專利名稱：一種離子液體中植物甾醇酯的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及離子液體中植物留醇酯的綠色制備方法，屬于食品、醫(yī)藥、化工和化妝品等技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
植物留醇因其結(jié)構(gòu)與膽固醇相似而能通過競爭性抑制膽固醇在小腸內(nèi)的吸收，從而有效降低血液總膽固醇及低密度脂蛋白膽固醇吸收。作為一種食療法，可以在降膽固醇治療的初期服用植物留醇。但游離型植物留醇熔點高，脂溶性和水溶性都很差，限制了它的實際應(yīng)用范圍。留醇的C-3羥基是重要活性基團(tuán)，可與脂肪酸形成脂肪留醇酸酯。研究表明，脂肪酸植物留醇酯的脂溶性更好，并且同樣可以抑制膽固醇的吸收。在酯化反應(yīng)中，其核心是催化劑。采用傳統(tǒng)的強(qiáng)酸堿催化劑，不僅反應(yīng)條件苛刻， 產(chǎn)率低，往往有較多的副產(chǎn)物，分離困難，而且對設(shè)備腐蝕性大、環(huán)境污染嚴(yán)重。研制和開發(fā)新型環(huán)保型催化劑，如固載雜多酸、固體超強(qiáng)酸、離子液體、酶等用于酯的合成已成為研究熱點。離子液體是在室溫或低溫下呈液態(tài)、完全由離子構(gòu)成的物質(zhì)，也稱低溫熔融鹽。離子液體以其可循環(huán)使用、可設(shè)計性、環(huán)境友好并且高催化性能等優(yōu)點，成為一種傳統(tǒng)溶劑的理想替代品，越來越引起人們的重視。在過去的數(shù)十年中，離子液體作為一種可調(diào)節(jié)的反應(yīng)溶劑和催化劑廣泛應(yīng)用于各種化學(xué)反應(yīng)中。常見的離子液體有咪唑型離子液體，如[Bmim] BF4, [Bmim]CF3SO3,但價格較貴。而由過渡金屬氯化物和氯化膽堿構(gòu)成的氯化膽堿· xMCln 離子液體具有路易斯酸性，可用于催化酯化反應(yīng)，并且制備簡單，價格低廉，可望用于規(guī)模化生產(chǎn)，具有重要的意義。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服目前現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提供了一種在離子液體中植物留醇酯的綠色制備方法。本方法工藝簡單，成本較低，收率高，合成途徑簡便、綠色，適合用于食品等工業(yè)生產(chǎn)。本發(fā)明采用以下技術(shù)方案使用在不同的離子液體中植物留醇與各種飽和及不飽和脂肪酸進(jìn)行酯化反應(yīng)，一方面考察反應(yīng)酯化率，另一方面通過測定不飽和脂肪酸酯化反應(yīng)中茴香胺值來考察不飽和脂肪酸的氧化程度。其特征在于所述的方法為在裝有磁力攪拌器的帶支管的反應(yīng)瓶中加入一定量脂肪酸、植物留醇和離子液體，通入氮?dú)?，加熱至一定溫度后開始計時，反應(yīng)一定時間后終止。離子液體的用量為植物甾醇的質(zhì)量的5 10%，反應(yīng)溫度為90 170°C，反應(yīng)時間2 8h。定時取樣，進(jìn)行TLC定性和HPLC定量分析以檢測反應(yīng)進(jìn)程。反應(yīng)結(jié)束后， 反應(yīng)瓶中形成上下兩相，上層中有反應(yīng)物及反應(yīng)產(chǎn)物，經(jīng)柱層析分離純化得到植物留醇酯產(chǎn)品，通過紅外、質(zhì)譜和核磁共振波譜分析進(jìn)行結(jié)構(gòu)鑒定；下層則是離子液體，可回收利用。所述植物留醇酯的制備方法，其特征在于所述的植物留醇為豆留醇、β -谷甾醇、 菜油留醇和菜籽留醇中的一種或一種以上任意比例的混合植物甾醇。
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所述植物留醇酯的制備方法，其特征在于所述的脂肪酸包括飽和脂肪酸(己酸、 辛酸、癸酸、月桂酸、豆蘧酸、棕櫚酸、硬脂酸、花生酸和山崳酸)和不飽和脂肪酸(油酸、亞油酸、亞麻酸、花生油酸和芥酸)。所述植物甾醇酯的制備方法，其特征在于所用的離子液體為[Bmim]BF4、[Bmim] CF3SO3> ChCl · 2SnCl2、ChCl · 2ZnCl2、ChCl · 2FeCl3 和 ChCl · 2. 5SnCl2，用量為植物甾醇質(zhì)量的 5 10% (w/w)，離子液體優(yōu)選 ChCl · 2SnCl2、ChCl · 2ZnCl2 和 ChCl · 2. 5SnCl2，用量優(yōu)選6 8 % (w/w)。所述植物留醇酯的制備方法，其特征在于所述的氯化膽堿子液體制備方法為在磁力攪拌下，將20mmol的氯化膽堿(ChCl)和40mmol的氯化亞錫、氯化鋅或氯化鐵混勻加熱至100°C，直到形成透明澄清的液體，得到無色的ChCl · 2SnCl2、ChCl · 2ZnCl2和棕色的ChCl · 2FeCl3 ;將20mmol的氯化膽堿和50mmol的氯化亞錫混勻加熱至100°C,攪拌至形成無色透明澄清的液體，得到ChCl · 2. 5SnCl2。所述植物甾醇酯的制備方法，其特征在于所述的酸醇摩爾比為I : I 4 : 1，反應(yīng)溫度為90 170°C，反應(yīng)時間為2 8h;優(yōu)選酸醇摩爾比為2 : I 3 : 1，反應(yīng)溫度為 120 160°C，反應(yīng)時間為4 5h。所述植物留醇酯的制備方法，其特征在于所述分離純化利用植物留醇酯、植物甾醇和脂肪酸的極性差異及其在不同展開劑中的溶解性不同來實現(xiàn)，其步驟為將植物甾醇酯混合物溶解在一定的展開劑中(料液比I : 3，w/v)，展開劑為石油醚/乙酸乙酯混合液(9 1，v/v)，使用硅膠柱進(jìn)行柱層析分離，收集產(chǎn)品，對收集到的各組分進(jìn)行薄層層析 (TLC)分析，將相同的組分合并，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)除去溶劑，得到植物留醇酯純品，然后對純品進(jìn)行紅外、質(zhì)譜、核磁共振分析鑒定。所述植物留醇酯的制備方法，其特征在于對不同條件下制備的產(chǎn)品進(jìn)行TLC定性和HPLC定量分析以檢測反應(yīng)進(jìn)程，HPLC定量分析采用外標(biāo)法，標(biāo)準(zhǔn)品自制。所述植物留醇酯的制備方法，其特征在于對樣品的分析中，包含對反應(yīng)中植物甾醇的轉(zhuǎn)化率分析、植物留醇酯的產(chǎn)率分析以及反應(yīng)過程中副產(chǎn)物(主要為植物留醇脫水形成的雙烯烴類物質(zhì))的含量分析。所述植物留醇酯的制備方法，其特征在于制備不飽和脂肪酸植物留醇酯的反應(yīng)中，在測酯化產(chǎn)率的同時，并用IS06885方法測定反應(yīng)體系中的茴香胺值以檢測體系中不飽和脂肪酸被氧化的程度。本發(fā)明中所述的實時反應(yīng)進(jìn)程監(jiān)測方法為高效液相色譜和薄層層析法。本發(fā)明中酯化程度采用高效液相色譜測量，其HPLC分析條件Symmetry-C18柱 (4.6X250mm，5ym，Waters)，柱溫35°C，流動相甲醇/正己烷/異丙醇=8 : I : 1， 流速1.0mL/min，等速洗脫，進(jìn)樣量10 μ L ;檢測器為蒸發(fā)光散射檢測器(ELSD2420， Waters)，條件載氣為N2，流速:1. 8L/min，漂移管溫度85°C，壓力0. 25MPa，噴霧器級別 70%。本發(fā)明的有益效果(I)開發(fā)了一種新的植物留醇酯綠色制備方法，篩選得到了多種適合植物留醇酯化的離子液體催化劑；(2)沒有使用有毒有害的有機(jī)溶劑，適合用于食品工業(yè)生產(chǎn)；
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(3)操作簡單，反應(yīng)條件溫和，易實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)；(4)酯化反應(yīng)采用新型Lewis酸氯化膽堿離子液體，快速高效，具有產(chǎn)率高、反應(yīng)時間短和產(chǎn)品易純化等特點。
具體實施例方式下面結(jié)合具體例子，對本發(fā)明進(jìn)行更具體的闡述。例子中的具體參數(shù)僅用于說明本發(fā)明而不用于限定范圍，本領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員可以適當(dāng)修改本發(fā)明參數(shù)。實施例I在帶支管的反應(yīng)瓶中加入I. 440g(7. 2mmol)月桂酸、O. 984g(2. 4mmol)植物甾醇和O. 069g ChCl · 2SnCl2 (相對于植物甾醇質(zhì)量的7% )，置于帶磁力攪拌的恒溫油浴中，在氮?dú)庀掠?50°C攪拌反應(yīng)4h，每隔O. 5h取樣一次，采用HPLC和TCL檢測反應(yīng)進(jìn)程。反應(yīng)結(jié)束后得到植物留醇酯粗產(chǎn)品，產(chǎn)率為92. 3%。通過柱層析進(jìn)行分離純化得到植物留醇酯產(chǎn)品，并采用紅外、質(zhì)譜和核磁共振波譜分析進(jìn)行結(jié)構(gòu)鑒定。實施例2在帶支管的反應(yīng)瓶中加入I. 344g(4. 8mmol)亞油酸、O. 984g(2. 4mmol)植物甾醇和O. 079g ChCl · 2. 5SnCl2 (相對于植物甾醇質(zhì)量的8% )，置于帶磁力攪拌的恒溫油浴中， 在氮?dú)庀掠?60°C攪拌反應(yīng)4h，每隔O. 5h取樣一次，采用HPLC和TCL檢測反應(yīng)進(jìn)程。反應(yīng)結(jié)束后得到植物留醇酯粗產(chǎn)品，產(chǎn)率為90. 5%。通過柱層析進(jìn)行分離純化得到植物留醇酯產(chǎn)品，并采用紅外、質(zhì)譜和核磁共振波譜分析進(jìn)行結(jié)構(gòu)鑒定。實施例3在帶支管的反應(yīng)瓶中加入O. 864(6. Ommol)辛酸、O. 984g(2. 4mmol)植物留醇和
O.059g ChCl · 2ZnCl2 (相對于植物甾醇質(zhì)量的6% )，置于帶磁力攪拌的恒溫油浴中，在氮?dú)庀掠?20°C攪拌反應(yīng)4h，每隔O. 5h取樣一次，采用HPLC和TCL檢測反應(yīng)進(jìn)程。反應(yīng)結(jié)束后得到植物留醇酯粗產(chǎn)品，產(chǎn)率為88. 6 %。通過柱層析進(jìn)行分離純化得到植物留醇酯產(chǎn)品， 并采用紅外、質(zhì)譜和核磁共振波譜分析進(jìn)行結(jié)構(gòu)鑒定。實施例4在帶支管的反應(yīng)瓶中加入2. 434g(7. 2mmol)芥酸、O. 984g(2. 4mmol)植物甾醇和
O.079g[Bmim]CF3SO3 (相對于植物甾醇質(zhì)量的8% )，置于帶磁力攪拌的恒溫油浴中，在氮?dú)庀掠?40°C攪拌反應(yīng)5h，每隔O. 5h取樣一次，采用HPLC和TCL檢測反應(yīng)進(jìn)程。反應(yīng)結(jié)束后得到植物留醇酯粗產(chǎn)品，產(chǎn)率為75. 2 %。通過柱層析進(jìn)行分離純化得到植物留醇酯產(chǎn)品，并采用紅外、質(zhì)譜和核磁共振波譜分析進(jìn)行結(jié)構(gòu)鑒定。
權(quán)利要求
1.一種離子液體中植物留醇酯的綠色制備方法，其特征在于所述的方法為在裝有磁力攪拌器的帶支管的反應(yīng)瓶中加入一定量脂肪酸、植物留醇和離子液體，通入氮?dú)猓訜嶂烈欢囟群箝_始計時，反應(yīng)一定時間后終止。離子液體的用量為植物留醇的質(zhì)量的5 10%，反應(yīng)溫度為90 170°C，反應(yīng)時間2 8h。定時取樣，進(jìn)行TLC定性和HPLC定量分析以檢測反應(yīng)進(jìn)程。反應(yīng)結(jié)束后，反應(yīng)瓶中形成上下兩相，上層中有反應(yīng)物及反應(yīng)產(chǎn)物，經(jīng)柱層析分離純化得到植物留醇酯產(chǎn)品，通過紅外、質(zhì)譜和核磁共振波譜分析進(jìn)行結(jié)構(gòu)鑒定； 下層則是離子液體，可回收利用。
2.如權(quán)利I要求所述植物留醇酯的制備方法，其特征在于所述的植物留醇為豆甾醇、 β -谷留醇、菜油留醇和菜籽留醇中的一種或一種以上任意比例的混合植物甾醇。
3.如權(quán)利要求I所述植物留醇酯的制備方法，其特征在于所述的脂肪酸包括飽和脂肪酸(己酸、辛酸、癸酸、月桂酸、豆蘧酸、棕櫚酸、硬脂酸、花生酸和山崳酸)和不飽和脂肪酸 (油酸、亞油酸、亞麻酸、花生油酸和芥酸)。
4.如權(quán)利要求I所述植物甾醇酯的制備方法，其特征在于所用的離子液體為[Bmim] BF4, [Bmim] CF3SO3' ChCl · 2SnCl2、ChCl · 2ZnCl2、ChCl · 2FeCl3 和 ChCl · 2. 5SnCl2，用量為植物甾醇質(zhì)量的5 10% (w/w)。
5.如權(quán)利要求I所述植物留醇酯的制備方法，其特征在于所述的氯化膽堿·子液體制備方法為在磁力攪拌下，將20mmol的氯化膽堿(ChCl)和40mmol的氯化亞錫、 氯化鋅或氯化鐵混勻加熱至100°C，直到形成透明澄清的液體，得到無色的ChCl · 2SnCl2、 ChCl · 2ZnCl2和棕色的ChCl · 2FeCl3 ;將20mmol的氯化膽堿和50mmol的氯化亞錫混勻加熱至100°C，攪拌至形成無色透明澄清的液體，得到ChCl · 2. 5SnCl2。
6.如權(quán)利要求I所述植物留醇酯的制備方法，其特征在于所述的酸醇摩爾比為 I I 4 : 1，反應(yīng)溫度為90 170°C，反應(yīng)時間為2 8h。
7.如權(quán)利要求I 6所述植物留醇酯的制備方法，其特征在于所述分離純化利用植物甾醇酯、植物留醇和脂肪酸的極性差異及其在不同展開劑中的溶解性不同來實現(xiàn)，其步驟為將植物留醇酯混合物溶解在一定的展開劑中(料液比I : 3，w/v)，展開劑為石油醚/ 乙酸乙酯混合液(9 1，v/v)，使用硅膠柱進(jìn)行柱層析分離，收集產(chǎn)品，對收集到的各組分進(jìn)行薄層層析(TLC)分析，將相同的組分合并，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)除去溶劑，得到植物留醇酯純品， 然后對純品進(jìn)行紅外、質(zhì)譜和核磁共振分析鑒定。
8.如權(quán)利要求I所述植物留醇酯的制備方法，其特征在于對不同條件下制備的產(chǎn)品進(jìn)行TLC定性和HPLC定量分析以檢測反應(yīng)進(jìn)程，HPLC定量分析采用外標(biāo)法，標(biāo)準(zhǔn)品自制。
9.如權(quán)利要求I所述植物留醇酯的制備方法，其特征在于對樣品的分析中，包含對酯化反應(yīng)中植物留醇的轉(zhuǎn)化率分析、植物留醇酯的產(chǎn)率分析以及反應(yīng)過程中副產(chǎn)物(主要為植物留醇脫水形成的雙烯烴類物質(zhì))的含量分析。
10.如權(quán)利要求I所述植物留醇酯的制備方法，其特征在于制備不飽和脂肪酸植物甾醇酯的反應(yīng)中，在測酯化產(chǎn)率的同時，并用IS06885方法測定反應(yīng)體系中的茴香胺值以檢測體系中不飽和脂肪酸被氧化的程度。
全文摘要
本發(fā)明涉及在離子液體中植物甾醇酯的制備方法，屬于食品、醫(yī)藥、化工和化妝品等技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明采用的技術(shù)方案為在裝有磁力攪拌器的帶支管的反應(yīng)瓶中加入一定量脂肪酸、植物甾醇和離子液體，通入氮?dú)?，加熱至一定溫度后開始計時，反應(yīng)一定時間后終止。離子液體的用量為植物甾醇的質(zhì)量的5～10％，反應(yīng)溫度為90～170℃，反應(yīng)時間2～8h。定時取樣，進(jìn)行TLC定性和HPLC定量分析以檢測反應(yīng)進(jìn)程。反應(yīng)結(jié)束后，反應(yīng)瓶中形成上下兩相，上層中有反應(yīng)物及反應(yīng)產(chǎn)物，經(jīng)柱層析分離純化得到植物甾醇酯產(chǎn)品，通過紅外、質(zhì)譜和核磁共振波譜分析進(jìn)行結(jié)構(gòu)鑒定；下層則是離子液體，可回收利用。本方法綠色環(huán)保，產(chǎn)率高，操作簡單，便于規(guī)?；a(chǎn)。
文檔編號C07J9/00GK102603846SQ201210025389
公開日2012年7月25日 申請日期2012年2月3日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月3日
發(fā)明者劉萍, 周陽, 賈承勝, 郭素潔 申請人:江南大學(xué)