FI79714B - Foerfarande foes syntes av alkyl-, cykloalkyl- eller alkenylaldosider eller -polyaldosider. - Google Patents

Description

1 79714

Menetelmä alkyyli-, sykloalkyyli- tai alkenyylialdosidien tai -polyaldosidien synteesiksi

Keksinnön kohteena on paremman menetelmän aikaan-5 saaminen alkyyli-, sykloalkyyli- tai alkenyylialdosidien tai -polyaldosidien synteesiksi.

Alkyylialdosidit ja -polyaldosidit ovat hyvin tunnettuja teollisia tuotteita, joita voidaan käyttää moniin erilaisiin tarkoituksiin ja erityisesti välituotteina val-10 niistettäessä esimerkiksi pinta-aktiivisia aineita tai polyuretaani vaahtojen valmistuksessa.

Tekniikan taso

Tiedetään, että alkyylialdosideja tai -polyaldosi-deja voidaan syntetisoida antamalla hydroksiyhdisteen rea-15 goida tärkkelyksen kanssa happokatalysaattorin läsnäollessa: US-patentti 2 276 621 kuvaa metyyli-D-glukopyrano-sidien valmistusta tärkkelyksen alkoholyysillä happokatalysaattorin, kuten rikkihapon, läsnäollessa. Tässä ta-20 pauksessa reaktio suoritetaan 100°C:ssa 2 tuntia metanoli-ylimäärän läsnäollessa metyyliglukosidien saannon korottamiseksi .

US-patentti 3 346 558 selostaa polyoliglukosidien valmistusta jatkuvan menetelmän mukaan. Etyleeniglukoli-, 25 glyseroli- ja sorbitoliglukosidit saadaan johtamalla seos, jossa on tärkkelystä, polyalkoholia ja happokatalysaattori, kuten paratolueenisulfonihappo tai Lewis-happo, kuten booritrifluoridieteraatti, suulakepuristimeen, joka on kuumennettu 170°C:n yläpuolelle.

30 US-patentti 3 375 243 kuvaa alkyyliglukosidien ja erikoisesti metyyli-D-glukopyranosidien valmistusta glukoosista tai tärkkelyksestä metanoliylimäärän (3 moolia monosakkaridiekvivalenttia kohti) läsnäollessa. Reaktio suoritetaan reaktorissa muutaman minuutin ajan lämpötilas-35 sa välillä 100 ja 250°C paineen ollessa enintään 15 - 20 2 79714 bar (15 - 20 x 105 Pa). Näissä olosuhteissa metyyligluko-sidien konversio on noin 85 - 90 %.

US-patentin 4 223 129 mukaan valmistetaan alkyyli-glukosideja tärkkelyksestä ja polyosideista jatkuvalla 5 menetelmällä. Tärkkelys suspendoidaan alkoholiin happaman epäorgaanisen tai orgaanisen katalysaattorin läsnäollessa ja johdetaan paineen alaisena kierukkaan, jossa on hyvin rajoitettu kuumennusvyöhyke, jossa reaktio tapahtuu. Tämä laitteisto on kuvattu US-patentteissa 2 735 792 ja 10 3 617 383. Erityisesti metyyli-D-pyranosidien valmistuk sessa reaktiolämpötila on 160 - 180°C, ja paine on säädetty kuumennusvyöhykkeessä tapahtuvan halutun kontaktiajän mukaan (8-20 minuuttia). Metanoli/tärkkelys -suhde voi vaihdella välillä 15:1 ja 6,5:1, kun taas katalysaattorin 15 pitoisuus on esimerkiksi 0,005 moolia monosakkaridiekvi-valenttia kohti. Näissä olosuhteissa metyyliglukosidien saanto vaihtelee välillä 65 ja 90 %, seoksena olennaisesti kondensaatiossa syntyneiden di- ja tri-sakkaridien kanssa. Keksijät esittävät, että tämä menetelmä on käyttökelpoinen 20 C2-Cj8-alkoholiglukosidien valmistukseen. Tätä menetelmää täydentäen US-patentti 4 329 449 kuvaa tapaa kiteyttää metyyli-alfa-D-pyranosidi uudelleenkierrättämällä emä-liuoksia.

Samalla alalla on US-patentilla 3 839 318 suojattu 25 alkyyliglukosidien valmistus alipaineessa glukoosien suoralla reaktiolla alkoholin kanssa kuumentamalla rikkihapon läsnäollessa alipaineessa. Alkyyliglukosidien saannot vaihtelevat näissä olosuhteissa välillä 25 ja 60 %, lopun ollessa kondensoituneita alkyylioligosakkarideja.

30 Toinen jatkuva menetelmä on kuvattu EP-patentti- hakemuksessa 96 917. Alkyyliglukosideja (C8-C15) valmistetaan antamalla aldoosin, aldosidin tai polyaldosidin reagoida 50 %:n alkoholiylimäärän kanssa happokatalysaatto-rin, erityisesti tolueenisulfonihapon, läsnäollessa, läm-35 pötilassa välillä 80 ja 150°C. Näissä olosuhteissa glukoo- 3 79714 siä syötetään jatkuvasti samalla poistaen reaktiossa syntyvää vettä sen muodostuessa.

Toiset menetelmät ehdottavat ioninvaihtohartsien hyväksikäyttämistä.

5 US-patentti 2 606 186 kuvaa metyyliglukosidin val mistusta antamalla glukoosin reagoida metanolin kanssa sulfonihappohartsin läsnäollessa. Reaktioaika on 1 - 48 h lämpötilassa noin 100°C, jolloin vältetään hartsin hajoaminen. Seoksen väkevöimisen jälkeen kiteytyvät metyyliglu-10 kosidit erotetaan sentrifugoimalla.

Toinen menetelmä käsittää pitkäketjuisten alkyyli-glukosidien valmistuksen trans-glukosyloinnilla.

US-patentti 3 219 655 kuvaa alkyyliglukosidien (C4-C18) valmistusta trans-glukosyloinnilla sulfonihappo-15 hartsin läsnäollessa; osoitetaan, että US-patentin 2 606 186 kuvaama menetelmä sopii vain metyyliglukosidin valmistukseen. Alkyyliglukosidit, joissa on enemmän kuin 4 hiiliatomia, valmistetaan transglukosyloinnilla butyyligluko-sidista, joka itse on saatu metyyli-alfa-D-glukopyranosi-20 dista. Alkyyliglukosidien valmistus tämän menetelmän mukaan on kuvattu myös DE-patentissä 1 905 523, jossa käytetään rikkihappoa katalysaattorina. Paratolueenisulfoniha-pon käyttämistä alkyyliglukosidien valmistukseen tämän menetelmän mukaisesti suositellaan EP-patentissa 92 875. 25 Alkyyliglukosidien raakaseoksen kuumennuskäsittely emäksisessä väliaineessa on kuvattu US-patentissa 3 450 690, jolloin on mahdollista poistaa epäpuhtaudet ja helpottaa metyyliglukosidien kiteytymistä. Vastaavasti alkyyliglukosidien raakaseoksen käsittely emäksisellä 30 ioninvaihtohartsilla mahdollistaa seoksen värin stabiloi-misen (US-365 885).

Julkaisusta Carbohydr. Res., 110 (1982) 217, Defay et ai. tunnetaan, että polysakkaridien (heksaanien ja pen-tosaanien), kuten selluloosan tai ksylaanin, liuottaminen 35 fluorivetyyn, saa aikaan oligosakkaridien muodostumisen fluorolyysillä.

4 79714

Keksinnön kohde

Keksinnön kohteena on uusi teollinen menetelmä al-kyyli-, sykloalkyyli tai alkenyylialdosidien tai -polyaldosidien syntetisoimiseksi, hyvillä saannoilla.

5 Menetelmälle on tunnusomaista, että tyydyttynyt alifaattinen tai sykloalifaattinen alkoholi tai alifaat-tinen tai sykloalifaattinen alkoholi, jossa etyleeninen kaksoissidos ei ole hydroksyyliryhmän suhteen alfa-asemassa, saatetaan reagoimaan aldoosin, aldosidin tai polyal-10 dosidin kanssa liuottimessa ja reagenssissa, joka on fluo-rivetyä.

Fluorivedyn käyttö liuottimena ja reagenssina mahdollistaa alkyyliglykopyranosidien valmistuksen polyosi-deista, kuten tärkkelyksestä.

15 Fluorivetyyn (HF) liuotettu tärkkelys muutetaan pääasiassa sekä glukopyranosyylifluoridiksi että useiksi sekundäärisiksi tuotteiksi, jotka ovat tuloksena gluukosin autokondensaatiosta (reversiotuotteet).

Alla oleva kaavio on yhteenveto keksinnön kohteena 20 olevan reaktion oletetusta mekanismista.

^OH

/OH j-OH

.. hf H0'yC-<\ _» /\ ^ „o^S°R

Tärkkelys _» * F

» ^ H0^h H0 30

Fluoridi-ionin stabiloiman, välituotteena olevan glykosyyli-oksikarbeniumionin sen ollessa tasapainossa glykopyranosyylifluoridin kanssa, on oletettu selittävän tässä reaktiossa sekä havaitun hydrolyysinopeuden että 35 reversiotuotteiden muodostumisen, kun tasapaino siirretään 5 79714 liuosta väkevöimällä (Carbohydr., Res., 110 (1982) 217-227 (diagrammi).

Alkoholin lisäys reaktioväliaineeseen antaa vastaavan glykosidin, kahden anomeerin syntymisen selittyessä 5 välituotteena olevalla oksi-karbeniumionilla ja niiden suhteen termodynaamisilla tekijöillä (diagrammi). Alkyyli-disakkarideja, edullisesti sitoutuneina (l-»6) (diagrammi), mutta myös (l->2), (l->3), ja (l->4) voi muodostua tässä reaktiossa tietyissä olosuhteissa. Joitakin alkyylioligo-10 sakkaridiglykosidejä hyvin pieninä määrinä voi myös muodostua reaktiokaavion mukaan, tässä patentissa kuvatuissa olosuhteissa.

Suunniteltu aikomus oli siksi saada alkyyliglyko-sidejä hyvillä saannoilla ooseista ja polysakkarideista 15 käyttäen tätä reaktiokaaviota.

Reaktio suoritetaan edullisesti nestemäisessä väliaineessa. Lämpötila ja paine, vastoin tekniikan tunnettua tasoa, eivät ole määrääviä tekijöitä tälle reaktiolle, ne määräävät pääasiassa nopeuden, jolla reaktio tapahtuu. 20 Suotuisissa tapauksissa toimitaan edullisesti ympäristön lämpötilassa tai lähellä sitä, ilmakehän paineessa, koska tämä itse asiassa on helpoin tapa. Tämä alhainen lämpötila, mahdollistaa sivutuotteiden pitoisuuden alentamisen sekä lämpötilasta johtuvien värin ja ongelmien vähentymi-25 sen. Mutta reaktio voidaan suorittaa vielä alemmassa lämpötilassa (ei alle -25°C:ssa). Se voidaan myös suorittaa korkeammassa lämpötilassa tapauksissa, kun tämä on toivottavaa, tietenkin sillä edellytyksellä, että käytetään sopivaa paineen ja korroosion kestävää laitetta.

30 Lisäksi tässä menetelmässä ei ole mitään dehydraa- tiosta johtuvia furaanityyppisiä hajoamistuotteita, kun taas nämä tuotteita muodostuu epäorgaanisten happojen ja happamien hartsien kanssa.

Muut edut, jotka on havaittu aikaisempiin menetel-35 miin verrattuna, koskevat mahdollisuutta uudelleenkierrät- 6 79714 tää reagensseja, glukopyranoosi-alfa-D-anomeerin edullista muodostumista beeta-D-anomeerin suhteen ja lopuksi, lähtöaineena olevien polysakkaridien osittain hydrolysoituneit-ten tuotteiden puuttuminen.

5 Alkoholeja, jotka voivat olla sopivia, on monia ja ne valitaan halutun lopputuotteen mukaan.

Ei-rajoittavina esimerkkeinä voidaan mainita seu-raavat alifaattiset tai sykloalifaattiset alkoholit: - Primääriset alkoholit, joiden kaava on R-OH, 10 jossa R on suoraketjuinen tai haarautunut C1-C20- alkyyliryhmä tai C4-C20-alkyyliryhmä, joka sisältää ainakin yhden sykloalkyyliryhmän, tai suora ketjuinen tai haarautunut C3-C20-alkyyliryhmä, joka sisältää tyydyttämättömän etyleenisidok-15 sen, joka ei ole alkoholifunktion suhteen alfa- asemassa.

- Sekundääriset tai tertiääriset alkoholit, joiden kaava on R'-0H, joissa R' on suoraketjuinen tai haarautunut C3-C2 0-alkyyliryhmä tai C3-C2 0- 20 sykloalkyyli- tai polyalkyyliryhmä tai suoraket juinen tai haarautunut C4-C20-alkyyliryhmä, joka sisältää tyydyttämättömän etyleenisidoksen, joka ei ole alkoholifunktion suhteen alfa-asemassa.

- Diolit, triolit ja polyolit, kuten etyleenigly 25 köli, glyseroli, mannitoli tai sorbitoli.

- Aminoalkoholit, kuten ne, joiden kaava on: H0CH2 - CH (CH3 ) - NH - CH3

Aldooseiksi kutsutaan monosakkarideja, joissa on aldehydifunktio, kuten aldoheksoosit, aldopentoosit, al-30 dotetroosit.

Aldosideiksi kutsutaan yhdisteitä, jotka on saatu aldoosin asetalisoinnista alkoholilla, joko keksinnön mukaisella menetelmällä tai millä tahansa tunnetulla menetelmällä, esimerkiksi jollakin niistä, joita on siteerattu 35 tunnetuissa julkaisuissa. Reaktio tapahtuu silloin vaihtamalla substituutioryhmiä.

7 79714

Alkyylidisakkarideiksi (metyyli___, etyyli..., jne...) kutsutaan oligosakkaridiyhdisteitä, jotka saadaan sen alkoholin glykosidaatiosta, jota on läsnä di- tai oligosakkaridien reaktioympäristössä, josta mainittuja sak-5 karideja saadaan reaktion tuloksena, pääasiassa disakkari-dien reaktio ympäristössä, jolloin disakkaridit ovat sitoutuneet (l-»6), kuten sivulla 4 olevassa kaaviossa on esitetty.

Polyaldosideiksi kutsutaan oligo- ja polysakkaride-10 ja, jotka saadaan yllä mainittujen aldoosien polymeroin-nista, mukaanluettuina disakkaridit ja trisakkaridit. Po-lyaldosidit valitaan edullisesti kasvipolysakkarideista. Tärkkelys ja selluloosa ovat edullisia polymeerejä. Eläimistä tai sienistä peräisin olevat polysakkaridit (kitii-15 ni, kitosaani, jne.) ovat myös sopivia.

Aldoosien joukosta glukoosi on edullinen monosak- karidi.

Jotta reaktio tapahtuisi normaalisti, lisäehdon täytyy täyttyä, erityisesti siinä tapauksessa, että poly-20 aldosidit reagoivat: Aldoosin, aldosidin tai polyaldosidin ja fluorivedyn välisessä reaktiossa voi muodostua oligo-sakkaridivälituotteita. Jos alkoholin määrä on suuri, väliaineessa läsnä olevalla suurella oligosakkaridien määrällä on taipumus saostua, mikä siirtää seoksen tasapainoa 25 liuoksessa oligomeerien muodostumisen suuntaan. Tällä prosessilla on taipumus hidastaa reaktionopeutta, koska oligomeerien uudelleenliuottaminen vaatii lisäaikaa. Vaikka reaktio edullisesti suoritetaan alkoholiylimäärässä läsnä olevien monosakkaridiekvivalenttien suhteen, ei ole toi-30 vottua ylittää alkoholin määrää 60 (mooleissa) monosakka-ridiekvivalenttia kohti.

Monosakkaridiekvivalenteiksi kutsutaan yhdisteitä, joita voidaan saada reagoivien polyaldosidien kokonaishyd-rolyysistä.

35 Reaktiossa käytetty fluorivetymäärä määrää väliai neessa muodostuneen glukopyranosyylifluoridin stabiiliu- 7971 4 8 den. Kun HF/monosakkaridiekvivalentti-moolisuhde on 90, niin lopullisissa tuotteissa läsnä olevan glukopyranosyy-lifluoridin määrä on yli 50 %, huolimatta käytetyn alkoholin suuresta määrästä; toisaalta aldoosin, aldosidin tai 5 polyaldosidin liuotus ja fluorisointi vaatii minimi-HF-määrän ja HF/monosakkaridiekvivalentti-moolisuhteen välillä 10 ja 60, edullisesti välillä 30 ja 50.

On havaittu edulliseksi käyttää primäärisiä alkoholeja ja edullisesti alifaattisia alkoholeja, joissa on 10 vähintään 4 hiiliatomia. Näyttää siltä, että korkeammilla alkoholeilla alkoholifunktion protonaatio estää reaktion kulun.

Edulliset alkoholit valitaan metanolin, etanolin, 1-propanolin, 1-butanolin, 3-buten-l-olin, allyylialkoho-15 Iin joukosta.

Ensimmäinen sovellutus käsittää aldoosin, aldosidin, tai polyaldosidin liuottamisen fluorivetyyn, jotta saadaan aikaan edellä mainittujen reaktiovälituotteiden muodostuminen. Seokseen lisätään sitten alkoholia määränä 20 20 kertaa enemmän mutta 50 kertaa vähemmän kuin aldoosien, aldosidien tai monosakkaridivälituotteiden määrä mooleina. Reaktio on hyvin nopea ja antaa halutun alkyyli- tai syk-loalkyyli- tai alkenyylialdosidin tai -polyaldosidin.

Tämä menetelmä vaatii kuitenkin suuren alkoholi-25 määrän käyttämisen. Siitä syystä annetaan etusija seuraa-valle sovellutukselle, joka lisäksi antaa sen edun, että HF:n talteenotto tulee mahdolliseksi, mikä on ratkaiseva ongelma, ja lisäksi saanto kasvaa.

Seokseen, jossa on HF ja alkoholi ja aldoosi, li-30 sätään aldosidi tai polyaldosidi, edullisesti sekoittaen, ja muodostuneet yhdisteet erotetaan. Aldoosi, aldosidi tai polyaldosidi lisätään edullisesti sillä tavalla, että saadaan alkoholi/monosakkaridiekvivalentti-moolisuhde 3-20 edullisesti 6-15.

35 Kun käytetään raskaampaa alkoholia, C5:stä alkaen, voi olla tarpeen lisäliuotin helpottamaan tämän reagenssin g 79714 liuotusta HF:ään; dioksaani tai rikkidioksidi ovat sopi via liuottimia tähän tapaukseen. Nämä liuottimet rajoittavat lisäksi alkoholin protonaatiota.

Seuraavat esimerkit valaisevat keksintöä.

5 Muodostuneiden metyyliglukosidien seokset analysoi tiin 13C:n NMR:llä ja asetyloidut ja silyloidut johdannaiset kaasukromatografoitiin, jotka johdannaiset olivat jonkin seuraavan menetelmän mukaisia: - Asetylointi etikkahapon anhydridillä pyridiinin 10 läsnäollessa.

- Silylointi bis-trimetyylisilyylitrifluoryyli-asetamidin (BSTFA) ja trimetyylikloorisilaanin (TMCS) seoksella.

- Analyysi 0V-1 -kapillaarikolonnilla.

15 Käytettyjen tärkkelysten vesipitoisuus mitattiin termogravimetrisellä tasapainomenetelmällä. Seuraavissa esimerkeissä se oli, ellei toisin ole ilmoitettu: - 10 % vehnä- ja maissitärkkelyksille - 14 % perunatärkkelykselle.

20 Huomattakoon, että esimerkeissä annetut saannot eivät ole optimoituja, ne on katsottava minimiarvoiksi toimintaolosuhteissa.

Esimerkki 1

Metyyli-D-glukopyranosidien synteesi liuottamalla 25 ensin tärkkelys.

Polyetyleeniastiassa liuotettiin 10 g maissitärkke-lystä (0,055 moolia) 25 ml:aan fluorivetyä (1,25 moolia) 25°C:ssa. Kun oli sekoitettu 15 minuuttia magneettisekoit-tajalla, lisättiin 50 ml metanolia (1,25 moolia) liuok-30 seen, se on 23 ekvivalenttia yhtä monosakkaridiekvivalent-tia kohden, ja reaktioseosta sekoitettiin 45 minuuttia. Kokonaisreaktioaika oli 1 tunti. Reaktioseos saostettiin sitten 300 ml:11a etyylieetteriä sekoittaen hieman mag-neettisekoittajalla ja suodatettiin. Lopuksi kuivattu sak-35 ka suodatettiin alipaineessa kalsiumkarbonaatin läsnäollessa.

10 7971 4

Reaktion saanto käytetyn vedettömän tärkkelyksen määrän suhteen oli 90 %. Saatiin 9,7 g tuotteita seuraa-vassa suhteessa:

Metyyli-D-glukopyranosidit (alfa ja beeta) 50 % 5 Metyyli-disakkaridit (alfa ja beeta) 50 %

Suoritettiin koe samoissa olosuhteissa 40 ml:11a fluorivetyä (2 moolia) ja 100 ml:11a metanolia (2,5 moolia), se on 45 monosakkaridiekvivalenttia antoi 10,2 g tuotteita seuraavassa suhteessa, saannon ollessa 98 %: 10 Metyyli-D-glukopyranosidit (alfa ja beeta) 80 %

Metyylidisakkaridit 20 %

Esimerkki 2 Tässä esimerkissä sekä kaikissa seuraavissa esimerkeissä syntetisoitiin alkyyliglukosidi fluorvety-alkoholi-15 seoksessa.

Seokseen, jossa oli fluorivetyä (2,5 moolia) ja metanolia (0,75 moolia) ja joka oli polyetyleenipullossa, lisättiin 10 g maissitärkkelystä ympäristön lämpötilassa. Alkoholin määrä oli siis 12,5 ekvivalenttia yhtä monosak-20 karidiekvivalenttia kohti. Tärkkelyksen nopean liuottamisen jälkeen seoksen annettiin seistä samalla kun sekoitettiin magneettisekoittajalla.

500 ml:n etyylieetterilisäys aiheutti muodostuneiden reaktiotuotteiden saostumisen, jotka erotettiin suo-25 dattamalla ja pestiin eetterillä. Ne kuivattiin alipaineessa kalsiumkarbonaatin läsnäollessa ja saatiin 9,2 g vaalean beigeä siirappimaista yhdistettä, jonka analyysi osoitti, että sen koostumus oli:

Metyyli-alfa-D-glukopyranosidi 80 % 30 Metyyli-beeta-D-glukopyranosidi 10 %

Metyylidisakkaridit 10 %

Metyyliglukosidin saanto oli 85 paino-% laskettuna alkuperäisen kuivan tärkkelyksen määrästä ja huomattiin, että näissä olosuhteissa ei havaittu olevan läsnä glukoo-35 siä eikä glukofuranosidijohdannaisia.

il 7971 4

Esimerkki 3

Samoissa toimintaolosuhteissa kuin esimerkissä 2, mutta jakamalla metanolin määrä kahdella, saatiin suurempi metyylidisakkaridien määrä (20 %).

5 Käsittelyn jälkeen metyyliglykosidiseoksen analyysi antoi seuraavat tulokset:

Tuotteita saatiin 9,5 g (saanto 88 %) Metyyli-alfa-D-glukopyranosidi 70 %

Metyyli-beeta-D-glukopyranosidi 10 % 10 Metyylidisakkaridit 20 % Tämä tulos osoitti, että glukopyranosidifluoridi reagoi samalla tavalla metanolin ja glukoosiyksikköjen primäärisien hydroksyyliryhmien kanssa ja että monosakka-ridisaanto on kasvava funktio moolisuhteeseen alkoholi/mo-15 nosakkaridiekvivalentit nähden.

Esimerkki 4 Tässä ja seuraavissa esimerkeissä kokeet suoritettiin sellaisella tavalla, että talteen voitiin ottaa jäljellä oleva fluorivety/alkoholi-seos. Ne suoritettiin 20 ruostumattomasta teräksestä olevassa reaktorissa (316 Ti), jossa voitiin käyttää paineita enintään 18 bar (18 x 105 Pa), magneettisekoittajan kanssa. Kuumennus ja jäähdytys saatiin aikaan vaipalla. HF/alkoholi-seoksen haihduttamiseksi reaktion tapahduttua reaktori voitiin liittää kaksi-25 vaiheiseen liukuvaan epäkeskoroottoripumppuun, joka antoi keskimäärin 0,1 mm Hg (13 Pa) vakuumin, seos otettiin sitten talteen nestetyppi lauhduttimessa. Tämä vaakumiarvo (0,1 mm Hg (n. 13 Pa)) ei ole millään tavoin.

10 g maissitärkkelystä (0,055 moolia) saatettiin 30 reagoimaan seoksen kanssa, jossa oli 50 ml fluorivetyä (2,5 moolia) ja 30 ml metanolia (0,75 moolia). Reaktio sai tapahtua 10 minuuttia 40°C:ssa. Lämpötila laskettiin sitten 30°C:seen ennen haihdutusta. Ylimääräistä HF-metanoli-seosta haihdutettiin alipaineessa (0,1 mmHg (n. 13 Pa)) 35 20 minuuttia. 9,5 g vaaleanpunertavanpunaista, hiukan ha- i2 7971 4 panta siirappimaista yhdistettä otettiin talteen (0,1 % laskettuna käytetyn HF:n määrästä). Seosta sekoitettiin 20 ml:n kanssa vettä ja neutraloitiin kalsiumkarbonaatilla. Ylimääräinen karbonaatti sekä muodostunut kalsium£luoridi 5 suodatettiin ja pestiin kylmällä vedellä. Suodoksesta poistettiin suolat sekaionivaihtohartsilla ja väkevöitiin kuumana alennetussa paineessa.

Lopuksi saadun, jauheen muodossa olevan värittömän seoksen analyysi antoi seuraavat tulokset: 10 Talteenotettuja tuotteita: 9,2 g

Metyyli-alfa-D-glukopyranosidi 65 %

Metyyli-beeta-D-glukopyranosidi 25 %

Metyylidisakkaridit 10 % Tämä koe osoitti, että lämpötilan nostaminen nostaa 15 oleellisesti reaktionopeutta. Disakkaridipitoisuus pysyy vakiona, kuumennus vaikuttaa ainoastaan metyyliglukosidin alfa/beeta-anomeerien suhteeseen.

Esimerkki 5

Suoritettiin kokeita veden vaikutuksen tutkimisek-20 si, joka vesi on peräisin esimerkiksi tärkkelyksestä HF/-alkoholiseoksen uudelleenkierrätyksen aikana. Kokeet suoritettiin kuivaarnattomalla vehnätärkkelyksellä määrätystä HF/metanoliseoksesta lisäämällä nousevia määriä vettä suoraan HF:ään.

25 Ympäristön lämpötilassa tärkkelyksen liukenemisno- peus pysyi hyvin nopeana 0,4 ekvivalenttiin H20/HF saakka. Tämän luvun yläpuolella liukeneminen hidastui. Esimerkin 4 koeolosuhteissa liuotettiin 10 g vehnätärkkelystä 10 minuutissa ympäristön lämpötilassa seokseen, jossa oli 50 30 ml HF, 30 ml metanolia ja 2,5 ml vettä, se on, 5 % HF:n suhteen. 2 tunnin sekoittamisen jälkeen HF/alkoholiseos haihdutettiin.

Saadussa siirappimaisessa seoksessa oli läsnä me-tyyli-D-glukopyranosideja seoksena jäljellä olevien tärk-35 kelysoligosakkaridien (5 %) kanssa. Samoissa olosuhteissa i3 7971 4 30 minuutin kuumennus 40°C:ssa teki mahdolliseksi tärkkelyksen täydellisen fluorolyysin ja metanolyysin.

Saadun värittömän tuotteen analyysi antoi seuraa-vat tulokset: 5 Karkean tuotteen paino: 9 g

Metyyli-aifa-D-glukopyranosidi 60 %

Metyyli-beeta-D-glukopyranosidi 25 %

Metyylidisakkaridit 14 %

Glukoosi 1 % 10 Lisäksi saatiin samoissa olosuhteissa vertailu kelpoisia tuloksia veden pitoisuuksilla enintään 10 % laskettuna käytetyn HF:n määrästä (vastaa seoksen 5 tai 6 uudelleenkierrätystä), jos lähtöainetärkkelys sisältää 10 % kosteutta), tai veden pitoisuuksilla enintään 15 % las-15 kettuna käytetyn HF:n määrästä.

Käytetyissä haihdutusolosuhteissa saatu tuotteiden raaka seos pidättää 40-50 % tärkkelyksen tuomasta kosteudesta, joka on 5 % muodostuneiden tuotteiden kokonaispainosta.

20 Esimerkki 6 Käytetyn tärkkelyksen kuivaaminen ennen käyttöä mahdollistaisi HF/alkoholiseosten talteenoton reaktion tapahduttua helpommin ja tehokkaammin.

Esimerkin 4 olosuhteissa 10 g kuivattua vehnätärk-25 kelystä, joka sisälsi 3 % vettä (kuivattu 12 h 50°C:ssa paineessa 50 mmHg (n. 6,7 kPa)) liuotettiin 5 minuuttia ympäristön lämpötilassa seokseen, jossa oli 50 ml meta-nolia.

1 tunnin reaktioajon kuluttua HF/metanoliseos haih-30 dutettiin. 10 g käytännöllisesti katsoen kuivaa, siirappimaista yhdistettä, vielä hiukan hapanta (käytetty 0,1 % HF) otettiin talteen. Tuotteen analyysi antoi seuraavat tulokset:

Metyyli-alfa-D-glukopyranosidi 80 % 35 Metyyli-beeta-D-glukopyranosidi 10 %

Metyylidisakkaridit 10 % i4 7971 4

Koko seoksen sekoittaminen kuuman metanolin (20 ml) kanssa ja sen jälkeen jäähdyttäminen, mahdollisesti me-tyyli-alfa-D-glukopyranosidin kiteytymisen selektiivisesti.

5 Tässä esimerkissä metyyli-alfa-D-glukopyranosidin (joka sisälsi 1-2 % metyyli-beeta-D-glukopyranosidia) saanto oli 60 % kahden peräkkäisen kiteytyksen jälkeen.

Esimerkki 7

Reagenssimäärien (HF, alkoholi) alentamiseksi mono-10 sakkaridiekvivalenttien suhteen ja HF:n ja haihdutettavan HF:n ja alkoholin määrien rajoittamiseksi havaittiin, että alkoholi/monosakkaridiekvivalentti -suhteen alentaminen antoi paljon suuremman määrän metyylidisakkarideja, kuten on esitetty seuraavassa taulukossa.

15 Vehnätärkkelys, g 10 20 20 30 40

Vesipitoisuus % 10 10 3 10 10 HF, ml 50 50 50 50 50

Metanoli, ml 30 30 30 30 30

Metanoli/tärkkelys, 20 mol/mol 13,6 6,8 6,8 4,5 3,4 11111 Lämpötila, °C 40 40 40 40 40

Metyyliglukosidit, % 90 85 85 75 65

Metyylidisakkaridit, % 10 15 15 25 35 25 Nämä kokeet suoritettiin 40°C:ssa, koska alemmassa lämpötilassa oli havaittu, että reaktio oli epätäydellinen ja että läsnä oli reagoimatonta oligosakkaridia, kun olosuhteet taulukon toisesta sarakkeesta lähtien olivat identtiset. Lämpötilan nostaminen mahdollisesti reaktiono-30 peuden nousemisen, kun tärkkelyksen määrää nostettiin.

Esimerkki 8

Voidaan saada korkeampien alkoholien (enintään C4 ) glukosideja samoissa olosuhteissa kuin syntetisoitaessa metyyliglukosidej ä.

35 10 g vehnätärkkelystä (0,055 moolia) liuotettiin ympäristön lämpötilassa seokseen, jossa oli 50 ml HF ja is 7971 4 44 ml absoluuttista etanolia (0,75 moolia), se on, 13,6 ekvivalenttia monosakkaridiekvivalenttia kohti. Reaktio sai tapahtua 1 tunti 30 minuuttia ympäristön lämpötilassa. HF/etanoli-seosta haihdutettiin 40 minuuttia alennetussa 5 paineessa (0,1 mmHg (n. 13 Pa) 25°C:ssa. Jäännös sekoitettiin pienen vesimäärän kanssa (20 ml) ja neutraloitiin kalsiumkarbonaatilla. Suodatuksen jälkeen suodos johdettiin sekaionien vaihtohartsin läpi ja haihdutettiin kuiviin.

10 Saadun tuotteen analyysi antoi seuraavat tulokset:

Raakatuotteen paino: 9,0 g Etyyli-alfa-D-glukopyranosidi 75 %

Etyyli-beeta-D-glukopyranosidi 10 %

Etyylidisakkaridit 15 % 15 Esimerkki 9 20 g vehnätärkkelystä liuotettiin ympäristön lämpötilassa seokseen, jossa oli 50 ml HF ja 56 ml 1-propanolia (6,8 ekvivalenttia monosakkaridiekvivalenttia kohti).

Reaktio sai tapahtua 1 h 40°C:ssa magneettisekoi-20 tuksen alaisena. HF/propanoli-seos haihdutettiin 30 minuutissa 40°C:ssa paineessa 0,1 mmHg (n. 13 Pa).

Esimerkin 8 tavoin tapahtuneen käsittelyn jälkeen seoksen analyysi antoi seuraavat tulokset:

Saadut tuotteet: 18,1 g 25 Propyyli-alfa-D-glukopyranosidi 65 %

Propyyli-beeta-D-glukopyranosidi 15 %

Propyylidisakkaridit 20 %

Esimerkki 10 10 g vehnätärkkelystä liuotettiin seokseen, jossa 30 oli 50 ml HF (2,5 moolia) ja 7 g etyleeniglykolia (0,112 moolia), se on 2 molekyyliekvivalenttia monosakkaridiekvivalenttia kohti, ympäristön lämpötilassa reaktorissa. 2 tunnin reaktion jälkeen ympäristön lämpötilassa HF haihdutettiin alipaineessa 20 minuuttia (ilman glykolin pois-35 tamlsta). Jäännös sekoitettiin 30 ml:n kanssa vettä, neutraloitiin kalsiumkarbonaatilla ja suodatettiin.

ie 7971 4

Suodos väkevöitiin haihduttamalla. Jäljellä oleva etyleeniglykoli tislattiin atseotrooppisesti tolueenin kanssa. Talteen otetun seoksen analyysi antoi seuraavat tulokset: 5 Raakatuotteen paino: 9,4 g

Glykolimonoglukosidit (alfa ja beeta) 70 %

Glykoll-bis-glukosidit 20 %

Glykolidisakkaridit 10 %

Samoissa olosuhteissa ylimäärä etyleeniglykolia 10 (0,22 moolia - 4 molekyyliekvivalenttia) antoi glykoli- monoglukosidia saannolla 85 %, käytännössä ilman yhtään glykoli-bis-glukosidia (< 5 %).

Esimerkki 11 10 g vehnätärkkelystä liuotettiin seokseen, jossa 15 oli 50 ml HF ja 16 ml glyserolia (0,22 moolia), se on, 4 molekyyliekvivalenttia, ympäristön lämpötilassa.

Reaktion annettiin tapahtua 2 h, magneettisekoit-tuksen alaisena ympäristön lämpötilassa.

HF haihdutettiin sitten alipaineessa 30 minuuttia. 20 Seosta sekoitettiin 50 ml:n kanssa vettä, neutraloitiin kalsiumkarbonaatilla ja suodatettiin; suodoksesta poistettiin suolat sekahartsilla ja väkevöitiin.

Saadun tuotteen analyysin mukaan komponenttien seoksella oli glyseroli/glukosideja, ja glyserolidisakka-25 rideja suhteessa 7/3 sekä reagoimattomatonta glyserolia.

Esimerkki 12 Tämä suora oosien ja polyosidien glykosidaatio HF:llä antoi kohtuullisia saantoja alifaattisilla alkoholeilla, joissa on enintään 4 hiiliatomia. Korkeammilla 30 alkoholeilla hydroksyylifuntion protonaatio, joka havaittiin 13C-NMR:llä, luultavasti esti glykosyylioksikarbeniu-mionin alkyloitumisen. Tämä haitta voidaan estää laimentamalla fluorivety dioksaanilla tai rikkidioksidilla. Ottamalla 1-oktanoli esimerkiksi, huomataan että tämän alko-35 holin protonoitunut muoto väheni väliaineen laimentumisen mukaan näillä liuottimilla. HF/dioksaanisuhteen ollessa i7 7971 4 yli 4/1 (v/v) havaittiin, ettei oktanoli protonoidu. HF/-dioksaani/l-oktanoli-seoksen käyttö mahdollisesti seuraa-vissa esimerkeissä annettujen oktyyli-glukosidien synteti-soimisen: 5 Oktyyllglukosidien valmistus käyttäen HF/dioksaaniseosta 4;1 (v/v)

Seokseen, jossa oli fluorivetyä (25 ml, 1,25 moolia) ja dioksaania (6,25 ml), lisättiin 5 g tärkkelystä (vesipitoisuus alennettu 10 %:iin), ja liuosta sekoitet-10 tiin 15 minuuttia.

Reaktioseokseen lisättiin 1-oktanolia (22 ml) 5 ekvivalenttia yhtä monosakkaridiekvivalenttia kohti ja saatua liuosta sekoitettiin 30 minuuttia. Reagenssien haihduttamisen jälkeen alipaineessa (1 mm Hg (n. 130 Pa)) 15 ympäristön lämpötilassa (HF/dioksaanin talteenotto), sitten 50°C:ssa (oktanolin talteenotto), saatiin 7,3 g siirappimaista tuotetta. Analyysi osoitti, että se käsitti: Oktyyli-alfa-D-glukopyranosidi 55 %

Oktyyli-beeta-D-glukopyranosidi 5 % 20 Oktyylidisakkaridit 25 %

Glukopyranosyylifluoridi 15 %

Konversio oktyyliglukosideiksi, laskettuna oktanolin suhteen, oli 17 %.

Kun glukopyranosyylifluoridin määrä kasvoi (tapaus, 25 jolloin reaktioseos käsitti 1-2 ekvivalenttia oktanolia/ monosakkaridiekvivalentti). Glykosyylifluoridin määrää voitaisiin laskea laimentamalla dioksaanilla. Laskettuna HF/dioksaanin laimennussuhteesta 2:1 (til.) glukosyyli-fluoridin määrä oli vain muutama prosentti. HF/dioksaani-30 seoksen käyttöä noin 2:1 (tilavuuksista) suositellaan siinä tapauksessa, että oktanoli-ekvivalenttien lukumäärä monosakkaridiekvivalentteja kohti on 1-2, kuten seuraavas-sa esimerkissä.

35 ib 7971 4

Esimerkki 13

Oktyyliglukosldien valmistus käyttämällä HF/dioksaani-seosta 2:1 (til.)

Toimintaolosuhteet olivat identtiset edellisen esi-5 merkin kanssa, mutta määrät olivat seuraavat: Tärkkelys (vesipitoisuus 10 %) 5 g HF 25 ml

Dioksaani 12,5 ml 1-oktanoli 4,5 ml 10 Reagenssien haihduttamisen jälkeen saatiin 7,2 g siirappimaista tuotetta. Analyysi osoitti, että se käsitti :

Oktyyliglukosidit 35 %

Oktyylidisakkaridit 40 % 15 Ei-glukosidireversiotuotteet 20 %

Glukopyranosyylifluoridi 5 %

Konversio käytetyn oktanolin suhteen oli noin 50 %.

Esimerkki 14 20 Lauryyliglukosidien valmistus käyttämällä HF/diok- saaniseosta 2:1 (til.).

Seokseen, jossa oli fluorivetyä (50 ml, 2,5 moolia) ja dioksaania (25 ml) lisättiin 10 g tärkkelystä (perunatärkkelys, vesipitoisuus 13 %). Liuosta sekoitettiin 15 25 minuuttia. Reaktioseokseen lisättiin 1-dodekanolia (12 ml, 1 ekvivalentti monosakkaridiekvivalenttia kohti) ja liuosta sekoitettiin 20 minuuttia ympäristön lämpötilassa. Seos kuumennettiin 35°C:seen 20 minuutiksi fluorivedyn haihduttamiseksi ilmakehän paineessa. Ylimääräisen alkoholin sekä 30 dioksaanin haihdutus alennetussa paineessa (0,1 mmHg (n. 13 Pa)) antoi kiinteän tuotteen (14,5 g). Analyysi osoitti, että se koostui seuraavista yhdisteistä:

Lauryyli-alfa-D-glukopyranosidi 25 %

Lauryyli-beeta-D-glukopyranosidi 5 % 35 Lauryylidisakkaridit 10 % i9 7971 4

Glukoosi ) 55 %

Reversiotuotteet )

Glukopyranosidifluoridi < 5 %

Layryyliglukosidin konversioaste lauriinialkoholin 5 suhteen oli 35 %.

Claims (15)

20 7971 4

1. Menetelmä alkyyli-, sykloalkyyli- tai alkenyyli-aldosidien tai -polyaldosidien synteesiksi, tunnet- 5. u siitä, että tyydyttynyt alifaattinen tai sykloali-faattinen alkoholi tai alifaattinen tai sykloalifaattinen alkoholi, jossa etyleenisidos ei ole hydroksyyliryhmän suhteen alfa-asemassa, saatetaan reagoimaan aldoosin, al-dosidin tai polyaldosidin kanssa liuottimessa ja reagens- 10 sissa, joka on fluorivety.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että alkoholi on primäärinen alkoholi.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, 15 tunnettu siitä, että alkoholi sisältää 4 hiiliatomia.

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen synteettinen menetelmä, tunnettu siitä, että aldoosi on glukoosi.

5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, 20 tunnettu siitä, että polyaldosidi on kasvisakka-ridi, tärkkelys tai selluloosa.

6. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että polyaldosidi on eläin- tai sienialkuperää oleva polysakkaridi.

7. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että fluorivety ja monosakkaridi-ekvivalenttien välinen moolisuhde on 10 - 60.

8. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että alkoholi- ja monosakkaridi- 30 ekvivalenttien välinen moolisuhde on pienempi tai yhtä suuri kuin 60.

9. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että aldoosi, aldosidi tai polyaldosidi liuotetaan fluorivetyyn, minkä jälkeen lisätään 35 alkoholi siten että alkoholi- ja monosakkaridiekvivalent-tien välinen moolisuhde on alle 50. 2i 7971 4

10. Patenttivaatimuksen 8 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että HF/alkoholi-seokseen lisätään aldoosi, aldosidi tai polyaldosisi siten että alkoholeja monosakkaridiekvivalenttien välinen moolisuhde on 3-20.

11. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että reagenssien mukana tuleva veden määrä on edullisesti alle 15 % laskettuna fluorive-dyn määrästä.

12. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, 10 tunnettu siitä, että alkoholi on dioli, trioll tai polyoli.

13. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että alkoholi on aminoalkoholi.

14. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, jol- 15 loin alkoholi sisältää vähintään 5 hiiliatomia, tunnettu siitä, että lisätään sopivaa lisäliuotinta helpottamaan alkoholin liukenemista fluorivetyyn ja vähentämään väliaineen protonaatiokapasiteettia.

15. Patenttivaatimuksen 14 mukainen menetelmä, 20 tunnettu siitä, että lisäliuotin on dioksaani tai rikkidioksidi. 22 7971 4