KR900003279B1 - L-아스코르브산의 제조방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

L-아스코르브산의 제조방법

본 발명은 소디움 2-케토-L-굴로네이트(이하, 약자로서 Na.2KLG이며 ; 그의 유리산은 약자로서 2KLG임)로부터 L-아스코르브산을 제조하는 방법에 관한 것이다.

발효에 의하여 생산된 2KLG는 보통 발효 브로스중 칼슘염의 형태로 존재하는데, 발효 과정 동안 pH치를 조절하기 위하여 브로스에 첨가된 칼슘염과 함께 생성된다. 이 칼슘염은 보통 분리되어 알칼리 금속염 특히 나트륨염으로의 전환에 의하여 정제되는데, 이는 알코올에 불용성이다(참조, 예, 일본특허공보 34, 799/82 및 34, 800/82).

2KLG는 지금까지 ASA의 상업적 규모의 생산을 위한 출발물질로서 아세토니드의 형태로 사용되어 왔다. 따라서, 2KLG의 알칼리 금속염의 이용에 대해서는 충분히 연구되지 않았다. 종래의 기술에서 디아세톤 2-케토-L-굴로네이트 모노히드레이트(이하, 디아세톤 유도체라 함)의 ASA로의 전환은, 예를들어, lkg의 디아세톤 유도체, 1.5ℓ의 트리클로로 에틸렌, 0.09ℓ의 에탄올 및 0.15kg의 염산(60℃ 이하)의 혼합물에 20∼30분 이내에 출발 물질을 완전히 용해시켜 맑은 용액, 그러나 짧은 시간(5분 정도)내에 다시 슬러리가 되는 용액을 만들어 완전히 슬러리가 될때까지 반응이 진행하도록 상기 혼합물을 가열함으로써 수행될수 있다.

유리 2KLG는 어떠한 기술적인 문제점이 없이 상술한 바와 유사한 방법으로 ASA로 전환될 수 있다. 그러므로, 중간 물질인 2KLG의 분리 단계가 이 방법에 속하는 한, ASA는 별 어려움 없이 2KLG의 알칼리금속염으로부터 제조될 수 있다.

그러나, 이분리 단계는 매우 고가이며 ASA의 상업적인 생산 과정에서는 반드시 피하는 것이 바람직하다. 2KLG의 알칼리 금속염이 매우 소량의 용매 중에서 슬러리화 되고 염화 수소가 매우 진한 혼합물내로 도입될때, 유리 2KLG 및 알칼리 금속염화물(이하, "부생물"이라 함)이 먼저 생산된 다음 2KLG가 유리되어 온도의 상승과 함께 ASA로 전환한다. 2KLG의 알칼리 금속염, ASA 및 부생물의 용해도가 매우 나쁘기 때문에, 외적으로는 진한 혼합물에 어떠한 변화도 일어나지 않는다.

즉, 슬러리중 한 성분이 만지 다른 성분으로 변화하는 것에 불과한데, 부생물은 목적하는 생성물과 혼합하므로 이 목적하는 생성물은 부생물과 분리하기 어렵다. 이 부생물이 ASA의 침전전에 제거되어야 함에도불구하고 반응 혼합물의 혼탁도가 부생물 또는 ASA에 기인한다는 것을 측정하기 위한 방법이 없다.

상술한 바와같이, 디아세톤 유도체 및 유리 2KLG의 경우에 사용 가능한 것과 유사한 방법은 2KLG의 알칼리 금속염이 출발 물질로서 사용되고 소량의 용매가 슬러리 형성에 사용되는 경우에는 사용될 수 없다.

본 발명은 전 단계의 브로스로 인한 불순물이 부생물과 함께 효과적으로 제거되며 목적 생성물이 고순도 및 고수율로 수득될 수 있는, 소디움 2-케토-L-굴로네이트로부터 L-아스코르브산을 제조하는 효과적인 방법을 제공한다.

본 발명에 따라 염화 수소 기체를 2-케토-L-굴로네이트, 에탄올 및 아세톤의 혼합물에 염화 나트륨의 침전이 끝날때까지 약 25∼75℃의 온도로 도입시키고, L-아스코르브산이 결정되어 나오기 시작하기 전에 침전된 염화 나트륨을 제거하고, 여액 또는 상등액을 약 25∼75℃의 온도에서 5∼100시간 동안 유지하고, 최종 생성물로서 L-아스코르브산의 결정을 수득하기 위하여 상기 여액 또는 상등액을 냉각시킴을 특징으로 하는 소디움 2-케토-L-굴로네이트로부터 L-아스코르브산을 제조하는 방법을 제공한다.

상술한 방법을 구체적으로 행하는 바람직한 방법에 있어서, 소디움 2-케토-L-굴로네이트, 에탄올 및 아세톤의 혼합물은 1 : 0.25 ∼l.00 : 0.5∼2.5중량비의 비율로 이루어지며 도입될 염화수소 기체는 소디움 2-케토-L-굴로네이트의 몰당 약 1.5∼2.0몰이다.

전술한 바와같이, 반응의 진행은 Na.2KLG를 포함하는 반응혼합물의 외관으로부터 확인될 수 없으며 부생물이 제거되어야 하는 동안의 기간을 측정하기 위한 어떤 신뢰할 만한 기준도 이룩될 수 없다. 그러므로 하기의 사실을 기초로 Na.2KLG 대신 2KLG를 사용함으로써 기준을 설립하기 위하여 모의 실험을 행하였다.

1) 2KLG는 가용성인 반면 Na.2KLG 및 ASA는 대부분의 유기 용매에 거의 녹지 않는다.

2) 반응중에, 유리된 2KLG는 반응 혼합물의 온도가 오름에 따라 점차 ASA로 전환되어 변하지 않은 2KLG와 공존한다.

3) 생성된 ASA는 에탄올/아세톤 용매중에 침전된다. 그러므로, NaCl 제거를 위한 시간은 혼합물의 외관상의 변화로서 확인될 수 있다.

모의 실험의 결과, ASA가 산성 조건하 극소량의 알코올/케톤 용매(특정 비율)중에서 특정 혼합 비율로 2KLG와 결합되면, 혼합물은 거의 완전히 용해하는데, 즉 다시 말해서 슬러리는 맑은 용액으로 전환됨이 확인된다.

이와 같은 완전 용해 현상은 2KLG를 슬러리화 하는데 사용된 용매류의 종류 및 혼합비, 2KLG에 대한 ASA의 결합비 및 도입된 산의 양에 따라 좌우된다. 따라서, 이 현상은 곧 사라지며 혼합물은 혼탁하게 되어 혼합물중 2KLG로부터 발생하는 ASA의 상대적 양의 증가와 함께 다시 슬러리가 생성된다.

예를 들어, 염화수소가 1 : 0.25∼1.00 : 2.5∼2.5중량비의 2KLG, 에탄올 및 아세톤으로 이루어진 혼합물에 도입되면, 도입된 염화 수소가 1몰의 2KLG당 0.5∼l.0몰에 이르렀을때 혼합물이 갑자기 맑게 되고, 이 맑은 상태가 약 3∼6시간 동안 계속된 후 ; ASA는 다시 침전한다.

본 발명자들은, 지금, 이 현상이 혼합중에 유리 2KLG대신 Na.2KLG가 존재하는 경우에 안전하게 사용될 수 있음을 확인하였다. 즉, 효과적인 전환을 위하여 충분한 량의 염화수소를 도입함으로써 미리 Na.2 KLG가 2KLG로 전환되면, 부생물 제거를 위한 시간은 2KLG가 사용되는 경우와 같을 수 있다.

본 발명의 방법에서, Na.2KLG를 함유하는 슬러리가 겉으로는 전자와 식별될 수 없는 Na.2KLG, 2KLG, ASA 및 NaCl을 함유하는 다른 슬러리로 전환된다 할지라도, 상술한 모의 실험의 결과로부터 부생물이 반응 혼합물로부터 제거되어야 하는 때를 결정할 수 있다. 즉, 본 발명자들은 부생물을 제거하는 시간을 결정하기 위한 신뢰할 수 있는 표준을 설정하는데 성공하였으며 하술되는 실시예에 나타난 바와같이 목적하는 생성물의 순도 및 수율의 견지에서 이 표준의 적절함을 증명하는데 성공하였다.

이 기간중에, 부생물은 반응 혼합물로부터 거의 완전히 용이하게 제거될 수 있으며 상징액 또는 여과액 및 염의 세척액은 계속해서 반응하여 마침내 고순도 및 고수율로 ASA를 생성한다.

본 발명의 방법을 수행함에 있어, 작용을 저하시키지 않는 한 상술한 범위내에서 가능한한 소량으로(이양은 교반이 용이하도록 하여 부생물의 제거를 위한 기간을 가능한한 오래 계속하도록 출발 물질을 슬러리로 액화시키기에 충분한 양이어야 한다) 용매를 사용하는 것이 바람직하다.

이렇게 함으로써, 두 용매 즉 알코올과 케톤 중의 하나가 단독으로 사용되며 2KLG는 산 도입 후 고화하며 반응은 진행하지 않는다. 부생물은 고화된 2KLG안에 포함되는 것이 필수 불가결하여 이를 오염시킨다.

유일한 용매로서 다량의 알코올을 사용함으로써, 고화는 피할수 있으나 반응은 주로 에스테르화로 진행하여 2KLG 에스테르를 생성한다.

도입된 염화 수소의 1몰비가 2KLG를 유리시키기 위하여 Na.2KLG를 중화시키기 위하여 소비되며 잔류하는 HCl은 에놀화 및 락톤화를 촉진하는데 기여한다. 잔류하는 HCL의 양이 0.5몰비 이하이면, 이 목적을 위해서는 불충분하다.

또한, ASA가 다시 침전하게 될때까지의 기간이 매우 짧기 때문에 부생물의 제거가 어렵게 된다.

그러므로 대체로 1.5∼2.0몰 당량의 염화 수소가 사용되는 것이 바람직하다. 이 양을 초과하는 염화수소의 사용은 경제적인 관점에서 불필요하며 불리하다.

본 발명의 바람직한 방법에서, 부생물 제거 후 반응 혼합물은 계속해서 에놀화 및 락톤화된 다음 2KL 및 ASA에 불활성 용매를 가한다.

불활성 용매에는 벤젠, 톨루엔 및 크실렌 같은 방향족 탄화수소류 및 염화 메틸렌, 클로로포름 및 사염화탄소 같은 할로겐화 알칸류를 예로 들수 있다. 이들 불활성 용매의 첨가는 생산된 ASA의 순도 및 수율의 개량 및 불순물의 제거에 큰 잇점을 가지나, 이와같은 조작은 반응 온도를 낮추고 락톤화 반응의 완결을 연기하는데 다소 불리하다. 그러나, 이들 불리한 점은, 예를들어, 반응 용기를 밀폐 상태로 유지함으로써 반응계의 압력을 약간 증가시키는 단순한 방법에 의하여 어느 정도까지 극복할 수 있다. 불활성 용매는 상술한 목적을 달성하기 위한 전 단계예서의 반응 혼합물의 1/3의 양으로 사용될 수 있으며 재사용을 위하여 정류에 의하여 반응 완결 후 회수된다.

소량의 물의 첨가는 또한 락톤화반응에 필요한 시간을 단축하는데 효과적이다. 그러나, 첨가된 물은 생산된 ASA의 질의 저하를 촉진시키는 작용을 하기 때문에, 첨가될 물의 최적량은 시간의 단축과 수율의 저하간의 균형을 고려하여 숙고한 후에 결정되어야 한다.

하기의 기술에서, 본 발명은 더 상세히 설명될 것이다.

[실시예 1]

소디움 2KLG 모노하이드레이트(234.15g)를 에탄올(77ml) 및 아세톤(214g)의 혼합물에서 슬러리화 하여 염화수소(72.86g)를 실온에서 교반하 도입한다.

그런다음, 슬러리의 온도를 62∼64℃까지 상승시키고 교반을 약 1.5시간 동안 계속하여 염화나트륨을 침전시키고 여과로 제거하여 에탄올(10.8ml)과 아세톤(29.7g)의 혼합물로 세척한다. 세척액을 여액과 혼합한다.

혼합된 용액을 약 13.5시간 동안 교반하 64∼66℃로 유지한 후, 교반하 10℃로 냉각한 다음 약 0.5시간동안 동 온도에서 더 교반시킨다.

침전된 결정(ASA)을 여과로 수집하여 아세톤(100g)으로 2회 세척하여 건조시키면 108.0g의 ASA(순도97.0%, 순도로부터 계산된 순중량 104.8g, 수율 59.5%, 전환룰 80.5%)가 생성된다.

[실시예 2∼7]

실시예 1의 전반부에 따라 제조된 배합 용액을 불활성 용매(각 280.7g)를 가하고 교반하 이 온도로 유지함으로써 하기 표 3에 나타낸 조건하 처리한다. 그런다음 혼합물을 약 10∼15℃까지 냉각하고 약 0.5시간동안 더 교반시키면 아세톤(205g)으로 세척된 결정이 침전된다.

결과는 표에 요약되어 있다.

이들 각각의 실시예에서, 첫물의 결정을 여거한 후 모액을 이 세척액과 혼합하여 감압하 약 50g까지 농축하여 유사하게 처리한 후 두번째 물의 결정을 얻는다.

실시예 5 및 6에서, 불활성 용매를 가한후의 단계는 정압(2.2kg/㎠)하 수행된다.

[표 1]

Claims (6)

1. 소디움 2-케토-L-굴로네이트, 에탄올 및 아세톤의 혼합물에 염화나트륨의 침전이 끝날때까지 약 25∼75℃의 온도에서 기체 염화수소를 도입하고, L-아스코르브산이 다시 결정되어 나오기 전에 침전된 염화나트륨을 제거하고, 여액 또는 상등액을 25∼75℃의 온도로 5∼100시간 동안 유지하고 상기 여액 또는 상등액을 냉각하여 최종 생성물로서 L-아스코르브산의 졀정을 수득함을 특징으로 하는 소디움 2-케토-L-클로네이트로부터 L-아스코르브산을 제조하는 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 기체 염화 수소가 소디움 2-케토-L-굴로네이트의 몰당 약 1.5∼2몰의 양으로 도입됨을 특징으로 하는 방법.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 혼합물이 1 : 0.25∼1.00 : 0.5∼2.5중량비의 소디움 2-케토-L-굴로네이트, 에탄올 및 아세톤으로 이루어짐을 특징으로 하는 방법.
4. 제 1 항에 있어서, L-아스코르브산에 불활성인 1종 이상의 용매가 0.5∼1.5의 중량비로 상기 여액 또는 상징액에 첨가됨을 특징으로 하는 방법.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 용매가 방향족 탄화수소 또는 할로겐화 알칸류임이 특징인 방법.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 용매가 벤젠, 톨루엔, 크실렌, 염화 메틸렌, 클로로포름 및 사염화탄소로 이루어진 군으로부터 선택된 1종임을 특징으로 하는 방법.