KR840000156B1 - 4, 1', 6'-트리클로로-4, 1', 6'-트리데옥시-갈락토슈크로오스 결정의 제조방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

4,1', 6'-트리클로로-4,1', 6'-트리데옥시-갈락토슈크로오스 결정의 제조방법

제1도는 TGS의 온도에 대한 수중 용해도 곡선.

제2도는 21℃에서의 ERH(평형 상대습도)에 대한 수분 함량.

제3도는 X선 결정 데이터에 의거한 유니트셀

본 발명은 새로운 형상의 탄수화물 감미제인 4,1', 6'-트리클로로-4,1', 6'-트리데옥시-갈락토슈크로오스 결정의 제조방법에 관한 것이다.

1,6-디클로로-1,6-디데옥시-β-D-프럭토푸라노실-4-클로로-4-데옥시-α-D-갈락토피라노시드로서 보다 4,1', 6'-트리클로로-4,1', 6'-트리데옥시갈락토슈크로오스로서 더 정확하게 알려지고 있는 이 물질(이하, TGS라 부른다)은 효력이 강한 감미제이다. 이 물질의 용도 및 조성물에 대하여는 영국특허 공고번호 제1, 543, 167호에 기재되어 있으며, 또 화합물 그 자체에 대해서도 Fairclough, Hough 및 Richardson씨들 [탄수화물 연구 40(1975) 285 내지 298페이지 참조]에 의해 처음으로 보고또어 왔으나, 이 연구지에 의하면 이 물질의 감미성에 대해서는 논급되어 있지 않고 시럽으로서만 서술되어 있다. 이 물질은 슈크로오스의 제6,1', 및 6' 위를 트리틸화 하고, 잔여 5개의 위치를 아세틸화 하는 연속반응을 수행하여 얻을 수가 있다. 다음에 트리틸기는 4-히드록시기상의 아세틸기를 6-히드록시기상으로 동시에 이동시키면서 제거한다. 다음에 생성된 4,1',6'-트리올 펜타아세테이트를 염하술푸릴에 의해 염소화하고, 아세틸틸화하며는 TGS가 얻어진다.

이와같이 하여 얻어지는 생성물은 흡습성의 유리당 물질이며, 수용액 중에서 동결건조를 행하여 수분이 약 4%정도를 함유하는 북슬북슬한 벽색 분말상의 유리물질을 얻을 수가 있다. 이와같은 형상의 TGS는 흡습성이 있기 때문에 습한 건조하에서 점조성 덩어리로의 변질을 방지하기 위하여 밀폐 용기 중에 보완시켜야만 된다. 전술한 TGS의 성질과 고결화 경향으로 인하여 시판 및 가정사용에 난점이 있었기 때문에 이러한 문제를 해소하기 위한 TGS의 제조가 수년간 행해져 왔으나, 현재까지 전술한 약효과를 해결할 수가 없었다.

본 발명자들은 유리상의 TGS보다 흡습성이 현저하게 적은 결정상의 TGS를 제조할 수 있음을 발견하였다.

먼저 TGS 수용액을 이온교환수지 처리하여 얻어지는 동형결정을, 물 5ml 중에 TGS 10g을 용해시킨 농축 TGS 수용액에 접종시켜 결정화를 행한 다음, 용액 중의 나트륨 및 염소이온들을 제거하기 위하여 앰버라이트(상품명) IRA 35와 IRC 72(약 음이온성 및 양이온성 교환수지)와의 혼합물로 용액을 처리하여 수층으로부터 TGS함유 유분인 시럽을 얻은 후, 수지를 메탄올로 용출시켜 다음 유분을 얻어 결정화 시켰다. 농축 TGS 수용액을 접종시키는 데는 비감미성 결정질종을 사용하였는데, 이 비감미성 결정질의 성질에 대해서는 정확하게 설명할 수는 없으나, TGS로부터 유도되는 무수당이라고 추측된다.

실온하의 수중으로부터 수시간 동안 결정화를 행하여 얻어지는 생성물은 융점이 36.5℃이고, 약 20중량%의 수분(1몰당 약 5.5몰의 수분)을 함유하는 투명한 결정상의 TGS이었다. 또 60℃하의 수중에서 유리상의 물질을 결정화한 결과 융점이 130℃이고, 0.3 내지 0.4중량%의 수분(1몰당 약 0.07 내지 0.09몰의 수분)을 함유하는 실질적으로 무수물 상태인 제2의 투명한 결정상의 TGS가 얻어졌다. 또 20℃하의 함수메탄올 중에서 유리상의 물질을 결정화한 결과 융점이 120℃이고, 2.3중량%의 수분(1몰당 약 0.5몰의 수분) 및 0.4%정도의 메탄올을 함유하는 투명한 결정이 얻어졌다.

첨부도면에 의거 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

TGS의 온도에 대한 수중용해도 곡선을 첨부 도면 제1도에 도시하였다. 곡선중 38℃ 부근에서 단일 불연속점이 나타나는 것으로 보아 수중 결정화에 의해 2개의 TGS 형성만을 얻을 수 있다는 것을 알 수가 있다. 즉 약 38℃ 미만의 온도에서는 5수화물이 얻어지며, 약 38℃ 이상, 바람직하게는 60℃ 이상(약 70 내지 80℃)에서는 무수몰 상태의 TGS가 얻어진다. 5수화물 형상의 TGS는 진공건조를 행하여 결정수의 일부를 제거시킴으로서 여러가지 형태의 저급 수화물상태로 할 수가 있으나, 이와같이 하여 얻어지는 저급 수화물상의 TGS들은 그들 자신의 독립된 형태로서 보다는 물의 일부가 제거된 5수화물 구조의 외관만이 나타난다.

즉, 본 발명의 목적은 4,1',6'-트리클로로-4,1',6'-트리데옥시갈락토슈코로오스 결정, 특히 4,1',6'-트리클로로-4,1'6'-트리데옥시 갈락토슈크로오스 무수 결정 및 4,1'6'-트리클로로-4,1',6'-트리데옥시 갈락토슈크로오스 5수화물(C₁₂H₁₉O₈Cl₃·5H₂O)과 같은 5수화물 결정 TGS를 제공하는 것이며, 본 발명의 또 다른 목적은 4,1',6'-트리클로로-4,1',6'-트리데옥시 갈락토슈크로오스의 접종 포화수용액을 냉각하여 결정화 물질을 얻는 것을 특징으로 하는 4,1', 6'-트리클로로-4,1', 6'-트리데옥시 갈락토슈크로오스 결정의 제조방법을 제공하는 데에 있다.

본 발명에 따른 화합물들은 유리상의 TGS와 동일한 감미도를 지닐뿐만 아니라, 흡습성이 상당히 적은 잇점이 있기 때문에 보다 용이하게 취급 및 배합할 수가 있다. 본 발명에 따른 화합물들 중에서도 특히 무수물 형태의 TGS가 습한 상태하에서 극히 안정하다. 무수결정 형태와 유리형태의 등은 흡습 곡선으로부터 결정형태가 흡수하는 수분향이 고습하에서 빨리 조해현상을 나타내는 유리형태가 흡수하는 수분량보다 아주 적음을 알 수가 있다. 실제에 있어서, 노바-시나 에퀴-히드로 스코우프(NOVA-SINA equi-HYDROSCOPE)습도 측정기를 사용하여 무수결정형 TGS, 슈크로오스 및 유리형 TGS(제2도에서 상승곡선)에 있어서 21℃하의 ERH(평형상대 습도)에 대한 수분함량을 도시한 제2도로부터 알 수 있는 바와같이, 무수결정형 TGS는 흡습성에 있어서 슈크로오스 결정과 아주 흡사하다. 즉 무수결정형 TGS는 슈크로오스와 흡사함을 용이하게 판별할 수가 있는데, 유리형 TGS는 특히 7% 이상의 습도하에서 흡습성이 심하다. TGS 5수화물은 저습하에서 수분을 잃고, 보다 고습하에서는 빨리 조해현상을 일으켰기 때문에 5수화물에 대한 대조곡선을 얻을 수가 없어 측정이 불가능하였다.

무수결정형은 사방정(斜方晶)이며, 침상결정 구조를 갖는다. 제3도는 X-선 결정 데이터에 의한 유니트셀을 나타낸 것이다. 무수결정형의 구조에 있어서는 수분이 차지할 적당한 여지가 전연없기 때문에 어떠한 물이 결정 표면상에 흡착되는 것으로 추정된다.

무수결정형 TGS에 대한 X-선 결정(結晶) 측정을 행한 위치변수(원자 좌표)들을 하기 표에 기재하였다.

[표]

원자 좌표(×10⁴) 평가치(괄호 내는 표준 편차임)

결정 데이터는 하기와 같다.

사방정(斜方晶) : 공간조(space group) P2,2,2(X-선 결정학에 대한 국제표, Kynoch Press, 1965참조)

a=18.21(1), b=7.36(1), C=12.04(1) A ;

제1도의 용해도 곡선 기울기로부터 무수결정을 생성하는데 요구되는 온도, 즉 약 38℃ 이상에서 TGS결정의 회수율이 아주 양호함을 알 수가 있다. 이를테면 25℃에서 포화용액의 고형물 함량이 73%정도인데 반하여 40℃에서는 포화된 고형물 함량이 약 39%정도이다. 구체적인 예를 기술하면 75℃에서 포화용액 시료 100g 중에는 물 27g과 TGS 73g이 함유된다. 이 시료를 40℃로 냉각하며는 물 27g이 잔존하나, 용액 중에는 고형물 39%와 물 61%가 함유되게 된다. 즉, 이 용액은 석출 수율이 76.35%인 TGS 17.26g, TGS 55.74g이 함유하는 것이다. 이와같이 시료수를 40℃ 이상에서 결정화하여 양호한 수율로서 TGS를 결정화 할 수가 있다.

별법으로서 38℃ 미만 온도하의 수중에서 결정화를 행하여 5수화물을 얻을 수가 있다. 이를테면 제1도에 외삽법을 적용하면 35℃ 온도하의 포화용액 중에는 약 36%의 TGS가 함유되며, 10℃에서는 16%정도만의 TGS가 함유되는데 결정화를 행하면 5수화물 결정으로서 약 66%의 TGS가 얻어진다.

무수결정형 TGS 및 5수화물 결정형 TGS는 모두 유리형 TGS와 동일한 감미도를 갖는다. 이를테면 미각 검사를 행한 결과 TGS는 슈크로오스에 비해 수백 배의 감미도를 나타낸다. 정확한 감미도 수치는 슈크로오스 용액의 농도와 동일한 감미도를 갖는데 비교되는 TGS 용액에 따라 달라지는데 하기에 수치예를 기술한

따라서 결정 TGS는 섭취성 조성물(소모용)과 조성물(삼키는 것이 아닌 구세액과 같은 경구용)을 비롯한 모든 형태의 물질을 달게하는데 사용할 수가 있다. 특히 이 결정 TGS는 고형 배합물로서 식용담체, 희석제 또는 부형제와 배합제제(당의정 등)하거나, 혹은 식품이나 음료원액과 배합제제(건제를 물로 희석하여 식품, 당과, 음료를 제조)할 수가 있다.

하기에 실시예들을 열거하여 본 발명을 보다 상세하게 기술하겠으며, 실시예들 중 온도는 모두 섭씨를 나타내고, 엠버라이트는 등록상표이다.

[실시예 1]

상기에 인용한 책중에 기재된 방법(Fairclough 씨의)에 의해 TGS를 얻었다. 뜨거운 아세톤 중에 용해된 1회분량 50g을 실리카겔(600g)칼럼당에서 크로마토그래피(디클로로메탄 1l로 용출시키고, 용출액을 디클로로메탄 20l와 아세톤 20ℓ로서 분배시킴)를 행하여 박층 크로마토그래피상에 스포트 1개만이 나타나는 생성물을 얻었다. 상기한 유사한 방법으로 또 1회분량 60g을 처리하여 언어지는 2회의 수득량을 합하여 모두 90g을 얻었다. 이 물질을 10%농도로 물에 용해시킨 다음, 앰버라이트 IRA 35와IRC 72수지 50 : 50의 혼합물(약 100g)에 의해 1시간동안 교반 처리하였다. 이 용액을 여과 및 농축을 행하여 TGS 약 33g을 얻었다. 다음에 수지를 메탄올(4회×500ml)로서 용출을 행하고, 메탄올액을 농축하여 비감미질 결정 55g을 얻었다.

다음에 이 물질의 소량(공시시료)을 종으로 사용하여 약 30℃ 온도에서 TGS포화 수용액에 첨가하였다. 이 용액을 냉각하여 결정 TGS를 여취하였다. 이들 결정은 융점이 36.5℃인 TGS 5수화물임이 판명되었다. 즉 이 미지의 결정들은 TGS와 외관이 동형이었다.

1 또는 2계의 TGS 5수화물 결정 등을 뜨거운 TGS 포화수용액 (약 60℃)의 종으로 사용하고, 냉각을 행하여 융점이 130℃인 TGS무수결정을 얻었다.

[실시예 2]

상기에 인용한 책중에 기재된 방법(Fair-clough 씨외)에 의해 얻은 TGS 5수화물(2.1kg)을 메탄올계나트륨 메톡시드로서 탈아세틸화하여 TGS시럽(약 1360g)을 얻은 다음, 물에 용해(약 10%농도)시키고, 목탄으로 여과하였다. 여액을 시럽으로 농축한 다음 물에 재용해(약 65중량% 농도로)시켰다. 용액의 가열을 행하고, 약 65 내지 70℃정도에서 무수결정 TGS시료에 접종하였다. 용액을 40℃로 냉각한 다음 또 실온 부근으로 냉각을 행하여 석출되는 결정물질을 여취하였다.

이와같이 하여 수득량 710g이 얻어졌으며, 모액을 가열, 농축, 재접종 및 냉각을 향하여 또 255g을 얻었다. 또 3번째의 결정화에 의해 또 77.5g을 얻었다. 그리하여 상기에서 인용한 X-선 결정(結晶)변수를 가지며, 융점이 130℃인 순수한 무수 TGS결정(총 수득량 1042.5g, 수율 76.6%)을 얻었다.

Claims (1)

1. 4,1',6'-트리클로로-4,1',6'-트리데옥시 갈락토슈크로오스의 접종 포화수용액의 냉각을 행하여 결정화 물질을 취함을 특징으로 하는 4,1',6'-트리클로로-4,1',6'-트리데옥시 갈락토슈크로오스 결정의 제조방법.

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