乙酯环境中进行，取得了较好效果。
单纯用乙酸乙酯萃取得到溶液，并不能很好使三氯蔗糖-6-乙酸酯结晶出来，这是由于氯化反应生成的杂质较多，乙酸乙酯萃取并不能有效将之除去。后来在萃取试剂里加入了四氯乙烷，很好的解决了这一问题，采用四氯乙烷和水反复萃取数次，将氯化反应液中的杂质去除， 二氯蔗糖-6-乙酸酯能快速有效结晶出来。
萃取用的溶剂乙酸乙酯和四氯乙烷都可以反复回收利用。乙酸乙酯的回收分为两个部分，一部分通过简单的常压蒸馏从萃余液中回收，另一部分在从萃余液中回收DMF时一并回收。DMF可从萃余液中用水蒸气蒸馏的方式回收，馏分再进行精馏。
3.4三氯蔗糖-6-乙酸酯的结构表征为了合成产物的结构确证，采用红外光谱和IHNMR谱图对产物分子结构进行了鉴定，并把原料和产物的谱图进行了对照。参见图2-11、 2-12、3-1、3-2。
图3-1产物三氯蔗糖-6-乙酸酯的红外光谱图
把合成产物三氯蔗糖-6-乙酸酯的红外谱图与蔗糖、蔗糖-6-乙酸酯的红外谱《对照，除了有3500cm-1左右出现的0-H的伸缩振动吸收峰、
1731cm-1出现的C=O的特征吸收峰以外，在频率为680cm-1出现了C-CI 的特征吸收峰，说明氯原子成功的引入到目标产物中。
图3-2是产物三氯蔗糖-6-乙酸酯的核磁共振H谱，表3-7中列出了蔗糖、蔗糖-6-乙酸酯（缩写为S-6-A)和三氯蔗糖-6-乙酸酯（缩写为T-6-A) 的IHNMR谱峰数据。
由蔗糖到三氯蔗糖-6-乙酸酯分子结构中H质子所处的化学环境变化表示如下：
表3-7蔗糖、蔗糖-6-乙酸酯和三氯蔗糖-6-乙酸酯的IHNMR谱峰数据(δH)
图3-2产物三氯蔗糖-6-乙酸酯的1HNMR谱
分子中氯原子取代羟基时，电负性的变化引起质子化学位移的变化。
由表3-7看出，4、1和6’的化学位移值有明显增加，其它相邻位置也有些微变化。观察图3-2产物三氯蔗糖-6-乙酸酯的IHNMR谱，在δ2.06处出现的单峰为乙酰基上的甲基峰。由此确证合成的目标产物的结构。
3.5三氯蔗糖-6-乙酸酯的物性测定三氯蔗糖-6-乙酸酯作为一种新的化合物，文献中关于它的性质报道较少。实验重结晶得到白色微带浅黄色的针状结晶，用显微熔点测定仪对原料和产品的熔点进行了测定，实验结果与预测的基本相符。实验测得三氯蔗糖-6-乙酸酯的熔点为76 ℃~78 ℃。表3-8是原料和产物的溶解性实验结果。
表3-8蔗糖和三氯蔗糖-6-乙酸酯的溶解性探索
3.6本章小结
(1)对比几种氯化试剂，发现用Vilsimier试剂氯化蔗糖-6-乙酸酯比采用氯化亚砜直接氯化效果好、选择性高。分析可知：氯化亚砜分子体积小，空间位阻较小，故容易进攻蔗糖上任意羟基，氯化选择性低，造成氯化效率低；而采用Vilsimier试剂对蔗糖的4，1 '，6 '-位氯化选择性较高，其原因是Vilsimier试剂因其分子体积较大，故空间位阻大。而蔗糖上 1 '，6 '-位伯羟基，4-位仲羟基空间位阻较小，故容易优先受到进攻。
（2） 采用固体光气为原料来合成Vilsimer试剂与氯化亚砜相比选择性好、安全有效、目标产物收率高。
（3） 对氯化反应影响因素的考察表明，适宜的氯化条件为：氯化亚砜与蔗糖的物质的量比4.5:1、固体光气与蔗糖的物质的量比1.5:1、反应温度110 ℃、反应时间2h、溶剂甲苯-DMF体积比为2.0:1.0，三氯蔗糖-6-乙酸酯产率最高达到45.9％。
（4） 通过红外光谱和核磁共振波谱对合成的产品进行结构表征，确证了合成的目标产物。
第4草 三氯蔗糖的合成本章研究三氯蔗糖-6-乙酸酯脱乙酰基得到三氯蔗糖的反应以及三氯蔗糖的纯化过程。这是整个合成过程中相对较简单的过程。
4.1实验原理按相关文献，三氯蔗糖-6-乙酸酯经结晶提纯后，在甲醇钠一甲醇溶液中脱去乙酰基，用阳离子交换树脂中和过滤后，结晶即得到三氯蔗糖。
这是酯交换反应，其反应过程为：
这一过程的反应机理是甲氧负离子进攻三氯蔗糖-6-乙酸酯分子中的羰基碳原子，生成加成产物的活性中间体，再脱去烷氧负离子，得到乙酸甲酯和三氯蔗糖-6-氧负离子，经阳离子交换树脂中和后得到三氯蔗糖。
此过程表示如下：
另有文献报道采用甲醇为溶剂，催化剂用氢氧化钠或氢氧化钾。对此分别进行了探索实验。实验发现强碱催化剂一方面不利于乙酰基的脱除，另一方面用量大造成的反应生成的醋酸盐较多，难以分离。相比较而言，甲醇钠给出的弱碱性条件下更有利于反应进行。
4 2实验设备及药品
(1) 实验设备
(2) 实验药品
4.3实验内容
4.3.1三氯蔗糖-6-乙酸酯晶体脱酰基制备三氯蔗糖
将10g纯化后的三氯蔗糖-6-乙酸酯溶于40mL甲醇钠-甲醇溶液（0.5g/ 100mL）中，25 ℃下反应4h.
实验采用结晶法对三氯蔗糖进行纯化。反应液用阳离子交换树脂中和过滤后，常压蒸馏浓缩至干，得到白色固体状物质，将其溶于水中，加少量活性炭脱色，过滤。滤液经蒸馏浓缩后，冷却结晶，得到白色针状晶体，产率最高可达40％。
实验采用常压蒸馏法回收甲醇，含有少量的乙酸甲酯，经过分馏处理后可循环使用。阳离子交换树脂经酸处理后也可循环使用。
4.3.2氯化反应液直接水解制备三氯蔗糖氯化反应结束后，减压蒸馏回收甲苯，冰水浴冷却反应液降温至10 ℃以下，滴加碱液调节体系pH值至12~14，搅拌反应足够时间以使脱酰基反应完全。将反应体系回调至中性，过滤。减压蒸馏除去体系中的水和DMF. 向体系中加入50mL水，再加5g活性炭脱色，得到溶液呈浅黄色。用25mL乙酸乙酯萃取两次后减压抽干溶剂，即可得到三氯蔗糖。
采用高压液相色谱(HPLC)测定其纯度在98.0％以上
由于对氯化反应过程的研究发现，氯化反应副产物中存在着三氯蔗糖二乙酸酯和其它四氯代蔗糖酯类，因此考虑到将氯化反应混合液直接加碱水解，提高三氯蔗糖的总收率，于是设计了上述反应过程。
实验过程主要考察了脱酰基过程反应液pH值、反应温度和反应时间的影响。
(1)反应液pH值对三氯蔗糖收率的影响
对于脱酰基过程，反应液pH值是主要影响因素。在冰水浴恒温5 ℃、反应时间取在2h固定条件下，考察了不同反应液pH值对三氯蔗糖收率的影响，实验结果见表4-1。
表4-1反应液pH值对三氯蔗糖收率的影响
实验结果表明，对于脱酰基反应过程当pH在12.0~14.0时，三氯蔗糖的总收率较高。在此条件下实验检测发现，氯化反应液直接水解得到的溶液中三氯蔗糖的总产率可达45.8％。
（2） 反应温度对三氯蔗糖总收率的影响
取反应液pH为13.0、反应时间为2h考察不同反应温度对三氯蔗糖收率的影响，实验结果见表4-2。
表4-2反应温度对三氯蔗糖收率的影响
从实验结果可知，低温对提高反应产品收率有利。但是应该发现，温度过低会对反应物活性造成抑制，影响反应进行的速率。本实验反应温度取5 ℃为适宜。
（3） 反应时间对三氯蔗糖收率的影响
取反应液pH值为13.0、反应温度为5 ℃，考察不同反应时间对三氯蔗糖收率的影响，实验结果见表4-3。
表4-3反应时间对三氯蔗糖收率的影响
从此结果中很容易发现，随着反应时间的延长，产品收率呈上升趋势，至2h后基本反应进行完全。此脱酰基反应过程取适宜的反应时间为 2h。
采用氯化后反应液直接脱酰基的这种方法优于三氯蔗糖-6-乙酸酯结晶分离后再脱酰基的过程，主要表现在下述几个方面：
² 减少了工艺中的固体处理步骤，三氯蔗糖-6-乙酸酯不用直接分离，这有效减少了分离工艺所需设备，降低能耗和生产成本。
² 减少了对母液的重复处理步骤（如重结晶操作），这是因为三氯蔗糖的结晶要易于三氯蔗糖-6-乙酸酯的结晶。
² 总收率有所提高，这是由于部分氯化副反应得到的二酯类化合物
² 脱酰基转化为目标产物，而在三氯蔗糖-6-乙酸酯结晶分离过程中这部分流失掉。
4.4三氯蔗糖的结构表征为了考察是否合成了目的产物，采用红外光谱和IHNMR谱图对产物分子结构进行了鉴定，并把原料和产物的谱图进行了对照。参见图4-1、
4-2。
图4-1产物三氯蔗糖的红外谱图
把产物三氯蔗糖的红外谱图与蔗糖的红外谱图对照，除了有 3430cm-1左右出现的0-H的伸缩振动吸收峰、2910 cm-1左右出现的C-H 的伸缩振动吸收峰、1440cm-1处出现亚甲基的吸收峰、1370cm1处出现甲基的伸缩振动吸收峰以外，在波数为570~590 cm处出现了C-CI的特征吸收峰，说明氯原子成功的引入到目标产物中。与三氯蔗糖-6-乙酸酯的红外谱图对照，未出现C=0的特征吸收峰，说明脱酰基的反应是有效的。
图4-2是产物三氯蔗糖的IHNMR谱图，表4-1中列出了蔗糖、三氯蔗糖-6-乙酸酯（缩写为T-6-A)和三氯蔗糖的IHNMR谱峰数据。
由蔗糖到三氯蔗糖分子结构中H质子所处的化学环境变化表示如下：
表4-1蔗糖、三氯蔗糖-6-乙酸酯、三氯蔗糖的IHNMR谱峰数据(δH)
图4-2产物三氯蔗糖的IHNMR谱图
分子中氯原子或乙酰基取代羟基时，电负性的变化引起质子化学位移的变化。由表4-1看出，与蔗糖相比，三氯蔗糖分子中靠近氯原子取代的各质子的化学位移值有明显增加，其它相邻位置也有些微变化。与三氯蔗糖-6-乙酸酯相比，三氯蔗糖由于乙酰基的脱除，6-位质子峰向高磁场强度区移动，化学位移值明显减小，另外在高场区δ2.0左右的乙酰基的质子峰消失。由此确证合成目标产物的结构。
4.5三氯蔗糖的物性测定三氯蔗糖作为一种高甜度甜味剂，目前人们对它的认识还较少，作为一种新的化合物，文献中关于它的性质报道也较少。根据结构决定性质的原理，通过原料蔗糖的物性来推测产品三氯蔗糖的物性。
实验重结晶得到白色微带浅黄色的针状结晶，用显微熔点测定仪对原料和产品的熔点进行了测定，实验结果与预测的基本相符。实验测得三氯蔗糖的熔点为123 ℃、125 ℃。还对原料及产品的溶解性进行了探索，结果如表4-2所示。
表4-2蔗糖和三氯蔗糖的溶解性探索
4.6本章小结(1)对三氯蔗糖-6-乙酸酯脱乙酰基制备三氯蔗糖的工艺操作进行了研究，发现氯化反应液直接脱酰基工艺与分离三氯蔗糖-6-乙酸酯后再脱酰基的工艺相比，具有三氯蔗糖收率高、工艺步骤少、成本低的优点
（2） 考察了并得到了氯化反应液直接脱酰基的适宜的工艺条件：反应液pH值为13.0、反应温度为5、反应时间为2h,在此条件下，三氯蔗糖的总收率可达45.6％。
（3） 通过红外光谱和核磁共振波谱对合成的产品进行结构表征，确证了合成的目标产物。
（4） 对终产品的熔点和在常见有机溶剂中的溶解性进行了简单测定，与预测结果相符。
第5章 薄层色谱与柱色谱分析方法5.1蔗糖-6-乙酸酯的分析方法5.1.1蔗糖-6-乙酸酯的薄层色谱分析方法
薄层色谱简称TLC,它是一种在铺成薄层固体上进行分析的色谱法的一个重要分支，是近年来发展起来的一种微量、快速而简单的色谱法。它的基本原理是利用混合物中各组分在某一物质中的吸附或溶解性能（即分配）的不同，或其它亲和作用性能的差异，使混合物的溶液流经该种物质，进行反复的吸附或分配作用，从而将各组分分开。
薄层色谱兼备了柱色谱和纸色谱的优点。一方面是用于小量样品的分离；另一方面若在制作薄层板时，把吸附层加厚，将样品点成一条线，则可分离多达500mg的样品。因此又可用来精制样品。此法特别适用于挥发性较小或在较高温度易发生变化而不能用气相色谱分析的物质。 一般能用硅胶或氧化铝薄层色谱分开的物质，也能用硅胶或氧化铝柱色谱分开。薄层色谱常用作柱色谱的先导。
(1)薄层色谱操作过程
①薄层板的制备及活化
称取羧甲基纤维素钠0.5g，待充分溶解在100mL水中后，缓慢的加入35.0g硅胶G，搅拌均匀调成糊状。取少量铺在清洁干燥的玻璃片上，用手轻轻震摇玻璃片，使表面呈水平，并均匀。放在水平位置自然晾干后，放入烘箱中，缓慢升温至105 ℃，恒温活化0.5h。
薄层板制备的质量直接影响色谱分析的效果，因此吸附剂的涂层应尽量的均匀而且厚度要固定。涂层厚度为0.25~Imm。
②点样
先将样品溶于低沸点溶剂配成1.0％的溶液，取一块薄层板，用铅笔在距板的两端1cm处轻轻划一横线作为起始线和终点线，用毛细管吸取样品溶液，在起始线上轻轻点样，斑点直径不超过2mm，放置至斑点晾干.
在薄层色谱中，样品的用量对物质的分离效果有很大的影响，所需样品的量与显色剂的灵敏度，吸附剂的种类，薄层厚度均有关系。样品太少时，斑点不清楚，难以观察，但是样品量太多时往往出现斑点太大或拖尾现象，以致不容易分开。
③展开及显色样点干燥后，小心放入己加入展开剂的250mL广口瓶中，薄层板下端浸入展开剂中约5mm,绝不可淹没样点，迅速盖好瓶塞，使之展开。观察展开剂的前沿上升到终点线时取出。晾干后放入显色（体积比为1:1 的硫酸甲醇溶液）中浸湿，然后105 ℃下烘干显色。
选择适当的展开剂是薄层色谱能够获得良好分离的关键。展开剂的种类很多，不仅可以使用单一的溶剂，而且还常常将多种溶剂按不同的比例混合。展开剂的选择原则上是根据样品的极性，溶解性和吸附剂的活性等因素来考虑。凡展开剂的极性越大，则组分的洗脱能力也就越大，即Rf值越大。
（2）蔗糖-6-乙酸酯合成过程的薄层分析
针对原乙酸三甲酯法合成蔗糖-6-乙酸酯的反应过程进行薄层色谱分析，其分析方法的建立包含了下述过程：
①溶剂的选择溶剂的选择是重要的一环，通常根据被分离物中各成分的极性，溶解度和吸附剂的活性等来考虑。首选四氢呋喃，当样品加入时，立刻出现白色絮状的沉淀。改用丙酮效果同上。分析可知，蔗糖属强极性的有机物，反应得到的蔗糖甲基-4，6-原乙酸酯、蔗糖-6-乙酸酯及副产物蔗糖-4-乙酸酯都属于蔗糖的衍生物，极性都较强，在一般有机溶剂中的溶解性都较小，产生沉淀也是因为在四氢呋喃和丙酮中的溶解性都较小的缘故。后改用对一般有机物溶解性都较大的乙醇作溶剂解决了上述问题。
②展开剂的选择
蔗糖-6-乙酸酯是制备三氯蔗糖的关键的中间体，需经过成环，水解开环，乙酰基迁移三步反应，过程复杂，反应进程难以控制。有文献报道选择四氢呋喃一丙酮一水（体积比为4：6：5）作为展开剂，展开时间25min，蔗糖-6-乙酸酯与其它组分分离较好。按此比例进行实验后发现，薄层板的终点线呈黑色，考虑到是因为当展开剂的极性过大，洗脱能力过强，各组分没有依次在薄层板上分布，而是一起随着展开剂到了终点处。改变比例为1：2：1，略微减小了展开剂的极性进行实验，在样点的竖直线上有一细长的斑迹，展开剂的极性不合适，导致样点分不开，或是展开剂对样点的溶解性较差，点样量过多，都会造成这样的脱尾现象。之后，改变比例为6：8：0.5，继续将水的量减少，并向其中加入0.5mL的DMF 以增大展开剂对样品的溶解度，即四氢呋喃-丙酮-DMF-水（体积比为 6：8：0.5：0.5）。实验后发现，此比例对1 #和2#样品都适用，蔗糖和蔗糖甲基-4，6-原乙酸酯能够很好的分开，Rf值分别是0.12、0.50，而蔗糖-4-乙酸酯和蔗糖-6-乙酸酯无法分开，经过多次调整比例也无法分开，所以考虑改变展开剂的种类。
在分离糖类物质常用的展开剂，选择乙酸乙酯一吡啶一水（体积比为 7：1：2）进行实验，因乙酸乙酯和吡啶的互溶度不大，所配的展开剂出现了分层。展开结果：因展开剂分层，在薄层板上的展开也分为了两层，第一层展开速度快，第二层缓慢。对于4#在Rf为0.18，0.3 1，0.58处各有一圆斑，在Rf为0.10处，因为第二层展开在此位置，所以有一形状不规则的斑。考虑到展开剂的分层问题，放弃使用该种展开剂。
有文献报道，采用丙酮一乙酸乙酯一冰醋酸一水（体积比为2.5：7.0：0.5:
1.0) ,分离效果可以满足要求。考虑溶解性的问题,将冰醋酸换成DMF 进行实验,根据以上展开剂的调整方法,对此展开剂进行不同比例的实验,最终以丙酮-乙酸乙酯-DFM-水(体积比为5.0 : 7.0 : 1.0 : 1.0)的效果最好, 展开时间为15min ,分离点数为4个,蔗糖-6-乙酸酯与其它组分分离较好。
③各组分斑点位置的确定
对于原乙酸三甲酯法合成过程,取蔗糖的DMF溶液3滴于3mL溶剂中,标样为1 # ;加入对甲苯磺酸及原乙酸三甲酯,反应一定时间后取样如上,标样为2# ;加入蒸馏水水解,取样为3# ;加入叔丁胺,完成迁移反应后,取样为4#。薄层展开后的薄层层析结果如图5-1所示。
从层析斑点图可以看出,斑点按极性由弱到强,自上而下排列。1 # 中的A为蔗糖点, Rf值为0.1 1 ,参照1 #板,结合反应历程,在2#板上自上而下排列的依次是蔗糖-4 , 6-原乙酸酯、蔗糖, Rf值分别是0.81、0.1 1。 3#板上自上而下排列的依次是蔗糖-4, 6-原乙酸酯、蔗糖-4-乙酸酯、蔗糖-6-乙酸酯、蔗糖, Rf值分别是: 0.81、0.58、0.31、0.1 1。4#同3#。对蔗糖-4-乙酸酯及蔗糖-6-乙酸酯的结构分析表明,蔗糖-6-乙酸酯的极性相对强于蔗糖-4-乙酸酯,所以薄层板中的蔗糖-6-乙酸酯的斑点位于蔗糖-4乙酸酯下方。
从以上分析可知,蔗糖-6-乙酸酯和副产物蔗糖甲基-4, 6-原乙酸酯及蔗糖-4-乙酸酯的Rf值相差在0.1以上,可以很好的分开,且没有拖尾现象,满足分离的要求。
由于原乙酸三甲酯法与二丁基氧化锡法合成得到的粗产品组成不同,实验发现对第一种粗品适用的分离条件并不适用于分离第二种方法得到的粗品。经过反复实验确定分离蔗糖、蔗糖-6-乙酸酯、蔗糖-2, 6-乙酸酯粗品体系选用展开剂为体积比为4 : 10 : 1的丙酮-四氢呋喃-水溶液。
图5-1原乙酸三甲酯法薄层层析结果示意图
注：A ·蔗糖B.蔗糖甲基-4，6-原乙酸酯C.蔗糖-4-乙酸酯D.蔗糖-6-乙酸酯
薄层展开后蔗糖-2，6-二乙酸酯的Rf为0.75，蔗糖-6-乙酸酯的Rf为 0.5，蔗糖的Rf为0.25，满足分离要求。薄层展开示意图见图5-2。
通过以上简单的分析，可以看出薄层层析法可以非常简便，快捷的分析蔗糖及其酯化衍生物，是一种对反应跟踪分析切实可行的方法，从而找到合成蔗糖-6-乙酸酯的较佳条件。
图5-2二丁基氧化锡法薄层层析结果示意图
5.1.2柱色谱分离提纯蔗糖-6-乙酸酯吸附柱色谱通常在玻璃管中填入表面积很大、经过活化的多孔性吸附剂。当待分离的混合物溶液流过吸附柱时，各种成分同时被吸附在柱的上端。当洗脱剂流下时，由于不同化合物吸附能力不同，往下洗脱的速度也不同，于是形成了不同层次，即溶质在柱中自上而下按对吸附剂亲和力大小分别形成若干带，在用溶剂洗脱时，己经分开的溶质可以从柱上分别洗出收集。
以原乙酸三甲酯法所得粗品的分离为例，介绍柱色谱分离蔗糖-6-乙酸酯方法的建立。
(1)实验方法①柱色谱条件
柱子规格：柱高50cm,柱直径3.0cm;吸附剂硅胶G称取120.0g 于105 ℃烘箱中活化24h。
②硅胶装柱
取60cm><3.0cm色谱柱一根，垂直装置，以50mL锥形瓶作为洗脱液的接收器。
取少许脱脂棉放于干净的色谱柱底部，轻轻塞紧，再在脱脂棉上盖一张比柱内径略小的滤纸，关闭活塞。将展开剂与硅胶G调成糊状，再徐徐倒入柱中，用橡皮塞轻轻敲打柱身下部，使填装紧密，当装柱至50cm 时，再在上面加一张比柱内径略小的滤纸。也可采用干法装柱，直接将硅胶粉加入洗净晾干的色谱柱中，轻轻敲打柱身以便使硅胶填充密实。
③湿法上样称取蔗糖-6-乙酸酯的粗品3.0g，加入3mL的水使样品溶解，将其缓缓沿柱壁加入，当样品溶液流至滤纸面时，开始洗脱。
④柱色谱分析
先加入乙酸乙酯一丙酮（体积比为1:1)的混合溶剂进行洗脱，每收集 10mL洗脱液放在洗液瓶中，用薄层色谱鉴定，大约20mL后开始出现蔗糖甲基-4，6-原乙酸酯的点，Rf值在0.81。当洗脱液己没有任何斑点时，开始使用乙酸乙酯一丙酮（体积比为1:2）的溶剂洗脱，20mL后出现蔗糖-4-乙酸酯的点，Rf为0.59。
当蔗糖-4-乙酸酯的点己不再显示时，洗脱剂换成乙酸乙酯一丙酮（体积比为1:3）。10mL后出现蔗糖-6-酯的点，Rf为0.31。最后，用水将蔗糖完全冲下。将Rf值相同的组分合并，蒸去溶剂，真空干燥数小时至恒重，称重。
（2）结果与讨论
①柱条件
径高比一般在1:10~20，硅胶量一般为样品量的30~40倍。如果所需组分和杂质比较容易分开（所需组分的Rf在0.2~0.4，杂质相差0· 1 以上），就可少用硅胶，用小柱子（例如：200mg的样品，用2cmx20cm 的柱子）。如果相差不到0.1，就要加大柱子（增大柱直径为3cm,或减小淋洗剂的极性等）。因所需产品蔗糖-6-乙酸酯和副产物蔗糖-4-乙酸酯属异构体，结构相似，Rf值相差不大，不易分开，所以选择较大的柱子。
②装柱
硅胶G和展开剂调成糊状，要尽量稀，太稠装柱时易产生气泡；装完的柱子应该要适度的紧密（太密了洗脱剂走得太慢），一定要均匀（不然样品就会从一侧斜着下来）。
③加样
一般来说，应尽可能的采用流动相来溶解样品，但应注意样品在流动相中应有良好的溶解度。因蔗糖-6-乙酸酯在丙酮，或乙酸乙酯，或展开剂中的溶解度都很小，当用展开剂溶解样品时，得到比较粘稠的样，上样后，当加入第一批洗脱剂时，柱中样品处马上出现白色的沉淀。分析后得知，当溶解样品的溶剂比流动相的洗脱能力差时，色谱柱对样品有浓缩的作用，所以当样品过浓时，则可能在柱的顶部形成沉淀。尽管如此，为每次可分离得到更多量的样品，还是应在小体积的流动相中溶解较多的样品。最终，对于这种溶解性差的样品，选择加入少量极性较强的溶剂一水来解决此问题。
④洗脱
对于洗脱的方法常见的有分阶洗脱和梯度洗脱。分阶洗脱是按照洗脱能力的顺序排列的几种洗脱液，进行逐级洗脱。这些溶剂依次地从固定相中释出混合物的各组分，并把它们从柱中洗脱出去。由于被分离的物质对固定相的亲和力差异不大，所以采用第二种梯度洗脱会得到良好的分离效果。梯度洗脱是通过使洗脱溶剂成分逐变而不是突变的方法来实现的，可减少拖尾现象的出现。如果希望更精确地调剂分离的选择性，需要配制洗脱能力接近的两种溶剂的混合物，不宜采用由一种比例很小而极性很大的组分配成的混合溶剂，因为它将优先的被吸附（所谓的溶剂分相），导致洗脱系统形成第二前沿。
本实验选择乙酸乙酯一丙酮溶液梯度洗脱的方式，被分离的组分蔗糖-4-乙酸酯、蔗糖-6-乙酸酯和蔗糖依次冲洗下来，并且分离较好。
一
馏分收集速度依照柱子的规格来定，一般来说流速（mL· h 1）应该等于所使用的吸附剂的重量。本实验控制在1mL•mm 1的流速。
⑤重现性
为考察方法的重现性，按上述柱色谱实验条件和方法，进行5次平行实验，结果如表5-1所示。由表5-1可以看出，此柱色谱分离的效果能基本满足重现性，回收率均在65％以上，能够与蔗糖-6-乙酸酯的产率对应起来，可以达到分离要求。
表5-1平行实验结果
对二丁基氧化锡法所得粗品的分离，采用的展开剂是内酮一四氢呋喃一水溶液（体积比为4:10:1，由于分离出的副产物少（只有蔗糖-2，6-二乙酸酯），对分离条件要求稍低，达到了较高的回收率。实验除采用柱色谱分离外，离心薄层层析方法也取得了较好的结果。
比较两种方法所得粗品的分离过程，原乙酸三甲酯法所得粗品副产物多而复杂，对分离条件要求高，所用洗脱液组成复杂，分离效果较差；二丁基氧化锡法所得粗品组成简单，副产物少，分离效果较好，回收率蔗糖-6-乙酸酯作为合成卤代蔗糖衍生物的重要的中间体，对其进行分离提纯，然后再用于后续工艺，可以大大减轻后续加工的难度，降低生产成本。采用柱色谱分离提纯蔗糖-6-乙酸酯，分离工艺简便，效果好，回收率高，且柱色谱用硅胶可回收再用，洗脱液也可蒸馏回收，这为大规模生产卤代蔗糖衍生物提供了非常有价值的理论参考。
5.2三氯蔗糖-6-乙酸酯的薄层色谱分析方法对氯化过程的反应液在不同时刻取样，用薄层色谱鉴定，选择展开剂为氯仿-甲醇溶液（体积比为2:1)，显色剂采用体积比为1:1的硫酸甲醇溶液，实验结果表明展开效果较好。薄层展开后6 '-一氯蔗糖-6-乙酸酯的 Rf为0.20，4，6 '-二氯蔗糖-6-乙酸酯的Rf为0.45，4，1 '，6 '-三氯蔗糖-6-乙酸酯的Rf为0.75，满足分离要求。如图5-3所示。
图5一3三氯蔗糖-6-乙酸酯反应液TLC示意图
对比薄层展开的结果，随着反应进行，一氯和二氯代产物的斑点逐渐变小，三氯代产物的斑点逐渐变大变深，这进一步说明氯化反应过程是氯原子分步取代羟基的过程。采用薄层色谱能快速便捷的监测三氯蔗糖-6-乙酸酯的合成。
对于在条件实验中不同反应条件下得到的氯化反应液进行薄层展开，会有斑点分布多而杂的现象出现。这是由于氯化反应复杂而且难以控制，目前尚未探索到更有效的氯代方法。
由于氯化反应的复杂性，所得氯化产物粗品难以用硅胶柱层析的方法分离，实验中采用重结晶方法分离三氯蔗糖-6-乙酸酯。
5.3三氯蔗糖的薄层色谱分析方法三氯蔗糖的脱乙酰基反应是在甲醇-甲醇钠体系中进行，采用阳离子交换树脂中和。在反应时间的确定中，采用薄层色谱跟踪反应，开始选用展开剂为氯仿-甲醇溶液（体积比为2:1)，随反应的进行，三氯蔗糖-6-乙酸酯的斑点逐渐变小，三氯蔗糖的斑点逐渐变大，在2小时以后薄层板变化不大，但单酯的斑点始终未能消失（见图5-4）。
图5-4三氯蔗糖反应液TLC小意图
通过IHNMR检测分析发现这个点还包含4，6，1 '，6 '一四氯蔗糖。当使用10：1的乙酸乙酯一乙醇溶液为展开剂时，四氯蔗糖与三氯蔗糖-6-乙酸酯的斑点可以区分开，采用TLC跟踪反应，发现5小时左右反应己基本进行完全。三氯蔗糖反应液组成复杂，硅胶柱色谱层析分离法较难进行，由于三氯蔗糖从反应液中结晶分离容易，实验采用重结晶法对它进行提纯.
5.4本章小结(1)实验分别研究了采用薄层色谱和柱色谱法分离蔗糖-6-乙酸酯粗产品的操作条件，分析原乙酸三甲酯法粗品的展开剂选用丙酮一乙酸乙酯一DFM一水（体积比为5.0：7.0：1.0：1.0），分析二丁基氧化锡法粗品选用展开剂为内酮一四氢呋喃一水溶液（体积比为4：10：1，结果表明，原乙酸三甲酯法粗品副产物多而复杂，对分离条件要求高，所用洗脱液组成复杂，分离效果较差；二丁基氧化锡法所得粗品组成简单，副产物少，分离效果较好，柱色谱分离的回收率高
（2）选择氯仿一甲醇溶液（体积比为2:1)为展开剂，采用薄层色谱能快速便捷的监测三氯蔗糖-6-乙酸酯的合成；选择乙酸乙酯一乙醇溶液（体积比为10：1)为展开剂，采用薄层色谱能有效检测三氯蔗糖的合成。
第6章 结论
本论文研究讨论了单基团保护法合成三氯蔗糖的工艺过程，并针对合成过程得出了优化的反应条件；研究了薄层色谱和柱色谱对蔗糖-6-乙酸酯、三氯蔗糖-6-乙酸酯、三氯蔗糖的分析分离方法。得出以下结论：
(1)原乙酸三甲酯法合成蔗糖-6-乙酸酯优化的工艺条件为：原乙酸三甲酯与蔗糖物质的量比1.2：1.0、酸催化反应溶液的pH值4 · 0、酸催化时间1.5h、水解时间1.5h、碱催化迁移反应溶液的pH值10 · 0、碱催化时间3h;在此条件下蔗糖-6-乙酸酯的产率达到69 · 0％。
（2） 二丁基氧化锡法合成蔗糖-6-乙酸酯优化的工艺条件为：二丁基氧化锡与蔗糖的物质的量比1.1：1.0、回流温度90 ℃、回流时间6h、乙酸酐与蔗糖的合适的物质的量比为1.0:1.0,此条件下蔗糖-6-乙酸酯产率达 80 · 0％。
（3） 二丁基氧化锡合成法与原乙酸三甲酯合成法相比，尽管对反应设备的要求较高，能耗较大，但催化剂和溶剂均可以回收再利用，反应副产物较少，易于分离，所得蔗糖-6-乙酸酯的产率较高，是较理想的合成蔗糖-6-乙酸酯的方法。
（4） 对氯化过程的研究发现用Vilsimer试剂氯化蔗糖-6-乙酸酯比采用氯化亚砜直接氯化效果好、选择性高。对氯化反应影响因素的考察表明，适宜的氯化条件为：氯化亚砜与蔗糖的物质的量比4 · 5：1、固体光气与蔗糖的物质的量比1.5：1、反应温度110 ℃、反应时间2h、溶剂甲苯一DMF 体积比为2 · 0：1.0，三氯蔗糖-6-乙酸酯产率最高达到45 · 9％；采用固体光气为原料来合成Vilsimer试剂与氯化亚砜相比简单安全有效，目标产物收率高。
（5） 对三氯蔗糖-6-乙酸酯脱乙酰基的工艺研究发现氯化反应液直接脱酰基工艺优于分离三氯蔗糖-6-乙酸酯晶体后再脱酰基的工艺；实验考
察得到了氯化反应液直接脱乙酰基的优化的工艺条件：反应液pH值为 13 · 0、反应温度为5 ℃、反应时间为2h,在此条件下，三氯蔗糖的总收率可达45 · 6％。
（6） 对产品的薄层色谱和柱色谱分析表明，分析原乙酸三甲酯法所得蔗糖-6-乙酸酯粗品选用展开剂为丙酮一乙酸乙酯-DFM-水（体积比为 5 · 0：7 · 0：1.0：1.0），分析二丁基氧化锡法所得蔗糖-6-乙酸酯粗品选用展开剂为丙酮一四氢呋喃一水溶液（体积比为4：10：D，分析三氯蔗糖-6-乙酸酯粗品展开剂选择氯仿一甲醇溶液（体积比为2: 1)，分析三氯蔗糖粗品展开剂选择乙酸乙酯一乙醇溶液（体积比为10：D，能有效满足分离要求
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