糖精钠的制备方法

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