一种糠硫醇糖苷及其合成方法和用途与流程

1.本发明属于香料及精细化工技术领域，具体涉及一种糠硫醇糖苷及其合成方法和用途。


背景技术：

2.糠硫醇，又名2-硫代呋喃甲醇，俗名咖啡醛，化学名为c5h6os，cas登录号为98-02-2，常温状态为一种无色油状液体，沸点为155℃，具有光敏度低、无毒等优点，在浓度较高时呈巯基焦臭的不愉悦气味，透发性极强且持久，经稀释后，呈现强的咖啡气味和肉香气。糠硫醇的分子结构中含有巯基，其很容易被氧化为二硫醚，具有一定的不稳定性。糠硫醇是美国香料和香精制造者协会(fema)认可的可食用的杂环食用香料之一，编号2493，广泛应用于咖啡、肉类香精中，是天然咖啡和咖啡香精中重要的关键致香成分。由于糠硫醇高温热稳定性差、挥发性较强，限制了其在烟草中的广泛应用。
3.糖苷物质是一类相对分子量大、沸点较高、香气较少或本身没有香气的物质，但经过化学水解、酶解或微生物作用、热解、光裂解等途径可以释放处具有香气香味的化合物。因其安全性较好，国际上将其列为天然香料范畴，且糖苷类化合物在卷烟中进行香味补偿时，能更持久稳定地提供其特征香味。
4.基于此，本发明提供了一种糠硫醇糖苷及其合成方法及相关应用。


技术实现要素：

5.鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种糠硫醇糖苷及其合成方法和用途，用于解决现有技术中存在的问题。
6.为实现上述目的及其他相关目的，本发明是通过以下技术方案获得的。
7.本发明的目的之一在于提供一种糠硫醇糖苷，所述糠硫醇糖苷的化学结构式如下：
[0008][0009]
本技术的化学结构式中波浪线各自独立地表示基团连接在直立或平伏位置。
[0010]
本发明的糠硫醇糖苷的热解温度为240～325℃，远高于糠硫醇的沸点，热稳定性更高；此外，糠硫醇糖苷在未加热或未点燃时无气味，而经加热或点燃时能释放出能够与烟气有协调促进作用的化合物，例如2-甲基呋喃、2,5-二甲基呋喃、5-甲基-2-糠基呋喃、糠醛等，同时还能释放出能够赋予卷烟特征气味的化合物，例如糠硫醇、二糠基硫醚等，因此，本技术的糠硫醇糖苷能用于烟草制品的增香中。
[0011]
本发明的目的之二在于提供上文所述糠硫醇糖苷的合成方法，包括如下步骤：
[0012]
1)式(i)所示化合物和氢氟酸盐进行取代反应，得到式(ii)所示化合物；
[0013]
2)式(ii)所示化合物和第一碱在第一溶剂中进行脱保护反应，得到式(iii)所示化合物；
[0014]
3)式(iii)所示化合物、糠硫醇和第二碱在第二溶剂中进行糖苷化反应，得到所述的糠硫醇糖苷：
[0015][0016]
本发明的合成路线如下所示：
[0017][0018]
优选的，步骤1)中，式(i)化合物的糖结构为六碳糖结构。
[0019]
更优选的，所述六碳糖结构选自葡萄糖结构。
[0020]
进一步优选的，式(i)化合物为五-o-乙酰基-β-d-吡喃葡萄糖。
[0021]
优选的，步骤1)中，所述氢氟酸盐选自吡啶氢氟酸盐。
[0022]
优选的，步骤1)中，所述式(i)所示化合物与氢氟酸盐的摩尔比为(0.1～5)：1。
[0023]
更优选的，摩尔比可以为(0.1～0.5)：1，也可以为(0.4～1.3)：1，也可以为(1.1～3)：1，也可以为(2.6～5)：1。在某个优选的实施方式中，为1：1、0.15：1。
[0024]
优选的，步骤1)中，所述取代反应的温度为-10～10℃。
[0025]
更有选的，温度可以为-10～1℃，也可以为-2～5℃，也可以为3～7℃。在某个优选的实施方式中，为-10℃、0℃、10℃。
[0026]
优选的，步骤1)中，所述取代反应的时间为30min～20h。
[0027]
更有选的，时间可以为30min～2h，也可以为1h～15h，也可以为14h～20h。在某个优选的实施方式中，为15h、4h、5h。
[0028]
优选的，步骤1)中，取代反应后还包括萃取、干燥、过滤和去除溶剂。
[0029]
更优选的，所述萃取采用的萃取剂为二氯甲烷。
[0030]
更优选的，所述洗涤采用碳酸氢钠水溶液和氯化钠水溶液中的一种或两种洗涤。所述洗涤的次数为1～3次。进一步优选的，先采用碳酸氢钠洗涤1次，然后采用氯化钠洗涤1次。
[0031]
更优选的，所述干燥采用无水硫酸钠干燥。
[0032]
更优选的，所述去除溶剂采用旋蒸法。
[0033]
优选的，步骤2)中，所述第一碱选自金属醇盐。
[0034]
更优选的，所述金属醇盐选自乙醇钠、乙醇钾、乙醇镁、甲醇钠、甲醇钾、甲醇镁、叔丁醇钠、叔丁醇钾、叔丁醇镁、叔戊醇钠、叔戊醇钾、叔戊醇镁中的一种或多种。
[0035]
进一步优选的，所述金属醇盐选自甲醇钠。
[0036]
优选的，步骤2)中，所述第一溶剂选自甲醇、乙醇和二氯甲烷中的一种或多种。
[0037]
更有选的，所述第一溶剂为甲醇。
[0038]
优选的，步骤2)中，所述式(ii)所示化合物与第一碱的摩尔比为(1～10)：1。
[0039]
更有选的，摩尔比可以为(1～4.8)：1，也可以为(3.6～7.4)：1，也可以为(6.6～10)：1。在某个优选的实施方式中，为1：1。
[0040]
优选的，步骤2)中，所述脱保护反应的温度为-10～10℃。
[0041]
更有选的，温度可以为-10～1℃，也可以为-2～6℃，也可以为5～10℃。在某个优选的实施方式中，为10℃。
[0042]
优选的，步骤2)中，所述脱保护反应的时间为30min～5h。
[0043]
更有选的，时间可以为30min～1.2h，也可以为1h～3.2h，也可以为2.6h～5h。在某个优选的实施方式中，为3h。
[0044]
优选的，步骤2)中，脱保护反应后还包括分离。
[0045]
更优选的，所述分离为：加入硅胶搅拌，然后加入溶剂洗涤所述硅胶，去除溶剂。加入硅胶后，硅胶能吸附式(iii)所示化合物以及杂质，然后加入溶剂后，式(iii)所示化合物能溶解在溶剂中，杂质被硅胶吸附，达到分离效果。
[0046]
进一步优选的，所述溶剂为乙酸乙酯甲醇混合液。较佳地，所述乙酸乙酯甲醇混合液由乙酸乙酯和甲醇按照体积比为(5～9)：3混合获得。
[0047]
进一步优选的，所述硅胶的100～300目。本技术中仅需要商品化硅胶即可轻易实现式(iii)所示化合物和杂质的分离。
[0048]
优选的，步骤3)中，所述第二碱选自无机碱。
[0049]
更优选的，所述无机碱选自氢氧化钠、氢氧化锂和氢氧化钙中的一种或多种。
[0050]
进一步优选的，为氢氧化钙。
[0051]
优选的，步骤3)中，所述第二溶剂选自水和有机溶剂中的一种或两种。
[0052]
更优选的，所述有机溶剂选自甲醇、乙醇和四氢呋喃中的一种或多种。
[0053]
更优选的，所述溶剂为水。本技术的糖苷化反应仅在纯水中即可合成糠硫醇糖苷，其产率和纯度均比较高。
[0054]
更优选的，所述溶剂为水和有机溶剂的混合物。
[0055]
进一步优选的，当有机溶剂为甲醇时，所述水和甲醇的体积比为(1～10)：1。
[0056]
进一步优选的，当有机溶剂为乙醇时，所述水和乙醇的体积比为(1～10)：1。
[0057]
进一步优选的，当有机溶剂为四氢呋喃时，所述水和四氢呋喃的体积比为(1～10)：1。
[0058]
优选的，步骤3)中，所述糖苷化反应的温度为-50～80℃。
[0059]
更优选的，所述糖苷化反应的温度可以为-30～60℃，也可以为-50～10℃，也可以为5～70℃，也可以为30～80℃。在某个优选的实施方式中，为30℃、10℃、0℃、-20℃。
[0060]
优选的，步骤3)中，所述糖苷化反应的时间为0.5～2h。
[0061]
更优选的，时间可以为0.5～1.2h，也可以为0.8～1.6h，也可以为1.2～2h。在某个优选的实施方式中，为0.5h、1h。
[0062]
优选的，步骤3)中，所述第二碱与所述式(iii)所示化合物的摩尔比为(0.1～10)：1。
[0063]
更优选的，第二碱与所述式(iii)所示化合物摩尔比可以为(0.1～3)：1，也可以为(2～8)：1，也可以为(5～10)：1。在某个优选的实施方式中，为2：1、10：1、3：1.3。
[0064]
优选的，所述糠硫醇和所述式(iii)所示化合物的摩尔比为(0.1～10)：1。
[0065]
更优选的，糠硫醇和所述式(iii)所示化合物的摩尔比可以为(0.1～1.2)：1，也可以为(1～5)：1，也可以为(4～8)：1，也可以为(6～10)：1。在某个优选的实施方式中，为1：1、1：1.3、1：0.2。
[0066]
优选的，步骤3)中，糖苷化反应后还包括分离。所述分离为层析分离，所述层析分离采用硅胶柱进行，优选为正相硅胶柱。更优选的，所述正相硅胶柱分离时，采用的柱层层析硅胶的粒径为100～300目。正相硅胶柱有利于适用于非极性至中等极性的中小分子化合物的分离。
[0067]
本发明的目的之三在于提供如上文所述的糠硫醇糖苷作为添加剂在烟草产品中的用途。
[0068]
优选的，以烟草产品中的烟草的总质量为基准计，所述糠硫醇糖苷的添加量为0.00001～3wt％。
[0069]
更优选的，添加量可以为0.00001～0.03wt％，也可以为0.01～1.2wt％，也可以为1.1～2.4wt％，也可以为2.1～3wt％。
[0070]
优选的，所述烟草产品选自传统卷烟、加热卷烟的成品，或者是成品配方的组成。
[0071]
优选的，所述糠硫醇糖苷的加入方法为喷洒加香或薄片加香或卷烟纸加香。
[0072]
优选的，所述糠硫醇糖苷添加至烟草中的方式是将其溶于水、醇或者混合溶剂中，然后喷洒或注射至烟草中。
[0073]
优选的，所述糠硫醇糖苷用于提高烟气中的咖啡香和/或烘烤香，以提高烟气浓度以及香气丰富性的用途。
[0074]
本发明的目的之四在于提供一种烟草产品，所述烟草产品含有如上文所述的糠硫醇糖苷，所述烟草产品选自烟草薄片、卷烟纸、卷烟或加热卷烟。
[0075]
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
[0076]
1)本技术首次自主设计实现了糠硫醇糖苷的高效化学方法合成，是一种新型的高效合成硫糖苷的合成方法，糖苷化反应仅30min之内即可完成；中间体氟代糖苷(式iii所示化合物)具有高稳定性，无副反应发生，氟代糖苷和糠硫醇的糖苷反应产率可达到》95％。
[0077]
2)相比现有的经典氧糖苷的合成方法，本发明的合成方法路线简单高效，不使用任何高毒性且危险的化学试剂，无需避光、无水等苛刻条件，无极低温或高温高压等剧烈条件，反应条件温和，在室温条件下即可操作，操作简单。
[0078]
3)本技术的糠硫醇糖苷合成方法中所用原料来源广泛、便宜，合成的目标产物糠硫醇糖苷的纯度可达98％以上，且能得到高选择性的α或β糖苷产物，具有高度专一的立体选择性。
[0079]
4)本技术的糠硫醇糖苷合成方法中糖苷化反应用的第二碱为无机碱，使得糖苷化
反应不仅能在有机溶剂和水形成的混合液中进行，而且也能在不含有机溶剂的完全水相中进行，且在完全水相中反应时总产率更高，能实现真正廉价、安全和绿色环保。
[0080]
5)本技术的糠硫醇糖苷合成方法不涉及昂贵的过渡金属催化剂，反应成本低，没有过渡金属残留，提高了目标产物糠硫醇糖苷的安全性。
[0081]
6)本技术中糠硫醇糖苷的分离使用正相硅胶柱分离，大大降低了成本和提高了易操作性，易于实现工业化。
[0082]
7)本技术的糠硫醇糖苷，其本身几乎无味，但在燃烧或加热的过程中可有效释放出咖啡等特征香味等气味，将其应用于烟草中经过评吸，发现其增香效果突出，能增加烟气浓度，且赋予烟气烘烤或咖啡等特征香气特征。
附图说明
[0083]
图1显示为本技术中实施例1得到的糠硫醇糖苷的核磁氢谱图。
[0084]
图2显示为本技术中实施例1得到的糠硫醇糖苷的碳谱图。
[0085]
图3显示为本技术中实施例1得到的糠硫醇糖苷的热失重图。
[0086]
图4显示为本技术中实施例1得到的热裂解总离子流图。
具体实施方式
[0087]
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
[0088]
在进一步描述本发明具体实施方式之前，应理解，本发明的保护范围不局限于下述特定的具体实施方案；还应当理解，本发明实施例中使用的术语是为了描述特定的具体实施方案，而不是为了限制本发明的保护范围。下列实施例中未注明具体条件的试验方法，通常按照常规条件，或者按照各制造商所建议的条件。
[0089]
当实施例给出数值范围时，应理解，除非本发明另有说明，每个数值范围的两个端点以及两个端点之间任何一个数值均可选用。除非另外定义，本发明中使用的所有技术和科学术语与本技术领域技术人员通常理解的意义相同。除实施例中使用的具体方法、设备、材料外，根据本技术领域的技术人员对现有技术的掌握及本发明的记载，还可以使用与本发明实施例中所述的方法、设备、材料相似或等同的现有技术的任何方法、设备和材料来实现本发明。
[0090]
本技术针对具有巯基基团的糠硫醇香精分子进行糖苷化修饰，不仅提高了糠硫醇的热稳定性和耐贮性，而且使修饰后的糠硫醇变为常温下无气味的化合物，但在燃烧或加热时裂解产生香味物质，因此将其添加到卷烟中能够赋予卷烟独特的气味风格。本技术下述化学结构式中波浪线各自独立地表示基团连接在直立或平伏位置。
[0091]
糠硫醇糖苷的化学结构式如下式所示：
[0092]
[0093]
本技术首次自主设计并实现了糠硫醇糖苷的化学方法合成，方法简单高效、反应条件温和、无苛刻的反应条件、室温操作即可；原料及试剂广泛便宜且无高毒性，无昂贵的过渡金属催化剂，糖苷化反应可实现在纯水相中进行，绿色环保，提升产品应用的安全性；只需要最后一步使用柱层析，且使用正相柱层析分离大大降低成本，增强了易操作性，易于工业化应用。本技术合成糠硫醇糖苷的产率高，产率超过95％，专一的得到α或β构型的产物，产物的纯度高，产物几乎没有气味，在加热或燃烧条件下可释放特征气味，明显增加烟气浓度，提高烟气圆润感且丰富烟香，可用于烟草制品的增香中。
[0094]
具体合成方法的合成路线如下所示：
[0095][0096]
具体来说包括如下步骤：
[0097]
1)式(i)所示化合物和氢氟酸盐进行取代反应，生成式(ii)所示化合物；
[0098]
2)式(ii)所示化合物和第一碱在有机溶剂中进行脱保护反应，以脱去式(i)所示化合物中的乙酰基，得到式(iii)所示的化合物；
[0099]
3)式(iii)所示化合物、糠硫醇和第二碱在溶剂中进行糖苷化反应，得到所述的糠硫醇糖苷。
[0100]
在糠硫醇糖苷的合成步骤1)中，申请人筛选使用吡啶氢溴酸盐和吡啶氢碘酸盐替代吡啶氢氟酸盐，发现只有氟代糖苷(式iii所示化合物)与糠硫醇、第二碱在溶剂中发生糖苷化反应，而其他溴代糖苷和碘代糖苷则不会发生糖苷化反应。
[0101]
在糠硫醇糖苷的合成步骤3)中，申请人筛选了多种无机碱，如氢氧化钠、氢氧化锂、氢氧化钙、氢氧化镁、氢氧化钡等，结果发现氢氧化镁、氢氧化钡作为无机碱，产率和产物的选择性不好，而氢氧化钠、氢氧化锂、氢氧化钙作为无机碱在产物选择性和产率方面均比较高，特别是碱为氢氧化钙时，当氢氧化钙和式(iii)所示化合物等当量，且摩尔当量是糠硫醇的2.5倍以上时，可以得到产率超过95％的糠硫醇糖苷，糠硫醇糖苷的立体构型单一，容易分离。
[0102]
为了进一步说明本技术上述合成方法及其达到的技术效果，采用如下实施例进行进一步解释和说明。
[0103]
本技术所有原料，对其来源没有特殊的限制，通过市售渠道均可获得。
[0104]
本技术下述实施例中，硅胶的粒径为100-200目，来源于阿拉丁。
[0105]
实施例1
[0106]
本实施例中，糠硫醇糖苷及其合成方法，包括如下步骤：
[0107]
1)反应瓶中，加入五-o-乙酰基-β-d-吡喃葡萄糖10g(25mmol)和搅拌磁子，用冰水浴冷却，加-20℃的1.5m的氢氟酸吡啶盐溶液17ml(25.5mmol)，封好瓶口，反应瓶保留在0℃
中，搅拌进行取代反应15小时自然升温，加入冰水50ml以猝灭反应和二氯甲烷50ml以萃取，继续搅拌5分钟，分出有机层，水层用二氯甲烷萃取两次，合并有机层，再用饱和碳酸氢钠和食盐水分别洗一次，无水硫酸钠干燥，过滤并旋蒸溶剂，油泵抽3小时，得到α-d-氟代四-o-乙酰基葡萄糖，即化合物ii。
[0108]
2)步骤1)得到的2.6mmolα-d-氟代四-o-乙酰基葡萄糖和130ml甲醇，搅拌完全溶解后，放于冰水浴中冷却10分钟，加入甲醇钠140mg(2.6mmol)，搅拌10分钟后，去冰水浴，在10℃中自然升温并搅拌进行脱保护反应3小时，然后再用冰水浴冷却，加入约9g硅胶；搅拌10分钟后，加入50ml乙酸乙酯甲醇混合液，搅拌5分钟，抽滤，并用50ml乙酸乙酯甲醇混合液洗硅胶，旋蒸溶剂，油泵抽干得到4.60g的α-d-氟代葡萄糖，即化合物iii。步骤1)和步骤2)的总产率98％。其中，乙酸乙酯甲醇混合液由乙酸乙酯和甲醇按照体积比为7:3混合获得。
[0109]
3)在反应管中，将148mg(2mmol)的氢氧化钙、0.7ml的蒸馏水和114mg(1mmol)的糠硫醇，剧烈搅拌下，慢慢加入α-d-氟代葡萄糖溶液，剧烈搅拌于30℃进行糖苷化反应0.5小时，然后在正相硅胶柱上柱层析分离，得到糠硫醇糖苷。其中，α-d-氟代葡萄糖溶液为362mg(1mmol)步骤2)得到的α-d-氟代葡萄糖溶于0.8ml水形成。
[0110]
本实施例中，得到糠硫醇糖苷231mg，总产率为84％，纯度为99％以上。
[0111]
图1为本实施例中所得的糠硫醇糖苷的核磁氢谱图和碳谱图，并且得到的是纯β构型的产物。
[0112]
核磁氢谱：1h nmr(600mhz,deuterium oxide)δ7.47(d,j＝1.9hz,1h),6.41(dd,j＝3.2,1.9hz,1h),6.33(d,j＝3.2hz,1h),4.40(d,j＝9.9hz,1h),4.06(d,j＝14.8hz,1h),3.92(d,j＝14.8hz,1h),3.83(dd,j＝12.4,1.9hz,1h),3.66(dd,j＝12.5,5.0hz,1h),3.44
–
3.28(m,4h)。
[0113]
核磁碳谱：
13
c nmr(101mhz,dmso-d6)δ151.2,142.4,110.7,107.9,83.4,81.3,78.3,73.2,70.3,61.4,24.6.
[0114]
实施例2
[0115]
本实施例2中，糠硫醇糖苷及其合成方法，包括如下步骤：
[0116]
本实施例与实施例1相比，步骤1)和2)相同，仅有步骤3)不同。
[0117]
步骤3)为：
[0118]
3)在反应管中，将222mg(3mmol)的氢氧化钙、0.7ml的蒸馏水和114mg(1mmol)的糠硫醇，剧烈搅拌下，慢慢加入α-d-氟代葡萄糖溶液，剧烈搅拌于10℃进行糖苷化反应1小时，然后在正相硅胶柱上柱层析分离，得到β-糠硫醇糖苷。其中，α-d-氟代葡萄糖溶液为455mg(1.3mmol)的α-d-氟代葡萄糖溶于0.8ml水形成。
[0119]
本实施例中，得到糠硫醇糖苷231mg，总产率为84％，纯度为99％以上。
[0120]
实施例3
[0121]
本实施例3中，糠硫醇糖苷及其合成方法，包括如下步骤：
[0122]
本实施例与实施例1相比，步骤1)和2)与实施例1相同，仅有步骤3)不同。
[0123]
步骤3)为：
[0124]
3)在反应管中，将148mg(2mmol)的氢氧化钙、0.7ml的蒸馏水和114mg(1mmol)的糠硫醇，剧烈搅拌下，慢慢加入α-d-氟代葡萄糖溶液，剧烈搅拌于0℃进行糖苷化反应1小时，然后在正相硅胶柱上柱层析分离，得到β-糠硫醇糖苷。其中，α-d-氟代葡萄糖溶液为70mg
(0.2mmol)的α-d-氟代葡萄糖溶于0.8ml水形成。
[0125]
本实施例中，得到糠硫醇糖苷51mg，总产率为19％，纯度为99％以上。
[0126]
实施例4
[0127]
本实施例4中，糠硫醇糖苷及其合成方法，包括如下步骤：
[0128]
本实施例与实施例1相比，步骤2)和3)相同，仅步骤1)不同。
[0129]
步骤1)为：
[0130]
1)反应瓶中，加入五-o-乙酰基-β-d-吡喃葡萄糖25mmol和搅拌磁子，用冰水浴冷却，加-20℃的1.5m的氢氟酸吡啶盐溶液114ml(171mmol)，封好瓶口，反应瓶保留在10℃中，搅拌进行取代反应1小时自然升温，加入冰水50ml以猝灭反应和二氯甲烷50ml以萃取，继续搅拌5分钟，分出有机层，水层用二氯甲烷萃取两次，合并有机层，再用饱和碳酸氢钠和食盐水分别洗一次，无水硫酸钠干燥，过滤并旋蒸溶剂，油泵抽3小时，得到α-d-氟代四-o-乙酰基葡萄糖，即化合物ii。
[0131]
本实施例中，得到糠硫醇糖苷182mg，总产率为67％，纯度为99％以上。
[0132]
实施例5
[0133]
本实施例5中，糠硫醇糖苷及其合成方法，包括如下步骤：
[0134]
本实施例与实施例1相比，步骤2)和3)相同，仅步骤1)不同。
[0135]
步骤1)为：
[0136]
1)反应瓶中，加入五-o-乙酰基-β-d-吡喃葡萄糖25mmol和搅拌磁子，用冰水浴冷却，加-20℃的70wt％的1.5m的氢氟酸吡啶盐溶液114ml(171mmol)，封好瓶口，反应瓶保留在-10℃中，搅拌进行取代反应5小时自然升温，加入冰水50ml以猝灭反应和二氯甲烷50ml以萃取，继续搅拌5分钟，分出有机层，水层用二氯甲烷萃取两次，合并有机层，再用饱和碳酸氢钠和食盐水分别洗一次，无水硫酸钠干燥，过滤并旋蒸溶剂，油泵抽3小时，得到α-d-氟代四-o-乙酰基葡萄糖，即化合物ii。
[0137]
本实施例中，得到糠硫醇糖苷230mg，总产率为84％，纯度为99％以上。
[0138]
实施例6
[0139]
本实施例6中，糠硫醇糖苷及其合成方法，包括如下步骤：
[0140]
本实施例与实施例1相比，步骤1)和2)相同，仅步骤3)不同。
[0141]
步骤3)为：在反应管中，将148mg(2mmol)的氢氧化钙、0.7ml的蒸馏水和114mg(1mmol)的糠硫醇，剧烈搅拌下，慢慢加入α-d-氟代葡萄糖溶液，剧烈搅拌于-20℃进行糖苷化反应1小时，然后在正相硅胶柱上柱层析分离，得到糠硫醇糖苷。其中，α-d-氟代葡萄糖溶液为362mg(1mmol)的α-d-氟代葡萄糖溶于0.4ml水与0.4ml的甲醇形成。
[0142]
本实施例中，得到糠硫醇糖苷产物220mg，总产率为80％，纯度为99％以上。
[0143]
实施例7
[0144]
本实施例7中，糠硫醇糖苷及其合成方法，包括如下步骤：
[0145]
本实施例与实施例1相比，步骤1)和2)相同，仅步骤3)不同。
[0146]
步骤3)为：在反应管中，将148mg(2mmol)的氢氧化钙、0.7ml的蒸馏水和114mg(1mmol)的糠硫醇，剧烈搅拌下，慢慢加入α-d-氟代葡萄糖溶液，剧烈搅拌于30℃进行糖苷化反应1小时，然后在正相硅胶柱上柱层析分离，得到糠硫醇糖苷。其中，α-d-氟代葡萄糖溶液为362mg(1mmol)的α-d-氟代葡萄糖溶于0.4ml水与0.4ml的乙醇形成。
[0147]
本实施例中，得到糠硫醇糖苷产物210mg，总产率为76％，纯度为99％以上。
[0148]
对比例1
[0149]
本对比例1中，与实施例1相比，不同点在于本对比例1中步骤1)中采用吡啶氢溴酸盐替代吡啶氢氟酸盐，得到α-d-溴代葡萄糖，步骤3)中采用α-d-溴代葡萄糖、糠硫醇和无机碱进行糖苷化反应，其余均同实施例1。
[0150]
本对比例1结果发现，未发现糠硫醇糖苷生成。
[0151]
对比例2
[0152]
本对比例2中，实施例1相比，不同点在于本对比例1中步骤1)中采用吡啶氢碘酸盐替代吡啶氢氟酸盐，得到α-d-碘代葡萄糖，步骤3)中采用α-d-碘代葡萄糖、糠硫醇和无机碱进行糖苷化反应，其余均同实施例1。
[0153]
本对比例2结果发现，未发现糠硫醇糖苷生成。
[0154]
对实施例1得到的β-糠硫醇糖苷进行热失重分析和有氧裂解实验考察，包括如下：
[0155]
1、热失重分析考察
[0156]
称取2mg实施例1得到的β-糠硫醇糖苷至100μl氧化铝盘中。以高纯氮气为载气，流速为20ml/min，以升温速率为10℃/min从50℃升温至600℃，记录质量变化曲线，热失重曲线见图3。图3中，1代表热失重曲线，2代表热失重速率曲线。
[0157]
从图3可知，糠硫醇糖苷主要的热解温度区间在240～325℃，其中温度在300℃时达到最大失重速率，说明其符合在烟草加香应用的温度；与糠硫醇的沸点(155℃)相比，糠硫醇糖苷的热稳定性大大提高，在烟草热解中香气释放更加均匀持久。
[0158]
2、有氧裂解考察
[0159]
称取1mg实施例1得到的β-糠硫醇糖苷置于填充有玻璃毛的小石英管中，另一头用玻璃毛封上，将该石英管放入热裂解仪的加热丝中进行有氧裂解，裂解产物通过gc-ms进行分析。
[0160]
模拟卷烟燃烧裂解条件进行热裂解：300℃保持5s；30℃/s升温至900℃，保持5s。冷阱的捕集温度为-60℃，冷阱进样条件为-60℃升至280℃，保持5min。
[0161]
gc-ms色谱条件：hp-5毛细管柱(30m
×
0.25mm
×
0.25μm)；载气流量：1.0ml/min；分流比：100：1；升温程序：40℃保持3min，以10℃/min升至240℃，再以20℃/min升至280℃保持5min；离子源：ei源；电离能量：70ev；质量扫描范围：40～450amu。
[0162]
糠硫醇糖苷模拟燃烧条件下热裂解的总离子流图的如图4所示。
[0163]
从图4可知，糠硫醇糖苷的热裂解产物主要是有如2-甲基呋喃、2,5-二甲基呋喃、5-甲基-2-糠基呋喃、糠醛等，这些热裂解产物为能够与烟气有协调促进作用的化合物；此外热裂解产物还包括糠硫醇、二糠基硫醚等，这些裂解产物能够赋予卷烟特征气味的化合物，如烘烤香，咖啡香等。
[0164]
应用例1
[0165]
本应用例1中，对实施例1得到的糠硫醇糖苷溶于乙醇后进行感官评价，包括如下：
[0166]
称取200mg实施例1得到的β-糠硫醇糖苷，溶解于1ml的95v/v％乙醇水溶液中，得到糠硫醇糖苷的乙醇溶液，初步用闻香纸由6个专业调香人员进行嗅香，结果见表1。
[0167]
表1
[0168][0169]
从表1可知，在卷烟中添加糠硫醇糖苷后进行嗅香，均无气味，说明本技术合成的糠硫醇糖苷没有低浓度糠硫醇特有的咖啡气息。糠硫醇在较低浓度的时候，是有咖啡味的，而经糖苷修饰后无咖啡气味。
[0170]
然后向上海烟草自制卷烟中加入10μl的糠硫醇糖苷的乙醇溶液，由6个专业调香人员进行评吸，结果见表2。
[0171]
表2
[0172][0173]
从表2可知，评吸结果一致认为本技术的糠硫醇糖苷在燃烧时能释放糠硫醇并散发咖啡味，且能够明显增加烟气浓度，烘烤香韵有所增加，提高烟气圆润感，烟气协调，丰富烟香。
[0174]
从表1和表2可知，低浓度糠硫醇具有咖啡味，而本技术的糠硫醇糖苷，在不燃烧时无咖啡气味，只有经过燃烧才会释放出糠硫醇的咖啡味，且能增加烟草的烘烤香韵，提高烟气圆润感，丰富烟香。
[0175]
应用例2
[0176]
本应用例2中，对实施例1得到的糠硫醇糖苷溶于有机溶液后进行感官评价，包括如下：
[0177]
称取200mg实施例1得到的糠硫醇糖苷，溶解于1ml的有机溶液中，有机溶液由0.5ml的乙醇和丙二醇组成，得到糠硫醇糖苷的有机溶液，初步用闻香纸进行嗅香，结果见表3。
[0178]
表3
[0179][0180]
从表3可知，嗅香结果均表明本技术的糠硫醇糖苷的有机溶液不会产生糠硫醇特有的咖啡味
[0181]
然后向卷烟薄片中加入50μl的糠硫醇糖苷的有机溶液，由6名专业调香人员进行评吸，结果见表4。
[0182]
表4
[0183][0184]
从表4可知，评吸结果均表明，本技术的糠硫醇糖苷在加热卷烟烟气中能够增加烘烤香，散发咖啡的特征气味，且提升烟气浓度。本技术的糠硫醇糖苷具有良好的热稳定性，热解温度可达240～325℃；经热裂解后采用gc-ms色谱分析发现，糠硫醇糖苷能释放出2-甲基呋喃、2,5-二甲基呋喃、5-甲基-2-糠基呋喃、糠醛、糠硫醇和二糠基硫醚等能赋予卷烟特征香味成分的物质、并与烟气协调，赋予卷烟咖啡，烘烤等特征香气。
[0185]
本技术的合成方法能够成功实现糠硫醇糖苷的化学合成，方法简单高效、反应条件温和、无苛刻的反应条件、室温操作即可；原料及试剂广泛便宜且无高毒性，无昂贵的过渡金属催化剂，糖苷化反应可实现在纯水相中进行，绿色环保，提升产品应用的安全性；只需要最后一步使用柱层析，且使用正相硅胶柱层析分离大大降低成本，增强了易操作性，易于工业化应用。本技术合成糠硫醇糖苷的产率高，产率超过95％，专一的得到α或β构型的产物。
[0186]
此外，将本技术的糠硫醇糖苷加入卷烟中，能有效增加烟气浓度、赋予卷烟烟气咖啡、烘烤等特征气味。
[0187]
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

技术特征：
1.一种糠硫醇糖苷，其特征在于，所述糠硫醇糖苷的化学结构式如下式：2.如权利要求1所述的糠硫醇糖苷的合成方法，其特征在于，包括如下步骤：1)式(i)所示化合物和氢氟酸盐进行取代反应，得到式(ii)所示化合物；2)式(ii)所示化合物和第一碱在第一溶剂中进行脱保护反应，得到式(iii)所示化合物；3)式(iii)所示化合物、糠硫醇和第二碱在第二溶剂中进行糖苷化反应，得到所述的糠硫醇糖苷；3.根据权利要求2所述的合成方法，其特征在于，步骤1)中，包括如下技术特征中的至少一项：a1)所述氢氟酸盐选自吡啶氢氟酸盐；a2)所述式(i)化合物的糖结构为六碳糖结构；优选为葡萄糖；a3)所述式(i)所示化合物与氢氟酸盐的摩尔比为(0.1～5)：1；a4)所述取代反应的温度为-10～10℃。4.如权利要求2所述的合成方法，其特征在于，步骤2)中，包括如下技术特征中的至少一项：b1)所述第一碱选自金属醇盐；b2)所述第一溶剂选自甲醇、乙醇和二氯甲烷中的一种或多种；b3)所述脱保护反应的温度为-10～10℃；b4)所述式(ii)所示化合物与第一碱的摩尔比为(1～10)：1。5.如权利要求4所述的合成方法，其特征在于，所述金属醇盐选自乙醇钠、乙醇钾、乙醇镁、甲醇钠、甲醇钾、甲醇镁、叔丁醇钠、叔丁醇钾、叔丁醇镁、叔戊醇钠、叔戊醇钾和叔戊醇镁中的一种或多种。6.如权利要求2所述的合成方法，其特征在于，步骤3)中，包括如下技术特征中的至少一项：c1)所述第二碱选自无机碱；c2)所述第二溶剂选自水和有机溶剂中的一种或两种；c3)所述糖苷化反应的温度为-50～80℃；
c4)所述第二碱与所述式(iii)所示化合物的摩尔比为(0.1～10)：1；c5)所述糠硫醇和所述式(iii)所示化合物的摩尔比为(0.1～10)：1。7.如权利要求6所述的合成方法，其特征在于，所述无机碱选自氢氧化钠、氢氧化锂和氢氧化钙中的一种或多种；或/和，所述有机溶剂选自甲醇、乙醇和四氢呋喃中的一种或多种。8.如权利要求1所述的糠硫醇糖苷作为添加剂在烟草产品中的用途。9.如权利要求8所述的用途，其特征在于，以烟草产品中的烟草的总质量为基准计，所述糠硫醇糖苷的添加量为0.00001～3wt％。10.一种烟草产品，其特征在于，所述烟草产品含有如权利要求1所述的糠硫醇糖苷；优选地，所述烟草产品选自烟草薄片、卷烟纸、卷烟或加热卷烟。

技术总结
本发明公开一种糠硫醇糖苷及其合成方法和用途。本申请的糠硫醇糖苷能掩饰糠硫醇的咖啡味，常温下几乎没有气味，但在加热或燃烧时散发出糠硫醇的咖啡味、烘烤香，且能提高烟气浓度，增加烟气圆润感和赋予特征香气，能作为烟草产品的添加剂。此外，本申请首次自主设计并实现了糠硫醇糖苷的化学方法合成，方法简单高效、反应条件温和、无苛刻的反应条件、室温操作即可、产率高、纯度高。纯度高。


技术研发人员：梁德民 沙云菲 王嘉乐 费婷 李德国 吴达
受保护的技术使用者：上海烟草集团有限责任公司
技术研发日：2023.04.23
技术公布日：2023/7/25