KR20090094836A - 수크로즈-6-에스테르의 합성 방법 - Google Patents

수크로즈-6-에스테르의 합성 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20090094836A
KR20090094836A KR1020097014050A KR20097014050A KR20090094836A KR 20090094836 A KR20090094836 A KR 20090094836A KR 1020097014050 A KR1020097014050 A KR 1020097014050A KR 20097014050 A KR20097014050 A KR 20097014050A KR 20090094836 A KR20090094836 A KR 20090094836A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
sucrose
reaction mixture
ester
column
hydrocarbyl
Prior art date
Application number
KR1020097014050A
Other languages
English (en)
Inventor
웨인 엔. 바우트제일
에드워드 미친스키
Original Assignee
테이트 앤드 라일 테크놀러지 리미티드
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 테이트 앤드 라일 테크놀러지 리미티드 filed Critical 테이트 앤드 라일 테크놀러지 리미티드
Publication of KR20090094836A publication Critical patent/KR20090094836A/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07H—SUGARS; DERIVATIVES THEREOF; NUCLEOSIDES; NUCLEOTIDES; NUCLEIC ACIDS
    • C07H1/00—Processes for the preparation of sugar derivatives
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07H—SUGARS; DERIVATIVES THEREOF; NUCLEOSIDES; NUCLEOTIDES; NUCLEIC ACIDS
    • C07H13/00—Compounds containing saccharide radicals esterified by carbonic acid or derivatives thereof, or by organic acids, e.g. phosphonic acids
    • C07H13/02—Compounds containing saccharide radicals esterified by carbonic acid or derivatives thereof, or by organic acids, e.g. phosphonic acids by carboxylic acids
    • C07H13/04—Compounds containing saccharide radicals esterified by carbonic acid or derivatives thereof, or by organic acids, e.g. phosphonic acids by carboxylic acids having the esterifying carboxyl radicals attached to acyclic carbon atoms

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Saccharide Compounds (AREA)

Abstract

본 출원은 (a) 수크로즈, 극성 비양성자성 용매, 및 유기주석-기반 아실화 조촉매를 포함하는 제1 반응 혼합물을 형성하는 단계; (b) 상기 제1 반응 혼합물을 실질적으로 물이 없는 제2 반응 혼합물을 수득하기에 충분한 온도, 압력 및 체류 시간에서, 연속 역류 기법으로, 물을 제거할 수 있는 기체 또는 용매 증기와 접촉시켜, 상기 제1 반응 혼합물로부터 물을 제거하는 단계; 및 (c) 상기 제2 반응 혼합물에 카르복실산 무수물을 첨가하여 제3 반응 혼합물을 수득하고, 수크로즈-6-에스테르를 생성하기에 충분한 온도 및 시간에 상기 제3 반응 혼합물을 유지시키는 단계를 포함하는 수크로즈-6-에스테르의 합성 방법을 개시한다. 수크로즈-6-에스테르는 수크랄로즈를 만드는데 사용될 수 있다.
수크로즈-6-에스테르, 수크랄로즈, 유기주석

Description

수크로즈-6-에스테르의 합성 방법{Method for the synthesis of sucrose-6-esters}
본 발명은 수크로즈-6-에스테르의 개선된 합성 방법에 관한 것이다.
수크로즈-6-에스테르(sucrose-6-ester)는 인공 감미료인 수크랄로즈(sucralose), 즉, 4,1',6'-트리클로로-4,1',6'-트리데옥시갈락토수크로즈(4,1',6'-trichloro-4,1',6'-trideoxygalactosucrose)의 합성에 있어서 중요한 중간 생성물이다.
수크로즈-6-에스테르의 제조를 위한 많은 주석-매개 경로(tin-mediated route)가 개시되었으며, 예를 들면, 미국 특허 제4,950,746호, 미국 특허 제5,023,329호, 및 미국 특허 제5,089,608호가 있다. 이들 문헌 각각은 서로 다른 유기주석-기반 아실화 조촉매(organotin-based acylation promoter)를 개시한다: 미국 특허 제4,950,746호는 l,3-디(히드로카르빌옥시)-l,l,3,3-테트라-(히드로카르빌)디스탄옥산(l,3-di(hydrocarbyloxy)-l,l,3,3-tetra-(hydrocarbyl)distannoxane) 시약을 사용하고; 미국 특허 제5,023,329호는 디(히드로카르빌)산화 주석(di(hydrocarbyl)tin oxide)을 사용하며; 미국 특허 제5,089,608는 디(히드로카르빌)산화 주석 및 디하이드릭 알콜, 알카놀아민, 또는 에놀을 형성할 수 있 는(enolizable) α-하이드록시케톤의 반응 생성물을 사용한다.
더욱 구체적으로, 유럽 특허 제0475619A호는 수크로즈-6-에스테르를 생산하는 공정을 개시하는데, 이는 극성 비양성자성(aprotic) 용매 및 l,3-디아실옥시-l,l,3,3-테트라-(히드로카르빌)디스탄옥산을 포함하는 반응 혼합물 중에서 수크로즈-6-에스테르를 생성하기에 충분한 시간 동안 수크로즈와 카르복실산 무수물을 반응시키는 것을 포함한다. 유럽 특허 제0475619A호는 또한 공증류(codistillation)에 의해 반응 혼합물 내에 존재하는 어떠한 물도 제거할 수 있는 극성 비양성자성 용매 및 탄화수소-유사 공-용매를 포함하는 혼합 용매 계를 포함하는 반응 혼합물 내에서 수크로즈 및 l,3-디아실옥시-l,l,3,3-테트라-(히드로카르빌)디스탄옥산을 슬러리화(slurry)한 다음, 물을 제거한 후에, 상기 반응 혼합물을 카르복실산 무수물로 처리하는 것을 포함하는 수크로즈-6-에스테르를 생산하는 공정을 개시한다.
유럽 특허 제0776903A호는 이를 개선한 방법을 개시한다. 상기 개선 방법은 공-증류에 의한 상기 반응 혼합물 내의 실질적으로 모든 물을 제거하기에 충분한 양과 충분한 시간으로 공증류(공증류 용매)에 의해 물을 제거할 수 있는 용매 증기를 극성 비양성자성 용매, 수크로즈, 및 l,3-디아실옥시-l,l,3,3-테트라-(히드로카르빌)디스탄옥산을 포함하는 반응 혼합물에 통과시키는 것을 포함한다.
유럽 특허 제0776903A호의 방법의 개선된 벙법은 WO 02/10180에 개시되어 있다. WO 02/10180는 하기 단계를 포함하는 수크로즈-6-에스테르의 합성 방법을 개시한다:
(a) 공-증류에 의해 물을 제거할 수 있는 용매를 첨가하면서, 수크로즈 및 극성 비양성자성 용매를 포함하는 혼합물을 유기주석-기반 아실화 조촉매와 반응시키고, 공-증류에 의해 물을 제거하여, 실질적으로 물이 없는 제1 반응 혼합물을 수득하는 단계 및
(b) 상기 제1 반응 혼합물에 카르복실산 무수물을 첨가하여 제2 반응 혼합물을 수득하고, 상기 제2 반응 혼합물을 수크로즈-6-에스테르를 생성하기에 충분한 온도에서 및 시간 동안 유지하는 단계로서,
단계 (a)는 85 내지 125℃의 온도 및 20 내지 80 kPa의 압력에서 수행되는 것을 특징으로 한다.
이 종래 기술에서, 수크로즈-주석 부가물(adduct)을 생성하기 위한 탈수 반응은 상대적으로 느리다. 예를 들어, 유럽 특허 제0776903A호의 시험 실행(test run)에서, 상기 반응은 (대기압에서) 60분 후에 완료되었다고 기술한다. WO 02/10180에서는, 개시된 가장 빠른 반응 시간이 (33 kPa에서) 18분 57초였다. 긴 반응 시간은 분해된 탄수화물의 생성과 연관이 있으며, 이는 수크로즈-6-에스테르의 산출을 감소시키고, 반응의 마지막에서 주석 시약의 추출을 방해하여, 원하지 않은 검은 색의 생성물(dark product)을 야기한다.
게다가, 종래 기술에서는, 상당한 양의 미반응 수크로즈가 생성물 내에 남게 된다. 예를 들어, 유럽 특허 제0776903A호의 시험 실행에서는, 1.65%의 수크로즈가 남게 되는데 반해, WO 02/10180에서는 2.6% 내지 8.4%의 수크로즈가 남게 된다. 유럽 특허 제0776903A호에 개시된 바와 같이, 잔존하는 수크로즈는 특히 바람직스럽지 않은데, 이는 수크로즈-6-에스테르의 산출에 직접적으로 영향을 미치고, 염소화 후에, 이후 과정 동안 수크랄로즈-6-에스테르 및 수크랄로즈로부터 분리하기 어려운 원하지 않은 염소화 화합물 (특히, 테트라클로로수크로즈)을 형성하기 때문이다.
본 발명에 따르면, 놀랍게도 수크로즈-주석 부가물을 생성하기 위한 탈수 반응은, 연속 역류(continuous counter-current) 기법으로, 수크로즈, 극성 비양성자성 용매, 및 유기주석-기반 아실화 조촉매를 포함하는 반응 혼합물을 물을 제거할 수 있는 기체 또는 용매 증기와 접촉시킴으로써 더 빠르게 반응이 수행될 수 있고, 그 결과 분해된 탄수화물이 덜 생성되고, 반응되지 않은 수크로즈를 줄일 수 있다는 것을 발견하였다.
본 발명의 추가적인 이점은 탈수 반응이 배치(batch) 방법보다 정확하게(truly) 연속적으로 수행될 수 있다는 것이다. 게다가, 놀랍게도, 본 발명의 공정은 다른 에스테르화 생성물에 대해 매우 높은 수크로즈-6-에스테르의 선택성을 나타낸다는 것을 발견하였다.
본 발명에 따르면, 다음의 단계를 포함하는 수크로즈-6-에스테르의 합성 방법을 제공한다:
(a) 수크로즈, 극성 비양성자성 용매, 및 유기주석-기반 아실화 조촉매를 포함하는 제1 반응 혼합물을 형성하는 단계;
(b) 상기 제1 반응 혼합물을 실질적으로 물이 없는 제2 반응 혼합물을 수득하기에 충분한 온도, 압력 및 체류 시간에서, 연속 역류 기법으로, 물을 제거할 수 있는 기체 또는 용매 증기와 접촉시켜, 상기 제1 반응 혼합물로부터 물을 제거하는 단계; 및
(c) 상기 제2 반응 혼합물에 카르복실산 무수물을 첨가하여 제3 반응 혼합물을 수득하고, 수크로즈-6-에스테르를 생성하기에 충분한 온도 및 시간에 상기 제3 반응 혼합물을 유지시키는 단계.
본 발명은 따라서 반응 증류(reactive distillation)에 의해 수크로즈 및 유기주석-기반 아실화 조촉매 사이의 부가물을 형성하는 공정을 제공한다.
상기 극성 비양성자성 용매는 바람직하게는 N,N-디메틸포름아미드(DMF)일 수 있다. 다른 적절한 용매는 N-메틸-2-피롤리돈, 디메틸 술폭시드, N,N-디메틸아세트아미드, 및 헥사메틸포스포아미드이다. 용매의 선택은 용매 내의 수크로즈 및 l,3-디아실옥시-l,l,3,3-테트라-(히드로카르빌)디스탄옥산 또는 다른 유기주석-기반 아실화 조촉매 (및 주석화된(stannylated) 수크로즈 산물)의 용해도, 및 특히 수크로즈-6-에스테르가 식품 첨가물인, 수크랄로즈의 합성에 사용되는 경우, 안전성 및 독성을 고려하여 결정된다.
극성 비양성자성 용매가 DMF인 경우, 상기 DMF는 수크로즈의 g 당, 바람직하게는 4 내지 30 g의 양으로 존재할 수 있으며, 바람직하게는 5 내지 10 g, 더욱 바람직하게는 6 내지 8 g일 수 있다.
종래 기술에서, 공증류에 의해 물을 제거할 수 있는 용매, 또는 그의 증기는, 단계 (b)에 상응하는 단계에서 물의 제거를 달성하기 위해 항상 사용된다. 그러나, 놀랍게도, 본 발명에서는 기체 또한 사용될 수 있음을 발견하였다. 기체가 사용되는 경우, 상기 기체는, 예를 들어, 질소, 아르곤, 공기(air), 헬륨, 이산화탄소일 수 있으며, 바람직하게는 질소 또는 아르곤일 수 있다. 용매 증기가 사용된다면, 물을 제거할 수 있는 어떠한 용매 증기도 사용될 수 있다. 바람직한 용매는 물과 혼합할 수 없고, 물과 일정-성분 최소-비등 공비 화합물(constant-composition minimum-boiling azeotrope)을 형성할 수 있는 용매이다. 용매의 예시적인 종류는 포화 탄화수소, 방향족 탄화수소, 염소화된 탄화수소, 케톤, 에스테르, 및 에테르이다. 구체적 예는 시클로헥산, n-헵탄, 이소옥탄 (2,2,4-트리메틸펜탄), 벤젠, 톨루엔, 디메틸 에테르, 클로로포름, 카본 테트라클로라이드, 헥산, 에틸 아세테이트 및 메틸 아세테이트이다. 극성 비양성자성 용매의 선택에서와 동일한 방법으로, 안전성 및 독성의 고려가 또한 적절한 용매의 선택에 영향을 미칠 수 있다. 탄화수소가 바람직하며, 시클로헥산, n-헵탄, 톨루엔 및 이소옥탄 (2,2,4-트리메틸펜탄)이 특히 바람직하다. 가장 바람직한 용매는 시클로헥산이다.
다양한 종류의 방법이 단계 (b)에서 연속 역류 접촉을 달성하는데 사용될 수 있으며, 이는 당업자에게 자명한 사항이다. 원칙적으로, 기체/액체 열역학적 평형을 증진시킬 수 있는 어떠한 역류 질량-접촉(counter-current mass-contacting) 장치라도 적용할 수 있다. 편리하게는, 컬럼이 사용될 수 있다. 컬럼은 충진된(packed) 컬럼, 트레이(tray) 컬럼 또는 충진된 트레이 컬럼(즉, 트레이와 충진이 모두 갖추어진 컬럼)일 수 있다. 트레이 컬럼에서 채용되는 트레이의 숫자는, 반응의 규모 및 적용되는 반응의 조건을 고려하면, 당업자에게 자명하다. 유사하게, 충진 컬럼에 대한 충진 가능성(packing possibility) 또한 자명하다. 바람직하게는, 상기 컬럼은 다운커머(downcomer)와 함께 체 트레이(sieve tray)가 장착된 증류 컬럼일 수 있다.
컬럼이 사용되는 경우, 상기 제1 반응 혼합물을 컬럼의 상단에 공급하고, 기체 또는 용매 증기를 컬럼의 하단에 공급한다. 상기 제2 반응 혼합물은 컬럼의 하단에서 나타나며, 컬럼의 상단에서는 극성 비양성자성 용매, 물, 및 물을 제거할 수 있는 기체 또는 용매로 구성되는 스트림(stream)이 나타난다. 이 스트림으로부터 물은 용이하게 분리될 수 있으며, 기체 및/또는 용매(들)은 재사용될 수 있다.
제1 반응 혼합물의 공급 속도 및 기체 또는 용매 증기의 공급 속도는 연속 역류 작용에 사용되는 장치의 설계 및 적용되는 기체 또는 용매 증기의 성질에 따라 다양하며, 이들은 당업자에 의해 용이하게 결정될 수 있다. 시클로헥산이 물을 제거하는 데 사용되는 경우, 수크로즈 공급에 대한 시클로헥산 공급의 중량비는 일반적으로 5 내지 50이고, 더욱 바람직하게는 10 내지 25이며, 가장 바람직하게는 15 내지 20일 수 있다. 대기압에서 물을 제거하기 위해 질소를 사용하는 경우, 수크로즈 공급에 대한 질소 공급의 중량비는 일반적으로 5 내지 50이고, 더욱 바람직하게는 10 내지 25이며, 가장 바람직하게는 15 내지 20일 수 있다.
물-제거 용매와 함께 소량의 극성 비양성자성 용매를 혼합하는 것은 유리할 수 있다. 일반적으로, 첨가되는 극성 비양성자성 용매의 양은 1 내지 20 중량 %, 더욱 바람직하게는 5 내지 15 중량 %일 수 있다.
탈수 반응의 온도는 일반적으로 60 내지 140℃의 범위에서 유지될 수 있으며, 바람직하게는 85 내지 125℃, 더욱 바람직하게는 90 내지 110℃일 수 있다. 이를 수행할 수 있는 한 가지 방법은 제1 반응 혼합물 및 기체 또는 용매 증기 모두를 전열 처리(pre-heat)하는 것이다. 상기 제1 반응 혼합물은 컬럼 또는 다른 장치에서 50℃ 이상으로부터 최고 온도의 50℃ 이하까지 전열 처리될 수 있으며, 바람직하게는 20℃ 이상으로부터 최고 온도의 30℃ 이하까지 전열 처리될 수 있다. 기체 또는 용매 증기는 컬럼 또는 다른 장치에서의 최고 온도로부터 1 내지 50℃까지 전열 처리될 수 있으며, 바람직하게는 컬럼 또는 다른 장치에서의 최고 온도로부터 10 내지 30℃까지 전열 처리될 수 있다.
탈수 반응은 대기압에서 가장 편리하게 수행될 수 있다. 그러나, 비록 최적 온도 및 체류 시간(residence time)을 변하게 할 수 있음에도 불구하고, 기압을 다양하게 변화시킬 수 있다. 기압은, 예를 들어, 2 kPa 내지 400 kPa일 수 있다. 편리하게, 상기 기압은 대기압 또는 그보다 약간 높을 수 있으며, 예를 들어 101 내지 110 kPa일 수 있다.
체류 시간은 적용되는 온도 및 압력, 및 반응의 규모에 따라 변할 수 있으며, 당업자에 의해 결정될 수 있다. 그러나, 실험실 수준(laboratory scale)에서 일반적인 체류 시간은 분 단위이며, 예를 들어 1 내지 10 분일 수 있다. 탈수 반응이, 대기압에서 조차도, 매우 빠르게 수행될 수 있다는 것은 전적으로 본 발명의 예기치 않은 특징이다.
일반적으로 본 발명은 연속적인 방법으로 실행될 수 있다. 그러나, 여기에서 사용된 "연속적(continuous)"은 조업(operation)을 때때로 멈추는 것을 배제하지는 않는다.
제1 반응 혼합물의 형성은 다양한 방법으로 수행될 수 있다. 수크로즈, 극성 비양성자성 용매, 및 유기주석-기반 아실화 조촉매를 포함하는 단일 스트림(stream)이 형성될 수 있다. 다른 방법으로, 수크로즈를 포함하는 하나의 스트림 및 유기주석-기반 아실화 조촉매를 포함하는 다른 하나의 스트림인, 2종의 스트림이 형성될 수 있으며, 이들 2종의 스트림은 혼합될 수 있다. 이러한 경우, 스트림들은 컬럼 또는 다른 장치에 유입되기 전에 혼합될 수 있거나, 또는 분리된 지점에서 컬럼 또는 다른 장치에 공급되어 컬럼 또는 다른 장치 내에서 접촉될 수 있다.
유기주석-기반 아실화 조촉매는 그 자체로 당업계에 잘 알려진 것들 중에 일부일 수 있으며, 예를 들어, 미국 특허 제4,950,746호, 미국 특허 제5,023,329호, 미국 특허 제5,089,608호, 또는 유럽 특허0475619A호에 개시된 것들 중 일부일 수 있다. 특히, 유기주석-기반 아실화 조촉매는 l,3-디(히드로카르빌옥시)-l,l,3,3-테트라-(히드로카르빌)디스탄옥산; 디(히드로카르빌)산화 주석;디(히드로카르빌)산화 주석 및 디하이드릭 알콜, 알카놀아민, 또는 에놀을 형성할 수 있는 α-하이드록시케톤의 반응 산물; 및 l,3-디아실옥시-l,l,3,3-테트라-(히드로카르빌)디스탄옥산으로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다. 유기주석-기반 아실화 조촉매는 바람직하게는 l,3-디아실옥시-l,l,3,3-테트라-(히드로카르빌)디스탄옥산일 수 있다.
여기서 사용된 "히드로카르빌(hydrocarbyl)"은, 알킬, 시클로알킬, 아릴, 또는 아랄킬 그룹을 의미한다.
유기주석-기반 아실화 조촉매가 l,3-디(히드로카르빌옥시)-l,l,3,3-테트라-(히드로카르빌)디스탄옥산인 경우, 상기 히드로카르빌옥시 그룹은 바람직하게는 C1-C8 알콕시 그룹 또는 페녹시, 더욱 바람직하게는 메톡시, 에톡시, n-프로필옥시, n-부틸옥시, n-펜틸옥시 또는 n-헥실옥시이며, 가장 바람직하게는 메톡시 그룹일 수 있다. 히드로카르빌 그룹은 차례로 바람직하게는 알킬 그룹이고, 더욱 바람직하게는 C1-C8 알킬 그룹이며, 가장 바람직하게는 n-부틸 그룹일 수 있다.
유기주석-기반 아실화 조촉매가 디(히드로카르빌)산화 주석인 경우에는, 히드로카르빌 그룹은 바람직하게는 알킬 그룹이고, 더욱 바람직하게는 C1-C8 알킬 그룹이며, 가장 바람직하게는 n-부틸 그룹일 수 있다.
유기주석-기반 아실화 조촉매가 디(히드로카르빌)산화 주석 및 디하이드릭 알콜, 알카놀아민, 또는 에놀을 형성할 수 있는 α-하이드록시케톤의 반응 산물인 경우에는, 디(히드로카르빌)산화 주석은 바람직하게는 상기 기재된 것일 수 있다. 디하이드릭 알콜은 알칸 디올일 수 있으며, 바람직하게는 2 내지 8개의 탄소 원자를 갖는 것일 수 있다. 적절한 예는 에틸렌 글리콜, 2,3-프로판디올, 2,3-부탄디올, 1,3-부탄디올, 1,4-부탄디올, 1,3-프로판디올, 1,2-펜탄디올, 및 1,2-헥산디올이다. 대안으로, 디하이드릭 알콜은 시클로알칸 디올일 수 있으며, 바람직하게는 5 내지 8개의 탄소 원자를 갖는 것일 수 있다. 적절한 예는 1,2-시클로헥산디올 및 1,2-시클로펜탄디올이다. 두 가지 경우에서, 2개의 히드록시 그룹은 그들이 결합된 탄소 사슬 상에서 4개의 탄소 원자 이하로 서로 떨어져 있는 것이 바람직하며, 그들은 인접하는 탄소 원자 상에 존재하거나 또는 히드록시 그룹이 결합된 탄소 원자들을 분리하는 오직 하나의 탄소 원자가 존재하는 것이 바람직하다. 알카놀아민은 바람직하게는 C2-C8 알카놀아민이고, 바람직하게는 히드록시 그룹 및 아미노 그룹이 그들이 결합된 탄소 사슬 상에서 4개의 탄소 원자 이하로 서로 떨어져 있는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 히드록시 그룹 및 아미노 그룹은 인접하는 탄소 원자 상에 존재하거나 또는 히드록시 그룹 및 아미노 그룹이 결합된 탄소 원자들을 분리하는 오직 하나의 탄소 원자가 존재하는 것이 바람직하다. 적절한 알카놀아민은 에탄올아민, 2-아미노-l-프로판올, 및 l-아미노-2-프로판올이다. 적절한 에놀을 형성할 수 있는 α-하이드록시케톤은 벤조인(2-히드록시-2-페닐아세톤페논) 및 아세토인(3-히드록시-2-부타논)이다.
그러나, 바람직하게는, 유기주석-기반 아실화 조촉매는 1,3-디아실옥시-l,1,3,3-테트라-(히드로카르빌)디스탄옥산일 수 있다. 1,3-디아실옥시-l,1,3,3-테트라-(히드로카르빌)디스탄옥산의 히드로카르빌 그룹은 바람직하게는 알킬 그룹이며, 더욱 바람직하게는 C1-C8 알킬 그룹이고, 가장 바람직하게는 부틸 그룹으로, 1,1,3,3-테트라부틸디스탄옥산이 특히 바람직하다. 아실옥시 그룹이 사용되는 카르복실산 무수물의 그것과 일치하면 편리하며, 그 결과, 예를 들어, 수크로즈-6-아세테이트가 합성될 때, l,3-디아세트옥시-l,l,3,3-테트라부틸디스탄옥산(디스탄옥산 디아세테이트, DSDA)가 가장 바람직하다.
유기주석-기반 아실화 조촉매가 분자 당 2원자의 주석을 포함하는 이핵성 종(dinuclear species) (예를 들어, 디스탄옥산)인 경우, 바람직하게는 (수크로즈의 몰당) 0.5 내지 2.5의 몰라 당량 (molar equivalent)으로 존재하며, 더욱 바람직하게는 0.75 내지 1.2의 몰라 당량이고, 더욱 바람직하게는 0.9 내지 1.1 몰라 당량이며, 가장 바람직하게는 1.0 몰라 당량일 수 있다.
유기주석-기반 아실화 조촉매가 분자 당 1원자의 주석을 포함하는 단핵성 종(mononuclear species) (예를 들어, 디(히드로카르빌)산화 주석)인 경우, 바람직하게는 (수크로즈의 몰당) 0.5 내지 2.5의 몰라 당량으로 존재하며, 더욱 바람직하게는 0.8 내지 1.5 몰라 당량이고, 가장 바람직하게는 1.2 몰라 당량일 수 있다.
유기주석-기반 아실화 조촉매가 1,3-디아실옥시-l,1,3,3-테트라-(히드로카르빌)디스탄옥산인 경우, 바람직하게는 단계 (c)의 종료 후에 회수하여 재사용할 수 있다. 이는 물과 시클로헥산 사이의 생성 혼합물을 분획하여, 상층의 1,3-디아실옥시-l,1,3,3-테트라-(히드로카르빌)디스탄옥산/시클로헥산 상(phase), 및 하층의 수크로즈 에스테르/DMF/물/아세트산 상을 생성하고, 이후 하층의 상을 시클로헥산으로 추출하여 달성할 수 있다. 조합된 시클로헥산 추출물은 이후, 바람직하게는 감소된 압력 하에서 조합되고 농축된다. 1,3-디아실옥시-1,1,3,3-테트라-(히드로카르빌)디스탄옥산은 통상적인 기법에 의해 더욱 정제될 수 있다. 이는, 예를 들어, 미국 특허 제5,034,551호에 개시되어 있다.
단계 (b)에서 물의 제거는 반응 혼합물 내에서 물에 대한 주석의 중량비에 의해 편리하게 모니터될 수 있다. 주석의 함량은 X-선 형광 분석기를 사용하여 측정될 수 있으며, 물의 함량은 칼-피셔(Karl-Fischer) 방법에 의해 측정될 수 있다. 단계 (b)의 마지막에서, 최적의 수율을 위한, 물에 대한 주석의 중량비는 20 내지 35일 수 있고, 더욱 바람직하게는 24 내지 32이며, 가장 바람직하게는 26 내지 28이어야 한다는 것을 발견하였다.
본 발명의 방법은, 적절한 카르복실산 무수물이 이용가능하면, 다양한 종류의 수크로즈-6-에스테르를 제조하기 위해 사용될 수 있다. 특히, 상기 방법은 아세트산 무수물을 사용하여 수크로즈-6-아세테이트를 제조하거나, 벤조산 무수물을 사용하여 수크로즈-6-벤조에이트를 제조하기 위해 사용될 수 있다. 상기 언급한 바와 같이, 제조될 상기 에스테르와 동일한 아실옥시 그룹을 갖는 아실옥시주석(acyloxytin) 시약을 사용하는 것이 필수적이지는 않지만, 편리하다.
카르복실산 무수물은 바람직하게는 (수크로즈 출발 물질의 몰당) 0.8 내지 1.5 몰라 당량의 양을 첨가하며, 더욱 바람직하게는 1.05 내지 1.35 몰라 당량이고, 더욱 바람직하게는 1.1 내지 1.25 몰라 당량이며, 가장 바람직하게는 1.15 몰라 당량일 수 있다. 너무 많은 카르복실산 무수물은 과량의 디카르복실레이트 부산물의 형성을 야기하는데 반해, 너무 적은 카르복실산 무수물은 반응의 마지막에서 회수되는 수크로즈의 양이 많아지게 된다.
에스테르화 반응은 -10 내지 60℃, 바람직하게는 0 내지 10℃에서 수행될 수 있다.
본 발명의 수크로즈-6-에스테르는 수크랄로즈의 제조에 있어서 중간물로써 유용하다. 수크랄로즈를 수득할 수 있는 추가 단계는 상기 수크로즈-6-에스테르의 4,1',6-위치의 염소화, 탈아실화, 및 수크랄로즈의 분리이다.
따라서, 본 발명에 따르면, 제1항 내지 제19항 중 어느 한 항에 따른 방법에 의한 수크로즈-6-에스테르를 제조하는 단계, 상기 수크로즈-6-에스테르의 4,1',6' 위치를 염소화시켜 수크랄로즈-6-에스테르를 생성하는 단계, 상기 수크랄로즈-6-에스테르를 탈아실화시키는 단계, 및 상기 수크랄로즈를 분리하는 단계를 포함하는 수크랄로즈의 합성 방법을 또한 제공한다.
염소화는 당업자에게 알려진 방법에 따라 수행될 수 있으며, 예를 들어 미국 특허 제4,980,463호의 방법에 의한다.
탈아실화는 당업자에게 알려진 방법에 따라 수행될 수 있으며, 예를 들어 미국 특허 제4,980,463호, 미국 특허 제5,530,106호, 미국 특허 제5,498,709호, 및 미국 특허 제6,890,581호의 방법에 의한다.
도 1은 본 발명의 구체예에 따른 방법의 모식도를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 구체예에서 역류 컬럼(counter-current column)으로 사용된 올더쇼(Oldershaw) 컬럼의 모식도를 나타낸다.
실시예
도 1은 실험의 설계를 모식적으로 보여준다.
도 1에서 보여주는 바와 같이, DMF 또는 다른 적절한 용매에 용해된 수크로즈를 컬럼의 상단 또는 그에 가까운 부분에 첨가한다 (스트림 1). 수크로즈와 미리 혼합되거나, 분리 용액으로 첨가하여, 용해된 DSDA 또는 다른 주석 종 또한 스트리핑(stripping) 컬럼의 상단 또는 그에 가까운 부분에 첨가한다 (스트림 1).
컬럼의 하단에 적절한 스트리핑 용매 또는 불활성 기체를 첨가한다 (스트림 2). 컬럼은 물의 증기 압력이 반응상의 물이 증기 상태로 이전되도록 하는 정도의 온도 및 압력에서 유지된다. 증기 스트림은 수크로즈/주석 혼합물의 근처에서 증기로서 물을 효과적으로 제거하기 위한 충분한 온도, 압력 및 흐름(flow)으로 유지된다. 물의 증기 및 불활성 기체/증기는 스트리핑 컬럼의 상단으로부터 제거된다 (스트림 4).
수크로즈-6-주석 부가물을 포함하는 탄수화물의 스트림은 용액으로서 스트리핑 컬럼의 하단으로부터 제거된다 (스트림 3).
수크로즈-6-주석 부가물의 용액은 아세트산 무수물과 같은 적절한 에스테르화 제제와 혼합된다 (스트림 5). 주변 온도에 가까운 또는 이하의 온도에서 충분한 시간 후에, 혼합물을 물로 식히고 (스트림 7) 수크로즈-6-에스테르 결과물을 수득한다 (스트림 6). 스트림 6에서 또한 수득되는 DSDA 또는 다른 주석 종은 재사용이 가능하다.
제조 과정:
1. l ℓ 플라스크에 30.08 g의 설탕 (sugar) 및 200.05 g의 DMF를 채웠다. 설탕을 용해시키기 위해 혼합액을 교반하고 90°C로 가열하였다. 냉각 후에, 80.20 g의 DSDA (66.9%) 시클로헥산 내)를 교반하면서 첨가하였다.
2. 단계 1에서 혼합물을 (도 2에서 모식적으로 나타낸) 20 플레이트(plate)의 올더쇼(Oldershaw)컬럼의 상단에 6 ㎖/min (6.24 g/min)의 속도로 연속적으로 공급하였다. 동시에, 시클로헥산 증기를 컬럼의 하단에 9.2 g/min의 속도로 공급하 였다. 컬럼의 윗 부분(overhead)으로부터 나오는 시클로헥산, 물 및 DMF를 포함하는 증기는 응축물이 컬럼으로 되돌아가지 않도록 응축되어 수집하였다. 17분 동안 컬럼을 작동한 후에, 공정은 정상 상태(steady state)에 있으며, 컬럼의 하단부로부터 액체 시료의 수집을 시작하였다. 컬럼의 하단부로부터 시료를 20분 동안 수집하였다. 이 생성물은 깨끗하고, 밝은 호박색이었다. 컬럼 체류 시간 (반응 시간)은 계산 결과 4.8분이었다.
3. 컬럼의 하단부로부터의 시료는 계산 결과 12.1 g의 설탕의 당량을 포함하였다 (6.24 g/min × 20 min × 9.69% 설탕 = 12.1 g의 설탕). 이 시료를 4.31 g의 아세트산 무수물로 10℃ 미만의 온도에서 아세틸화시켰다. 10℃ 미만의 온도에서 2시간 후에, 시료를 5.1 g의 물로 식혔다(quenched). 이 시점에서 시료의 중량은 107 g이었다. 상기 물질을 주석 촉매를 제거하기 위해 50 ㎖의 시클로헥산으로 추출하였다.
4. 단계 3의 생성물을 다음과 같이 HPLC에 의해 분석하였다:
a. 수크로즈-6-아세테이트 = 6.15% (84.9% 표준화)
b. 디아세테이트 = 1.06% (14.6% 표준화)
c. 모노아세테이트 : 0.01% (0.14% 표준화)
d. 수크로즈 = 0.02% (0.28% 표준화)

Claims (13)

  1. (a) 수크로즈, 극성 비양성자성 용매, 및 유기주석-기반 아실화 조촉매를 포함하는 제1 반응 혼합물을 형성하는 단계;
    (b) 상기 제1 반응 혼합물을 실질적으로 물이 없는 제2 반응 혼합물을 수득하기에 충분한 온도, 압력 및 체류 시간에서, 연속 역류 기법으로, 물을 제거할 수 있는 기체 또는 용매 증기와 접촉시켜, 상기 제1 반응 혼합물로부터 물을 제거하는 단계; 및
    (c) 상기 제2 반응 혼합물에 카르복실산 무수물을 첨가하여 제3 반응 혼합물을 수득하고, 수크로즈-6-에스테르를 생성하기에 충분한 온도 및 시간에 상기 제3 반응 혼합물을 유지시키는 단계를 포함하는 수크로즈-6-에스테르의 합성 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 극성 비양성자성 용매는 디메틸포름아미드인 것인 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 물을 제거할 수 있는 용매는 시클로헥산인 방법.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 물을 제거할 수 있는 기체는 질소인 것인 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 기체/액체 열역학적 평형을 증진시킬 수 있는 역류 질량-접촉(counter-current mass-contacting) 장치가 단계 (b)에서 상기 연속 역류 접촉을 달성하는데 적용되는 것인 방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 장치는 컬럼인 것인 방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 컬럼은 충진된 컬럼, 트레이 컬럼 또는 충진된 트레이 컬럼인 것인 방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 컬럼은 체 트레이와 다운커머(downcomer)가 장착된 증류 컬럼인 것인 방법.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유기주석-기반 아실화 조촉매는 1,3-디아실옥시-l,1,3,3-테트라-(히드로카르빌)디스탄옥산인 것인 방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 1,3-디아실옥시-l,1,3,3-테트라-(히드로카르빌)디스탄옥산은 1,3-디아실옥시-1,1,3,3-테트라부틸디스탄옥산인 것인 방법.
  11. 제9항 또는 제10항에 있어서, 상기 1,3-디아실옥시-l,1,3,3-테트라-(히드로 카르빌)디스탄옥산은 회수되어 재사용되는 것인 방법.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 수크로즈-6-에스테르는 수크로즈-6-아세테이트이고, 상기 카르복실산 무수물은 아세트산 무수물인 것인 방법.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 따른 방법에 의한 수크로즈-6-에스테르를 제조하는 단계, 상기 수크로즈-6-에스테르의 4,1',6' 위치를 염소화시켜 수크랄로즈-6-에스테르를 생성하는 단계, 상기 수크랄로즈-6-에스테르를 탈아실화시키는 단계, 및 상기 수크랄로즈를 분리하는 단계를 포함하는 수크랄로즈의 합성 방법.
KR1020097014050A 2007-01-09 2008-01-04 수크로즈-6-에스테르의 합성 방법 KR20090094836A (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US87950107P 2007-01-09 2007-01-09
US60/879,501 2007-01-09

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20090094836A true KR20090094836A (ko) 2009-09-08

Family

ID=37908614

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020097014050A KR20090094836A (ko) 2007-01-09 2008-01-04 수크로즈-6-에스테르의 합성 방법

Country Status (15)

Country Link
EP (1) EP2102220B1 (ko)
JP (1) JP5295124B2 (ko)
KR (1) KR20090094836A (ko)
CN (1) CN101605804B (ko)
AR (1) AR064780A1 (ko)
AT (1) ATE474845T1 (ko)
AU (1) AU2008204386A1 (ko)
BR (1) BRPI0806345A2 (ko)
CA (1) CA2674516A1 (ko)
DE (1) DE602008001872D1 (ko)
GB (1) GB0702854D0 (ko)
MX (1) MX2009007381A (ko)
NZ (1) NZ578042A (ko)
TW (1) TW200837070A (ko)
WO (1) WO2008084197A1 (ko)

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2469158B (en) * 2009-03-31 2011-09-28 Peter J Seaberg Base-assisted formation of tin-sucrose adducts
GB2474310B (en) * 2009-10-12 2012-02-29 Tate & Lyle Technology Ltd Process for the production of sucrose-6-ester
GB2474311B (en) 2009-10-12 2012-10-17 Tate & Lyle Technology Ltd Low temperature, single solvent process for the production of sucrose-6-ester
CN102830197B (zh) * 2012-07-25 2015-07-15 湖北省宏源药业科技股份有限公司 一种中控监测单酯法合成三氯蔗糖过程的方法
CN104098617A (zh) * 2013-04-08 2014-10-15 南京工业大学 一种蔗糖-6-乙酸酯的制备方法
CN104817597A (zh) * 2015-05-22 2015-08-05 盐城捷康三氯蔗糖制造有限公司 蔗糖-6-酯的制备方法
CN108191929B (zh) * 2018-01-13 2021-10-19 安徽金禾实业股份有限公司 一种三氯蔗糖-6-乙酯废水处理方法
JP7059658B2 (ja) 2018-01-31 2022-04-26 トヨタ紡織株式会社 樹脂製パイプ部材
CN109438533A (zh) * 2018-12-10 2019-03-08 安徽金禾实业股份有限公司 一种三氯蔗糖生产中高温连续酰化的方法
WO2022051988A1 (zh) * 2020-09-10 2022-03-17 安徽金禾实业股份有限公司 一种蔗糖-6-酯的制备方法
CN112384522A (zh) * 2020-09-21 2021-02-19 安徽金禾实业股份有限公司 一种蔗糖-6-羧酸酯的制备方法
CN112110963A (zh) * 2020-09-26 2020-12-22 安徽金禾实业股份有限公司 一种三氯蔗糖连续高温氯化的方法
CN112808048B (zh) * 2021-01-04 2022-05-31 安徽金禾实业股份有限公司 蔗糖-6-酯的制造设备及制造方法
WO2022174382A1 (zh) * 2021-02-19 2022-08-25 安徽金禾实业股份有限公司 蔗糖-6-酯的生产设备及生产方法
US20230294012A1 (en) * 2021-02-19 2023-09-21 Anhui Jinhe Industrial Co., Ltd. Production apparatus and production method of sucrose-6-ester
CN112933635B (zh) * 2021-03-04 2022-04-12 安徽金禾实业股份有限公司 一种环绕离心式蔗糖-6-酯连续生产设备及生产方法

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4950746A (en) * 1988-07-18 1990-08-21 Noramco, Inc. Process for synthesizing sucrose derivatives by regioselective reaction
US5089608A (en) * 1990-03-23 1992-02-18 Mcneil-Ppc, Inc. Selective 6-acylation of sucrose mediated by cyclic adducts of dialkyltin oxides and diols
US5023329A (en) * 1990-04-23 1991-06-11 Noramco, Inc. Sucrose-6-ester production process
GR910100356A (el) * 1990-08-27 1992-08-31 Mcneil Ppc Inc Καταλυόμενη μέ?οδος εστέρος-6-σακχαρόζης.
JP4168168B2 (ja) * 1995-11-28 2008-10-22 テート アンド ライル パブリック リミテッド カンパニー 改良スクロース−６−エステル化法
WO2001092246A2 (en) * 2000-05-26 2001-12-06 E.I. Dupont De Nemours And Company Continuous process for the manufacture of anhydro sugar alcohols
GB2365424B (en) * 2000-07-31 2002-06-26 Tate & Lyle Plc An improved method for the synthesis of sucrose-6-esters

Also Published As

Publication number Publication date
ATE474845T1 (de) 2010-08-15
EP2102220B1 (en) 2010-07-21
EP2102220A1 (en) 2009-09-23
AR064780A1 (es) 2009-04-22
CA2674516A1 (en) 2008-07-17
TW200837070A (en) 2008-09-16
WO2008084197A1 (en) 2008-07-17
DE602008001872D1 (de) 2010-09-02
CN101605804B (zh) 2012-05-30
BRPI0806345A2 (pt) 2011-09-06
MX2009007381A (es) 2009-07-21
JP2010515671A (ja) 2010-05-13
GB0702854D0 (en) 2007-03-28
JP5295124B2 (ja) 2013-09-18
CN101605804A (zh) 2009-12-16
NZ578042A (en) 2010-12-24
AU2008204386A1 (en) 2008-07-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20090094836A (ko) 수크로즈-6-에스테르의 합성 방법
KR0177819B1 (ko) 수크로오스-6-에스테르의 제조방법
JP4536321B2 (ja) スクロース−６−エステル化合物の改良された合成方法
FI97886C (fi) Orgaanisten tinaestereiden talteenottomenetelmä reaktioseoksista, jotka sisältävät niitä, ja talteenotettujen orgaanisten tinayhdisteiden uudelleenkäyttö
US8921540B2 (en) Low temperature, single solvent process for the production of sucrose-6-ester
AU2001270875A1 (en) An improved method for the synthesis of sucrose-6-esters
US20110087019A1 (en) Process for the production of sucrose-6-ester
WO2010114683A1 (en) Base-assisted formation of tin-socrose adducts
CN107540715B (zh) Dmf的液-液萃取
CA2205535C (en) Sucralose pentaester production
IE86061B1 (en) Base-assisted formation of tin-sucrose adducts
GB2106903A (en) Preparation of tetraacetyl alkylene diamines

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right