本發(fā)明涉及一類重要的食用色素的制備新方法，尤其涉及一種制備四碘熒光素B的工藝方法。
背景技術(shù)：
四碘熒光素B，又叫赤蘚紅，是一種紅色或紅褐色顆粒或粉末，無臭，易溶于水，可溶于乙醇、丙二醇和甘油，不溶于油脂。它具有良好的染著性，特別是對蛋白質(zhì)染著性尤佳。與同類型的其他合成紅色素相比，其耐熱性、耐堿性、耐氧化還原性和著色力都要更好，因此得以廣泛應(yīng)用于發(fā)酵性食品、焙烤食品、冰激凌、魚糕、腌制品等非酸性食品中。
現(xiàn)有四碘熒光素B的制備方法，主要有如下兩條合成路線：
(一)將熒光素用氫氧化鈉溶液溶解制得熒光素二鈉鹽，再向其中加入4當(dāng)量碘單質(zhì)進行碘代反應(yīng)以制得四碘熒光素B。
該合成路線操作比較簡單，目前工業(yè)上制備四碘熒光素B基本上都采用此路線。但是該合成路線中碘元素利用率比較低，最高不超過50％，剩余的碘元素轉(zhuǎn)變成碘負(fù)離子而未能得到有效利用，不符合綠色合成的要求。
(二)由熒光素與2當(dāng)量碘酸和2.5當(dāng)量碘單質(zhì)進行反應(yīng)制得四碘熒光素，再用氫氧化鈉調(diào)成鈉鹽形式以制得四碘熒光素B(Bioorganic and Medicinal Chemistry,2010,18,6922-6933)。
該合成路線中碘元素利用率有了一定提升，提升到了57％，不過離100％還是有較大距離。另外該合成路線中所引入的碘酸價格比較高(是碘單質(zhì)的2倍以上)，并且還是強氧化劑，在工業(yè)放大操作中存在較大的安全隱患，不符合綠色合成的要求。目前該路線只適用于實驗室小型制備，難以滿足工業(yè)化大生產(chǎn)的需求。
鑒于上述制備四碘熒光素B的工藝均不符合綠色合成的要求，因此，尋找一種綠色合成四碘熒光素B的工業(yè)化生產(chǎn)方法具有非常重要的意義。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的示例旨在克服以上技術(shù)問題，提出一種操作簡便、碘元素利用率高、成本低、危險小、收率高、污染小且適于工業(yè)化生產(chǎn)的制備四碘熒光素B的工藝方法。
為解決上述技術(shù)問題，根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供一種制備四碘熒光素B的工藝方法，其中，該工藝方法包括如下步驟：
步驟一、以熒光素為初始原料，在溶劑和催化劑的作用下，與碘鹽反應(yīng)制得四碘熒光素，化學(xué)反應(yīng)式為：
步驟二、將步驟一中制備的所述四碘熒光素在溶劑作用下，與堿反應(yīng)制得四碘熒光素B，化學(xué)反應(yīng)式為：
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供一種制備四碘熒光素B的工藝方法，其中，所述步驟一和步驟二均是在0-200℃溫度范圍內(nèi)進行的。
根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供一種制備四碘熒光素B的工藝方法，其中，步驟一中所述溶劑為：水、甲醇、95乙醇、無水乙醇、異丙醇、正丁醇、叔丁醇、乙酸乙酯、乙酸丁酯、二氯甲烷、1,2-二氯乙烷、甲苯、二甲苯、乙醚、四氫呋喃、2-甲基四氫呋喃、二甲基甲酰胺(DMF)、N-甲基吡咯烷酮(NMP)和二甲基亞砜(DMSO)中的一種或多種。
根據(jù)本發(fā)明的第四方面，提供一種制備四碘熒光素B的工藝方法，其中，所述催化劑為雙氧水、次氯酸鈉、氯酸鈉和鎢酸鈉中的一種或多種。
根據(jù)本發(fā)明的第五方面，提供一種制備四碘熒光素B的工藝方法，其中，所述碘鹽為碘化鈉、碘化鉀和四丁基碘化銨中的一種或多種。
根據(jù)本發(fā)明的第六方面，提供一種制備四碘熒光素B的工藝方法，其中，所述碘鹽的用量為熒光素的4-4.4當(dāng)量。
根據(jù)本發(fā)明的第七方面，提供一種制備四碘熒光素B的工藝方法，其中，步驟二中所述溶劑為水、甲醇、乙醇、異丙醇、正丁醇、叔丁醇、乙酸乙酯、四氫呋喃和2-甲基四氫呋喃中的一種或多種。
根據(jù)本發(fā)明的第八方面，提供一種制備四碘熒光素B的工藝方法，其中，所述堿為鈉、甲醇鈉、乙醇鈉、異丙醇鈉、叔丁醇鈉、氫氧化鈉、氫氧化鉀和碳酸鈉中的一種或多種。
本發(fā)明的制備四碘熒光素B的工藝方法相比現(xiàn)有技術(shù)具有以下優(yōu)點：碘元素利用率高，操作簡便，成本低，收率高，污染小，適用于工業(yè)化生產(chǎn)，并且能夠滿足多數(shù)相關(guān)企業(yè)進行生產(chǎn)的要求。
具體實施方式
為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明了，下面結(jié)合具體實施方式，對本發(fā)明進一步詳細(xì)說明。應(yīng)該理解，這些描述只是示例性的，而并非要限制本發(fā)明的范圍。此外，在以下說明中，省略了對公知結(jié)構(gòu)及技術(shù)的描述，以避免不必要地混淆本發(fā)明的概念。
本發(fā)明提供了一種制備四碘熒光素B的工藝方法，其中，該工藝方法包括如下步驟：
步驟一、以熒光素為初始原料，在溶劑和催化劑的作用下，與碘鹽反應(yīng)制得四碘熒光素，化學(xué)反應(yīng)式為：
步驟二、將步驟一中制備的四碘熒光素在溶劑作用下，與堿反應(yīng)制得四碘熒光素B，化學(xué)反應(yīng)式為：
需要說明的是，步驟一和步驟二均是在0-200℃溫度范圍內(nèi)進行的。
還需要說明的是，步驟一中碘鹽的用量為熒光素的4-4.4當(dāng)量，碘元素的利用率為90％-100％。
本發(fā)明的進一步示例中，步驟一中溶劑為：水、甲醇、95乙醇、無水乙醇、異丙醇、正丁醇、叔丁醇、乙酸乙酯、乙酸丁酯、二氯甲烷、1,2-二氯乙烷、甲苯、二甲苯、乙醚、四氫呋喃、2-甲基四氫呋喃、二甲基甲酰胺(DMF)、N-甲基吡咯烷酮(NMP)和二甲基亞砜(DMSO)中的一種或多種。
本發(fā)明的進一步示例中，步驟一中的催化劑為雙氧水、次氯酸鈉、氯酸鈉和鎢酸鈉中的一種或多種。
本發(fā)明的進一步示例中，碘鹽為碘化鈉、碘化鉀和四丁基碘化銨中的一種或多種。
本發(fā)明的進一步示例中，步驟二中溶劑為水、甲醇、乙醇、異丙醇、正丁醇、叔丁醇、乙酸乙酯、四氫呋喃和2-甲基四氫呋喃中的一種或多種。
本發(fā)明的進一步示例中，步驟二中堿為鈉、甲醇鈉、乙醇鈉、異丙醇鈉、叔丁醇鈉、氫氧化鈉、氫氧化鉀和碳酸鈉中的一種或多種。
本發(fā)明的碘元素利用率高，成本低，收率高，同時操作簡便，污染較小，既能夠適用于多數(shù)相關(guān)企業(yè)進行生產(chǎn)，也能夠滿足工業(yè)化生產(chǎn)需求。
本發(fā)明公開了一類重要的食用色素——四碘熒光素B的制備新方法，該化合物廣泛應(yīng)用于食品、醫(yī)藥、化妝品等領(lǐng)域。
以下結(jié)合具體示例對本發(fā)明做進一步說明，當(dāng)然具體示例是用于說明本發(fā)明而不是用于限制本發(fā)明的范圍。
示例1
步驟一、四碘熒光素的制備
室溫攪拌下，向50L反應(yīng)釜中依次加入20L 95乙醇、3.32Kg熒光素和6Kg碘化鈉，攪拌均勻后，向其中滴加5L 35％雙氧水，1小時內(nèi)滴完。室溫攪拌反應(yīng)4小時，HPLC監(jiān)控原料反應(yīng)完全。停止反應(yīng)，向其中加入亞硫酸鈉至無氣泡冒出。再接蒸餾裝置，常壓蒸餾回收乙醇。然后冷卻至室溫，過濾，收集濾餅。將濾餅用20L水打漿洗滌2小時，過濾，再將濾餅烘干得8.3Kg固體粗品。該粗品不經(jīng)進一步純化，直接進行下一步反應(yīng)。
步驟二、四碘熒光素B的制備
室溫攪拌下，向50L反應(yīng)釜中加入30L水和步驟一制備的8.3Kg四碘熒光素固體粗品，室溫攪拌0.5小時，向其中滴入5L 20％氫氧化鈉溶液，2小時內(nèi)滴完。滴完后室溫攪拌2小時，再接蒸餾裝置，水沖泵減壓蒸餾掉25L水。靜置析晶過夜，過濾，收集濾餅。再將濾餅真空烘箱60℃烘干8小時，得到7.8Kg玫紅色固體，收率88.7％，電位滴定純度97.8％。
其中，上述制備過程的化學(xué)反應(yīng)式為：
示例2
步驟一、四碘熒光素的制備
室溫攪拌下，向50L反應(yīng)釜中依次加入20L甲醇、3.32Kg熒光素、6.7Kg碘化鉀和0.1Kg鎢酸鈉，攪拌均勻后，向其中滴加4L 35％雙氧水，1小時內(nèi)滴完。室溫攪拌反應(yīng)4小時，HPLC監(jiān)控原料反應(yīng)完全。停止反應(yīng)，向其中加入亞硫酸鈉至無氣泡冒出。再接蒸餾裝置，常壓蒸餾回收甲醇。然后冷卻至室溫，過濾，收集濾餅。將濾餅用20L水打漿洗滌2小時，過濾，再將濾餅烘干得8.2Kg固體粗品。該粗品不經(jīng)進一步純化，直接進行下一步反應(yīng)。
步驟二、四碘熒光素B的制備
室溫攪拌下，向50L反應(yīng)釜中加入30L水和步驟一制備的8.2Kg四碘熒光素固體粗品，室溫攪拌0.5小時，向其中滴入5L 20％氫氧化鈉溶液，2小時內(nèi)滴完。滴完后室溫攪拌2小時，再接蒸餾裝置，水沖泵減壓蒸餾掉27L水。靜置析晶過夜，過濾，收集濾餅。再將濾餅真空烘箱60℃烘干8小時，得到7.9Kg玫紅色固體，收率89.8％，電位滴定純度96.5％。
其中，上述制備過程的化學(xué)反應(yīng)式為：
需要說明的是，示例1和示例2的步驟一中的亞硫酸鈉不是催化劑，是用來在后處理過程中淬滅催化劑的。
應(yīng)當(dāng)理解的是，本發(fā)明的上述具體實施方式僅僅用于示例性說明或解釋本發(fā)明的原理，而不構(gòu)成對本發(fā)明的限制。因此，在不偏離本發(fā)明的精神及范圍的情況下所做的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。此外，本發(fā)明所附權(quán)利要求旨在涵蓋落入所附權(quán)利要求范圍及邊界、或者這種范圍及邊界的等同形式內(nèi)的全部變化及修改例。