杜 琳 黃清東 李仲輝

（1.成都師范學院化學與生命科學學院，四川 成都 610300；2.四川大學華西藥學院，四川 成都 610300）

新橙皮苷屬于黃酮類化合物中的二氫黃酮類化合物，其結構式如圖1所示。它是制備新型甜味劑——新橙皮苷二氫查爾酮的重要原料。新橙皮苷二氫查爾酮的甜味相當于蔗糖的1 500～1 800倍［1］，適口性好，同時具有良好的屏蔽苦味作用，用于苦味藥片（或液體制劑）中，以此矯正化學藥的強烈苦味［2］。同時，它對人體安全，至今未見有任何副作用的報道。鑒于此，市場對新橙皮苷二氫查爾酮的需求量逐年增加，作為其主要原料的新橙皮苷也出現(xiàn)了供不應求的局面。

新橙皮苷主要存在于橘科植物干燥果皮中，可以通過對這些植物提取得到新橙皮苷。目前通過植物提取的方式生產新橙皮苷遠遠不能滿足市場對新橙皮苷的需求［3］，市場上普遍采用半合成的方法。這些方法通常是先從植物中提取結構類似的柚皮苷［4］，然后通過水解、縮合的化學反應合成生產新橙皮苷。以往的半合成方法有［5－7］：① 將柚皮苷直接與大大過量的異香蘭素（過量12倍）在堿性水溶液或者醇溶液中反應后，酸化得到新橙皮苷；② 將柚皮苷在堿性水溶液中水解后得到根皮乙酰苯-4′-β－新橙皮糖苷，再與大大過量異香蘭素在堿性水溶液或醇溶液中反應后酸化得到新橙皮苷；③ 用根皮乙酰苯-4′-β－新橙皮糖苷與異香蘭素按1∶1的摩爾比在無水乙醇中氬氣保護下，以1∶1四氫吡咯和乙酸為催化劑反應12h可合成了新橙皮苷，該方法目前被公認為最可行的工業(yè)生產方法［8］。但這些方法都存在收率低，需要大量原料異香蘭素，工藝不穩(wěn)定對人體傷害大等問題。因此有必要尋找合成生產新橙皮苷的新方法。

本研究擬在專利方法［7］的基礎上，采用脯氨酸為催化劑替代四氫吡咯和乙酸，開發(fā)出一條由柚皮苷合成新橙皮苷的全新生產工藝。

圖1 新橙皮苷的結構式Figure 1 Chemical structure of noehesperidin

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

1.1.1 材料與試劑

柚皮苷、異香蘭素：成都華康生物工程有限公司；

脯氨酸：四川大學化學學院提供；

氫氧化鈉、乙醇：分析純，成都金山化學試劑有限公司。

1.1.2 主要儀器設備

恒溫磁力攪拌器：81-2型，上海司樂儀器有限公司；

鼓風干燥箱：DGX-8243B型，上海?，攲嶒炘O備有限公司；

高效液相色譜儀器：Agilengt G1314A型，安捷倫科技有限公司。

1.2 方法

1.2.1 新橙皮苷的合成工藝 以柚皮苷（1）為起始物料，經過堿性水解得到根皮乙酰苯-4′-β－新橙皮糖苷（2），根皮乙酰苯-4′-β－新橙皮糖苷（2）在脯氨酸的催化下與異香蘭素反應高產率的得到高純度的新橙皮苷。工藝路線如圖2所示。

圖2 新橙皮苷的合成路線Figure 2 Synthetic routes of noehesperidin

1.2.2 根皮乙酰苯-4′-β－新橙皮糖苷（2）的合成工藝 將6 0.0g氫氧化鈉加入三口反應瓶中，加入500mL自來水，攪拌溶解，然后將45.0g柚皮苷在攪拌條件下緩慢加入該堿性溶液中，攪拌完全溶解后，開始加熱升溫至100℃回流，從開始回流計時，回流攪拌反應1.5h后停止加熱，冷卻至3 0℃以下，緩慢加入濃鹽酸中和至pH值6.5左右，析出黃色固體。再次加熱升溫至70℃以上使固體全部溶解后，停止加熱，自然冷卻，靜置共2h后布氏漏斗過濾，抽干后6 0℃真空干燥即得到25.5g黃色根皮乙酰苯-4′-β－新橙皮糖苷，收率68.1%。

1.2.3 新橙皮苷（4）的合成工藝 將根皮乙酰苯-4′-β－新橙皮糖苷（20.0g，41.9mmol）加入三口反應瓶中，加入 1 20mL無水乙醇中，攪拌溶解后，再分別加入脯氨酸（4.8g，4 1.9mmol）和異香蘭素（6.9g，46.1mmol），90℃加熱回流反應，從開始回流計時，回流攪拌反應1.5h后停止加熱，冷卻至30℃以下，布氏漏斗過濾，用大量水洗滌至固體無色為止，6 0℃真空干燥即得到24.2g淺黃色粉末狀固體物質新橙皮苷，收率為96%，產品經液相色譜測定純度為96.5%。相對保留時間與對照品一致。

2 結果與分析

2.1 根皮乙酰苯-4′-β－新橙皮糖苷（2）的合成

根皮乙酰苯-4′-β－新橙皮糖苷（2）的合成方法參照文獻［9］。首先是柚皮苷在堿性水溶液中水解得到根皮乙酰苯－4′-β－新橙皮糖苷的酚鈉鹽，加鹽酸中和后析出固體即得到根皮乙酰苯-4′-β－新橙皮糖苷（2）。該步反應經多批次合成驗證，證明該步中間體的合成操作簡單，工藝穩(wěn)定。但文獻［9］報道的路線存在加酸中和后過濾困難的問題，本試驗通過在加鹽酸中和得到固體后再次升溫使固體溶解，然后緩慢冷卻析晶的方法解決了該問題，得到了顆粒較大、容易過濾的中間體根皮乙酰苯-4′-β－新橙皮糖苷（2）。

2.2 新橙皮苷（4）的合成

專利US3947405［7］中的反應機理表明，新橙皮苷的合成反應中起催化作用的是四氫吡咯上的氮原子和乙酸的羧基，可以推測分子結構上含有胺和羧基的化合物可能可以取代四氫吡咯和乙酸，從而起到同樣的催化作用。為了證實該推測，本研究保持乙酸不變，分別用乙胺、二乙胺和三乙胺取代四氫吡咯進行了試驗，結果發(fā)現(xiàn)，僅有二乙胺與乙酸作為催化劑時具有較好的催化效果。這可能是因為二乙胺是一種二級胺，具有適合于該反應的堿性，因此推斷催化該反應的氮原子需要使用二級胺。

另外，為了考察羧基的影響，本研究保持四氫吡咯不變，分別采用甲酸、丙酸、丁酸、辛酸和苯甲酸取代乙酸進行了試驗探索，結果發(fā)現(xiàn)，用脂肪酸替代乙酸后，反應雖能進行，但原料轉化率較低，用芳香酸苯甲酸取代乙酸后不發(fā)生反應，這可能是因為與四氫吡咯（含二級胺）協(xié)調催化該反應時，羧酸需要與四氫吡咯有合適的空間匹配?；谝陨显囼灪筒聹y，選擇分子結構上同時含有二級胺和羧酸的脯氨酸作為催化劑，得到了非常好的試驗結果（原料轉化率為100%，產品純度為95%以上）。這可能是因為脯氨酸為固體，不會像四氫吡咯和乙酸一樣在反應過程中會揮發(fā)損失，同時由于氮原子和羧基處于同一個分子式，也保證了氮原子與羧基的摩爾比恒定為1∶1，同時脯氨酸分子上氮原子與羧基的位置恰當，有空間協(xié)調作用增強脯氨酸的催化能力。為了證實氮原子與羧基的協(xié)調作用，采用脯氨酸上的羧基被甲酯化的脯氨酸甲酯，以及脯氨酸上的二級氮原子被乙酰化的乙?；彼嶙鳛榇呋瘎┻M行試驗，結果發(fā)現(xiàn)兩者都無法催化反應的進行，進一步證實了脯氨酸結構上氮原子和羧基的協(xié)調作用。試驗結果見表1。

值得一提的是，脯氨酸為固體催化劑，在生產過程中不會揮發(fā)損失，因此使用該催化劑生產操作簡單，更適用于工業(yè)化大生產。另外，脯氨酸不會像四氫吡咯和乙酸那樣具有刺激性氣味，減少了生產過程中試劑對工人的傷害。

表1 含氮試劑和含羧基試劑的選擇Table 1 Results of using different reagent as catalysts

表1 含氮試劑和含羧基試劑的選擇Table 1 Results of using different reagent as catalysts

以上篩選試驗根皮乙酰苯-4′-β－新橙皮糖苷∶羧基∶異香蘭素＝1∶0.5∶1.1（mol∶mol∶mol），反應溶劑為無水乙醇（即99%的乙醇），反應溫度為90℃，反應時間為12h。

含氮試劑含羧基試劑 催化結果 說明 乙胺 乙酸 不反應 一級胺取代四氫吡咯二乙胺 乙酸 反應較好 二級胺取代四氫吡咯三乙胺 乙酸 不反應 三級胺取代四氫吡咯四氫吡咯 甲酸 反應，但轉化率低 甲酸取代乙酸四氫吡咯 丙酸 反應，但轉化率低 丙酸取代乙酸四氫吡咯 丁酸 反應，但轉化率低 丁酸取代乙酸四氫吡咯 辛酸 反應，但轉化率低 辛酸取代乙酸四氫吡咯 苯甲酸 僅有少量反應 苯甲酸取代乙酸脯氨酸 反應較好，轉化率非常高脯氨酸代替四氫吡咯和乙酸脯氨酸甲酯 不反應 脯氨酸甲酯代替四氫吡咯和乙酸吡咯和乙酸乙?；彼?不反應 乙酰化脯氨酸代替四氫

2.2.1 脯氨酸用量的影響 保持根皮乙酰苯-4′-β－新橙皮糖苷∶異香蘭素的摩爾比為1∶1，反應溶劑為無水乙醇（即99%的乙醇），反應溫度為90℃，反應時間為12h，改變根皮乙酰苯-4′-β－新橙皮糖苷與脯氨酸的摩爾比分別為1∶0.3，1∶0.5，1∶0.8，1∶1，1∶1.2，1∶1.5進行研究，結果發(fā)現(xiàn)根皮乙酰苯-4′-β－新橙皮糖苷與脯氨酸的摩爾比需要大于等于1∶1時，反應才會得到較好的收率和產品純度。為了節(jié)約催化劑用量，降低生產成本，將催化劑脯氨酸用量固定為根皮乙酰苯-4′-β－新橙皮糖苷與脯氨酸的摩爾比為1∶1。試驗結果見表2。

表2 催化劑脯氨酸的量優(yōu)化試驗及結果Table 2 Optimization of catalyst amounts

表2 催化劑脯氨酸的量優(yōu)化試驗及結果Table 2 Optimization of catalyst amounts

轉化率采用TLC的方法監(jiān)控。

根皮乙酰苯-4′-β－新橙皮糖苷與脯氨酸的摩爾比轉化率/% 產品收率/% 產品純度/%1∶0.3 20 5.6 70.5 1∶0.5 30 15.3 76.2 1∶0.8 50 27.6 75.3 1∶1.0 100 95.1 96.2 1∶1.2 100 94.8 95.2 1∶1.5 100 96.2 97.2

2.2.2 反應時間的影響 保持根皮乙酰苯-4′-β－新橙皮糖苷∶脯氨酸∶異香蘭素的摩爾比為1∶1∶1.1，反應溶劑為無水乙醇（即99%的乙醇），反應溫度為90℃，改變反應時間分別為0.5，1，3，3.5，8，12h進行試驗，結果通過 TLC檢查發(fā)現(xiàn)回流反應0.5h反應就進行了約80%，反應1h原料轉化完全，為了讓原料徹底反應，選擇1.5h作為反應完成的時間。試驗結果見表3。

表3 反應時間對反應的影響Table 3 Effect of reaction time on the results

表3 反應時間對反應的影響Table 3 Effect of reaction time on the results

轉化率通過TLC進行監(jiān)控。

反應時間/h 轉化率/% 產品收率/% 產品純度/%0.5 80 5.6 80.5 1.0 100 92.3 96.2 3.0 100 95.3 95.3 3.5 100 96.1 96.4 8.0 100 92.1 95.6 12.0 100 95.5 96.8

3 結論

本研究在傳統(tǒng)工藝的基礎上，開發(fā)了一種以脯氨酸為催化劑合成新橙皮苷的方法。

（1）該方法的最佳反應條件為：根皮乙酰苯-4′-β－新橙皮糖苷∶脯氨酸∶異香蘭素的摩爾比為1∶1∶1.1，反應溶劑為無水乙醇（即99%的乙醇），反應溫度為90℃，反應時間為1.5h。

（2）該方法與原有合成方法相比收率高，產品質量好（收率達95%以上，新橙皮苷成品純度達96%以上，原工藝收率僅為60%，純度僅為86%［5］）；所采用的催化劑脯氨酸為固體催化劑，在生產過程中不會揮發(fā)損失，因此生產操作簡單，更適用于工業(yè)化大生產。

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