JPH08208679A - 結晶性スクラロース−6−エステルの中間体単離を伴わないスクラロースの産生 - Google Patents

結晶性スクラロース−6−エステルの中間体単離を伴わないスクラロースの産生

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JPH08208679A
JPH08208679A JP7291620A JP29162095A JPH08208679A JP H08208679 A JPH08208679 A JP H08208679A JP 7291620 A JP7291620 A JP 7291620A JP 29162095 A JP29162095 A JP 29162095A JP H08208679 A JPH08208679 A JP H08208679A
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David S Neiditch
デイビツド・エス・ネイデイツチユ
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    • C07H5/02Compounds containing saccharide radicals in which the hetero bonds to oxygen have been replaced by the same number of hetero bonds to halogen, nitrogen, sulfur, selenium, or tellurium to halogen

Abstract

(57)【要約】 【課題】 スクラロースの効率のよい製造方法の提供。 【解決手段】 スクラロース−6−エステルを、中和さ
れる塩素化反応混合物からの第三級アミド反応ビヒクル
の除去前もしくは後のいずれかに直接脱アシル化して、
スクラロースおよび塩、ならびに不純物からなる水溶液
を生成し、そこからスクラロースを抽出により回収し、
そしてその後に好ましくは結晶化により精製する、スク
ラロース−6−エステルからスクラロースの製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、スクラロース−6
−エステルの中間体単離を伴わないスクラロースの製造
のための方法に関する。
【0002】
【従来の技術】人工甘味料4,1’,6’−トリクロロ
−4,1’,6’−トリデオキシガラクトスクロース
(「スクラロース」)は、4、1’、および6’位にお
けるヒドロキシルを塩素で置換することによりスクロー
スから取得される。この化合物を作成する方法では、4
位の立体配置が反転する。従ってスクラロースは以下の
分子構造、
【0003】
【化1】
【0004】を有するガラクト−スクロースである。
【0005】所望される位置のみへ塩素原子を差し向け
ることが主な合成上の問題であり、それは置換されるヒ
ドロキシルが異なる反応性のものである、すなわち2つ
のものが第一級であり、そして一つのものが第二級であ
るためである。この合成は、6位にある第一級ヒドロキ
シルが最終生成物では未置換であるという事実により一
層複雑になっている。
【0006】スクラロースの製造のための多数の異なる
合成経路が開発されており、これらの方法では6位の反
応性ヒドロキシルを、4、1’、および6’位のヒドロ
キシルの塩素化の前にまずエステル基によるなどして保
護し、その後に加水分解を行ってエステル置換基を除去
してスクラロースを生成する。このような合成経路の内
の幾つかのものはスズ介在性のスクロース−6−エステ
ルの合成を必要とする。Navia(米国特許第4,9
50,746号)、Neiditch etal.(米
国特許第5,023,329号)、Walkup et
al.(米国特許第5,089,608号−”Wal
kup et al.−I”)、Vernon et
al.(米国特許第5,034,551号)、およびS
ankey et al.、1994年5月2日に提出
され、そして本出願と同じ譲渡人に譲渡される米国特許
出願第08/237,947号により開示されるスズ介
在性経路が実例である。
【0007】先に引用される合成経路により産生される
スクロース−6−エステルは典型的には、Walkup
et al.、米国特許第4,980,463号(”
Walkup et al.−II”)の方法により塩
素化される。この塩素化方法は、典型的にはN,N−ジ
メチルホルムアミド(「DMF」)である第三級アミド
中の溶液である生成物としての4,1’,6’−トリク
ロロ−4,1’,6’−トリデオキシガラクトスクロー
ス−6−酢酸エステルのようなスクラロース−6−エス
テル(スクラロース−6−エステルが酢酸エステルであ
る場合には「TGS−6−Ac」、あるいはより一般的
には「TGS−6−エステル」)、および塩(塩素化反
応の完結後の塩素化剤の中和の結果としての生成物)、
ならびに不純物を生成する。一つの態様では本発明は、
Walkup et al.−IIの塩素化方法の生成
物である第三級アミド中の溶液からのTSG−6−エス
テルの回収のための方法を提供する。
【0008】Walkup et al.−IIにおい
て開示される方法、および1994年2月18日に提出
され(そして米国特許出願第08/368,466号と
して1995年1月1日に再提出された)、そして本出
願と同じ譲渡人に譲渡される米国特許出願公開第08/
198,744号、Navia et al.「REC
OVERY OF SUCRALOSE INTERM
EDIATES」において開示される方法のような既に
開示されている従来の方法では、スクラロースは以下の
手順により、Walkup et al.−IIの塩素
化反応混合物から生成され、その手順とは a. 中和段階後に塩素化反応用の第三級アミド反応ビ
ヒクルを水蒸気蒸留によるなどして除去し(Navia
et al.において開示される)、このことが塩、
TGS−6−エステル、および不純物を含む水性混合物
を形成し、 b. その後にこのTGS−6−エステルを、酢酸エチ
ルのような適切な有機溶媒を用いる抽出によりその水性
混合物から回収し、 c. その後に粗生成のTGS−6−エステルを脱アシ
ル化させてスクラロースを形成し、そして d. このスクラロースを向流抽出により回収し、そし
て結晶化により精製する、というものである。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、スクラロー
スおよび塩、ならびに不純物からなる水溶液を生成し、
この水溶液からスクラロースを有機溶媒での抽出による
などして回収し、そして好ましくはその後にスクラロー
スを向流抽出、結晶化、もしくは両方の技術の組み合わ
せにより精製するためのTGS−6−エステルを直接脱
アシル化する方法の提供を目的とする。
【0010】本発明の方法は、例えば、Navia e
t al.、米国特許出願第08/368,466号に
おいて開示される方法のような以前に記載されるスクラ
ロース方法に勝る数々の有望な経済的利点を有する。こ
れらの利点には以下のものが含まれ、それは以下のよう
なものである。
【0011】1. TGS−6−Acを直接には単離し
ないという理由での全方法における固体取り扱い段階の
減少。このことは必要とされる装置を効果的に減少させ
る(例えば、液体からの固体の分離のために用いられる
遠心機についてのより低い必要性)。
【0012】2. 再収穫用(re−crop)母液の
必要性の減少の見込み(すなわち、より少ない再結晶化
段階)。これはスクラロースの結晶化がスクラロース−
6−酢酸エステルの結晶化と比較してより容易であるよ
うに思われるためである。および 3. 僅かに上昇するように思われる総収率。これは、
正しい塩素化置換を有する二酢酸エステルのスクラロー
スへの転化に起因する可能性がある。これらの二酢酸エ
ステルは、Navia et al.におけるTGS−
6−Acの苛酷な精製のためNavia et al.
の方法においては失われている。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明は、第三級アミド
を含む反応媒質中での(a)6−O−アシル−4,
1’,6’−トリクロロ−4−,1’−6’−トリデオ
キシガラクトスクロース[「TGS−6−エステ
ル」]、(b)アルカリ金属もしくはアルカリ土類金属
の塩化物を初めとする塩、(c)水、および(d)他の
塩素化スクロース副生成物の供給材料混合物からスクラ
ロースを製造するための方法を提供するものであり、前
記方法は、(i)6−O−アシル−4,1’,6’−ト
リクロロ−4−,1’−6’−トリデオキシガラクトス
クロースを脱アシル化させてスクラロース、(b)アル
カリ金属もしくはアルカリ土類金属の塩化物を初めとす
る塩、(d)他の塩素化スクロース副生成物を含む水溶
液を生成すること、および(ii)抽出およびその後の
結晶化、もしくは抽出技術単独によるなどして段階
(i)の生成物からスクラロースを回収すること、を含
む。
【0014】一つの態様では本発明は、第三級アミドを
含む反応媒質中での(a)6−O−アシル−4,1’,
6’−トリクロロ−4−,1’−6’−トリデオキシガ
ラクトスクロース、(b)アルカリ金属もしくはアルカ
リ土類金属の塩化物を初めとする塩、(c)水、および
(d)他の塩素化スクロース副生成物の供給材料混合物
からスクラロースを製造するための方法を提供するもの
であり、前記方法は、(i)(a)、(b)、(c)、
および(d)の水溶液のpHを約11(±1)に上昇さ
せることにより6−O−アシル−4,1’,6’−トリ
クロロ−4,1’,6’−トリデオキシガラクトスクロ
ースを脱アシル化させて(前記脱アシル化を実施するの
に十分な温度および期間)、第三級アミドを含む反応媒
質中で、スクラロース、アルカリ金属もしくはアルカリ
土類金属の塩化物を初めとする塩、および他の塩素化ス
クロース副生成物を含む水溶液を生成すること、(i
i)水蒸気蒸留もしくは抽出によるなどして前記第三級
アミドを除去すること、ならびに(iii)抽出および
その後の結晶化、もしくは抽出技術単独によるなどして
段階(ii)の生成物からスクラロースを回収するこ
と、を含む。
【0015】他の態様では本発明の方法を、例えば以下
の段階、すなわち(i)水蒸気蒸留によるなどして前記
第三級アミドを除去して、前記供給材料混合物中の第三
級アミドの主要部分が除去されている(a)、(b)、
および(d)の水溶液を生成する段階、(ii)段階
(i)の水溶液生成物のpHを約11(±1)に上昇さ
せることによるなどして6−O−アシル−4,1’,
6’−トリクロロ−4,1’,6’−トリデオキシガラ
クトスクロースを脱アシル化させて(前記脱アシル化を
実施するのに十分な温度および期間)、スクラロース、
アルカリ金属もしくはアルカリ土類金属の塩化物を初め
とする塩、および他の塩素化スクロース副生成物を含む
水溶液を生成する段階、ならびに(iii)結晶化後の
抽出、もしくは抽出単独によるなどして、段階(ii)
の生成物からスクラロースを回収する段階、により脱ア
シル化の前に第三級アミドを除去することにより実施す
る。
【0016】本発明の方法は、先に引用されるWalk
up et al.−IIにより記載される塩素化反応
の反応停止(又は失活)生成物のような、第三級アミド
(好ましくはDMF)反応媒質中に6−O−アシル−
4,1’,6’−トリクロロ−4,1’,6’−トリデ
オキシガラクトスクロースを含む組成物をその供給材料
混合物として利用する。好ましい6−O−アシル−4,
1’,6’−トリクロロ−4,1’,6’−トリデオキ
シガラクトスクロースエステルは、6−O−アセチル−
4,1’,6’−トリクロロ−4,1’,6’−トリデ
オキシガラクトスクロースおよび6−O−ベンゾイル−
4,1’,6’−トリクロロ−4,1’,6’−トリデ
オキシガラクトスクロースである。
【0017】研究室規模ではWalkup et a
l.−IIの教示に従い、粗生成の塩素化生成物を一モ
ル等量(ホスゲンを基にする)のアルカリもしくはアル
カリ土類金属の水酸化物の氷冷水溶液もしくはスラリー
の添加(一度での)によりバッチ操作で失活させること
ができる。好ましいアルカリ性試薬には、ナトリウム、
カリウム、およびカルシウムの水酸化物がある。例えば
3〜4Nの水酸化ナトリウムのような、より希釈された
アルカリ性水溶液が好ましい。広範囲の濃度を用いるこ
とができる(例えば、2〜8Nの水酸化ナトリウムのよ
うな濃度)。より低い濃度では塩の沈殿が減少もしくは
回避され、このことがこのプロセス流れが収容する必要
のある固体の量を有意に減少させる。しかしながら濃度
が低すぎる場合には(例えば、約2N以下)、生成物流
れは、この方法の効率に不利な影響を及ぼす可能性があ
る程度にまで希釈される。
【0018】この失活方法の実施の好ましい方法では、
冷却アルカリ水溶液をpHを8〜10に上昇させるのに
十分な量でできる限り迅速に、激しく撹拌しながら添加
する。この緩和に上昇したpHで数分間撹拌した後に、
失活化溶液を、例えば濃厚な塩酸水溶液もしくは氷酢酸
のような酸の添加によりpH5〜7に中和する。pH8
〜10での失活化塩素化反応混合物の短時間の処理は、
塩素原子で置換されていなかったスクロース−6−エス
テルの全てのヒドロキシル基をそれ自体のもともとのヒ
ドロキシル基形態に戻すことを確実に行うという有益な
効果を有する。
【0019】別法では、十分なアルカリ水溶液を添加し
て11(±1)のpHを達成し、そして十分な期間保持
して6−アシル官能基を除去し、そして全ての塩、残存
性第三級アミド(DMF)などの存在下で直接スクラロ
ースを取得することができる。これは、ジメチルアミン
およびギ酸ナトリウムへのアルカリ性加水分解により失
われる幾らかのDMFを犠牲にして実施される。この理
由のため、および以下により詳細に説明されるように、
DMFの除去前の脱アシル化はあまり好ましくはなく、
それはリサイクルおよび再使用のために全てのDMFを
回収することが所望されるためである。
【0020】粗生成の塩素化生成物混合物を失活させる
ためのバッチ法は、熱および物質輸送が非能率的である
ため規模の制限を受ける。「二重流れ」もしくは「同時
添加」法として知られる改良法は、アルカリ性水溶液と
冷却された(おおよその室温にまで)粗生成塩素化生成
物との流れをpHおよび温度制御条件下で激しく浸透し
ながら注意深く測定される速度で一緒に混合することを
必要とする。二重流れ失活方法の主な利点は、この失活
化の過程全体を通しての、pH、温度、および混合速度
の完璧な制御が提供されることである。従って、生成物
の損失をもたらす副反応が最低限に抑えられる。二重流
れ失活方法の別の利点は、底部排水もしくはポンプのい
ずれかに適合する失活化容器を使用することによりこの
方法を継続的に操作することが可能であることである。
継続様式で二重流れ失活方法を操作することにより、比
較的大量の粗生成塩素化生成物を中庸サイズの失活化容
器を用いて処理することができる。この継続操作は、商
業的操作での失活のために利用することが可能であろう
並列混合方法に大体は近似している。
【0021】1500−mlのジャケット型失活化容器
を用いて、粗生成のスクラロース−6−エステル生成物
混合物を、分当たり約10mlの塩素化混合物定常供給
速度、約15℃の失活混合物温度(冷却機温度5℃)、
良好な混合を保証するのに十分な撹拌速度での四枚刃式
プロペラタイプの撹拌機24、およびpH制御ポンプ上
でのpH8.5のpH制御設定を用いて効果的に失活さ
せることができる。これらの結果は、アルカリ性試薬と
しての3Nもしくは4NのNaOHに関して、そして失
活化容器内での3:1〜1:3のDMF−H2Oの間の
約100mlの出発供給量(失活の初期段階中の正確な
pH測定のために十分な溶液容量を有する目的で)に関
して取得された。
【0022】DMFの除去 水酸化ナトリウムを失活段階に用い、かつ第三級アミド
がDMFである場合には、この失活段階で形成される塩
は、塩化ナトリウム、水酸化ジメチルアミン、および少
量のギ酸ナトリウムを含む。失活を、十分にpHを上昇
させることにより脱アシル化を伴いながら継続させて脱
アシル化を実施するとしたら、失活されそしてそれによ
り脱アシル化された生成物混合物からのスクラロースの
抽出は、DMF(もしくは他の第三級アミド)の存在、
ならびにスクラロースを産生するための一連の工程にお
ける理論上の次の段階であろう抽出段階における有機相
および水相の両方の間で拡散する傾向により複雑化され
てしまうであろう。第三級アミドは両方の相でスクラロ
ースを溶解するであろうし、かつまた両方の相に存在す
る他の物質を溶解する傾向にもあり、このことは良好な
収率でのスクラロースの回収を困難および/または高価
なものにするであろう。更に、DMFもしくは他の第三
級アミドの存在は、抽出溶媒からの結晶化によるスクラ
ロースの精製の効率を妨害する。別の困難な事情の可能
性は第三級アミドの塩基−触媒化分解であろう。これら
の理由全てのために、DMFのような第三級アミドはス
クラロースの回収および精製前に除去されるべきであ
る。その上、脱アシル化段階前にDMFを除去すること
が好ましい。
【0023】水蒸気ストリッピング操作は、失活化供給
材料混合物中(好ましい様式)もしくは失活かつ脱アシ
ル化される反応混合物中のDMF(もしくは他の第三級
アミド)の主要部分を除去するために実施する。これま
での文節で概要を記載した所望されない結果を回避する
目的で、少なくとも95%、そして好ましくは約98〜
99.9%のDMFを除去することが所望される。
【0024】水蒸気ストリッピングによるDMF(もし
くは他の第三級アミド)の除去の際にはDMFはプロセ
ス流れ中で水と効果的に置換され、そしてDMFをその
後に蒸留により水性搭頂流出物から回収することがで
き、そしてこれをリサイクルすることができる。
【0025】失活化スクラロース−6−エステル塩素化
生成物からDMFをストリッピングするために所望され
る研究室規模の流下膜式充填塔水蒸気蒸留装置の例は、
5−mmのラッシヒ(Raschig)リングもしくは
他の適切な充填材で充填される5.0−cm直径、90
−cm長さの真空ジャケット型蒸留塔である。別法で
は、15−プレートのジャケット型オールダーショー
(Oldershaw)塔を使用することができる。典
型的には予備加熱される失活化生成物を、分当たり約
5.0〜5.5グラムの速度で塔の上端に入れる。水蒸
気を塔底部に位置するサイドアームを通して塔内に導入
する。縮合物非含有性の水蒸気が必要とされる場合には
水蒸気を「予備ボイラー」に通して、持ち越されてくる
いずれかの縮合物を捕捉する。研究室では、この予備ボ
イラーは典型的には加熱マントルに装着される小さな多
口フラスコである。典型的な水蒸気供給速度は分当たり
38〜47グラムの範囲内であり(搭頂および底部生成
物の重量を加算し、そしてその後に塩素化供給材料の量
を引き算することにより算出される)、これは4:1〜
12:1の範囲にわたる水蒸気対供給材料比率に相当
し、7.5:1と9:1との間の水蒸気対供給材料比率
が充填式塔組み立て物には典型的である。好ましい態様
は、例えば約4:1の水蒸気/供給材料比率に関して1
5プレートのように、より低い水蒸気:供給材料比率に
関してより多いプレートを使用するであろう。
【0026】失活化塩素化供給材料をそれを塔の上端内
に導入する前に予備加熱することは、ストリッピング操
作の効率を増大させる目的で実施される。予備加熱は研
究室では典型的には、二次的水蒸気源と共に加熱される
密封式ガラスコイル装置を通して供給材料を送ることに
より実施される。供給材料は通常は約90〜95℃に加
熱される。DMF除去の効率は、「レボイラー」(すな
わち、残液生成物を還流させてストリッピング塔内に上
昇させてゆく様式となるように残液生成物を加熱するこ
とによる)を利用することにより亢進させることもでき
る。
【0027】温度は、熱電対器具を使用する装置上で2
つの場所で測定すると有利である。先に記載される失活
化塩素化供給材料に加え、蒸留塔頭部を通過する蒸気の
温度も測定される。頭部の蒸気温度は典型的には約99
℃〜約104℃の範囲内である。
【0028】スクラロース−6−酢酸エステルの典型的
な失活化塩素化生成物は、約1.5〜5重量%のスクラ
ロース−6−エステル、約35〜45重量%のDMF、
約35〜45重量%の水、および約12〜18重量%の
塩を含む。このような生成物混合物の研究室規模の水蒸
気ストリッピング装置の通過後には、残液生成物は典型
的には約1〜3重量%のスクラロース−6−エステル、
約0.1〜0.5重量%のDMF、約80〜90重量%
の水、および約8〜12重量%の塩(ナトリウムおよび
塩素のアッセイに基づきNaClとして表現される)か
らなる。
【0029】7〜10分の塔滞留時間を必要とする典型
的な研究室条件下では、失活化塩素化供給材料のpHが
中性から若干の酸性(pH5.0〜7.0)までである
とするとスクラロース−6−酢酸エステルの分解は全く
検出されない。
【0030】類似の条件を、失活かつ脱アシル化される
反応混合物からDMFを水蒸気ストリッピングするのに
使用することができる。
【0031】スクラロース−6−エステルの脱アシル化 本発明の好ましい態様では、第三級アミドの除去後にス
クラロース−6−エステルを、脱アシル化を実施するの
に十分な温度および期間で、約11(±1)にこの反応
混合物のpHを上昇させることにより脱アシル化する。
この段階は典型的には、所望のレベルまでにpHを上昇
させるために撹拌しながら水酸化ナトリウムのようなア
ルカリ金属水酸化物を十分に添加することにより実施さ
れる。約30分〜2時間で15〜30℃の反応時間およ
び温度が有用であることを見いだした。脱アシル化の結
果、存在する塩基は通常約5〜7のpHに、塩酸の添加
によるなどして中和されるであろう。中和後にはこの水
性反応混合物は、スクラロース、塩(先に記載されるよ
うに、すぐ前に記載される中和段階により生成される塩
を含む)、および他の塩素化スクロース副生成物を含
む。
【0032】スクラロース抽出 脱アシル化後にはスクラロースを多様な有機溶媒での食
塩水水溶液の抽出により単離することができる。これら
の溶媒には、酢酸メチル、酢酸エチル、メチルエチルケ
トン、メチルイソブチルケトン、メチルイソアミルケト
ン、塩化メチレン、クロロホルム、ジエチルエーテル、
およびメチル第三級ブチルエーテルなどがある。抽出選
択性、リサイクルの容易さ、および毒性学的安全性の理
由につての好ましい溶媒は酢酸エチルである。
【0033】研究室では、スクラロースの単離は典型的
には粗生成中和化脱アシル化反応生成物をまず部分的に
蒸留することにより実施される。存在する水の約半分を
場合によっては除去して、約2〜5重量%の炭水化物お
よび約15〜25重量%の塩を含む溶液を生成すること
ができる。単離は通常、酢酸エチルもしくは他の適切な
溶媒での3回の連続抽出を実施することにより実施され
る。抽出物を合わせ、そして場合によっては水で洗浄す
ることができる(幾分かは有機相内に分配されるいずれ
かの残存性DMFおよびジクロロジデオキシスクロース
誘導体を部分的に除去するため)。
【0034】先に概要を記載したバッチ抽出技術に加え
て、抽出を向流ミキサセトラ抽出系内での希釈(蒸留に
より濃縮されていない)流れ上で継続的に実施すること
もできる。この利点は、事前の蒸留−濃縮段階を必要と
しないことである。このような向流抽出技術は当該技術
分野において知られている。
【0035】いったん粗生成スクラロースを適切な有機
溶媒中の溶液として食塩水水溶液から回収したら、これ
を濃縮し、そしてその生成物を、必要とされる純度が達
成されるまで同じ溶媒からの結晶化および再結晶化によ
り精製することができる。別法では、スクラロースをメ
タノール−酢酸エチルのような溶媒混合物もしくは水か
ら結晶化させて所望の純度レベルを達成することができ
る。向流様式での溶媒−水混合物間のスクラロースの連
続分配もやはり、達成予定の精製を可能にさせ、そして
同様に直接的な液体充填方法の可能性を広げる(すなわ
ち、物質の単離を全く必要とせず、最終プロセス流れは
使用のために直接梱包される予定の必要明細事項を有す
る)。
【0036】先に記載される精製/回収方法(すなわ
ち、抽出およびその後の結晶化)の他の注目すべき側面
は、同じ溶媒を抽出および精製段階に用いることができ
るということである。典型的には(すなわち、他の化学
的材料を用いる場合)、精製予定の化学的生成物を、そ
れを抽出するために用いられる同じ溶媒から結晶化する
であろうことは稀である。しかしながら本事例では、希
釈と比較的低いレベルの不純物との組み合わせが抽出中
スクラロースを溶液内に留まらせ、そして抽出されるス
クラロースを含む溶液の濃縮後にはそのためスクラロー
ス生成物を同じ溶媒から結晶化することができる。
【0037】
【実施例】スクロース−6−酢酸エステルの塩素化 416.94g(1.084モル)のスクロース−6−
酢酸エステルを含むDMF(1.447kg)中の粗生
成スクロース−6−酢酸エステルの溶液を2.51kg
の新鮮なDMFで希釈した。この溶液を−2℃に冷却し
(ドライアイス/アセトン/水浴)、そしてホスゲン
(1.125kg、99%、11.26モル)を5.4
〜6.7g/分の速度で添加しながら激しく撹拌した。
この混合物の温度は大部分の添加中5〜12℃に保持し
た。
【0038】反応混合物を周囲の温度で30分間撹拌さ
せ、その後に2〜3時間の期間にわたり115℃に加熱
し、その後に1.75時間115゜±1゜に保持し、そ
の後に30分間にわたり35℃に冷ました。4.34k
gの最終量は続けて二重水蒸気アルカリ性失活および更
に進んだ処理にかけた。
【0039】二重流れ失活 塩素化混合物(典型的には約3.5〜4.5kg)を1
0ml/分でFMILabポンプ(モデルRP−G2
0)で、DMF−水の200mlの1:1混合物を含む
底部に止水栓の付いたジャケット型の2−L樹脂反応釜
(蓋無し)に送り込んだ。5kgのNaOHの水溶液
(3N、12%)を、9.0のpH設定点およびポンプ
ストロークを25%までに設定してあるpH制御式の優
秀なポンプにより同時に輸送した。比例バンド幅を最大
設定値(±1pHユニット)にさせていずれかのpHの
行き過ぎを最低限に抑えた。失活フラスコのジャケット
温度はForma Scientific社の循環式浴
槽で制御した。ジャケット温度は5℃に維持した。失活
混合物の温度は当初6℃であり、そして最初の10分で
20℃に上昇した。その後に失活の全期間にわたり温度
は約17℃に安定化した。失活中、フラスコ内のpHは
8.0〜8.5の間を上下した。この混合物を頑丈な研
究室用撹拌機で激しく撹拌した。失活させた混合物は、
失活化容器がその許容量まで満たされた時点で数回に分
けて容器から取り出した。各バッチを先の条件で約6時
間失活させた。大半のバッチについては約9kgの失活
混合物が取得された。4,1’,6’−トリクロロ−
4,1’,6’−トリデオキシガラクトスクロース−6
−酢酸エステル(「TGS−6−Ac」)はその混合物
中2重量%で存在していた。条件およびパラメーターを
至適化させて失活中に2モルパーセントを下回る脱アセ
チル化を達成した。
【0040】全ての失活化バッチを減圧濾過して焼結ガ
ラスブフナー(Buchiner)漏斗を通す減圧濾過
もしくは遠心分離のいずれかを用いて不溶性粒子性物質
を除去した。この濾液を分析用に試料採取し、そして続
けて水蒸気ストリッピングにかけた。
【0041】水蒸気ストリッピング 1. 研究室規模:失活混合物を数バッチに分けて水蒸
気ストリッピングにかけた。2つの事柄が水蒸気ストリ
ッピングを介して達成され、それらは、1)容易な抽出
のためのDMFの除去、2)失活混合物中に見いだされ
るタール状の高分子性可溶性物質の除去、であった。水
蒸気ストリッピングは4インチのI.Dで良好に絶縁さ
れた4フィート高さのガラス塔で実施した。条件を至適
化させて残液に1%を下回るDMFを取得した。この塔
に1/4”サイズのラッシヒリングを充填した。水蒸気
対供給材料の比率は6〜8の範囲に保持した。3バッチ
の水蒸気ストリッピング後毎に塔を1Nのアルカリ性溶
液で洗浄したが、このことは充填材および塔表面からタ
ール状の高分子性物質を除去する。水蒸気ストリッピン
グの典型的な作業は6時間目に完了した。9kgのバッ
チの供給材料毎に、約13kgの水蒸気ストリッピング
残液が、約1.5重量%のTSG−6−Ac濃度で産生
された。
【0042】操作の通常の方法は、FMI Labポン
プ(RP−G20)で失活かつ濾過された混合物をジャ
ケット内に水蒸気を含む4”のグラハム(Graha
m)タイプの冷却機からなる予備ヒーターを通し、そし
てその後に塔の頭部の中心内に直接送り込んだ。水蒸気
をレボイラー(磁性らせん状の低圧ゲージおよび加熱マ
ントルが付いている3つ首の500mlのフラスコ)に
通して、充填材の下の塔底部に入る前に縮合物を除去し
た。塔圧は操作全体を通して0〜3インチの水圧に保持
した。供給速度は段階リザーバーからの送り出し速度を
調時することにより最初に決定した。残液回収速度は段
階リザーバー内の回収により測定した。蒸留速度は、m
l/分として塔の頭部からの溶出液を凝縮することによ
り測定した。水蒸気の比率は差(水蒸気=トップ+残液
−供給材料)により決定した。
【0043】2. 大規模な水蒸気ストリッピング:先
の研究室規模の実施例に類似する組成物の塩素化かつ失
活させたプロセス流れは、20シーブのトレーを含む1
0インチ直径塔の頭部トレーより上で供給される一方
で、水蒸気は塔の底部内に向かっていった。約3の水蒸
気/供給材料比を保持して残液流れ内のDMFの所望さ
れる除去を達成した(供給材料の内で塔に充填されるD
MFのアッセイ量に基づくと>99.2%の除去)。供
給材料流れの80〜90℃への予備加熱は塔内でのスト
リッピング効率を改善するのに有益であった。DMF/
水流れを向流水蒸気流出により搭頂でストリッピングに
かけた。TGS−6−Ac、塩、および水を含む塔残液
を精製用の次のプロセス領域に送った。搭頂留出物はD
MFの回収のために他の塔に送られる(典型的には12
%のDMF、88%の水からなる)。この様式では、
1.8%のTGS−6−Ac、8.5%の塩、54.6
%の水、および30.4%のDMFを含む失活化供給材
料をストリッピングにかけて、1.6%のTGS−6−
Ac、9.8%の塩、84.9%の水、および0.1%
のDMF残渣(99.6%のDMFの除去)を含む残液
を産生した。残液に対する水蒸気ストリッピング用供給
材料の比率は約1:22であった。
【0044】水蒸気ストリッピング残液の脱アシル化 先に記載される手順に類似して水蒸気蒸留によるDMF
の除去後に取得されるTGF−6−Ac(15.4k
g)の粗生成食塩水溶液を、その水溶液のpHを11.
5に上昇させることによる脱アシル化に供した。このこ
とは、pH制御下で計量ポンプを用いて迅速撹拌溶液に
50%w/wの水酸化ナトリウムを添加することにより
達成した。十分なアルカリをこの溶液に添加してpHを
11.5に上昇させ、そしてこれをそのレベルに約2時
間、周囲の温度で保持した。脱アセチル化が完了したと
判断されたら、この溶液を濃厚な塩酸で中和した。
【0045】脱アセチル化混合物からのスクラロースの
単離 粗生成脱アセチル化混合物を、ROBATEL向流抽出
機を用いて酢酸エチルで継続的に抽出した。水相(供給
材料)および酢酸エチル(抽出剤)を、4:1(抽出
剤:供給材料)の比率で2台のMasterflex
Digistat蠕動式ポンプによりROBATELに
輸送した。
【0046】所望の生成物を含む酢酸エチル溶液を濃厚
なシロップ状物にまで蒸発させ、これを水に溶解した。
この水溶液を脱色用炭素で処理し、その後に再度濃厚な
シロップ状物にまで蒸発させた。このシロップ状物を新
鮮な酢酸エチルで希釈した。この溶液をスクラロース結
晶を種結晶として加え、そして周囲の温度で数日間にわ
たり放置および結晶化させた。スクラロースは白色の結
晶性固体(24g、92.7%w/w)として取得され
た。追加的な収穫物を溶媒の反復蒸発により取得し、そ
して新鮮な酢酸エチル中にこのシロップ状物を再溶解さ
せた。総計で33.5g(40.6%)のスクラロース
が、以前と類似する純度で白色生成物として回収され
た。母液中の残渣は数日間にわたり一層ゆっくりと結晶
析出し続けた。追加的な物質を、後続の収穫もしくは後
続の結晶化への母液のリサイクルにより取得することが
できる。
【0047】水からの結晶性スクラロースの単離 先に記載されるように取得される酢酸エチル溶液を濃厚
な暗色シロップ状物にまで濃縮した(62g、95〜9
7%のスクラロース)。このシロップ状物を十分な水で
希釈して20%のスクラロース溶液を作成し、この溶液
を5gの脱色用炭素で処理し、そして濾過して淡黄色溶
液を取得した。この溶液を約65%スクラロースにまで
濃縮し、周囲の温度にまで冷まし、スクラロース結晶を
種結晶として加え、そして5日にわたり撹拌しながら結
晶化させた。結晶性スラリーを水の減圧蒸留により約7
0〜75%スクラロースにまで若干濃縮し、そして結晶
化を更に24時間継続させた。この結晶性生成物を濾過
により回収し、そして空気乾燥させて20.2gの生成
物を取得した。
【0048】アーノルド(ARNOLD’S)試薬での
塩素化/スクラロースの製造 スクロース−6−酢酸エステル(18.93g)および
DMF(172g)を、搭頂撹拌機、温度計、および減
圧蒸留設備が装着されている500mLの4つ首丸底フ
ラスコ内に充填した。この混合物を、約50mLの蒸留
物が回収されるまで(54.8gの損失)減圧蒸留した
[これは残存する水分を除去するための乾燥段階であ
る]。
【0049】この残渣を0〜5℃に冷却し、蒸留装置を
水コンデンサーおよび乾燥用のチューブに置き換え、そ
して塩化クロロメチレンジメチルアンモニウム(アーノ
ルド(Arnold’s)試薬;46.8g、347.
34ミリモル)を、30℃以下の内部反応温度を保持し
ながら大量部分に分けて添加した。その後にこの混合物
を65℃にまで20分間にわたり加熱し、この温度に5
分間保持し、110〜115℃にまで25分間にわたり
加熱し、そしてこの範囲内に3.75時間保持した。そ
の後にこの混合物を0〜5℃に冷却し、そして0℃に予
備冷却させてある189gの3モルの水酸化ナトリウム
水溶液の添加により塩基性にさせた。45分後に粗生成
スクラロースへの脱アシル化が完了し(TLCによりモ
ニターした)、そしてこの混合物を17.8gの氷酢酸
の添加により中和させた。粗生成混合物のHPLCアッ
セイは、この混合物が11.35g(65%の収率)の
スクラロースを含むことを示した。
【0050】先に記載される方法に従って水蒸気ストリ
ッピングを実施してDMFを除去した。スクラロース−
6−酢酸エステルの、アーノルド(Arnold’s)
の塩素化およびDMF溶液へのホスゲンの直接導入によ
り実施される塩素化からの結果は、80〜90%の間の
理論量のDMFを回収することができることを示す。
【0051】粗生成スクラロース生成物をDMF枯渇化
ストリッピング残液から適切な食塩水水溶液−不混和性
有機溶媒[この例は、ジクロロメタン、クロロホルム、
2−ブタノン、シクロヘキサノン、酢酸エチルを含み、
後者2つは処理工程および毒性学的理由で特に有用かつ
所望される]での抽出により回収する。この水性有機抽
出物を水で逆抽出してスクラロースを水相に移動させ
た。この水溶液を炭素で脱色し、濃縮し、そしてスクラ
ロースを炭化水素を基にする>91% w/wの純度で
結晶化させた。この母液は追加的な物質を取得するため
のリサイクル用に使用することができる。別法ではスク
ラロースを、より極性の弱い物質および着色体からの所
望の生成物の分離を容易にするであろう有機抽出媒質
(特に酢酸エチル)からの事前の結晶化により精製する
ことができる。
【0052】以下の実施例は、同じ変換、すなわち粗生
成スクラロースを作成するための脱ベンゾイル化および
その直後の塩素化段階を実施するためのスクロース−6
−安息香酸エステルアナログの使用を示す。この事例に
おいてはDMFは水蒸気ストリッピングによって除去さ
れず、そして抽出的精製方法を利用した。本発明のこの
態様(すなわち、抽出的精製方法対DMFの水蒸気蒸
留)は効果的であるものの好ましくはなく、それはDM
Fが粗生成スクラロースの回収を妨害することにより収
率を下げるためであり、これは例えば抽出をくぐり抜け
てくる残存性DMFがスクラロースの結晶化を妨害する
ということである。
【0053】スクラロース−6−安息香酸エステルの塩
素化粗生成スクラロースへの直接転化 磁石撹拌機、温度計、追加的漏斗、空気冷却式コンデン
サー、およびアルゴン入口部が装着されている100m
Lの3つ首丸底フラスコに18mLのDMFを充填し
た。これを−5℃に冷却し、そしてこれに6.8mL
(99%の純度;71.7ミリモル)のオキシ酸化リン
を滴下することにより、10℃もしくはそれ以下の内部
温度を保持するような速度で添加した。この添加の完了
後に、この混合物を−10℃に冷却し、そしてこれに9
mLの脱水DMFに溶解される5.0g(91.2%の
純度;10.21ミリモル)からなる溶液を滴下によ
り、内部温度が6℃を越えないことを確証できる速度で
添加した。この添加の完了後に、この透明反応混合物を
60℃にまで20分間にわたり暖めた。その後にこの加
熱を、85℃の内部温度が得られるまでの15分の期間
にわたり増加させ、この温度でこの混合物を1時間維持
した。得られる黄金色溶液をその後に115℃にまで加
熱し、そしてその温度で3時間維持した。得られる赤茶
色の混合物を後のそに約50℃にまで冷まし、そしてこ
れに35gの氷と一緒に予備冷却させてあった145m
Lの4N水酸化ナトリウム水溶液(580ミリモル)を
一度に添加した。このアルカリ性混合物を周囲の温度で
45分間撹拌し、その後にTLC分析が、スクラロース
−6−安息香酸エステルのスクラロースへの転化が完了
したことを示した。この混合物を各150mLのトルエ
ンで2度抽出して非極性不純物を除去し、そしてその後
にこれを各100mLの2−ブタノンのアリコートで反
復抽出した。この有機抽出物を硫酸マグネシウムに通し
て脱水し、濾過し、そして減圧下で濃縮して3.42g
の赤味がかったシロップ状物を産生し、これは36.9
% w/wのスクラロース(2段階にわたり31.1%
の収率)を含んでいた。この水相は追加的なスクラロー
スを含んでおり、これを2−ブタノンの反復抽出により
回収することができる。
【0054】本発明の主な特徴または態様は以下のとお
りである。
【0055】1. 第三級アミドを含む反応媒質中での
(a)6−O−アシル−4,1’,6’−トリクロロ−
4−,1’−6’−トリデオキシガラクトスクロース、
(b)アルカリ金属もしくはアルカリ土類金属の塩化物
を初めとする塩、(c)水、および(d)他の塩素化ス
クロース副生成物の供給材料混合物からスクラロースを
産生するための方法であって、前記方法が、(i)
(a)、(b)、(c)、および(d)の水溶液のpH
を約11(±1)に上昇させることにより6−O−アシ
ル−4,1’,6’−トリクロロ−4,1’,6’−ト
リデオキシガラクトスクロースを脱アシル化させて(前
記脱アシル化を実施するのに十分な温度および期間)、
第三級アミドを含む反応媒質中で、スクラロース、アル
カリ金属もしくはアルカリ土類金属の塩化物を初めとす
る塩、および他の塩素化スクロース副生成物を含む水溶
液を産生すること、(ii)前記第三級アミドを除去す
ること、ならびに(iii)段階(ii)の生成物から
スクラロースを回収すること、を含む、前記方法。
【0056】2. 段階(ii)を水蒸気ストリッピン
グにより実施する、前記1の方法。
【0057】3. 第三級アミドがN,N−ジメチルホ
ルムアミドである、前記2の方法。
【0058】4. 6−O−アシル−4,1’,6’−
トリクロロ−4,1’,6’−トリデオキシガラクトス
クロースが、6−O−アセチル−4,1’,6’−トリ
クロロ−4,1’,6’−トリデオキシガラクトスクロ
ースもしくは6−O−ベンゾイル−4,1’,6’−ト
リクロロ−4,1’,6’−トリデオキシガラクトスク
ロースである、前記3の方法。
【0059】5. 段階(iii)の生成物からスクラ
ロースを抽出する段階を、バッチの継続抽出もしくは継
続向流抽出により実施する、前記4の方法。
【0060】6. スクラロースを更に結晶化により精
製する、前記5の方法。
【0061】7. 結晶化を水もしくは酢酸エチルから
実施する、前記6の方法。
【0062】8. 第三級アミドを含む反応媒質中での
(a)6−O−アシル−4,1’,6’−トリクロロ−
4−,1’−6’−トリデオキシガラクトスクロース、
(b)アルカリ金属もしくはアルカリ土類金属の塩化物
を初めとする塩、(c)水、および(d)他の塩素化ス
クロース副生成物の供給材料混合物からスクラロースを
産生するための方法であって、前記方法が、(i)前記
第三級アミドを除去して、前記供給材料混合物中の第三
級アミドの主要部分が除去されている(a)、(b)、
および(d)の水溶液を産生すること、(ii)段階
(i)の水溶液のpHを約11(±1)のpHに上昇さ
せることにより6−O−アシル−4,1’,6’−トリ
クロロ−4,1’,6’−トリデオキシガラクトスクロ
ースを脱アシル化させて(前記脱アシル化を実施するの
に十分な温度および期間)、スクラロース、アルカリ金
属もしくはアルカリ土類金属の塩化物を初めとする塩、
および他の塩素化スクロース副生成物を含む水溶液を産
生すること、ならびに(iii)段階(ii)の生成物
からスクラロースを回収すること、を含む、前記方法。
【0063】9. 6−O−アシル−4,1’,6’−
トリクロロ−4,1’,6’−トリデオキシガラクトス
クロースが、6−O−アセチル−4,1’,6’−トリ
クロロ−4,1’,6’−トリデオキシガラクトスクロ
ースもしくは6−O−ベンゾイル−4,1’,6’−ト
リクロロ−4,1’,6’−トリデオキシガラクトスク
ロースである、前記8の方法。
【0064】10. 段階(iii)を、有機溶媒によ
り段階(ii)の生成物からスクラロースを抽出し、そ
の後の前記有機溶媒からのスクラロースの結晶化により
実施する、前記9の方法。
【0065】11. 前記有機溶媒が酢酸エチルであ
る、前記10の方法。
【0066】12. 段階(iii)を、有機溶媒によ
り段階(ii)の生成物からスクラロースを抽出し、そ
の後の水からのスクラロースの結晶化により実施する、
前記9の方法。
【0067】13. 第三級アミドがN,N−ジメチル
ホルムアミドである、前記9の方法。
【0068】14. 段階(i)における第三級アミド
の除去を水蒸気蒸留により実施する、前記13の方法。
【0069】15. 段階(ii)の生成物からのスク
ラロースの抽出の段階を、バッチの継続抽出もしくは継
続向流抽出により実施する、前記11の方法。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ロバート・イー・ウオルカプ アメリカ合衆国ジヨージア州30677ワトキ ンスビル・マウンテンローレルドライブ 1020 (72)発明者 デイビツド・エス・ネイデイツチユ アメリカ合衆国ジヨージア州30677ワトキ ンスビル・サミツトドライブ1221 (72)発明者 ニコラス・エム・バーノン アメリカ合衆国ジヨージア州30606アセン ス・フオレストハイツドライブ707

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第三級アミドを含む反応媒質中での
    (a)6−O−アシル−4,1’,6’−トリクロロ−
    4−,1’−6’−トリデオキシガラクトスクロース、
    (b)アルカリ金属もしくはアルカリ土類金属の塩化物
    を初めとする塩、(c)水、および(d)他の塩素化ス
    クロース副生成物の供給材料混合物からスクラロースを
    製造するための方法であって、 (i)(a)、(b)、(c)、および(d)の水溶液
    のpHを、脱アシル化を実施するのに十分な温度および
    期間約11(±1)に上昇させることにより6−O−ア
    シル−4,1’,6’−トリクロロ−4,1’,6’−
    トリデオキシガラクトスクロースを脱アシル化させて、
    第三級アミドを含む反応媒質中に、スクラロース、アル
    カリ金属もしくはアルカリ土類金属の塩化物を初めとす
    る塩、および他の塩素化スクロース副生成物を含む水溶
    液を生成する段階、 (ii)前記第三級アミドを除去する段階、ならびに (iii)段階(ii)の生成物からスクラロースを回
    収する段階、を含む、前記方法。
  2. 【請求項2】 第三級アミドを含む反応媒質中での
    (a)6−O−アシル−4,1’,6’−トリクロロ−
    4−,1’−6’−トリデオキシガラクトスクロース、
    (b)アルカリ金属もしくはアルカリ土類金属の塩化物
    を初めとする塩、(c)水、および(d)他の塩素化ス
    クロース副生成物の供給材料混合物からスクラロースを
    産生するための方法であって、 (i)前記第三級アミドを除去して、前記供給材料混合
    物中の第三級アミドの主要部分が除去されている
    (a)、(b)、および(d)の水溶液を生成する段
    階、 (ii)段階(i)の水溶液のpHを、脱アシル化を実
    施するのに十分な温度および期間約11(±1)のpH
    に上昇させることにより6−O−アシル−4,1’,
    6’−トリクロロ−4,1’,6’−トリデオキシガラ
    クトスクロースを脱アシル化させて、スクラロース、ア
    ルカリ金属もしくはアルカリ土類金属の塩化物を初めと
    する塩、および他の塩素化スクロース副生成物を含む水
    溶液を生成する段階、ならびに (iii)段階(ii)の生成物からスクラロースを回
    収する段階、を含む、前記方法。
JP29162095A 1994-10-17 1995-10-16 結晶性スクラロース−6−エステルの中間体単離を伴わないスクラロースの産生 Expired - Lifetime JP4450436B2 (ja)

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