DE69309099T2 - Verfahren zur herstellung von alkyglycoside estern. - Google Patents
Verfahren zur herstellung von alkyglycoside estern.Info
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- C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
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Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Alkylglycosidestern, bei dem ein Alkylglycosid und ein Acylgruppendonator mit einem Enzymkatalysator in Kontakt gebracht werden.
- Ein derartiges Verfahren ist aus z.B. den PCT-Patentanmeldungen WO-B-8901480 und WO-B-9009451 sowie aus Synthesis, Februar 1990, Seiten 112-115, und J. Chem. Soc., Chem. Comun. 1989, Seiten 934-935, bekannt.
- In diesen Publikationen sind Verfahren zur enzymkatalysierten Herstellung von 6-O-Acylglucopyranosiden durch einfaches Mischen des Ausgangsalkylglycosids mit einer Fettsäure bei 70ºC in Gegenwart einer immobilisierten Lipase beschrieben. Das bei der Reaktion gebildete Wasser wird unter Vakuum entfernt. Unter Verwendung einer Spezies von Candida antarctica wurden auf diese Weise Ausbeuten von 85 bis 95 % der 6-O-Monoester erhalten. Obgleich ein geeignetes Lösungsmittel, wie Hexan oder Acetonitril, verwendet werden kann, inaktiviert ein solches Lösungsmittel das Enzym im allgemeinen; und sie sind toxisch, was für die Umwelt schädlich ist und eine gründliche Reinigung des Endproduktes erfordert, wenn dieses für Nahrungsmittel- oder kosmetische Zwecke verwendet werden soll.
- Ein Probem bei den so beschriebenen Verfahren ist die hohe Viskosität des Alkylglycosids, das mit der geschmolzenen Fettsäure gemischt werden muß, was sehr schwierig ist und die Gesamtreaktionszeit erheblich erhöht. Auch wenn die Menge an Acyldonator relativ zum Alkylglycosid zwecks Erhöhung der Reaktionswirksamkeit erhöht wird, besteht die Neigung zur Bildung erheblicher Mengen an Nebenprodukten, wie Diestern.
- Daher besteht noch Bedarf an einem Verfahren zur Herstellung von Alkylglycosidestern mit einem hohen Monoestergehalt bei hoher Reaktionsgeschwindigkeit ohne die oben dargestellten Probleme.
- Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung von Alkylglycosidestern zur Verfügung zu stellen, bei welchem ein Alkylglycosid und ein Acylgruppendonator mit einem Enzymkatalysator in Kontakt gebracht werden, bei dem in relativ kurzer Zeit Alkylglycosidmonoester hoher Reinheit gebildet werden.
- Bei intensiven Forschungen wurde gefunden, daß - wenn man das Alkylglycosid und den Acyldonator mit einem oberflächenaktiven Material, vorzugsweise mit einer wirksamen Menge des gebildeten Alkylglycosidesters, mischt - eine stabile Mikroemulsion gebildet wird, die während des gesamten Herstellungsverfahrens sehr leicht zu handhaben ist. Unter einer "Mikroemulsion" wird in der gesamten Beschreibung und den beigefügten Ansprüchen ein dispergiertes, durch oberflächenaktive Mittel stabilisiertes System verstanden, das ein micellares System oder eine echte Mikroemulsion sein könnte.
- Durch Verändern des Verhältnisses von Acyldonator zu Alkylglycosid schien es möglich zu sein, die Viskosität der Mikroemulsion zu steuern, während die Stabilität der Mikroemulsion durch die Menge und (in geringerem Maß) die Art des verwendeten oberflächenaktiven Materials gesteuert werden konnte. Ein molares Verhältnis von Acyldonator zu Alkylglycosid von 1,0 bis 2,0 mol Acyldonator pro mol Alkylglycosid wird bevorzugt.
- In dem US-Patentdokument US-A-4 614 718 (Seino et al.) ist angegeben worden, das Zucker- oder Zucker-Alkohol-Fettsäureester hergestellt worden sind, indem man einen niederen Alkylester einer Fettsäure in einer Lösung von Zucker in einem Lösungsmittel, wie Propylenglykol oder Wasser, mit Hilfe eines Emulgators, z.B. Seife, dispergiert, worauf das Lösungsmittel entfernt wird, bevor man die Umesterungsreaktion beginnt. Dieses Verfahren ist laut Aussage als das "Mikroemulsionsverfahren" bekannt (vgl. US-A-4 614 718, Spalte 1, Zeilen 17-22). Dieses ist jedoch ein nicht-enzymatisches Verfahren, und Seino et al. sagen deutlich aus, daß dieses Verfahren schwere Nachteile aufweist, z.B. die hohe, zu einer Verfärbung führende Reaktionstemperatur und die Verwendung von Lösungsmitteln. Das "Mikroemulsionsverfahren" wurde im Detail im Journal of the American Oil Chemists' Society, Bd. 44, Nr. 5 (Mai 1967), 307-309, beschrieben. In dieser Veröffentlichung ist beschrieben worden, wie in Propylenglykol gelöste Saccharose, Methylstearat, Natriumstearat und ein Kaliumcarbonatkatalysator zur Bildung einer durchsichtigen Mikroemulsion vereinigt werden. Auf Seite 309 wurde angegeben, daß diese Mikroemulsion bei 130 bis 135ºC gebildet wird und daß die Mikroemulsion bei Raumtemperatur nicht stabil ist.
- Beim erfindungsgemäßen Verfahren können die Mikroemulsionen bei Raumtemperatur gebildet werden, und sie sind unendlich lange stabil. Diese Stabililtät ist ein Vorteil, weil es möglich ist, die Mikroemulsion vorzufertigen und sie dann zu lagern, ohne daß irgendeine Gefahr besteht, daß sie sich in ihrer Natur oder Zusammensetzung durch Ausfällung oder Phasentrennung verändert. Es ist auch keine Heizbehandlung nötig, die die Farbe des Produktes beeinträchtigen kann.
- Auch in dem Verfahren von Osipow et al. wird das Lösungsmittel im System belassen, bis es während des Reaktionsverlaufes abdestilliert wird, und außerdem wird Kaliumcarbonat verwendet, was die Bildung des anionischen oberflächenaktiven Mittels unterstützt, das zum Stabilisieren der Mikroemulsion benötigt wird und als Katalysator wesentlich ist. Bei dem Verfahren der vorliegenden Erfindung spielt der Katalysator im Mikroemulsionsverfahren überhaupt keine Rolle, und das Lösungsmittel wird entfernt, was eine sehr stabile Mikroemulsion hinterläßt.
- Daher betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von Alkylglycosidestern, bei dem ein Alkylglycosid und ein Acylgruppendonator mit einem Enzymkatalysator in Kontakt gebracht werden, das dadurch gekennzeichnet ist, daß aus den Reaktanten eine stabile Mikroemulsion gebildet wird, bevor die Reaktanten unter Verwendung eines oberflächenaktiven Materials mit dem Enzymkatalysator in Kontakt gebracht werden.
- Die stabile Mikroemulsion der Reaktanten kann auf mehrere Weisen hergestellt werden, die bis zu einem bestimmten Grad von der Art und den relativen Mengen der Reaktanten bestimmt werden. Es ist möglich, von dem Acyldonator und dem Alkylglycosid auszugehen, das oberflächenaktive Material zuzufügen und die erhaltene Mischung heftig zu rühren. In Abhängigkeit von der Art des Alkylglycosids und des Acyldonators und ihrer relativen Mengen dauert dies aufgrund der viskosen Natur des Alkylglycosids noch eine gewisse Zeit, aber auf diese Weise wird aufgrund der großen Kontaktfläche, die dem Enzymkatalysator im nächsten Schritt des Verfahrens durch die Mikroemulsion geboten wird, bereits eine Verbesserung des Verfahrens erhalten.
- Es hat sich jedoch als vorteilhaft erwiesen, das Alkylglycosid, den Acyldonator und das oberflächenaktive Material in einem gemeinsamen Lösungsmittel, das vorzugsweise harmlos ist, wie Ethanol, unter Rühren zu lösen. Wenn das Lösungsmittel aus der homogenen Lösung abgedampft wird, bildet sich die Mikroemulsion spontan. Das abgedampfte Lösungsmittel kann kondensiert und in das Verfahren zurückgeführt werden. Geeignete Lösungsmittel sind niedrige Alkanole mit bis zu 4 C-Atomen und mehrwertige Alkohole, wie Glycole, oder Glycerol; es wird jedoch vorzugsweise ein Lösungsmittel mit einem Siedepunkt unter etwa 100ºC verwendet, das harmlos ist. Die Mikroemulsion wird vorzugsweise zwischen Raumtemperatur (15ºC) und 80ºC gebildet.
- In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Alkoholüberschuß in der vorangehenden Herstellung des Alkylglycosids verwendet, so daß eine Mischung aus Alkylglycosid und Alkohol erhalten wird. Diese Mischung wird dann mit dem Acyldonator und dem oberflächenaktiven Material (vorzugsweise dem gebildeten Alkylglycosidester) gemischt, und unter Rühren wird dann der überschüssige Alkohol durch Destillation oder Abdampfen entfernt, worauf man eine stabile Mikroemulsion erhält. So wurde z.B. mit 5 Gew.-% Ethylglucosiddodecansäureester, Dodecansäure und Ethylglucosid schließlich eine Emulsion mit einer Viskosität von 300 bis 400 cP bei 60 bis 80ºC erhalten.
- Das oberflächenaktive Material ist vorzugsweise der im Verfahren gebildete Alkylglycosidester, und eine wirksame Menge des gebildeten Esters wird zur Bildung der stabilen Mikroemulsion kontinuierlich in das Verfahren zurückgeführt.
- Es ist auch möglich, die stabile Mikroemulsion zu bilden, indem man andere, vorzugsweise nichtionische und/oder anionische oberflächenaktive Mittel verwendet, beispielsweise Fettsäuremonoglyceride, Polyglycerolfettsäureester, Fettsäurenatrium- oder -kaliumseifen, Zuckerester, Zuckeralkoholester, Natriumbis(2-ethylhexyl)-sulfosuccinat, andere als in der Reaktion gebildete Alkylglycosidester, Alkylpolyglycoside und Mischungen davon.
- Das oberflächenaktive Mittel oder die Mischung davon ist vorzugsweise harmlos oder nahrungsmittelgeeignet. Im allgemeinen werden keine oberflächenaktiven Mittel verwendet, die unter den Reaktionsbedingungen an der Reaktion teilnehmen.
- Nach Bildung der Mikroemulsion kann der Enzymkatalysator unter Rühren zugefügt werden, wobei man die Mischung bei etwa 30 bis 80ºC hält, während man ferner ein Vakuum zur Entfernung des in der Veresterungsreaktion gebildeten Wassers anlegt. Die Reaktionsmischung kann z.B. durch einen äußeren Verdampfer (Fallfilm- oder Fraktionierbürstenreaktor) zirkuliert werden, um die Entfernung des Wassers aus der Veresterung zu erleichtern, jedoch auch, um den bei der Bildung der Mikroemulsion verwendeten Alkohol zu entfernen.
- Das Immobilisieren von Enzymkatalysatoren ist bekannt, was gewöhnlich das Vernetzen von Zellhomogenaten, das Auftragen auf einen festen Teilchenträger, z.B. Kunststoffe, Polysaccharide, Ionenaustauscherharze, Silicate (Glas), Einschließen in Gele u. dgl. beinhaltet. Derartige immobilisierte Enzymkatalysatoren haben den Vorteil, leicht abtrennbar zu sein. Überraschenderweise ermöglicht die vorliegende Erfindung die Verwendung des Enzymkatalysators in Form einer Lösung oder Dispersion. Die Verwendung der Mikroemulsion erlaubt eine leichte und äußerst wirksame Dispersion des Enzymkatalystors in der Reaktionsmischung, wobei sich fast jedes Enzymmolekül in einem unterschiedlichen Tröpfchen der Mikroemulsion befindet. Dies führt zu schnellen Reaktionsgeschwindigkeiten mit einem hohen Grad an Umwandlung.
- In der europäischen Patentanmeldung EP-A-0 334 498 (Cerestar Holding BV) ist offenbart worden, Ester von Alkylglucosiden unter Verwendung eines nicht-immobilisierten Enzymkatalalysators herzustellen; aber erstens variieren die Reaktionszeiten von 24 bis 120 Stunden, und - wichtiger - die Ausbeuten sind nicht höher als 50 %.
- Die durch die vorliegende Erfindung ausgeführte Reaktionstechnik führt tatsächich zu kurzen Reaktionszeiten und sehr hohen Ausbeuten an fast reinem Produkt.
- Der Enzymkatalysator ist ein Katalysator, der bei der Hydrolyse von Esterbindungen aktiv und daher eine Hydrolase ist. Der Enzymkatalysator wird vorzugsweise aus der aus Lipasen (z.B. Schweinepankreaslipase oder mikrobielle Lipase), Esterasen oder Proteasen bestehenden Gruppe ausgewählt. Die Verwendung thermostabiler Lipasen, die z.B. von Candida antarctica stammen, wie dies in der PCT-Anmeldung WO-B-8802775 (Novo Industri) beschrieben ist, oder die von Mucor miehei stammen, wird bevorzugt.
- Wenn der Enzymkatalysator in immobilisierter Form verwendet wird, besteht eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens in der Bildung der Mikroemulsion der Reaktanten mit dem oberflächenaktiven Material, vorzugsweise aus einer Ausgangslösung in einem bereits früher genannten gemeinsamen Lösungsmittel, worauf die Mikroemulsion durch ein oder mehrere Betten gepumpt wird, die mit dem auf einem geeigneten Trägermaterial immobilisierten Enzymkatalysator gefüllt sind. Zwischen den Reaktoren wird das in der Reaktion gebildete Wasser entfernt, indem man zweckmäßigerweise die Reaktionsmischung durch einen Fallfilm- oder Fraktionierbürstenverdampfer leitet, um sicherzustellen, daß die Veresterungsreaktion den geforderten hohen Grad an Umwandlung erreicht. Diese Ausführungsform unter Verwendung eines Füllbettreaktors würde ohne die Anwendung der erfindungsgemäßen Mikroemulsionstechnik technisch nicht durchführbar sein.
- Die Alkylgruppe des Alkylglycosids kann eine gesättigte oder ungesättigte, gerad- oder verzweigtkettige Alkylgruppe mit 1 bis 18 C-Atomen sein. Die Alkylgruppe kann mit funktionellen Gruppen, wie Hydroxylgruppen, substituiert sein. Die Verwendung einer gesättigten, geradkettigen Alkylgruppe mit 1 bis 8 C-Atomen wird bevorzugt.
- Der Glycosidteil des Alkylglycosids umfaßt 1 bis 3 Monosaccharideinheiten. Diese Monosaccharideinheiten liegen vorzugsweise in der Pentose- oder Hexoseform (insbesondere der Furanose- oder Pyranoseform) vor. Geeignete Monosaccharide sind Arabinose, Ribose, Xylose, Xylulose, Lyxose, Ribulose und 2-Desoxyribose, Glucose, Fructose, Galactose, Mannose, Sorbose, Talose und Desoxyzucker, wie 2-Desoxyglucose, 6-Desoxygalactose, 6- Desoxymannose und 2-Desoxygalactose. Bevorzugte Disaccharide sind Maltose, Isomaltose, Saccharose, Cellobiose, Lactose und Sophorose. Es können auch verschiedene Hepturosen, wie Glucohepturose, Arohepturose, Sedohepturose und Mannohepturose, verwendet werden, Es können auch Mischungen von Alkylglycosiden verwendet werden.
- Der Acylgruppendonator wird aus der aus gesättigten oder ungesättigten, gerad- oder verzweigtkettigen Fettsäuren mit 4 bis 24 C-Atomen ausgewählt. Die Fettsäuren können auch funktionelle Gruppen, wie Hydroxylgruppen, Halogenatome und ähnliche andere Gruppen, umfassen.
- Eine weitere Gruppe von Acyldonatoren sind die Ester der genannten Fettsäuren mit Alkanolen, die 1 bis 8 C-Atome aufweisen. Schließlich kann der Acylgruppendonator ein Monoglycerid, Diglycerid und/oder Triglycerid dieser Fettsäuren sein. Es können auch Mischungen von Acylgruppendonatoren verwendet werden. Die Verwendung freier Fettsäuren und der C&sub1;-C&sub3;-Alkylester dieser Fettsäuren wird bevorzugt.
- Auch Fettsäureoximester können als Acyldonatoren verwendet werden.
- Die Reaktionstemperatur, bei der die Reaktanten der Mikroemulsion mit dem Enzymkatalysator in Kontakt gebracht werden, reicht von 20 bis 110ºC, vorzugsweise von etwa 30 bis 80ºC.
- Zur Entfernung von jeglichem Lösungsmittel oder dem bei der Reaktion gebildeten Wasser der Veresterung wird das erfindungsgemäße Verfahren vorzugsweise bei unteratmosphärischem Druck (Vakuum) durchgeführt.
- Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Alkylglycosidester können vorteilhafterweise auch in Detergenzzusammensetzungen, in kosmetischen Produkten und Zusammensetzungen und in Nahrungsmitteln oder Nahrungsmitteladditivzusammensetzungen verwendet werden.
- Die Erfindung wird nun durch die folgenden Beispiele weiter veranschaulicht.
- In diesem Beispiel ist die Bildung stabiler Mikroemulsionen aus Ethylglucosid, Fettsäure und oberflächenaktivem Mittel beschrieben worden.
- Eine Mischung aus 60 g Laurinsäure, 52 g Ethylglucosid und 5,6 g eines oberflächenaktiven Mittels wurde in 100 ml Ethanol gelöst. Dann wurde das Lösungsmittel unter Verwendung eines Rotationsverdampfers aus der Mischung abgedampft, und die Stabilität der nach Entfernung des gesamten Lösungsmittels zurückgelassenen Mischung wurde bestimmt. Wenn ein stabiles Mikroemulsionsystem gebildet ist, bleibt das System homogen; dagegen ist es in Fällen, wo keine Mikroemulsion gebildet ist, klar ersichtlich, daß sich das System in zwei deutliche Phasen trennt.
- Die folgenden oberflächenaktiven Mittel lieferten, wie gefunden wurde, stabile Mikroemulsionen:
- Alkylpolyglucoside, hergestellt aus Decanol und Dodecanol mit einem durchschnittlichen Polymerisationsgrad des Polyglucosids von 1,4; 20 g einer 28 gew.-%-igen Lösung von Natriumlaurylethersulfat in Wasser; Natriumlaurylsulfat; Natriumdihexylsulfosuccinat.
- Eine Lösung eines Alkylpolyglucosids (33 g, direkt abgeleitet von Decanol und Glucose nach einem Standardverfahren, wie in der USP 3 839 318 beschrieben) in Ethanol (50 ml) wurde zu einer Mischung von Ethylglucosid (312 g) und Laurinsäure (360 g), enthalten in einem mit einem Rührer und Kühler versehenen Rundkolben, zugefügt.
- Ein weiterer Ethanolanteil (100 ml) wurde zugefügt, und die Mischung wurde auf 70ºC erwärmt und auf dieser Temperatur gehalten, bis sich alle Materialien gelöst hatten. Nachdem die Lösung homogen war, wurde das Ethanol durch Destillation entfernt, und Trägerlipaseenzym (SP 435, von Novo Nordisk A/S, 33 g mit 33 ml Wasser aufgeschlämmt) wurde zur erhaltenen homogenen Mischung zugesetzt.
- Nach der Enzymzugabe wurde die Reaktionsmischung auf 75ºC erhitzt und unter Vakuum gerührt, um das bei der Veresterungsreaktion gebildete Wasser zu entfernen. Die Reaktion wurde durch HPLC verfolgt, und nach 23 Stunden Reaktionszeit wurde eine 80- %ige Umwandlung des Ethylglycosids in den Ester festgestellt.
- Eine Lösung von Ethylglucosid (30 %) in Ethanol (500 kg Ethylglycosid) wurde in einen mit Kühler, Vakuumsystem und Rührer ausgerüsteten Autoklaven gepumpt, und das Ethanol wurde durch Destillation entfernt, was einen viskosen Sirup zurückließ. Geschmolzene Laurinsäure (540 kg, Unichema Prifac 2922, Marke) wurde zugefügt, und die Mischung wurde auf 70ºC gehalten und 4 Stunden gerührt, worauf die Reagenzien noch nicht vollständig gemischt waren. Eine dicke Schicht Ethylglucosid verblieb am Boden des Autoklaven. Enzym (Novo SO 435, 50 kg) wurde zugefügt, und das System wurde 24 Stunden unter Vakuum (10 mbar) auf 75ºC gehalten. Nach 6 Stunden war die Reaktionsmischung homogen, und die Analyse durch HPLC zeigte, daß das Ethylglucosid in den Laurinsäureester umgewandelt war (85-%ige Umwandlung nach 15 Stunden). Dieses Beispiel zeigt klar den Vorteil der Bildung der homogenen Mikroemulsion in Lösung.
- Das Verfahren von Beispiel III wurde mit den folgenden Abänderungen wiederholt: bevor der Akohol vom Ethylglucosid abdestilliert wurde, wurden 50 kg des in der vorangehenden Reaktion hergestellten Esters zugefügt. Die Fettsäure wurde zugegeben, während der Alkohol aus dem Reaktor abdestilliert wurde; am Ende der Destillation war die Reaktionsmischung ein mobiler Sirup, der ohne Schwierigkeit gerührt werden konnte.
- C&sub1;&sub2;-Fettsäureethylglucosidester (13,0 g) und Ethylglucosid (112,0 g) wurden in einen 500 ml-Rundkolben eingewogen und bei 80ºC unter Rühren mit einem Rührwerkzeug gemischt. Laurinsäure (130,4 g) (Prifrac 2920, von Unichema, internationale Marke) wurde in das Gefäß gegeben, und weiteres 2-stündiges Rühren bei 80ºC und einem Druck von 20 mbar lieferte eine Mikroemulsion und entfernte außerdem restliches Ethanol aus der Reaktionsmischung. An diesem Punkt wurden dem Gefäß Proben zur Analyse durch HPLC und zur Bestimmung der Säurezahl entnommen.
- Die Temperatur der Reaktionsmischung wurde auf 60ºC und der Druck auf 10 mbar verringert. Eine Lösung von Candida antarctica Lipase B (800 mg) (SP 434, von Novo Nordisk, Aktivität = 200 KLU/g) in destilliertem Wasser (6 ml) wurde zum Inhalt des Gefäßes zugegeben. Das Rühren (bei 250 U/min) wurde fortgesetzt, und weitere Proben wurden, falls nötig, zur HPLC-Analyse und Bestimmung der Säurezahl entnommen. Die Reaktion wurde nach 23 Stunden beendet. Die Zusammensetzungen der Reaktionsmischung in Gew.-% bei unterschiedlichen Reaktionszeiten sind in Tabelle 1 angegeben. Nach 23 Stunden betrug die Ausbeute an Ethylglucosidester 90 %, bezogen auf Ethylglucosid.
- Die zur Analyse durch HPLC entnommenen Proben wurden in Fläschchen eingewogen. Nach Aufsetzen einer Verschlußkappe wurde jedes Fläschchen mindestens 30 Minuten in siedendes Wasser eingetaucht, um das Enzym in der Probe zu dekativieren. Die deaktivierten Proben wurden in bekannten Mengen von 96-%igem wäßrigen Ethanol gelöst und durch HPLC analysiert, um die Konzentration von Ethylglucosidester und Ethylglucosid in jeder Probe zu bestimmen. Tabelle 1
- EGE = C&sub1;&sub2;-Ethylglucosidester
- EG = Ethylglucosid
- LA = Laurinsäure
- Die Synthesegeschwindigkeit des Esters innerhalb der ersten 5 Stunden ist etwa linear bezüglich der Zeit und betrug über diese Zeitspanne 67 mmol Ester/h/g Enzym.
- Beispiel V wurde wiederholt, bei diesem Versuch wurde jedoch keine Menge des Esterproduktes vor der Zugabe des Enzyms in das Gefäß gegeben. Daher bildete sich keine Mikroemulsion in der Reaktionsmischung, bis die erforderliche Menge Ester im Gefäß synthetisiert worden war. Wie beim ersten Versuch wurde ein Mol-Verhältnis von Laurinsäure:Ethylglucosid von 1,2:1 angewendet.
- Ethylglucosid (112,5 g) und Laurinsäure (131 g) wurden in einen Rundkolben eingewogen. Restliches Ethanol wurde wie zuvor durch 2-stündiges Rühren bei 80ºC und 20 mbar entfernt. Candida antartica-Lipase B (800 mg) in destilliertem Wasser (6 ml) wurde zugefügt, und der Gefäßinhalt wurde bei 60ºC und etwa 15 mbar gerührt. Anfänglich war die Viskosität der Reaktionsmischung zu hoch, um Proben mittels Pipette zur Analyse zu entnehmen. Nach 2 Stunden wurden jedoch nach einer Verminderung der Viskosität Proben entnommen. Die Zusammensetzungen der Reaktionsmischung zu unterschiedlichen Reaktionszeiten sind in Tabelle 2 angegeben. Nach 23 Stunden betrug die Ausbeute an Ethylglucosidester etwa 90 %, bezogen auf Ethylglucosid. Dann ist auch die Synthesegeschwindigkeit des Esters über die ersten 5 Stunden bezüglich der Zeit etwa linear, wobei die Geschwindigkeit über diese Zeitspanne jedoch 50 mmol Ester/h/g Enzym betrug, was eine schnellere Reaktionsgeschwindigkeit durch die Bildung einer Mikroemulsion vor der Zugabe des Enzyms nahelegt. Tabelle 2
- EGE = C&sub1;&sub2;-Ethylglucosidester
- EG = Ethylglucosid
- LA = Laurinsäure
Claims (18)
1. Verfahren zur Herstellung von Alkylglycosidestern, bei dem
ein Alkylglycosid und ein Acylgruppendonator mit einem
Enzymkatalysator in Kontakt gebracht werden, dadurch gekennzeichnet,
daß aus den Reaktanten eine stabile Mikroemulsion gebildet
wird, bevor die Reaktanten mit dem Enzymkatalysator in Kontakt
gebracht werden, wobei ein oberflächenaktives Material
verwendet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
stabile Mikroemulsion der Reaktanten gebildet wird, indem man
eine wirksame Menge des produzierten Alkylglycosidesters als
oberflächenaktives Material verwendet.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das
oberflächenaktive Material aus der Gruppe ausgewählt wird, die
aus Fettsäuremonoglyceriden, Polyglycerolfettsäureestern,
Zukkeralkoholestern, Alkylglycosidestern, Alkylpolyglycosiden und
Mischungen davon besteht.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
stabile Mikroemulsion der Reaktanten gebildet wird, indem man
den Acylgruppendonator, das Alkylglycosid und das
oberflächenaktive Material in einem gemeinsamen Lösungsmittel löst, worauf
das Lösungsmittel aus der homogenen Lösung entfernt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das
Lösungsmittel aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus C&sub1;-C&sub4;-
Alkanolen, mehrwertigen Alkoholen und Mischungen davon besteht.
6. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem die Mikroemulsion
zwischen Raumtemperatur und 80ºC gebildet wird.
7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
stabile Mikroemulsion mit einem immobilisierten Enzym in
Kontakt gebracht wird.
8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
stabile Mikroemulsion mit einem in Form eines Füllkörperbettes
immobilisierten Enzym in Kontakt gebracht wird.
9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der
Enzymkatalysator in Form einer Lösung oder Dispersion in die
stabile Mikroemulsion dispergiert wird.
10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenhzeichnet, daß der
Enzymkatalysator eine Hydrolase ist.
11. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der
Enzymkatalysator aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus
Lipasen, Esterasen, Proteasen und Mischungen davon besteht.
12. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Alkylgruppe des Alkylglycosids eine gesättigte oder
ungesättigte, gerad- oder verzweigtkettige Alkylgruppe mit 1 bis 18 C-
Atomen ist.
13. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Alkylgruppe des Alkylglycosids eine gesättigte, geradkettige
Alkylgruppe mit 1 bis 8 C-Atomen ist.
14. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der
Glycosidteil des Alkylglycosids 1 bis 3 Monosaccharideinheiten
umfaßt.
15. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der
Glycosidteil des Alkylglycosids aus der Gruppe ausgewählt ist,
die aus Glucose, Fructose, Galactose, Xylose, Ribose, Mannose,
Arabinose, Lactose, Maltose, Isomaltose, Saccharose,
Cellobiose, Arabinose, Xylulose, Ribulose, 2-Desoxyribose, Sorbose,
Talose, 2-Desoxyglucose, 6-Desoxygalactose, 6-Desoxymannose, 2-
Desoxygalactose, Sophorose, Arohepturose, Sedohepturose,
Mannohepturose, Glucohepturose und Mischungen davon besteht.
16. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der
Acylgruppendonator aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus
gesättigten oder ungesättigten, gerad- oder verzweigtkettigen C&sub4;-
C&sub2;&sub4;-Fettsäuren, C&sub1;-C&sub8;-Alkylestern dieser Fettsäuren,
Glycerolestern dieser Fettsäuren und Mischungen davon besteht.
17. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Reaktanten mit dem Enzymkatalysator bei einer Temperatur von 20
bis 110ºC, vorzugsweise von 30 bis 80ºC, in Kontakt gebracht
werden.
18. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Reaktanten mit dem Enzymkatalysator bei unteratmosphärischem
Druck in Kontakt gebracht werden.
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