NL7907259A - Werkwijze voor het bereiden van lactulose. - Google Patents

Description

* * %s*

Nw 81+5¾

Titel: Werkwijze voor het bereiden van lactulose.

De uitvinding betreft een nieuv industrieel toepasbaar procédé voor het bereiden van zeer zuivere lactulose uit lactose.

Lactulose is reeds enige j ara bekend als een bruikbare toeslagstof bij het voeden van kinderen en bejaarden, doordat het de groei 5 van een bifidus-flora in de darm. bevordert, welke daimstoornissen tegengaat.

Voorts is onlangs gevonden, dat lactulose èen goed middel is bij het genezen van lever-cirrose en over het algemeen als lever-bescheimer.

10 Lactulose is een zeer graag gebruikt geneesmiddel, vanwege zijn natuurlijke oorsprong, het ontbreken van acute en chronische giftigheid en neveneffecten.

Een gebruik op grote schaal van lactulose is tot dusver echter sterk beperkt, omdat het tot dusver moeilijk op grote schaal met 15 passende zuiverheid kon worden bereid.

Wel was het uit het .Amerikaanse octrooischrift 3.272.795 bekend, dat lactulose uit lactose kan worden bereid door een epimerisatie bij aanwezigheid van een sterke base, zoals natronloog of calciumhydroxide, maar dit procédé vereist een reactieduur van enige dagen 20 en levert opbrengsten van 15-25$.

Amerikaans octrooischrift 3*5^6.206 beschrijft een werkwijze voor het bereiden van lactulose onder toepassing van grote hoeveel- ' & heden alkalialuminaat. Aluminaten zijn evenwel duur en bovendien heeft dit procédé het nadeel, dat moet worden uitgegaan van een vrij ver-25 dunde lactoseoplossing (20-30$) zodat grote reactievolumina en grote ^ hoeveelheden water, die moeten worden afgedestilleerd na afloop van de reactie,nodig zijn. Bovendien moet nog het aluminaat worden geëcarteerd. De lactulose wordt gewonnen als een amorf poeder met een grote hoeveelheid lactose, galactose en andere onzuiverheden, 30 waarvan het slechts tegen hoge kosten kan worden bevrijd.

Tenslotte beschrijft het Oostenrijkse octrooischrift 288.595 79(T7T51 ~ - *S · 2 een werkwijze voor het epimeriseren van lactose tot lactulose onder toepassing van aardalkalisulfieten. Hoewel dit procédé een verbetering is boven de eerder beschrevene, levert het toch te lage om'zettingspercentages en bevat het uiteindelijke produkt een grote 5 hoeveelheid aan lactose en andere epimeren (ca. 20%), waardoor een moeilijke en langdurige zuivering en kristallisatie van de lactulose volgen.

De uitvinding betreft nu een nieuw procédé voor het bereiden van lactulose uit lactose, waarbij men een kristallijn produkt krijgt 10 van farmaceutische kwaliteit, dat vrij is van bijsmaak, of geur, met behulp van een procédé, dat uitgesproken economisch is, vooral wat betreft omzetting, opbrengst, concentratie van de te behandelen en verkregen oplossingen en wat betreft de reactietijd.

Dit nieuwe procédé volgens de uitvinding bestaat in hoofdzaak 15 uit de omzetting van lactose in lactulose door een geconcentreerde waterige oplossing van lactosemonohydraat bij aanwezigheid van een geringe hoeveelheid alkalifosfiet te verhitten. De onafgezette lactose wordt door koelen van de verkregen waterige oplossing neergeslagen en.bij een volgende cyclus opnieuw gebruikt, terwijl het 20 heldere filtraat achtereenvolgens wordt geleid door een kationen- uitwisselende hars en een anionen-uitwisselende hars cm de aanwezige alkalifosfiet en eventueel gevormde organische zuren te verwijderen. Het eluaat wordt geconcentreerd en gekoeld cm een verder percentage oncmgezette lactose, die neerslaat, af te scheiden en af te filtreren. 25 De aldus verkregen heldere oplossing bevat ca. 50 gew.% lactulose, die in de vorm van een waterige oplossing kan worden gebruikt of na chrcmatograferen door een kolan silicagel van oplosmiddel kan worden bevrijd.

Hieronder volgt nog een meer gedetailleerd voorschrift: 30 l) Een waterige kokende oplossing van lactosemonohydraat met een concentratie van 55 tot 65 gew.% wordt bereid. Een alkalifosfiet, hetzij als zodanig of in de vorm van een waterige oplossing met een concentratie van 0,5-2 M wordt aan deze oplossing toegevoegd, en wel zodanig, dat de lactoseconcentratie op ca. 57 gew.% wordt gehouden.

35 Dit betekent dat een fosfietpercentage van ca. 2,1-8,6 berekend op de 79 0 7 2 5 9 ----------- —; * ^ 3 lactose is toegevoegd. Hierna wordt de oplossing gekookt (kookpunt ca.

10U°C) en wel gedurende 20 min tot 2^0 min. De reactieduur hangt gedeeltelijk af van de gebruikte hoeveelheid fosfiet, maar eveneens van de gewenste mate van omzetting. De maximaal bruikbare omzetting van 5 de lactose wordt na ca. 120 min bereikt en deze bedraagt ca. 20$.

Een hogere mate van lactoseomzetting kan worden bereikt wanneer men langer kookt, maar daarbij neemt ook de hoeveelheid geproduceerd zuur toe (zie pH-oplossing).

2) De aldus verkregen oplossing wordt tot kamertemperatuur af gekoeld 10 en daarop 12 uren bewaard. Aldus wordt T0 tot 80$ van de aanvankelijke cncmgezette lactose kristallijn, afgefiltreerd en gerecirculeerd.

3) Het heldere filtraat wordt gezuiverd van alkalifosfiet en gevoimde organische maren door achtereenvolgens door een kationenuitwisselende hars en een aiiionenuitwisselende hars te leiden. De kationenuitwis- 15 selende harsen die van groot belang zijn voor de uitvoering van dit procédé zijn die van het sterk zure type met sulfongroepen. De anionuitwisselende harsen die bijzonder bruikbaar zijn gebleken zijn die van het zwak basische type met een polystyreenpolyaminefunctie.

Voor het percoleren door deze harsen moet de lactuloseoplossing 20 een concentratie van ten hoogste 15 gew.$ aan suikers bevatten, zodat hij wel passend met water moet worden verdund.

It) Het eluaat wordt geconcentreerd door indampen bij atmosferische drek tot eeivolume van ca. 1/6 van het oorspronkelijke volume.

Door koelen op een temperatuur van ca. h°C en 2k uur bewaren slaat 25 verder onamgezette lactose neer,, die kan. worden afgefiltreerd en gerecirculeerd. De hierna gefilterde oplossing heeft een lactulose-gehalte van ca. 50 gew.$ en een gehalte aan diverse andere suikers (galactose, lactose en andere) van niet meer dan 12$. Deze oplossingen zijn reeds zeer goed bruikbaar voor toepassing van lactulose, zowel 30 in voedingsmiddelen als in de farmaceutische sector.

5) De 50 gew.$ lactuloseoplossing kan worden gechrcmatografeerd door een kolom silicagel. Een kleine initiële fractie met de taga-tose en galactose wordt weggeworpen en het hieropvolgende eluaat kan dan worden opgevangen totdat lactose verschijnt. De verandering c 35 in de eluaatsamenstelling kan op de gebruikelijke analytische wijze 7907259 - .

- * -' <· k worden gevolgd (bepaling van het draaiend vermogen, dunnelaagchrama-tografie enz.). In het verkregen eluaat heeft de lactulose een zuiverheid van meer dan 9&% , zodat het zeer gemakkelijk in kristallijne voim kan worden verkregen door het oplosmiddel eenvoudig af te 5 destilleren.

De lactuLoseopbrengst berekend op omgezette lactose ligt hierbij steeds tassen 60 en 75%. De lactulose is beslist niet verkleurd.

De mogelijkheid dat aldus lactulose goed en gemakkelijk 10 fcoU kunnen worden geproduceerd was niet te voorzien omdat epimerisatie-proeven op lactose uitgevoerd met andere zwakke basen, zoals di-natriumfosfaat, hypofosfieten, aniline, pyridine en benzylamine resultaten opleverden, die in het gunstigste geval vergelijkbaar waren met de resultaten die verkregen werden bij een epimerisatie 15 van lactose met sterke basenen alkalisulf ieten.

De volgende voorbeelden lichten de uitvinding nader toe. Voorbeeld I: . 3 500 g lactose werd opgelost m 270 cm water en aan de kook 3 ...

gebracht. Vervolgens-werd 100 cm 0,5 M dikal.i nmf osf iet toegevoegd 20 en nog 20 min gekookt. Bij afkoelen sloeg 350 g lactose neer, en dit werd af gefiltreerd. De gefiltreerde oplossing werd verdund met o 500 cm water en geleid door de kationenuitwisselaar Amberlite IR-120 en daarna door de amionenuitwisselaar Amberlite IRA-93. Het eluaat werd vervolgens ingedampt. 50 g lactose sloeg neer bij af-25 koelen.. g van een oplossing met daarin 32 g lactulose en ' 7,5 g andere suikers werd door filtreren verkregen.

Voorbeeld II: .3 500 g lactose werd opgelost m 270 cm water en aan de 3 kook gebracht. Vervolgens werd 100 cm 0,5 M dinatriumfosfiet 30 toegevoegd en nog 20 min gekookt.. Bij afkoelen kristalliseerde 3^0 g . ' 3 lactose dat werd afgefiltreerd. Het fxltraat werd met 500 cm water verdund en geleid door de kationenuitwisselaar Amberlite IR-120 en daarna door de anionenuitwisselaar Amberlite IRA-93. Vervolgens werd het eluaat geconcentreerd tot 150 g door in te dampen. Bij af-35 koeling kristalliseerde 55 g lactose uit, terwijl 75 g van een oplos- 790725 '' 5 sing met daarin 37 g lactulose en 9 g andere suiters als filtraat werd verkregen.

Voorbeeld III: 3 500 g lactose werd opgelost xn 270 cm water en aan de kook 3 5 gebracht. 100 cm 0,5 M dinatriumfosfiet werd toegevoegd en nog l80 min gekoekt. Bij afkoelen kristalliseerde 332 g lactose, dat werd 3 afgefiltreerd. Het filtraat werd met 500 cm water verdund en geleid door de kationuitwisselaar IB-120 en de anionenuitwisselaar Amber k -Ü ie IRA-93. Door verdampen werd het eluaat geconcentreerd tot 200 g, 10 waarna bij koelen 62 g lactose neersloeg en 118 g van een oplossing werd verkregen met daarin 6l g lactulose en lk,2 g andere suikers. Voorbeeld IV: . 3 500 g lactose werd opgelost m 270 cm water en aan de kook ge-bracht. 100 cm 1 M dinatriumfosfiet werd toegevoegd en nog l80 min 15 gekoekt. 298 g lactose sloeg bij afkoelen neer en werd afgefiltreerd.

O

Het filtraat werd verdund met 800 cm water en geleid door de kationen-uitwisselaar Amberlite-ÏR-120 en de anionenuitwisselaar Amberlite i IRA-93 · Hierna werd het eluaat door indampen op 280 g geconcentreerd, 85 g lactose bij·'afkoelen neergeslagen en 173 g van een oplossing-- 20 gewonnen met daarin 88 g lactulose en 19»6 g andere suikers.

Voorbeeld V: 3 500 g lactose werd opgelost in 270 cm water en aan de kook gebracht. 100 cm? 2 H dinatriumfosfiet werd toegevoegd en nog l80 min gekookt. Bij koelen werd 2^3 g lactose neergeslagen en dit af ge— 3 25 filtreerd. Het filtraat werd met 1200 cm water verdund en geleid door de kationenuitwisselaar Amberlite IR-120 en de anionenuitwisselaar Amberlite IRA-93. Het eluaat werd door indampen op 300 g geconcentreerd, 98 g lactose bij afkoelen neergeslagen en 198 g van een oplossing gewonnen met daarin 101 g lactulose en 22 g aan andere 30 suikers.

Voorbeeld VI: . 3 500 g lactose werd opgelost m 270 cm water en aan de kook 3 gebracht. 100 cm 2 M dinatriumfosfiet werd aan deze oplossing toegevoegd en nog 120 min gekookt. 260 g lactose sloeg neer bij 35 koelen en werd af gefiltreerd. Het filtraat werd verdund met 1000 cm 790 7 2 5 9 3 6 water en geleid door de kationenuitwisselaar Amberlite IR-120 en de anionenuitwisselaar Amberlite IRA-93·.

Het eluaat werd door indampen geconcentreerd op 280 g; 92 g lactulose door koelen neergeslagen en 182 g van een oplossing 5 gewonnen met daarin 93 g lactulose en 20 g aan andere suikers. Voorbeeld VII: 3 500 g lactose werd opgelost m 270 cm water en aan de kook

O

gebracht. 100 cm 2 M dinatriumfosfiet werd toegevoegd en nog 60 min gekookt. 278 g lactose sloeg neer bij koelen en werd afgefiltreerd.

3 10 Het filtraat werd met 900 cm water verdund en gepercoleerd door de kationenuitwisselaar Amberlite IR-120 en de anionenuitwisselaar IRA-93. Het eluaat werd op 260 g geconcentreerd; bij koelen 98 g lactose afgescheiden en 156 g van een oplossing gewonnen met daarin 75 g lactulose en 17 g aan andere suikers.

15 Voorbeeld VIII: . 3 500 g lactose ward opgelost in 270· cm water en aan de kook 3 gebracht. 100 cm 1 M dinatriumfosfiet werd toegevoegd en nog l80 min gekookt. 290 g lactose sloeg bij koelen neer en werd afgefiltreerd.

O

Het filtraat werd met 8OO cm water verdund en geleid door de zwakke 20 kationenuitwisselaar Amberlite IRC-50 en. vervolgens door de zwakke anionenuitwisselaar IRA-93· Het eluaat werd door indampen geconcentreerd op 28Ο g; bij koelen 76 g lactose afgescheiden en l80 g gewonnen van een oplossing met daarin 89 g lactulose en 28 g aan andere suikers. Dit produkt had een li'cht zoutachtige smaak.

25 Voorbeeld IX: 3 500 g lactose werd opgelost m 270 cm water en aan de kook gebracht. 100 cm 1 M dinatriumfosfiet werd toegevoegd en nog l80 min gekookt. 298 g. lactose sloeg neer bij koelen en werd afgefiltreerd. Het filtraat werd verdund met 800 cm water en geleid door de 30 kationenuitwiselaar IRC-50 en de sterke anionenuitwisselaar TRA-k00. Het alkalisch reagerende eluaat werd door indampen tot 280 g geconcentreerd. 80 g lactose sloeg bij afkoelen neer. Verkregen werd 177 g van een oplossing met daarin 88 g lactulose, en 26 g aan andere suikers. Dit produkt had een aangename zoete smaak, maar de kleur 35 ervan was bruin, vanwege de opgetreden caramelisatie.

790 7 2 5 9 ................ ...... ........:-------— ai.

7

Voorbeeld X: . 3 500 g lactose werd opgelost in 270 cm water en aan de kook ge- 3 bracht. 100 cm 1 M dinatriumfosfiet werd toegevoegd en nog l80 min gekookt. 298 g lactose sloeg bij koelen neer en werd af gefiltreerd.

3 5 · Het filtraat werd verdund met 800 cm water en geleid door de sterke kationenuitvisselaar IB-120 en de sterke anionenuitwisselaar Amberlite IRA-^OO. Het eluaat reageerde alkalisch en werd door indampen geconcentreerd op 28Ο g. Bij afkoelen sloeg 8k g lactose neer en werd 17¾ g van een oplossing verkregen met daarin 8j g lactulose en 20 g 10 aan andere suikers. Ook dit produkt had een aangename zoete smaak maar was geelbruin van kleur vanwege de opgetreden caramelisatie.

Voorbeeld XI: 0,5 g van een 50%'s lactuloseoplossing verkregen volgens voorbeeld V werd gemengd met 1 g Merck silicagel type 60, 30-70 mesh, 15 voor kolcmchrcmatografie en daarna droog bewaard. Dit mengsel werd op de bovenkant van een chr cmatografiekolcm gebracht van 1 cm diameter gevuld tot een hoogte van 30 cm met silicagel van het voornoemde type, na impregneren met de mobiele fase die bestond uit n-prqpanol en water in de verhouding 85:15.

20 De kolcm werd geëlueerd met de genoemde mobiele fase en ver schillende fracties opgevangen, die polarimetrisch en dunnelaag-chrcmatografisch werden geanalyseerd.

3

Onder standaardvoorwaarden bevatte de eerste 30-35 cm tagatose, galactose en een kleine hoeveelheid lactulose. De lactulose 25 is echter hoofdzakelijk vervat in de volgende lj-0 . cm eluaat.

Een dunnelaagchrcmatogram toont aan, dat deze fractie een zuiverheid heeft van meer dan 98$. Dampt men deze oplossing in, dan verkrijgt men 0,200 g kristallijne lactulose.

De cijfers en resultaten van de voorgaande voorbeelden 30 worden nog eens samengevat door de volgende tabellen.

Voorwaarden en resultaten van de voorbeelden I-X, uitgaande 3 van 500 g lactosemanobydraat en 270 cm water , 35 7907259 --------- 8

Voort. Alkalifosfiet Reactieduur Lactose Water ionenu.it- oplossing steeds in min. eerste toege- wisselaar 100 cnr neerslag voegd (kation/ aan fil-_ anion) traat cm·5 I K2HP03 0,5 M 20 350 g 500 IR-20/IRA-93 II Na2BP03 0,5 M 20 360 500 " III Na2HP03 0,5 M l80 332 600 " IV ïïa2HP03 1 M 180 298 800 " V Na2HP03 2 M 180 2k3 1200 VI ïïa2HP03 2 M 120 260 1000 " VII Na2HP03 2 Μ 60 278 900 " VIII Ha2HP03 1 M l80 298 800 IRC-50/IRA.-93 IX ïïa2HP03 1 M 180 298 800 IRC-50/IRA-U00

X Xa2ÏÏP03 1 Μ I80 298 800 IE-JCBO/IBA-UOO

+ produkt is kleurloos met aangenaam zoete snaak ++ produkt is "bruin met een zoet zoutachtige smaak +++ produkt is "bruin met een aangenaam zoete smaak.

gew. lactose totaal lactose terugge- gew.eid.d- concentraat tweede neer- lactose wonnen en gere- oplossing g slag g neergeslagen circuleerd % g _g_._ 150 50 iioo 80 6k 150 55 U15 '83 75 200 62 39^ 78,8 118 280 85 383 76,6 173 300 98 3k\ 68,2 198 *» 280 92 352 70 Λ 182 260 98 376 75,2 156 280 76 37U 7^,8 180 280 80 378 75,6. 177 280 8k 382 76,k 17¾ 7907259 ____________________________ 9

Lactulose Andere suikers Effectief ange- Watervrije Kwaliteit g zette lactose lactulose 50% lactulose s % in kg oplossing ' 100 kg "behandeld lactose-monohydraat 32 7,5 32 6Λ + 37 9 ^3,5 ΊΛ + él lk,2 57,5 12,2 + 88 19,6 75,2 17,6 + 101 22 63,5 20,2 + 93 20 62,8 18,6 + 75 17 60,5 15,0 + 89 28 70,6 17,8 ++ 88 26 72,1 17,6 ++ 87 20 73,7 17,U +++ 790 7 2 5 9 ________________________

Claims (4)

1. Werkwijze voor het bereiden van lactulose uit lactose door verhitting van een verzadigde waterige oplossing van lactosemono- . hydraat onder terugvloeikoelen hij aanwezigheid van alkalifosfiet, waarbij de in de oplossing aanwezige lactulose wordt gezuiverd door 5 de oplossing achtereenvolgens door een kationenuitwisselaar en een anionemiitwisselaar te leiden, en eventuele lactose wordt afgevoerd door een silicagelchramatografie en indampen van het eluaat.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat als alkalif osfiet natriumfosfiet wordt gebruikt. 10 3· Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de hoe veelheid alkalif osf iet 2,1 tot 8,6% bedraagt berekend op de lactose-monohydraat. 1|·. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de lacta-loseoplossing wordt gezuiverd door hem te leiden door een kationen-15 uitwisselaar behorende tot de sterk zure harsen met sulfongroepen.

5. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de. lactu-loseoplossing wordt, gezuiverd door hem te leiden door een anionen-uitwisselaar behorende, tot de zwak. basische_harsen~met- eeu poly-styreenpolyaminefunctie..

6. Werkwijze voor het bereiden van watervrije lactulose overeen komstig conclusie 1, waarbij de lactulose in vaste vorm wordt verkregen door een chrcmatografisch gezuiverde oplossing in te dampen. 790 7259 .......... .......