食品抗氧劑芝麻酚的合成研究★

張 洋，魏錦健，單紹軍，*

（1.廣東藥科大學醫藥化工學院，廣東 中山 528458；2.廣東省化妝品工程技術研究中心，廣東 中山 528458）

引言

芝麻酚（Sesamol），又名3，4-亞甲二氧基苯酚，英文名為3，4-（Methylenedioxy）phenol，天然芝麻酚存在于芝麻油中，含量極少，是芝麻油主要的香氣成分和品質穩定劑，具有優良的抑菌和抗氧化活性，是優良的無毒抗氧化劑[2-4]。芝麻酚的抗氧化活性還表現在能顯著抑制卵磷酯過氧化氫的熱降解方面，實驗表明,向卵磷酯過氧化氫中分別加入抗氧劑芝麻酚、生育酚、BHT 和抗壞血酸,只有芝麻酚表現出了抗氧化活性[5]。

由于受到自然資源有限的制約，天然芝麻酚已經不能滿足人民對它的需求。因此，現在芝麻酚的化工合成方法研究越來越受到重視，在國內外芝麻酚的化學合成方法通常有胡椒胺方法合成、3，4-亞甲二氧基苯乙酮的方法合成和格氏試劑法[6-8]。

從胡椒胺出發的全合成路線，需要進行重氮化和水解，得到芝麻酚收率較低，而且重氮鹽水解是在含有大量硫酸銅的酸性水溶液中進行。3，4-亞甲二氧基苯乙酮方法雖然合成路線較短，但是反應中的Friedel-Crafts 反應需要用到無水三氯化鋁這一敏感試劑，在生產中不易操作。格氏試劑法采用格氏試劑與三乙氧基硼反應，之后用無機酸處理水解得到硼酸中間體，對環境污染較大。

以上現有的3 種合成工藝，要么存在工藝路線較長，收率低的不足，要么在生產中產生大量的廢酸廢水等環境污染問題，因此必須要找到一條新的芝麻酚合成工藝路線。

1 實驗部分

1.1 合成路線

本文以胡椒環為原料，首先制備3，4-亞甲二氧基苯乙醇酸，由于硝酸銀價格昂貴，本文以國內未見報道的氯化銅為催化劑氧化3，4-亞甲二氧基苯乙醇酸制得胡椒醛，然后以30%的雙氧水為氧化劑，經過氧化得到芝麻酚，該合成路線如圖1 所示：

圖1 芝麻酚合成路線

1.2 主要儀器和試劑

實驗儀器：三口燒瓶、回流冷凝管、燒杯等各種玻璃儀器；磁力加熱攪拌器，鞏義DF-101K；數顯顯微熔點測定儀，X-4；400 MHz 核磁共振儀，TMS。

實驗試劑：胡椒環，上海賢鼎生物科技有限公司；氯化銅、30%H2O2、氫氧化鈉、硫酸與其他試劑，購得。

1.3 實驗過程

1.3.1 3，4-二氧亞甲基苯乙醇酸合成

將16.5 g（0.17 mol）濃硫酸與2.35 g（0.13 mol）水配成稀硫酸后，加入到250 mL 三口燒瓶中，然后加入26.64 g（0.18 mol）50%乙醛酸，用冰水中降溫至0～5 ℃，滴液漏斗滴加10 g（0.09 mol）胡椒環。在0～5 ℃下反應24 h，反應結束后，加入100 mL 冰水混合物，持續攪拌，析出沉淀物，抽濾、水洗、干燥，即可得到白灰色固體14.45 g，收率為83.4%。mp 156～157 ℃（為157～158 ℃）[9]。

1.3.2 胡椒醛的合成

在500 mL 三口燒瓶中，分批加入9.8 g（0.05 mol）3，4-二氧亞甲基苯乙醇酸、0.85 g（0.005 mmol）氯化銅、200 mL 5%的稀鹽酸、200 mL 甲苯，然后在80 ℃下通入氧氣，劇烈攪拌24 h。反應結束后冷卻，將反應物倒入分液漏斗中靜置分層，取上層油相液體。在該層中加入10%氫氧化鈉溶液，調pH 值至8～9，再次倒入分液漏斗中分層，取上層油相液體，加入無水硫酸鈉進行干燥、過濾，旋干得胡椒醛粗品，粗品為淺黃色固體，結晶后得無色針狀晶體，稱量得6.3 g，收率為92.1%。mp 36～37 ℃為37 ℃[10]；1H NMR（400 MHz，DMSO-d6）δ：9.80（s，1H）,7.50（d，1H），7.30（d，1H），7.11（s,1H），6.15（s，2H）。

1.3.3 芝麻酚的合成

在250 mL 三口燒瓶中，分批加入3 g（0.02 mol）胡椒醛、30 mL 甲醇與0.4 g 硫酸氫鉀，然后加入3 g（0.027 mol）的30%的雙氧水，室溫下攪拌反應5 h。反應結束后用飽和Na2CO3溶液處理到pH 值至8，旋干后再用30 mL 二氯甲烷溶解，然后過濾，濾液用無水硫酸鈉干燥，旋干溶劑得到芝麻酚粗品，該粗品用石油醚重結晶，得到1.90 g 白色晶體，產品收率為68.8%。mp 64～65 ℃為65.5 ℃；1H NMR（400 MHz，CDCl3）δ：5.94（s，2H），6.28（d，1H），6.46（d，1H），6.68（d，1H）[11]。

2 結果與討論

在該反應中，影響芝麻酚合成反應的因素非常多，本文主要考察了反應時間對胡椒醛和芝麻酚對反應收率的影響。

2.1 反應溫度對胡椒醛收率的影響

由于硝酸銀價格昂貴，本文以氯化銅為催化劑氧化3，4-亞甲二氧基苯乙醇酸制得胡椒醛。分批加入9.8 g（0.05 mol）3，4-二氧亞甲基苯乙醇酸、0.85 g（0.005 mmol）氯化銅、200 mL 5%的稀鹽酸、200 mL甲苯，然后在80 ℃下通入氧氣，劇烈攪拌，結果如表1 所示。

表1 反應時間對胡椒醛收率的影響

從表1 可以看出，隨著反應時間的增加，反應收率相應增加，但是反應時間超過24 h 后，胡椒醛的收率基本沒有變化，因此該反應時間在24 h 比較合適。

2.2 反應溫度對芝麻酚收率的影響

3g（0.02 mol）胡椒醛、30 mL 甲醇與0.4g 硫酸氫鉀，然后加入3g（0.027 mol）的30%的雙氧水，室溫下攪拌反應，結果如表2 所示。

表2 反應時間對芝麻酚收率的影響

從表2 可以看出，隨著反應時間的增加，反應收率相應增加，但是反應時間超過5 h 后，芝麻酚的收率基本沒有變化，因此該步反應時間5 h 比較合適。

3 結語

本文以胡椒環為原料，首先制備3，4-亞甲二氧基苯乙醇酸，接著國內未見報道的氯化銅為催化劑氧化3，4-亞甲二氧基苯乙醇酸制得胡椒醛，然后以30%的雙氧水為氧化劑，經過氧化得到芝麻酚。該合成方法工藝簡單，反應條件溫和，產品三步總收率為52.8%。