五乙酰葡萄糖的合成工艺研究

刘媛媛 刘伯成

（中国药科大学制药有限公司 江苏 南京 210009）

五乙酰葡萄糖又叫“萄萄糖五醋酸酯”(a-d-glucose pentaacetate)，简称 PAG，它是一种很有发展前途的非离子型表面活性剂[1,2]，同时具有相当高的漂白活性，本世纪初人们对它的合成就进行了研究[3]，并提出了多种合成方法(图1-1)，虽然其有很广阔的商业应用前景，但由于合成及应用成本相对较高，目前国内此方向发展的研究报道甚少。

本文在前人提出的各种合成方法的基础上，探索了合成五乙酰葡萄糖的最佳方法和纯五乙酰葡萄糖的方法，反应原料易得，产率高并具有良好的立体选择性，反应后处理简便，提纯效果好。纯五乙酰葡萄糖的方法，反应原料易得，产率高并具有良好的立体选择性，反应后处理简便，提纯效果好。

糖的羟基可以乙酰化成酯，并且可用乙酰化或苯甲酰化来保护羟基。糖分子中的羟基都容易被酰化，生成完全酰化的糖，葡萄糖和醋酐反应生成五乙酰葡萄糖。不同的催化剂对生成物的立体构型有影响，例如，用酸性催化剂得α-五乙酰葡萄糖，用碱性催化剂得β-五乙酰葡萄糖[4～6]。

1 实验部分

1.1 实验仪器与试剂

NICOLET-170SX红外光谱仪 （尼高力公司），X-4型数字显微熔点测定仪（济南精密科学仪器仪表公司），Agilent 1100 LC-MS型（美国安捷伦公司），TDL80-2B旋转蒸发器（上海安亭科学仪器厂）。

葡萄糖CR国药化学试剂有限公司，浓硫酸AR苏州市吴中区胥口试剂厂，乙酸钠AR上海化学试剂有限公司，高氯酸AR上海凌峰化学试剂有限公司，氯化铁AR常州市科莱博化工有限公司，醋酐CR上海容润化学试剂公司，其他试剂均为分析纯，未经处理，直接使用。

1.2 实验步骤

1）醋酸酐乙酸钠法

图1-2 五乙酰葡萄糖醋酸酐乙酸钠合成路线

投料 m/g v/mL n/mol葡萄糖 100 0.56醋酐 1000乙酸钠 80

实验过程，将100克葡萄糖，1升醋酐，80克乙酸钠加入两升烧瓶，加热到140摄氏度，回流约4个小时，冷水降温后，将粗品倒入冰水中，搅拌，反复加冰水洗去残余醋酐，出现灰白色固体，抽滤得到产品，干燥后为白色粉末。

2）高氯酸醋酸酐法

图1-3 五乙酰葡萄糖高氯酸醋酸酐合成路线

投料 m/g v/mL n/mol葡萄糖 100 0.56醋酐 360高氯酸 2.5

实验过程，在三颈烧瓶中装入360毫升新蒸醋酐，用冰盐给烧瓶降温，降温至5摄氏度左右时，以针筒滴加高氯酸2.5毫升，约15分钟滴加完毕，颜色由无色透明逐渐变为黄色，继续搅拌约20分钟，换温水浴回温至约35摄氏度，恒温加入100克葡萄糖，约30分钟加完，恒温继续搅拌，约1小时后点板，反应结束，将粗品倒入冰水中搅拌洗去残余醋酐，出现灰白色固体，抽滤得到产品，干燥为白色粉末。

3）硫酸醋酸酐法

图1-4 五乙酰葡萄糖硫酸醋酸酐合成路线

投料 m/g v/mL n/mol葡萄糖 100 0.56浓硫酸 5醋酐 400

实验过程，在三颈烧瓶中装入400毫升新蒸醋酐，用冰盐给烧瓶降温，降温至5摄氏度左右时，以以滴液漏斗滴加浓硫酸5毫升，约25分钟滴加完毕，颜色由无色透明逐渐变为黄色，继续搅拌约30分钟，换温水浴回温至约35摄氏度，恒温加入100克葡萄糖，约30分钟加完，恒温继续搅拌，约1小时后点板，反应结束，将粗品倒入冰水中搅拌洗去残余醋酐，出现灰白色固体，抽滤得到产品，干燥为白色粉末。

4）三氯化铁醋酸酐法

图1-5 五乙酰葡萄糖三氯化铁醋酸酐合成路线

投料 m/g v/mL n/mol葡萄糖 100 0.56氯化铁 20醋酐 600

将20g氯化铁加入到1000mL的三颈瓶中，量取600mL的新蒸醋酐也加入瓶中并搅拌，加热至50℃，待氯化铁全部溶解为止，停止加热，缓慢加入100g干燥的葡萄糖粉末，约10分钟加完，加完后，升温至100℃，保温反应4h。在3200Pa下减压蒸馏除去反应生成的乙酸和未反应完全的乙酐、将反应液缓慢加入到1000mL的冰水中，立即有大量的白色沉淀生成，抽滤得到产品，干燥后为白色粉末。

5）提纯方法

产品粗品为白色粉末，用250 mL l：l的乙醇水溶液进行重结晶提纯，析出白色针状晶体。 熔点为 1l2～114℃(文献值 112～113℃)，元素分析结果(计算值为 C:0.49；H:0.056；O:0.45；实测值为 C:0.482；H:0.055；O:0.463)

结晶条件的好坏直接影响着产品的纯度、产率、色泽等。结晶溶剂的选择，根据α-五乙酰葡萄糖的特点：在水中溶解度小，在乙醇中溶解度大，无机盐离子锌离子和氯离子等在水中的溶剂度较大，选用1：1的乙醇水溶液作为结晶溶剂，这样能使无机盐离子除去，提纯产品。α-五乙酰葡萄糖在1：1的乙醇水溶液中，温度越高其溶解性越大。温度低于0摄氏度时溶解度极小。采用加热溶解粗产品，在低温(0℃)下洗出的方法来提纯，产品纯度高达99.8%。

2 结论

重复实验结果，乙酸钠法得到产物产率最高，高达80.6%,高氯酸法产率75.2%，浓硫酸和三氯化铁法产率为71.6%和71.9%，乙酸钠法和三氯化铁法在原料上用到大量醋酐，综合来说，高氯酸法是比较适合的实验室合成方法，乙酸钠法因为合成过程只需一次投料，操作简便，产率高，适用于工业生产。

对于高氯酸法，因为α-五乙酰葡萄糖的合成反应是放热反应，因此葡萄糖的加入速度是合成是否成功的关键所在。加入速度过快，则会因为局部反应剧烈而放出大量的热量，来不及散开而使得局部温度过高，导致葡萄糖碳化，影响产品的质量和产率。因此，在加入葡萄糖时，速度尽可能慢一些，并且辅以冰浴降温，反复试验发现35至40摄氏度（文献值为60摄氏度）为最佳温度，此温度下产品产率和质量达到最优。

［1］日本公开特许公报 昭37-63504[S].

［2］日本公开特许公报 昭57-55993[S].

［3］Hudson C S.Dale J K[J].The Jourruil of the America Chemical Society,1915,37(1～5)：1264－1270.

［4］Johnnie R.Brown,Elli Peselev[M].Process for preparing glucose penta-acetate,United states Patant.jun.23.1987.

［5］俞继华，肖红新.α-五乙酰葡萄糖的合成[J].化学推进剂与高分子材料,2000,328,48.

［6］黄涛，主编.有机化学实验[M].2 版.北京高等教育出版社，1998，176.