DK155087B

DK155087B - Fremgangsmaade til fremstilling af 4,1',6'-trichlor-4,1',6'-trideoxygalactosaccharose

Info

Publication number: DK155087B
Application number: DK262281A
Authority: DK
Inventors: Khizar Sultan Mufti; Riaz Ahmed Khan
Original assignee: Tate & Lyle Plc
Priority date: 1980-07-08
Filing date: 1981-06-15
Publication date: 1989-02-06
Also published as: DE3165986D1; IE811517L; DK262281A; US4380476A; SU1431680A3; JPS5746995A; DK155087C; EP0043649B1; IE51370B1; JPS6261597B2; EP0043649A1; GR74583B; CA1171852A; ATE9355T1

Description

i

DK 155087 B

Den foreliggende opfindelse angår en fremgangsmåde til fremstilling af det kraftige sødestof 4,1',6'-trichlor-4,1',6,-trideoxygalactosaccharose (TGS). Den ovennævnte trichlorgalactosaccharose er et kraftigt sødemiddel, som har en sødhed på flere hundrede gange saccharoses 5 sødhed. Dens anvendelse som et sødestof og sødepræpa rater, som indeholder den, beskrives i britisk patentskrift nr. 1.543.167. Fremstilling af 4, l',6'-trichJor-4, 1',6'-trideoxygalactosaccharose (i det nedenstående benævnt TGS) indebærer chlorsubstitution i saccharose-molekylet i en af de fem sekundære hydroxypositioner i to af de tre 10 primære hydroxypositioner. Denne særlige udvælgelse af positioner betyder, at en hvilken som helst syntetisk vej skal indebære fremstilling af et intermediært saccharosederivat, i hvilket de ønskede positioner er tilgængelige for chlorering, medens de andre positioner er blokerede. I særdeleshed må den reaktive 6-position ikke chlo-15 reres, medens 4-positionen skal gøres tilgængelig for chlorering.

En vej, der foreslås i litteraturen (Fairclough et al., Carbohydrate Research 40 (1975) 285 - 298) indebærer dannelse af 6,1',6'-tritrityl-derivatet af saccharose, peracetylering af molekylet og derefter detri-tylering med migrering af 4-acetylradikalet til 6-stillingen til dannelse 20 af 2,3,6,3',4'-penta-0-acetylsaccharose, som har de rigtige hydroxy-grupper ubeskyttede. Efterfølgende omsætning med et chloreringsmid-del giver 4,1',6'-trichlorgalactosaccharosepentaacetatet, som derefter giver TGS ved eliminering af acetylgrupper. Chloreringen forløber under inversion af konfiguration. 1' og 6'-stillingerne roterer frit, 25 men 4-stillingen kan ikke, og glucoseringen inverteres således i 4-stillingen til en galactosering, så at produktet er en galactosaccha-rose.

Omsætningssekvensen, der indebærer den samtidige detritylering og acetylskift, indeholder totalt et relativt højt antal trin, og initiale 30 trityleringsreaktion er uønsket ud fra et økonomisk synspunkt. Der er derfor et behov for en fremgangsmåde, som vil give det ønskede sødestof i et rimeligt udbytte ud fra saccharose i et lille antal trin.

Et af hovedproblemerne ved udformning af en fremgangsmåde til fremstilling af TGS er at forsøge at udforme et beskyttet mellempro- 2

DK 155087 B

dukt, som har de ønskede 4, V og 6'-stillinger tilgængelige for chlo-rering, medens andre stillinger enten er inaktive eller beskyttede.

Især skal den reaktive 6-stilling altid være beskyttet, med mindre 4-stillingen allerede er chloreret.

5 Forsøg på at beskytte 6-stillingen alene støder på det problem, at 6'-stiIlingen sædvanligvis på lignende måde er reaktiv, og det er vanskeligt at fremstille det ønskede derivat på selektiv måde.

Den foreliggende opfindelse bygger på en radikal tilnærmelse til problemet i sin helhed og bygger på den erkendelse, at forsigtig 10 monoacylering af saccharose vil give en blanding af saccharosemo-noacylater (uundgåeligt sammen med nogle højere acylater, men indeholdende en væsentlig andel af 6-monoacyIatet), og at når de blandede acylater chloreres, er det muligt at adskille den ønskede TGS fra de andre fremstillede produkter uden unødvendig vanskelighed.

15 I henhold til den foreliggende opfindelse tilvejebringes en fremgangsmåde til fremstilling af 4,V,6'-trichlor-4, V,6'-trideoxygalactosaccharo-se (TGS), hvilken fremgangsmåde er ejendommelig ved, at: a) saccharose omsættes med et acyleringsmiddel under betingelser til dannelse af en blanding af acylerede saccharosederivater, som inde- 20 holder en hovedandel af 6-monoacyleret materiale; b) 6-monoacyleret saccharosederivat adskilles eventuelt fra andre acylerede derivater før trin c); c) det monoacylerede saccha rosederivat omsættes med et chlorerings-middel, som kan chlorere et saccharose-6-acylat i 1', 4 og 6'-posi- 25 tionerne; og d) det dannede 4,1',6'-trichlor-4,1',6'-trideoxygalactosaccharosema-teriale deacyleres og fraskilles (i vilkårlig orden).

Det anvendte acyleringsmiddel kan være et hvilket som helst hen- i sigtsmæssigt acyleringsmiddel, som vil danne en saccharoseester, der 30 vil være stabil over for det chloreringsmiddel, der anvendes i b), og i som derefter kan hydrolyseres uden vanskelighed. Generelt er en i reagent, der tjener til dannelse af en aliphatisk, araliphatisk eller

DK 155087 B

3 arylcarboxylat, egnet. Særlig egnede carboxylater omfatter lavere alkylcarboxylater såsom acetater eller propionater; og arylcarboxylater såsom benzoater.

Acyleringsmidlet kan være et hvilket som helst aktivt derivat af den 5 pågældende syre og er ved carboxylisk acylering fortrinsvis et acyl-anhydrid eller acylhalogenid. Andre reagenter omfatter enylacylater og andre egnede aktive estere.

Reaktionsbetingelserne til acyleringen vil naturligvis afhænge af acyleringsreagentens natur. Omsætning af saccharose med et carbo-10 xylanhydrid, såsom eddikesyreanhydrid udføres hensigtmæssigt i nærværelse af en base, især et basisk tertiært aminopløsni.ngsmiddel såsom pyridin. Omsætning med et acylhalogenid kan udføres under lignende betingelser som omsætningen med et anhydrid, eller der kan alternativt anvendes vandige alkaliske betingelser, f.eks. de velkend-15 te Schotten-Baumann-betingelser.

Omsætningen med en enylester udføres hensigtsmæssigt i fraværelse af vand og i nærværelse af ikke mere end et spor af en basekatalysator i et polært aprot opløsningsmiddel. Disse betingelser, som beskrives i britisk patentansøgning nr. 2.052.492A, har vist sig at give et godt 20 udbytte af monoesterificeret saccharose i sammenligning med vandige og stærkt basiske betingelser, der har en tendens til at give ukontrolleret højere esterif i kation. Syrebetingelser er uegnede, da saccharose har en tendens til at blive hydrolyseret i monosaccharidfragmen-ter.

25 Når acylsubstituenten er en længerekædet aliphatisk carboxylisk acyl, f.eks. et fedtsyrecarboxylat, udføres acyleringsomsætningen hensigtsmæssigt under anvendelse af fedtsyrehalogenidet under basiske betingelser eller ved hjælp af en transesterif i kation, især under anvendelse af en lavere alkylester af fedtsyren, f.eks. methyleste-30 ren. Fedtsyren selv kan omfatte en enkelt fedtsyre, f.eks. med 8 eller flere carbonatomer i den aliphatiske kæde, især fra 10 til 18 carbonatomer. Fedtsyren kan alternativt omfatte en blanding af fedtsyrer afledt fra et naturligt forekommende triglycerid, f.eks. talg- 4

DK 155087 B

fedtsyrer, kokosnødfedtsyre eller palmefedtsyrer. Tran seste rif i kationsreaktionen kan udføres ved en hvilken som helst af de fremgangsmåder, der er velkendte inden for saccharoseområdet, især basekatalyserede omsætninger i et opløsningsmiddel såsom dimethylformamid 5 eller opløsningsmiddelfri omsætning ved atmosfæretryk såsom omsætningen beskrevet i britisk patentskrift nr. 1.399.053. Andre acyleringsmidler omfatter trichloracetylchlorid, benzoylcyanid, propi-onsyreanhydrid og smørsyreanhydrid.

Successen for totalfremgangsmåden ifølge den foreliggende opfindelse 10 bygger på monoacyleringen, som giver en hovedandel af 6-acylat.

Således bør acyleringen i en hvilken som helst af de ovennævnte fremgangsmåder til acylering udføres på en sådan måde, at ikke kun er monoacyleringen den overvejende omsætning, men også at så meget muligt af monoacyleringen er i 6-stillingen, snarere end andre steder.

15 Monoacyleringen kan maksimeres ved at kontrollere reaktionen, f.eks. ved at holde saccharose i overskud under omsætningen af acylerings-midlet eller under anvendelse af en særdeles lav reaktionstemperatur.

Det er et særligt foretrukket aspekt af den foreliggende opfindelse, at acyleringen udføres under anvendelse af eddikesyreanhydrid i en 20 tertiær aminbase såsom pyridin. Det har vist sig, at dette system er særlig specifikt til 6-acetylering, medens andre systemer (f.eks. benzoylchlorid under vandige betingelser) er mindre specifikke og giver en blanding af monoestere. Især kan 6-acetatet fremstilles overvejende ved omsætning af saccharose med eddikesyreanhydrid ved 25 en temperatur fra -20 til -75°C, fortrinsvis fra -25 til -45°C, i en tertiær aminbase såsom pyridin. Når der kræves særdeles lave temperaturer, er det nødvendigt at fortynde systemet med et inert opløsningsmiddel for at opløse pyridinet og forhindre, at det fryser til et fast stof. En keton såsom methylethylketon (MEK) eller acetone er 30 hensigtsmæssig. Ved en mest foretrukken udførelsesform for fremgangsmåden opløses saccharose i den minimale mængde pyridin (ca.

1:12,5 på vægtbasis) til dannelse af en varm opløsning, som afkøles til ca. -35°C. Eddikesyreanhydrid (et lille molært overskud) tilsættes derefter gradvis, blandingen agiteres i adskillige timer, typisk ca. 6 35 timer. En sådan fremgangsmåde giver en reaktionsblanding, som indeholder ca. 40% af 6-acetatet (ca. 40%'s udbytte).

5

DK 155087 B

Chloreringsreaktionen kan udføres på det blandede acylerede produkt, der fås i første trin, uden nogen isolering eller adskillelse af produkterne på dette trin, men 6-acylderivatet kan alternativt isoleres før chloreringen, f.eks. ved chromatografi. Chloreringsreagenten kan 5 være en hvilken som helst reagent, der er i stand til at chlorere et saccharose-6-acylat i V-, 4- og 6'-stillingerne. En foretrukken chlo-reringsreagent er på grund af dens lette anvendelse og dens selektivitet en reagent af Vilsmeier-type, f.eks. et N,N-dialkyl-(chlorme-thaniminium)chlorid med den almene formel 10 [XCIC = nr2] Cl" hvor R betegner en alkylgruppe, typisk en methyl- eller ethylgruppe, hvor X betegner hydrogen eller methyl.

Reagenter af denne type fremstilles ved omsætning af et uorganisk 15 syrechlorid med et N,N-dialkylformamid eller Ν,Ν-dialkylacetamid. Det uorganiske syrechlorid kan typisk være phosphorpentachlorid, phos-gen eller thionylchlorid.

Det er især overraskende, at denne reagent uden risiko chlorerer i 4', V- og 6'-stillingerne i et saccharosemolekyle, da denne klasse af 20 sure reagenter generelt er velkendte for sin specificitet som et chlo-reringsmiddel af mere aktive primære hydroxyforbindelser. Således fås, når N,N-dimethyl-(chlormethanimmium)chlorid omsættes med uridin, 5-chloruridin uden nogen tilsyneladende chlorering i de to mulige sekundære stillinger (Dods & Roth, Tetrahedron Letters 165 -25 168, 1969). Endvidere giver omsætning af et saccharid i hvilket den primære hydroxygruppe og tre af de fire tilgængelige sekundære hydroxygrupper er beskyttet til acetalisering, så der til rest haves en fri sekundære hydroxygruppe, faktisk det chlorerede produkt, i hvilket den primære hydroxygruppe er erstattet med chlor, idet den 30 beskyttende acetal er flyttet til den sekundære position. Således giver 1,2:5,6-0-diisopropyliden-a-D-g!ucofuranose 6-chlor-6-deoxy- 1,2:3,5-0-diisopropyliden-a-D-glucofuranose i et udbytte, der overstiger 70% (Hanession og Pleassas, J. Org. Chem. 34, 2163 - 2170, 1969).

6

DK 155087 B

Det har vist sig, at de pågældende reagenter kan omsættes med 6-O-acetylsaccharose til dannelse af det tilsvarende 4,l',6'-trichlor-derivat (dvs. TGS-monoacetat) i godt udbytte, f.eks. ca. 65%.

Reagenterne kan fremstilles ved at omsætte et uorganisk syrechlorid 5 med Ν,Ν-dialkylamid med formlen R2NCOX, hvor R og X har den ovenfor angivne betydning. Reagenterne kan dannes in situ, men fremstilles fortrinsvis i forvejen og isoleres, før de anvendes. Det uorganiske syrechlorid kan f.eks. være thionylchlorid, phosphoroxy-chlorid eller sulfurylchlorid, men det foretrukne syrechlorid er phos-10 phorpentachlorid (som giver reagenten IV^^CHCI) Cl ). Amidet er fortrinsvis et formamid (X = H) såsom dimethylformamid (dmf). Reagenten fremstilles fortrinsvis ved at sætte n kg PCI^ til kraftigt omrørt koldt dimethylformamid (ca. 1,5 n liter) idet temperaturen holdes under 50°C. Blandingen agiteres derefter i ca. 1 time under 15 afkøling ved ca. 0°C, og det resulterende krystallinske materiale frafiltreres, vaskes og tørres i vakuum. Omsætningen med saccharo-se-6-acetat udføres derefter fortrinsvis i et opløsningsmiddel såsom dimethylformamid selv (af hensyn til systemets homogenitet) eller et inert opløsningsmiddel såsom et chlorcarbonhydrid, f.eks. trichlor- 20 ethan, eller et araliphatisk carbonhydrid, f.eks. toluen eller xylen.

Koncentrationen af saccharosemonoesteren i chloreringsmediet er hensigtsmæssigt fra 5 til 45%, fortrinsvis fra 12 til 15 vægtprocent.

Den mængde Vilsmeier-reagens, der anvendes, er fortrinsvis fra ca.

21 til 45 mol pr. mol af monoesteren, dvs. fra ca. 7 til 15 molækviva-25 lenter. En mængde på ca. 33 mol pr. mol af monoesteren er optimal.

Det er vigtigt, at vand afholdes fra at komme i kontakt med reagenten, og af denne årsag bør monoesteropløsningen og reagentopløsningen fortrinsvis tørres, og reaktionsbeholderen bør udstyres med et tørrerør.

30 Chloreringsomsætningen er exoterm, og det er således ønskeligt at tilsætte en afkølet opløsning af monoesteren langsomt til reagentopløsningen under afkøling, så at den faktiske reaktionstemperatur holdes mellem 100 og 140°C. Det foretrukne område er fra 115 til 125°C, da lavere temperaturer fører til langsomme reaktioner, medens 35 højere temperaturer fører til nedbrydning af saccharosen.

7

DK 155087 B

Vilsmeier-chloreringsproduktet oparbejdes fortrinsvis ved neutralisering og hydrolyse med en alkohol/base-blanding, f.eks. methanolisk ammoniumhydrid (2:1, på vægtbasis).

Et andet chloreringsmiddel, der kan anvendes, er sulfurylchlorid, som 5 først reagerer til dannelse af chlorsulfatestere af tilgængelige hydro-xygrupper. Disse chlorsulfatestere spaltes derefter eller simultant fra konfigurationsinversion til dannelse af det tilsvarende chlordeoxyace-tat. De chlorsulfaterede mellemprodukter kan hensigtsmæssigt isoleres, f.eks. ved at hælde reaktionsblandingen ud i iskold svovlsyreopløs-10 ning og ekstrahere syren med et opløsningsmiddel såsom chloroform.

Det vundne produkt kan dichlorsulfateres på den sædvanlige måde, f.eks. ved behandling med en katalytisk mængde af et iodid såsom natriumiodid, fortrinsvis i kulden. Sulfurylchlorid er imidlertid mindre selektivt end Vilsmeier-reagensen, som derfor foretrækkes.

15 Som angivet ovenfor i den generelle omtale af fremgangsmåden ifølge opfindelsen kan adskillelse af det ønskede 6-acylat fra andre acylater udføres før eller efter chloreringen. Hensigtsmæssigt opspaltes den initiale blanding af acylater vundet i trin a) i trin b) til dannelse af en fraktion, der består af eller er rig på det ønskede 6-acylat. Denne 20 opspaltning kan udføres ved chromatografi, f.eks. silicagel. Det er imidlertid et foretrukket aspekt af den foreliggende opfindelse, at opspaltningen i trin b) udføres ved ionbytterharpikschromatografi. En hvilken som helst hensigtsmæssig ionbytterharpiks kan anvendes, og teknikken med opspaltning af saccharider på sådanne harpikser er 25 veldokumenteret. En polystyrensulfonsyrekationbytterharpiks er særlig hensigtsmæssig, f.eks. tværbundet med 4% divinylbenzen, f.eks. "Dowex" 50 x 4 fremstillet af Dow Chemical Company. Harpiksen anvendes i baseformen, hensigtsmæssigt fremstillet ved at opslæmme harpiksen med ammoniak. Harpiksen anvendes hensigtsmæssigt i en 30 kolonne og elueres med et egnet polært opløsningsmiddel, typisk en blanding af et polært organisk opløsningsmiddel og vand, f.eks. vandig acetone. På et sådant system kan reaktionsprodukterne og udgangsmaterialerne fra acyleringsreaktionen let og effektivt adskilles.

De første stoffer, der elueres, er de mindre polære di- og højere 35 estere og også pyridin og andre baser fra acyleringen. Disse efterfølges af monoacylater i en hovedtop og derefter efterfulgt af en uomsat saccharose.

8

DK 155087 B

Deacyleringen kan udføres ved en hvilken som helst kendt fremgangsmåde, og den valgte fremgangsmåde vil i en vis udstrækning afhænge af acylgruppens natur. Carboxylater fjernes hensigtsmæssigt ved behandling med en base såsom natriummethoxid i et alkoholisk 5 medium såsom methanol.

Imidlertid er et foretrukket aspekt af fremgangsmåden ifølge opfindelsen, at det chlorerede materiale isoleres efter først være per-acyleret. Således acyleres f.eks. trichlormonoacetatmellemproduktet fuldstændigt in situ ved omsætning med eddikesyreanhydrid i pyridin 10 til dannelse af trichlorpentaacetatet (TGSPA). Dette materiale kan derefter ekstraheres fra et vandigt oparbejdningssystem under anvendelse af et opløsningsmiddel såsom ethylacetat eller toluen, krystalliseres og deesterificeres.

Fremgangsmåden udføres fortrinsvis i trin b) med anvendelsen af et 15 Vilsmeier-chloreringsmiddel og med peracetylering af det chlorerede materiale. Under sådanne betingelser er det chlorerede saccharid overvejende TGSPA og kan let udskilles ved ekstraktion og krystallisation.

Alternativt vil successen for totalprocessen ifølge den foreliggende 20 opfindelse til dels afhænge af det faktum, at TGS selv kan isoleres uden unødvendig vanskelighed fra den vundne deacetylerede blanding af chlorerede saccharosederivater. Det har vist sig at chromatografi, f.eks. på silicagel, vil isolere TGS relativt simpelt. F.eks. fjerner eluering af den deacylerede blanding med en serie af elueringsmidler 25 ved stigende polaritet først de mindre polære biprodukter og derefter TGS, medens mere polære forbindelser forbliver bundet. Blandinger af chloroform og acetone er særlig egnede: en 2:1-blanding efterfulgt af en 1:l-blanding er effektiv til isolering af TGS i l:1-eluatet. Det foretrækkes at chromatografere efter deacylering, men chromatografisk 30 fraskillelse af TGS 6-acylat er også mulig. Det deacylerede materiale kan alternativt fordeles mellem opløsningsmidler såsom ethylacetat og vand eller chloroform og vand til opnåelse af en foreløbig adskillelse af trichloreret saccharose fra biprodukter. Fordelingen mellem chloroform og vand bevirker, at det højere chlorerede materiale og chloreret 9

DK 155087 B

pyridin (et biprodukt af sulfurylchlorid/pyridinreaktionen) går over i chloroformfasen, medens TGS og 1',4-dichlor-1',4-dideoxysaccharose (DGS) går over i vandfasen, idet DGS således genvindes som et nyttigt biprodukt fra en TGS-syntese som beskrevet ovenfor.

5 Fremgangsmåden ifølge den foreliggende opfindelse belyses nærmere ved nedenstående eksempler.

Eksempel 1.

a) Partiel acylering af saccharose.

2,0 g saccharose opløses i 30 ml pyridin ved kogning i 15 minutter.

10 Opløsningen afkøles til stuetemperatur, og 0,606 ml (1,1 M.E. (molækvivalenter)) eddikesyreanhydrid tilsættes. Reaktionsblandingen holdes ved stuetemperatur i 1 time. Tyndtlagschromatografi (CHCIg:

MeOH; 2:1) viser tre hurtigtløbende produkter, hvorhos det hurtigste er meget underordnet, end de tilbageværende to er i næsten lige 15 store mængder. Der er også ca. 25% uomsat saccharose. Eddikesyre-anhydridet forbruges på dette tidspunkt, og assay viser, at udbyttet af 6-acetat på dette trin er ca. 50%.

b) Chlorering af den delvis acetylerede saccharose.

Til ovenstående reaktionsblanding sættes 30 ml chloroform, og ind-20 holdet afkøles til -75°C i et tøris/acetonebad. Chloroform tilsættes primært for at forhindre frysning af pyridinet, men også for at gøre reaktionen langsommere og således tillade bedre kontrol under omsætningen. 14,2 ml (30 M.E.) sulfurylchlorid sættes derefter til den afkølede reaktionsblanding dråbevis i løbet af en periode på 1± time.

25 Reaktionsblandingen lades derefter opvarme til stuetemperatur og lades henstå ved den temperatur i 4 timer, hvorefter den opvarmes til 45°C i 12 timer og derefter afkøles til stuetemperatur.

Blandingen hældes langsomt under omrøring i 100 ml i forvejen til ca.

4°C afkølet 10%'s svovlsyreopløsning. Svovlsyreblandingen ekstraheres

DK 155087 B

10 to gange med chloroform, og chloroformekstrakten vaskes to gange med vand, mættet natriumhydrogencarbonatopløsning, pH-værdi 7, og derefter med vand og tørres over vandfrit natriumsulfat. Natriumsul-fatet frafiltreres, filtratet inddampes til en sirup, og siruppen opløses 5 i 50 ml methanol. Methanolopløsningen dechlorsulfateres derefter til en katalytisk mængde natriumiodidkrystaller, idet opløsningen holdes i et isbad. Der udfældes sulfater. Opløsningen neutraliseres derefter med natriumcarbonat til pH-værdi 7, og derefter frafiltreres sulfaterne og carbonaterne.

10 Filtratet deacetyleres derefter med natriummethoxid (IN til pH-værdi 10 i 4 timer). Tyndtlagschromatografi i ethylacetat: acetone: vand (6:6:1) viser TGS og adskillige hurtigere og langsommere løbende produkter.

Blandingen inddampes og elueres fra en søjle af silicagel ("Merck 15 Kieselgel" 60 70 - 230 mesh ASTM, ca. 75 g), under anvendelse af chloroform:acetone (2:1) til at begynde med og derefter chloroform: acetone (1:1) som elueringsmiddel, hvorved fås TGS i omtrentligt totaludbytte på 15% ud fra udgangssaccharosen.

Når. den deacetylerede sirup fordeles mellem ether og vand, går det 20 meste af de produkter, der løber hurtigere end TGS, over i etheren. Vandekstrakten inddampes og underkastes tyndtlagschromatografi (silicagel) til påvisning af tilstedeværelsen af fra 18 til 22% vandopløseligt materiale i form af TGS.

Ved en lignende omsætning fordeles den deacetylerede sirup mellem 25 chloroform og vand og den vandige fase inddampes og undersøges ved gas-væskechromatografi efter konventionel silylering. Ekstrakten viser sig at indeholde ca. 27% TGS og ca. 10% DGS.

Eksempel 2.

En renset blanding af 5 g saccharosemono- og di-estere fremstillet 30 ved transesterif i kation af saccharose med talg ved atmosfæretryk ved 11

DK 155087 B

130°C i fraværelse af et opløsningsmiddel (ifølge britisk patent nr. 1.399.053) behandles med sulfurylchlorid i samme molforhold som i eksempel 1, og blandingen oparbejdes på lignende måde. Tyndtlags-chromatografi (ethylacetat:acetone:vand; 6:8:1) viser tilstedeværelsen 5 af TGS.

Eksempel 3.

3,42 g (10 millimol) saccharose og 3,7 g (35 millimol) natriumcarbonat opløses i 60 ml vand. En opløsning af 2,9 ml (25 millimol) benzoylchlo-rid i 20 ml dichlormethan tilsættes, og blandingen omrøres ved stue-10 temperatur i 2 timer. Den vandige fase fraskilles og neutraliseres med fortyndet saltsyre og inddampes til tørhed, hvorved fås en blanding af uomsat saccharose og to monobenzoylerede forbindelser, som er til stede i forholdet 8:1. Blandingen af monobenzoylerede forbindelser adskilles fra saccharosen ved eluering gennem en silicagelsøjle 15 ("Merck Kiesege!" som før) under anvendelse af ethyiacetat/acetone/-vand 10:10:1.

Blandingen af monobenzoylerede forbindelser chloreres derefter under anvendelse af 30 molækvivalenter sulfurylchlorid som beskrevet i eksempel 1. Efter deesterif i kation af blandingen isoleres TGS ved 20 chromatografi på silicagel (som ovenfor).

Eksempel 4.

1. Acetylering.

250 g saccharose og 3,125 liter pyridin sættes til 5 liters flangehalset rundbundet kolbe ovenfra udstyret med omrører, tilbagesvaler og 25 opvarmningskappe. Blandingen omrøres og opvarmes i løbet af 20 minutter til kogepunktet, hvor opløsning sker. Kolben lades afkøle til stuetemperatur over adskillige timer uden omrøring, lades henstå natten over ved stuetemperatur og afkøles derefter til -35°C i et acetonebad. Afkølingsacetonen og kolbeindholdet omrøres med omrørere 12

DK 155087 B

ovenfra. Ved -35°C tilsættes 85 ml 1,1 M.E eddikesyreanhydrid, og temperaturen holdes ved -30 - -35°C i 6 timer. 20 ml vand tilsættes, og reaktionsblandingen lades antage stuetemperatur natten over.

Reaktionsblandingen overføres til en 10 liters Buchi-kolbe og ind-5 dampes ved 50°C ved vandluftpumpen (10 - 40 mm Hg) i 1 time (destillat ca. 3 liter) og under højvakuum (5 - 10 mm Hg) i 1 time, hvorved fås et produkt i form af et klæbrigt fast stof (ca. 380 g).

400 ml acetone-vand (7:3) sættes til kolben, opvarmes til 50°C og roteres, indtil fuldstændig opløsning sker. Den resulterende opløsning 10 fordeles i 2 lige store portioner på ca. 360 ml, idet Buchi-kolben -vaskes fuld med et yderligere volumen på ca. 50 ml acetone-vand. En prøve (ca. 1 ml) af dette materiale inddampes til en sirup og underkastes analyse for saccharose-6-acetatindholdet. (Analyse: ca. 40% saccharose-6-acetat). Det tilbageværende materiale lagres i en til-15 proppet kolbe ved 4°C, til anvendelsen.

2. Harpikssøjleadskillelse.

Den anvendte harpiks er "Dowex" 50 x 4, 50 - 100 mesh (tør) poly-styrensulfonsyrekationbytterharpiks, der er tværbundet med 4% divi-nylbenzen der kan fås fra Sigma i hydrogenform. 3,8 kg af harpiksen 20 i hydrogenform opslæmmes i vand til et volumen på 6 liter. 900 ml ammoniakopløsning (vægtfylde 0,880) tilsættes og omrøres forsigtigt manuelt. Et overskud af ammoniak bør da have været til stede. Harpiksen vaskes ved dekantering med demineraliseret vand (4 liters portioner) indtil den er ammoniakfri. Vandet fradekanteres, og har-25 piksen omrøres med 4 liter acetone. Acetonen fradekanteres derefter, og harpiksen omrøres to gange med 4 liter 70%'s acetone (70 dele acetone + 30 dele demineraliseret vand). En glas-QVF-kolonne, 7,7 cm diameter x 100 cm, udstyres med top og bundflange til B34-slib-adap-torer. Bundslibet forsynes med en B34-muffe og hane, og muffen 30 pakkes med glasuld for at beskytte harpiksen. Topkonusen forsynes med et opløsningsmiddelafgivende system. Harpiksopslæmningen hældes i og lades sedimentere. Harpikslagets højde er 94 cm, hvilket giver et harpiksvolumen på 4,4 liter. Søjlen vaskes med 20 liter 70%'s aceto-ne/vand ved 50 ml/minut.

13

DK 155087 B

Halvdelen af acetone/vand-opløsningen fra acetyleringen filtreres under vakuum gennem glasfiberfilterpapir (Whatman GF/A) i en 500 ml's Buchner-kolbe til fjernelse af eventuelle harpiksurenheder. Opløsningen lades derefter løbe på harpiksoverfladen under anvendelse af 5 en skilletragt med udstrakt stilk med en sådan hastighed, at harpikslaget ikke forstyrres, og et veldefineret lag af prøveopløsning dannes mellem opløsningen og harpiksen. Kolonnegennemstrømningen reduceres til 25 ml/minut på dette trin. Ved afslutningen af prøvetilsætningen forøges gennemstrømningshastigheden til 50 ml/minut.

10 Der opsamles 500 ml's fraktioner, idet den første fraktion startes straks efter, at prøveopløsningen har nået harpiksens top. Fraktionerne 1-4 kasseres, og de resterende opsamles og undersøges ved tyndtlagschromatografi (C^C^/MeOH 2:1). Der opsamles 36 fraktioner med et totaleluentvolumen på 18 liter. De fraktioner, som 15 indeholder hoveddelen af saccharosemonoacetatet (almindeligvis 12 -20) koncentreres sammen i en 10 liters Buchi-kolbe ved vandpumpen ved 50°C. Fraktionerne 11 - 18 giver 1,5 liter ved 120 -180 mm Hg. Forlaget tømmes, og vandpumpetrykket går ned til 10 - 20 mm Hg, og yderligere 1,03 liter destillat opsamles.

20 Efter at den sidste fraktion er opsamlet er søjlen klar til omgående genbrug uden nogen nødvendig regenerering.

Disse operationer gentages med den anden halvdel af acetone-vand-op-løsningen fra acetyleringen. 2 x 800 ml acetone ledes derefter til det kombinerede sirupagtige produkt og afdampes til fjernelse af de sidste 25 spor af vand. Det resulterende hvide skum tørres på Buchi-kolben ved 50°C under anvendelse af en rotationsvakuumpumpe (3-5 mm Hg) i 30 minutter. Produktet vejes (ca. 116 g), opløses derefter i 150 ml dimethylformamid og overføres til en 500 ml's kolbe, idet Buchi-kolben vaskes ud med yderligere 2 x 50 mi dimethylformamid.

30 En lille prøve af denne dimethylformamidopløsning inddampes til tørhed og analyseres for saccharose-6-acetat ved gas-væskechromatografi (ca. 85%).

14

DK 155087 B

30 g 3Å molekylsi sættes til dimethylformamidopløsningen til fjernelse af de sidste spor af vand. Efter omrøring i 1 time fradekanteres dimethylformamidopløsningen, og sien vaskes to gange med hver gang 50 ml-dimethylformamid.

5 3. Chlorering.

3 liter dimethylformamid afkøles til 0°C i et 5 liters bæger, og 2 kg phosphorpentachlorid tilsættes under kraftig omrøring, medens temperaturen holdes under 50°C. Bægerglasset omrøres ved 0°C i 1 time, og de resulterende krystaller frafiltreres i 2 dele, idet hver del 10 vaskes to gange med hver gang 200 ml dimethylformamid og derefter med 500 ml diethylether. Krystallerne tørres i vakuum natten over og vejes (ca. 1400 g).

600 ml dimethylformamid sættes til Vilsmeier-reagenset fra afsnit 3 a) (ca. 500 g) i en 3 liters flangehalset kolbe udstyret med omrører, 15 termometer, tørrerør og kølebad. Opløsningen afkøles til 0°C og saccharose-monoacetatopløsningen fra trin 2 (indeholder ca. 100 g) tilsættes langsomt, idet temperaturen holdes under 20°C. Reaktionsblandingen omrøres ved 0°C i 15 minutter, hvorefter kolben overføres til et oliebad ved ca. 60°C, og nitrogengas bobles gennem for at 20 hjælpe med at fjerne HCl-gas. Reaktionsblandingen opvarmes og omrøres derefter i 1± time til 120°C i indre temperatur (badtemperatur ca. 126°C) og holdes ved denne temperatur i yderligere 2± time.

I dette tidsrum følges reaktionen ved tyndtlagschromatografi (Cf^C^/MeOH 4:1), idet prøver forbehandles med ammoniumhydroxid 25 i methanol.

Reaktionsblandingen afkøles til 20°C, og 600 ml methanol/880 ammoniumhydroxid (2:1) tilsættes, idet temperaturen holdes under 50°C. Opløsningsmidlerne afdampes derefter på Buchi-kolben ved vandluft-pumpen ved 70°C i 1 time og derefter under højvakuum (ca. 1 mm 30 Hg) ved 70°C i 1 time (destillatets totalvolumen ca. 600 ml) til dannelse af en sirupagtig remanens.

15

DK 155087 B

Den sirupagtige remanens omrøres sammen med 1 liter pyridin, og 1 liter eddikesyreanhydrid tilsættes, medens temperaturen holdes under 60°C. Når opløsningen er fuldendt omrøres reaktionsblandingen ved 50°C i 2 timer. Reaktionsblandingen afkøles til 20°C, og 200 ml meth-5 anol tilsættes, idet temperaturen holdes under 60°C. Opløsningen inddampes derefter ved 70°C ved vandluftpumpen i 1 time og derefter i ca. 4 timer i højvakuum (5-7 mm Hg), indtil 1300 ml destillat er opsamlet.

Remanensen ekstraheres fire gange med hver gang 1 liter varmt (ca.

10 60°C) toluen (4 x 1 liter). Toluenekstrakterne inddampes til en sirup (ca. 160 g), som opløses i 500 ml ethylacetat. Denne ethylacetat-opløsning vaskes to gange med hver gang 500 ml vand, og vand-vaskevæskerne vaskes to gange med hver gang 250 ml ethylacetat. De forenede ethyl acetatekstrakter tørres over vandfrit natriumsulfat og 15 filtreres gennem ca. 60 g kul, som vaskes med yderligere 500 ml ethylacetat. Ethylacetatopløsningerne inddampes derefter til ca. 130 g af en sirup (60 - 70% TGSPA).

Denne sirup opløses i 250 ml varmt ethanol, som afkøles til stuetemperatur og podes, og derefter lades henstå natten over ved stue-20 temperatur. De resulterende krystaller frafiltreres og tørres (ca. 50 g, 90% rene). Der om krystal I i seres af ethanol, indtil krystallerne er mere end 98% rene (to eller tre krystallisationer er nødvendige, slutvægt ca. 40 g).

4. Deacetylering.

25 TGSPA-krystallerne (ca. 40 g) opløses i ca. 400 ml methanol til dannelse af en 10%'s opløsning. Der tilsættes 1M natriummethoxid ved pH-værdi 9, og opløsningen omrøres ved 20°C i 4 timer. Tyndtlags-chromatografi (CH2Cl2/MeOH 4:1) afslører en hovedplet svarende til TGS. "Amberlyst" 15 (H ) ionbytterharpiks tilsættes til pH-værdi 7, 30 og opløsningen filtreres og inddampes til tørhed, (vægt ca. 25 g).

Ca. 250 ml destilleret vand tilsættes til dannelse af en 10%'s opløsning, som filtreres gennem en kulpude, hvorved fås en klar farveløs opløsning. Vandet afdampes på Buchi-kolben til dannelse af en tør

Claims

1. Fremgangsmåde til fremstilling af 4,1',6'-trichlor-4,1',6’-tride-oxygalactosaccharose (TGS), 25 kendetegnet ved, at a) saccharose omsættes med et acyleringsmiddel under betingelser til dannelse af en blanding af acylerede saccharosederivater, som indeholder en hovedandel af 6-monoacyleret materiale; b) 6-monoacyleret saccharosederivat adskilles eventuelt fra andre 30 acylerede derivater før trin c); DK 155087 B c) det monoacylerede saccharosederivat omsættes med et chlorerings-middel, som kan chlorere et saccharose-6-acylat i 1', 4 og 6'-posi-tionerne; og d) det dannede 4,1',6'-trichlor-4,1',6'-trideoxygalactosaccharosema-5 teriale deacyleres og fraskilles (i vilkårlig orden).

2. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kend e-t egnet ved, at acyleringsreaktionen i trin a) udføres med et carboxylsyreanhydrid i nærværelse af en tertiær aminbase ved en temperatur fra -20 til -75°C.

3. Fremgangsmåde ifølge krav 2, kendetegnet ved, at acyleringsmidlet er eddikesyrean-hydrid.

4. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at chloreringsmidlet i trin c) er et 15 Vilsmeier-reagens eller sulfurylchlorid.

5. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at adskillelsen af monoacyleret saccharose i trin b) udføres under anvendelse af ionbytterharpikschromatografi.

6. Fremgangsmåde ifølge krav 1, 20 kendetegnet ved, at det chlorerede materiale fra trin c) peracyleres før det isoleres, idet det peracylerede materiale derefter isoleres, renses og deacyleres.