KR100531261B1

KR100531261B1 - 염소화된 슈크로즈의 크로마토그래피 정제법

Info

Publication number: KR100531261B1
Application number: KR10-1999-7007368A
Authority: KR
Inventors: 오코너토마스
Original assignee: 테이트 앤드 라일 퍼블릭 리미티드 컴파니
Priority date: 1997-02-13
Filing date: 1998-02-11
Publication date: 2005-11-28
Also published as: NO313553B1; ATE282044T1; NZ337573A; CA2280784A1; AU6167598A; JP2001511812A; WO1998035974A1; KR100619874B1; DK0970096T3; EP0970096B1; EP0970096A1; BR9807377B1; PT970096E; TR199902413T2; NO993920L; JP2010090160A; US5977349A; IL131394A0; ES2231964T3; BR9807377A

Abstract

제1 염소화 슈크로즈와 당해 제1 염소화 슈크로즈와는 상이한 하나 이상의 제2 염소화 슈크로즈, 염 및 용매로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 부가 성분을 포함하는 반응 혼합물을 액상 속에서 분리하는 방법으로서, 당해 반응 혼합물을 고체 흡착제의 고정 상에 주입하고, 이를, (a) 제1 염소화 슈크로즈가 흡착제를 소정 속도로 통과하여 제1 염소화 슈크로즈를 풍부하게 함유하는 제1 회수용 생성물이 생성되고, 위의 속도와는 상이한 속도에서, (b) 하나 이상의 부가 성분이 흡착제를 통과하여 부가 성분을 풍부하게 함유하는 하나 이상의 제2 회수용 스트림이 생성되도록, 탈착제로 처리함으로써 반응 혼합물을 액상 속에서 분리하는 방법에 관한 것이다.

Description

염소화된 슈크로즈의 크로마토그래피 정제법{Chromatographic purification of chlorinated sucrose}

도 1은 흡착을 통한 혼합물의 일반적인 분리 공정을 예시하고 있다.

도 2는 4% DVB와 가교결합된 설폰산 나트륨 수지를 흡착제로서 사용하고 물을 탈착제로서 사용한 경우의 크로마토그램이다.

도 3은 2% DVB와 가교결합된 설폰산 나트륨 수지를 흡착제로서 사용하고 물을 탈착제로서 사용한 경우의 크로마토그램이다.

도 4는 6% DVB와 가교결합된 설폰산 나트륨 수지를 흡착제로서 사용하고 물을 탈착제로서 사용한 경우의 크로마토그램이다.

도 5는 흡착제로서 실리카겔을 사용하고 탈착제로서 에틸 아세테이트(2% 물)를 사용한 경우의 크로마토그램이다.

도 6은 흡착제로서 실리카겔을 사용하고 탈착제로서 에틸 아세테이트(2% 물)를 사용한 경우의 크로마토그램이다.

도 7은 흡착제로서 실리카겔을 사용하고 탈착제로서 에틸 아세테이트(5% 메탄올)를 사용한 경우의 크로마토그램이다.

도 8은 4% DVB와 가교결합된 설폰산 나트륨 수지를 흡착제로서 사용하고 물을 탈착제로서 사용한 경우의 크로마토그램이다.

도 9A는 용매를 제거하고 탈차단(deblocking)한 후의 흡착 기술 옵션을 나타낸 차트이다.

도 9B는 용매를 제거하지 않고 탈차단(deblocking)한 후의 흡착 기술 옵션을 나타낸 차트이다.

도 9C는 결정화에 부수하는 수율 증가로서의 흡착을 나타낸 차트이다.

도 9D는 결정화에 부수하는 수율 증가로서의 흡착 및 유도체화를 나타낸 차트이다.

도 9E는 유도체화 및 결정화에 부수하는 수율 증가로서의 흡착을 나타낸 차트이다.

바람직한 양태에서는 본 발명의 방법을 사용하여 슈크랄로즈를 정제한다. 슈크랄로즈의 정제에 본 발명의 방법을 수행하는 경우의 전형적인 염소화 슈크로즈 혼합물은 다음 화학식의 이염소화 슈크로즈, 삼염소화 슈크로즈 및 사염소화 슈크로즈의 혼합물을 포함할 것이다:

위의 화학식에서,

4,6'- 염소화 슈크로즈의 경우, R₂, R₇= Cl; R₁, R₄, R₆=OH; R₃, R₅=H이고,

1',6'- 염소화 슈크로즈의 경우, R₄, R₇= Cl; R₁, R₃, R₆=OH; R₂, R₅=H이고,

4,1'- 염소화 슈크로즈의 경우, R₂, R₄= Cl; R₁, R₆, R₇=OH; R₃, R₅=H이고,

6,6'- 염소화 슈크로즈의 경우, R₁, R₇= Cl; R₃, R₄, R₆=OH; R₂, R₅=H이고,

4,1',6'- 염소화 슈크로즈의 경우, R₂, R₄, R₇= Cl; R₁, R₆=OH; R₃, R₅=H이고,

4,1',6'- 염소화 슈크로즈의 경우, R₃, R₄, R₇= Cl; R₁, R₆=OH; R₂, R₅=H이고,

6,1',6'- 염소화 슈크로즈의 경우, R₁, R₄, R₇= Cl; R₃, R₆=OH; R₂, R₅=H이고,

4,6,6'- 염소화 슈크로즈의 경우, R₁, R₂, R₇= Cl; R₄, R₆=OH; R₃, R₅=H이고,

6,4,1',6'- 염소화 슈크로즈의 경우, R₁, R₂, R₄, R₇= Cl; R₆=OH; R₃, R₅=H이고,

4,1',4',6'- 염소화 슈크로즈의 경우, R₂, R₄, R₅, R₇= Cl; R₁=OH; R₃, R₆=H이다.

예를 들어, 설명해 보면, 4,6'-디클로로슈크로즈는 R₂ 및 R₇이 Cl이고, R₁, R₄ 및 R₆이 OH이며, R₃ 및 R₅가 H인 상기 화학식으로 제시된다. 4,1',6-염소화 슈크로즈와 관련하여 2번째 기재된 것은 4번 탄소상의 치환체의 역위로부터 유도되며, 이 결과 6번째 기재된 화합물인 4,1',6'-트리클로로슈크로즈, 형식적으로 슈크랄로즈의 에피머, 즉 5번째 기재된 화합물인 4,1',6'-트리클로로-갈락토슈크로즈가 생성된다.

본 발명은 제1 염소화 슈크로즈와, 제1 염소화 슈크로즈와는 상이한 하나 이상의 다른 염소화 슈크로즈, 염 및 용매로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 부가 성분를 포함하는 반응 혼합물을 사용한다. 본 발명에서 사용된 반응 혼합물을 슈크랄로즈의 정제에 사용하는 경우, 위의 혼합물은 본원에 참조로서 인용된 미국 특허 제4,980,463호[월쿱 등(Walkup et al.)]에 기재된 슈크로즈-6-에스테르의 염소화로 생성되는 중화된 반응 생성물일 수 있다. 이 경우, 반응 혼합물은 슈크랄로즈-6-에스테르(예: 슈크랄로즈-6-아세테이트 또는 슈크랄로즈-6-벤조에이트), 아마도 하나 이상의 기타 염소화 슈크로즈(이의 에스테르 포함); 염소화 반응을 위한 3급 아미드 용매(바림직하게는 N,N-디메틸포름아미드); 염소화 반응 및 중화 반응으로 생성되는 각종 염 부산물(알칼리, 알칼리 토금속, 암모늄 및 알킬 암모늄 클로라이드, 예를 들면, 염화나트륨 및 디메틸아민 하이드로클로라이드, 및 나트륨 포르메이트 등의 알칼리 금속 포르메이트 포함) 및 물을 포함할 것이다. 슈크랄로즈-6-에스테르는 R₂, R₄ 및 R₇이 Cl이고; R₁이 아세톡시 또는 벤조일옥시 등의 아실옥시이며; R₆이 OH이고; R₃ 및 R₅가 H인 상기 화학식으로 제시된다. 이 경우에 반응 혼합물은 6-위치에서 에스테르화된 기타 염소화 슈크로즈를 포함할 수 있다.

또는, 염소화 반응 혼합물(월쿱 등의 방법에 의해 제조)은 증기 스트립핑 등으로 처리하여 3급 아미드 용매를 제거[본원에 참고로 인용되어 있는 나비아(Navia) 등의 미국 특허 제5,530,106호에 기재되어 있음]한 다음, 가수분해에 의해 6-아실 잔기를 제거함으로써 본 발명의 정제방법에 사용될 수 있는 다른 반응 혼합물을 제조할 수 있다. 이러한 경우, 본 발명의 방법에 사용되는 반응 혼합물은 슈크랄로즈; 기타 염소화 슈크로즈; 염소화 반응 및 중화 반응으로 생성되는 각종 염 부산물(알칼리, 알칼리 토금속, 암모늄 및 알킬암모늄 클로라이드, 예를 들면, 염화나트륨 및 디메틸아민 하이드로클로라이드와 포르메이트 등의 알칼리 금속 포르메이트를 포함); 물; 소량(반응 혼합물의 1 또는 2중량% 미만)의 3급 아미드 용매 및 일부 잔여 슈크로즈-6-에스테르 화합물(6-아실 잔기를 제거하기 위한 가수분해가 완결되지 않은 경우)을 함유한다.

본 발명의 방법에 사용될 수 있는 다른 반응 혼합물은 나비아 등이 기재한 방법의 증기 스트립핑되고 가수분해된 생성물로부터 재결정화(나비아 등의 상기 특허에 기재되어 있는 바와 같이)에 의해 염과 기타(즉, 슈크랄로즈가 아닌) 염소화 슈크로즈(대부분은 이염소화 슈크로즈)를 제거함으로써 제조할 수 있다. 이러한 경우, 본 발명에 사용되는 반응 혼합물은 슈크랄로즈 및 기타 염소화 슈크로즈(대부분 Tri's 및 Tet's), 유기 용매(예: 에틸 아세테이트) 및 소량의 물을 함유할 것이다.

도 9A는 특히 고비점 염소화 용매, 전형적으로 아미드(예: N,N-디메틸포름아미드)를 먼저 제거하고 조악한 염소화 생성물을 탈차단[예를 들면, 슈크랄로즈-6-아세테이트로부터 아실 그룹을 제거하기 위한 알칼리성 가수분해에 의해 수행]시킨 경우의 한쌍의 개략도를 도시한 것이다. 방출되는 수성 스트림으로부터 목적하지 않은 염, Di's, Tri's 및 Tet's를 4가지의 포괄적인 방식 중의 하나에 의해 정제한다. 이들 방법 중에서 3개는 정제 부하를 추출과 흡착 사이에 다양하게 분류하는 단계를 포함하며, 이러한 순서는 중요하지 않다. 흡착만을 수행하는 4번째 예는 본 발명을 설명하기 위한 주요 양태로서 인식되며, 이는 분리될 구성 요소의 가장 넓은 범위를 포함한다. 나머지 3가지 예의 각각에 있어서 흡착 부하는 이의 부차적인 설정에 불과하다.

도 2는 4% 디비닐벤젠과 가교결합된 폴리스티렌계 나트륨 설폰산 수지를 흡착제로서 사용하고 순수를 탈착제로서 사용하는 역상 시스템으로 수득된 결과를 제시한다. 용출 순서는 다음과 같다: 염 > Di's> 6,6' > 슈크랄로즈 > 6,1',6, > 4,6,6' > Tet's. 본 발명자들은 이들 유기 수지 흡착제를 사용할 때에는 가교결합도와 확산도에 미치는 이의 영향이 중요하다는 사실을 발견하였다: 2%(도 3) 및 4%(도 2). 디비닐벤젠은 우수하게 분리되며, 6%(도 4) 이상은 거의 분리되지 않거나 전혀 분리되지 않는다. 추가로, 본 발명자들은 분리 효율이 양이온의 선택에 대해 불변 인자이고, 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속 사이에 현저한 차이가 없음을 발견하였다. 이는 선택성 또는 안정성을 고려하여 보다 높은 감수성을 나타내는 기타 탄수화물 시스템과는 크게 대비되는 점이다. 따라서, 선행 기술에서는 2가 알칼리 토금속이 다음의 점에서 선호되었다: (a) 프럭토즈/글루코즈의 경우, 분리도는 이들 단당류가 자체 내의 하이드록실 그룹을 배향시켜 양이온성 수화 구(sphere) 속에 유지되어 있는 물 분자를 배위적으로 대체시키는 것이 비교적 용이하게 유도되며, (b) 올리고당류의 경우, 알칼리 금속을 사용하면 기질이 라디칼 가수분해로 파괴된다. 선행 기술과 구별되는 추가의 특징은 관찰되는 상호반응의 양식에 관한 것이다. (a) 글루코즈/프럭토즈, (b) 슈크로즈/라피노즈 및 다당류[이들 전체가 나타내는 용출 순서는 분자의 크기가 큰 순서이고, 이것은 비드를 통해 통과/분산되는 상대 속도를 반영한다]의 수지와의 상호작용과는 달리, 염소화 슈크로즈의 용출 프로필은 성분이 나타내는 소수성의 증대가 결정적인 요인이라는 것을 시사하는데, 이는 반 데르 발스형 상호작용이 표면에서 발생하는 것을 보다 크게 나타낸다. 따라서, 본 발명의 시스템에서는 보다 큰 구성 요소, 즉 Tet's는 이의 고도의 소수성으로 인해 후기에 용출되지만 선행 기술분야의 크기 배제 거동에서는 순서로 조기에 용출되고, 반대로 Di's는, 크기가 보다 작을 것으로 예상되는 바와 같이, 이의 보다 큰 친수성으로 인해 후기 보다는 조기에 용출된다.

도 9B는, 도 9A의 양태에 부가되고, 흡착의 이용 범위를 슈크로즈의 정제 과정에서 염소화 용매를 제거하기 전의 위치에까지 확대하는 또 다른 양태를 나타낸다. 또한, 흡착을 단독으로 배치한 지류가 주요 양태를 구성하는데, 보조적 추출 및/또는 제2 흡착 공정으로의 보조를 수반한다. 본원에서, 도 5에 도시된 바와 같이, 흡착제로서의 실리카겔과 탈착제로서의 에틸 아세테이트와의 혼합물은 고비점 염소화 용매를 분리시키는 신규한 방법을 나타낸다. 적게 함유되는 아미드는 탈착제 전면에 근접한 위치에서 탄수화물보다 먼저 이동하고, 그것을 인출한 시점에서 이를 분별 증류하고, 에틸 아세테이트를 탈착제로서 재활용하고, 아미드를 플래쉬 세정으로 각각의 용질로부터 제거한다. 이는 선행 기술(나비아 등)에 교시되어 있는 증기 스트립핑에 대한 대체 방법을 제공하며, 이는 그다지 에너지 집중적이지 않다.

또한, 위에서 공개한 바와 같이, 당해 시스템(도 5 내지 도 7)에 대한 크로마토그래피 창을 개방하여 카보하이드레이트손을 서로로부터 Tet's > 6,6' > DMF > 6,1',6' > 슈크랄로즈 > 4,6,6' > Di's의 용출 순서로 분리시킴을 포함하는 것으로부터, 위의 시스템의 이용도가 확장되고, 이에 의해 본 발명자들은 흡착을 기초로 하는 다양한 정제 과정을 형성할 수 있다. 한 가지 일반적인 방법은 흡착만으로(예를 들어, 연속적인 이성분 분리) 또는 흡착 및 액체-액체 추출에 의해 크로마토크래피 극단물을 먼저 퍼징시키는 것이다. 이러한 액체-액체 추출의 보강은, 연속적인 염소로의 치환 후에 잔류하는 하이드록실 그룹의 수가 감소하는 순서인 Di's >Tri's >Tet's의 순서에 따라 3개의 광범위한 상동종에서 나타나는 친수성의 광범위한 불균형이다. 그러나, 이 결과로서 이성체의 중심 유분을 설정하는 때, 성분들간의 이러한 소수성 차(6,6'> 슈크랄로즈 > 6,1',6'-, 4,6,6'-)는 요구되는 평형 단계의 수(액체-액체 추출을 위해서)가 시판을 금지하게 되는 정도까지 줄어든다. 이러한 중요한 부분에서, 본 발명자들은 흡착의 차이 자체가 수율 및 작업 성능면에서 모든 다른 공정 기술과는 현저히 상이함을 발견하였다. 역상 시스템(도 2)에서 밝혀진 비대칭적인 용출 순서(슈크랄로즈 > 6,1',6'- > 4,6,6'-)는, (위에서 기재한 바와 같이) 연속 작업의 고유 효율을 전부 지녀 흡착제와 탈착제를 최대로 사용하는 SMB 배치를 기초로 하는 단일 이성분 분리에 의해 4,6,6'- 및 6,1',6'- 불순물을 동시에 제거하도록 한다는 점에서 특히 유리한 것으로 입증된다. 대칭적인 용출 순서(6,1',6'- > 슈크랄로즈 > 4,6,6'-)를 나타내는 정상 상 방법(도 5 내지 도 7)도 이러한 이성분 SMB 분리 또는 복수회 인취시킬 수 있는 단일 변수를 필요로 하지만, 이는 또한 선택사항이다.

각각의 경우, 발견된 슈크랄로즈 이성체 분리법은 선행 기술에서는 비할 데가 없는 것으로 생각된다. 널리 이용되고 있는, 유일하게 필적할 만한 방법인 결정화 방법은 모액 속에 형성된 바람직하지 않은 이성체가 나타내는 독성에 의해 그 자체가 제한됨으로써 수율이 제한된다(또 다른 수확 계획이 포함되는 경우 조차도). 수득된 당해 모액에는 상당량의 슈크랄로즈가 함유되어 있지만, 직접 분해를 가능하게 하기 위해서는 위에 기재된 바(도 9C)와 같이 흡착을 통해서만 수득된다. 절단된 이성체 중심 유분의 유도체화도 물론 가능하지만, 추가의 2가지 신규 화학적 단계, 즉 차단과 탈차단(도 9D와 9E)과 관련하여 공정의 복잡성과 시약 사용이 수반된다. 게다가, 유도체화된 중간체, 전형적으로는 퍼에스테르를 결정화에 의해 분리하면, 비유도체화된 슈크랄로즈의 경우에 나타나는 모액 손실보다는 작지만, 이에 유사하게 모액 손실이 여전히 발생한다. 본 발명자들은 도 9C 내지 도 9E에 구체적인 양태를 추가로 제공하며, 여기서 결정화 및/또는 유도체화 방법의 수율 향상을 위해 부수 기술로서 당해 흡착 기술을 배치한다. 마지막으로, 가수분해 전에 에스테르화 반응 혼합물, 예를 들면, 앞에서 참고로 인용한 월쿱 등의 미국 특허 제4,980,463호와 나비아 등의 미국 특허 제5,530,106호의 방법에서 나타낸 바와 같은 혼합물에 흡착 기술을 사용함으로써 보다 더 많은 라디칼 정제 공정을 설계할 수 있을 것으로 보인다. 특히, 이후의 탈아세틸화 반응으로 순수한 슈크랄로즈를 직접 정제할 수 있도록, 슈크랄로즈-6-아세테이트를 정제하기 위해 도 8에 상세히 나타낸 역상 크로마토그래피 도면(슈크랄로즈 > DiCl-모노아세테이트 > 슈크랄로즈-6-아세테이트의 용출 순서를 나타낸다)을 다방면으로 이용할 수 있다.

발명의 배경

본 발명은 고농도 감미제 슈크랄로즈와 같은 염소화된 슈크로즈를 크로마토그래피로 정제하는 방법에 관한 것이다.슈크로즈를 선택적으로 변형시키는 것은 다수의 반응성 OH 그룹과 글리코시드 결합의 산 불안정성으로 인해 중요한 합성 챌린지를 제공한다. 관심의 목적이 상업적으로 중요한 비영양성 감미제인 슈크랄로즈, 즉 4,1'6'-트리클로로-4,1',6'-트리데옥시갈락토슈크로즈인 경우(당해 화합물의 제조 공정에서 4위치의 입체 배위가 반전되기 때문에 슈크랄로즈는 갈락토-슈크로즈이다), 반응성이 낮은 4위치와 1'위치를 염소화할 필요가 있고 동시에 반응성이 높은 6위치를 그대로 남겨둘 필요가 있기 때문에 어려움이 배가된다. 통상적으로 슈크로즈-6-아세테이트와 같은 슈크로즈-6-아실레이트를 형성시키고 염소화 후에 가수분해에 의해 차단 잔기를 제거함으로써 6위치를 미리 차단하여 부반응을 최소화하기 위해 개발된 많은 전략에도 불구하고, 조악한 염소화 생성물에는 목적하지 않는 이염소화 슈크로즈, 삼염소화 슈크로즈 및 사염소화 슈크로즈(이하, 각각 Di's, Tri's 및 Tet's로 지칭)가 불가피하게 포함되어 있을 뿐만 아니라 반응에 사용된 고비점 용매 및 염소화 단계 후의 중화로 생성된 클로라이드 염이 포함되어 있다. 전반적으로, 여기에는 다면적인 정제 문제점과 슈크랄로즈 제조의 전반적인 경제성에 대한 중요한 문제점이 있다. 선행 기술에는 정제를 수행하기 위한 증류, 액체-액체 추출, 결정화 및/또는 유도체화의 각종 조합이 교시되어 있다. 이제 본 발명자들은 관련 성분들이 특정 고체 흡착제에 대해 상이한 친화력을 나타내는 것을 이용하는 흡착법을 각종 액체-고체용으로 단독으로 또는 앞서 언급한 방법과 조합하여 적용시키면 선행 기술을 능가하는 상당한 조작상의 잇점이 수득되는 것을 발견하였다.

가장 간단한 형태의 흡착법은 펄스법이며, 이 경우 단일 농축 혼합물을 흡착 컬럼에 도입한 다음, 적합한 탈착제를 통과시킴으로써 위의 혼합물을 여러 성분으로 분리한다. 시스템의 압력 강하 요구에 따라, 축 방향 또는 반경 방향 유동 장치를 사용할 수 있다. 도 1은 성분(또는 성분의 밴드) A, B 및 C의 혼합물을 당해 방법으로 분리하는 경우의 일반적인 분리를 도시한 것인데, 여기서 흡착제에 대한 친화력은 A > B > C의 순서이고 t₀ 내지 t_n는 증가하는 용출 시간(또는 컬럼 길이)을 나타낸다. 조작상, 3개의 밴드를 모두 분할할 필요가 있는 경우에는 인취(take-off) 포트를 t₃ 또는 보다 뒤에 위치시킬 수 있고, 또는 어느 정도의 중첩이 허용되는 경우에는 t₀ 내지 t₃의 연속을 따라 임의의 지점에 인취 포트를 위치시킬 수 있다. 후자의 경우에, 촛점을 단순히 A와 C를 정제하는 것에만(B와는 무관함) 두는 경우, 한 가지 임의의 선택은 t₂에서 중첩하는 프로파일의 전방 부분과 후방 부분만을 취하여 중심 분획물을 새로운 공급물과 서로 혼합하고, 혼합물을 동일하게 다시 재순환시키거나 제2 컬럼으로 보내게 하는 것이다. 이러한 연속적인 펄스법에 있어서, 최소 허용 분해능에 근접하도록 조작하고, 공급 펄스간의 간격을 최소화함으로써 최대 생산성을 수득하며, 탈착제의 사용량을 최소한으로 하는 때에는 1개의 펄스의 전연(leading edge)이 직전 펄스의 후연과 마주치도록 유지시키는 정도까지 간격을 최소한으로 한다.

공급물, 탈착제 및 인취물(들)의 유동이 동시에 요구되는 연속 조작도 실제 가능하다. 연속 환상 크로마토그래피(CAC)로 지칭되는 하나의 시도에 있어서, 환상 컬럼을 축 주위로 천천히 회전시켜 공급물과 탈착제를 상부로부터 주입시켜 환형의 나선형 밴드로 분리되게 하고, 하부에 위치하는 분리 포트를 통해 적당하게 회수한다. 당해 설계는 조작의 점에서는 연속적이지만, 흡착제의 사용 효율이 낮다는 점에서 펄스법과 유사하다. 시뮬레이션된 이동상(SMB)으로 지칭되는 또 다른 기계 배열이 매우 바람직하며, 흡착제와 탈착제의 사용을 최소화하고 인취 농도를 최대화한다. 이는, 각각 개별적으로 액체 유동물을 수용하고 방출할 수 있는 몇몇 일련의 섹션 또는 컬럼을 밀폐된 루프 속에 포함하는 고정상으로 이루어진다. 흡착제, 공급물 및 인취물 포트(이는 서로에 대해 고정된 배치로 유지되어 있다)는 조작중 액체 유동 방향과 동일한 방향으로 향하여 (따라서, 액체-흡착제 접촉의 역류 이동이 시뮬레이션하도록) 결정된 시간적 간격(스텝 타임이라 한다)으로 래치트(rachet)식으로 작동한다. 이러한 설계는 광범위한 화학 상품, 예를 들면, 크실렌, 에틸벤젠, 프럭토즈의 함량이 높은 옥수수 시럽 및 당을 직경이 22피트까지 작동하는 상업용 장치를 사용하여 제조하는 데 널리 허용되고 있다. SMB형 밸브-개폐 배치를 이용하여 중첩된 분획을 다수의 컬럼을 통해 연속적으로 보내는 또다른 양태(연속 동시 SMB)도 기재되어 있다.

이러한 흡착 기법 중의 일부 또는 전부를 특정한 운전에 적용하기 위해서는, 필요한 분리 공정을 수행할 수 있는 흡착제-탈착제 쌍을 최초로 밝혀내야 할 필요가 있고, 보다 연속적인 접근의 기계적 복잡성을 제거시킨 단일-펄스 모드를 사용하여 분리 요인의 고유의 용태를 수득할 필요가 있다는 사실을 위의 고찰로부터 알 수 있다. 이러한 용태, 즉 크로마토그램을 사용하여, 용량 측정 라인을 따라 수거된 개별 분획 중에 도입되어 있는 각각의 구성 성분의 농도를 기록하며, 이는 탈착제 유동을 나타낸다. 통상적으로, 용출 순서는 성분이 갖는 극성의 증가를 직접적으로 반영하는데, 이러한 프로파일을 "표준 상(normal phase)"이라 한다. 이는 극성 흡착제를 비극성 탈착제와 배합한 경우(예를 들면, 실리카겔 상의 사이클로헥산)에 수득된다. 이와는 달리, 용어 "역상"은 비극성 흡착제와 극성 탈착제의 쌍을 기재하는 용어이며, 용출 순서는 극성이 감소하는 순서이다.

처리하고자 하는 실제 스트림의 위치 및 조성은 매우 다양하게 적용할 수 있다. 흡착 단계가 양호한 수성 환경에서 수행될 수 있는 경우에는, 유기 수지가 허용된다. 환경이 불쾌한 유기 용매를 포함하는 경우의 사용은 보다 불활성인 흡착제, 예를 들면, 분자체, 실리카겔, 제올라이트 및 활성 탄소의 사용으로 제한된다. 본 발명에 이르러, 두 종류의 흡착제를 적절한 탈착제와 배합할 경우, 두 종류의 흡착제가 모두 광범위한 슈크랄로즈 정제 분야에 사용가능한 시스템에서 사용될 수 있는 것으로 밝혀졌다.

발명의 간단한 요지

본 발명은 제1 염소화 슈크로즈와 당해 제1 염소화 슈크로즈와는 상이한 하나 이상의 제2 염소화 슈크로즈, 염 및 용매로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 부가 성분을 포함하는 반응 혼합물을 액상 속에서 분리하는 방법으로서, 당해 반응 혼합물을 고체 흡착제의 고정 상에 주입하고, 이를, (a) 제1 염소화 슈크로즈가 흡착제를 소정 속도로 통과하여 제1 염소화 슈크로즈를 풍부하게 함유하는 제1 회수용 생성물이 수득되고, 위의 속도와는 상이한 속도에서, (b) 하나 이상의 부가 성분이 흡착제를 통과하여 부가 성분을 풍부하게 함유하는 하나 이상의 제2 회수용 스트림이 생성되도록, 탈착제로 처리함으로써 반응 혼합물을 액상 속에서 분리하는 방법을 제공한다.

Claims

하기 화학식의 제 1 염소화 슈크로즈, 그 이성질체, 그리고 당해 제1 염소화 슈크로즈와는 상이한 하나 이상의 제2 염소화 슈크로즈, 염 및 용매로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 부가 성분을 포함하는 액상의 반응 혼합물 중에서 하기 화학식 1의 제 1 염소화 슈크로즈를 분리하는 방법으로서,

상기 반응 혼합물을 고체 흡착제의 고정 상에 주입하고,

이를, (a) 제1 염소화 슈크로즈가 흡착제를 소정 속도로 통과하여 제1 염소화 슈크로즈를 풍부하게 함유하는 제1 회수용 생성물 스트림이 생성되고, 위의 속도와는 상이한 속도에서, (b) 하나 이상의 부가 성분이 흡착제를 통과하여 부가 성분을 풍부하게 함유하는 하나 이상의 제2 회수용 스트림이 생성되고, (c) 상기 고체 흡착제는 다공성 겔 양이온 교환 수지이고 상기 탈착제는 물이 되도록, 탈착제로 처리함으로써, 하기 화학식의 제 1 염소화 슈크로즈를 분리하는 방법:

위의 화학식 1에서,

R₂, R₄ 및 R₇은 Cl이고,

R₁은 OH 또는 아실옥시 그룹이며,

R₆은 OH이고,

R₃ 및 R₅는 H이다.
제1항에 있어서, 반응 혼합물이 하기 화학식의 이염소화 슈크로즈, 삼염소화 슈크로즈 및 사염소화 슈크로즈로 이루어진 그룹으로부터 선택된 2개 이상의 염소화 슈크로즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.

위의 화학식에서,

4,6'- 염소화 슈크로즈의 경우, R₂, R₇= Cl; R₁, R₄, R₆=OH; R₃, R₅=H이고,

1',6'- 염소화 슈크로즈의 경우, R₄, R₇= Cl; R₁, R₃, R₆=OH; R₂, R₅=H이고,

4,1'- 염소화 슈크로즈의 경우, R₂, R₄= Cl; R₁, R₆, R₇=OH; R₃, R₅=H이고,

6,6'- 염소화 슈크로즈의 경우, R₁, R₇= Cl; R₃, R₄, R₆=OH; R₂, R₅=H이고,

4,1',6'- 염소화 슈크로즈의 경우, R₂, R₄, R₇= Cl; R₁, R₆=OH; R₃, R₅=H이고,

4,1',6'- 염소화 슈크로즈의 경우, R₃, R₄, R₇= Cl; R₁, R₆=OH; R₂, R₅=H이고,

6,1',6'- 염소화 슈크로즈의 경우, R₁, R₄, R₇= Cl; R₃, R₆=OH; R₂, R₅=H이고,

4,6,6'- 염소화 슈크로즈의 경우, R₁, R₂, R₇= Cl; R₄, R₆=OH; R₃, R₅=H이고,

6,4,1',6'- 염소화 슈크로즈의 경우, R₁, R₂, R₄, R₇= Cl; R₆=OH; R₃, R₅=H이고,

4,1',4',6'- 염소화 슈크로즈의 경우, R₂, R₄, R₅, R₇= Cl; R₁=OH; R₃, R₆=H이다.
제1항에 있어서, 반응 혼합물이 슈크랄로즈의 제조에 사용는되 실제 공정 스트림인 것을 특징으로 하는 방법.
제1항 내지 제3항 중의 어느 한 항에 있어서, 염이 알칼리, 알칼리 토금속, 암모늄 및 알킬 암모늄 클로라이드로 이루어진 그룹으로부터 선택된 염을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항 내지 제3항 중의 어느 한 항에 있어서, 용매가 3급 아미드인 것을 특징으로 하는 방법.
제5항에 있어서, 3급 아미드가 N,N-디메틸포름아미드인 것을 특징으로 하는 방법.
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제1항에 있어서, 아실옥시 그룹이 아세톡시 그룹인 방법.
제1항에 있어서, 아실옥시 그룹이 벤조일옥시 그룹인 방법.
제1항에 있어서, 고체 흡착제의 고정 상이 밀폐된 루프 속에 위치하는 수 개의 연속 섹션 또는 칼럼 속에 함유되어 있고, 당해 섹션 또는 칼럼이 각각 개별적으로 유체를 수용하고 방출할 수 있으며, 공급물, 탈착제 및 인취 포트의 고정 배열이 설치되어 있고, 당해 고정 배열이 고정 상 흡착제의 역류 이동을 시뮬레이션하도록 액체 유동 방향과 동일한 방향으로 향하여 고정된 간격으로 작동하는 래치트(rachet) 방식으로 되어 있는 것을 특징으로 하는 방법.