食品抗氧剂芝麻酚的合成研究★

张 洋，魏锦健，单绍军，*

（1.广东药科大学医药化工学院，广东 中山 528458；2.广东省化妆品工程技术研究中心，广东 中山 528458）

引言

芝麻酚（Sesamol），又名3，4-亚甲二氧基苯酚，英文名为3，4-（Methylenedioxy）phenol，天然芝麻酚存在于芝麻油中，含量极少，是芝麻油主要的香气成分和品质稳定剂，具有优良的抑菌和抗氧化活性，是优良的无毒抗氧化剂[2-4]。芝麻酚的抗氧化活性还表现在能显著抑制卵磷酯过氧化氢的热降解方面，实验表明,向卵磷酯过氧化氢中分别加入抗氧剂芝麻酚、生育酚、BHT 和抗坏血酸,只有芝麻酚表现出了抗氧化活性[5]。

由于受到自然资源有限的制约，天然芝麻酚已经不能满足人民对它的需求。因此，现在芝麻酚的化工合成方法研究越来越受到重视，在国内外芝麻酚的化学合成方法通常有胡椒胺方法合成、3，4-亚甲二氧基苯乙酮的方法合成和格氏试剂法[6-8]。

从胡椒胺出发的全合成路线，需要进行重氮化和水解，得到芝麻酚收率较低，而且重氮盐水解是在含有大量硫酸铜的酸性水溶液中进行。3，4-亚甲二氧基苯乙酮方法虽然合成路线较短，但是反应中的Friedel-Crafts 反应需要用到无水三氯化铝这一敏感试剂，在生产中不易操作。格氏试剂法采用格氏试剂与三乙氧基硼反应，之后用无机酸处理水解得到硼酸中间体，对环境污染较大。

以上现有的3 种合成工艺，要么存在工艺路线较长，收率低的不足，要么在生产中产生大量的废酸废水等环境污染问题，因此必须要找到一条新的芝麻酚合成工艺路线。

1 实验部分

1.1 合成路线

本文以胡椒环为原料，首先制备3，4-亚甲二氧基苯乙醇酸，由于硝酸银价格昂贵，本文以国内未见报道的氯化铜为催化剂氧化3，4-亚甲二氧基苯乙醇酸制得胡椒醛，然后以30%的双氧水为氧化剂，经过氧化得到芝麻酚，该合成路线如图1 所示：

图1 芝麻酚合成路线

1.2 主要仪器和试剂

实验仪器：三口烧瓶、回流冷凝管、烧杯等各种玻璃仪器；磁力加热搅拌器，巩义DF-101K；数显显微熔点测定仪，X-4；400 MHz 核磁共振仪，TMS。

实验试剂：胡椒环，上海贤鼎生物科技有限公司；氯化铜、30%H2O2、氢氧化钠、硫酸与其他试剂，购得。

1.3 实验过程

1.3.1 3，4-二氧亚甲基苯乙醇酸合成

将16.5 g（0.17 mol）浓硫酸与2.35 g（0.13 mol）水配成稀硫酸后，加入到250 mL 三口烧瓶中，然后加入26.64 g（0.18 mol）50%乙醛酸，用冰水中降温至0～5 ℃，滴液漏斗滴加10 g（0.09 mol）胡椒环。在0～5 ℃下反应24 h，反应结束后，加入100 mL 冰水混合物，持续搅拌，析出沉淀物，抽滤、水洗、干燥，即可得到白灰色固体14.45 g，收率为83.4%。mp 156～157 ℃（为157～158 ℃）[9]。

1.3.2 胡椒醛的合成

在500 mL 三口烧瓶中，分批加入9.8 g（0.05 mol）3，4-二氧亚甲基苯乙醇酸、0.85 g（0.005 mmol）氯化铜、200 mL 5%的稀盐酸、200 mL 甲苯，然后在80 ℃下通入氧气，剧烈搅拌24 h。反应结束后冷却，将反应物倒入分液漏斗中静置分层，取上层油相液体。在该层中加入10%氢氧化钠溶液，调pH 值至8～9，再次倒入分液漏斗中分层，取上层油相液体，加入无水硫酸钠进行干燥、过滤，旋干得胡椒醛粗品，粗品为浅黄色固体，结晶后得无色针状晶体，称量得6.3 g，收率为92.1%。mp 36～37 ℃为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 三口烧瓶中，分批加入3 g（0.02 mol）胡椒醛、30 mL 甲醇与0.4 g 硫酸氢钾，然后加入3 g（0.027 mol）的30%的双氧水，室温下搅拌反应5 h。反应结束后用饱和Na2CO3溶液处理到pH 值至8，旋干后再用30 mL 二氯甲烷溶解，然后过滤，滤液用无水硫酸钠干燥，旋干溶剂得到芝麻酚粗品，该粗品用石油醚重结晶，得到1.90 g 白色晶体，产品收率为68.8%。mp 64～65 ℃为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 结果与讨论

在该反应中，影响芝麻酚合成反应的因素非常多，本文主要考察了反应时间对胡椒醛和芝麻酚对反应收率的影响。

2.1 反应温度对胡椒醛收率的影响

由于硝酸银价格昂贵，本文以氯化铜为催化剂氧化3，4-亚甲二氧基苯乙醇酸制得胡椒醛。分批加入9.8 g（0.05 mol）3，4-二氧亚甲基苯乙醇酸、0.85 g（0.005 mmol）氯化铜、200 mL 5%的稀盐酸、200 mL甲苯，然后在80 ℃下通入氧气，剧烈搅拌，结果如表1 所示。

表1 反应时间对胡椒醛收率的影响

从表1 可以看出，随着反应时间的增加，反应收率相应增加，但是反应时间超过24 h 后，胡椒醛的收率基本没有变化，因此该反应时间在24 h 比较合适。

2.2 反应温度对芝麻酚收率的影响

3g（0.02 mol）胡椒醛、30 mL 甲醇与0.4g 硫酸氢钾，然后加入3g（0.027 mol）的30%的双氧水，室温下搅拌反应，结果如表2 所示。

表2 反应时间对芝麻酚收率的影响

从表2 可以看出，随着反应时间的增加，反应收率相应增加，但是反应时间超过5 h 后，芝麻酚的收率基本没有变化，因此该步反应时间5 h 比较合适。

3 结语

本文以胡椒环为原料，首先制备3，4-亚甲二氧基苯乙醇酸，接着国内未见报道的氯化铜为催化剂氧化3，4-亚甲二氧基苯乙醇酸制得胡椒醛，然后以30%的双氧水为氧化剂，经过氧化得到芝麻酚。该合成方法工艺简单，反应条件温和，产品三步总收率为52.8%。