[发明专利]一种用于制备全反式β-胡萝卜素的催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明公开一种用于制备全反式β‑胡萝卜素的催化剂及其制备方法和应用。该催化剂为具有芳香亚胺基修饰的磁性纳米粒子催化剂，由C15膦盐与C10醛在上述芳香亚胺修饰的磁性纳米粒子催化剂与叔胺存在的条件下发生wittig反应，然后再经过异构反应，制得全反式β‑胡萝卜素。该方法具有底物转化率高，产物选择性好，产品中离子残留量低，催化剂可回收利用，且无含盐废水产生，降低三废处理成本，环境友好等优点。

技术领域

本发明涉及全反式β-胡萝卜素合成领域，具体的涉及一种用于制备全反式β-胡萝卜素的催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

β-胡萝卜素(β-Carotene，分子式C₄₀H₅₆，结构如下式所示)是维生素A的前体，俗称维生素A原，是最早引起人们关注的类胡萝卜素。β-胡萝卜素是一种抗氧化剂，具有解毒作用，是维护人体健康不可缺少的营养素。此外，β-胡萝卜素在抗癌、预防心血管疾病、白内障上具有显著功能，还能防止由老化和衰老引起的多种退化性疾病。因此，广泛应用于医药、食品、化妆品、饲料添加剂、染料等行业，具有良好的市场前景。

β-胡萝卜素的制备主要有三条路线，根据原料碳数不同，可分为2C15+C10路线，2C19+C2路线，C20+C20路线。

Roche公司采用2C19+C2合成路线，以Grignard反应为特征，以β-紫罗兰酮为起始原料，首先制得碳十四醛。碳十四醛经缩醛保护后分别与乙烯基醚和丙烯基醚缩合，先后得到碳十六醛和碳十九醛，最后与乙炔的双格氏试剂加成得到β-胡萝卜素。该路线反应路线长，工艺复杂，反应收率仅为21％。

C20+C20路线以维生素A及其衍生物为原料，经过成盐、氧化缩合制备胡萝卜素。如CN108822015，CN101081829，CN101041631，CN108047112，CN110452147等。该路线中维生素A及其衍生物成本较高，不利于大规模生产。

2C15+10路线根据使用原料不同可分为C15磷酸酯路线和C15膦盐路线。C15磷酸酯路线以两分子2,4-戊二烯十五碳磷酸酯(C15磷酸酯)与2，7-二甲基-2,4,6辛三烯-1,8-二醛(C10醛)经Wittig-Horner反应得到胡萝卜素，如US4916250，CN101774957等。该路线中，C15磷酸酯制备过程复杂，且成本较高，不利于大规模生产。另外，反应副产含磷废水，三废处理成本高。此外，生成的磷酸盐等离子可能残留至产品，减低产品纯度。

C15膦盐路线以两分子C15膦盐与C10醛经过Wittig反应得到胡萝卜素，如US2006106257A1,US5689022A等。该方法在合成过程中，需要使用强碱甲醇钠或乙醇钠，对设备腐蚀较强且溶解过程中放热剧烈。此外，由于强碱与C15膦盐生成无机盐，因此反应结束后需要进行水洗，从而产生大量含盐废水，提高三废处理成本。此外，反应过程中，生成无机盐等离子可能残留至产品，降低产品纯度及品质。专利CN108752251采用碱性离子液体提供强碱性环境，使得反应可以在弱碱作用下进行。但反应结束后依旧需要水洗，产生大量废水。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，本发明目的在于提供一种用于制备全反式β-胡萝卜素的催化剂及制备方法，所述催化剂为具有芳香亚胺基修饰的磁性纳米粒子催化剂。