全 文 ：314　
贺建伟 ,郑福平＊ ,刘玉平 ,谢建春 ,孙宝国
(北京工商大学化学与环境工程学院 ,北京 100048)
摘　要:在酸碱缓冲溶液中由紫苏醛与盐酸羟胺缩合合成紫苏葶 ,经红外光谱 、气相色谱-质谱联机 、氢核磁共振谱图
确定了产物紫苏葶的结构 。研究了反应体系的 pH、反应温度以及紫苏醛和盐酸羟胺的投料比对紫苏葶收率的影响 ,
确定优化工艺条件为:反应体系的 pH为 6.5 ,紫苏醛与盐酸羟胺的摩尔投料比为 1∶7, 40℃下反应 6h,紫苏葶的产率和
纯度可分别达到 91.1%和 98.20%。优化后的实验条件有效地抑制了紫苏葶的酸性分解 ,与文献方法相比 ,明显提高
了紫苏葶的收率和纯度 。
关键词:紫苏醛 ,盐酸羟胺 ,肟化反应 ,紫苏葶 ,合成
Studyonsynthesisofperilartinefromperilylaldehyde
HEJian-wei, ZHENGFu-ping＊ , LIUYu-ping, XIEJian-chun, SUNBao-guo
(SchoolofChemicalandEnvironmentalEngineering, BeijingTechnologyandBusinessUniversity, Beijing100048 , China)
Abstract:Perilartineweresynthesizedbytheoximationofperilylaldehydewithhydroxylaminehydrochloricin
acid-basebufersolution.Structureofperilartinewascharacterizedbydataofinfraredspectrum, GC-MS
spectrumand1 HNMRspectrum.TheeffectsofpH, reactiontemperatureandmoleratioofperilylaldehydeto
hydroxylaminehydrochloricontheyieldofperilartinewerestudied.Theoptimalreactionconditionswere
determinedasfolows:thepHof6.5 , themoleratioofperilylaldehydetohydroxylaminehydrochloricof1∶7 and
reactiontemperatureof40℃for6h.Theyieldofperilartinewas91.1% withthepurityof98.20%.Theyieldandpurity
ofperilartinewereincreasedobviouslycomparedtothosereportedinliteraturesduetotherestraintofthe
decompositionofperilartineundertheoptimalconditions.
Keywords:perilyaldehyde;hydroxylaminehydrochloric;oximation;perilartine;synthesis
中图分类号:TS201.2　　　　文献标识码:B　　　　文 章 编 号:1002-0306(2010)01-0314-03
收稿日期:2009-11-02　＊通讯联系人
作者简介:贺建伟(1983-),男 ,硕士研究生 ,从事香料化学研究。
基金项目:北京市属市管高校人才强教计划资助项目。
　　紫苏葶 ,又名紫苏糖或紫苏精 ,甜度为糖精的 10
倍 、蔗糖的 2000倍 ,是一种高甜度 、低热值的新型甜
味剂和防腐剂 ,广泛用于烟草 、食品 、医药 、卫生等行
业 ,特别是在烟草行业 ,可明显改善卷烟的吸味 ,使
余味醇和舒适 ,减少刺激 ,降低尼古丁和其他有害物
质 。国内在 20世纪 80年代末开始研发紫苏葶 ,其用
量和用途在不断扩大 ,具有很大的市场前景 [ 1-2 ] 。紫
苏葶由紫苏醛与羟胺肟化反应制得 ,文献产率最高
为 86.9%～ 87.2%[ 3-5] 。反应方程式如下:
本文就该反应体系的 pH、反应温度 、紫苏醛与
盐酸羟胺的投料摩尔比等进行了单因素实验研究 ,
对紫苏葶合成的工艺条件进行了优化 ,采用 FTIR、
GC-MS和1 HNMR对合成的紫苏葶进行了结构
鉴定 。
1　材料与方法
1.1　材料与仪器
紫苏醛　江西佳圣香料有限公司 ,经硅胶分离
提纯后纯度为 95.80%;盐酸羟胺　分析纯 ,天津市光
复精细化工研究所 , 含量不少于 98.5%;Na2CO3、
95%乙醇　分析纯 ,北京化学试剂公司 。
Avater370傅里叶变换红外光谱仪　美国 Nicolet
公司;5973I/6890N型气相色谱-质谱联用仪　美国
Agilent公司;DMX 400核磁共振光谱仪 　德国
Bruker公司 。
1.2　肟化反应
在装有温度计 、回流冷凝管 、两支滴液漏斗和磁
力搅拌子的 250mL四口圆底烧瓶中 ,依次加入 50mL
乙醇和 7.0g(0.1mol)盐酸羟胺 ,水浴加热至要求温
度 ,搅拌下将反应体系中和至要求的 pH,然后缓慢
滴加一定量的紫苏醛 ,同时滴加 10%的 Na2 CO3 溶
液 ,使反应体系始终保持在要求的 pH范围内 。恒温
DOI :10.13386/j.issn1002-0306.2010.01.009
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搅拌下 , TLC跟踪反应结束。冷却后析出白色针状
晶体 ,过滤 ,滤饼用水洗 ,干燥后用 95%乙醇重结晶 ,
并对产品进行 FTIR、GC-MS和1 HNMR分析。
2　结果与讨论
2.1　紫苏葶的结构鉴定
FTIR(KBr压片法 ):3272(s, νO-H ), 3073(w,
νC-H), 2968(w, νC-H), 2932(m, νC-H), 1642(s, νC-N),
其红外谱图见图 1。
图 1　紫苏葶的红外光谱图
GC-MS:HP-5MS, 30m×0.25mm×0.25μm,四
极杆质谱检测器 。紫苏葶的质量分数为 98.20%(面
积归一法测定), MS, m/Z:165(M+), 148(100), 131,
110, 96, 82, 68, 53, 39, 25,其质谱图见图 2。
图 2　紫苏葶的质谱图
1 HNMR(溶剂 CDCl3 , 内标 TMS, 400MHz), δ:
1.468～ 1.514(m, 1H), 1.751(s, 3H), 1.867～ 2.448(m,
6H), 4.726 ～ 4.755(d, 2H), 6.039 ～ 6.052(m, 1H),
7.713(s, 1H), 7.965(s, 1H),其 1HNMR谱图见图 3。
图 3　紫苏葶的 1HNMR谱图
2.2　反应体系 pH对紫苏葶产率的影响
在酸催化合成紫苏葶的条件下 ,紫苏醛的肟化
和酸性降解始终是一对竞争反应 ,且在肟化过程中 ,
由于各种物料的消耗和产物的形成 ,缓冲体系的 pH
会受到影响 [ 6] 。所以有必要通过缓冲溶液来稳定反
应体系的 pH,并研究不同的 pH对产率的影响 。
加入紫苏醛 2.2g(紫苏醛∶盐酸羟胺摩尔投料比
1∶7), 40℃下反应 ,其他条件不变 ,考查反应体系 pH
对产率的影响 ,反应结果见表 1。
　　由表 1可知 , pH为 6.5时 ,肟化反应的产率最
高 。pH低于 6.5时 ,随着 pH的降低 , 反应时间缩
短 ,且紫苏葶产率也逐渐降低 ,可能是随着反应体
系酸性的增强 ,羰基碳的亲电能力增强 ,反应速度
加快 ,反应时间缩短;但同时盐酸羟胺的分解速度
也加快 ,反应不完全 ,产率降低 。 pH高于 6.5时 ,随
着 pH的增大 ,反应时间延长 ,产率降低 ,可能是因
为随着反应体系碱性的增强 ,羰基碳的亲电能力减
弱 ,反应速度减慢 ,反应时间延长 ,同时随着反应时
间的延长 ,反应副产物也随之增多 ,造成产率下降。
表 1　反应体系的 pH对紫苏葶产率的影响
pH 反应时间(h) 纯度(%) 产率(%)
5.5 4 98.72 78.5
6.0 5.5 97.32 83.6
6.5 6 98.20 91.1
6.9 10 98.33 82.8
2.3　反应温度对紫苏葶产率的影响
加入紫苏醛 2.2g(紫苏醛∶盐酸羟胺摩尔投料比
1∶7), pH固定为 6.5,其它条件不变 ,考查温度对产率
的影响 ,反应结果见表 2。
表 2　反应温度对紫苏葶产率的影响
温度(℃) 反应时间(h) 纯度(%) 产率(%)
20 10 98.32 78.4
30 7.5 95.20 80.3
40 6 98.20 91.1
50 4 99.42 75.7
60 3 97.31 75.3
　　由表 2可知 ,反应温度为 40℃时 , 产率最高 。
随着温度的降低 ,反应时间延长 ,产率降低 ,可能是
因为随着温度的降低 ,反应物的活性降低 ,反应时
间延长 ,反应副产物也随之增多 ,造成产率下降;随
着温度的升高 ,反应时间缩短 ,产率明显降低 ,可能
是因为提高温度反应物活性增强 , 反应时间缩短 ,
但同时提高反应温度也带来两个不利因素 ,一是加
剧了紫苏葶的酸性降解反应;二是加速了羟胺的分
解 ,产率降低 。为了最大限度地减少提高反应温度
带来的不利影响 ,必须严格控制肟化反应的温度 。
2.4　紫苏醛与盐酸羟胺投料比对紫苏葶产率的影响
紫苏醛与羟胺(H2NOH)反应时 ,先加成生成不
稳定的邻二羟基衍生物 ,再经脱水得到紫苏葶 [ 7 ] 。因
羟胺稳定性不高 ,为防止羟胺被空气氧化 ,一般将羟
胺制成盐酸羟胺保存 ,在需要用它进行加成反应时 ,
用碱分解盐酸羟胺 ,把亲核性的羟胺游离出来 ,使醛
与羟胺反应;在本实验的反应体系中 , Na2CO3作为释
放剂 ,形成一个 Na2 CO3 -NaHCO3 的缓冲体系 ,可以
很好地控制羟胺的释放。由于游离羟胺的稳定性较
差 ,一部分羟胺在反应中仍然会不可避免地分解掉。
因此 ,盐酸羟胺与紫苏醛的投料摩尔比是影响紫苏
葶产率的重要因素 [ 8] 。
固定反应体系的 pH为 6.5,反应温度 40℃,其它
条件不变 ,考查紫苏醛和盐酸羟胺的投料摩尔比对
　　　　 (下转第 319页)
319　
固定化载体上脱落并失活 。在相同的反应条件下 ,
90W功率催化下的反应进程明显比摇床反应的要更
好 ,可见低强度的超声辐照才具有促进有机相酶反
应的作用。
3　结论
研究了在超声作用下 ,用固定化脂肪酶催化合
成维生素 A棕榈酸酯 。对催化合成维生素 A棕榈酸
酯反应的酶种和介质进行筛选 , 发现最佳酶种为
Novozym435酶 ,最佳介质为正己烷。确定了最适反
应条件:在 10mL无水正己烷中 , 0.164g维生素 A醋
酸酯和 0.32g棕榈酸在酶量为 25%(固定化酶与维生
素 A醋酸酯的质量比)的固定化脂肪酶催化下 ,超声
辐照功率为 90W,反应 6h,酯化率可以达到 82%。
参考文献
[ 1] KelerKL, FenskeNA.UsesofvitaminsA, CandEand
relatedcompoundsindermatology:areview [ J] .JAm Acad
Dermatol, 1998, 39:611-625.
[ 2] KligmanM D.AM Topicaltreatmentsforphotoagedskin.
Separatingtherealityfrom thehype.[ J] .PostgradMed, 1997,
102:115-118.
[ 3] DiMascioP, MurphyM E, SiesH.Antioxidantdefense
systems:theroleofcarotenoids, tocopherols, andthiols.[ J] .AmJ
ClinNutr, 1991, 53:194-200.
[ 4] RackettSC, Rothe M J.Grant-Kels J M.Dietand
dermatology, theroleofdietarymanipulationinthepreventionand
treatmentofcutaneousdisorders[ J] .JAmAcadDermatol, 1993,
29(3):447-461.
[ 5] BertramJS.Cancerpreventionbyretinoidsandcarotenoids:
proposedroleofgapjunctionalcommunication//Vitaminsand
mineralsinthepreventionandtreatmentofcancer[ M] .Boca
Raton, FL:CRCPress, 1991:31-50.
[ 6] HongW K, ItriM I.Theretinoids, biology, chemistryand
medicine[ M] .2nded.NewYork:Ravenpress, 1994:597-630.
[ 7] AdvancedPolymerSystems, Inc.Retinylestersofα-hydroxy
acidsfortopicalimprovementofskonfunctionandappearance
[ P] .WO97/20812, 1997-06-12.
[ 8] ElizabethArden Co, DivisionofConopco, Inc.Cosmetic
compositionwitharetinolfatyacidester[ P] .US5885595, 1999
-03-23.
[ 9] DordickJS.Enzymaticcatlysisin monophasicorganic
solvents[ J] .EnzymeMicrobTechnol, 1989, 11(4):194-211.
[ 10] VulfsonE N, SarneyD B, Law B A.Enhancementof
subtilisin catalysed interesterification in organic solventsby
ultrasoundirradiation[ J] .EnzymeMicrobTechnol, 1991, 13(2):
123-126.
[ 11] 刘涛 , 尹春华 , 谭天伟 .脂肪酶催化合成维生素 A酯
[ J] .现代化工 , 2005, 25(2):37-40.
[ 12] 刘长波 , 高瑞昶 .非水相酶催化合成 L-抗坏血酸棕榈酸
酯 [ J] .化学工业与工程 , 2003, 20(6):444-447.
[ 13] 赵天涛 , 高静 , 等 .有机相中脂肪酶催化合成乳酸乙酯
[ J] .催化学报 , 2006, 27(6):537-540.
[ 14] 吴虹 , 宗敏华 , 等 .超声作用下的酶促废油脂转酯反应
[ J] .华南理工大学学报:自然科学版 , 2006, 34(5):68-71.
[ 15] LaaneC, BoerenS, VosK, etal.RulesforOptimizationof
BiocatalysisinOrganicSolvents[ J] .JBiotechnolBioeng, 1987,
30:81-87.
[ 16] SabederS, HabulinM, KnezA.Lipase-catalyzedsynthesis
offatyacidfructoseester[ J] .JournalofFoodEngineering, 2006,
77:880-885.
(上接第 315页)
紫苏葶产率的影响 ,反应结果见表 3。
　　由表 3可知 ,紫苏醛与盐酸羟胺的最佳投料摩
尔比为 1∶7。
表 3　投料比对紫苏葶产率的影响
紫苏醛∶盐酸羟胺 反应时间(h)
纯度
(%)
产率
(%)
1∶1 2 98.47 30.2
1∶3 3 97.64 58.2
1∶5 4.5 99.11 80.4
1∶7 6 98.20 91.1
1∶9 5 98.32 85.6
3　结论
采用紫苏醛与盐酸羟胺在 95%乙醇-10%
Na2CO3混合体系中反应制得了紫苏葶 ,经 FTIR、1H
NMR和 GC-MS谱图鉴定确定了产物结构 。考查了
反应体系的 pH、反应温度和紫苏醛与盐酸羟胺的投
料摩尔比对紫苏葶产率的影响 。优化条件下 ,紫苏
葶产率和纯度可分别达到 91.1%和 98.20%。
参考文献
[ 1]夏克坚 ,秦中 .紫苏葶的合成及应用 [ J] .吉林化工学院学
报 , 2003, 20(3):19-21.
[ 2] ActonEM, StoneHP.NewArtificialSweetenerfromStudyof
Structure-TasteRelationships[ J] .Science, 1976, 193:584-586.
[ 3]钟莉 .α-蒎烯制备紫苏葶的新型催化剂的研究 [ D] .昆明
理工大学 , 2006.
[ 4]刘晓庚 ,王建富 .由 α-蒎烯合成甜味剂 1, 8-对孟二烯-7
-肟 [ J] .食品科学 , 2002, 23(7):76-79.
[ 5]钟莉 , 王亚明 , 杨利敏 .α-蒎烯制备紫苏葶的研究进展
[ J] .应用化工 , 2005, 34(7):397-399.
[ 6]唐健 .香茅腈的合成及应用 [ J] .辽宁化工 , 2007, 36(11):
758-760.
[ 7]孙凌峰 , 汤敏燕 , 汪洪武 , 等 .超级甜味剂紫苏葶的合成
[ J] .精细化工 , 1998, 15(2):30-32.
[ 8]朱凌皓 .环己酮肟的生产方法化 [ J] .化工设计 , 1994, 14
(4):19-20.