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合成辣椒素新工艺刘菲;徐华;赵静;霍二福【摘要】香草胺盐酸盐（3-甲氧基-4-羟基苄胺盐酸盐）为原料，经氢氧化钠脱去盐酸得到香草胺（3-甲氧基-4-羟基苄胺），充分干燥后，与正壬酰氯在中性条件下以二氯甲烷溶液为溶剂发生反应，粗产物过滤后，进行酸碱处理，从而得到产物。
产物结构经气相色谱、红外光谱、核磁共振表征得以确认。
此工艺制备方法具有条件温和、后处理操作方便和产品纯度高的特点，可以进行工业化放大。
%Synthetic capsaicin was synthesized in a new process by using Vanillylamine Hydrochloride(4-hydroxy-3-methoxybenzylamine hydrochloride)and sodium hydroxide as raw material,and water as solvent. After the room temperature reaction,the intermediateproduct,Vanillylamine(4-hydroxy-3-methoxybenzylamine),would be fully dried and dissolved in dichloromethane. Then,N-Nonanoyl Chloride was added into the dichloromethane solution. The final product will be filtered and treated by acid and base. The product structure was characterized by GC ,IR and NMR. The new process,which is a simple process under mild reaction condition with high product purity,can be potentially utilized in industrial amplification.【期刊名称】《河南科学》【年(卷),期】2014(000)012【总页数】3页(P2471-2473)【关键词】合成辣椒素;合成【作者】刘菲;徐华;赵静;霍二福【作者单位】河南省化工研究所有限责任公司，郑州 450052; 河南省科学院质量检验与分析测试中心，郑州 450008;河南省化工研究所有限责任公司，郑州450052;河南省化工研究所有限责任公司，郑州 450052;河南省化工研究所有限责任公司，郑州 450052; 河南省科学院质量检验与分析测试中心，郑州 450008【正文语种】中文【中图分类】O625.6天然辣椒碱是一类含香草酰胺的生物碱（图1），其中主要含辣椒素、二氢辣椒素和高二氢辣椒素等.辣椒素结构为反式-8-甲基-N-香兰基-6-壬烯酰胺，在天然辣椒碱中最具强烈辛辣味和刺激性，并具有多种复杂的生理药理学活性，广泛应用于医药、军事、生物农药、化工涂料以及食品保健等领域［1-7］，是近年来国内外竞相研发的热点.而目前高纯度辣椒素价格昂贵［8-10］，限制了其在生物农药、化工涂料等低端市场中的应用，而仅能用于食品保健和医药工业等高端市场.合成辣椒素为正壬酸香草酰胺，是辣椒素类似物，其史高维尔辣度单位为9 200 000，纯辣椒素的史高维尔辣度单位为16 000 000，合成辣椒素的辣度为纯辣椒素的58%，但是其合成成本相比纯辣椒素低很多，可以在许多低端市场中应用. 合成辣椒素现在的合成方法一般为香草胺盐酸盐与正壬酰氯进行反应［11］.因为香草胺盐酸盐在有机溶剂中的溶解性较差，反应较慢，并且香草胺盐酸盐苯环分子上有竞争基团-OH在此条件下也能和正壬酰氯进行反应，所以收率偏低；产品的后处理方法大多采用柱层析结合重结晶［9-10，12］，这样不但浪费了大量的有机溶剂，而且难以放大实现工业化生产.为满足提高收率、降低成本和减轻环境污染，适合工业化生产的要求，必须对传统的工艺条件进行改进.本工艺以香草胺盐酸盐为原料，经氢氧化钠反应脱去盐酸得到香草胺，充分干燥后，与经过氯化亚砜酰化的正壬酰氯在中性条件下以二氯甲烷溶液为溶剂发生反应，粗产物过滤后，进行酸碱处理，在水溶液中结晶析出正壬酸香草酰胺.产物采用与标准样品对比熔点、GC分析出峰时间以及红外光谱和核磁共振表征来进行结构确认.1.1 原料和仪器岛津公司IRAffinity-1型傅里叶变换红外光谱仪、（KBr）压片、美国安捷伦公司689N气相色谱仪、美国安捷伦400型核磁共振仪（CDCl3作溶剂，TMS为内标）、上海佑科YP6002型电子天平、天津ZRD-1全自动熔点测定仪.香草胺盐酸盐、氢氧化钠、浓盐酸、正壬酸、氯化亚砜和二氯甲烷均购自国药集团上海化学试剂有限公司（分析纯），都未经任何处理，标准样品来自阿拉丁.1.2 合成路线本合成共3步，合成步骤如图2所示.1.3 实验步骤1.3.1 化合物1（正壬酰氯）的合成在装有磁力搅拌器和回流冷凝管的100 mL单口烧瓶中，加入正壬酸17.0 g（0.11 mol），25.6 g（0.22 mol）氯化亚砜，搅拌15 min，然后加热回流反应2 h，减压下蒸除未反应的氯化亚砜，得到18.8 g浅黄色液体化合物1，收率98.7%.1.3.2 化合物2（香草胺）的合成在装有磁力搅拌器的1000 mL烧瓶中加入350 mL水，香草胺盐酸盐34.0 g（0.18 mol），剧烈搅拌下缓慢滴加9 mL氢氧化钠溶液（2 mol/L），出现大量白色沉淀，继续搅拌10 min，将悬浊液抽滤，固体用100 mL水洗，置烘箱50℃烘干，得25.4 g白色固体化合物2，收率92.3%，m.p.134～136℃.1.3.3 目标产物化合物3（正壬酸香草酰胺）的合成在装有搅拌装置的500 mL烧瓶中，加入香草胺16.2 g（0.106 mol），200 mL二氯甲烷，开启搅拌，完全溶解后，开始滴加18.8 g（0.106 mol）正壬酰氯（溶解于30 mL二氯甲烷），40 min滴加完毕，室温反应3 h，随着反应的进行，有白色沉淀析出.反应结束后将悬浊液抽滤，得到的白色固体为香草胺盐酸盐，可以回收利用.反应液用50 mL水萃取其中的酸性可溶物，然后将有机层用无水硫酸钠干燥后旋干，使用质量分数3.0%的氢氧化钠水溶液调节pH值至13，充分搅拌后将固体抽滤，再使用2mol/L的稀盐酸溶液调节滤液pH值至9.5，此时有大量白色粉末出现，将悬浊液放入冰箱1 h，抽滤，真空50℃干燥，得到目标产物，21.8 g白色粉末状固体，收率70.2%，m.p.56～58℃.产物使用GC进行分析，出峰时间和标准品完全一致，纯度99%，熔点和报道基本一致.傅里叶红外、核磁共振光谱表征如下：根据GC、熔点、傅里叶红外、核磁共振光谱等测试工具表征分析作者成功合成出正壬酸香酰胺.胺与酰氯作用是合成酰胺最简便的方法，为了降低副反应的发生机率，加入酰氯的速度要慢，反应温度不要超过25℃，反应3 h，回收率可以达到70%以上.后处理采用了先碱化除去副产物壬酸香草酯，再酸化得到纯度很高的产物，这样就避免了使用柱层析结合重结晶的后处理方法，既节省了大量的有机溶剂，又为实现工业化生产奠定了基础.本方法尝试采用乙酸乙酯、三氯甲烷和甲苯等溶剂，均能发生反应，产率基本相同，但是二氯甲烷价格便宜，回收方便，故此采用二氯甲烷作为反应试剂.以实验采用香草胺盐酸盐为原料，经过3步反应，使用低温结晶得到白色粉末状晶体，产物结构经红外光谱和核磁共振表征得以确认.此工艺制备方法具有条件温和、后处理操作方便和产品纯度高的特点，可以进行工业化放大.【相关文献】［1］ Nelson E K.The constitution of capsaicin，the pungent principle of capsicum ［J］.Journal of the American Chemical Society，1919，41（7）：1115-1121.［2］ Stuart J，Conway T R.Ping the switch on pain：an introduction to the chemistry and biology of capsaicinand TRPV1［J］.Chemical Society Reviews，2008，37（8）：1530-1545.［3］ Gary C H，Lawton，Mich.Synergistic insecticidal compositions comprising capsicum and synthetic surfactant and use thereof：US6，069，173［P］.2000-05-30.［4］ Sutoh K，Kobata K，Watanabe T.Stability of capsinoid in various solvents［J］.Journal of Agricultural and Food Chemistry，2001，49（8）：4026-4030.［5］ Amarneh B，Vik S B.Mutagenesis of subunit N of the escherichia plex I identification of the initiation codon and the sensitivity of mutants to decylubiquinone ［J］.Biochemistry，2003，42（17）：4800-4808.［6］ Barbero G F，Molinillo J M G，Varela R M，et al.Application of hansch’s model to capsaicinoids and capsinoids：a study using the quantitative structure-activity relationship.a novel method for the synthesis of capsinoids［J］.Journal of Agricultural and Food Chemistry，2010，58（6）：3342-3349.［7］张静，李慕春，李芳.辣椒碱茶皂素杀虫剂：中国，CN101543215A［P］.2009-09-30. ［8］张成路，牛明铭，许永廷.香草酰胺化合物的合成［J］.应用化学，2008，25（6）：677-680.［9］杨艳，金永生，董真秀.辣椒素和辣椒酯的合成［J］.高等学校化学学报，2007，28（7）：1310-1312.［10］孔学，王加宁，陈贯虹.辣椒碱的化学合成与纯化方法：中国，CN1865234A［P］.2006-06-15.［11］袁余斌，韩永和，夏爱武.香草酰胺化合物的合成［J］.广州化工，2010，38（3）：85-87.［12］孔学，陈贯虹，郑立稳.辣椒碱合成方法的改进［J］.广州化工，2012，40（3）：50-51.。
二者除了具有比较接近的辣味外，其它的如：辣味口感\香味\化学成分\化学结构式\化学分子式\CAS №\挥发性\毒性与否\颜色\结晶形状\......是完全不一样的。
总的来说：是两种不同的物质！辣椒碱产品概述辣椒素又名辣椒碱（capsaicin），是一种含香草酰胺的生物碱，通常其制得途径主要有天然辣椒碱和合成辣椒碱。
天然辣椒碱是辣椒中辛辣味和具有药物功能的主要来源，因其品种、成熟程度等因素的不同，它在辣椒中的含量为0.1～1％之间。
天然辣椒碱是一种混合生物碱，由辣椒碱（～69％）、二氢辣椒碱（～22％）、降二氢辣椒碱（～7％）、高降二氢辣椒碱（～1％）、高辣椒碱（～1％）、和微量的壬酰荚兰胺、辛酰香荚兰胺等系列同类物族所组成，它们均为邻甲氧基酚的衍生物。
其中辣椒碱（8－甲基－N－香兰基－6－壬烯基酰胺）是天然辣椒碱中最具有强烈的辛辣味和非常强烈的刺激性，是辣椒果实中辛辣的主要化学成份。
其纯品为白色片状晶体，熔点为65-66℃，沸点范围为210～220℃，易溶于甲醇、乙醇、丙酮、三氯甲烷、二氯甲、乙酸乙酯及碱性水溶液中,难溶于冷水，在高温下产生刺激性气体。
天然辣椒素具有抗病菌、抗肿瘤和镇痛消炎作用，能促进胃液分泌、增强食欲，促进血液循环，提高机体的抗病能力，还有驱虫、发汗、无瘾镇痛等功效；可用于高档特种防污涂料，可以防止海洋水生生物对船体的附着，在电缆料中加入适量的辣素，可以有效地驱赶老鼠对电缆的咬啃，在农药、医药、轻工、食品添加剂等方面具有较高的应用价值；在美国、西欧、日本、韩等国家，已经形成广阔的市场。
其中医药占60%，农药占5%，其他占25%。
但由于天然辣椒碱由香草酰胺的系列同系物组成，要得到高纯度的8－甲基－N－香兰基－6－壬烯基酰胺很困难。
目前我国市场高纯度的辣椒碱主要依赖进口，其价格高达4万元美金/公斤；国产95%天然辣椒碱市场销售价格也约4万元人民币/公斤。
因此最近，天然辣椒素的提取新工艺和高纯度纯化研究成为国内外此领域的研究热点。
（8）碳链增长或缩短型的有机合成——2023届高考化学一轮复习有机化学基础创新+素养限时练【配套新教材】1.下列反应可以使碳链增长的是( ) A.3222CH CH CH CH Br 和NaCN 共热B.3222CH CH CH CH Br 和NaOH 的乙醇溶液共热C.3222CH CH CH CH Br 和NaOH 的水溶液共热D.3222CH CH CH CH Br(g)和2Br (g)光照 2.有机玻璃的单体甲基丙烯酸甲酯（MMA ）的合成原理如图：下列说法正确的是( )A.若反应①的原子利用率为100%，则物质X 为2COB.可用分液漏斗分离MMA 和甲醇C.均可发生加成反应、氧化反应、取代反应D.MMA 与2H 反应生成Y ，能与3NaHCO 溶液反应的Y 的同分异构体有3种3.他米巴罗汀（F ）可用于治疗阿尔茨海默病和急性白血病，其合成路线如图所示。
已知：①222Pd CH R NO R NH ---②回答下列问题：（1）有机物的系统命名为______，D中官能团的名称是______。
（2）B→C的化学方程式是______，该反应的反应类型为______。
（3）已知E在合成F的同时，还生成甲醇，则D→E所加的物质L的结构简式是______。
（4）有机物的某种同分异构体的核磁共振氢谱只有两组吸收峰，其结构简式是___________。
（5）也是合成他米巴罗汀（F）的一种原料，合成路线如图所示。
利用题中所给信息，图中的中间产物的结构简式是__________。
（6）参照上述合成路线，设计以苯和1，3-丁二烯为原料合成的路线（其他无机试剂任选）。
4.氯贝特是一种降血脂药，它的化学名称为对氯苯氧异丁酸乙酯（），其合成路线如图：已知：①核磁共振氢谱显示A中只有一种化学环境的氢原子；②；③（R 代表H 原子或其他原子团）。
回答下列问题：（1）B 的结构简式为__________。
（2）H 中官能团的名称为__________。
辣椒单体生物碱的提取工艺研究辣椒属茄科，一年生草本，，原产于南美和墨西哥等中美洲热带地区及两印度群岛等热带地区。
我国在明代时就有种植，至今已有三百多年的历史。
l983年全国种椒面积约400万卣，我辣椒消费结构以各种食用鲜椒为主，消费量最大；其次是作为香辛料的干椒消费，主要为食用辣椒干及辣椒粉等。
据研究发现，辣椒中呈辣味的物质在医疗保健方面具有独特的生物活性，最早由Th res从辣椒果实中分离出来并命名为辣椒素(Capsaincin)，也叫辣椒碱，其纯品为单斜长方形片状无色结晶，溶点65℃，沸点在2l0 220℃，分子式：Cl 8H27N03。
国外临床应用研究表明：辣椒碱对带状庖疹后遗神经痛，三叉神经痛、糖尿病性神经痛、风湿性关节炎、骨关节炎、牛皮癣、秃发有显著疗效。
美国科研人员将辣椒碱应用于消炎、镇痛、麻醉和戒毒方面，辣椒碱还可以抑制恶性肿瘤的发生，并有治疗皮肤病、减吧的特殊功效。
由于辣椒碱的刺激性特点，目前还主要作止痛剂、戒毒镇痛剂、止痒剂、健胃消食剂、预防心脏病药、减吧药、杀虫_齐¨、船舶防锈防腐以及军事用途等。
目前国内外的辣椒碱带1．备工艺的文献资料中主要有以下几种：l、乙醇溶剂提取法；2、苯溶剂提取法；3、离子交换法；4、氢氧化钠碱液提取法；5、超临界流体萃取法。
此外还有用化学合成方法制备辣椒碱的工艺和经生物细胞培养制取辣椒碱的研究。
上述几种辣椒碱的制备工艺经仔细分析，不难看出各自的利弊，有些工艺方法虽然能得到一定纯度的辣椒碱，但其中的杂质仍然很多，如：乙醇溶剂提取法；苯溶剂提取法；氧氧化钠戚液提取法，不利于进一步分离和纯化，而且此类方法操作步骤繁I ，进入工qk~’E牛产相当困难。
超临界流体与溶剂结合萃取方l『去，得列的产晶纯度高，产率比较大，但对所需的设备及技术要求都非常严格，其设备投资费和牛产成本过大，效益并小是特圳理想，这也是制约这类较为先进的生产工艺发展的主要因素。
化学合成法和牛物细胞培养法的工艺条什复杂且产率较低，大多数』=艺方法尚处于实验阶段。
通过对含高纯度人工合成辣椒素防污漆及含不同有机防污助剂防污漆的基础性能、浅海浸泡时防污性能的对比试验，阐明了高纯度人工合成辣椒素对船底海洋污损生物的趋避效果，分析了高纯度人工合成辣椒素作有机防污助剂的合理性与可行性。
关键词：辣椒素；防污漆；浅海浸泡；防污性能0 前言21 世纪是人类开发、利用海洋的时代。
造船、航运、海上油气开发及海水养殖方面均得到巨大的发展，但同时各种海洋附着生物，如藤壶、海藻、贝类等污损生物大量附着在船底、浮标、码头、桥墩、海水管道及养殖网箱网具上，其数量庞大、生长速度极快，造成舰船航速减慢、燃料增加、加速金属腐蚀、堵塞管道及网箱网眼、危害水下设施等，给人类的海洋开发造成巨大危害。
目前，在防止海生物附着、污损船舶及各类设施的方法中，应用最广泛的是使用以铜系化合物与其他有机助防污剂复合体系的防污涂料。
作为铜系等防污涂料的有机辅助防污剂来说，它虽对海洋附着生物具有较为广泛的防污效果，不仅半衰期短，而且对藻类、藤壶类、栖管虫、盘管虫、苔藓虫、海鞘及硅藻等有高生物毒性，但终属有毒防污剂之类。
为使环境优化，人们期待使用环境友好型防污剂，特别是虽不具杀灭生物活性的物质，但有高度的麻醉性、趋避性以及阻碍附着性能的防污助剂，辣椒素是其中之一。
1 辣椒素天然辣椒素，又名辣椒碱（ Capsaicin ， C ），最早由 Thresh 从辣椒中提取出来，是辣椒中呈辣味的物质。
1910 年左右， Nelson 等对辣椒碱的结构进行了一系列的化学方法研究，确定了它的结构： N- 香兰素基 -8- 甲基 -6- 壬烯酰胺。
美国环保局（ EPA ）认为，作为一种传统食物，没有发现辣椒碱对人体有害的证据，因此，它不会对自然生态和环境产生污染。
用辣椒碱作为防污剂时，遇到的问题是成本太高，浪费土地资源。
1 t 干辣椒只能提取 1 kg 辣椒素，目前天然辣椒素的市场价格是每公斤 4 万元左右。
为此，人们开始通过人工合成途径得到辣椒碱。
辣椒属于茄科（Solanaceae ）一年生或多年生二倍体作物，包含多个种，现有5个栽培种，是重要的蔬菜作物之一[1-2]。
2019年全球鲜食辣椒和加工辣椒总种植面积约为371.9万hm 2，总产量约为4228.3万t ；我国2019年辣椒种植面积约为84.7万hm 2，总产量达1933.3万t ，居全球首位，且有继续增加的趋势（FAO ）。
近年来，随着对辣椒研究的不断深入，人们发现了辣椒中的一类特殊物质——辣椒素，又名辣椒碱，不但能够刺激味觉、制作催泪弹等，还具有杀虫、镇痛等作用[3-5]。
由于辣椒素用途广泛，市场对辣椒素的需求也不断增加[6-7]。
因此，了解辣椒素的生物合成途径以及其基因调控机制，对于选育高含量辣椒素新品种以及人工调控辣椒素的生物合成具有重要的意义。
1辣椒的起源及辣椒种植现状1.1辣椒的起源及栽培种差异辣椒属于茄科（Solanaceae ）茄亚族（Solaninae Dunal ）辣椒属（Capsicum ）二倍体植物，一年生或多年生常异花授粉作物，与马铃薯、茄子、番茄、烟草和矮牵牛是近亲，包括多个种，其中有5个栽培种，分别为一年生辣椒（Capsicum annuum ）、下垂辣椒（Capsicum baccatum ）、灌木辣椒（Capsicum frutes-cens ）、中国辣椒（Capsicum chinense ）和柔毛辣椒（Capsicum pubescens ）[1-2]。
主要栽培种有3个起源中心，主要分布在美洲，分别为墨西哥和危地马拉、亚马孙河流域、秘鲁和玻利维亚[8-9]。
15世纪初，著名航海家哥伦布将辣椒由美洲传入欧洲，并于16辣椒果实中辣椒素的研究进展袁雷1，2，杨涛1，张国儒1，郭河瑶1，2，唐亚萍1，杨生保1（1.新疆农业科学院园艺作物研究所乌鲁木齐830091；2.新疆生产建设兵团特色果蔬栽培生理与种质资源利用兵团重点实验室·石河子大学农学院新疆石河子832003）摘要：辣椒是人们日常生活中重要的蔬菜和调味品，在全球范围内均有种植。
辣椒碱的制取方法及在农业中的应用进展曹建民;郭向群【摘要】介绍了辣椒碱的制取方法及其在农业领域中的应用现状,并展望了其研究发展的前景。
%Extraction method of capsaicin and its application in agriculture were introduced.And the possible development future of it was predicted.【期刊名称】《园艺与种苗》【年(卷),期】2012(000)001【总页数】3页(P73-75)【关键词】辣椒碱;制取;农业应用【作者】曹建民;郭向群【作者单位】楚雄医药高等专科学校药学系,云南楚雄675000;楚雄医药高等专科学校药学系,云南楚雄675000【正文语种】中文【中图分类】S641随着科技的发展与社会的进步，人们对生活质量的要求日益增高。
六六六、DDT、杀虫脒、二溴氯丙烷、敌枯双等一些毒性强，易在机体残留，导致癌变，畸变，对人体和自然环境有害的农药相继被禁止使用。
自三聚氰胺事件曝光以来，人们越加关注饲料添加剂成分的安全性和健康性。
高效、低毒、低残留的绿色农药以及健康饲料添加剂成为了农业领域的研究热点。
辣椒碱这种既可作农药又可作饲料添加剂的天然、无毒害的生物碱无疑成为了研究热点。
笔者就辣椒碱的制取方法和农业研究进展进行了综述，以期为其今后更进一步的利用提供参考。
1 辣椒碱的理化性质辣椒碱(Capsaicin)又称辣椒素，是从茄科辣椒属植物（Capsicum annuum.）的成熟果实中提取得到的天然植物碱，是一种极度辛辣的香草酰胺类生物碱，也是使辣椒产生辛辣味的主要成分。
其分子式为C18H27NO3，含有酚羟基和酰胺键，为弱极性偏酸性化合物，化学名称为反式-8-甲基-N-香草基-6-壬烯胺。
纯品呈长方形或单斜白色片状晶体，熔点为65～66℃，易溶于甲醇、乙醇、丙酮、氯仿、苯、乙酸乙酯及乙醚中，也可以溶于碱性水溶液，微溶于二硫化碳，几乎不溶于冷水，在乙醇和苯中的溶解度最大。
