KR20010029563A - 펜타아세틸-β-Ｄ-글루코피라노즈의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
소듐 아세테이트 촉매의 존재 하에서의 아세트산 무수물과 D-글루코스의 반응에 의한 펜타아세틸-β-D-글루코피라노즈의 제조 방법으로서, 이는 D-글루코스의 mol 당, 5 - 10 mol 의 아세트산 무수물을 사용하고, 반응이 유기 용매 중에서 수행됨을 특징으로 한다. 펜타아세틸-β-D-글루코피라노즈는 산업용 화학품, 약품, 화장품 등의 원료를 합성하기 위한 중간체로 유용하다.
Description
[기술 분야]
본 발명은 아르부틴(Arbutin) 또는 그것과 관련한 화합물 등과 같은, 산업용 화학품, 약품 및 화장품용 원료를 합성하기 위한 중간체로서 유용한 펜타아세틸-β-D-글루코피라노즈의 향상된 제조 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게, 본 발명은 고순도의 펜타아세틸-β-D-글루코피라노즈를 고수율로 제조하는 방법에 관한 것이다.
[배경 기술]
펜타아세틸-β-D-글루코피라노즈의 제조 방법이 [M. L. Wolfrom 및 A. Thompson 저, "Methods in Carbohydrate Chemistry, vol. 2, Academic Press, pp. 211 - 212 (1963)"] 에 기재되어 있다. 이 방법은 소듐 아세테이트 촉매의 존재 하에, 고온에서 아세트산 무수물을 이용한 D-글루코스의 아세틸화를 수행한다.
상기 문헌에 기재되어 있는 방법에서는, 아세트산 무수물이 D-글루코스 mol 당, 13 mol 의 양으로, 즉 이론적 양의 2.6 배에 상당하는 과량으로 사용된다. 그러나, 소듐 아세테이트 촉매의 존재 하에, 고온 (예 : 100 ℃) 에서 상기 과량의 아세트산 무수물을 D-글루코스와 반응시킴으로써, 급속한 반응 진행을 야기하여, 조절이 어렵게 되는 문제가 생긴다. 이 방법에서, D-글루코스의 5 개의 반응 사이트 (히드록실기) 에 2 배 초과의 양으로 무수 아세트산을 첨가함으로써, 급속한 반응 진행이 야기되는 것으로 추정된다.
펜타아세틸-β-D-글루코피라노즈의 제조를 위해, 상기 참조 방법은 하기와 같이 D-글루코스의 아세틸화를 수행한다 :
"50 g 의 무수 소듐 아세테이트 및 700 ml 의 아세트산 무수물을 2-ℓ, 둥근 바닥 플라스크에 두고, 후드에서 융점까지 화염(flame) 가열한다. 100 g 의 공급물로부터의 약 3 g 의 무수 D-글루코스를 첨가하고, 플라스크를 쉐이킹하지 않고, 바닥에 놓인 슈거에서 가장 가까운 지점에서 주의하여 가열한다. 반응 개시는 화염 제거 후, 계속되는 비등에 의해 지시된다. 이어서, 화염을 소화하고, 플라스크를 코르크 링에 둔다. 슈거의 나머지를, 혼합물의 비점을 유지하는 속도로 조금씩 첨가한다. 플라스크를 가끔씩 쉐이킹하여, 플라스크의 바닥에 고체 슈거가 축적되는 것을 방지한다. 반응이 멈추면, 더욱 많은 슈거가 플라스크에 첨가되기 전에, 가열로써 다시 반응이 개시되어야 한다. 모든 슈거를 첨가한 후, 또한 반응이 감퇴한 후, 용액을 충분히 비등시킨다 (참조 : 동일 문헌의 p. 212).
이에, 상기 참조 방법은 D-글루코스를 조금씩 첨가하면서, 조심스레 반응을 수행함으로써, 급속한 반응의 진행을 막는다.
상기 일련의 복잡한 단계들은 산업적 제조를 매우 어렵게 만든다. 또한, 상기 문헌은 212 p. 의 중간에서 다음과 같이 기재하고 있다 : "반응 용액을 냉각시켜, 교반 하에 2 ℓ 부스러진 얼음에 붓는다. 가끔씩 교반하면서 3 시간 동안 방치한 후, 결정성 물질을 여과하고, 냉수로 세척한다. 수율 : 160 g (73 %)". 수율은 만족스럽지 않다. 조 생성물의 정제에 대해, 다음과 같이 기재하고 있다 : "1 ℓ 의 고온 95 % 에탄올로부터 재결정하여 정제한 후, 탈색화 카본으로 여과한다. 결정성 물질이 실온으로 냉각되자마자, 생성물을 여과한다. 동일한 방식으로 더욱 재결정하여, 순수 펜타아세틸-β-D-글루코피라노즈를 수득한다". 그러나, 이 방법은 탈색 카본 등을 이용한 처리를 요하며, 많은 시간과 정제 시의 노동력을 필요로 한다. 게다가, 이 방법은 순수 펜타아세틸-β-D-글루코피라노즈의 제조를 위해 2 회의 재결정화를 필요로 한다. 정제된 생성물의 수율에 관한 참조 내용은 없으나, 약 50 내지 60 % 인 것으로 추정된다.
그러므로, 산업적으로 실행가능한 반응 조건 하에서, 만족스러운 수율로 펜타아세틸-β-D-글루코피라노즈를 제조하기 위한 방법이 요구된다.
펜타아세틸-β-D-글루코피라노즈를 효율적으로 제조하기 위한 노력으로, 광범위하게 조사한 결과, 본 발명자들은 D-글루코스에 대한 이론적 양의, 1 - 2 배의 아세트산 무수물을 사용하고, 소듐 아세테이트 촉매의 존재 하에서의 아세트산 무수물과 D-글루코스의 반응에 의한 펜타아세틸-β-D-글루코피라노즈의 제조에 있어서, 유기 용매 내 반응을 수행함으로써, 고순도의 펜타아세틸-β-D-글루코피라노즈를 제조할 수 있음을 발견하였다.
따라서, 본 발명은 소듐 아세테이트 촉매의 존재 하에서의 D-글루코스를 아세트산 무수물과 반응시킴에 의한, 펜타아세틸-β-D-글루코피라노즈의 제조 방법으로서, D-글루코스의 mol 당, 5 - 10 mol 의 아세트산 무수물을 사용하고, 반응을 유기 용매 중에 수행함을 특징으로 하는 제조 방법을 제공한다.
본 발명에 사용되는 아세트산 무수물의 양은 D-글루코스 내의 히드록실기의 mol 당 1 mol 로서, 이론적으로 충분하나, 2 mol 까지는 반응 조절에 대해 장애가 되지 않는다. 그러나, 2 mol 초과는 반응이 격렬하게 진행되므로 바람직하지 않다. 1 mol 미만은 D-글루코스의 아세틸화가 완전히 진행되지 않아, 미반응 히드록실기(들)이 남기 때문에, 목적하는 최종 생성물의 수율을 저하시키게 되므로, 바람직하지 않다.
본 발명에서 사용되는 용매에는, 지방족 탄화수소, 예컨대 펜탄, 헥산, 헵탄, 페트롤륨 에테르 등; 방향족 탄화수소, 예컨대 벤젠, 톨루엔, 자일렌 등; 아세트산 에스테르, 예컨대 에틸 아세테이트, 프로필 아세테이트, 이소프로필 아세테이트, 이소부틸 아세테이트, 부틸 아세테이트 등; 염소화 탄화수소, 예컨대 클로로포름, 카본 테트라클로라이드, 1,2-디클로로에탄 등이 포함된다. 그것들은 바람직하게 단독으로 사용되나, 몇 가지 종류의 유기 용매와 함께 사용될 수 있다. 유기 용매는 D-글루코스의 중량부 당, 5 - 20 체적 배, 바람직하게는 5 - 10 체적 배의 양으로 사용된다. 예를 들어, D-글루코스의 중량부 당, 5 체적 배의 유기 용매의 양은, 30 g 의 D-글루코스에 대한 유기 용매 150 ml 를 의미한다.
소듐 아세테이트 촉매는 D-글루코스의 mol 당, 0.1 - 1 mol, 바람직하게는 0.1 - 0.5 mol 의 양으로 사용될 수 있다.
통상적으로, 유기 용매 중에서 D-글루코스, 아세트산 무수물 및 소듐 아세테이트의 혼합물을 가열함으로써, 반응을 수행한다. 이 반응은 바람직하게 사용된 반응 용매의 비점에서, 즉 환류 하에 수행된다. 반응 시간은, 사용된 반응 용매의 종류 및 기타 인자들에 따라, 30 분 내지 24 시간의 범위를 가진다.
반응 완료 후, 물을 반응 혼합물에 첨가하여, 미반응 아세트산 무수물을 분해시킨다. 반응 혼합물을 알칼리 수용액으로 중성화하고, 유기층을 분리한다. 필요하다면, 유기층을 물로 세척한다.
용매를 유기층에서 증류 제거하고, 수득된 펜타아세틸-β-D-글루코피라노즈의 조 결정을 에탄올과 같은 재결정화용 용매에서 결정화하거나, 대안적으로 유기 용매 부분을 유기층에서 증류제거하여, 원하는 펜타아세틸-β-D-글루코피라노즈를 나머지 용액으로부터 결정화함으로써, 정제된 생성물을 수득할 수 있다.
따라서, 본 발명에 따라, 고순도의 펜타아세틸-β-D-글루코피라노즈를 산업적으로 실용가능한 방법에 의해 고수율로 제조할 수 있다.
본 발명을 하기 실시예로 더욱 상세히 설명하나, 결코 그것에 의해 제한하지 않는다.
[실시예]
실시예 1
D-글루코스 (30.0 g, 0.167 mol), 아세트산 무수물 (142 ml, 1.51 mol), 소듐 아세테이트 (3.0 g, 0.0366 mol) 및 부틸 아세테이트 (150 ml) 의 혼합물을 1 시간 30 분간 교반 하에 환류한다. 이 반응 혼합물에, 물 (100 ml)을 첨가하고, 혼합물을 교반하며, 3 % 소듐 히드록시드 용액으로 중성화한다. 유기층을 농축하여 조 결정의 펜타아세틸-β-D-글루코피라노즈 62.0 g (수율 : 95 %)을 수득한다. 조 결정은 13 % 의 펜타아세틸-α-D-글루코피라노즈를 함유하나, 에탄올로부터의 재결정화로, 펜타아세틸-β-D-글루코피라노즈 48.7 g (수율 : 75 %)을 수득한다. 융점 : 132 ℃.
실시예 2
D-글루코스 (30.0 g, 0.167 mol), 아세트산 무수물 (100 ml, 1.06 mol), 소듐 아세테이트 (5.0 g, 0.0609 mol) 및 톨루엔 (250 ml) 의 혼합물을 3 시간 동안 교반 하에 환류한다. 이 반응 혼합물에, 물 (100 ml)을 첨가하고, 혼합물을 교반하며, 3 % 소듐 히드록시드 용액으로 중성화한다. 유기층을 반으로 농축하고, 석출된 결정을 여과 제거하여, 순수 펜타아세틸-β-D-글루코피라노즈 50.0 g (수율 : 77 %) 을 수득한다.
실시예 3
D-글루코스 (30.0 g, 0.167 mol), 아세트산 무수물 (142 ml, 1.51 mol), 소듐 아세테이트 (3.0 g, 0.0366 mol) 및 벤젠 (250 ml) 의 혼합물을 1 시간 30 분 동안 교반 하에 환류한다. 이 반응 혼합물에, 물 (100 ml)을 첨가하고, 혼합물을 교반하며, 3 % 소듐 히드록시드 용액으로 중성화한다. 유기층을 농축하여 조 결정을 수득한 후, 에탄올로부터의 재결정화로, 순수 펜타아세틸-β-D-글루코피라노즈 48.1 g (수율 : 73 %) 을 수득한다.
실시예 4
D-글루코스 (3.0 g, 16.7 mmol), 아세트산 무수물 (10 ml, 151 mmol), 소듐 아세테이트 (0.3 g, 3.66 mmol) 및 헥산 (25 ml) 의 혼합물을 13 시간 동안 교반 하에 환류한다. 이 반응 혼합물에, 톨루엔 (25 ml) 및 물 (20 ml) 을 첨가하고, 혼합물을 교반하며, 3 % 소듐 히드록시드 용액으로 중성화한다. 유기층을 농축하여 조 결정을 수득한 후, 에탄올로부터의 재결정화로, 순수 펜타아세틸-β-D-글루코피라노즈 4.6 g (수율 : 70 %) 을 수득한다.
실시예 5
D-글루코스 (3.0 g, 16.7 mmol), 아세트산 무수물 (10 ml, 151 mmol), 소듐 아세테이트 (0.3 g, 3.66 mmol) 및 클로로포름 (25 ml) 의 혼합물을 24 시간 동안 교반 하에 환류한다. 이 반응 혼합물에, 물 (10 ml) 을 첨가하고, 혼합물을 교반하며, 3 % 소듐 히드록시드 용액으로 중성화한다. 유기층을 농축하여 조 결정을 수득한 후, 에탄올로부터의 재결정화로, 순수 펜타아세틸-β-D-글루코피라노즈 4.4 g (수율 : 68 %) 을 수득한다.
본 발명에 따라, 아르부틴(Arbutin) 또는 그것과 관련한 화합물 등과 같은, 산업용 화학품, 약품 및 화장품용 원료를 합성하기 위한 중간체로서 유용한 펜타아세틸-β-D-글루코피라노즈를 산업적 규모로 고순도 및 고수율로 제조할 수 있다.
본 발명에 따라, 산업적으로 실용가능한 반응 조건 하에서, 만족스러운 수율로 고순도의 펜타아세틸-β-D-글루코피라노즈를 제조할 수 있다.
Claims (4)
- 소듐 아세테이트 촉매의 존재 하에서의 아세트산 무수물과 D-글루코스의 반응에 의한 펜타아세틸-β-D-글루코피라노즈의 제조 방법으로서, D-글루코스의 mol 당, 5 - 10 mol 의 아세트산 무수물을 사용하고, 반응이 유기 용매 중에서 수행되는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
- 제 1 항에 있어서, 소듐 아세테이트 촉매가 D-글루코스의 mol 당, 0.1 - 1 mol 의 양으로 사용되는 방법.
- 제 1 항에 있어서, 유기 용매가 지방족 탄화수소, 방향족 탄화수소, 아세트산 에스테르, 염소화 탄화수소 및 그것들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 방법.
- 제 1 항에 있어서, 유기 용매가 D-글루코스의 중량부 당, 5 - 20 체적 배의 양으로 사용되는 방법.
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