BE1022369B1

BE1022369B1 - Samenstellingen van mono-alkyl ethers van mono-anhydro-hexitolen, bereidingswijzen en hun gebruik

Info

Publication number: BE1022369B1
Application number: BE2015/5358
Authority: BE
Inventors: Charlotte Gozlan; Nicolas Duguet; Marc Lemaire; Andreas Redl
Original assignee: Université Claude Bernard Lyon I; Syral Belgium Nv; Centre National De La Recherche Scientifique (C.N.R.S.)
Priority date: 2014-06-13
Filing date: 2015-06-12
Publication date: 2016-03-25

Abstract

De uitvinding betreft een samenstelling van isomeren

van mono-anhydro—hexitol monoalkylethers met een alkylether groep (OR) C-3, C-5 en C-6 van de mono- anhydro—hexitol, waarbij de alkylgroep (R) een cyclische of niet-cyclische koolwaterstofgroep, lineair of vertakt omvattende 4-18 koolstofatomen. De uitvinding betreft ook de werkwijze voor het verkrijgen van een dergelijke samenstelling en het gebruik ervan als niet ionogene oppervlakteactieve stof, emulgator, J2 smeermiddelen, antimicrobiële middel of p dispergeermiddel. Μ

Description

SAMENSTELLINGEN VAN MONO-ALKYL ETHERS VAN MONO-ANHYDRO-HEXITOLEN. BEREIDINGSWIJZEN EN HUN GEBRUIK

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op samenstellingen mono-alkylethers op basis van suikers en een werkwijze voor het verkrijgen van dergelijke ethers.

In de wetenschappelijke en technische literatuur, zijn de oppervlakte-actieve moleculen op basis van suiker goed bekend. Onder hen, sucrose vetzure esters, sorbitan esters en lange keten alkylpolyglucosiden die op grote schaal gebruikt worden in de levensmiddelenindustrie, persoonlijke verzorging, cosmetische en farmaceutische toepassingen. Sommige van deze oppervlakteactieve stoffen worden ook op grote schaal toegepast als huishoudelijke of industriële reinigingsmiddelen of smeermiddelen.

Ondanks hun wijdverbreid gebruik en acceptatie, is bekend dat de op ester gebaseerde oppervlakte actieve stoffen slechts stabiel zijn over een beperkt pH-gebied, terwijl de alkyl- glucosiden stabiel zijn onder basische en neutrale omstandigheden, maar niet in sterk zuur milieu.

Andere nadelen zijn gerelateerd aan de processen om deze derivaten te verkrijgen. Immers, in het geval van lange keten alkyl- glucosiden, is er een trans-glycosylering noodzakelijk. Het gebruik van relatief ingewikkelde en dure apparatuur is nodig om een voldoende zuiver product te verkrijgen. Voor suiker gebaseerde esters, met name sorbitanesters, is er behoefte aan dure en giftige oplosmiddelen of hoge reactietemperaturen om de producten te verkrijgen in een voldoende hoge opbrengst.

Om de stabiliteit in termen van zure oppervlakteactieve stoffen op basis van suiker te verbeteren, is onlangs in WO 2012/148530 een suiker alcohol ether voorgesteld. Deze aanvraag beschrijft een werkwijze voor het bereiden van ethers van polyolen, waarbij een massa van gesmolten polyol reageren met een lange keten alkyl aldehyde onder reductieve alkylering en zure katalyse condities. Volgens deze beschrijving zijn er moeilijke en extreme reactie omstandigheden noodzakelijk Dit in combinatie met een hoge druk apparatuur om de reductieve alkyleringsreactie uit te voeren. Teneinde de gewenste producten te verkrijgen, wordt een overmaat suikeralcohol noodzakelijk geacht ten opzichte van de aldehyde. Dit leidt tot een verhoogd energieverbruik per mol van suikeralcohol ether. Bovendien, aan het einde van elke synthese werd door de auteurs geïdentificeerd door RMN13C de unieke gesynthetiseerde samenstelling (één regio-isomeer met een alkylketen op positie 6), bijvoorbeeld 2- (2-heptyloxy-1-hydroxyethyl) tetrahydrofuraan-3,4- diol (voorbeeld 1), 2- (2-hexyloxy-l-hydroxyethyl) tetrahydrofuraan-3,4-diol (voorbeeld 2) en 2- (2-octyloxy-1-hydroxyethyl) tetrahydrofuraan-3,4-diol (voorbeeld 3).

Bovendien beschrijft de stand van de techniek methoden voor het verkrijgen van mono-anhydro-sorbitol. Aldus wordt een werkwijze, waarbij de sorbitol wordt opgelost in water in aanwezigheid van een zure katalysator en onder atmosferische omstandigheden verhit gedurende een voldoende tijd om de maximale 1,4-sorbitan verkrijgen, beschreven in Acta Chemical Scandinavica B ( 1981) p.441-449. Soortgelijke werkwijzen zijn eveneens beschreven, waarbij de reactie wordt uitgevoerd onder verminderde druk (US 2,390,395 en US 2007/173651) of onder matige waterstofdruk (US2007/173654) uitgevoerd. In de octrooiaanvraag US2007/ 173654, wordt een edel metaal co-katalysator gebruikt. De gemeten concentraties van isosorbide worden vrij hoog in vergelijking met 1,4-sorbitan. Derhalve zijn de werkwijzen volgens de stand der techniek niet mogelijk om een hoge-sorbitol mono-anhydro- productieopbrengst onder milde reactieomstandigheden te handhaven.

Het is derhalve duidelijk dat er behoefte is aan alcohol ethers van suikers, met oppervlakteactieve eigenschappen, die worden verkregen door middel van hoog rendement processen die aanvaardbaar zijn voor het milieu, een voordelig stroomverbruik en gemakkelijk industrieel te implementeren zijn.

Deze behoefte werd opgelost door de invoering van een samenstelling van isomeren van mono-anhydro—hexitol monoalkylethers met een alkylether groep (OR) bij C-3, C-5 en C-6 van de mono-anhydro—hexitol waarbij de alkylgroep (R) een lineaire of vertakte koolwaterstofgroep met 4 tot 18 koolstofatomen is, bij voorkeur tussen 8 en 12 koolstofatomen. "Alkyl ether groep (OR) bij C-3, C-5 en C-6" verwijst naar een alkoxygroep gesubstitueerd met een hydroxygroep (OH) door een koolstofatoom op de 3-, 5- of 6 van de mono-anhydro- uitgevoerd -hexitol.

Met "isomeren monoalkylethers van mono-anhydro—hexitol met een alkylether groep (OR) bij C-3, C-5 en C-6 van de mono-anhydro—hexitol" of "isomeren bij C-3, C-5 of C-6 monoalkylethers van mono-anhydro—hexitol de mono-anhydro- hexitol-3-alkyl, 5-alkyl-hexitol mono-anhydro- en 6-alkyl-mono-anhydro- hexitol.

Voorbeelden van alkyl kunnen worden genoemd butylgroepen, pentyl, hexyl, heptyl, octyl, nonyl, decyl, undecyl of dodecyl. Gewoonlijk is de alkyl- groep gekozen uit de groep octyl, decyl en dodecyl.

Meer in het bijzonder omvat de samenstelling volgens de uitvinding ten minste 1, 2, 5, 10 of 15gew.% van één van de isomeren van monoalkylethers van mono-anhydro--hexitol. Bij voorkeur is de belangrijkste isomeer 6-alkyl-mono-anhydro- hexitol. Gewoonlijk zijn isomere 6-alkyl-mono-anhydro- hexitol die 34-98 gew.% monoalkylethers isomeren van mono-anhydro—hexitol van de samenstelling volgens de uitvinding bij voorkeur 40 tot 80 gew.%, met meer voorkeur 45-70 gew.%.. De mono-anhydro- hexitol-3-alkyl-5-alkyl mono-anhydro- hexitol identiek of verschillend proporties en onafhankelijk van elkaar vertegenwoordigen 1-33 gew.%, bij voorkeur 5 tot 30%, meer bij voorkeur 10-27 gew.% monoalkylethers van isomeren van mono-anhydro—hexitol van de samenstelling.

Bij voorkeur ligt de verhouding van [(3-alkyl-mono-anhydro- hexitol + 5-alkyl mono-anhydro hexitol) / 6 -alkyl mono-anhydro- -hexitol] tussen 0,02 en 2, bij voorkeur tussen 0,25 en 1,8 de meeste voorkeur, tussen 0,4 en 1,7, tussen 0,7 en 1,5 of tussen 0,8 en 1,2.

Bij voorkeur omvat de samenstelling volgens de uitvinding ten minste 90 gew.%, bij voorkeur ten minste 95 gew.% van mono-alkyl ethers van mono-anhydro- hexitol-isomeren.

Bijzonder voordelig wordt de mono-anhydrohexitol gekozen uit mono-anhydro sorbitol, mono-anhydro mannitol, iditol en mono-anhydro mono-anhydro galactitol. Typisch is de mono-anhydrohexitol mono-anhydro sorbitol of mono-anhydro mannitol.

Typisch kunnen isomeren van monoalkylethers van mono-anhydro—sorbitol van formule I waarin Rl, R2 en R3 een alkylgroep zijn en twee waterstofatomen.

Bijvoorbeeld, een isomeer bij C-3 van alkylether monoanhydro- sorbitol (of 3 alkyl-monoanhydro- sorbitol) de fonnule II waarin Rl een alkylgroep is.

Bij voorkeur is het isomeer C-5 alkyl ether monoanhydro- sorbitol (of 5 alkyl-monoanhydro- sorbitol) de formule III waarin R2 een alkylgroep is.

Bij voorkeur is het isomeer C-6 alkylether monoanhydro- sorbitol (of 6-alkyl monoanhydro- sorbitol) de formule IV waarin R3 alkyl is.

De onderhavige uitvinding heeft ook betrekking op een werkwijze voor het verkrijgen van een samenstelling van isomeren van monoalkylethers van monoanhydro—hexitol met een alkylether groep (OR) bij C-3, C-5 en C-6 van de monoanhydro—hexitol waarbij de alkylgroep (R) 4 tot 18 koolstofatomen omvat volgens de uitvinding, welke werkwijze de stappen omvat: - het dehydrateren van een hexitol voor het bekomen van een mono-anhydro—hexitol substraat; - het verkrijgen van een alkyl acetaal hexitan door acetalisering of transacetalisering van mono-anhydro—hexitol substraat, met o een reactieve alifatische aldehyde met 4 tot 18 koolstofatomen door acetalisering, bij voorkeur in een substraat / reagens verhouding tussen 5: 1 en 1: 1, of ° een derivaat van een alifatisch aldehyde reagens dat 4 tot 18 koolstofatomen omvat, door trans-acetalisering, bij voorkeur in een verhouding van substraat / reagens tussen 1: 1 en 1: 3 - de katalytische hydrogenolyse van alkyl acetal hexitan en - het terugwinnen van een samenstelling van isomeren van mono-anhydro—hexitol monoalkylethers met een alkylether groep (OR) bij C-3, C-5 en C-6 van de mono-anhydro—hexitol, waarbij de alkylgroep (R) 4 tot 18 koolstofatomen omvat.

Typisch omvat de werkwijze volgens de uitvinding verder ten minste een neutralisatie- en/of filtratiestap en/of zuivering na een van de stappen a), b) en / of à).

Bij voorkeur wordt stap a) van dehydratatie bewerkstelligd door behandeling met hexitol, bijvoorbeeld in de vorm van een hexitol smelt met een zure katalysator. Gewoonlijk wordt stap a) uitgevoerd onder waterstofatmosfeer uitgevoerd bij voorkeur bij een druk van 20-50 bar.

Bijzonder voordelig wordt stap a) uitgevoerd bij een temperatuur tussen 120 en 170 0 C, bij voorkeur tussen 130 en 140 ° C.

Stap b) acetalisering of trans-acetalisering kan worden voorafgegaan door een stap van het zuiveren van de mono-anhydro- hexitol. De zuivering kan bijvoorbeeld een chromatografiestap of kristallisatie zijn.

Bij voorkeur omvat stap b) acetalisering of transacetalization: bi) eventueel een eerste stap van het voorverwarmen van de mono-anhydro—hexitol substraat, bij voorkeur bij een temperatuur tussen 70 en 130 ° C, gewoonlijk tussen 90 en 110 ° C. bii) een stap van het toevoegen van reactieve alifatische aldehyde of alifatische aldehyde derivaat en biii) een stap van het toevoegen van een katalysator, bij voorkeur een zure katalysator.

Typisch wordt de acetaliseringsreactie of trans-acetalisatie uitgevoerd bij temperaturen tussen 70 en 130 ° C, gewoonlijk tussen 75 en 110 ° C, gewoonlijk 77-110 °C. De reactiemengsels werden verwarmd tot temperaturen die variëren, afhankelijk van de reagentia en oplosmiddelen. Typisch kan een alifatische aldehyde of alifatische aldehyde reactief derivaat C5 en Cl 2, wanneer het oplosmiddel ethanol is, temperatuur acetalisering of trans-acetalisering kan 80 °C zijn, wanneer de acetalisering of trans-acetalisatie wordt uitgevoerd in afwezigheid van oplosmiddel, kan de reactietemperatuur 95 °C zijn. De reactietijd wordt bepaald door de bereikte omzetting.

Zure katalysatoren die in stappen a) en b) onafhankelijk worden gekozen uit vaste of vloeibare zuren, organische of anorganische, vaste zuren hebben de voorkeur. Met name gaat de voorkeur naar zuren gekozen uit para-tolueensulfonzuur, methaansulfonzuur en kamfersulfonzuur (CSA of kamfersulfonzuur) en sulfon-harsen.

Tijdens de uitvoering van de acetaliseringsreactie of trans-acetalisering met een alifatische aldehyde of alifatische aldehyde reactief derivaat, kan de reactie worden uitgevoerd met of zonder oplosmiddel. Wanneer de reactie wordt uitgevoerd in aanwezigheid van een oplosmiddel, is het oplosmiddel bij voorkeur een polair oplosmiddel, kenmerkend een niet-waterig polair oplosmiddel. Bij gebruik van een oplosmiddel kan worden gekozen uit aprotische polaire oplosmiddelen zoals dimethylformamide (DMF), dimethylsulfoxide (DMSO), dimethylaceetamide (DMA), acetonitril (CH3CN), tetrahydrofuraan (THF), 2-methyltetrahydrofuraan (2 Me-THF), cyclopentylméthyléther (CPME), dibutylether (DBE), methyl-tert-butylether (MTBE) of triméthoxypropaan (TMP) of polaire protische oplosmiddelen zoals methanol (MeOH), ethanol (EtOH), butanol (BuOH), of isopropanol. Polaire protische oplosmiddelen zoals ethanol zijn bijzonder voordelig.

Stap b) acetalisering kan worden uitgevoerd met een reactief aldehyde, waarbij het alifatische aldehyde reagens 4-18 koolstofatomen omvat. Deze aldehyden kunnen worden gekozen uit lineaire of vertakte alifatische aldehyden. In een voorkeursuitvoeringsvorm omvatten de alifatische aldehyden van 4 tot 18 koolstofatomen, bij voorkeur 5 tot 12 koolstofatomen. Enkele typische voorbeelden van aldehyden zijn: pentanal, hexanal, heptanal, octanal, nonanal, decanal, undecanal, en dodecanal.

Uitgebreid experimenteel werk heeft geleid tot de selectie van voorwaarden voor een optimale conversie en opbrengst van stap b) acetalisering. De beste resultaten werden verkregen wanneer de molaire verhouding van het substraat reagens tussen 5: 1 en 1 : 1 ligt, bij voorkeur tussen 4: 1 en 1: 1, en liever tussen 3: 1 en 2: 1. Stap b) trans-acetalisering kan worden uitgevoerd in aanwezigheid of afwezigheid van een oplosmiddel voor het verkrijgen lange keten cyclische alkyl acetalen op suikerbasis.

Typisch, als stap b) trans-acetalisering in aanwezigheid van een oplosmiddel wordt uitgevoerd, is het voorkeursoplosmiddel de alcohol overeenkomstig met het acetaal reagens.

Tijdens stap b) trans-acetalisering, kunnen derivaten van een alifatische aldehyde reagens de di-alkyl acetal van de overeenkomstige aldehyden zijn. Di-methyl acetalen en diethyl acetaal hebben de voorkeur.

Uitgebreid experimenteel werk kon de selectieomstandigheden verzekeren bij de trans-acetalisering reacties, de opbrengst en optimale conversie werden verkregen wanneer de molaire verhouding van het substraat reagens tussen 1: 1 en 1: 3 ligt en bij voorkeur tussen 2: 3 en 2: 5. De gebruikte katalysatoren zijn dezelfde als bij acetaliseringreacties.

Typisch kan in stap c) de hydrogenolyse van hexitan alkyl acetaal worden voorafgegaan door een filtratiestap en/of zuivering. De zuivering kan bijvoorbeeld een chromatografiestap of kristallisatie zijn. Bij voorkeur wordt de chromatografische zuivering uitgevoerd met een niet- waterig polair oplosmiddel. Bijvoorbeeld, de niet-waterige polaire oplosmiddel is identiek aan die in stap c) hydrogenolyse.

In een voordelige uitvoerinsvorm wordt stap c) hydrogenolyse uitgevoerd bij een temperatuur tussen 80 ° C en 140 ° C, bij voorkeur bij een druk tussen 15 en 40 bar. Stap c) hydrogenolyse kan met of zonder oplosmiddel worden uitgevoerd. Wanneer uitgevoerd in aanwezigheid van oplosmiddelen kan het oplosmiddel apolair zijn, zoals bijvoorbeeld heptaan of dodecaan. Echter, polaire oplosmiddelen en in het bijzonder aprotische niet-waterige oplosmiddelen hebben de voorkeur, aangezien een equivalente selectiviteit ze maken een betere omzetting dan de apolaire oplosmiddelen. Voorbeelden van aprotische oplosmiddelen zijn onder andere, zonder beperking, de triméthoxypropane (TMP), de méthyltertbutyléther (MTBE), THF, 2Me-THF, dibutylether (DBE) en cyclopentylméthyléther (CPME). Bij voorkeur is het aprotische oplosmiddel CPME.

Stap c) hydrogenolyse wordt bij voorkeur uitgevoerd in een aprotisch polair oplosmiddel bij een temperatuur tussen 80 0 C en 140 0 C en een druk tussen 15 en 40 bar in aanwezigheid van een geschikte katalysator voor de reacties hydrogenolyse.

Bij voorkeur wordt stap c) hydrogenolyse uitgevoerd in een niet-waterig polair oplosmiddel bij een temperatuur tussen 100 ° C en 130 ° C en / of bij een druk tussen 25 en 35 bar.

Gewoonlijk wordt stap c) uitgevoerd in aanwezigheid van een geschikte katalysator zoals een katalysator op basis van edele metalen, of op basis van metalen van de groep van ferrometalen.

Ter indicatie, een katalysator op basis van metalen van de groep ferrometalen nikkel, kobalt of ijzer.

Bij voorkeur wordt hydrogenolyse uitgevoerd onder toepassing van een edelmetaal katalysator, zoals palladium, rhodium, ruthénium, platina of iridium. Meestal kan de katalysator gebruikt in stap c) op een drager worden bevestigd zoals koolstof, alumina of silica. Een dergelijke drager is bijvoorbeeld in de vorm van korrels. Een palladiumkatalysator op kool kralen (Pd / C) de voorkeur.

Volgens de uitvinding is de hexitol zoals gebruikt in stap a) een gehydrogeneerd monosaccharide, bij voorkeur gekozen uit sorbitol, mannitol, iditol, galactitol en mengsels daarvan. Sorbitol en/of mannitol hebben de voorkeur.

Wanneer de hexitol, sorbitol is, het verkregen monoanhydrohexitol sorbitan is 1,4 sorbitan met formule (V).

De uitvinders hebben aangetoond dat het tussenproduct 1,4-sorbitan kan worden verkregen met een goede opbrengst door behandeling van een smelt van sorbitol met een vaste zure katalysator in een waterstofatmosfeer bij een druk van 20-50 bar, dit bij een reactietemperatuur die kan variëren tussen 120 en 170 ° C, gedurende een tijdsperiode die voldoende is om een optimale prestatie te verkrijgen sorbitan. De voorkeur hebben reactietemperaturen tussen 130 en 140 ° C.

Het aldus verkregen reactiemengsel werd uit 1,4-sorbitan, sorbitol ongereageerd isosorbide en kleine hoeveelheden bijprodukten, zoals geïllustreerd in de chromatorgram van figuur 1. Een voordeel wordt waargenomen als de afname van het niveau van kleuring, dit in tegenstelling met gebruikelijke bekende werkwijzen. Stap a) van ontwatering kan eventueel worden gevolgd door een zuiveringsstap 1,4 sorbitan. Aldus wordt 1,4-sorbitan uit het reactiemengsel gezuiverd en de rest wordt gerecirculeerd naar de dehydratatiestap. In een specifieke uitvoeringsvorm wordt het 1,4-sorbitan teruggewonnen en gezuiverd door kristallisatie. In een andere voorkeursuitvoeringsvorm is het 1,4-sorbitan wordt teruggewonnen en gezuiverd door chromatografie. Dit gezuiverde 1,4-sorbitan wordt bij voorkeur toegepast als een substraat voor de acetaliseringsreactie.

Bij stap b) acetalisering zonder oplosmiddel, wordt het 1,4-sorbitan eerst verwarmd tussen 90 en 110 0 C, vervolgens wordt het aldehyde reagens langzaam toegevoegd, gevolgd door toevoeging van de katalysator.

Acetal sorbitan samenstellingen verkregen met de hierboven beschreven werkwijzen bestaan uit 4 isomeren. Dit wordt geïllustreerd in figuur 2. Twee van de isomeren overeenkomen met een diastereomeer mengsel van sorbitaan acetal in 5-ledige 5,6-positie en de andere twee isomeren komen overeen met een diastereomeer mengsel van een acetaal sorbitan 6-ledige in 3,5-positie.

Acetalen sorbitan in 5,6-positie met de formule VI waarin R 'een alkylgroep. Gewoonlijk R 'een lineaire of vertakte alifatische keten C3-C17.

Sorbitaan acetalen in 3,5-positie bezitten formule VII waarin de groep R een alkylgroep is. Gewoonlijk R 'een lineaire of vertakte alifatische keten C3-C17.

De hierboven verkregen Alkyl acetalen hexitan worden vervolgens onderworpen aan hydrogenolyse reactie. Het mengsel van acetalen kunnen worden gebruikt na herstel van het ruwe mengsel, en na zuivering door chromatografische wijze. Deze hydrogenolyse reactie wordt uitgevoerd in een aprotisch polair oplosmiddel bij een temperatuur tussen 80 ° C en 140 ° C en een druk tussen 15 en 40 bar in aanwezigheid van een katalysator geschikt voor het maken hydrogenolysereacties.

Bij voorkeur wordt de hydrogenolyse uitgevoerd in een niet-waterig polair oplosmiddel bij een temperatuur tussen 100 ° C en 130 ° C en een druk tussen 25 en 35 bar.

De niet-waterig polair oplosmiddel CPME (cyclopentyl methyl ether) werd als zeer gunstig bevonden in de hydrogenolyse reactie van de cyclische 5,6 en 3,5 sorbitan acetalen.

De uitvinding heeft ook betrekking op de door toepassing van de werkwijze bekomen product.

De uitvinding heeft verder betrekking op het gebruik van de samenstelling volgens de uitvinding zoals ionogene oppervlakteactieve stof, emulgator, smeermiddelen, antimicrobiële middel of dispergeermiddel. Meestal kan de samenstelling volgens de uitvinding worden toegepast in een voedingsmiddel of non-food of in een farmaceutisch of cosmetisch product.

Wanneer de samenstelling volgens de uitvinding wordt gebruikt als een niet-ionische oppervlakteactieve stof, emulgator of dispersie, kan het voedingsproduct gekozen uit luchtige producten zoals mousses, roomijs of niet-beluchte producten zoals vet spread of salade dressings. Het voedselproduct kan in de vorm van een vloeibare product gekozen uit de groep bestaande uit sauzen, soepen en dranken.

Bij voorkeur hebben de alkylgroepen van Cl0-02 de voorkeur voor toepassing als een antimicrobieel middel of nietionogene oppervlakteactieve stof.

Bij voorkeur hebben alkylgroepen van C5-C8 de voorkeur in het gebruik als emulgator, smeermiddel of dispersie.

Zonder beperking van de beschermingsomvang van de uitvinding zal de uitvinding nu verder geïllustreerd worden met behulp van een aantal voorbeelden die bereidingsmethoden van dergelijke derivaten beschrijven.

FIGUREN

Figuur 1 : toont een chromatogram van het reactiemengsel verkregen bij de dehydratatiereactie volgens voorbeeld 1 ;

Figuur 2: toont een chromatogram van het verkregen reactiemengsel door transacetalisatie zonder oplosmiddel volgens voorbeeld 8;

Figuur 3: toont een chromatogram van het verkregen reactiemengsel door hydrogenolyse volgens voorbeeld 10.

Voorbeelden Voorbeeld 1:

De dehydratatie van sorbitol: D-sorbitol (20 g, 110 mmol) en 0,1 mol% van kamfersulfonzuur werd toegevoegd aan een 150 ml autoclaaf van roestvrij staal. De reactor wordt afgedicht, driemaal gespoeld met waterstof en vervolgens werd waterstof ingebracht tot een druk van 50 bar. Het systeem wordt dan tot 140 °C verhit en geroerd met een mechanische roerder gedurende 15 uur. Na afkoelen tot kamertemperatuur werd de waterstofdruk opgeheven en het witte schuim werd opgelost in ethanol (200 ml) om een geel homogeen mengsel te bekomen. Het oplosmiddel werd afgedampt onder verminderde druk en het residu werd vervolgens gekristalliseerd uit koud methanol en vacuüm gefiltreerd. Het kristallijn materiaal werd gewassen met koude methanol 1,4-sorbitan (5,88 g, 35% van theorie) als een witte vaste stof: De zuiverheid is> 98% zoals bepaald met HPLC, terwijl de kristallen een smeltpunt vertonen van 113-114 0 C. De omzettingsgraad van de reactie werd bepaald op 73%, waarbij men een mengsel van sorbitol, 1,4-sorbitan en isosorbide verkrijgt en enkele bijproducten in zeer beperkte hoeveelheid, waardoor de verhouding 1,4-sorbitan: isosorbide werd bepaald op 80: 20.

Voorbeeld 2:

Sorbitan acetalisering in DMF:

In een afgesloten buis, werd 1,4- sorbitan (X) (0,5 g, 3 mmol) opgelost in DMF (1,4 ml). Valeraldehyde (Y) (107 pL, 1 mmol) werd druppelsgewijs onder argon, gevolgd door toevoeging van kamfersulfonzuur (10 mg, 10 gew.%) voor het sluiten van de buis. Het mengsel wordt bij 95 ° C onder magnetisch roeren verwarmd Na 15 uren werd het donkere reactiemengsel afgekoeld en het oplosmiddel afgedampt onder verminderde druk. Een conversie van 95% bereikt. Het residu werd verdund in ethylacetaat en overmaat 1,4- sorbitan werd gefiltreerd en gewassen met ethylacetaat. Het filtraat werd geconcentreerd onder verlaagde druk. Het residu werd gezuiverd met flitschromatografie (EtOAc: cyclohexaan 80:20 tot 100:0) tot het acetaal van sorbitan (0,22 g, 89% geïsoleerde opbrengst) als een kleurloze olie. HPLC liet een mengsel van 4 isomeren zien.

Voorbeeld 3:

In dit voorbeeld zijn verschillende verhoudingen van sorbitan tegen aldehyde reagens getest. Dezelfde reactieomstandigheden als in voorbeeld 2 werden gebruikt, maar de verhouding sorbitan : aldehyde werd gevarieerd tussen 1: 1 en 3: 1. De resultaten worden getoond in tabel 1 hieronder.

Tabel 1: Effect van verhouding sorbitan:aldehyde over de omzettingsgraad en de geïsoleerde opbrengst

De bovenstaande resultaten tonen aan dat de overmaat suiker voordelig is doordat het de vorming van nevenproducten zoals suiker diacetalen vermijdt. De niet omgezette suiker kunnen worden teruggewonnen aan het einde van de reactie.

Voorbeeld 4:

Met een verhouding Sorbitan:aldehyde van 3: 1, worden verschillende reactieve aldehyden gebruikt om sorbitan acetaal reactieproducten te leveren. Dezelfde reactiecondities en dezelfde zuiveringsstappen als in Voorbeeld 2 werden gebruikt. De resultaten worden weergegeven in tabel 2.

Tabel 2:

Voorbeeld 5:

Verder is het gebruik van DMF als oplosmiddel, ook andere oplosmiddelen werden gebruikt om de sorbitan acetaal samenstellingen te bereiden. Ook hier werden dezelfde reagentia gebruikt en dezelfde werkwijze werd gevolgd zoals in voorbeeld 2 behalve dat de reactietemperaturen bij ongeveer 80 ° C lagen. De resultaten zijn weergegeven in Tabel 3.

Tabel 3

'

Voorbeeld 6:

Acetalisering sorbitan zonder oplosmiddel:

In een afgesloten buis, werd 1,4- sorbitan (X) (0,5 g, 3 mmol) tot 95 ° C verwarmd

Valeraldehyde (Y) (107 pL, 1 mmol) druppelsgewijs voor het sluiten van de buis toegevoegd, onder argon en kamfersulfonzuur (10 mg, 10 gew.%). Het mengsel wordt bij 95 ° C onder magnetisch roeren verwarmd. Na 15 uur werd het donkere reactiemengsel afgekoeld en verdund met ethylacetaat (2 ml) en het oplosmiddel wordt daarna verdampt onder verminderde druk. Een conversie van 80% werd verkregen. Het residu werd verder verdund in ethylacetaat en overmaat 1,4- sorbitan werd gefiltreerd en gewassen met ethylacetaat. Het filtraat werd geconcentreerd onder verlaagde druk. Het residu werd gezuiverd met flitschromatografie (EtOAc: cyclohexaan 80:20 tot 100: 0) tot het acetaal van sorbitan (0,13 g, 54% geïsoleerde opbrengst) als een kleurloze olie werd verkregen. HPLC liet een mengsel van 4 isomeren zien.

Voorbeeld 7:

Transacetalisatie van sorbitaan in ethanol:

In een rondbodemkolf werd 1,4-sorbitan (0,5 g, 3 mmol) opgelost in ethanol (7,5 ml) en 1,1-diethoxypentane (1,15 ml, 6 mmol ) werd toegevoegd onder een stroom argon en kamfersulfonzuur (50 mg; 10 gew.%). Het mengsel wordt verwarmd tot 80 ° C onder magnetisch roeren. Na 3 uur werd het mengsel geneutraliseerd en geconcentreerd onder verminderde druk. Het residu werd gezuiverd door flitschromatografie (ethylace- taat / cyclohexaan 80:20 tot 100: 0) tot het acetaal van sorbitan (0,43 g, 66% geïsoleerde opbrengst) als een kleurloze olie werd verkregen. De HPLC toonde een mengsel van 4 isomeren.

Voorbeeld 8:

Trans-acetalisering van het oplosmiddel zonder sorbitan:

In een rondbodemkolf, 1,4-sorbitan (0,5 g, 3 mmol) en 1,1-diethoxypentane (1,1-DEP) (1,15 ml, 6 mmol) (molverhouding 1: 2) werden onder een stroom argon en kamfersulfonzuur (50 mg, 10 gew.%). Het mengsel wordt bij 80 °C onder magnetisch roeren verwarmd Na 3 uur werd het mengsel direct gezuiverd door flitschromatografïe (ethylace- taat / cyclohexaan 80:20 tot 100: 0) tot acetaal van sorbitan (0,517 g, 73% geïsoleerde opbrengst) als een kleurloze olie. HPLC toonde een mengsel van 4 isomeren. (Fig. 2)

Voorbeeld 9:

Trans-acetalisering oplosmiddelvrij reacties werden uitgevoerd met verschillende molaire verhoudingen, verschillende reagentia (1,1-diméthoxypentane), verschillende reactietemperaturen en verschillende reactietijd, de katalysator is hetzelfde. Zuivering van de reactiemengsels werd uitgevoerd met flash-chromatografie, zoals in voorbeeld 8.

De resultaten worden in tabel 4 weergegeven.

Tabel 4:

De reacties van transacetalisatie van 1,1-DMP of 1,1-DEP zijn met name relevant in de oplosmiddelvrije reactieomgeving waarbij sorbitan en 1,1-DEP in stoichiometrische verhoudingen zijn.

Voorbeeld 10:

Hydrogenolyse van acetaten van sorbitan:

De pentylidene- (1,4) sorbitan (51:49 mengsel van regio-isomeren, 0,98 g, 4,22 mmol) werd verdund in droog CPME (30 ml) en geplaatst in een roestvrij stalen autoclaaf met een katalysator 5% Pd/C (0,45 g). De reactor wordt drie maal afgesloten, gespoeld met waterstof voordat het werd onder waterstof druk (30 bar). Het systeem wordt verwarmd tot 120 ° C en geroerd gedurende 15 uur. Na afkoeling tot kamertemperatuur wordt de waterstofdruk vrijgegeven, het reactiemengsel werd opgelost in absolute ethanol (100 ml) en gefiltreerd (Millipore Durapore 0,01 micron filter). Het Altraat wordt ingedampt onder verminderde druk en het residu wordt gezuiverd door flitschromatografïe (EtOAc / cyclohexaan 90:10 tot 100: 0, daarna EtOH / EtOAc 10:90). Zo kan een mengsel van ethers pentyl (1,4) sorbitan (0,686 g, 69%) dat verkregen werd als een kleurloze olie. HPLC-analyse (C18-kolom, eluens water / CH3CN 80/20 + 0,1% v / v H3P04) vertoonde een 27:33:40 mengsel van regio-isomeren van pentyl (1,4) sorbitan op positie 5, 3 en 6. De retentietijden Rt worden 7,20 min (27%), 9,25 min (33%) en 10,79 min (40%) (de pieken zijn toegekend aan de respectieve regio-isomeren op positie 5, 3 en 6 ) (Fig.3) Spectroscopische gegevens: 1H NMR (400 MHz, d6-DMSO) .DELTA.h 0,85 (3H, t, J = 7), 1,20-1,37 (4H, m), 1,38-1,58 (2H, m), 3, 20-3,98 (10H, m, + OCH2 protonen sorbitan ethers), 4,02-5,15 (3H, 7m, OH protonen); 13C NMR (100 MHz, DMSO-d6) .DELTA.C voor belangrijkste isomeer: 13,99 (CH3), 22,01 (CH 2), 27,88 (CH 2), 28,99 (CH 2), 67,50 (CH) 70,59 (CH2), 73.36 (CH 2), 73,49 (CH 2), 75,66 (CH), 76,37 (CH), 80,34 (CH). .DELTA.C Voor minor isomeren: 14,02 (2 CH 3), 22,03 (2 CH 2), 27,86 en 27,91 (2 CH 2), 29,21 en 29,55 (2 CH2), 62.02 (CH2 ), 64,20 (CH 2), 68,71 (CH), 69,51 (CH 2), 69,79 (CH 2), 73,15 (CH 2), 73,23 (CH), 73,60 (CH2) , 75,53 (CH), 76,45 (CH), 77,37 (CH), 79,28 (CH), 80,10 (CH), 83,95 (CH). HRMS (ESI +) berekend voor CllH22Na05: 257,1363 [M + Na] +; gevonden: 257.1359 (-1,4 ppm).

Voorbeeld 11:

Synthese "one-pot" van sorbitan ethers van 1,4-sorbitan:

In een rondbodem kolf van 100 ml, werd 1,4-sorbitan (10 g, 62 mmol) opgelost in droog CPME (30 ml) in aanwezigheid van Na2S04 (6,5 g, 50 mmol) onder een atmosfeer argon. Valeraldehyde (3.3 mL, 31 mmol) werd druppelsgewijs toegevoegd, gevolgd door Amberlyst 15 (530 mg, 20 gew.% in valeraldehyde). Het mengsel wordt verwarmd tot 80 ° C onder magnetisch roeren. Na 3 uren wordt het warme mengsel afgefiltreerd, gewassen met CPME (2 x 25 mL) en het Altraat werd geconcentreerd onder verlaagde druk. Zonder verdere zuivering werd het mengsel verdund in CPME (300 ml), gedroogd boven MgS04 en gefiltreerd. Het fikraat werd in een roestvast stalen autoclaaf van 500 ml en 5% -Pd / C (3,3 mg) toegevoegd. De reactor wordt drie maal afgesloten, gespoeld met waterstof voordat het waterstof onder drukt (30 bar) werd toegevoegd. Het systeem wordt verwarmd tot 120 ° C en geroerd gedurende 15 uur. Na afkoeling tot kamertemperatuur wordt de waterstofdruk vrijgegeven, het reactiemengsel werd opgelost in absolute ethanol (250 ml) en gefiltreerd (Millipore Durapore 0,01 micron filter). Het fikraat wordt ingedampt onder verminderde druk en het residu (5,8 g) werd gezuiverd door flash-chromatografie (EtOAc / cyclohexaan 90:10 tot 100: 0, daarna EtOH / EtOAc 10:90). Zo kan een mengsel van ether pentyl (1,4) sorbitan (3,97 g, 56%) dat verkregen werd als een kleurloze olie (> 98% zuiverheid met RMN 'H).

Voorbeeld 12:

De octyl-l,4-sorbitan wordt bereid volgens de in voorbeeld 10 beschreven methode, uit 1,4-octylidene-sorbitan (39:61 mengsel van regio-isomeren) (5,61 g, 20,4 mmol). Het residu werd gezuiverd met flash-chromatografie (EtOAc / cyclohexaan 80:20 tot 100: 0 daarna EtOH / EtOAc 10:90) om een mengsel van octyl-l,4-sorbitan isomeren als een witte vaste stof te bekomen. HPLC-analyse (C18-kolom, eluens water / CH3CN 80/20 + 0,1% v / v H3P04) toonde een mengsel 33: 22: 45 van regio-isomeren octyl (1,4) sorbitan op positie 5 , 3 en 6 (de pieken zijn respectievelijk toegewezen aan de regio-isomeren op positie 5, 3 en 6).

Spectroscopische gegevens: 1H NMR (300 MHz, DMSO-d6) .DELTA.h 0,86 (3H, t, J = 7), 1,08-1,39 (10H, m), 1,39-1,58 (2H, m), 3,28-3,95 (10H, m, + OCH2 protonen sorbitan ethers), 4,02-5,10 (3H, 7m, OH protonen); 13C NMR (75 MHz, DMSO-d6): .DELTA.C voor hoofdisomeer: 13,98 (CH3), 22,12 (CH 2), 25,69 (CH 2), 28,73 (CH 2), 28,92 (CH2), 29.31 (CH 2), 31,29 (CH 2), 67,48 (CH), 70,60 (CH 2), 73,35 (CH 2), 73.48 (CH 2), 75,64 (CH) 76,36 (CH), 80,33 (CH) .DELTA.C juveniele isomeren: 13,98 (2 CH 3), 22,12 (2 CH 2), 25,69 (2 CH 2), 28,88 (2 CH 2) 28.92 (2 CH 2), 28,98 (CH 2), 29,52 (CH 2), 29,88 (CH 2), 31,32 (CH 2), 62,00 (CH 2), 64,17 (CH2) 68,69 (CH), 69,51 (CH 2), 69,82 (CH 2), 73,14 (CH 2), 73,22 (CH), 73,59 (CH 2), 75,53 (CH), 76 44 (CH), 77,37 (CH), 79,27 (CH), 80,07 (CH), 83,94 (CH) HRMS (ESI +) berekend voor C14H28Na05: 299,1829 [M + Na] +; gevonden: 299.1832 (-1,2 ppm)

Voorbeeld 13:

Decyl-l,4-sorbitan wordt bereid volgens de in voorbeeld 10 beschreven methode uit decylidene-l,4-sorbitan (36:64 mengsel van regio-isomeren) (6,12 g, 20,2 mmol). Het residu werd gezuiverd met flash-chromatografie (EtOAc / cyclohexaan 70:30 tot 100: 0 daarna EtOH / EtOAc 10:90) om een mengsel van isomeren van tridecyl-1,4-sorbitan als een witte vaste stof. HPLC-analyse (C18-kolom, eluens water / CH3CN 50/50 + 0,1% v / v H3P04) toonde een mengsel 32: 16: 52 van regio-isomeren decyl (1,4) sorbitan op positie 5 , 3 en 6 (de pieken zijn respectievelijk toegewezen aan de regio-isomeren op positie 5, 3 en 6).

Spectroscopische gegevens: 1H NMR (300 MHz, d6-DMSO) .DELTA.h 0,86 (3H, t, J = 7), 1,09-1,38 (14H, m), 1,38-1,58 (2H, m), 3,25-4,01 (10H, m, + OCH2 protonen sorbitan ethers), 4,02-5,08 (3H, 7m, OH protonen); 13C NMR (75 MHz, DMSO-d6) .DELTA.C voor belangrijkste isomeer: 13,98 (CH3), 22,16 (CH 2), 25,76 (CH 2), 28,79 (CH 2), 29,04 (CH2) 29,07 (CH2), 29.14 (CH 2), 29,17 (CH 2), 29,35 (CH 2), 67,53 (CH), 70,63 (CH 2), 73,38 (CH 2), 73 , 50 (CH2), 75,69 (CH), 76,40 (CH), 80,35 (CH). .DELTA.C Juveniele isomeren: 13,98 (2 CH 3), 22,16 (2 CH 2), 28,98 (2 CH 2), 29,01 (2 CH 2), 29,14 (2 CH2), 29.17 (2 CH2), 29,35 (2 CH 2), 29,57 (2 CH 2), 29,92 (2 CH 2), 62,01 (CH 2), 64,18 (CH 2), 68,72 (CH), 69, 56 (CH2), 69,84 (CH 2), 73,16 (CH 2), 73,27 (CH), 73,60 (CH 2), 75,56 (CH), 76,48 (CH), 77,41 (CH), 79,30 (CH), 80,08 (CH), 83.96 (CH) HRMS (ESI +) berekend voor C16H32Na05: 327,2142 [M + Na] +; gevonden: 327.2135 (+2,1 ppm).

Claims

CONCLUSIES

1. Samenstelling van isomeren van mono-anhydro—hexitol monoalkylethers met een alkylether groep (OR) bij C-3, C-5 of C-6 van de mono-anhydro—hexitol, waarbij de alkylgroep (R) een lineaire of vertakte koolwaterstofgroep met 4 tot 18 koolstofatomen is, bij voorkeur 8 tot 12 koolstofatomen.
2. Samenstelling volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de mono-anhydrohexitol wordt gekozen uit mono-anhydro sorbitol, mono-anhydro mannitol, mono-anhydro iditol en mono-anhydro galactitol, en mengsels daarvan, bij voorkeur de mono- anhydro sorbitol of de mono-anhydro mannitol.
3. Samenstelling volgens één van de conclusies 1 en 2, met het kenmerk dat deze ten minste 1 gew% van één van de isomeren van mono-anhydro—hexitol monoalkylethers.
4. Samenstelling volgens één van de conclusies 1 tot 3, met het kenmerk, dat deze ten minste 90 gew%, bij voorkeur 95% van mono-anhydro—hexitol monoalkylethers omvat.
5. Samenstelling volgens één van de conclusies 1 tot 4, met het kenmerk dat de verhouding [(3-alkyl mono-anhydro- hexitol + 5-alkyl mono-anhydro- hexitol) / 6-alkyl mono-anhydro -hexitol] ligt tussen 0,02 en 2 .
6. Werkwijze voor het verkrijgen van een samenstelling van isomeren van mono-anhydro—hexitol monoalkylethers met een alkylether groep (OR) bij C-3, C-5 en C-6 van de mono-anhydro—hexitol, waarbij de alkylgroep (R) van 4 tot 18 koolstofatomen heeft, omvattende de volgende stappen: a) dehydrateren van een hexitol voor het verkrijgen van een mono-anhydro-hexitol substraat; b) het verkrijgen van een alkyl acetaal hexitaan door acetalisering of trans-acetalisering van het verkregen mono-anhydro hexitol substraat, met i. een reactieve alifatische aldehyde met 4 tot 18 koolstofatomen door acetalisering, bij voorkeur in een substraat / reagens verhouding tussen 5: 1 en 1: 1, of ii. een derivaat van een alifatisch aldehyde reagens dat 4 tot 18 koolstofatomen omvat, door trans-acetalisering, bij voorkeur in een verhouding van substraat / reagens tussen 1: 1 en 1: 3; c) katalytische hydrogenolyse van het acetaal alkyl hexitaan zonder zure katalysator, en d) het terugwinnen van een mengsel van isomeren van mono-anhydro—hexitol monoalkylethers met een alkylether groep (OR) bij C-3, C-5 en C-6 van de mono-anhydro—hexitol waarbij de alkyl (R) tussen 4 tot 18 koolstofatomen omvat.
7. Werkwijze volgens conclusie 6, met het kenmerk, dat stap b) acetalisering of trans-acetalisering plaatsvindt in aanwezigheid van een zure katalysator, bij voorkeur in een omgeving die vrij is van oplosmiddel of omvattende een oplosmiddel.
8. Werkwijze volgens één der conclusies 6 en 7, met het kenmerk dat de hydrogenolyse uitgevoerd wordt in een oplosmiddel of zonder oplosmiddel, bij voorkeur bij een temperatuur tussen 80 en 140 ° C en / of een druk tussen 15 en 40 bar, in aanwezigheid van een katalysator, bij voorkeur een edelmetaal katalysator.
9. Werkwijze volgens één der conclusies 7 en 8, met het kenmerk, dat het oplosmiddel een polair oplosmiddel is, bij voorkeur, niet-waterig of aprotisch oplosmiddel zoals cyclopentyl methylether (CPME).
10. Werkwijze volgens één der conclusies 6 tot 9, met het kenmerk dat deze ten minste één filtratie- en / of zuiveringstap omvat na één van stappen a), b) en / of d).
11. Werkwijze volgens conclusie 10, met het kenmerk dat de zuiveringsstap door chromatografie of kristallisatie plaatsvindt.
12. Werkwijze volgens conclusies 6 tot 11, met het kenmerk dat de gebruikte hexitol gekozen is uit sorbitol en mannitol.
13. Toepassing van een samenstelling volgens één van de conclusies 1 tot 5 als niet ionogene oppervlakteactieve stof, emulgator, smeermiddelen, antimicrobiële middel of dispergeermiddel.
14. Toepassing van een samenstelling volgens één van de conclusies 1 tot 5 in een voedingsmiddel of geen voedingsmiddel, zoals een farmaceutisch of cosmetisch product.
15. Product verkregen door uitvoering van de werkwijze volgens één van de conclusies 6 tot 12.