概述[1-2]
糖精钠又名邻磺酰苯甲酰亚胺钠,于1879年开发,是最早应用的人工合成非营养型甜味剂,通常含两分子结晶水,溶于水,在稀溶液中的甜度为蔗糖的500倍,浓度大时有苦味,在酸性条件下加热,甜味消失,并可形成苦味的邻氨基磺酰苯甲酸。因其低热量、不为人体吸收、可随大小便一起自动排出等特点被肥胖病、高血脂、糖尿病和龋齿等患者用作食糖替代品。另外也可用作电镀镍铬的增亮剂、血液循环测定剂、渗透剂等,用途相当广泛。糖精钠生产工艺有多种,按生产采用的主要原料划分可分为甲苯法、苯酐法、邻甲基苯胺法和苯酐二硫化物法。
用途[3]
糖精钠为诊断用药,主要用于测定由臂至舌的血液循环时间。糖精钠由上臂静脉迅速注射后,经右心房、右心室入肺循环,再经左心房、左心室入体循环到舌部,至感到甜味时计算时间。正常人为8~16秒钟,严重心力衰竭病人,此时间可以超过45秒。
本品也用做矫味剂,但现已很少应用。
制备方法[1]
1.甲苯法
甲苯法是糖精发明者Fakllerg最早采用的方法,后人进行了多次改进,成为生产糖精钠较简便的方法,也是我国较早生产糖精钠的方法。其主要生产原料有无水甲苯、氯磺酸、氨水、活性炭、液体氢氧化钠、盐酸、高锰酸钾、亚硫酸钠和碳酸氢钠等,包括氯磺化、胺化、氧化、酸析、中和等化学反应。
1)生产方法
将无水甲苯逐渐加入装有氯磺酸的氯磺化锅中,低温反应,加完后反应3h,反应完毕,冷却,使氯磺酸完全分解,放出酸液,然后将所得的磺酰氯油状物进行水洗,于-15~-20℃冷冻12h,滤出对位异构体结晶,液体即为邻甲苯磺酰氯[2]。在氨化锅内预先放入氨水,加入邻甲苯磺酰氯,在60℃反应2h,冷却,过滤,滤饼经活性炭脱色,在精制锅中分别用盐酸和氢氧化钠溶液精制,得邻甲苯磺酰胺。将邻甲苯磺酰胺、水和液体氢氧化钠加入氧化锅内,于25~35℃将高锰酸钾分次投入,加毕,保温反应7h,降温至25℃,慢慢加入亚硫酸钠溶液至氧化溶液呈无色为止,过滤,含二氧化锰滤饼水洗至无甜味时,合并滤液,加稀盐酸至pH为3,析出未氧化物,过滤,滤液中加入浓盐酸至完全析出沉淀,过滤,滤饼用微酸水洗涤,最后得不溶性糖精。在盛有水的中和锅内交替投入不溶性糖精和碳酸氢钠,加热溶解反应,在反应温度达70℃时调节反应液至中性,趁热过滤,滤液经结晶、干燥即得糖精钠成品。
2)工艺流程
甲苯法生产糖精钠的工艺流程见图:
2. 苯酐法
苯酐法为我国独创,所用原料有苯酐、甲醇、氨水、液体氢氧化钠、液氯、盐酸、硫酸、亚硝酸钠、硫酸铜、液体二氧化硫、甲苯、碳酸氢钠、活性炭等,包括酰胺化、霍夫曼降级、酯化、重氮、置换、氯化、胺化、酸析、中和等化学反应。
1)生产方法
将苯酐和冷冻的氨水依次加入酰胺化反应锅内,升温后缓慢加入氢氧化钠溶液,调pH=11~12,保温0.5h反应,再排氨3.5h,得邻甲酰胺苯甲酸钠溶液(简称酰胺化液)。在酯化锅内将酰胺化液降温后,加入冷冻的甲醇和次氯酸钠溶液,在0℃下反应45min后升温至30℃,以淀粉碘化钾溶液测试呈无色反应,然后加入适量的亚硫酸氢钠溶液,料液转稀后,再加入热水溶解,静置后分离、过滤,分取油层得邻氨基苯甲酸甲酯(简称甲酯)。先将由水、硫酸与盐酸配制好的混酸置于重氮锅内,冷却后开始缓加甲酯和亚硝酸钠溶液的混合液,重氮温度保持在25℃以下,反应终点时淀粉碘化钾溶液显淡紫色,产物为邻硫酸(盐酸)重苯甲酸甲酯溶液(简称重氮液)。在置换锅内将重氮液降温至10℃,加入硫酸铜,通二氧化硫进行置换,析出邻亚磺酸苯甲酸甲酯,约1h后用H酸测试反应终点应褪色。然后加入甲苯,通氯气氯化,以2%联苯胺乙醇溶液测试显深墨绿色为终点,静置分层,有机层为邻甲酸甲酯苯磺酰氯甲苯溶液(简称磺酰氯)。依次将磺酰氯和水加入胺化锅,在10℃时加氨水胺化,温度可达70℃,pH值9以上,静置后取下层铵盐液为邻甲酰苯磺酰亚胺铵溶液(简称胺化液)。将胺化液放入酸碱化锅内,加入甲苯和30%的盐酸到pH值为1,酸析后降温至20℃,取甲苯层水洗去氯化铵得不溶性糖精甲苯溶液。将此溶液加热,加入碳酸氢钠中和,调pH值至3.8~4,静置后取水层,加活性炭脱色、过滤,调滤液pH值至7,在70~75℃减压浓缩,趁热过滤,滤液经结晶、干燥得糖精钠。
2)工艺流程
苯酐法生产糖精钠的工艺流程见图:
主要参考资料
[1] 食品中糖精钠分析方法概述
[2] 糖精钠生产工艺评述
[3] 实用药物手册