TW476759B - Process for producing D-glucuronolactone - Google Patents

Description

476759 A7 B7 五、發明説明（]) 發明背景 本發明有關一種製造D -葡糖醛內酯之方法，詳言之 ’本發明有關一種氧化海藻糖，然後水解該經氧化海藻糖 製造D -葡糖醛內酯之方法。 已知各種可製造D -葡糖醛內酯之方法，本技藝中已 有許多專利申請案註冊。根據已工業化方法，以硝酸氧化 澱粉，然後水解製造D -葡糖醛內酯。此方法之缺點係該 製造方法中不具氧化粉末泡沬之一氧化氮會干擾均勻氧化 反應，最後降低D -葡糖醛內酯之產率。此外，發泡一氧 化氮會導致該反應混合物立體膨脹，因此需要容積較大之 反應器。其他用以製造D 一葡糖醛內酯之方法描述於曰本 專利申請案第25958/1967與5882/ 1 9 6 8號。此等方法解決發泡一氧化氮之問題，但是另 一方面D -葡糖醛內酯之產率並無改善，其僅爲大約1 〇 一 1 5 %。 經濟部中央標準局員工消費合作社印聚 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 曰本專利申請案第7 3 2 5/1 9 6 9號揭示一種製 造D -葡糖醛內酯之方法，其步驟係保護c 一 1位置之葡 萄糖、氧化其C位置，隨後水解（去保護）該經氧化葡萄 糖。然而，以此方法製得之D -葡糖醛內酯產率仍低（約 10-20%)，此外，整體製造方法極複雜。 發明揭示 在此等條件及提出一種提供高產率之D -葡糖醛內酯 製法的目標下完成本發明，其極易以工業規模實施。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X~297公釐）~ 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 476759 A7 _ _B7____ 五、發明説明（2 ) 本發明目的可由一種製造D -葡糖醛內酯之方法達成 ，該方法包括步驟：氧化海藻糖，然後水解該經氧化海藻 糖形成D —葡糖醛內酯，並取出彼。下列示意圖1表示本 發明用以製造D -葡糖醛內酯方法之反應順序（第一反應 係由α，α -海藻糖開始）： 示意圖1 CHiOH C〇〇^

H〇 n HO 海藻糖 經氧化海藻糖 D-葡糖醛內酯 本發明最佳進行模式 海藻糖（化學式;分子量= 342· 30)長久來已習知是一種非還原二糖，其包括 D -葡萄糖作爲糖組份，而且視葡糖苷鍵結之模式而定， 存在三種海藻糖異構物一 α，α -海藻糖、α，/3 —海藻 糖及β，/3 -海藻糖。本發明海藻糖之來源並無特殊限制 。因此，適用之海藻糖可萃取自細菌、真菌、藻類或蟲類 ，或者其可製自藉由一複合酶系統作用之麥芽糖，該酶系 統由麥芽糖磷酸化酶與海藻糖磷酸化酶組成；或者，可以 一種麥芽糖-海藻糖轉換酶將麥芽糖直接轉換成海藻糖， 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（21〇xl^J^~~ '~ - (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝- 訂 476759 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 ________ B7 _____ 五、發明説明（3 ) 或者澱粉之部分水解物可經酶糖化。基於經濟觀點，必須 以低成本製造高品質D -蔔糖醛內酯，可以適用方法純化 第三或第四方法製得之海藻糖，製得更高純度之海藻糖， 其可作爲原料海藻糖。 海藻糖之較佳製造方法進行如下。以一種酸及/或α -澱粉酶凝膠並液化澱粉，製造一種包含麥芽-寡糖之還 原澱粉部分水解物，其中葡萄糖之聚合度爲3或以上，其 實例係麥芽三糖、麥芽四糖、麥芽五糖及麥芽六糖；然後 使曰本專利公告第143876/1995、 322883/1985、66188/1996 及 8 4 5 8 8/1 9 9 6號揭示之非還原糖產生之酶在澱粉 水解物上作用，將其轉換成具有末端海藻糖結構之非還原 糖；隨後，使日本專利公告第213283/1995及 6 6 1 8 7 / 1 9 9 6號與日本專利申請案第 1 8 9 7 6 0 / 1 9 9 5號說明中揭示之海藻糖釋放酶在 所形成之非還原糖上作用，使海藻糖自非還原糖中釋放出 來。該非還原糖產生酶與海藻糖釋放酶可以同時或連續在 非還原糖上作用。可此二種酶與一種去分枝酶（諸如異澱 粉酶或支鏈澱粉酶）倂用，進一步提高該產物之海藻糖含 量。爲有效將麥芽糖直接轉換成海藻糖，可使日本專利公 告第 170977/1995、263/1996、曰本 專利申請案第1 8 7 9 0 1/1 9 9 4號說明書與日本專 利公告第1 4 9 9 8 0/1 9 9 6號所揭示之麥芽糖—海 藻糖轉換酶在麥芽糖一種含麥芽糖之糖組合物上作用。若 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（21〇X 297公釐）-6 - (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -裝· 、1Τ 476759 A7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 B7五、發明説明U ) 需要更高純度海藻糖，可將上述方法產物進行柱狀層析， 其係於固定床、移動床或假移動床中使用一種鹽狀強效陽 離子交換樹脂進行，如此可回收海藻糖含量高之級份。因 此，製得之產物與級份至少包含7 0 %固態海藻糖，其適 於作爲製造D -葡糖醛內酯之原材料。 將欲氧化之海藻糖溶解於一種適用溶劑中，例如至少 一種選自水與直鏈或分枝低級醇類之溶劑，該醇類諸如甲 醇、丙醇、丁醇及異丙醇，然後添加至少一種習知之氧化 劑氧化該海藻糖，該氧化劑係選自無機氮化合物，諸如硝 酸、亞硝酸及其鹽類、金屬化合物，諸如鎂、鉻與鉛、鹵 素、無機鹵素化合物、氧類，諸如空氣、氧與臭氧、過氧 化物，諸如過氧酸以及有機化合物，諸如硝基苯。海藻糖 之氧化作用可於存在一種氧化觸媒下進行，該觸媒諸如氧 化鈾、碳上之鉑、氧化釩或碳上之鈀，其係用以促進該氧 化反應。亦可藉由電氧化作用或微生物氧化發酵氧化海藻 糖。就工業觀點，即假如考量處理之容易性與氧化海藻糖 產率，以水作爲該溶劑爲佳，以氧、臭氧或空氣作爲氧化 劑，以氧化鉑或碳上之鉑作爲氧化觸媒。 該氧化反應溫度必須高到足以進行該反應，但是不會 使該海藻糖、氧化海藻糖及D -葡糖醛內酯分解；通常該 氧化反應溫度選擇在約0 - 2 0 0 °C範圍內，約2 0 — 1 5 0 °C 爲佳，約 4 0 — 1 3 0 °C 更佳，約 6 0 — 1 0 0 °C最佳。氧化時間視所使用氧化劑及溫度而定，通常在約 1 — 150h範圍內，約5 — 80h爲佳，約10 — 30 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐）_ 7 - 476759 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 ________B7 五、發明説明（5 ) h更佳。 該氧化反應通常藉由調整p Η値進行，可有效進行此 反應之pH値通常在5 — 10範圍內，6 — 9爲佳，7 — 8更佳。可使用任何不會干擾該反應之鹼類進行p Η値調 整。可使用之實例包括氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鈣、 碳酸鈉、碳酸鉀、碳酸鈣、氫碳酸鈉、氫碳酸鉀、氫氧化 鎂、氫氧化鐵、氨與烷基胺類（例如三甲胺、三乙胺、二 甲胺、二乙胺、一甲胺、一乙胺等）。 就工業觀點而言，使用氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化 鈣、碳酸鈉、碳酸鉀、碳酸鈣、氫碳酸鈉及氫碳酸鉀爲佳 〇 根據上述氧化反應，使用該海藻糖作爲原材料可製造 至少9 5 %高產率之氧化海藻糖。 使該氧化海藻糖與在一或多種溶劑中之一或多種水解 劑反應，可以輕易地達成氧化海藻糖之水解作用，該水解 劑選自諸如氫氯酸、硫酸、硝酸、磷酸與甲苯磺酸之酸類 ，該溶劑選自水與直鏈或分枝低級醇類，諸如甲醇、乙醇 、丁醇與異丙醇。其他水解方法包括使用水解酶。水解作 用期間之溫度視選用之水解酶而定，其選自約0 — 2 0 〇 °C範圍內，約2 0 — 1 5 0 °c爲佳，約4〇一1 3 0 °C更 佳，約6 0 — 1 0 0 °C最佳。水解時間通常選自約1 一 1 5〇h範圍內，約5 — 8 0 h爲佳，約5 — 1 〇 h更佳 。視水解酶種類而定，通常使該水解酶作用約1 - 1 5 0 h，約5 - 1 0 0 h爲佳，約1 0 - 4 8 h更佳。如此製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210^297公釐）~7^ 一 --------裝------訂----- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 476759 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（6 ) 得包含D -葡糖醛內酯之反應產物通常係於未反應試劑及 /或該溶劑分離後使用，該分離係藉由過濾、萃取、固態 〜液態分離、分餾沉澱、滲析蒸餾等方法進行。若需要更 高純度之D -葡糖醛內酯，可使用本技藝中習知用以純化 糖類與糖衍生物之技術，其實例係薄層層析法、柱狀層析 法、離子交換層析法、氣體層析法、蒸飽作用與結晶作用 ;若情況需要可倂用此等純化技術。必須注意的是，在一 般取代反應中海藻糖提供八個反應基團，其中非離子異構 羥基係主要角色。此意指視反應條件而定，可製得不僅包 含D -葡糖醛內酯而且包含不同比例海藻糖衍生物之組合 物。若情況需要，通常可使用此種組合物，但是可能在使 用之前進行一或多種上述純化技術以分離D -葡糖醛內酯 〇 與使用海藻糖爲原材料相較，上述反應順序可製得產 率約3 0 - 4 0 %或以上之D -葡糖醛內酯。此等値係先 前技藝所達到値的二至四倍，甚至更高。 本發明方法製得之D -葡糖醛內酯純度等於或高於豆 用方法製得之D -葡糖醛內酯，因此，其適用於習知各種 領域，包括食品、化粧品及藥品工業，亦發現其另外可作 爲一種具有去除或減少結合毒性作用、肝功能強化作用、 減輕疲勞效果及抗風濕作用之物質。下文詳述本發明實例 實施例 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) I裝-

、1T 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） -9 - 476759 A7 B7 五、發明説明（7 ) 實施例1 :製造D -葡糖醛內酯 實施例1 - 1 :製備氧化海藻糖 將三百克（793mmo 1) α，α —海藻糖、 1 8 0 g之5%碳上之鉛與3 L水裝入4 一 L具有溫度計 與回流冷凝器之玻璃反應器。於6 0 °C並攪拌下回流該混 合物，在氧之氣泡下進行反應2 4 h。反應結束後，以重 碳酸鈉中和該反應混合物，並過濾去除碳上之鉛；然後在 真空下蒸餾該溶劑製得3 1 5 g淡黃色粉末。以高性能液 體層析法分析顯示該產物包含^ - D -葡糖醛基一 α - D -葡糖醛酸鈉鹽（氧化海藻糖），產率相當於原海藻糖 9 6.0%。 實施例1 一 2 :自氧化海藻糖製造D -葡糖醛內酷 將部分（1 · 48g，3 · 57mmo 1)實施例1 一 1所製備之氧化海藻糖與2 〇m 1水裝入5 0m 1具有 溫度計與回流冷凝器之玻璃反應器。添加1 . 1 8 g ( 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 1 1 · 6 m m ο 1 )濃縮硫酸後，該混合物於8 0 °C攪拌 下回流，進行反應6 h。該反應結束後，濾除反應混合物 中之不可溶物質，並使用一種塡充離子交換樹脂之柱使該 濾液去離子。真空下蒸餾該溶劑製得5 1 8 m g白色結晶 。以高性能液體層析法分析顯示該產物包含2 . 9 1 mmo 1之D —葡糖醛內酯，其產率相當於原海藻糖之 3 5.0%。 -10- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 476759 A7 _______B7 五、發明説明（8 ) %MM 2 :製造D —葡糖醛內酯 2 — 1 :製備氧化海藻糖 將五克（13 · 2mmo 1)之α，Θ -海藻糖、 1 · Og氧化鉑與l〇〇ml水裝入2〇〇ml具有溫度 計與回流冷凝器之玻璃反應器。於6 〇。(：並攪拌下回流該 混合物，在氧之氣泡下進行反應2 4 h。反應結束後，以 重碳酸鈉中和該反應混合物，並過濾去除氧化鈾；然後在 真空下蒸餾該溶劑製得5 · 2 2 g淡黃色粉末。以高性能 液體層析法分析顯示該產物包含^ 一 D -葡糖醒基一 /3 一 D -葡糖醛酸鈉鹽（氧化海藻糖），產率相當於原海藻糖 9 5.5%。 實施例2 - 2 :自氧化海藻糖製造D -葡糖酵內酯 將部分（1 · 48g，3 · 57mmo 1)實施例2 一 1所製備之氧化海藻糖與2 〇m 1水裝入5 〇m 1具有 溫度計與回流冷凝器之玻璃反應器。添加2 · 6 4 g ( 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 2 · 6 9 m m ο 1 )濃縮氫氯酸後，該混合物於]_ 〇 〇 °c 攪拌下回流，進行反應6 h。該反應結束後，濾除反應混 合物中之不可溶物質，並使用一種塡充離子交換樹脂之柱 使該濾液去離子。真空下蒸餾該溶劑製得5 4 8 m g白色 結晶。以局性能液體層析法分析顯示該產物包含3 . 0 8 mm ο 1之D -葡糖醛內酯，其產率相當於原海藻糖之 3 7.0%。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -11 - 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 476759 A7 B7 五、發明説明（9 ) 實施例3 :製造D -葡糖醛內酯 實施例3 - 1 :製備氧化沲蕰糖 將特定量（4 · 99g ，13 · 2mmo 1 )之 /3 ， /3 —海藻糖、3 · 〇g碳上之鋁與l〇〇ml水裝入 2 0 0 m 1具有溫度計與回流冷凝器之玻璃反應器。於 7〇°C並攪拌下回流該混合物，在空氣之氣泡下進行反應 2 4 h。反應結束後，以重碳酸鈉中和該反應混合物，並 過濾去除碳上之鈾；然後在真空下蒸餾該溶劑製得 5 · 2 9 g淡黃色粉末。以高性能液體層析法分析顯示該 產物包含；5 - D -葡糖醛基一 ^ 一 D -葡糖醛酸鈉鹽（氧 化海藻糖），產率相當於原海藻糖9 7 . 5 %。 貫施例3 - 2 :自氧化海藻糖製造D -葡糖醛內酯 將部分（1 · 48g，3 · 57mmo 1)實施例3 一 1所製備之氧化海藻糖與2 0m 1水裝入5 〇m 1具有 溫度計與回流冷凝器之玻璃反應器。添加2 . 6 4 g ( 2 · 6 9 m m ο 1 )濃縮氫氯酸後，該混合物於1 〇 〇 °c 攪拌下回流，進行反應6 h。該反應結束後，濾除反應混 合物中之不可溶物質，並使用一種塡充離子交換樹脂之柱 使該濾液去離子。真空下蒸餾該溶劑製得5 4 8 m g白色 結晶。以局性能液體層析法分析顯示該產物包含3 . 0 8 mm ο 1之D —葡糖醛內酯，其產率相當於原海藻糖之 3 7.0%。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -12- 裝 訂 (讀先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 476759 附件2:第87103477號專利申請案 中文說明書修正頁 A7 B7

五、發明説明（10 ) ---- 實施例4 :製造D —葡糖醛內酯 實施例4 - 1 :製備氧化海藻糖 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 將咼純度α，α _海藻糖之含水結晶（2 · 5 0 g， 6.6mmol)、氧化釩（〇.5g)與乙醇（5〇 m 1 )裝入1 〇 〇 m 1具有溫度計與回流冷凝器之玻璃反 應器。於4 0 °C並攪拌下回流該混合物，在空氣之氣泡下 進行反應4 8 h。反應結束後，以重碳酸鈉中和該反應混 合物，並過濾去除氧化釩；然後在真空下蒸餾該溶劑製得 2 · 6 1 g淡頁色粉末。以局性能液體層析法分析顯不該 產物包含α - D -葡糖醛基一 α-D -葡糖醛酸鈉鹽（氧 化海藻糖），產率相當於原海藻糖之9 7 . 0 %。 實施例4 - 2 :自氧化海藻糖製造D -葡糖醒內酯 將部分（1 · 4 8 g ，3 · 5 7 m m〇1 )實施例4 一 1所製備之氧化海藻糖與2 Om 1水裝入5 〇m 1具有 溫度計與回流冷凝器之玻璃反應器。添加2 . 6 4 g ( 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 2 · 6 9 m m ο 1 )濃縮氫氯酸後，該混合物於9 0 °C攪 拌下回流，進行反應1 0 h。該反應結束後，濾除反應混 合物中之不可ί谷物負’並使用一'種塡充離子父換樹脂之柱 使該濾液去離子。真空下蒸黯該溶劑製得6 0 3 m g白色 結晶。以高性能液體層析法分析顯示該產物包含3 · 3 9 m m ο 1之D -葡糖醛內酯，其產率相當於原海藻糖之 4 4.0%。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X29?公羡） -13- 476759 Μ ___________Β7 五、發明説明（11 ) 工業應用 如前文所述’本發明不僅改良：）一葡糖醛內酯之產率 :其亦減少D -葡糖醛內酯製造過程之發泡作用，因此每 批D -葡糖醒內酯之產出明顯提高，明顯地改善反應器效 率。因此，本發明用以製造D -葡糖醛內酯之方法可說是 一種較佳工業途徑，其特徵係D 一葡糖醛內酯之製造效率 遠高於目前實施之方法。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（21〇Χ：297公釐） -14-

Claims (1)

1. 476759 A8 B8 C8 D8 sp· m Μ •…-—.-一_______— 々、申請專莉I卸 附件1 一 1 :第8 7 1 0 3 4 7 7號專利申請案 中文申請專利範圍修正本 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 民國9 0年1 〇月修正 1·一種用以製造D—葡糖醛內酯之方法，其包括下 列步驟： (a )氧化海藻糖，該海藻糖係以一或多種氧化劑或 電氧化作用或氧化發酵作用氧化，該氧化劑係選自無機氮 化合物、無機金屬化合物、鹵素、無機鹵素化合物、氧類 、無機過氧化物及有機化合物；該海藻糖係於存在一或多 種氧化觸媒下進行氧化，該觸媒係選自氧化鉑、碳上之鉑 、氧化釩與碳上之鈀，溫度爲0 — 2 0 〇°C且pH爲5 -1〇，歷1 — 1 5〇小時；_ (b )水解經氧化之海藻糖以形成D -葡糖醛內酯， 該經氧化之海藻糖係使用一或多·種水解劑水解，該水解劑 係選自氫氯酸、硫酸、硝酸、磷酸、甲苯磺酸與酶類；及 (c )回收所形成之D -葡糖醛內酯。 2 ·如申請專利範圍第1項之方法，其中使一種酶在 部分水解澱粉及/或麥芽糖上反應以製造該海藻糖。 3 ·如申請專利範圍第1或2項之方法’.其中該海藻 糖係無水或含水海藻糖。 4 ·如申請專利範圍第1或2項之方法，其中該海藻 糖係晶狀或非晶狀。 5 ·如申請專利範圍第1或2項之方法，其中該海藻 本紙张尺度逋用中國國家梂準 (CNS ) ( 210X297公釐) 476759 A8 B8 C8 D8 ^、申請專利乾圍 糖係於高於大氣壓條件下氧化。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) ^ IT VL ^]% r - /F —r- p 本紙張尺度適用中國國家梂準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -2 -