高效液相色谱及联用技术分离分析蔗糖衍生物及结构表征

摘要

蔗糖衍生物三氯蔗糖是目前世界上性能最为优良的甜味剂之一。它具有非营养、稳定、高甜度、高安全性和风味好等诸多优点。工业上应用最为广泛的两种三氯蔗糖合成方法为原乙酸三甲酯法和有机锡法，然而这些方法的选择性都不够高，反应过程中有较多副产物生成。反应条件如催化剂，溶剂和温度对反应产物的种类和收率都有很大影响。因此通常需要对反应条件进行优化以便获得最高选择性。建立快速灵敏的定性定量分析方法监测每步反应对工艺优化和反应过程控制非常重要。目前已报导的分析方法主要有薄层色谱，液相色谱分离紫外或示差检测。这些方法繁琐费时或灵敏度低。另一方面对三氯蔗糖合成过程中副产物的分析鲜有文献报导。反应中相关杂质的结构确定对反应过程控制和合成工艺优化非常重要。本论文基于以上考虑，建立了快速灵敏的高效液相色谱-蒸发光散射检测（HPLC-ELSD）方法，高效液相色谱分离-在线水解-脉冲积分安培电化学检测系统，结合HPLC-MS和核磁共振等分析方法对每步反应的主产物和相关杂质进行了较为系统的定性定量研究。
　　第一章介绍了蔗糖化学和蔗糖衍生物并综述了蔗糖衍生物三氯蔗糖的发现、结构特点、合成方法及合成过程中的分析方法。指出了目前分析方法的不足之处，提出了HPLC-ELSD等分析方法的可行性和反应副产物的结构确定对合成工艺优化的重要性。
　　第二章建立了HPLC-ELSD方法分析原酸酯法合成蔗糖-6-酯的环化，水解和酰基迁移各步反应，首次对环化过程中的主要产物和相关杂质进行了系统分离并经HPLC-MS分析初步推测各副产物的结构。
　　第三章详细研究了蔗糖-6-乙酯反应液，首次对蔗糖-6-乙酯粗品中主产物和副产物进行了完全分离，并利用制备和半制备色谱对蔗糖-6-乙酯反应液中的主产物和相关单酯异构体，双酯异构体，蔗糖原料等杂质进行了分离纯化和结构研究。利用HPLC-MS和NMR确定它们的具体结构为：蔗糖、蔗糖-2-乙酯、蔗糖-3-乙酯、蔗糖-6-乙酯、2，6-蔗糖-二乙酯、4，6-蔗糖-二乙酯、3，6-蔗糖-二乙酯、1′，6-蔗糖-二乙酯和6′，6-蔗糖-二乙酯。
　　第四章建立高效液相色谱分离-在线水解-脉冲积分安培电化学检测系统。将蔗糖酯通过在线水解转化成蔗糖，脉冲积分安培电化学检测，以蔗糖为标样，间接测定蔗糖-6-乙酯反应液中的蔗糖-6-酯和相关单酯异构体，双酯异构体等杂质含量，实现了蔗糖酯的无标样定量。解决了蔗糖酯因无商品化标样和蔗糖酯标样制备困难而难以准确定量的问题。
　　第五章详细研究了选择性氯化的反应过程，建立了HPLC-ELSD方法对蔗糖-6-乙酯氯化反应液中的主产物和相关杂质进行了分离；利用制备和半制备色谱对氯化反应中主要副产物进行了分离纯化并利用HPLC-MS和NMR确定它们的具体结构。最终确定了4，6′-二氯蔗糖-6-乙酯、1′，6′-二氯蔗糖-6乙酯、4，1'-二氯蔗糖-6，6'-二乙酯、4,1′,6′-三氯-4,1′,6′-三脱氧蔗糖-6-乙酯、1',6',6-三氯蔗糖-4-乙酯、为1',6',6-三氯蔗糖-3-乙酯、4,6,1′,6′-四氯-4,6,1′,6′-四脱氧半乳蔗糖等主要副产物的具体结构。
　　第六章通过柱色谱和半制备色谱分离纯化，经HPLC-MS，核磁共振分析确定结构，制备了三氯蔗糖中1′,6,6′-三氯-1′,6,6′-三脱氧蔗糖、1′,4-二氯-1′,4-二脱氧半乳蔗糖、4,6′-二氯-4,6′-二脱氧半乳蔗糖、1′,6′-二氯-1′,6′-二脱氧蔗糖、3′,6′-糖酐-1′,4-二氯-1′,4二脱氧半乳蔗糖、1,6-二氯-1,6-二脱氧-D-果糖、4-氯-4-脱氧-D-半乳糖,4,1′,6′-三氯-4,1′,6′-三脱氧蔗糖和4,6,1′,6′-四氯-4,6,1′,6′-四脱氧半乳蔗糖等相关杂质的标样。首次建立了HPLC-ELSD法同时测定三氯蔗糖产品中三氯蔗糖和相关杂质含量。

目录

声明

致谢

第1章 绪论

1.1 蔗糖化学与蔗糖衍生物

1.2甜味剂概述

1.3三氯蔗糖概述

1.4三氯蔗糖合成过程分析方法概述

1.5 本论文工作

第2章 HPLC-ELSD/MS的蔗糖-6-乙酯制备过程分析方法研究

2.1 引言

2.2 实验部分

2.3结果与讨论

2.4本章小结

第3章 蔗糖-6-乙酯粗品中相关杂质的制备及结构分析

3.1 引言

3.2实验部份

3.3结果与讨论

3.4本章小结

第4章 液相色谱分离-在线水解-电化学检测系统构建及蔗糖酯定量分析

4.1引言

4.2实验部分

4.3结果与讨论

4.4本章小结

第5章 蔗糖-6-酯氯化的液相色谱分析方法建立及相关杂质结构分析

5.1 引言

5.2实验部分

5.3结果与讨论

5.4本章小结

第6章 高效液相色谱-蒸发光散射检测同时测定三氯蔗糖产品中三氯蔗糖和相关杂质含量

6.1 引言

6.2 实验部分

6.3结果与讨论

6.4本章小结

成果与展望

参考文献

攻读博士学位期间发表的论文