CN1339030A - 制备l－抗坏血酸的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及从2－酮基－L－古洛糖酸或2,3－4,6－二丙酮－2－酮基－L－古洛糖酸制备L－抗坏血酸的方法。反应在水和卤化氢的存在下进行,卤化氢在水中的浓度大于37wt%。

Description

制备L-抗坏血酸的方法

本发明涉及从2-酮基-L-古洛糖酸或2，3-4，6-二丙酮-2-酮基-L-古洛糖酸制备L-抗坏血酸的方法。反应在水和卤化氢的存在下进行，卤化氢在水中的浓度大于37％(重量比)。

从2-酮基-L-古洛糖酸或2，3-4，6-二丙酮-2-酮基-L-古洛糖酸制备L-抗坏血酸的方法是已知的。当应用2-酮基-L-古洛糖酸时，文献中对经过2-酮基-L-古洛糖酸甲酯和抗坏血酸钠阶段的酯化方法以及采用酸的直接方法均进行了描述。在直接方法中，在使2-酮基-L-古洛糖酸进行烯醇化和内酯化后，得到抗坏血酸。在直接转化中，优选的是采用盐酸作为催化剂。反应通常在有机溶剂存在下进行，例如甲苯、二甲苯、丙酮、氯仿等。已知的方法的缺点是反应时间较长、需要应用并处理溶剂混合物。

在DE2939052中描述了2-酮基-L-古洛糖酸与36％盐酸的反应。于100℃反应后，蒸除盐酸，得到理论值为87％的L-抗坏血酸。此方法的缺点是L-抗坏血酸在100℃下迅速分解，导致副产品生成增加，溶液出现明显的黑色。由于需要分离大量的副产品，因而在抗坏血酸的分离中将进一步涉及到相当量的物质损失。

专利说明书DE19734086中所述的方法可以部分消除上述问题。通过降低反应温度至40-80℃，同时延长反应时间并在37％的盐酸存在下进行反应，可以得到较高产率的抗坏血酸。例如在反应温度为58℃下，可以得到91％的抗坏血酸。然而此溶液中含有水不溶性的油状副产品，并且是黑色的，因此在抗坏血酸结晶前，必须通过活性炭处理或提取或有机溶剂洗涤除去副产品特别是不需要的黑色。进一步地，为了提高质量，结晶后的粗品抗坏血酸必须再次进行脱色步骤，例如经过进一步的活性炭处理以及额外的重结晶。

当采用DE19734086所述方法时，不可能通过进一步降低反应温度来实现上述改进。例如，反应温度低于50℃时，反应速度放慢，以致反应时间明显延长。另外在此温度下，着色的分解反应不能被抑制。甚至在更低的温度如40℃下，也能形成水不溶物质和强黑色的副产品，例如随着2-酮基-L-古洛糖酸的不完全转化(产率77％)而出现的。因此在处理前需要先除去这些副产品。

因此本发明的目标是开发从2-酮基-L-古洛糖酸或2，3-4，6-二丙酮-2-酮基-L-古洛糖酸制备L-抗坏血酸的方法，该方法避免了或至少降低了已知方法的缺点。特别地，使用该方法有可能获得高产率的L-抗坏血酸，进一步地，所获得的L-抗坏血酸的质量使得对反应溶液脱色需要的费用处于尽可能低的水平上。

现已出人意料地发现如果从2-酮基-L-古洛糖酸或2，3-4，6-二丙酮-2--酮基-L-古洛糖酸制备L-抗坏血酸的反应是在水和卤化氢的存在下且水中卤化氢的浓度大于37％的情况下进行的话，可以实现这个目标。

根据本发明的方法，可以得到很好的抗坏血酸收率。按照本发明所述方法得到的L-抗坏血酸的质量更好一些，其需要对反应溶液进行脱色的费用非常低。另外尽管降低了反应温度，用较少的反应时间仍能达到目的。

优选的是采用2-酮基-L-古洛糖酸作为起始原料来进行此方法。

卤化氢如HF、HCl、HBr以及HI适合用于本发明，其中HCl或HBr是优选的，HCl是特别优选的。

从文献中已知，常压下水中卤化氢的饱和浓度如下：0℃，HCl为45％(重量比)，25℃，为42.7％(重量比)，30℃，为40.2％(重量比)，40℃，为38.9％(重量比)，50℃，为37.3％(重量比)，60℃，为35.9％(重量比)，0℃，HBr为68.9％(重量比)，25℃，为66％(重量比)，0℃，HI为90％(重量比)；10℃，为70％(重量比)。根据已知方法可以测定水中卤化氢的饱和浓度。

根据本发明，可将2-酮基-L-古洛糖酸或2，3-4，6-二丙酮-2-酮基-L-古洛糖酸和卤化氢引入高压釜，常规使用的有市售的卤化氢(例如37％的HCl水溶液，在本发明中又称浓盐酸)，然后将气态未稀释的卤化氢加入其中或向其中通气，直至获得需要的水中卤化氢浓度。

另外，还可将2-酮基-L-古洛糖酸或2，3-4，6-二丙酮-2-酮基-L-古洛糖酸和水引入到高压釜中，关闭高压釜后，加入或导入未稀释的卤化氢液体形式，加入量以能获得所需的卤化氢浓度为准。

本发明中未稀释的卤化氢特别是指不含或仅含有小量水的卤化氢。

为了使反应进行，在加入或导入气态或液态未稀释卤化氢之后，使其升温至反应温度，如果合适可以通过加热，并在此温度下保持一定的时间。

根据本发明的方法，反应温度为0-60℃是合适的。优选地反应在25-50℃下进行，特别优选的是在35-45℃下进行。

当使用如HF、HBr和HI的卤化氢时，本发明反应优选的是在常压下进行。当使用的卤化氢为HCl时，本发明反应应在比大气压高的压力下进行。优选的压力为10-100bar，特别优选的为10-50bar。当实施本发明的方法时，压力可最高升至150bar。

反应可以分步进行也可连续进行，优选的是连续进行。通过这种方法，随着2-酮基-L-古洛糖酸的完全溶解，可以更好的遵守反应时间表。优选地，连续过程是在密闭的流动管中进行。如果反应所需要的卤化氢可以通过蒸馏和压缩进行再循环的话，反应过程可被明显简化。在此方法优选的实施方案中，对卤化氢的需要量是很低的。

下文中非常详细地描述了本发明所例举的采用2-酮基-L-古洛糖酸以及特别优选的采用氯化氢HCl的方法。对于2，3-4，6-二丙酮-2-酮基-L-古洛糖酸以及其它卤化氢来说也可以采用相似的方法。

基于引入氯化氢前所使用的总混合物，引入氯化氢前混合物中所使用的2-酮基-L-古洛糖酸的比例为15-97％(重量比)。优选地，引入氯化氢前混合物中所使用的2-酮基-L-古洛糖酸的比例为引入氯化氢前所使用的总混合物的30-40％。

氯化氢的导入温度优选的是在0-60℃，特别优选的是在0-30℃，尤其优选的是在15-25℃，将反应混合物升温至所需的反应温度，如果需要可以加热，并在此温度下保持一定的时间。

上述方法可以如下设计：在导入HCl前使2-酮基-L-古洛糖酸以固体或水及水性HCl溶液的形式存在。根据导入的水量或导入的HCl水溶液量，HCl在水中的浓度可以最高达到几乎100％(重量比)。

然而，即使当采用固体2-酮基-L-古洛糖酸时，较低的水含量也是有用的，根据所应用的2-酮基-L-古洛糖酸，优选的是至少含3％的水，因为对于反应来说痕量的水是必须的。反应混合物中水的含量越低，反应所需要的时间越长。显然，2-酮基-L-古洛糖酸仅在溶解状态发生反应。考虑到这一发现，水量可在较宽的浓度范围内进行变化。

加入所有反应成分后，水中氯化氢的浓度优选的为40-90％(重量比)，特别优选的为42.7-90％(重量比)，尤其优选的是45-65％(重量比)。

卤化氢HF、HBr以及HI可以用于本发明方法，例如市售浓度的水溶液，如浓度大约为47-48％(重量比)的HBr和HI水溶液，浓度大约为45-70％(重量比)的HF水溶液。如果需要高于上述浓度的HF、HBr和HI来进行本发明反应，可以通过加入气态或液态未稀释的卤化氢来调节水中卤化氢的浓度至所需值。在使用HCl的情况下，优选的是加入气态或液态未稀释的卤化氢来调节水中所需的HCl的浓度。

加入所有反应成分后，氯化氢与2-酮基-L-古洛糖酸的重量比优选的是为0.5∶1至8∶1，特别优选的是从2∶1至4∶1。

加入所有反应成分后，水与2-酮基-L-古洛糖酸的重量比优选的是为3∶100至100∶10，特别优选的是从1∶2至3∶1。

本发明方法还可以在超临界条件下进行。例如对于HCl气体，在51℃和80bar下可以获得超临界条件。

通常，无论采用哪一种卤化氢，反应混合物在大约1-4小时的压力释放和可能的冷却后，反应即可终止。反应结束与否也可以通过采用合适的采样以及借助HPLC或碘量法进行的样品分析来确定。

通过除去卤化氢例如通过蒸馏进行压力释放后，可对所有的卤化氢进行分批处理。将得到的固体任意地悬浮在有机溶剂中，例如醇(优选丁醇)，以便小量存在的给色物质及残余的卤化氢可随之后的蒸馏被除去。

下列实施例将进一步说明本发明但不并限制本发明。

在分离出L-抗坏血酸后，用碘量法测定处于溶液或固体状态的L-抗坏血酸的产量。

实施例方法A：

实施例1

将3g2-酮基-L-古洛糖酸引入到玻璃插管中，然后加入9g浓盐酸。关闭高压斧后，导入氯化氢，直到不再出现由于HCL在水相中的溶解而导致的压力下降(约20分钟)。在0.5小时内将高压釜加热至30℃，在此温度下保持3小时(压力约为43bar)。冷却后，使高压釜减压，在旋转蒸发器上浓缩混合物。蒸发完毕，得到几乎白色的结晶性物质，再次用丁醇溶解，除去痕量的酸，然后再将其转变成残余物(产率：理论值的82％)。

实施例2

将3g2-酮基-L-古洛糖酸引入到玻璃插管中，然后加入9g浓盐酸。关闭高压斧后，导入氯化氢，直到不再出现由于HCL在水相中的溶解而导致的压力下降(约20分钟)。在0.5小时内将高压釜加热至40℃，在此温度下保持3小时(压力约为45bar)。冷却后，使高压釜减压，在旋转蒸发器上浓缩混合物。蒸发完毕，得到浅灰色的结晶性物质，再次用丁醇溶解，除去痕量的酸，然后再将其转变成残余物(产率：理论值的87.1％)。

实施例3

将2g2-酮基-L-古洛糖酸引入到玻璃插管中，然后加入9g浓盐酸。关闭高压斧后，导入氯化氢，直到不再出现由于HCL在水相中的溶解而导致的压力下降(约20分钟)。在0.5小时内将高压釜加热至42℃，在此温度下保持3小时(压力约为45bar)。冷却后，使高压釜减压，在旋转蒸发器上浓缩混合物。蒸发完毕，得到浅灰色的结晶性物质，再次用丁醇溶解，除去痕量的酸，然后再将其转变成残余物(产率：理论值的95％)。

实施例4

将3g2-酮基-L-古洛糖酸引入到玻璃插管中，然后加入9g浓盐酸。关闭高压斧后，导入氯化氢，直到不再出现由于HCL在水相中的溶解而导致的压力下降(约20分钟)。在0.5小时内将高压釜加热至42℃，在此温度下保持3小时(压力约为45bar)。冷却后，使高压釜减压，在旋转蒸发器上浓缩混合物。蒸发完毕，得到浅灰色的结晶性物质，再次用丁醇溶解，除去痕量的酸，然后再将其转变成残余物(产率：理论值的93.3％)。

实施例5

将40g2-酮基-L-古洛糖酸引入到玻璃插管中，然后加入180g浓盐酸。关闭高压斧后，导入氯化氢，直到不再出现由于HCL在水相中的溶解而导致的压力下降(约20分钟)。在0.5小时内将高压釜加热至42℃，在此温度下保持3小时(压力约为45bar)。冷却后，使高压釜减压，在旋转蒸发器上浓缩混合物。蒸发完毕，得到浅灰色的结晶性物质，再次用丁醇溶解，除去痕量的酸，然后再将其转变成残余物(产率：理论值的93.3％)。

实施例6

将50g2-酮基-L-古洛糖酸引入到玻璃插管中，然后加入150g浓盐酸。关闭高压斧后，导入氯化氢，直到不再出现由于HCL在水相中的溶解而导致的压力下降(约20分钟，约60g HCl)。在0.5小时内将高压釜加热至42℃，在此温度下保持3小时(压力约为45bar)。冷却后，使高压釜减压，在旋转蒸发器上浓缩混合物。蒸发完毕，得到浅灰色的结晶性物质，再次用丁醇溶解，除去痕量的酸，然后再将其转变成残余物(产率：理论值的92.3％)。

实施例7

将3g2-酮基-L-古洛糖酸引入到玻璃插管中，然后加入9g浓盐酸。关闭高压斧后，导入氯化氢，直到不再出现由于HCL在水相中的溶解而导致的压力下降(约20分钟)。在0.5小时内将高压釜加热至45℃，在此温度下保持2小时(压力约为45bar)。冷却后，使高压釜减压，在旋转蒸发器上浓缩混合物。蒸发完毕，得到浅灰色的结晶性物质，再次用丁醇溶解，除去痕量的酸，然后再将其转变成残余物(产率：理论值的87.7％)。方法B

实施例8

将50g2-酮基-L-古洛糖酸引入到玻璃插管中，然后加入12g水。关闭高压斧后，导入208g液态氯化氢。在0.5小时内将高压釜加热至50℃，在此温度下保持2小时。经过升温阶段，得到约80bar的压力。冷却后，使高压釜减压。在旋转蒸发器上浓缩混合物。蒸发完毕，得到灰棕色的结晶性物质，再次用丁醇溶解，除去痕量的酸，然后再将其转变成残余物(产率：理论值的75.3％)。

实施例9

将50g2-酮基-L-古洛糖酸引入到玻璃插管中，然后加入12g水。关闭高压斧后，导入110g液态氯化氢。在0.5小时内将高压釜加热至45℃，在此温度下保持3小时。经过升温阶段，得到约76bar的压力。冷却后，使高压釜减压。在旋转蒸发器上浓缩混合物。蒸发完毕，得到灰棕色的结晶性物质，再次用丁醇溶解，除去痕量的酸，然后再将其转变成残余物(产率：理论值的83.3％)。比较实施例实施例A

用37％盐酸在40℃及正常压力下进行的比较实施例：

将100g2-酮基古洛糖酸引入到300g37％盐酸中。将其加热到40℃并在此温度下保持约4小时，得到黑棕色溶液。L-抗坏血酸含量的碘量测定显示，产率为理论值的77.4％。

实施例B

用37％盐酸在60℃及其正常压力下进行比较实施例：

将100g2-酮基古洛糖酸引入到300g37％盐酸中。将其加热到59-60℃并在此温度下保持约3小时，得到黑色溶液。L-抗坏血酸含量的碘量测定显示，产率为理论值的90.2％。

Claims (7)

1.从2-酮基-L-古洛糖酸或2，3-4，6-二丙酮-2-酮基-L-古洛糖酸制备L-抗坏血酸的方法，其特征在于反应是在水和卤化氢的存在下进行，卤化氢在水中的浓度大于37wt％。

2.权利要求1中所述的方法，其特征在于反应温度为0-60℃。

3.权利要求1或2中所述的方法，其特征在于反应是连续进行的。

4.权利要求1-3中一或多项所述的方法，其特征在于卤化氢是可以再循环的。

5.权利要求1-4中一或多项所述的方法，其特征在于水中卤化氢的所需浓度是通过加入气态或液态的未稀释卤化氢来实现的。

6.权利要求1-5中一或多项所述的方法，其特征在于所用的卤化氢为HCl。

7.权利要求6中所述的方法，其特征在于与大气压相比压力是增加的。