KR0137025B1

KR0137025B1 - 수크로오스 또는 그 유도체의 염소화방법 및 수크랄로오스의 제조방법

Info

Publication number: KR0137025B1
Application number: KR1019890013396A
Authority: KR
Inventors: 리아즈 아메드 칸; 죠오지 헨리 상키; 필립 존 심프슨; 니콜라스엠 베르논
Original assignee: 데릭 윌리암 퓨케스; 태이트 앤드 라일 퍼블릭 리미티드 캄파니
Priority date: 1988-09-16
Filing date: 1989-09-16
Publication date: 1998-04-25
Also published as: IL91657A; RU1836376C; AR246744A1; DK170931B1; FI92323B; DK455889D0; NO893688L; NZ230678A; PT91726B; GR3006838T3; MX172062B; GB2222827B; CA1320722C; NO171916C; AU615574B2; EP0364100B1; GB2222827A; FI894359A; AU4143789A; FI894359A0

Abstract

요약없음.

Description

수크로오스 또는 그 유도체의 염소화방법 및 수크랄로오스의 제조방법

본 발명은 클로로데옥시 유도체를 제조하기 위한 당류(sugars)의 염소화(chlorination)에 관한 것이며, 특히 수크랄로오스(sucralose : 4,1',6' - 트리클로로 - 4,1',6' - 트리데옥시 갈락토수크로오스)제조시 수크로오스 유도체의 염소화에 관한 것이다. 수크랄로오스를 제조하기 위한 방법이 많이 있는데 이들은 모두 4-,1'-및6'-위치에서 수크로오스 분자를 염소화시키는 것을 포함하고 있다. 이를 성취시키기 위해서는 수크로오스 분자상의 6-위치를 보호해야만 하는데, 그 이유는 1차 히드록시기인 6-히드록시기가 염소화시약에 대해 반응성이 매우 크기 때문이다. 미합중국특허 제 4380476호 및 영국특허 제 2079749호의 방법에서는 수크로오스의 6-위치를 2-,3-,3'- 및 4'-위치의 보호되지 않은 히드록시 존재하에 아실화시킨후, 4-,1'- 및 6'-위치를 염소화시킨다. 이와 관련된 공정이 영국 특허 제 2181734A호에 기술되어 있는데, 이 공정에서 6-치환 수크로오스는 수크로오스의 6-α-D-갈락토피라노실 유도체인 트리시카라이드 라피노스이다. 이 공정에 있어서 이 유도체의 사용은, 이것이 염소화되어서 편의상 TCR이라 불리우는 6, 4, 1', 6'-테트라클로로 - 6, 4, 1', 6' - 테트라데옥시칼락토 - 라피노스를 제공할 수 있다는 발견에 기초하여 예기된 것이다. 이후 TCR을 적합한 α-갈락토시다제 존재하에 절단하여 수크랄로오스를 제조할 수 있다. 수크로오스 6-에스테르를 제조하기 위한 또다른 방법 동시계류중인 1988. 7. 18일자 출원 미합중국 출원번호 제 220,641호에 기술되어 있다. 수크로오스를 1,3- 디히드로카르빌옥시 - 1,1,3,3 - 테트라(히드로카르빌) 디스탄옥산과 반응시키면 1,3 - 디 - (6-0-수크로오스) - 1,1,3,3, - 테트라(히드로카르빌) - 디스탄옥산이 생산되며, 이것을 아실화제와 레지오 선택적으로 반응시키면 수크로오스 6-아실레이트가 제조될 수 있다. 영국특허 제 2181734A호에 기술된 라피노스의 염소화 방법에서는 트리아릴포스핀 산화물 또는 황화물 존재하에서 피라딘내의 염화티오닐을 사용한다. 이 방법에 의하면 원하는 클로로 유도체가 제공되고, 특히 염소원자가 4-위치에 삽입되기는 하나, 이 방법은 상당한 단점들을 갖고 있다. 우선 이 방법에서는 제거하기 곤란하고 필요에 따라서(산화물의 경우)재순환시키기 곤란한 트리아릴포스핀 산화물 또는 황화물이 3몰당량으로 사용된다. 둘째로, 그 반응조건은 다량의 불용성 흑색 부산물을 생성시킴으로써 작업상에 많은 곤란을 야기한다. 또한 이 반응에서는 다량의 염화티오닐이 사용되며, 수율도 단지 중간정도에 불과하다. 모든 6-치환 수크로오스 유도체의 염소화에 있어 대두되는 또하나의 문제점은 정확한 정도로 염소화를 시키기가 쉽지 않다는 것이다. 즉 1차 6'-히드록시기에 염소화가 됨은 물론 2차(그리고 다소 입체장해된)4-위치 및 1차 1'-위치에서도 염소화가 일어난다(다른 위치에선 일어나지 않음). 이제 본 발명자들은 원하는 염소화 생성물을 우수한 수율로 얻기 위하여, 오랫동안 알려져온 염소화 기술에 대한 수정만을 밝혀내었다. 피리딘과 염화티오닐을 사용하여 알콜을 염소화시키는 것이 오랜기간동안 알려져 왔다(Darzens, Comptes Rundues, 1911, 152, 1314, 1601; 및 1912, 154, 1615). 이 공정의 메카니즘은 게라드에 의해 설명되었다(Gerrad, J. Chem. Soc. 1939, 99; 1940, 218; 및 1944, 85). 첫 번째 단계에서는 두 알콜분자 ROH를 염화티오닐과 반응시켜 슬파이트 P₂SO₃및 두분자의 염화수소를 형성시킨다. 상기 염화수소는 피라딘과 반응시켜 피라딘 히드로클로라이드를 형성시킨다. 두 번째 단계에서는 슬파이트를 또다시 염화티오닐과 반응시켜 두분자의 클로로슬파이트 RSO₂CI을 얻는다. 세 번째 단계에서는 클로로슬파이트를 피라딘 히드로클로라이드와 반응시켜 2분자의 염화물 RCI 및 2분자의 이산화황을 얻는다.

이처럼 다르쩽의 방법에 있어 피라딘은 반응물에 대한 용매로서, 그리고 처음에 염화티오닐을 알콜과 반응시켜 슬파이트를 형성시키는 중 방출되는 염화수소에 대한 산 수용체로서, 그리고 피라딘 히드로클로리아드 형태로 쓰일때엔 반응 마지막 단계를 위해 염화물 이온을 방출시키는 촉매로서 작용한다. 다량의 염화수소가 분리되는 폴리히드록시 화합물의 경우, 산 수용체로서의 피라딘의 작용은 폴리스파이트의 열화(劣化)를 방지한다.

이공정이 당과같은 폴리히드록시 화합물에 작용될 때, 분자내 슬파이트의 생성을 예측할 수 있으며 그로인해 실질상 항상 과도하게 복잡한 혼합생성물이 형성되는 결과를 초래한다. 이같은 이유로 인해 당을 성공적으로 염소화시키기 위하여 사용되는 염화티오닐-피리딘 시약 시스템의 예로써 공지된 것은 아마도 없으리라 추정된다. 가장 최근의 시도를 영국특허 제 2181734A호의 방법에서 찾아볼 수 있는데, 이 방법에서는 라피노스를 염소화시키기 위해 산화포스핀과 더블어 염화티오닐 및 피리딘이 사용되지만 그 결과를 전혀 만족스럽지 못한 것이다. 이제 본 발명자들은, 특정 조건이 만족되는한, 6-위치가 보호된 수크로오스 또는 수크로오스 그자체를 염화티오닐 및 피리딘 또는 알킬-치환 피리딘같은 염기와 반응시킴으로써 원하는 염소화 생성물을 우수한 수율로 얻을 수 있다는 것을 밝혀내었다. 우선, 염화티오닐의 양과 피리딘의 양은 당분자내의 유리 히드록시기 하나에 대해 약 1몰당량(ME)이어야 한다. 따라서 7개의 유리히드록시기(그중 3개는 염소화되어야 할 것임)를 갖는 수크로오스 6-에스테르는 약 7ME의 염화티오닐 및 약 7ME의 피라딘과 반응시켜야 한다. 마찬가지로 11개의 유리히드록시기(그중 4개는 염소화되어야 할 것임)를 갖는 라피노스는 약 11ME의 염화티오닐 및 약 11ME의 피라딘과 반응시켜야 한다. 실제로 그 양은 어느정도 변화될 수 있다. 일반적으로 n개의 유리히드록시기를 갖는 수크로오스 유도체의 경우엔 0.9n내지 1.2n ME의 염화티오닐 및 n내지 1.4n약 ME의 피라딘, 특히 n내지 1.1n의 염화티오닐 및 n내지 1.3n의 피리딘을 사용함이 바람직하다. 더 적은 양의 피리딘이 사용될 경우, 6-위치가 보호된 (6-보호) 수크로오스 중간체는 완전히 용해되지 못하여서 반응 혼합물을 초기에 휘저어 저을 때 어려움이 많고, 반응이 첫 번째 단계중에 분리된 염화수소를 중화시킬 염기의 양이 불충분하게 된다. 더많은 양의 피라딘이 사용될 경우엔 염화티오닐과 과량의 피리딘 사이의 불필요한 부반응에 의하여, 제거하기 힘든 바람직하지 못한 부산물이 생성된다. 둘째, 이 반응은 클로로슬파이트가 쉽게 용해될 수 있으며 중간정도의 극성, 예컨대 5-15의 유전율을 갖는 비(非)반응성 용매속에서 실시해야 한다. 바람직한 용매는 부분염소화된 에틴과 같은 염소화 탄화수소이다. 가장 바람직한 것은 1,1,2-트리클로로메탈인데, 그 이유는 이것이 더 짧은 반응시간을 제공해주기 때문이다(예컨대 112℃의 환류온도하에 2시간 이하), 1,2-디클로로에탄은 낮은 비점(환류 83℃ ; 반응시간 9-12시간)을 가지므로 덜바람직하다. 반응은 피라딘내의 수크로오스 유도체 용액을 화학적으로 비활성인 용매내의 염화티오닐 용액속에 점차로 첨가해 줌으로써 유리하게 실시된다. 처음에 이 반응은 낮은 온도, 예컨대 -5C 이하, 또는 보다 더 바람직하게는 주위온도정도에서 실시하고, 이후 고온 주기에서 반응을 실시해야 한다. 이때의 고온이란, 반응을 대기압하에 실시하는 경우 통상적으로 혼합물의 환류온도를 말하는 것이다(1,2-디클로로에탄/피리딘의 경우 약 83℃ ; 1,1,2-트리클로로에탄/피리딘의 경우엔 112℃). 피리딘 또는 알킬-치환 피리딘의 사용에 대해 검토해 보기로 한다. 본 발명자들은 유기용매의 사용이 필수적임을 발견하였다. 염기는 초기 클로로슬파이트 및 염화수소를 생성하리라 생각되는 염화티오닐과 히드록시기와의 초기 반응에서 방출되는 염화티오닐을 중화시키는데 필요하다. 염기의 부재하에서는 염화수소가 6-치환 수크로오스분자(비교적 산에 불안정함)의 분해를 야기한다. 가장 적합한 것은 방향족 질소염기라고 생각된다. 피리딘 및 알킬-치환 피리딘은 당 유도체에 대한 우수한 용매이기 때문에 특히 적합한 것이다. 알킬-치환 피리딘 중에서 3-피콜린과 4-피콜린 및 이들의 혼합물이 가장 적합하다. 반응의 두 번째 단계에서 염기 히드로클로라이드는, 초기에 형성된 슬파이트 또는 클로로슬파이트와 치환되는 염화물 이온의 공급원으로서 작용한다. 그러므로 본 발명에 따르면, 중간정도의 극성을 갖는 비반응성 용매내에서 수크로오스 또는 그 유도체, 특히 6-에스테르나 6-에테르 같은 6-보호유도체(예:라피노스 같은 글리코실 유도체)와 염화티오닐 및 질소염기를 수크로오스 또는 유도체내 유리 히드록시기 1몰당량에 대하여 염화티오닐 약 1몰당량 및 염기 약 1몰당량의 비율로 반응시키는 것을 포함하는, 상기 수크로오스 또는 그 유도체의 염소화 방법이 제공된다. 본 발명의 방법은 수크랄로오스의 제조시 사용되는 수크로오스 6-에스테르의 효율적이고도 선택적인염소화 방법을 제공해 준다. 6-에스테르라는 용어속에는 6-에스테르기 뿐만아니라 어딘가에 또 에스테르기를 갖는 수크로오스 유도체도 포함된다. 그 예로써, 1988. 9. 27일자 출원된 영국특허출원 8822673.3호에 기재되고 청구된 바와같은 수크로오스 6,4'-디에스테르가 있다. 따라서, 본 발명의 또다른 특색에 따르면, 6-보호 수크로오스 유도체를 염소화제와 반응시켜 수크랄로오스를 제조함에 있어서, 중간정도의 극성을 갖는 비활성 용매내에서 수크로오스 유도체내에 유리히드록시 1몰당량에 대해 염화티오닐 약 1몰당량 및 염기 약 1몰당량과의 반응에 의해 염소화반응이 수행됨을 특징으로 하는 방법이 제공된다. 하기 실시예에 따라 본 발명을 상세히 설명하고자 한다. 여기서, 노리트(Norit), 멤버라이트(Amberlite), 래드 팩(Rad Pak), 듀울라이트(Duolite) 및 PREP-PAK는 상표명이다.

실시예 1 : 수크로오스 6-아세테이트의 염소화 피리딘(7.89㎖ : 약 7ME)내 결정성 수크로오스 6-아세테이트(5g ; 순도 79.8%, 하기 참조)의 용액을 30분의 기간에 걸쳐서 1,2-디클로로에탄(25㎖)내의 염화티오닐(7.09㎖ : 약 7ME, 하기 참조)에다 적가한다. 이때 온도는 -5℃ 미만으로 유지시킨다. 혼합물을 주위온도로 까지 가온되게 한 후 1시간에 걸쳐 환류온도(83℃)로 가열한다. 45℃까지는 어떠한 침전물이라도 완전 용해된다. 용액을 12시간동안 환류시킨 후 부피가 절반으로 될 때까지 농축시킨다. 농축물을 0.880 암모니아(20㎖)와 메탄올(20㎖)의 차가운 혼합물속에 첨가하고 45분간 45℃에서 가열한다. 용액을 묽은 시럽으로 농축시키고 이것을 부탄온(50㎖)과 포함된 수성염화나트륨(50㎖)사이에 분배시킨다. 수성층은 부탄온(50㎖)으로 추출시킨다. 유가상들을 합하여 활성탄(노릿 GB2)으로 탈색시키고, 듀울라이트 DMF(H+/OF-)이온교환 수지를 사용하여 탈이온 시키고 농축건조시킨다. 잔사를 HPLC로 분석해보면(스티일 리졸브 C 18 5 미크론 컬럼이 장치된 굴절지수 검출기가 있는 액체 크로마토 그래피를 사용하고, 아세토니트릴; 물 28 : 72로 용출시킴), 수크로오스 6-아세테이트가 수크랄로오스 및 수크랄로오스 6-아세테이트로 도합 72% 전환되었음을 알게된다.수크로오스 6-아세테이트의 분석과 SOCI₂의 계산이 필요시된다.

실시예 2 : 라피노스의 염소화

피리딘(17.6㎖ : 11ME)내 라피노스(10g, 무수물)의 용액을 1,2-디클로로에탄(50㎖)내의 염화티오닐(15.9㎖ : 11ME)에다 30분에 걸쳐 -5℃ 하에 적가한다. 혼합물이 주위온도로까지 가온되도록 한 후 1시간에 걸쳐 환류온도(83℃)로 가열한다. 9시간동안 환류시킨 후 용액의 부피가 절반으로 될 때까지 농축시킨다. 농축물을 0.880 암모니아(50㎖)와 메탄올(50㎖)의 차가운 혼합물속에 첨가한후 45℃에서 1시간동안 가열한다. 용액을 묽은 시럽으로 농축시키고 이것을 부탄온(75㎖)과 포함된 수성염화나트륨(75㎖)사이에 분배시킨다. 수성상은 부탄온(4x50㎖)으로 추출시킨다. 유기상들을 합하여 활성탄(노릿 GB2)으로 탈색시키고, 듀울라이트 DMF(H+/OH-)이온교환 수지를 사용하여 탈이온 시키고 농축건조시킨다. 잔사를 HPLC로 분석해보면(PREP-PAK 500/C18 컬럼이 있는 액체 크로마토 그래피를 사용하고, 아세토니트릴 ;물, 20:80 으로 용출시킴), 라피노스가 테트라클로로라피노스로 58% 전환되었음을 알수 있다.

실시예 3 : 라피노의 염소화

1,2-디클로로에탄 대신 1,12-트리클로로에탄을 사용하고 112℃에서 1.5시간동안 환류시킴으로써 실시예2의 조건을 수정해준다. 생성물을 실시예 2에 기재된 바와같이 HPLC에 의해 분석한다. 이로써, 라피노스가 테트라클로로라피노스로 60% 전환되었음을 알수 있다.

실시예 4 : 수크랄로오스 펜타아세테이트(TOSPA)의 제조

수크로오스 6-아세테이트(500g : 슈도 약 80%)를 60℃에서 피리딘(920㎖ : 8.2ME)속에 용해시키고 주위온도로 냉각시킨후 1,1,2-트리클로로에탄(TCE)(2000㎖)내 염화티오닐(730㎖ : 7.2ME)의 교반용액속에 90분에 걸쳐 첨가한다. 이때 온도는 20℃ 미만으로 유지시킨다. 첨가후 반응용액을 2시간에 걸쳐 환류온도(112℃)로 가열하고 90분간 환류하에 유지시킨다. 혼합물을 20℃미만으로 냉각시키고 물(1000㎖) 속의 암모니아(S.G. 0.880;2000㎖)용액을 75분에 걸쳐 첨가한다. 이때 30℃ 미만으로 유지시킨다. 혼합물을 침전시켜서 밑의 유기상(약 3300㎖)은 분리제거하고 수성상(2700㎖)은 TCE(500㎖)로 역추출시킨다. 추출물들을 합하여 55℃에서 시럽으로 농축시킨다.

초산무수물(500㎖)과 초산나트륨(50g)을 첨가하고, 혼입물을 75℃에서 1시간동안 가열한후 톨루엔(2000㎖)을 첨가한다. 이후 혼합물을 약 30℃로 냉각하고 물(1000㎖)을 첨가한다. 5℃에서 2시간 동안 결정화가 일어나도록 한 후 조 TOSPA를 수거하여 톨루엔(500㎖)으로 세척하고 건조시킨다(주위온도하의 유체베드). 축출한 상태의 수득량은 약 610g,건조상태의 수득량은 약 420g이며, 몰수율은 56%이다. 5미크론의 래드 팩 A칼럼(C18)이 장치된책체크로마토그래피를 사용하고 아세토니트릴/메탄올/물(3/3/4)을 사용하여 HPLC에 의해 분석한 결과는 82.4% 이다.

실시예 5 : 수크랄로오스의 제조

실시예 4에서 얻은 TOSPA의 샘플(50g)을 메탄올(125㎖)속에 집어넣고 나트륨메톡사이드(0.5g)를 첨가한다.

혼합물을 진공하에 1.5시간동안 실온에서 휘저어 섞는다. 생성된 용액을 맴버라이트 IRC 50(H+)수지와 함께 휘저어 섞음으로써 중화시킨후 수지를 여과에 의해 제거하고 메탄올(25㎖)로 세척한다. 여액과 세척액을 탈색용 목탄(2g) 및 셀라이트(2g)와 함께 15분간 휘저어 섞은후 용액을 여과에 의해 정화시키고 진공하에 거품으로 농축시킨다. 거품을 초산에틸(100㎖)속에 집어넣고 여과한후 초산에틸(25㎖)로 세척하고 40℃에서 12시간동안 건조시킴으로써 결정성 수크랄로오스를 분리한다. 수득량(23.1g)(94%)이다.

실시예 6

1,1,2-트리클로로에탄내의 염화티오닐과 피리딘을 사용한 수크로오스-6-벤조에이트의 염소화, 피리딘(16.3㎖, 9.00ME)내 수크로오스-6-벤조에이트(10.0g, 1.00ME)의 용액을 1,1,2-트리클로로에탄(80㎖)내 염화티오닐(12.3㎖ : 7.50ME)의 교반냉각용액속에 적가한다.이때의 속도는 온도를 10℃ 미만으로 유지시키기에 충분하도록 한다.

이때, 흰색 침전물이 생성된다. 첨가단계에는 20분이 소요된다. 슬러리를 1시간에 걸쳐 환류온도로 온화하게 가열한다. 고체는 약 40℃에 이르기까지 모두 용해되어 오렌지색 용액을 형성한다. TIc(하기참조)로 조정하면서 혼합물을 2시간동안 환류시킨다(112℃). 혼합물을 주위온도로 냉각하고 메탄올(20㎖)내 농축수산화암모늄(20㎖)의 용액을 냉각과 더불어 서서히 첨가한다. 발열반응에 의해 온도가 60℃ 로 올라가면 혼합물을 1시간동안 그 온도에서 휘저어 섞는다. 물(40㎖)을 첨가하고, 60℃에서 20분간 휘저어 섞은 후 상(相)들을 분리한다. 유기상을 농축건조시켜서 12.9g의 수크랄로오스-6-벤조에이트를 황갈색 고체형태로 얻고 이것을 직접 수크랄로오스로 전환시킨다(실시예 7).

TIc 시스템

반응 혼합물의 샘플(0.5㎖)을 1:1 농축 수산화암모늄/메탄올로 구성된 용액 1.0㎖ 속에 첨가하고, 이 혼합물을60℃에서 30분간 휘저어 섞는다. 샘플(2㎕)을 실리카겔 tlc 플레이트 위에 반점으로 찍고 20 : 5 : 0.2의 디클로로메탄 : 메탄올 : 초산을 사용하여 전개시킨다. UV선에 의해, 그리고 5%의 에탄올성 황산으로 분무하고 챠링

(charring)함으로써 관찰을 한다.

실시예 7

조(粗) 수크랄로오스 - 6 - 벤조에이트로부터 수크랄로오스의 제조 및 분리.

조 수크랄로오스 - 6 - 베조에이트(12.9g:실시예 6에서 제조된 것)를 나타륨메톡사이드(0.40g)가 함유된 메탄올(100㎖)과 함께 실온하에 휘저어 섞는다. 1시간후엔 어두운 갈색의 맑은 용액이 형성되며 2시간 후 tlc (실리카겔, 용출제는 20 : 5 : 0.2의 디클로로메탄 : 메탄올 : 초산)에 의해 반응이 완결된다. 5.0g의 맴버라이트 IRC 50H+이온교환수지와 함께 휘저어 섞음으로써 PH를 7.2로 조정하고, 수지를 여과한 후 메탄올로 세척한다.

여액을 활성탄 분말(1.0g)로 처리하고 주위온도에서 1시간동안 휘저어 섞은후 여과하고 메탄올로 세척한다. 여액을 갈색오일(14.2g)로 농축시킨다. 오일을 초산에틸(150㎖)과 물(250㎖)사이에서 분배하면서 8-단계의 역류액체-액체추출공정을 따르게 한다. 덜 극성인 불순물을 초산에틸 속으로 추출시키고, 수크랄로오스 및 보다 더 극성인 불순물을 수성 상속으로 추출시킨다. 수성상을 강압하에 25㎖로 농축시키고 2-부탄온(30㎖)과 물(10㎖)사이에 분배시키면서 4-단계역류액체-액체추출공정을 따르게 한다. 2-부탄온상들을 농축시켜 고체 수크랄로오스를 얻고 이를 진공하에 건조시킨다. 수득량 ; 5.0g 분석 ; 수크로오스 92.4% 염소화된 탄수화물 불순물 2%미만 HPLC 분석방법

수크랄로오스 샘플을 고성능 액체 크로마토그래피(HPLC)에 의해 분석한다. 샘플 성분들은 12% 아세토니트릴/88% 물의 이동상 및 0.6에서 1.8㎖/분으로 증가하는 흐름 구배를 사용하여 역상의 옥타데실실란 HPLC 컬럼상에서 분리한다. 차동 굴절계에 의해 검출을 한다. 샘플을 공지의수크랄로오스 표준 및 다섯 불순물의 표준에 대해 분석하여 조성의 백분율을 결정한다.

실시예 8

1,1,2-트리클로로에탄내의 염화티오닐과 3-피콜린을 사용한 수크로오스-6-벤조에이트의 염소화, 3-피콜린(17.6㎖, 8.0ME)내 수크로오스-6-벤조에이트(10.0g, 1.00ME)의 용액을 1,1,2-트리클로로에탄(40㎖)내 염화티오닐(12.3㎖ : 7.50ME)의 교반냉각용액속에 적가하며, 이때 속도는 온도를 20±2℃로 유지하기에 충분한 것이 되도록 한다. 이로써, 담황색의 혼탁한 용액이 얻어진다. 혼합물을 1시간 걸쳐 환류온도(110℃)로 서서히 가열하고 환류온도에서 1시간 더 유지시킨다. 반응을 tlc에 의해 조정한다.(방법은 실시예 5을 참조). 혼합물(약 70㎖)로 30℃로 냉각하여 적하깔때기로 옮기고, 암모니아의 포화 수용액(40㎖)속에 휘저어 섞으면서 적가한다(냉각과 아울러). 첨가단계에 10분이 소요되며, 이때의 온도는 30℃ 미만으로 유지시킨다. 혼합물을 20분간 60℃로 가열후 상 등을 분리한다. 유기상을 고 진공속에서 농축건조시킨 12.6g의 조생성물을 얻는다. 이 생성물을 HPLC로 분석해보면 57.4%의 수크랄로오스-6-벤조에이트가 함유되었음을 알수 있다(수율;63.3%).

HPLC 분석방법

수크랄로오스-6-벤조에이트 샘플을 고성능 액체 크로마토그래피(HPLC)에 의하여 분석한다. 샘플 성분들은 24% 메탄올/76% 0.01M K₂HPO₄(PH7.5) 완충액에서 69.5% 메탄올/30.5% 완충액에 이르기까지의 구배식 용출액을 사용하여 역상 옥타데실실란 HPLC 컬럼상에서 분리한다. 254nm에서 자외선 흡수에 의한 검출을 한다.

샘플을 공지의 조정 및 속도를 갖는 수크랄로오스-6-벤조에이트 표준에 대하여 분석한다. 또한, 총 크로마토그래피 피이크 분포로부터 크로마토그래피적 순도를 계산한다.

반응 프로우필

제1도에 나와있는 그래프는 수크로오스-6-벤조에이트의 SOCI₂-TCE-피콜린 염소화에 대한 반응 프로우필이 연구되었다. 이 반응은 앞서 요약했던 과정의 기본원리를 따라 50.0g(1.0ME)의 수크로오스-6-벤조에이트, 88.0㎖(8.0ME)의 3-피콜린, 60.6㎖(7.5ME)의 SOCI₂및 200㎖의 TCE를 사용하여 실시한다. 이따금씩 반응부분표본들을 회수하여 클로로데옥시수크로오스 유도체에 대한 HPLC 분석을 한다. 1시간의 가열 기간이 사용될 때 환류온도에서 1시간 유지시킨후 수크랄로오스-6-벤조에이트(토스벤)의 생성이 최대치로 되는 것이 확인되었다. 가열시간을 연장시키면 수크랄로오스-6-벤조에이트가 손실되고 다른 염소화합물의 생성이 초래된다.

실시예 9

1,1,2-트리클로로에탄내의 염화티오닐과 피리딘을 사용하는 수크로오스-6-벤조에이트의 염소화; 결정성 수크랄로오스-6-벤조에이트의 50g 규모의 분리, 수크로오스-6-벤조에이트(50.0g, 1.00ME)를 가온하면서 피리딘(72.5㎖ : 8.00ME)속에 용해시킨다. 용액을 주위온도로 냉각시기고, 얼음물 냉각법을 사용하여 온도를 30℃로 유지시키기에 충분한 속도로 1,1,2-트리클로로에탄(20㎖)내의 염화티오닐(60.6㎖, 7.5ME)용액 속에다 휘저어 섞으면서 적가한다. 첨가에 소요되는 시간은 17분이다. 생성된 오렌지색 용액을 40분에 걸쳐 109℃로 가열한다. 가스 방출은 90℃에서 개시된다. 혼합물을 70분간 환류시킨후 40℃로 냉각시킨다. 염소화 혼합물(약 325㎖)을 적하 깔대기에 옮기고, 얼음 냉각법을 이용하여 온도를 30℃ 미만으로 유지시키면서 농축 수성암모니아(190㎖)속에 적가한다. 2상(相) 혼합물을 결력하게 휘저어 섞으면서 60℃에서 1시간 동안 가열한다. 상들을 분리하여 수성상을 1,1,2-트리클로로에탄(25㎖)으로 세척한다. 우기상들을 합하여 여과해서 현탁 고형물들을 제거하고 진공하에 거품으로 까지 농축시킨다. 수득량은 55.6g이고 수크로오스-6-벤조에이트로 부터의 보정 수율은 58.3%이다. 분석결과에 의하면, 57.8%의 수크랄로오스-6-벤조에이트, 5.8%의 디클로르화 수크로오스-6-벤조에이트 및 16.3%의 테트라클로로화 수크로오스-6-벤조에이트가 생성되었음을 알수 있다. 조생성물의 일부분(25.0g)을 디클로로메탄(100㎖)속에 용해시키고 환류하에 30분간 활성탄으로 처리한다. 셀라이트 배드를 통해 용액을 여과하고 케이크 디클로메탄(50㎖)으로 세척한다. 여액을 약 80㎖로 농축시키고, 주위의 조건하에 두고서 2일에 걸쳐 증발시킨다. 생성된 고무질 결정을 차가운 디클로로메탄(40㎖)속에 슬러리화시킨후 여과하고 디클로로메탄(20㎖)으로 세척하고 건조시킨다. 수득량 ; 8.62g 분석 ; 89.5% 수크랄로오스-6-벤조에이트, 5.7% 디클로르화 수크로오스-6-벤조에이트, 4.0% 테트라클로로화 수크로오스-6-벤조에이트.실시예 10

1,2-디클로로에탄에 염화티오닐과 피라딘을 사용하는 수크로오스-6-벤조에이트의 염소화, 피리딘(30.8㎖ : 8.50ME)내 품질이 나쁜 수크로오스-6-벤조에이트(20.0g, 1.00ME ; 분석 ; 80.5% 수크로오스-6-벤조에이트, 18.5% 수크로오스)의 용액을 1,2-디클로로메탄(80㎖)내 염화티오닐(24.6㎖, 7.50ME)의 냉각교반 용액속에다 20분에 걸쳐 적가한다. 이때 온도는 15℃미만으로 유지시킨다. 진한 백색 페이스트가 생성되면 15분에 걸쳐 가온시킨후 30분에 걸쳐 환류온도로 서서히 가열한다. tlc에 의해 반응과정(실시예 5참조). 따라 13시간동안 환류를 계속한다. 반응 혼합물을 10℃로 냉각하고 온도를 30℃미만으로 유지시키면서 1 : 1 농도의 수성 암모니아 - 메탄올(80㎖)을 첨가한다. 혼합물을 50℃에서 1시간동안 가열한후 물(40㎖)을 첨가한다. 상들을 분리하고 수성상을 50℃에서 1,2-디클로로메탄으로 추출시킨다. 유기상들을 합하여 물(40㎖)로 추출시킨 후 진공하에서 오일(31.0g)로 농축시킨다. 표준과정에 따라 메탄올성 나트륨 메톡사이드속에서 탈이실화시킴으로써 오일을 수크랄로오스로 전환시켜서, 8.25g의 수크랄로오스가 함유된 갈색 거품을 얻는다(수크로오스-6-벤조에이트로 부터의 수율은 57.5%)

실시예 11

1,1,2-트리클로로에탄내의 염화티오닐과 피리딘을 사용한 수크로오스의 염소화 수크로오스(1g)와 피리딘(2.3㎖, 10ME의 성분 혼합물을 0℃에서 1,1,2-트리클로로에탄(4㎖)내의 염화티오닐(1.7㎖, 8ME)로 처리한다. 반응물의 온도를 주위온도로 올린후 95℃에서 16시간동안 가열한다. 용액을 메탄올성 암모니아로 중화시키고 시럽이 되도록 농축시킨후 초산무수물과 피라딘을 사용하여 주위온도에서 6시간 동안 아세틸화시킨다. 용액을 농축시켜 에테르속에 접어넣고 물로 세척하여 건조시키고 (Na₂SO₄)농축시켜 시럽(1.5g)을 얻는다. 61c 분석에 의하면, 이것이 6,6'-디클로로-6,6'-디데옥시수 크로오스(17.0%)4,6,6'-트리클로로-4,6,6'-투리데옥시갈락토 수크로오스(8.3%) 및 4,6,1',6'-태트라클로로-4,6,1',6'-테트라데옥시갈락토 수크라오스(26.4%)의 피아세테이트의 혼합물임을 알수 있다.

실시예 12

수크로오스-6-아세테이트의 염소화

수크로오스 6-아세테이트(500g : 순도 약 80%)를 피리딘(950㎖)속에 용해시키고, 용액을 1,1,2-트리클로로에탄(TCE 2000㎖)내 염화티오닐(730㎖)의 교반용액속에 90분에 걸쳐 첨가하고 온도를 20℃ 미만으로 유지시킨다.

반응혼합물을 2시간에 걸쳐 환류온도로 가열하고 환류하에(112℃) 90분간 유지시킨다. 이후 혼합물을 10℃로 냉각하고 물(1000㎖)을 30분에 걸쳐 첨가한다(온도는 20℃미만으로 유지시킴). 온도를 30℃미만으로 유지시키면서 암모니아(S.G. 0.880, 1700㎖)와 물(500㎖)의 혼합물을 60분에 걸쳐 첨가한다. 혼합물을 침전시키고 유기상을 분리제거한후, 수성상을 TCE와 파라딘의 혼합물(1 : 1, 500㎖)로 역추출시킨다. 유기 추출물들을 합하여 증류물 약 1.5ℓ가 수거될 때까지 55℃하에 농축시킨후 약 20℃로 냉각시킨다.

초산무수물(500㎖)을 첨가하고 혼합물을 60℃로 가온한다. 용매(1000㎖)를 더 증류제거하고 크실렌(2000㎖)을첨가한후, 증류물 1000㎖가 더 제거될 때까지 증류를 계속한다. 크실렌(1000㎖)을 더 첨가하고 혼합물을 약 25℃로 냉각시킨후 물(1000㎖)을 첨가한다. 혼합물을 2시간 동안 5℃로 냉각시킨다. 생성물을 수거하여 크실렌(500㎖)으로 세척하고 건조시킨다(40℃에서의 유체베드). 수득량 ; 570g(축축한 상태), 524g(건조상태), 몰수율 ; 65%, 분석 ; 78.5%(실시예 4에 기재된 바와같이 HPLC에 의해분석) 13% 크실렌 결정화

실시예 13(a) ; 4'6-디-0-아세틸수크로오스의 제조

피리딘(65㎖)내의 수크로오스-6-아세테이트(10g) 용액속에 이소프로페닐아세테이트(30㎖)와 리파제 P 아미노(20g)를 첨가하고, 반응혼합물을 60℃에서 6일간 유지시킨다. TLC에 의하면, 6-0-아세틸수크로오스 및 4'6-디-0-아세틸수크로오스의 1 : 1 혼합물과, 수크로오스 트리아세테이트라 생각되는 더 빨리 이동하는 성분이 나타남을 알 수 있다. 효소를 여과제거하고, 여액을 부피가 절반이 될 때까지 농축시킨다. 신선한 효소(15g)와 피리딘(20㎖)울 첨가하고 반응혼합물 60℃에서 24시간 동안 가열한다. TLC에 의하면(초산에틸 : 아세톤 : 물, 8 : 6 : 1), 4'6-디-0-아세틸수크로오스의 수율이 약 80%이고, 6-0-아세틸수크로오스 및 더 빨리 이동하는 두 성분들은 소량임을 알수 있다. 효소를 여과제거하고 여액을 톨루멘으로 동시 증류시킴으로써 시럽이 될 때까지 농축시킨후, 실리카겔 칼럼으로부터 용출시켜(용출액 : 처음엔 아세톤, 그다음엔 물 1%를 함유하는 아세톤) 4'6-디-0-아세틸수크로오스(5.2g, 47%)를 얻는다.

실시예 13(b) ; 수크로오스 6,4'-디아세테이트의 수크랄로오스로의 전환

피리딘(0.5㎖)내 수크로오스-6,4'-디아세테이트(100mg)의 용액을 처음엔 0℃에서 0.5시간동안, 그후엔 95℃에서 4시간동안, 1,1,2-트리클로로에탄(1.5㎖)내의 염화티오닐(0.2㎖)로 처리한다. 반응혼합물을 염화메틸렌(20㎖)으로 희석시키고, 차가운 수성 탄산나트륨으로 세척한 다음, 물로 세척한다. 유기층을 건조시키고(Na₂SO₄) 톨루엔과의 동시증류에 의해 농축시킨후 실온하에 4시간동안 메탄올(PH10.0)내의 1M 나트륨메톡사이드로 처리된다.

T.I.c(초산에틸 : 아세톤 : 물, 8 : 6: 1)에 의하면 수크랄로오스가 주된 생성물임을 알수 있다. 이를 실리카겔 크로마토그래피에 의하여 정제하고 1H-Nmr분광법에 의해 특성화한다.

비교실시예 1

1,2-디클로로에탄내의 피리딘을 사용한 수크로오스-6-아세테이트의 염소화(수크로오스 6-아세테이트 1ME에 대해 9ME의 염화티오닐과 5ME의 피리딘 사용)

수크로오스 6-아세테이트(5g : 순도 약 80%)를 피리딘(5.6㎖ ; 5ME)속에 집어넣고, 1,2-디클로로에탄(25㎖)내 염화티오닐(9.1㎖ ; 9ME)의 교반용액속에다 30분에 걸쳐 적가한다. 이때 온도 -5℃ 로 유지시킨다. 혼합물을 주위온도로 까지 가온시킨후 1시간에 걸쳐 환류온도(83℃)로 가열한다. 용액을 20시간동안 환류시킨후 부피를 절반으로 농축시킨다. 농축물을 암모니아(S.G. 0.880 ; 20㎖)와 메탄올(20㎖)의 차가운 혼합물속에 첨가하고 45분간 45℃하에 가열한다. 용역을 묽은 시럽이 될 때까지 농축시키고 부탄온(50㎖)과 포화 수성 염화암모늄(50㎖)사이에 분배시킨다. 수성층을 부탄온(50㎖)으로 추출시키고, 유기상들을 합하여 듀울라이트 DMF(H+/OH-)이온교환 수지로 탈색시키고 농축건조시킨다.

실시예 1에 기재된 방법 사용하여 잔사를 HPLC로 분석해보면, 수크로오스 6-아세테이트가 수크랄로오스 및 수크랄로오스 6-아세테이트로 도함 약 5% 전환되었음을 알게된다.

비교실시예 2

1,1,2-트리클로로에탄내에서 히드록시기 1ME에 대해 1.07ME의 염화티오닐과 0.1NE의 3-피콜린을 사용한 수크로오스-6-벤조에이트의 염소화, 수크로오스-6-벤조에이트(2.5g, 0.10ME)를 3-피콜린(4.40㎖, 0.8ME)속에 용해시키고 15℃하에 5분에 걸쳐 1,1,2-트리클로로에탄(100㎖)내 염화티오닐(30.3㎖ : 7.50ME)의 용매속에 적가한다. 그런다음 고형의 수크로오스-6-벤조에이트(22.5g, 0.90ME, 즉 총1.0ME의 헵타히드록시 물질)를 15℃하에 30분간에 걸쳐 그 용액속에 일부분씩 첨가한다. 온도상승은 관찰되지 않는다. 수크로오스-6-벤조에이트는 쉽게 용해되어 맑은 담황색 용액을 제공해준다(많은 가스방출을 수반). 혼합물 50분에 걸쳐 환류속도(110℃)로 가열하고 총 7.2시간동안 환류시키면서 tic(실시에 4의 방법참조)에 의해 반응과정을 조정한다. 상당한 분해가 일어나며, 이로인해 반응은 7.2시간후 정지된다. 염소혼합물을 20℃로 냉각하고, 진한 수성 암모니아(100㎖)를 1시간에 걸쳐 적가하면서 혼합물 30℃로 냉각한다. 실온에서 4시간 동안 더 휘저어 섞은후 물(100ml)을 첨가하고 상 등을 분리한다. 유기상을 진공하에 흑색오일(11.1g)로 농축시킨다. 이 오일은 22.1%의 수크로오스-6-벤조에이트와 더불어 잔류량의 피콜린과 각종 분해 생성물을 함유한다.

Claims

수크로오스 또는 그의 유도체와 염화티오닐 및 질소염기를 중간정도의 극성을 갖는 비반응성 용매 속에서 유리히드록시 1몰당량(ME)에 대해 염화티오닐 약 1ME의 비율로 반응시켜서, 수크로오스 또는 그 유도체를 염소화시키는 방법.
제1항에 있어서, 염화티오닐 대 유리히드록시의 ME비율이 0.9 : 1 내지 1.2 : 1인 방법.
제2항에 있어서, 상기 ME비율이 1 : 1 내지 1.1 : 1인 방법.
제3항에 있어서, 염기 대 유리히드록시의 ME비율이 1 : 1 내지 1.4 : 1인 방법.
제4항에 있어서, 상기 비율이 1 : 1 내지 1.3 : 1인 방법.
제1항 내지 제5항중 어느 한 항에 있어서, 질소염기가 피리딘 또는 알킬 피리딘인 방법.
제1항 내지 제5항중 어느 한 항에 있어서, 용매가 염소화된 탄화수소인 방법.
제7항에 있어서, 용매가 부분적으로 염소화된 에탄인 방법.
제8항에 있어서, 용매가 1,1,2-트리클로로에탄인 방법.
제1항 내지 제5항중 어느 한 항에 있어서, 수크로오스 유도체가 6-보호 수크로오스인 방법.
제10항에 있어서, 6-보호수크로오스가 6-에스테르 또는 6-에테르 또는 6,4'-디에스테르인 방법.
제11항에 있어서, 6-보호수크로오스가 수크로오스 6-아세테이트, 수크로오스 6-벤조에이트 또는 라피노스인 방법.
6-보호수크로오스 유도체를 질소 염기존재하에 염소화제와 반응시키고 뒤이어 6-치환제를 제거하는 것을 포함하며, 이때 6-치환유도체를 유도체내 유리 히드록시기 1ME 에 대해 약 1ME의 염화티오닐 및 약 1ME의 염기와 반응시킴을 특징으로 하는 수크랄로오스의 제조방법.