DK170931B1 - Fremgangsmåde til fremstilling af 6-O-beskyttede sucralosederivater samt fremgangsmåde til fremstilling af sucralose - Google Patents

Description

DK 170931 B1

Den foreliggende opfindelse angår chlorering af saccharosederivater til fremstilling af sucralosederivater og især til fremstilling af sucralose (4,1', 6'-trichlor-4,1',6'-trideoxygalactosaccharose).

Der findes en række fremgangsmåder til fremstilling af sucralose, der 5 alle omfatter chlorering af saccharosemolekylet i 4-, 1'- og 6'- stillingerne. For at opnå dette er det essentielt, at 6-stillingen i saccharosemolekylet er beskyttet, da 6-hydroxygruppen, som er en primær hydroxygruppe, er særdeles reaktiv over for chloreringsmidler.

Ved fremgangsmåden ifølge US 4.380.476 og GB 2.079.749 acyleres 10 saccharose i 6-stillingen, og 4-, 1'- og 6'-stillingerne chloreres derefter i nærværelse af ubeskyttede hydroxygrupper i 2-, 3-, 3'- og 4'-stillingerne.

En beslægtet fremgangsmåde er beskrevet i GB 2.181.734. Ved denne fremgangsmåde er den 6-substituerede saccharose trisaccharidet raffi-15 nose, som er et 6-a-D-galactopyranosylderivat af saccharose. Dets anvendelse ved denne fremgangsmåde var baseret på den erkendelse, at det kunne chloreres til dannelse af 6",4,1',6'-tetrachlor-6",4,1',6'-tetradeoxygalactoraffinose, der for nemheds skyld betegnes TCR. TCR kan derefter spaltes i nærværelse af en hensigtsmæssig a-galactosida-20 se til dannelse af sucralose.

En alternativ fremgangsmåde til fremstilling af saccharose-6-estere er beskrevet i US-patentskrift nr. 4.950.746. Saccharose omsættes med et 1,3-dihydrocarbyloxy-1,1,3,3-tetra(hydrocarbyl)distannoxan til dannelse af et 1,3-di-(6-0-saccharose)-1,1,3,3-tetra(hydrocarbyl)di-25 stannoxan, som kan omsættes regioselektivt med et acyleringsmiddel til dannelse af saccharose-6-acylatet.

Den i GB 2.181.734 beskrevne fremgangsmåde til chlorering af raffino-se omfatter anvendelse af thionylchlorid i pyridin i nærværelse af et triarylphosphinoxid eller -sulfid. Selv om denne fremgangsmåde giver 30 det ønskede chlorerede derivat og især indføjer et chloratom i 4- stillingen, har den betydelige ulemper. For det første anvendes der ved fremgangsmåden 3 molækvivalenter af triarylphosphinoxidet eller -sulfidet, som er besværligt at fjerne og, hvis det ønskes i tilfælde af oxidet, at genanvende. For det andet giver reaktionsbetingelserne DK 170931 B1 2 anledning til store mængder sort, uopløseligt biprodukt, hvilket giver vanskeligheder ved oparbejdningen. Omsætningen forbruger også store mængder thionylchlorid, og alligevel er udbytterne kun moderate .

5 Ved chloreringen af alle 6-substituerede saccharosederivater er der også det problem, at det ikke er let at opnå den korrekte chlore-ringsgrad, dvs. ikke blot at chlorere ved de primære 6'-hydroxygrup-per, men også ved den sekundære (og i nogen grad sterisk hindrede) 4-stilling og den primære 1'-stilling og ikke i de øvrige stillinger.

10 Det har nu vist sig, at en modifikation af en velkendt chlorerings- teknik kan anvendes til fremstilling af de ønskede chlorerede produkter i gode udbytter.

Chlorering af alkoholer under anvendelse af thionylchlorid og pyridin har været kendt i mange år (Darzens, Comptes Rendues, 1911, 152, 15 1314, 1601 og 1912, 154, 1615). Mekanismen for denne proces er for klaret af Gerrard (Gerrard, J. Chem. Soc. 1939, 99; 1940, 218; og 1944, 85). I et første trin reagerer to alkoholmolekyler ROH med thionylchlorid til dannelse af et sulfit R2SO3 og to hydrogenchlorid-molekyler, som reagerer med pyridinet og danner pyridinhydrochlorid.

20 I et andet trin nedbrydes sulfitet ved omsætning med yderligere thionylchlorid til dannelse af to molekyler af et chlorsulfit RSO2CI. I et tredje trin reagerer chlorsulfiterne med pyridinhydrochlorid, hvilket giver to molekyler af chloridet RC1 og to svovldioxidmolekyler .

25 Ved Darzens-fremgangsmåden virker pyridin således som opløsningsmiddel for reaktanterne, som syreacceptor for det hydrogenchlorid, der frigives under den indledende omsætning af thionylchlorid med alkoholen til dannelse af sulfitet, og i form af pyridinhydrochlorid som katalysator for frigivelsen af chloridioner til det sidste reaktions- 30 trin. For polyhydroxyforbindelser, hvor der frigives store mængder hydrogenchlorid, forhindrer pyridins virkning som syreacceptor nedbrydning af polysulfitet.

DK 170931 B1 3 Når denne fremgangsmåde anvendes med polyhydroxyforbindelser såsom sukkerarter, kan det forventes, at der produceres intramolekylære sulfiter, og i praksis er resultatet altid en overordentlig kompleks blanding af produkter. Det er formodentlig af denne grund, at der 5 ikke synes at være nogen offentliggjorte eksempler på, at thionyl- chlorid-pyridinreagenssystemet med held er blevet anvendt til chlore-ring af sukkerarter. Den nærmeste fremgangsmåde ses ved fremgangsmåden ifølge GB 2.181.734, hvor der anvendes triphenylphosphinoxid sammen med thionylchlorid og pyridin til chlorering af raffinose, men 10 som nævnt ovenfor er resultaterne langt fra tilfredsstillende.

Det har nu vist sig, at saccharose, der er beskyttet i 6-stillingen, kan omsættes med thionylchlorid og en base såsom pyridin eller et alkylsubstitueret pyridin og give et godt udbytte af det ønskede chlorerede produkt, forudsat at visse betingelser er opfyldt.

15 For det første bør mængderne af thionylchlorid og pyridin være ca. 1 molækvivalent for hver fri hydroxygruppe i sukkermolekylet. En saccharose- 6 -ester , der har 7 frie hydroxygrupper (hvoriblandt 3 skal chloreres), bør således omsættes med ca. 7 molækvivalenter thionylchlorid og ca. 7 molækvivalenter pyridin. På lignende måde bør raffi-20 nose, der har 11 frie hydroxygrupper (hvoriblandt 4 skal chloreres), omsættes med ca. 11 molækvivalenter thionylchlorid og ca. 11 molækvivalenter pyridin.

I praksis kan mængden til en vis grad variere. For et saccharosederi-vat, der har n frie hydroxygrupper, er det generelt ønskeligt at an-25 vende fra 0,9 n til 1,2 n molækvivalenter thionylchlorid og fra n til 1,4 n molækvivalenter pyridin, især fra n til 1,1 n molækvivalenter thionylchlorid og fra n til 1,3 n molækvivalenter pyridin.

Når der anvendes mindre mængder pyridin, opløses det 6-beskyttede saccharosemellemprodukt ikke fuldstændigt, hvilket kan medføre van-30 skeligheder ved omrøring af reaktionsblandingen i begyndelsen, og der er utilstrækkelig base til at neutralisere det hydrogenchlorid, der frigives under reaktionens første trin. Når der anvendes større mængder pyridin, fører uøkonomiske sidereaktioner mellem thionylchlo- DK 170931 B1 4 rid og det overskydende pyridin til dannelse af uønskede biprodukter, der er vanskelige at fjerne.

For det andet bør omsætningen udføres i et ikke-reaktivt opløsningsmiddel, i hvilket chlorsulfitet er letopløseligt, og som har moderat 5 polaritet, fx med en dielektrisk konstant på 5-15. Chlorerede carbon-hydrider såsom delvist chlorerede ethaner er foretrukne opløsningsmidler, idet 1,1,2-trichlorethan er mest foretrukket, da det giver kortere reaktionstider (fx to timer eller derunder ved en tilbagesvalingstemperatur på 112°C). 1,2-Dichlorethan koger ved lavere tempera-10 tur (tilbagesvaling 83°C; reaktionstid 9-12 timer) og er derfor mindre foretrukket.

Omsætningen udføres fordelagtigt ved gradvis tilsætning af en opløsning af saccharosederivatet i pyridin til en opløsning af thionyl-chlorid i det kemisk inerte opløsningsmiddel. Omsætningen bør i 15 begyndelsen finde sted ved en lavere temperatur, fx ved eller under -5°C, eller især ved omtrent omgivelsestemperatur, efterfulgt af en periode ved en forhøjet temperatur, hensigtsmæssigt blandingens tilbagesvalingstemperatur, når omsætningen udføres under atmosfærisk tryk (ca. 83°C for 1,2-dichlorethan/pyridin og 112°C for 1,1,2-tri-20 chlorethan/pyridin).

Anvendelsen af pyridin eller alkylsubstituerede pyridiner ved omsætningen er blevet nævnt ovenfor. Det har vist sig essentielt, at der anvendes en organisk base. Basen er nødvendig for at neutralisere hydrogenchlorid, som frigives under den indledende omsætning af thio-25 nylchlorid med hydroxygruppen, hvilken omsætning antages at danne et initialt chlorsulfit og hydrogenchlorid. 1 fraværelse af en base forårsager hydrogenchloridet nedbrydning af de 6-substituerede saccharo-semolekyler, som er relativt syrelabile. Det ser ud til, at en aromatisk nitrogenbase er bedst egnet. Pyridin og alkylsubstituerede pyri-30 diner er særligt egnede, da de er gode opløsningsmidler for sukkerderivaterne. Blandt de alkylsubstituerede pyridiner er 3-picolin og 4-picolin og blandinger af disse to de mest velegnede. 1 en anden fase af reaktionen virker basens hydrochlorid som en kilde til chlo-ridioner, som fortrænger de indledningsvis dannede sulfit- eller 35 chlorsulfitgrupper.

DK 170931 B1 5

Den foreliggende opfindelse angår således en fremgangsmåde til fremstilling af et 6-0-beskyttet-sucralosederivat ved omsætning af et 6-O-beskyttet-saccharosederivat med et chloreringsmiddel i nærværelse af en nitrogenbase, der er ejendommelig ved, at det 6-O-beskyttede 5 saccharosederivat omsættes med fra 0,9 til 1,2 molækvivalent thio-nylchlorid og fra 1,1 til 1,4 molækvivalent base for hver molækvivalent frie hydroxygrupper i derivatet i et ikke - reaktivt, moderat polært opløsningsmiddel. Fremgangsmåden ifølge den foreliggende opfindelse udgør en effektiv og selektiv fremgangsmåde til chlorering 10 af saccharose-6-estere, der er anvendelig til fremstilling af sucra-lose. Udtrykket "6-ester" omfatter også saccharosederivater med en 6-estergruppe samt en estergruppe et andet sted, fx en saccharose-6,4'-diester som beskrevet, og på hvilken der er opstillet patentkrav, i GB 8921795.4, der kræver prioritet fra GB 8822673.3 indleveret den 15 27. september 1988.

I et yderligere aspekt angår den foreliggende opfindelse således en fremgangsmåde til fremstilling af sucralose ved omsætning af et 6-0-beskyttet saccharosederivat med et chloreringsmiddel, hvilken fremgangsmåde er ejendommelig ved, at det 6-0-substituerede derivat 20 omsættes med fra 0,9 til 1,2 molækvivalent thionylchlorid og fra 1,1 til 1,4 molækvivalent base for hver molækvivalent frie hydroxygrupper i derivatet i et ikke-reaktivt, moderat polært opløsningsmiddel.

Opfindelsen vil i det følgende blive beskrevet nærmere under henvisning til nedenstående eksempler. Norit, Amberlite, Rad Pak, Duolite 25 og PREP-PAK er varemærker.

EKSEMPEL 1

Chlorering af saccharose-6-acetat

En opløsning af krystallinsk saccharose-6-acetat (5 g; renhed 79,8%, se nedenfor) i pyridin (7,89 ml; ca. 7 molækvivalenter) blev dråbevis 30 i løbet af 30 minutter sat til thionylchlorid (7,09 ml; ca. 7 molækvivalenter, se nedenfor) i 1,2-dichlorethan (25 ml), idet tempera- DK 170931 B1 6 turen blev holdt under -5°C. Blandingen lodes varme op til omgivelsestemperatur og blev derefter i løbet af 1 time opvarmet til tilbagesvaling (83°C). Fuldstændig opløsning af eventuelt bundfald skete ved 45°C. Opløsningen blev tilbagesvalet i 12 timer og derefter kon-5 centreret til det halve volumen. Koncentratet blev sat til en kold blanding af 0,880 ammoniak (20 ml) og methanol (20 ml) og opvarmet ved 45°C i 45 minutter. Opløsningen blev koncentreret til en tynd sirup, som blev fordelt mellem butanon (50 ml) og mættet vandigt natriumchlorid (50 ml). Den vandige fase blev ekstraheret med yderli-10 gere butanon (50 ml). De samlede organiske faser blev affarvet med aktiveret carbon (Norit GB2), deioniseret under anvendelse af Duolite DMF (H+/0H‘) ionbytterharpiks og koncentreret til tørhed. Analyse af remanensen ved HPLC (under anvendelse af en væskekromatograf med brydningsindeks-detektor og udstyret med en Steel Resolve C18 5 μπι-15 søjle og under eluering med acetonitril/vand 28:72) viste en samlet omdannelse af saccharose-6-acetat til sucralose og sucralose-6-acetat på 72%.

Analyse af saccharose-6-acetat og beregning af den nødvendige mængde S0C12: 20 % SOCI2 (mol- Nødvendig mængde ækv.) beregnet SOCI2 (ml) saccharose-6-acetat 79,8 7 saccharose-4-acetat 3,9 7 5,57 25 saccharose 9,8 8 0,84 methanol 6.0 1 0.68 99,5 7,09 DK 170931 B1 7 EKSEMPEL 2

Chlorering af raffinose

En opløsning af raffinose (10 g, vandfri) i pyridin (17,6 ml; 11 molækvivalenter) blev dråbevis i løbet af 30 minutter sat til thio-5 nylchlorid (15,9 ml; 11 molækvivalenter) i 1,2-dichlorethan (50 ml) ved -5°C. Blandingen lodes varme op til omgivelsestemperatur og blev derefter opvarmet til tilbagesvaling (83°C) i løbet af 1 time. Efter tilbagesvaling i 9 timer blev opløsningen koncentreret til det halve volumen. Koncentratet blev sat til en kold opløsning af 0,880 ammoni-10 ak (50 ml) og methanol (50 ml) og opvarmet ved 45°C i 1 time. Opløsningen blev koncentreret til en tynd sirup, som blev fordelt mellem butanon (75 ml) og mættet vandigt natriumchlorid (75 ml). Den vandige fase blev ekstraheret med yderligere butanon (4x50 ml). De samlede organiske faser blev affarvet med aktiveret carbon (Norit GB2), de-15 ioniseret under anvendelse af Duolite DMF (H+/0H*) ionbytterharpiks og koncentreret til tørhed. Analyse af remanensen ved HPLC (under anvendelse af væskekromatografi med en PREP-PAK 500/C18-søjle og under eluering med acetonitril/vand 20:80) viste en omdannelse af raffinose til tetrachlorraffinose på 58%.

20 EKSEMPEL 3

Chlorering af raffinose

Betingelserne ifølge eksempel 2 blev modificeret ved at erstatte 1,2-dichlorethan med 1,1,2-trichlorethan og tilbagesvale ved 112°C i 1,5 time. Produktet blev analyseret ved HPLC som beskrevet i eksempel 2.

25 En 60% omdannelse af raffinose til tetrachlorraffinose blev opnået.

DK 170931 B1 8 EKSEMPEL 4

Fremstilling af sucralosepentaacetat (TOSPA)

Saccharose-6-acetat (500 g; renhed ca. 80%) blev opløst i pyridin (920 ml; 8,2 molækvivalenter) ved 60°C, afkølet til omgivelsestempe-5 ratur og sat til en omrørt opløsning af thionylchlorid (730 ml; 7,2 molækvivalenter) i 1,1,2-trichlorethan (TCE) (2000 ml) i løbet af 90 minutter, idet temperaturen blev holdt under 20°C. Efter tilsætningen blev reaktionsopløsningen opvarmet til tilbagesvaling (112°C) i løbet af 2 timer og holdt under tilbagesvaling i 90 minutter. Blandingen 10 blev derefter afkølet til under 20eC, og en opløsning af ammoniak (vægtfylde 0,880; 2000 ml) i vand (1000 ml) blev derpå tilsat i løbet af 75 minutter, idet temperaturen blev holdt under 30°C. Blandingen lodes derefter sætte sig, den nederste organiske fase (ca. 3300 ml) blev skilt fra, og den vandige fase (2700 ml) blev tilbageekstraheret 15 med TCE (500 ml). De samlede ekstrakter blev koncentreret til en sirup ved 55eC. Eddikesyreanhydrid (500 ml) og natriumacetat (50 g) blev derefter tilsat, og blandingen blev opvarmet ved 70eC i 1 time, hvorefter der tilsattes toluen (2000 ml). Blandingen blev derefter afkølet til ca. 30°C, og der tilsattes vand (1000 ml).

20 Krystallisation lodes forløbe ved 5°C i 2 timer, hvorefter det rå TOSPA blev opsamlet, vasket med toluen (500 ml) og tørret (fluid bed ved omgivelsestemperatur). Udbytte: fugtigt ca. 610 g; tørt ca.

420 g; moludbytte 56%. Analyse 82,4% ved HPLC under anvendelse af en væskekromatograf udstyret med en 5 μπι Rad Pak A-søjle (C18) og under 25 eluering med acetonitril/methanol/vand (3:3:4).

EKSEMPEL 5

Fremstilling af sucralose

En prøve af TOSPA fra eksempel 4 (50 g) blev taget op i methanol (125 ml), og natriummethoxid (0,5 g) blev tilsat. Blandingen blev 30 omrørt ved stuetemperatur i 1,5 time i vakuum. Den resulterende opløsning blev neutraliseret ved omrøring med Amberlite IRC 50 (H+) DK 170931 B1 9 harpiks (7,5 g), hvorefter harpiksen blev fjernet ved filtrering og vasket med methanol (25 ml). Filtratet og vaskevæsken blev omrørt med affarvningstrækul (2 g) og celite (2 g) i 15 minutter, hvorefter opløsningen blev klaret ved filtrering og koncentreret til et skum i 5 vakuum. Krystallinsk sucralose blev isoleret ved optagelse af skummet i ethylacetat (100 ml), filtrering, vask med ethylacetat (25 ml) og tørring i vakuum ved 40°C i 12 timer. Udbytte 23,1 g (94%).

EKSEMPEL 6

Chlorering af saccharose-6-benzoat med thionylchlorid og pyridin i 10 1,1,2-trichlorethan

En opløsning af saccharose-6-benzoat (10,0 g; 1,00 molækvivalent) i pyridin (16,3 ml; 9,00 molækvivalenter) blev dråbevis sat til en omrørt, afkølet opløsning af thionylchlorid (12,3 ml; 7,50 molækvivalenter) i 1,1,2-trichlorethan (80 ml) med en hastighed, der var 15 tilstrækkelig til at holde temperaturen under 10°C. Der dannedes et hvidt bundfald. Tilsætningen tog 20 minutter. Opslæmningen blev forsigtigt opvarmet til tilbagesvaling i løbet af 1 time. Ved ca.

40°C var alt det faste stof opløst, hvilket gav en orange opløsning. Blandingen blev tilbagesvalet (112°C) i 2 timer under overvågning ved 20 TLC (se nedenfor).

Blandingen blev afkølet til omgivelsestemperatur, og der tilsattes langsomt under afkøling en opløsning af koncentreret ammoniumhydroxid (20 ml) i methanol (20 ml). En exotermisk reaktion fik temperaturen til at stige til 60°C, og blandingen blev omrørt ved denne temperatur 25 il time. Vand (40 ml) blev tilsat, og efter omrøring ved 60°C i 20 minutter blev faserne adskilt. Den organiske fase blev koncentreret til tørhed, hvilket gav 12,9 g sucralose-6-benzoat i form af et gul-brunt fast stof, som blev omdannet direkte til sucralose (eksempel 7).

DK 170931 B1 10 TLC-system

En prøve af reaktionsblandingen (0,5 ml) blev sat til 1,0 ml af en opløsning, der bestod af 1:1 koncentreret ammoniumhydroxid/methanol, og blandingen blev omrørt ved 60°C i 30 minutter. En prøve (2 μΐ) 5 blev anbragt på en silicagel-TLC-plade og fremkaldt under anvendelse af 20:5:0,2 dichlormethan/methanol/eddikesyre. Observation foregik både ved UV-lys og sprøjtning med 5% ethanolisk svovlsyre og forkulning.

EKSEMPEL 7 10 Fremstilling og isolering af sucralose ud fra råt sucralose-6-benzoat Råt sucralose-6-benzoat (12,9 g; fra eksempel 6) blev omrørt med methanol (100 ml) indeholdende natriummethoxid (0,40 g) ved stuetemperatur. Efter 1 time var der dannet en mørkebrun klar opløsning, og efter 2 timer var reaktionen færdig ifølge TLC (silicagel, eluerings-15 middel 20:5:0,2 dichlormethan/methanol/eddikesyre). pH blev indstillet til 7,2 ved omrøring med 5,0 g Amberlite IRC 50 H+ ionbytterhar-piks, og harpiksen blev frafiltreret og vasket med methanol. Filtratet blev behandlet med aktiveret carbonpulver (1,0 g) og omrørt ved omgivelsestemperatur i 1 time, filtreret og vasket med methanol. Fil-20 tratet blev koncentreret til en brun olie (14,2 g).

Olien blev underkastet en 8-trins modstrøms-væske-væske-ekstraktions -proces med fordeling mellem ethylacetat (150 ml) og vand (250 ml). De mindst polære urenheder blev ekstraheret i ethylacetatet, og sucralo-sen og de mest polære urenheder blev ekstraheret i den vandige fase.

25 Den vandige fase blev koncentreret under reduceret tryk til 25 ml og underkastet en 4-trins modstrøms-væske-væske-ekstraktionsproces med fordeling mellem 2-butanon (30 ml) og vand (10 ml). 2-Butanonfaserne blev koncentreret, hvilket gav fast sucralose, som blev tørret i vakuum. Udbytte 5,0 g. Analyse: 92,4% sucralose, <2% chlorerede kul-30 hydrat-urenheder.

DK 170931 B1 11 HPLC-analysemetode

Sucraloseprøven blev analyseret ved højtryksvæskekromatografi (HPLC). Prøvekomponenterne blev adskilt på en omvendt-fase, octadecylsilan-HPLC-søjle under anvendelse af en mobil fase af 12% acetonitril/88% 5 vand og en flowgradient stigende fra 0,6 til 1,8 ml/minut. Detektion foregik ved differentialrefraktometri. Prøven blev analyseret mod en kendt sucralosestandard og standarder af fem urenheder for at bestemme den procentuelle sammensætning efter vægt.

EKSEMPEL 8 10 Chlorering af saccharose-6-benzoat med thionylchlorid og 3-picolin i 1,1,2-trichlorethan

En opløsning af saccharose-6-benzoat (10,0 g; 1,00 molækvivalent) i 3-picolin (17,6 ml; 8,0 molækvivalenter) blev dråbevis sat til en omrørt, afkølet opløsning af thionylchlorid (12,3 ml; 7,50 molækviva-15 lenter) i 1,1,2-trichlorethan (40 ml) med en hastighed, der var tilstrækkelig til at holde temperaturen ved 20 ± 2eC. Der dannedes en lysegul uklar opløsning. Blandingen blev langsomt opvarmet til tilbagesvaling (110eC) i løbet af 1 time og holdt under tilbagesvaling i yderligere 1 time. Reaktionen blev overvåget ved TLC (se eksempel 5, 20 hvor metoden er beskrevet).

Blandingen (ca. 70 ml) blev afkølet til 30°C, overført til en til-drypningstragt og dråbevis under omrøring sat til en mættet vandig opløsning af ammoniak (40 ml) under afkøling. Tilsætningen tog 10 minutter, og temperaturen blev holdt under 30°C. Blandingen blev op-25 varmet til 60°C i 20 minutter, hvorefter faserne blev adskilt. Den organiske fase blev koncentreret til tørhed i højvakuum, hvilket gav 12,6 g råprodukt, der ved HPLC-analyse blev påvist at indeholde 57,4% sucralose-6-benzoat (63,3% udbytte).

DK 170931 B1 12 HPLC-analyserne tode

Sucralose-6-benzoatprøver blev analyseret ved høj tryksvæskekromatografi (HPLC). Prøvekomponenterne blev adskilt på en omvendt-fase, octadecylsilan-HPLC-søjle med gradienteluering fra 24% methanol/76% 5 0,01 Μ K2HPO4, pH 7,5 buffer til 69,5% methanol/30,5% buffer. Detek- tion foregik ved ultraviolet absorption ved 254 nm. Prøverne blev analyseret mod en sucralose-6-benzoatstandard med kendt sammensætning og renhed for at bestemme vægtprocent. Kromatografisk renhed blev også beregnet ud fra den samlede kromatografiske topprofil.

10 Reaktionsprofil

En reaktionsprofil af en SOC^-TCE-picolin-chlorering af saccharose-6-benzoat blev undersøgt. Omsætningen blev udført med 50,0 g (1,0 molækvivalent) saccharose-6-benzoat, 88,0 ml (8,0 molækvivalenter) 3-picolin, 60,6 ml (7,5 molækvivalenter) SOCI2 og 200 ml TCE ifølge de 15 grundlæggende principper ved den ovenfor beskrevne fremgangsmåde. Reaktionsalikvoter blev udtaget med intervaller og analyseret ved HPLC for chlordeoxysaccharosederivater. Det viste sig, at sucralose-6-benzoat ("tosben")-dannelse er maksimal efter 1 time under tilbagesvaling, når der anvendes en 1 times opvarmningsperiode. Opvarmning 20 i længere tid resulterer i et tab af sucralose-6-benzoat og dannelse af andre chlorerede species.

EKSEMPEL 9

Chlorering af saccharose-6-benzoat med thionylchlorid og pyridin i 1,1,2-trichlorethan; isolering af krystallinsk sucralose-6-benzoat på 25 50 g skala

Saccharose-6-benzoat (50,0 g; 1,00 molækvivalent) blev opløst i pyridin (72,5 ml; 8,00 molækvivalenter) under opvarmning. Opløsningen blev afkølet til omgivelsestemperatur og dråbevis under omrøring sat til en opløsning af thionylchlorid (60,6 ml; 7,50 molækvivalenter) i 30 1,1,2-trichlorethan (200 ml) med en hastighed, der var tilstrækkelig til at holde temperaturen på 30eC, under anvendelse af isvandafkø- DK 170931 B1 13 ling. Tilsætningen tog 17 minutter. Den resulterende orange opløsning blev opvarmet lineært til 109°C i løbet af 40 minutter, idet gasudvikling begyndte ved 90°C. Blandingen blev tilbagesvalet i 70 minutter og derefter afkølet til 40°C.

5 Chloreringsblandingen (ca. 325 ml) blev overført til en tildrypnings-tragt og dråbevis sat til koncentreret vandig ammoniak (190 ml), idet temperaturen blev holdt på <30°C med isafkøling; tilsætningen tog 40 minutter. Den bifasiske blanding blev opvarmet ved 60°C i 1 time under kraftig omrøring. Faserne blev adskilt, og den vandige fase blev 10 vasket med 1,1,2-trichlorethan (25 ml). De samlede organiske faser blev filtreret for at fjerne suspenderede faste stoffer og koncentreret i vakuum til et skum. Udbytte 55,6 g, 58,3% korrigeret udbytte i forhold til saccharose-6-benzoat. Analyse: 57,8% sucralose-6-benzoat, 5,8% dichlorerede saccharose-6-benzoater og 16,3% tetrachlorerede 15 saccharose-6-benzoater.

En portion af råproduktet (25,0 g) blev opløst i dichlormethan (100 ml) og behandlet med aktiveret carbon i løbet af 30 minutter under tilbagesvaling. Opløsningen blev filtreret gennem et lag celi-te, idet filterkagen blev vasket med dichlormethan (50 ml). Filtratet 20 blev koncentreret til ca. 80 ml og lodes inddampe i løbet af 2 dage ved henstand under omgivelsesbetingelser. De resulterende gummiagtige krystaller blev opslæmmet i kold dichlormethan (40 ml) og frafiltreret, vasket med dichlormethan (20 ml) og tørret. Udbytte 8,62 g.

Analyse: 89,5% sucralose-6-benzoat, 5,7% dichlorerede saccharose-6-25 benzoater og 4,0% tetrachlorerede saccharose-6-benzoater.

EKSEMPEL 10

Chlorering af saccharose-6-benzoat med thionylchlorid og pyridin i 1,2-dichlorethan

En opløsning af saccharose-6-benzoat af ringe kvalitet (20,0 g; 1,00 30 molækvivalent; analyse: 80,5% saccharose-6-benzoat, 18,5% saccharose) i pyridin (30,8 ml; 8,50 molækvivalenter) blev dråbevis sat til en afkølet omrørt opløsning af thionylchlorid (24,6 ml; 7,50 molækviva- DK 170931 B1 14 lenter) i 1,2-dichlorethan (80 ml) i løbet af 20 minutter, idet temperaturen blev holdt under 15°C. Der dannedes en tyk hvid pasta, som lodes varme op til omgivelsestemperatur i løbet af 15 minutter, hvorefter den forsigtigt blev opvarmet til tilbagesvaling i løbet af 5 yderligere 30 minutter. Tilbagesvaling blev fortsat i 13 timer, mens reaktionens forløb blev fulgt ved TLC (se eksempel 5, hvor metoden er beskrevet).

Reaktionsblandingen blev afkølet til 10°C, og 1:1 koncentreret vandig ammoniak/methanol (80 ml) blev tilsat, idet temperaturen blev holdt 10 under 30°C. Blandingen blev opvarmet ved 50°C i 1 time, og der tilsattes derefter vand (40 ml). Faserne blev adskilt, og den vandige fase blev ekstraheret med 1,2-dichlorethan ved 50°C. De samlede organiske faser blev ekstraheret med vand (40 ml) og derefter koncentreret til en olie (31,0 g) i vakuum.

15 Olien blev omdannet til sucralose ved deacylering i methanolisk natriummethoxid ifølge standardprocedurer, hvilket gav et brunt skum, der indeholdt 8,25 g sucralose, et 57,5% udbytte ud fra saccharose-6-benzoat.

EKSEMPEL 11 20 Chlorering af saccharose-6-acetat

Saccharose-6-acetat (500 g; renhed ca. 80%) blev opløst i pyridin (950 ml), og opløsningen blev sat til en omrørt opløsning af thionyl-chlorid (730· ml) i 1,1,2-trichlorethan (TCE, 2000 ml) i løbet af 90 minutter, idet temperaturen blev holdt under 20DC. Reaktionsblandin-25 gen blev derefter opvarmet til tilbagesvaling i løbet af 2 timer og holdt under tilbagesvaling (112°C) i 90 minutter. Blandingen blev derpå afkølet til ca. 10eC, og vand (1000 ml) blev tilsat i løbet af 30 minutter, idet temperaturen blev holdt under 20°C. En blanding af ammoniak (vægtfylde 0,880; 1700 ml) og vand (500 ml) blev derefter 30 tilsat i løbet af 60 minutter, idet temperaturen blev holdt under 30°C. Blandingen lodes derefter sætte sig, den organiske fase blev skilt fra, og den vandige fase blev ekstraheret med en blanding af DK 170931 B1 15 TCE og pyridin (4:1, 500 ml). De samlede organiske ekstrakter blev koncentreret ved 55eC, indtil der var opsamlet ca. 1,5 liter destillat, hvorefter der blev afkølet til ca. 20°C. Eddikesyreanhydrid (500 ml) blev derefter tilsat, og blandingen blev opvarmet til 60eC.

5 Mere opløsningsmiddel (1000 ml) blev derefter afdestilleret, xylen (2000 ml) blev tilsat, og destillationen blev fortsat, indtil yderligere 1000 ml destillat var blevet fjernet. Mere xylen (1000 ml) blev tilsat, blandingen blev afkølet til ca. 25°C, og vand (1000 ml) blev tilsat. Blandingen blev derefter podet og afkølet til 5°C i 2 timer.

10 Produktet blev opsamlet, vasket med xylen (500 ml) og tørret (fluid bed ved 40°C). Udbytte 570 g (fugtigt); 524 g (tørt); moludbytte 65%. Analyse 78,5% (ved HPLC som beskrevet i eksempel 4) med 13% krystal-xylen.

EKSEMPEL 12(a) 15 Fremstilling af 4',6-di-0-acetylsaccharose

Til en opløsning af saccharose-6-acetat (10 g) i pyridin (65 ml) blev der sat isopropenylacetat (30 ml) og lipase P Amano (20 g), og reaktionsblandingen blev holdt ved 60°C i 6 dage. TLC viste en l:l-blan-ding af 6-0-acetylsaccharose og 4',6-di-0-acetylsaccharose og en 20 bestanddel, der bevægede sig hurtigere, og som formodentlig var et saccharosetriacetat. Enzymet blev frafiltreret, og filtratet blev koncentreret til det halve volumen. Frisk enzym (15 g) og pyridin (20 ml) blev tilsat, og reaktionsblandingen blev opvarmet ved 60°C i 24 timer. TLC (ethylacetat/acetone/vand 8:6:1) viste et udbytte på 25 ca. 80% 4',6-di-0-acetylsaccharose med mindre mængder 6-0-acetylsaccharose og to bestanddele, der bevægede sig hurtigere. Enzymet blev frafiltreret, og filtratet blev koncentreret til en sirup ved co-destillation med toluen og derefter elueret fra en søjle af silicagel med acetone efterfulgt af acetone indeholdende 1% vand, hvilket gav 30 4',6-di-0-acetylsaccharose (5,2 g, 47%).

DK 170931 B1 16 EKSEMPEL 12(b)

Omdannelse af saccharose-6,4'-diacetat til sucralose

En opløsning af saccharose-6,4'-diacetat (100 mg) i pyridin (0,5 ml) blev behandlet med thionylchlorid (0,2 ml) i 1,1,2-trichlorethan 5 (1,5 ml), først ved 0°C i 0,5 time og dernæst ved 95°C i 4 timer.

Reaktionsblandingen blev fortyndet med methylenchlorid (20 ml), vasket med koldt vandigt natriumcarbonat og derefter med vand. Den organiske fase blev tørret (Na2S04.), koncentreret ved co-destillation med toluen og derefter behandlet med 1M natriummethoxid i methanol 10 (pH 10,0) ved stuetemperatur i 4 timer. TLC (ethylacetat/acetone/vand 8:6:1) viste sucralose som hovedprodukt, som blev oprenset ved sili-cagelkromatografi og karakteriseret ved ^H-NMR-spektroskopi.

SAMMENLIGNINGSEKSEMPEL 1

Chlorering af saccharose-6-acetat med thionylchlorid og pyridin i 15 1,2-dichlorethan under anvendelse af 9 molækvivalenter thionylchlorid og 5 molækvivalenter pyridin pr. molækvivalent saccharose-6-acetat

Saccharose-6-acetat (5 g; renhed ca. 80%) blev taget op i pyridin (5,6 ml; 5 molækvivalenter) og dråbevis i løbet af 30 minutter sat til en omrørt opløsning af thionylchlorid (9,1 ml; 9 molækvivalenter) 20 i 1,2-dichlorethan (25 ml), idet temperaturen blev holdt på -5°C.

Blandingen lodes varme op til omgivelsestemperatur og blev derefter opvarmet til tilbagesvaling (83°C) i løbet af 1 time. Opløsningen blev tilbagesvalet i 20 timer og derefter koncentreret til det halve volumen. Koncentratet blev sat til en kold blanding af ammoniak 25 (vægtfylde 0,880; 20 ml) og methanol (20 ml) og opvarmet ved 45°C i 45 minutter. Opløsningen blev derpå koncentreret til en tynd sirup og fordelt mellem butanon (50 ml) og mættet vandigt ammoniumchlorid (50 ml). Den vandige fase blev ekstraheret med yderligere butanon (50 ml), og de organiske faser blev samlet, affarvet med Duolite DMF 30 (H+/0H') ionbytterharpiks og koncentreret til tørhed. Analyse af remanensen ved HPLC ved den i eksempel 1 beskrevne metode viste en DK 170931 B1 17 ca. 5% omdannelse af saccharose-6-acetat til sucralose og sucralose-6-acetat.

SAMMENLIGNINGSEKSEMPEL 2

Chlorering af saccharose-6-benzoat med 1,07 molækvivalent thionyl-5 chlorid og 0,1 molækvivalent 3-picolin pr. molækvivalent hydroxy i 1,1,2-trichlorethan

Saccharose-6-benzoat (2,50 g; 0,10 molækvivalent) blev opløst i 3-picolin (4,40 ml; 0,8 molækvivalent) og dråbevis sat til en opløsning af thionylchlorid (30,3 ml; 7,50 molækvivalenter) i 1,1,2-trichlor-10 ethan (100 ml) i løbet af 5 minutter ved 15°C. Fast saccharose-6-benzoat (22,5 g; 0,90 molækvivalent, dvs. i alt 1,0 molækvivalent heptahydroxy-materiale) blev derefter tilsat opløsningen i portioner i løbet af 30 minutter ved 15°C. Der iagttoges ingen temperaturstigning. Saccharose-6-benzoatet opløstes let under rigelig gasudvikling, 15 hvilket gav en klar, lysegul opløsning. Blandingen blev opvarmet til tilbagesvaling (110eC) i løbet af 50 minutter og blev tilbagesvalet i samlet 7,2 timer, idet reaktionens forløb blev overvåget ved TLC (se eksempel 4, hvor metoden er beskrevet). Der skete betydelig nedbrydning, og reaktionen blev standset efter 7,2 timer på grund af dette.

20 Chloreringsblandingen blev afkølet til 20eC, og koncentreret vandig ammoniak (100 ml) blev dråbevis tilsat i løbet af 1 time, idet blandingen blev afkølet til 30°C. Efter omrøring i yderligere 4 timer ved stuetemperatur blev vand (100 ml) tilsat, og faserne blev adskilt. Den organiske fase blev koncentreret i vakuum til en sort 25 olie (11,1 g), som indeholdt 22,1% sucralose-6-benzoat sammen med rester af picolin og forskellige nedbrydningsprodukter.

Claims (9)

1. Fremgangsmåde til fremstilling af et 6-0-beskyttet-sucralosederi-vat ved omsætning af et 6-0-beskyttet-saccharosederivat med et chlo-reringsmiddel i nærværelse af en nitrogenbase, 5 kendetegnet ved, at det 6-O-beskyttede saccharosederivat omsættes med fra 0,9 til 1,2 molækvivalent thionylchlorid og fra 1,1 til 1,4 molækvivalent base for hver molækvivalent frie hydroxygrupper i derivatet i et ikke - reaktivt, moderat polært opløsningsmiddel.

2. Fremgangsmåde ifølge krav 1, 10 kendetegnet ved, at molækvivalentforholdet mellem thionylchlorid og frie hydroxygrupper er fra 1:1 til 1,1:1.

3. Fremgangsmåde ifølge krav 1 eller 2, kendetegnet ved, at molækvivalentforholdet mellem base og frie hydroxygrupper er fra 1:1 til 1,3:1.

4. Fremgangsmåde ifølge et hvilket som helst af kravene 1-3, kendetegnet ved, at nitrogenbasen er pyridin eller en alkylpyridin.

5. Fremgangsmåde ifølge et hvilket som helst af kravene 1-4, kendetegnet ved, at opløsningsmidlet er et chloreret 20 carbonhydrid.

6. Fremgangsmåde ifølge et hvilket som helst af kravene 1-5, kendetegnet ved, at opløsningsmidlet er en delvist chloreret ethan, fortrinsvis 1,1,2-trichlorethan.

7. Fremgangsmåde ifølge et hvilket som helst af kravene 1-6, 25 kendetegnet ved, at det 6-O-beskyttede saccharosederivat er en 6-ester eller 6-ether eller en 6,4'-diester.

8. Fremgangsmåde ifølge krav 7, kendetegnet ved, at det 6-O-beskyttede saccharosederivat er saccharose-6-acetat, saccharose-6-benzoat eller raffinose. DK 170931 B1

9. Fremgangsmåde til fremstilling af sucralose ved omsætning af et 6-O-beskyttet saccharosederivat med et chloreringsmiddel i nærværelse af en nitrogenbase efterfulgt af fjernelse af 6-0-substituenten, kendetegnet ved, at det 6-0-substituerede derivat omsættes 5 med fra 0,9 til 1,2 molækvivalent thionylchlorid og fra 1,1 til 1,4 molækvivalent base for hver molækvivalent frie hydroxygrupper i derivatet i et ikke - reaktivt, moderat polært opløsningsmiddel.