[发明专利]辣椒素的制备方法及利用该方法制备得到的辣椒素

说明书

本发明提供一种辣椒素的制备方法及利用该方法制备得到的辣椒素。所述辣椒素的制备方法包括：以香草胺游离碱和羧酸为原料，使用SiO₂‑H₃BO₃催化剂，在溶剂中进行酰化反应，得到辣椒素反应液。本发明提供的辣椒素制备方法，与现有技术相比，具有以下的有益效果：1)用羧酸做原料，避免了制备酰氯的步骤和大量强腐蚀性有机废液的产生；2)用SiO₂‑H₃BO₃催化剂代替硼酸作催化剂，可实现催化剂的重复利用，降低了成本，显著减少了含硼废水的产生；3)可以有效缩短反应时间，减少能耗。

技术领域

本发明涉及一种辣椒素的制备方法及利用该方法制备得到的辣椒素，属于化学合成工艺技术领域。

背景技术

辣椒素是辣椒的活性成分，是一类天然的香草酰胺类生物碱，具有广泛的用途。由于辣椒素具有镇痛、消炎、杀菌、祛风湿等药理作用，可应用于临床药物领域；利用其具有强刺激性的特点，可以用作刺激性控暴剂、船舶防污涂料、电缆保护剂、绿色农药等。辣椒素是一系列化学结构相似化合物的统称，壬酰香草胺(N-(4-羟基-3-甲氧基苄基)壬酰胺)和二氢辣椒素(N-(4-羟基-3-甲氧基苄基)-8-甲基壬酰胺)是其中两个具有代表性的化合物，具有辣度高、合成相对简单、易实现工业化生产等优点。壬酰香草胺和二氢辣椒素的分子结构式如下：

其中：R＝H时为壬酰香草胺

R＝Me时为二氢辣椒素

辣椒素的来源包括从辣椒中提取和化学合成，辣椒中提取得到的辣椒素成本高、产品质量控制难度大、应用受限；化学合成得到的辣椒素纯度高、质量稳定、产量大、成本低，逐步成为辣椒素的主要来源。目前文献报道的辣椒素合成方法，首先以香草醛为原料合成香草胺盐酸盐，然后由香草胺盐酸盐与有机酸或有机酸的活化中间体进行酰化反应得到辣椒素。合成路线如下：

以香草醛为原料合成香草胺盐酸盐，文献报道的方法包括Leuckart反应、还原香草醛肟、还原胺化等几种，其中还原胺化法是最适合规模化生产的方法。此方法首先通过香草醛与氨反应生成亚胺，然后在同一体系内还原亚胺得到香草胺游离碱，最后与盐酸反应得到香草胺盐酸盐。反应式如下：

引用文献[1]将香草醛与液氨溶于甲醇中，在雷尼镍(Raney Ni)的催化下进行还原胺化反应，得到香草胺游离碱后，经过后处理和盐酸成盐，香草胺盐酸盐收率最高可以达到91％。此方法原料廉价、反应收率高、适合规模化生产。但该方法在后处理时需要从甲醇溶液中分离Raney Ni，是危险性较高的操作，容易着火；用液氨作为氨源，对存储、转运都提出了较高的要求；成盐过程会产生高浓度的含酸、含酚废水，处理成本高；根据还原胺化反应的机理，容易产生二香草基胺类副产物，且很难从产品中去除。二香草基胺分子式如下：

从香草胺盐酸盐合成辣椒素，早期方法是将酰氯与香草胺盐酸盐在碱的中和下进行酰胺化反应，但是由于所用的酰氯未大量商品化，制备时需要使用SOCl₂等有毒、强腐蚀性的原料，产生大量强腐蚀性的有机废液；后期的酰胺化反应会产生大量含盐废水，不利于环保。

引用文献[2]采用硼酸催化羧酸和胺的酰胺化反应，直接以羧酸为原料合成了壬酰香草胺。该方法可以有效避免早期方法中使用壬酰氯所带来的问题，而且原料廉价，操作简单，容易实现工业化。但该方法存在反应时间偏长、后处理条件要求高，而且反应完成后水洗除去硼酸会产生含硼酸废液，工业化生产时废水治理成本高。反应式如下：

综上，通过香草醛与氨进行还原胺化反应制备香草胺、香草胺在硼酸催化下与羧酸直接酰胺化反应，是目前较适于工业化生产辣椒素的方法，但该方法尚存在操作危险、液氨存储危险性大、副产物去除难、废水治理成本高等问题。