（应用化学专业论文）1乙酰氧基胡椒酚乙酸酯的合成及其稳定性研究.pdf

摘要 大高良姜是分布于东南亚各国的一种姜科良姜属植物大高良姜的根茎，在民 间中被广泛应用于食品的调味，并作为一种胃药使用。研究发现，大高良姜挥发性 油中含有一种具有抗溃疡、抗肿瘤、抗菌、抗氧化、抗过敏、杀虫和辛辣等生物 活性的成分一一1 一乙酰氧基胡椒酚乙酸酯。由于1 一乙酰氧基胡椒酚乙酸酯具 有众多的生物活性，因此它在医药和食品工业上有着广泛的应用前景。 本文对1 一乙酰氧基胡椒酚乙酸酯的合成工艺条件进行了研究。采用乙烯基 溴化镁和对羟基苯甲醛为原料反应生成对羟基苯丙烯一卜醇中间产物，再通过乙酰 化反应合成1 一乙酰氧基胡椒酚乙酸酯。同时，对影响目标产物产率的因素：反 应温度、物料比、反应时间、酯化温度和酯化时间进行研究。实验结果发现，在 1 5 、乙烯基溴化镁与对羟基苯甲醛比例为2 0 、反应时间为4 h ，酯化温度为2 0 以及酯化时间为8 h 的条件下，17 一乙酰氧基胡椒酚乙酸酯有较高的产率。对合成 产物进行结构分析，其光谱数据与文献值相一致。 本文研究了1 一乙酰氧基胡椒酚乙酸酯在水溶液中存在情况，分别测定了p h 值、温度和水解时间对i 一乙酰氧基胡椒酚乙酸酯稳定性的影响。实验结果发现， 在低温、水溶液为中性情况下，l 一乙酰氧基胡椒酚乙酸酯能够相对稳定的存在。 实验采用电导法测定了2 5 和3 5 下，17 一乙酰氧基胡椒酚乙酸酯的水解动 力学方程。采用无因次曲线法计算出两种温度下水解反应的水解动力学方程是2 级反应，反应速率常数分别是2 0 7 和3 8 4 m o l 。l m i n ，活化能和指前因子分别是 4 7 2 5 k j m o 一，和1 0 8 ”。 根据1 一乙酰氧基胡椒酚乙酸酯的水解产物，实验假设了1 一乙酰氧基胡椒 酚乙酸酯可能的两种水解机理：单分子反应的a l 1 和双分子反应的a 。2 机理，并 采用中间体捕获法和动力学方程证明1 一乙酰氧基胡椒酚乙酸酯可能的水解机 理。两种方法的实验结果证明了l 一乙酰氧基胡椒酚乙酸酯的水解机理不是单分 子反应的a 。1 机理，而可能是双分子反应的a 。2 机理。 关键谪：1 一乙酰氧基胡椒酚乙酸酯；合成工艺；稳定性；动力学方程；水 解机理 华南理工大学硕士学位论文 a b s t r a c t g r e a tg a l a n g ai st h er h i z o m e so fa l p i n i ag a l a n g a ( l ) s w a r t z ，c u l t i v a t e d t h r o u g h o u ta s i ac o u n t r y i ti sw i d e l yu s e da ss p i c eo rg i n g e rs u b s t i t u t e sf o rf l a v o r i n g f o o d ，a l s ou s e da sas t o m a c ha c h em e d i c i n e i ti sr e p o r t e dt h a tt h ee s s e n t i a lo i lo f g a l a n g a lh a sac o m p o n e n tc a l l e dl 一a c e t o x y c h a v i c 0 1a c e t a t e ，w h i c hp o s s e s s e sm u l t i p l e b i o l o g i c a la c t i v i t i e s ，s u c h a sa n t i u l c e r ，a n t i t u m o r , a n t i b a c t e r i a l ，a n t i o x i d a n t ， a n t i a l l e r g i c ，i n s e c t i c i d a l ，p u n g e n tp r i n c i p a la n ds oo n b e c a u s e1 一a c e t o x y c h a v i c o l a c e t a t eh a ss om a n yb i o l o g i c a la c t i v i t i e s ，i tw i l lb ew i d e l yu s e di nm e d i c i n ea n df o o d i n d u s t r yi nt h ef u t u r e t h es y n t h e s i sp r o c e s sc o n d i t i o n so f 1 - a c e t o x y c h a v i c o l a c e t a t eh a v eb e e n d i s c u s s e d t h ee x p e r i m e n tu s e dv i n y lm a g n e s i u mb r o m i d ea n dh y d r o x yb e n z a l d e h y d e a s r e a g e n t s t o s y n t h e s i z e ai n t e r m e d i a t e p r o d u c t ：p h y d r o x y p h e n y l p r o p y l e n e l a l c o h o l ，a n dt h e ns y n t h e s i z e d1 - a c e t o x y c h a v i c o la c e t a t eb ya c e t y l a t e d r e a c t i o n t h ef a c t o r s ：t e m p e r a t u r e ，r a t i oo fm a t e r i e la n dr e a c t i o nt i m e ，i n f l u e n c e dt h e y i e l d ，w e r e s t u d i e d t h e e x p e r i m e n t a l r e s u l t ss h o w e dt h a tt h e y i e l d o f 1 - a c e t o x y c h a v i c o la c e t a t ei sh i g hw h e nt h et e m p e r a t u r ei s1 5 t h er a t i oo fv i n y l m a g n e s i u mb r o m i d et oh y d r o x yb e n z a l d e h y d ei s2 0 ，t h er e a c t i o nt i m ei s4 h ，t h e e s t e r i f i c a t i o nt e m p e r a t u r ei s2 0 a n dt h ee s t e r i f i c a t i o nt i m ei s8 h t h es t r u c t u r eo f t h ep r o d u c t i o nw a sa n a l y z e db yd i f f e r e n ts p e c t r u m ，a n dt h es p e c t r ad a t ai st h es a m ea s t h a tr e p o r t e di nt h el i t e r a t u r e t h es t a b i l i t yo f1 - a c e t o x y c h a v i c o la c e t a t ei na q u e o u ss o l u t i o nw a ss t u d i e d ，t h e i n f l u e n t i a l f a c t o r ：p h ，t e m p e r a t u r e a n dh y d r o l y s i st i m ew e r em e a s u r e d t h e e x p e r i m e n t a lr e s u l t ss h o w e dt h a t1 - a c e t o x y c h a v i c o la c e t a t ei sr e l a t i v e l ys t a b l ei nl o w t e m p e r a t u r e ，n e u t r a ls o l u t i o n t h eh y d r o l y s i sd y n a m i c a le q u a t i o na t2 5 ca n d3 54 cw a sd e t e r m i n e db y m e a s u r e dt h ec o n d u c t a n c e t h ee x p e r i m e n t a lr e s u l t ss h o w e dt h a tt h e h y d r o l y s i s d y n a m i c a le q u a t i o ni s 2g r a d e ，t h er a t ec o n s t a n t sa r e2 0 7a n d3 8 4 m o l 一1 l m i n ， r e s p e c t i v e l y t h ea c t i v a t i o ne n e r g ya n df r e q u e n c yf a c t o ra r e 4 7 2 5 k j m o l ta n d1 0 8 ” a c c o r d i n gt ot h eh y d r o l y s a t eo f1 a c e t o x y c h a v i c o la c e t a t e ，t h eh y d r o l y t i c m e c h a n i s mo f1 - a c e t o x y c h a v i c o la c e t a t ew a ss u p p o s e da sa a l la n da a c 2m e c h a n i s m ， a n dt h eh y p o t h e s i sw a st e s tb yu s i n gt h ei n t e r m e d i a t ec a p t u r e da n dd y n a m i c a le q u a t i o n m e t h o d s t h er e s u l ts h o w e dt h a tt h ea a l lm e c h a n i s mi si m p o s s i b l ea n dt h eh y d r o l y t i c n 丝婴坠翌 m e c h a n i s mm a y b ea a c 2m e c h a n i s m k e yw o r d s ：1 - a c e t o x y c h a v i c o ta c e t a t e ；s y n t h e s i sp r o c e s s ；s t a b i l i t y ；d y n a m i c a l e q u a t i o n ；h y d r o l y t i cm e c h a n i s m 华南理工大学 学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进 行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外， 本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。 对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方 式标瞻。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名：夕名皱 日期：硼库二月f 6 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规 定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和 电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华南理工大学可以将 本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采 用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 保密口，在年解密后适用本授权书。 本学位论文属于 不保密回。 ( 请在以上相应方框内打“4 ”) 作者签名：夕去 导师签名： 知 参妥 花 日期：硝年6 月b 日 日期：一厂年多月日 第一章绪论 1 1 引言 第一章绪论 姜科( z i n g i b e r a c e a e ) 植物是药材中的重要家族，主要生产地为热带亚洲，分 为2 亚科、3 族，约4 9 属、1 5 0 0 种，包括姜黄( c u r c u m al o n g a ) 、小豆蔻( e l e t t a r i a c a r d a m o m m ) 、生姜( z i n g i b e ro f f i c i n a l e ) 、莪术( c u r c u m az e d o a r i a ) 、大高良 姜( a l p i n i ag a l a n g a ) 、益智( a l p i n i ao x y p h y l l am i q ) 和山奈( k a e m p f e r i a g a l a n g al i n n ) 等。我国有1 9 属，1 5 0 余种，主要分布于东南至西南部各省区。 大高良姜是姜科良姜属( a l p i n i a ) 植物大高良姜( a l p i n i a g a l a n g a ( l ) s w a r t z 。”) 的根茎，又名大良姜。大高良姜属多年生草本植物，高1 2 米，花期短，里白色，根茎的夕 表和味道与生姜有很大的不同，表皮呈淡棕红色， 水份含量少，纤维含量高，具有较淡的木质花香，以及特殊的辛辣香味。大高良 姜适应性强，极易繁殖，喜爱温暖湿润的气候环境，稍耐寒，怕涝，生于山地溪 旁及灌丛中，广泛分布于印度、泰国、马来西亚、印度尼西亚、菲律宾、爪哇等 东南亚国家，在我国的广东、广西、云南、台湾等省区都有分布，并且已经在四 川、海南等地移植成功“。“。在东南亚各国及我国广东的梅汕地区，大高良姜被广 泛用于民间风味食品如肉制品、咖喱粉等，以及烹调中的调味。 大高良姜是一种中药，其性温，昧辛，主治胃寒及伤食吐泻，有温胃、散寒、 止痛、治心胃气痛的功效，对治疗风湿、鼻黏膜炎传染病及百日咳等有特效，可 用于消除口臭、声音嘶哑、小便失禁等，用于治疗神经衰弱、咳嗽于消化不良、 发烧和痛风”1 ”等，还用作排出肠胃气体的驱风及呼吸系统疾病的特效药，其药丸 铝t 剂对心血管具有镇静作用“”1 。 另外，大高良姜的成熟果实名为红豆蔻，也具有较高的药用价值，有散寒燥 湿、健脾消食之功效，用于脘腹冷痛、食积胀满、呕吐泄泻、饮酒过多等。在中 国、泰国等地常用于治疗胃痛“1 。 1 2 大高良姜研究概况 1 2 1 大高良姜挥发性油的组分分析 从二十世纪五十年代起，东南亚许多学者对大高良姜挥发性油成分就开始了 不同程度的研究探索；近年来，国内也有学者对大高良姜的挥发性油进行研究。 研究结果表明采用不同盼提取方法，大高良姜挥发性油的成分是不同的，而不同 产地的大高良姜其挥发性漓的成分也各有差别。斜如：u l t e e “”采用水蒸气蒸馏法 华南理工大学硕士学位论文 提取产自印尼爪哇岛的大高良姜挥发性油，经分析得到，其主要成分为甲基肉桂 酸盐( m e t h y lc i n n a m a t e ，4 8 ) 、1 ，8 一桉叶素( 1 ，8 - c i n e o l e ，2 0 3 0 ) 、樟脑 ( c a m p h o r ) 、蒎烯( p i n e n e ) 等；n i g a me ta 1 “”采用水蒸气蒸馏法提取印度产的大 高良姜，发现其挥发性油含1 ，8 - 桉叶素( 1 ，8 - c i n e o l e ，5 6 ) 、甲基肉桂酸盐 ( m e t h y lc i n n a m a t e ，2 6 ) ，以及大量得倍半萜烯( s e s q u i t e r p e n e s ) ，而不含有 樟脑和蒎烯；p o o t e re ta 1 “”以马来西亚的大高良姜为研究对象，采用水蒸气蒸 馏法提取( 产率为0 0 4 0 1 5 ) ，g c 与g c m s 联用作为分析技术，对所得的大高 良姜挥发性油进行分析，其主要成分为1 ，8 一桉叶素，反式一b 一法呢烯 ( t r a n s b f a r n e s e n e ) ，4 一萜品醇( 4 - t e r p i n e 0 1 ) ，丁子香基乙酸酯( e u g e n y l a c e t a t e ) ，b 一没药烯( b b i s a b o l e n e ) ，b 一倍半萜烯( b - s e s q u i p h e l l a n d r e n e ) 等；薛敦渊等“”分别采用水蒸气蒸馏法和闪蒸分析法提取分析大高良姜挥发性油， 发现闪蒸分析法提取的挥发性油的主要成分是1 一乙酰氧基胡椒酚乙酸酯 ( 1 一a c e t o x y c h a v i c o la c e t a t e ，约5 0 ) ，而水蒸气蒸馏法的主要成分是b 一红 没药烯( b b i s a b o l e n e ，1 5 3 3 ) 、芳樟醇( l i n a l o o l ，5 2 3 ) 等；蔡明招等“” 采用超临界二氧化碳流体萃取大高良姜挥发性油，发现其主要成分为1 一乙酰氧 基胡椒酚乙酸酯( 9 5 3 ) 。 1 2 2 大高良姜挥发性油有效成分研究 近年来，国外许多学者对大高良姜挥发性油进行了大量、深入的研究。研究 发现，大高良姜的有机溶剂萃取液具有很多的生物活性，并且从萃取液中分离、 鉴别出具有生物活性的有效成分一1 一乙酰氧基胡椒酚乙酸酯 ( 17 一a c e t o x y c h a v i c o la c e t a t e ，a c a ) ，其分子结构如图卜1 所示。实验研究还 发现大高良姜中具有辛辣特性的物质就是1 一乙酰氧基胡椒酚乙酸酯。 i o a o 图卜l17 一乙酰氧基胡椒酚乙酸酯 f i g 1 一l17 一a c e t o x y c h a v i c o la c e t a t e 2 第一章绪论 1 317 一乙酰氧基胡椒酚乙酸酯的研究进展 近年来很多国外学者对1 一乙酰氧基胡椒酚乙酸酯进行了大量的研究，他们 的研究方法主要通过提取大高良姜的挥发性油，并对提取得到的挥发性油进行研 究，确定它所具有的生物活性，并且鉴定具有生物活性的物质就是1 一乙酰氧基 胡椒酚乙酸酯。另外还有学者对l 一乙酰氧基胡椒酚乙酸酯的辛辣特性也进行了 深入的研究。 1 3 1 生物活性研究 由于1 一乙酰氧基胡椒酚乙酸酯的结构比较特殊，因此很多科学工作者对其 结构与生物活性的关系进行研究，发现了它具备很多的生物活性，还有学者对它 的结构与性质进行更深入的研究，找出结构与性质的具体关系。例如：m i t s u ie t a 1 “”发现大高良姜的萃取液具有抗溃疡活性，并且分离鉴别出具有此生物活性的 有效成分是1 一乙酰氧基胡椒酚乙酸酯。n o r oe ta 1 1 分别使用氯仿、甲醇和水 提取大高良姜挥发性油，发现这些提取液具有抑制黄嘌呤氧化酶的活性，其中氯 仿提取液的抑制活性最强；并且用薄层色谱分离氯仿提取液，发现其有效成分为 17 一乙酰氧基胡椒酚乙酸酯。n o r o 等还发现1 一乙酰氧基胡椒酚乙酸酯对黄酮类 化合物o “、氧化葸酮o ”和蒽醌。”等物质具有抑制活性。j a n s s e ne ta 1 。”以正戊 烷乙醚提取大高良姜挥发性浦，并鉴定出1 一乙酰氧基胡椒酚乙酸酯，发现它对 须发癣菌( t r i c h o p h y t o nm e n t a g r o p h y t e s ) 有抑制作用，对皮肤真菌的最小抑制浓 度( m i n i m a li n h i b i t o r yc o n c e n t r a t i o n ，m i c ) 在5 0 2 5 0 ug m 1 之间，其抗菌效 果属中等强度，其抗菌范围很广。研究发现”“”3 1 一乙酰氧基胡椒酚乙酸酯具有 抗氧化活性，例如：c h e a he ta 1 ”研究发现大高良姜的提取液用于肉类的保藏 方面比传统使用的合成抗氧化剂有更好的抗氧化性能，可以作为天然的肉类抗氧 化剂来源，并且鉴定出具有抗氧化性能的物质就是1 一乙酰氧基胡椒酚乙酸酯。 m a t s u d ae ta 1 ”用丙酮一水萃取大高良姜挥发性油，发现此提取液具有抑制b 一 氨基已糖苷酶释放的活性，并且还发现了具有此活性的物质是17 一乙酰氧基胡椒 酚乙酸酯，研究还发现l 一乙酰氧基嘏椒酚乙酸酯的l 位和4 位上的乙酰氧基基 团是此化合物具有此生物活性的根本原因，另外，2 3 位的双键则起到加强活性的 作用。k o n d oe ta 1 ”对17 一乙酰氧基胡椒酚乙酸酯的活性进行研究，发现它具 有抑 ! 由肿瘤诱发e p s t e i n b a r rv i r u s ( e b v ) 活化的活性，并且1 一乙酰氧基 胡椒酚乙酸酯结构中的末端双键和苯酰氧基族( 乙酰氧基) 是使它具有抑制e b v 活 化活性必需存在的基团，另外丙稀基1 位碳上的氢是不能被取代的。还有文献报 道了1 一乙酰氧基胡椒酚乙酸酯具有抗肿瘤。1 。、抗癌o 3 ”活性，并且在报道后， 很多学者都分尉对1 一乙酰氧基胡椒酚乙酸酯抑制化学性引发致癌的效果o ”圳， 3 华南理工大学硕士学位论文 并且寻找17 一乙酰氧基胡椒酚乙酸酯抑制致癌过程的作用机理。在研究中发现了 l7 一乙酰氧基胡椒酚乙酸酯具有抑制过氧化物在白血球中生成。”，抑制脱氧尿苷 合成和鸟氨酸脱酸酶活化。”以及引发谷光甘肽转移酶和苯醌还原酶活化“”的活 性。研究发现，除了上述所描述的生物活性，17 一乙酰氧基胡椒酚乙酸酯还具有 其他如：抗炎“、抗真菌“。”1 、抗菌“”和杀虫“。”1 的生物活性。 1 3 2 辛辣活性研究 由于大高良姜是具有辛辣特性的物质，在民间用于食品的调味，因此有不少 学者对它的辛辣活性进行研究。例如：y a n ge ta 1 “”通过实验，发现大高良姜挥 发性油中的l 一乙酰氧基胡椒酚乙酸酯是一种具有辣味的化学成分，它给人以一 种特殊的味觉感受，使其刺激性比辣椒素稍弱，而辣味在口腔内的停留实践较短； i t o k a w a “。等研究发现1 一乙酰氧基胡椒酚乙酸酯是具有辛辣特性的物质， b a c h m a n ne ta 1 “”则对17 一乙酰氧基胡椒酚乙酸酪以及它的衍生物的特殊辛辣性 与结构进行详尽的研究，并且研究了它应用于食品的调味、应用于饮料中代替酒 精来增加刺口感觉以及应用于个人护理品中的可行性。 1 3 3 其他性质研究 到目前为止，17 一乙酰氧基胡椒酚乙酸酯的研究主要是集中在生物活性和辛 辣特性方面，而且所研究的物质都是从大高良姜中提取出来的，并没有采用合成 的方法进行研究。而有关17 一乙酰氧基胡椒酚乙酸酯的其他化学性质也很少有报 道。到目前为止，关于1 一乙酰氧基胡椒酚乙酸酯详细的合成方法的研究未见报 道，而关于它的合成方法则只有一篇文献报道1 ，此方法是采用对羟基苯甲醛和 乙烯基溴化镁为原料进行反应，再将反应产物进行乙酰化得到17 一乙酰氧基胡椒 酚乙酸酯。文献中是将合成得到的1 一乙酰氧基胡椒酚乙酸酯作为标准物质，并 和挥发性油中提取出来的物质进行比较，来确定挥发性油中的有效成分是1 一乙 酰氧基胡椒酚乙酸酯。儇文献中没有对合成条件做详细的报道。 另外，关于17 一乙酰氧基胡椒酚乙酸酯的化学性质研究也很少有报道。薛敦 渊等“7 1 在采用水蒸气蒸馏提取大高良姜挥发性油时，没有发现1 一乙酰氧基胡椒 酚乙酸醑的存在，他们对水溶液进行研究发现了两种物质：对一乙酰氧基苯乙烯醇 和1 一羟基胡椒酚乙酸酯。并确定是1 一乙酰氧基胡椒酚乙酸酯发生水解产生的。 其水解产物的结构如图卜2 中a ，b 所示。y a n ge ta 1 “”在研究大高良姜的辛辣 成分时也发现1 一乙酰氧基胡椒酚乙酸酯在水溶液中不能稳定存在，可以发生水 解反应，并且检测出水解产物有三种物质，除了对一乙酰氧基苯乙烯醇和1 一羟基 胡椒酚乙酸酯两种物质外还有检测出对一乙酰氧基苯乙烯乙酸酯，其结构如图1 - 2 c 所示。上述两篇文献都只是测定了1 一乙酰氧基胡椒酚乙酸酯的水解产物，并没 4 第一章绪论 有做更深入的研究。 ( a ) 对一乙酰氧基苯乙烯醇 ( a )p a c e t o x y c i n n a m i ca l c o h o l ( b ) 1 一羟基胡椒酚乙酸酯 ( b ) 1 _ h y d r o x y c h a v i c o la c e t a t e ( c ) 对一乙酰氧基苯乙烯乙酸酯 ( c ) p - c o u m a r y ld i a c e t a t e 图卜217 一乙酰氧基胡椒酚乙酸酯的水解产物 f i g 1 2h y d r o l y s a t eo f1 一a c e t o x y c h a v i c 0 1a c e t a t e 1 417 一乙酰氧基胡椒酚乙酸酯的应用 目前，大高良姜主要是用作食品的调味料，在我国和泰国还用作胃药，但现 有的研究已经发现大高良姜挥发性油中含有的17 一乙酰氧基胡椒酚乙酸酯具有抗 溃疡、抗肿瘤、抗真菌、抗氧化、辛辣等众多生物活性，随着研究的不断深入，1 一 乙酰氧基胡椒酚乙酸醑越来越多的生物活性将会被发现，人们对1 一乙酰氧基胡 椒酚乙酸酯的药用价值也会有越来越深入的认识，因此1 一乙酰氧基胡椒酚乙酸 酯在医药方面将会有着广泛应用前景。1 一乙酰氧基胡椒酚乙酸酯还是一种具有 辛辣特性的物质，并且辛辣特性比较特殊，使得它在食品工业上也有着很高的应 用价值。 1 4 1 在医药方面的应用 1 一乙酰氧基胡椒酚乙酸酯的一个重要应用是应用于医药方面。在民间已经 发现它有很高的药用价值，并且用于治疗呼吸道疾病和胃痛等疾病。现有的研究 结果表明17 一乙酰氧基胡椒酚乙酸酯还具有抗溃疡、抗肿瘤、抗真菌、抗过敏等 众多生物活性，并且还具有较好的药用效果，并且某些生物活性甚至比一些已经 5 华南理工大学硕士学位论文 在医疗上使用的药品的效果还要好。更重要的一点是l 一乙酰氧基胡椒酚乙酸酯 是一种天然的物质，因此它比人工合成的药品更安全、更少副作用，更适合人们 的使用。因此它可以作为一种有效的药物成分应用于疾病的医疗和预防中，取代 现有的人工合成的药品。但目前的研究只限于17 一乙酰氧基胡椒酚乙酸酯的活性 研究，还没有对它在药品上的应用可行性进行研究，因此，需要在这方面进行深 入的研究，只要解决了它的药用可行性问题，1 一乙酰氧基胡椒酚乙酸酯在医疗 和制药方面一定会有着很高的应用价值和广阔的应用前景。 1 4 2 在食品工业方面的应用 17 一乙酰氧基胡椒酚乙酸酯的另一个应用是用于食品工业中。研究结果表明 17 一乙酰氧基胡椒酚乙酸酯是一种抗氧化物质，并且具有很好的抗氧化性能，抗 氧化效果甚至比某些人工合成的抗氧化剂还要好。由于它是一种天然的物质，比 人工合成的抗氧化剂更安全、可靠，因此，1 一乙酰氧基胡椒酚乙酸酯完全可以 应用于食品的保藏中，取代现有的人工合成的抗氧化剂，作为肉类食品的一种安 全可靠的抗氧化剂。 l 一乙酰氧基胡椒酚乙酸酯还是一种具有辛辣特性的物质，因此它在食品工 业上还有另外一种用途一一作为食品( 如：饮料、甜味食品) 及个人护理品( 如牙膏) 的添加剂。实验研究发现”，在酒精饮料中添加少量17 一乙酰氧基胡椒酚乙酸酯 能够使酒具有更好的口感。例如，酒精含量为2 0 的酒精饮料中含有5 0 m g k g 的 l 一乙酰氧基胡椒酚乙酸酯时，就能获得初饮灼烧感与饮后灼烧感形成令人舒畅 的平衡的效果，并且比酒精含量为3 0 的饮料具有更好的口感。而当无酒精饮料 中1 一乙酰氧基胡椒酚乙酸酯含量为1 6 0 m g k g 时，此饮料就具有酒精饮料的口感 特征。可见，在饮料中添加适量的l 一乙酰氧基胡椒酚乙酸酯，能部分甚至完全 取代饮料中的酒精成分，这必将会收到广大消费者的欢迎，其应用前景是令人鼓 舞的。另外，因为1 一乙酰氧基胡椒酚乙酸酯的辣味较纯，且在口腔内的持续时 间比辣椒的辣味短，所以还可以应用于在其他食品( 如硬糖和口香糖) 、个人护理 品( 如牙膏) 中，使其具有辛辣刺激的感觉。 1 5 研究课题的研究内容与意义 1 5 1 研究内容 目前，17 一乙酰氧基胡椒酚乙酸酯的生物活性研究是很多科学工作者研究的 主要方向，17 一乙酰氧基胡椒酚乙酸酯的很多生物活性已经被研究发现并报道出 来，有关它在食品工业方面的应用也报道；而关于1 一乙酰氧基胡椒酚乙酸酯的 合成研究则很少有文献报道。有文献报道过17 一乙酰氧基胡椒酚乙酸酯的合成路 线，但是有关它的合成条件的研究未见报道。还有文献报道过在使用水蒸气蒸馏 6 第一章绪论 提取大高良姜挥发性油中不含17 一乙酰氧基胡椒酚乙酸酯的原因是l 一乙酰氧基 胡椒酚乙酸酯发生了水解反应，文献还报道了它的水解产物，但是对于l7 一乙酰 氧基胡椒酚乙酸酯的稳定性研究却没有报道。因此，有必要对其稳定性进行研究， 为1 一乙酰氧基胡椒酚乙酸酯的应用提供依据。本论文的研究内容正是根据以上 两个方面提出来的。 本课题实验主要有以下几方面的内容： 1 合成对羟基苯丙稀一卜醇。对它的合成条件进行研究，确定其最佳的工艺 条件。对合成的化合物进行结构解析。 2 合成l 一乙酰氧基胡椒酚乙酸酯，研究它的合成工艺条件，找出最佳工艺 条件。对合成的化合物进行结构解析。 3 对l 一乙酰氧基胡椒酚乙酸酯的稳定性进行研究，找出影响它的稳定性的 因素，确定最佳相对稳定条件。对17 一乙酰氧基胡椒酚乙酸酯的水解产物进行初 步结构解析。 4 测定两个温度下1 一乙酰氧基胡椒酚乙酸酯的水解动力学方程，确定反应 级数以及动力学参数，求出水解反应的活化能和指前因子。 5 初步推测l7 一乙酰氧基胡椒酚乙酸酯可能的水解机理，通过基本的实验和 动力学方程证明其可能的水解机理。 1 5 2 研究意义 由于1 一乙酰氧基胡椒酚乙酸酯具有众多的生物活性，并且在食品工业上也 有着很高的应用前景，而目前对1 一乙酰氧基胡椒酚乙酸酯的研究都是通过从大 高良姜中萃取的物质进行研究的。这种方法比较繁琐，因此有必要通过人工合成 得到1 一乙酰氧基胡椒酚乙酸酯来进行研究。又由于从大高良姜中提取得到的 1 一乙酰氧基胡椒酚乙酸酯量很少，很难应用推广。通过合成得到1 一乙酰氧基 坍椒酚乙酸酯则有利于它的广泛应用。因此本论文的研究将首次为l ，一乙酰氧基 胡椒酚乙酸酪的合成提供合成工艺条件，并且提出了影响17 一乙酰氧基胡椒酚乙 酸酯的稳定性因素，以及可能的水解机理，为1 一乙酰氧基胡椒酚乙酸酯的合成 及应用提供了积极的信息。 7 华南理工大学硕士学位论文 第二章对羟基苯丙稀- 1 - 醇( 中间产物) 的合成 由于1 一乙酰氧基胡椒酚乙酸酯具有很多医药价值的生物活性，并且在食品 工业上也有很高的应用价值，所以，工业生产1 一乙酰氧基胡椒酚乙酸酯将有很 好的实用意义。就生产方法来讲，从大高良姜中提取17 一乙酰氧基胡椒酚乙酸酯 是生产1 一乙酰氧基胡椒酚乙酸酯的一种方法，但采用传统的水蒸气蒸馏法所得 到的精油中并不含l 一乙酰氧基胡椒酚乙酸酯，采用有机溶剂提取法提取大高良 姜挥发性油虽然含有1 一乙酰氧基胡椒酚乙酸酯，但此法不适合大规模的工业生 产，而采用超临界c o ：流体萃取法萃取效果比较好，1 一乙酰氧基胡椒酚乙酸酯含 量比较高，但是此法提油率也较低，需要消耗大量的大高良姜，使得1 一乙酰氧 基胡椒酚乙酸酯的生产难以大规模进行。因此，寻找出一种可以在工业上大规模 生产，而成本又低的方法就非常有必要。 本论文采用有机合成的方法合成1 一乙酰氧基胡椒酚乙酸酯，考察合成路线 的可行性，合成产率以及合成条件和成本，为1 一乙酰氧基胡椒酚乙酸酯的工业 化生产作了有益的探讨。 本章实验采用乙烯基溴化镁与对羟基苯甲醛为原料反应合成对羟基苯丙稀 - 1 - 醇，并对它的合成工艺条件进行研究，其反应流程如图2 - 1 所示。 + h h ，c c m g b r s h , a 溶液 - - - - - - - - - - - - - - 冰浴 詈心矿 f c 、0 四氢呋喃，k - n 、1 冰浴弋 h 2 c h c ，o h 、c h 7 1 0 i o h 图2 - 1 对羟基苯丙稀一1 一醇的反应流程 f i g 2 - 1p r o c e s so fp - h y d r o x y p h e n y lp r o p y le n e 一1 一a l c o h o l 8 丫9 叫 第二章对羟基苯丙稀- i - 醇的合成 2 1 实验仪器与试剂 气相色谱： 傅立叶变换红外光谱仪 紫外可见分光光度计 气相色谱一质谱仪 磁搅拌器： 三口烧瓶 进样器 分液漏斗 层析柱 带塞锥瓶 玻璃毛细管 对羟基苯甲醛 v i n y l m a g n e s i u m b r o m i d es o l i t i o n 四氢呋哺 正己烷 t e r t b u t y l m e t h y le t h e r 亚硫酸氯纳 碳酸氢纳 氯化铵 无水硫酸钠 氯化钠 薄层层析硅胶g 2 2 实验方法 h p 6 8 9 0 ，a g i l e n t1 9 0 9 1 j 一4 1 3 ， 固定相为h p 一55 p h e n y lm e t h y l s i l o x a n e 毛细管柱 t e n s o r2 7 ，德国b r u k e r u 3 0 1 0 ，日本h i t a c h i g c m st r a c ed s q ，美国f i n n i g a ni n c 磁力加热搅拌器7 8 一l 型，杭州仪表电机厂 1 5 0 m l l o o l 2 5 0 m l 内径2 8 6 c m ，长4 7 c m 1 0 0 m l 内径0 9 - 1 i m m ，长l o o m m ，华西医科大学仪器厂 c p ，中国医药集团上海化学试剂公司 1 0 mi nt e t r a h y d r o f u r a n ，f l u k ac h e m i e g m b h c h 一9 4 7 】b u c h s a r ，广州化学试剂厂 a r ，天津市搏迪化工有限公司 9 9 ，n e wj e r s e y ，u s a a r ，广州化学试剂厂 a r ，上海虹光化工厂 a r ，广州化学试剂厂 a r ，北京化学试剂三厂 a r ，广东台山化工厂 c p ，上海谊恒工贸有限公司精良精细化工厂 2 2 1 对羟基苯丙稀一卜醇( 中间产物) 的合成 量取4 0 m l 乙烯基溴化镁四氢呋喃溶液，小心放入1 5 0 m l 的三口烧瓶中，烧瓶 使用冰粒( 冰粒由冰箱制备) 冷却，放入磁搅拌子；称取1 2 2 9 对羟基苯甲醛，用 3 0 m l 四氢呋喃溶解，无水硫酸钠干燥后，放入进样管中进样，控制温度在0 5 。c ， 9 华南理工大学硕士学位论文 中速搅拌条件下，以2 s 滴的速度缓慢滴加对羟基苯甲醛四氢呋喃溶液，约4 0 m i n 全部滴完对羟基苯甲醛，反应生成稠状混合物。移去冰浴，室温下继续强力搅拌 反应产物约6 h ，使反应物充分反应。配制2 0 的氯化铵溶液4 0 m l ，用冰浴冷却反 应混合物，使温度控制在0 l 之间，剧烈搅拌反应产物条件下，小心缓慢滴加( 约 4 s 滴) 氯化铵溶液，滴加完毕后，继续搅拌1 5 h 。反应完毕后，先将反应混合物 过滤除去固体，用甲基叔丁基醚洗涤烧瓶2 次，合并反应液体，用分液漏斗将水 相和有机相分离开。水相用3 0 m l 的甲基叔丁基醚萃取；有机相分别用蒸馏水、1 0 亚硫酸氢纳溶液，蒸馏水、饱和碳酸氢纳溶液、饱和氯化钠溶液各2 0 m l 洗涤2 次，所得的水相分别用2 0 m l 甲基叔丁基醚萃取“”，合并得到的所有有机相，所得 有机相呈淡黄色。中间产物的提纯有两种方法：用无水硫酸钠干燥有机相，旋 转蒸发器中浓缩得到油状液体。用薄层层析法”“分离此油状液体，分别选用正 己烷，正己烷：甲基叔丁基醚( 9 ：1 ) ，正己烷：甲基叔丁基醚( 4 ：1 ) ，正己烷：甲 基叔丁基醚( 3 ：1 ) 和正己烷：甲基叔丁基醚( 1 ：1 ) 作为流动相，发现正己烷：甲 基叔丁基醚比例为3 ：1 时效果最好，使用此比例的混合溶液用层析硅胶柱分离浓 缩得到的油状液体，收集最初出来的淡黄色流动相液体。浓缩有机溶剂得到无色 油状的粗中间产物，放于空气中有白色结晶析出。用无水硫酸钠干燥有机相， 放置于空气中干燥至溶剂接近干，此时有白色晶体析出，余下的有机相呈棕黄色， 粘稠状，将有机相与固相分离，得到中间产物( 固相) 。 2 2 2 仪器及测定参数 h p 6 8 9 0 气相色谱( a g i l e n t1 9 0 9 1 j 一4 1 3 ，固定相为h p - 55 p h e n y lm e t h y l s i l o x a n e 毛细管柱) ，柱长3 0 m ，直径3 2 0 u m ，膜厚0 2 5u m ；炉温：初始温度6 0 ，以5 m i n 的速率升温至2 3 0 ；注射器温度为2 6 0 ，压力为6 3 8k p a ，采 用分流进样，分流比为5 0 ：1 ；检测器为f i d ，载气为n 。，流速为2 0m l m i n 。 2 2 3 对羟基苯丙稀一卜醇百分含量的测定 取2 2 i 方法得到的已经干燥，尚未浓缩的有机相进行气相色谱测量。进样 方式采用自动进样，测量得到有机相中各物质的百分含量，在相同的条件测定经 过分离提纯的中间产物的气相色谱图，如图2 - 2 所示，确定中间产物的相对保留 时间为1 7 4 0 5 m i n ，从而确定有机相中中间产物的色谱峰。根据样品的质量以及中 间产物的百分含量，计算出中间产物的生成量，再根据原料的用量计算出中间产 物的理论产量，从而求出反应的产率，计算公式如下式所示。 ：坐100xx 1 = j 一 论 1 0 第二章对羟基苯丙稀一1 一醇的合成 工一一中间产物产率； 鸭一一有机相的质量g ； c 一一中间产物在有机相中的百分含量 p a f b d la ( 2 0 0 5 0 5 2 3 啪1 8 0 1 0 1 d ) 051 01 52 02 5m l n 圈2 2 中间产物气相色谱图 f i g 2 - 2g cs p e c t r u mo fi n t e r m e d i a t ep r o d u c t 2 2 4 对羟基苯丙稀一卜醇的光谱分析 2 2 4 1 红外光谱 采用红外光谱对2 2 1 方法制得的中间产物进行谱图分析，分析它所含的官 能团，确定其可能的分子结构。 2 2 4 2 紫外光谱 采用紫外光谱对2 2 1 方法制得的中问产物进行谱图分析，作为红外光谱的 辅助数据。 2 2 4 3 质谱 对2 2 1 方法制得的中间产物进行气相色谱一质谱分析，测定中间产物的质谱 图，分析其可能的分子结构。 2 3 实验结果与讨论 对反j 陂路线的影响因素如：反应温度、物料比和反应时间进行研究，考察它 们对合成反应的产率影响，实验结果如下。 华南理工大学硕士学位论文 2 3 1 温度试验 根据2 2 1 方法，采用乙烯基溴化镁与对羟基苯甲醛的物料比为1 ：1 ，反应 时间为4 h 的实验条件，考察合成温度对中间产物的产率影响。实验结果如表2 - 1 所示。 由图2 3 可知，反应产率随着温度的增高呈反比例关系，反应温度低时，中 间产物产率较高，反应温度升高时，中间产物产率降低，当温度超过4 0 时，反 应产率有很大的下降幅度。因此低温有利于中间产物的生成，所以第一步反应应 该在低温下进行。考虑到实验的可操作性以及难易程度，实验选择在1 5 进行反 应。 表2 - 1 温度的影响 t a b l e 2 1i n f l u e n c eo ft e m p e r a t u r e 温度 1 52 02 53 03 54 0 有机相质量 1 2 9 51 2 3 01 2 5 21 2 9 41 1 2 78 6 6 g 中间产物百 5 7 l4 9 44 2 l3 7 83 5 31 4 7 分含量 中间产物产 5 6 8 74 7 1 14 0 7 23 7 6 73 3 5 51 4 3 3 率 温度 图2 - 3 温度的影响 f i g 2 - 3i n f l u e n c eo ft e m p e r a t u r e 1 2 e 5 4 3 2 1 o o o o o o 丹k霉扎匠li】 第二章对羟基苯丙稀一1 一醇的合成 2 3 2 物料比试验 根据2 2 1 方法，采用反应温度为1 5 ，反应时间为3 h 的实验条件，考察乙 烯基溴化镁与对羟基苯甲醛的物料比对中间产物的产率影响。试验结果如表2 2 所示。 由图2 - 4 可以看出，反应产率随着物料比的增大而增加，也就是乙烯基溴化 镁比例越高，中间产物的产率就越高，并且在比例比