[go: up one dir, main page]

NL9301172A - Method for oxidizing carbohydrates. - Google Patents

Method for oxidizing carbohydrates. Download PDF

Info

Publication number
NL9301172A
NL9301172A NL9301172A NL9301172A NL9301172A NL 9301172 A NL9301172 A NL 9301172A NL 9301172 A NL9301172 A NL 9301172A NL 9301172 A NL9301172 A NL 9301172A NL 9301172 A NL9301172 A NL 9301172A
Authority
NL
Netherlands
Prior art keywords
carbohydrate
nitrite
phosphoric acid
reaction
carbohydrates
Prior art date
Application number
NL9301172A
Other languages
Dutch (nl)
Other versions
NL194471C (en
NL194471B (en
Original Assignee
Tno
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 Tno filed Critical Tno
Priority to NL9301172A priority Critical patent/NL194471C/en
Publication of NL9301172A publication Critical patent/NL9301172A/en
Publication of NL194471B publication Critical patent/NL194471B/en
Application granted granted Critical
Publication of NL194471C publication Critical patent/NL194471C/en

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08BPOLYSACCHARIDES; DERIVATIVES THEREOF
    • C08B31/00Preparation of derivatives of starch
    • C08B31/18Oxidised starch
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08BPOLYSACCHARIDES; DERIVATIVES THEREOF
    • C08B15/00Preparation of other cellulose derivatives or modified cellulose, e.g. complexes
    • C08B15/02Oxycellulose; Hydrocellulose; Cellulosehydrate, e.g. microcrystalline cellulose
    • C08B15/04Carboxycellulose, e.g. prepared by oxidation with nitrogen dioxide
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08BPOLYSACCHARIDES; DERIVATIVES THEREOF
    • C08B37/00Preparation of polysaccharides not provided for in groups C08B1/00 - C08B35/00; Derivatives thereof
    • C08B37/0006Homoglycans, i.e. polysaccharides having a main chain consisting of one single sugar, e.g. colominic acid
    • C08B37/0051Homoglycans, i.e. polysaccharides having a main chain consisting of one single sugar, e.g. colominic acid beta-D-Fructofuranans, e.g. beta-2,6-D-fructofuranan, i.e. levan; Derivatives thereof
    • C08B37/0054Inulin, i.e. beta-2,1-D-fructofuranan; Derivatives thereof

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Polysaccharides And Polysaccharide Derivatives (AREA)

Abstract

Method for oxidizing carbohydrates with a primary hydroxyl group, such as starch, cellulose, inulin and fractions and derivatives thereof, by treatment with nitric acid or a salt thereof in the presence of a catalytic amount of nitrite in the presence of phosphoric acid. The catalytic amount of nitrite is in particular 1-25% by wt relative to the carbohydrate. The phosphoric acid preferably has a content between 75 and 92%. The oxidation leads to products with a high content of carboxyl groups, without significant chain degradation.

Description

Werkwi.ize voor het oxideren van koolhydraten.Werkwi.ize for oxidizing carbohydrates.

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het oxideren van koolhydraten die een primaire hydroxylgroep bevatten door behandeling met stikstofoxiden in aanwezigheid van fosforzuur.The invention relates to a method of oxidizing carbohydrates containing a primary hydroxyl group by treatment with nitrogen oxides in the presence of phosphoric acid.

Een dergelijke werkwijze, waarbij een overmaat aan natriumnitriet wordt gebruikt, is bekend uit het werk van T.J. Painter et al. (Carbo-hydrate Bes. 55. 95-103 (1977), ibid. 140, 61-68 (1985)).Such a method, in which an excess of sodium nitrite is used, is known from the work of T.J. Painter et al. (Carbohydrate Bes. 55, 95-103 (1977), ibid. 140, 61-68 (1985)).

De oxidatie van koolhydraten, zoals zetmeel en cellulose, is van belang omdat daarmee de eigenschappen van de koolhydraten in een gewenste richting kunnen worden veranderd. Zo zijn geoxideerde koolhydraten onder meer bruikbaar als verdikkingsmiddelen, geleermiddelen, bindmiddelen, zwelmiddelen, stabilisatoren en complexvormers (fosfaatvervangers). De meeste processen voor de oxidatie van polymere koolhydraten gaan in meer of mindere mate gepaard met een ongewenste depolymerisering (hydrolyse). Verder is een dergelijke oxidatie ook niet altijd specifiek: zo kan zetmeel zowel aan de primaire hydroxylgroep op de 6-plaats worden geoxideerd, wat leidt tot een carboxyzetmeel met een intact koolstof-skelet, als aan de secundaire hydroxylgroepen op de 2,3-plaatsen, wat tot een verbreking van de koolstof-koolstofketen in de glucose-eenheden ("dicarboxyzetmeel") leidt.The oxidation of carbohydrates, such as starch and cellulose, is important because it allows the properties of the carbohydrates to be changed in a desired direction. Oxidized carbohydrates, for example, can be used as thickeners, gelling agents, binders, swelling agents, stabilizers and complexing agents (phosphate substitutes). Most processes for the oxidation of polymeric carbohydrates are to a greater or lesser extent accompanied by an undesired depolymerization (hydrolysis). Furthermore, such oxidation is not always specific either: for example, starch can be oxidized both at the 6-position primary hydroxyl group, resulting in a carboxy starch with an intact carbon skeleton, and at the 2,3-position secondary hydroxyl groups. leading to a disruption of the carbon-carbon chain in the glucose units ("dicarboxy starch").

Geoxideerde koolhydraten met een intact koolstofskelet, d.w.z. koolhydraten die aan de primaire hydroxylfunctie zijn geoxideerd, in het algemeen aangeduid als poly-uronzuren, hebben voor bepaalde toepassingen, zoals als complexvormer of als stabilisator, vaak voordeel.Oxidized carbohydrates with an intact carbon skeleton, i.e., carbohydrates oxidized to the primary hydroxyl function, commonly referred to as polyuronic acids, often benefit for certain applications, such as as a complexing agent or as a stabilizer.

Volgens de bovenbeschreven bekende werkwijze volgens T.J. Pain ter et al. wordt cellulose of amylose met natriumnitriet in fosforzuur geoxideerd. Daarbij wordt een produkt verkregen dat, in het geval van de oxidatie van cellulose, een gehalte van 87,5% aan glucuronzuur heeft en, in het geval van oxidatie van amylose, bij een opbrengst van 66 resp. 86% een gehalte aan glucuronzuur van 67-75% resp. $2-^6% heeft.According to the above-described known method according to T.J. Painter et al., Cellulose or amylose is oxidized with sodium nitrite in phosphoric acid. Thereby a product is obtained which, in the case of the oxidation of cellulose, has a content of 87.5% of glucuronic acid and, in the case of oxidation of amylose, in a yield of 66 resp. 86% a content of glucuronic acid of 67-75% resp. Has $ 2- ^ 6%.

Een nadeel van deze bekende werkwijze is het hoge verbruik aan oxidatiemiddel en de lange reactietijd (24 uur of meer). Bovendien moet het reactiemengsel aan bepaalde eisen wat betreft viscositeit en schuim-vorming voldoen. Verder is een hogere effectieve opbrengst gewenst.A drawback of this known method is the high oxidant consumption and the long reaction time (24 hours or more). In addition, the reaction mixture must meet certain viscosity and foaming requirements. Furthermore, a higher effective yield is desired.

Gevonden is nu een werkwijze die de genoemde nadelen niet heeft.A method has now been found which does not have the above-mentioned drawbacks.

De werkwijze volgens de uitvinding voor het oxideren van koolhydraten met een primaire hydroxylgroep door behandeling met stikstof oxiden in aanwezigheid van fosforzuur heeft als kenmerk dat men het koolhydraat oxideert met salpeterzuur of een zout daarvan in aanwezigheid van een katalytische hoeveelheid nitriet. Bij voorkeur gebruikt men hierbij een zout van salpeterzuur.The process according to the invention for oxidizing carbohydrates with a primary hydroxyl group by treatment with nitrogen oxides in the presence of phosphoric acid is characterized in that the carbohydrate is oxidized with nitric acid or a salt thereof in the presence of a catalytic amount of nitrite. Preferably, a salt of nitric acid is used.

Dankzij de werkwijze volgens de uitvinding kan in een veel kortere tijd (ongeveer 7 uur), bij een verminderd verbruik aan oxidatiemiddel, een geoxideerd koolhydraat worden verkregen dat, wat betreft oxidatie-graad, selectiviteit van de oxidatie en vermijding van depolymerisatie ten minste gelijkwaardig is aan de produkten van de bekende werkwijzen. Tevens blijkt de werkwijze volgens de uitvinding onafhankelijk van de stabiliteit van een schuim en van een bepaalde viscositeit waardoor de werkwijze ruimer toepasbaar is. ·Thanks to the process according to the invention, an oxidized carbohydrate which is at least equivalent in terms of degree of oxidation, selectivity of the oxidation and avoidance of depolymerization can be obtained in a much shorter time (approximately 7 hours), with a reduced consumption of oxidant. to the products of the known processes. The method according to the invention also appears to be independent of the stability of a foam and of a certain viscosity, so that the method is more widely applicable. ·

Onder een katalytische hoeveelheid nitriet wordt verstaan een hoeveelheid die minder is dan een voor oxidatie van alle primaire hydroxylgroepen tot carboxylgroepen benodigde hoeveelheid, in het bijzonder van minder dan 50# van de voor die volledige oxidatie benodigde hoeveelheid, volgens de volgende bruto reactievergelijking: RCH20H + 4 N02' -> RCOO* + 4 NO + 3 OH'A catalytic amount of nitrite means an amount that is less than an amount required for oxidation of all primary hydroxyl groups to carboxyl groups, in particular less than 50 # of the amount required for that complete oxidation, according to the following gross reaction equation: RCH20H + 4 NO2 '-> RCOO * + 4 NO + 3 OH'

Uitgedrukt in mol# bedraagt de katalytische hoeveelheid nitriet aldus minder dan 200 % ten opzichte van het koolhydraatmonomeer, bij voorkeur 1-100 mol#, met meer voorkeur 2-50 mol# en met de meeste voorkeur 10-20 mol#. Bij voorkeur bedraagt de katalytische hoeveelheid nitriet aldus, uitgedrukt als natriumnitriet, 1-25 gew.#, met meer voorkeur 5_10 gew.# ten opzichte van het koolhydraat. Het nitriet is bij voorkeur een zout van salpeterigzuur, zoals natrium- of kaliumnitriet.Expressed in moles #, the catalytic amount of nitrite is thus less than 200% relative to the carbohydrate monomer, preferably 1-100 moles #, more preferably 2-50 moles #, and most preferably 10-20 moles #. Preferably, the catalytic amount of nitrite, expressed as sodium nitrite, is 1-25 wt.%, More preferably 5-10 wt.%, Relative to the carbohydrate. The nitrite is preferably a salt of nitrous acid, such as sodium or potassium nitrite.

De oxidatie kan worden uitgevoerd met salpeterzuur of een zout daarvan, zoals lithium-, natrium-, kalium- of calcium-nitraat. Van het oxidatiemiddel gebruikt men bij voorkeur 0,8-2 equivalenten, met meer voorkeur 1-1,5 equivalenten, d.w.z. 1,33“2 mol nitraat of salpeterzuur per mol koolhydraat-monomeer, of wel ongeveer 50-75 gew.# salpeterzuur of de overeenkomstige hoeveelheid nitraat ten opzichte van het koolhydraat. De oxidatie met nitraat kan in de volgende bruto reactievergelijking worden weergegeven: 3 RCH20H + 4 N03“ - 3 RC00" + 4 NO + OH' + 4 H20 Het proces is autokatalytisch, hetgeen blijkt uit het feit dat er een inductieperiode is, welke drastisch wordt verkort, maar niet geheel verdwijnt, door toevoeging van een kleine hoeveelheid nitriet. Aangenomen wordt dat nitriet niet zelf de katalysator is, maar direct of indirect de oxidatiereactie start, waarbij een katalysator wordt gevormd (bij voorbeeld stikstofmonoxide) die vervolgens de oxidatiereactie door nitraat aan de gang houdt.The oxidation can be carried out with nitric acid or a salt thereof, such as lithium, sodium, potassium or calcium nitrate. Preferably, the oxidant uses 0.8-2 equivalents, more preferably 1-1.5 equivalents, ie 1.33-2 moles nitrate or nitric acid per mole carbohydrate monomer, or about 50-75 wt% nitric acid or the corresponding amount of nitrate to the carbohydrate. The oxidation with nitrate can be represented in the following gross reaction equation: 3 RCH20H + 4 NO3 “- 3 RC00” + 4 NO + OH '+ 4 H20 The process is autocatalytic, which is evidenced by the fact that there is an induction period, which is drastic is shortened, but does not disappear completely, by adding a small amount of nitrite It is assumed that nitrite is not itself the catalyst, but directly or indirectly initiates the oxidation reaction to form a catalyst (eg nitric oxide) which then oxidizes the reaction by nitrate going on.

De werkwijze volgens de uitvinding is bruikbaar voor het oxideren van koolhydraten van zeer uiteenlopende aard en herkomst (plantaardig, dierlijk, microbieel, synthetisch). Zowel monomere koolhydraten (mono-sachariden, suikeralcoholen), als dimere, oligomere en polymere koolhydraten kunnen worden geoxideerd, in het bijzonder wanneer deze een primaire alcoholfunctie bezitten. Voorbeelden van polymere koolhydraten zijn β-glucanen, in het bijzonder cellulose en fracties, derivaten en hydrolyseprodukten daarvan, α-glucanen, in het bijzonder zetmeel en fracties, derivaten en hydrolyseprodukten - zoals amylose en amylo-dextrine - daarvan, en cyclische equivalenten daarvan zoals cyclo-dextrine, verder andere polysachariden, zoals inuline, en natuurlijke of kunstmatige gommen, zoals xanthaan, pectine, guar, johannisbroodmeel, pectine, algine, arabische gom, dragant, carrageen, agar, ghatti e.d.. In het bijzonder is de werkwijze geschikt voor de oxidatie van oligo-sachariden en polysacchariden, zoals zetmeel, cellulose of inuline, of een fractie, een hydrolyseprodukt of een derivaat daarvan.The method according to the invention is useful for oxidizing carbohydrates of very different nature and origin (vegetable, animal, microbial, synthetic). Both monomeric carbohydrates (mono-saccharides, sugar alcohols) and dimer, oligomeric and polymeric carbohydrates can be oxidized, especially when they have a primary alcohol function. Examples of polymeric carbohydrates are β-glucans, in particular cellulose and its fractions, derivatives and hydrolysis products thereof, α-glucans, in particular starch and fractions, derivatives and hydrolysis products - such as amylose and amylo-dextrin - thereof, and cyclic equivalents thereof such as cyclo-dextrin, further other polysaccharides, such as inulin, and natural or artificial gums, such as xanthan, pectin, guar, johannis bread meal, pectin, algin, gum arabic, dragant, carrageenan, agar, ghatti etc. In particular, the method is suitable for the oxidation of oligosaccharides and polysaccharides, such as starch, cellulose or inulin, or a fraction, a hydrolysis product or a derivative thereof.

De werkwijze volgens de uitvinding kan worden toegepast voor de bereiding van volledig gecarboxyleerde koolhydraten, m.a.w. van poly-uronzuren. Men kan de werkwijze echter ook met voordeel toepassen voor het bereiden van gedeeltelijk gecarboxyleerde koolhydraten, waarin slechts een deel van de primaire hydroxylgroepen van het koolhydraat is geoxideerd. Bij voorkeur bereidt men koolhydraten met een carboxylgehalte van ten minste 60%, in het bijzonder van ten minste 70%.The process according to the invention can be used for the preparation of fully carboxylated carbohydrates, i.e. of polyuronic acids. However, the process can also be advantageously used to prepare partially carboxylated carbohydrates in which only part of the primary hydroxyl groups of the carbohydrate have been oxidized. Carbohydrates with a carboxyl content of at least 60%, in particular of at least 70%, are preferably prepared.

De werkwijze volgens de uitvinding wordt uitgevoerd in een zuur reactiemedium, welk zuur bij voorkeur ook water-onttrekkende eigenschappen heeft. In het bijzonder gebruikt men hiervoor fosforzuur, waarbij de concentratie fosforzuur in het medium bij voorkeur ten minste 50 gew.%, met meer voorkeur ten minste 60 gevi.% en in het bijzonder 75"92 gew.% bedraagt. Bij voorkeur werkt men niet geheel watervrij, maar bevat het reactiemengsel 5~25 gew.JÏ water.The process according to the invention is carried out in an acidic reaction medium, which acid preferably also has water-extracting properties. In particular, phosphoric acid is used for this, in which the concentration of phosphoric acid in the medium is preferably at least 50% by weight, more preferably at least 60% by weight and in particular 75 "92% by weight. completely anhydrous, but the reaction mixture contains 5 ~ 25 wt.% water.

Het is van belang gebleken dat het koolhydraat goed in het reactiemedium oplost. Voor moeilijk oplosbare koolhydraten zoals aardappelzetmeel kan het nodig zijn enige uren (bijv. 2 uur) goed te roeren alvorens het zetmeel geheel is opgelost. Voor in water oplosbaar aardappelzetmeel en voor amylose duurt het oplossen gewoonlijk ongeveer 1 uur en voor laagmoleculaire koolhydraten zoals cyclodextrine minder dan een half uur.It has been found important that the carbohydrate dissolves well in the reaction medium. For sparingly soluble carbohydrates such as potato starch, it may be necessary to stir well for several hours (e.g. 2 hours) before the starch has completely dissolved. Dissolving usually takes about 1 hour for water-soluble potato starch and for amylose, and less than half an hour for low molecular weight carbohydrates such as cyclodextrin.

De oxidatie van polymere koolhydraten verloopt in het algemeen langzamer dan die van laagmoleculaire koolhydraten, doordat in het eerste geval de hoge viscositeit leidt tot schuimvorming en daarmee tot een lagere concentratie oxidatiemiddel in de vloeistoffase.The oxidation of polymeric carbohydrates is generally slower than that of low-molecular carbohydrates, because in the first case the high viscosity leads to foaming and thus to a lower concentration of oxidant in the liquid phase.

De reactietemperatuur kan variëren van ongeveer 0°C tot ongeveer 50eC. Bij voorkeur wordt de reactie uitgevoerd bij temperaturen van 30eC of minder en met meer voorkeur bij kamertemperatuur of lagere temperaturen.The reaction temperature can range from about 0 ° C to about 50eC. Preferably, the reaction is conducted at temperatures of 30 ° C or less, and more preferably at room temperature or lower temperatures.

Na de reactie kan het mengsel worden opgewerkt en kan het geoxideerde koolhydraat worden geïsoleerd door toevoegen van een oplosmiddel waarin het fosforzuur en de overige anorganische stoffen oplossen en het produkt niet oplost, bij voorbeeld een alcohol. Verdere zuivering kan op op zichzelf bekende wijze worden uitgevoerd. De opbrengsten liggen in het algemeen boven 80-90#.After the reaction, the mixture can be worked up and the oxidized carbohydrate can be isolated by adding a solvent in which the phosphoric acid and the other inorganic substances dissolve and the product does not dissolve, for example an alcohol. Further purification can be carried out in a manner known per se. The yields are generally above 80-90 #.

VoorbeeldenExamples

AlgemeenGeneral

Aardappelzetmeel (in water oplosbaar, 21,5# amylose, 10# water) en B-cyclodextrine (13.5# water) waren afkomstig van Avebe. Amylodextrine (polymerisatiegraad 25) werd verkregen uit waxy-maïszetmeel met pullulanase (zie Nederlands octrooischrift 165500). Microkristallijne cellulose (Avicel) was afkomstig van Merck. H3PO4 (85#), HN03 (65#), NaN02, NaN03, NaOH en NaH2P04.2H20 waren alle van analytische kwaliteit (Merck). Polygalacturonzuur (98#) was afkomstig van Sigma; D20 (99,9#) van Isotec Ine. en ethanol (96#) van Gist-Brocades.Potato starch (water soluble, 21.5 # amylose, 10 # water) and β-cyclodextrin (13.5 # water) were from Avebe. Amylodextrin (degree of polymerization 25) was obtained from waxy maize starch with pullulanase (see Dutch patent 165 500). Microcrystalline cellulose (Avicel) was from Merck. H3PO4 (85 #), HNO3 (65 #), NaNO2, NaNO3, NaOH, and NaH2PO4.2H20 were all analytical grade (Merck). Polygalacturonic Acid (98 #) was from Sigma; D20 (99.9 #) from Isotec Ine. and ethanol (96 #) from Gist-Brocades.

NMR-spectra werden opgenomen met een VARIAN UNITY-400 spectrometer ^H-resonantiefrequentie 400 MHz, 13-C-resonantiefrequentie 100 MHZ). 13C-NMR-spectra werden "gated decoupled" opgenomen waardoor een kwantitatieve bepaling mogelijk was. Alle monsters werden opgelost in D20. HPLC-analyse werd uitgevoerd met een Ultrapac TSK G5000PW kolom van 7,5 x 600 mm, gekoppeld aan een Rl-detector (Spectra Physics, SP 8430). Als eluens werd fosfaatbuffer (0,1M NaH2P04.2H20 met 1 M NaOH op pH 7 gebracht) gebruikt. De absorptie bij 520 nm werd gemeten met een Perkin-Elmer Lambda 5 UV/VIS spectrofotometer. Er werd gecentrifugeerd in een Sorvall RC-5B apparaat.NMR spectra were recorded with a VARIAN UNITY-400 spectrometer (H resonance frequency 400 MHz, 13-C resonance frequency 100 MHZ). 13 C NMR spectra were gated decoupled, allowing quantitative determination. All samples were dissolved in D20. HPLC analysis was performed with a 7.5 x 600 mm Ultrapac TSK G5000PW column coupled to an R1 detector (Spectra Physics, SP 8430). As eluent, phosphate buffer (0.1M NaH2 PO4.2H2 O with 1 M NaOH adjusted to pH 7) was used. The absorbance at 520 nm was measured with a Perkin-Elmer Lambda 5 UV / VIS spectrophotometer. Centrifuge in a Sorvall RC-5B device.

Voor de oxidatiereacties werd de aangegeven hoeveelheid (droog gewicht) koolhydraat bij 4°C opgelost in fosforzuur (85#) en vervolgens werden de oxidatiemiddelen (bijv. fijngemalen natriumnitraat en natrium-nitriet) toegevoegd. Aardappelzetmeel werd langzaam aan het fosforzuur toegevoegd om gelering en klontvorming te voorkomen. De reacties werden uitgevoerd bij 4eC (reactieduur ongeveer 30 uur, weinig depolymerisatie) of bij kamertemperatuur (reactieduur ongeveer 3 uur, meer depolymerisatie) .For the oxidation reactions, the indicated amount (dry weight) of carbohydrate was dissolved in phosphoric acid (85 #) at 4 ° C and then the oxidizing agents (e.g., finely ground sodium nitrate and sodium nitrite) were added. Potato starch was slowly added to the phosphoric acid to prevent gelation and lump formation. The reactions were run at 4 ° C (reaction time about 30 hours, little depolymerization) or at room temperature (reaction time about 3 hours, more depolymerization).

De reactiemengsels met aardappelzetmeel werden opgewerkt door toevoegen van ethanol/water 80/20, waardoor het produkt neersloeg. De vloeistof werd gefiltreed en het residu werd gewassen met ethanol/water 80/20 tot de vloeistof neutraal was. De reactiemengsels met amylodextrine of β-cyclodextrine werden opgewerkt door toevoegen van ethanol/water 80/20, waarna werd gecentrifugeerd. Het produkt werd vervolgens opgelost in water, neergeslagen met ethanol en weer gecentrifugeerd. Dit werd nog twee maal herhaald.The potato starch reaction mixtures were worked up by adding ethanol / water 80/20 to precipitate the product. The liquid was filtered and the residue was washed with ethanol / water 80/20 until the liquid was neutral. The reaction mixtures with amylodextrin or β-cyclodextrin were worked up by adding ethanol / water 80/20 and centrifuged. The product was then dissolved in water, precipitated with ethanol and centrifuged again. This was repeated two more times.

De produkten werden 4 uur onder verminderde druk bij 50 eC gedroogd. Het gehalte aan glucuronzuur werd bepaald met behulp van de uronzuur-bepaling van Blumenkrantz en Abdoe-Hansen, Anal. Biochem. 54, 484 (1973)· Er werd een ijklijn gemaakt van polygalacturonzuur (5, 10, 15, 20 pg). Van het reactieprodukt werden steeds monsters van 20 pg gemeten waarvan aan de hand van de ijklijn het percentage glucuronzuur werd bepaald. Het carboxylgehalte van het produkt werd bepaald door titratie van 0,2 g produkt met een 0,10 M NaOH-oplossing, dan wel door toevoegen van een overmaat 0,1 M calciumacetaat-oplossing en terug-titratie van het vrijgekomen azijnzuur met 0,10 M NaOH. De produkten werden verder gekarakteriseerd met behulp van NMR.The products were dried under reduced pressure at 50 ° C for 4 hours. The glucuronic acid content was determined by the uronic acid determination of Blumenkrantz and Abdoe-Hansen, Anal. Biochem. 54, 484 (1973) A calibration curve was made from polygalacturonic acid (5, 10, 15, 20 µg). 20 µg samples of the reaction product were always measured, the percentage of which was determined on the basis of the calibration line. The carboxyl content of the product was determined by titration of 0.2 g of product with a 0.10 M NaOH solution, or by adding an excess of 0.1 M calcium acetate solution and back titration of the released acetic acid with 0, 10 M NaOH. The products were further characterized using NMR.

Voorbeeld IExample I

2,5 g aardappelzetmeel (in water oplosbaar) werd opgelost in 25 ml 85# fosforzuur. Aan de oplossing werden 2,0 g natriumnitraat en 0,2 g natriumnitriet (fijngemalen) toegevoegd. Na 6 uur reactie bij kamertemperatuur werd het reactiemengsel opgewerkt. Opbrengst: 2,44 g; percentage uronzuur: 85%-Voorbeeld II2.5 g of potato starch (water-soluble) was dissolved in 25 ml of 85 # phosphoric acid. 2.0 g of sodium nitrate and 0.2 g of sodium nitrite (finely ground) were added to the solution. After 6 hours of reaction at room temperature, the reaction mixture was worked up. Yield: 2.44 g; percentage of uronic acid: 85% Example II

Voorbeeld I werd herhaald met dien verstande dat de reactie werd uitgevoerd bij 4°C gedurende 24 uur. Opbrengst: 2,36 g; percentage uronzuur: J0%; er trad minder depolymerisatie op dan bij kamertemperatuur (Voorbeeld I).Example I was repeated except that the reaction was carried out at 4 ° C for 24 hours. Yield: 2.36 g; percentage of uronic acid: J0%; less depolymerization occurred than at room temperature (Example I).

Voorbeeld IIIExample III

Aardappelzetmeel (10,0 g) werd opgelost in 50 ml 85% fosforzuur. Aan de oplossing werden 7.5 E natriumnitraat en 0,3 g natriumnitriet (fijngemalen) toegevoegd. Na 3»5 uur reactie bij kamertemperatuur werd het reactiemengsel opgewerkt. Opbrengst: 10,3 E! percentage uronzuur: 59%- Het lagere uronzuurgehalte is waarschijnlijk te wijten aan de te korte reactietijd.Potato starch (10.0 g) was dissolved in 50 ml of 85% phosphoric acid. 7.5 E sodium nitrate and 0.3 g sodium nitrite (finely ground) were added to the solution. After reaction for 3 hours at room temperature, the reaction mixture was worked up. Yield: 10.3 E! percentage of uronic acid: 59% - The lower uronic acid content is probably due to the reaction time being too short.

Voorbeeld IVExample IV

Oxidatie van β-cyclodextrine.Oxidation of β-cyclodextrin.

De werkwijze van voorbeeld 11 werd herhaald met 3 ml water en een variabele hoeveelheid natriumnitraat: 1) 0,5 g; 2) 1,0 g en 3) 1.5 E· Voor opwerken werden de volgende percentages glucuronzuur gemeten: 1) 62%; 2) 74% en 3) 82%. Na opwerken waren de percentages respectievelijk 62%, 61% en 58%. De opbrengst van 1) was niet kwantitatief, die van 2) en 3) wel.The procedure of Example 11 was repeated with 3 ml of water and a variable amount of sodium nitrate: 1) 0.5 g; 2) 1.0 g and 3) 1.5 E · For work-up, the following percentages of glucuronic acid were measured: 1) 62%; 2) 74% and 3) 82%. After work-up, the percentages were 62%, 61% and 58%, respectively. The yield of 1) was not quantitative, the yield of 2) and 3) was.

Voorbeeld VExample V

Oxidatie van B-cyclodextrine.Oxidation of B-cyclodextrin.

Aan 0,70 g natriumnitraat (8,2 mmol) in 5.0 ml 85% fosforzuur werd 0,61 (droog gewicht) β-cyclodextrine (=3.7 mmol anhydroglucose-eenheden toegevoegd. Een gedeelte van het nitraat ging pas tijdens de reactie in oplossing. Na een half uur werd 40 mg (0,58 mmol) natriumnitriet toegevoegd. Na nog eens 80 minuten was een percentage glucuronzuur van ongeveer 80 verkregen, dat daarna niet veel meer steeg.To 0.70 g of sodium nitrate (8.2 mmol) in 5.0 ml of 85% phosphoric acid, 0.61 (dry weight) of β-cyclodextrin (= 3.7 mmol of anhydroglucose units. Part of the nitrate only dissolved during the reaction After half an hour, 40 mg (0.58 mmol) of sodium nitrite was added.After another 80 minutes, a percentage of glucuronic acid of about 80 was obtained, which did not increase much after that.

Voorbeeld VIExample VI

Voorbeeld V werd herhaald, waarbij echter in plaats van 40 mg natriumnitriet respectievelijk 60, 20 en 0 mg (0,87, 0,29 en 0 mmol) natriumnitriet werd toegevoegd. De resultaten zijn, tezamen met die van voorbeeld V, weergegeven in Fig. 1. Daaruit blijkt dat de hoeveelheid nitriet niet van grote invloed is op de omzettingsgraad en de omzettings-snelheid, wel echter op de inductietijd. De lijn voor 0 g nitriet vertoont pas na ongeveer drie uur een helling.Example V was repeated, however, instead of 40 mg of sodium nitrite, 60, 20 and 0 mg (0.87, 0.29 and 0 mmol) of sodium nitrite were added, respectively. The results, along with those of Example V, are shown in FIG. 1. It shows that the amount of nitrite does not have a major influence on the conversion rate and the conversion speed, but it does influence the induction time. The line for 0 g nitrite does not slope until after about three hours.

Voorbeeld VIIExample VII

Voorbeeld V werd herhaald, waarbij echter in plaats van 0,7 g natriumnitraat respectievelijk 0,5, 0,4, 0,3. 0,2 en 0,1 g natriumnitraat werd gebruikt. De resultaten zijn, tezamen met die van voorbeeld V, weergegeven in Fig. 2. Daaruit blijkt dat wanneer minder dan een equivalente hoeveelheid natriumnitraat (< 0,4 g) wordt toegepast, de reactie duidelijk trager verloopt.Example V was repeated, but instead of 0.7 g of sodium nitrate, 0.5, 0.4, 0.3, respectively. 0.2 and 0.1 g of sodium nitrate were used. The results, along with those of Example V, are shown in FIG. 2. This shows that when less than an equivalent amount of sodium nitrate (<0.4 g) is used, the reaction is considerably slower.

Voorbeeld VIIIExample VIII

Voorbeeld V werd herhaald, waarbij echter aan het fosforzuur respectievelijk 0,2, 0,4, 0,7, 1,0 en 1,5 ml water (resulterend in resp. 82#, 79%, 75%. 71# en 65# fosforzuur) was toegevoegd. De resultaten zijn, tezamen met die van voorbeeld V, weergegeven in Fig. 3* Daaruit blijkt dat meer water leidt tot een tragere reactie, in het bijzonder wanneer minder dan 75# fosforzuur aanwezig is. Bij gehalten beneden 75# veranderde de kleur van het reactiemengsel van groen naar lichtblauw. Het resultaat met 92# fosforzuur was vrijwel gelijk aan dat met 85# fosforzuur. Bij een fosforzuurgehalte van 95# daalde de reactiesnelheid weer en werd het reactiemengsel geel.Example V was repeated, however with the phosphoric acid 0.2, 0.4, 0.7, 1.0 and 1.5 ml of water (resulting in 82 #, 79%, 75%, 71 # and 65, respectively). # phosphoric acid) was added. The results, along with those of Example V, are shown in FIG. 3 * This shows that more water leads to a slower reaction, especially when less than 75 # phosphoric acid is present. At levels below 75 #, the color of the reaction mixture changed from green to light blue. The result with 92 # phosphoric acid was almost the same as with 85 # phosphoric acid. At a phosphoric acid content of 95 #, the reaction rate dropped again and the reaction mixture turned yellow.

Voorbeeld IXExample IX

Oxidatie van β-cyclodextrine.Oxidation of β-cyclodextrin.

De oxidatie werd uitgevoerd bij kamertemperatuur met natriumnitraat als oxidatiemiddel. Hiervan werd 1,4 g gebruikt in 15 ml 85# Η3Ρ0ή met een variabele hoeveelheid water (0 ml, 2 ml en 4 ml, resulterend in een fosforzuurconcentratie van resp. 85#, 75# en 67#) en 50 mg natrium-nitriet. Telkens werd een maximaal percentage uronzuur van 70-75# bereikt: bij 85# H3P04 was dit maximum na ongeveer 3 uur bereikt, bij 75# na ongeveer 7 uur en bij 67# na ongeveer 9 uur.The oxidation was performed at room temperature with sodium nitrate as the oxidizing agent. 1.4 g of this was used in 15 ml of 85 # Η3Ρ0ή with a variable amount of water (0 ml, 2 ml and 4 ml, resulting in a phosphoric acid concentration of 85 #, 75 # and 67 #, respectively) and 50 mg of sodium nitrite . Each time a maximum percentage of uronic acid of 70-75 # was reached: with 85 # H3PO4 this maximum was reached after about 3 hours, with 75 # after about 7 hours and at 67 # after about 9 hours.

Werd dezelfde reactie uitgevoerd met 2 ml water maar zonder natriumnitriet dan werd pas na 11 uur een merkbaar begin van de omzetting waargenomen.If the same reaction was carried out with 2 ml of water but without sodium nitrite, a noticeable start of the reaction was only observed after 11 hours.

Voorbeeld XExample X.

Oxidatie van amylodextrine (polymerisatiegraad 25).Oxidation of amylodextrin (degree of polymerization 25).

2 g amylodextrine werd geoxideerd in 15 ml 85# fosforzuur en 3 ml water met 1,5 g NaN03 en 0,05 g NaN02. Na 8 uur werd een percentage uronzuur van 79# gevonden. Na opwerken was het percentage uronzuur 74#. Voorbeeld XI2 g of amylodextrin was oxidized in 15 ml of 85 # phosphoric acid and 3 ml of water with 1.5 g of NaNO 3 and 0.05 g of NaNO 2. After 8 hours, a percentage of uronic acid of 79 # was found. After work-up, the percentage of uronic acid was 74 #. Example XI

Aardappelzetmeel (2 g, droog gewicht) werd geoxideerd met 1 ml salpeterzuur en 3 ml water in 16 ml fosforzuur in aanwezigheid van 50 mg natriumnitriet. Bij opwerken na 8 uur werd 90# glucuronzuur gevonden (uronzuurbepaling). Van het geïsoleerde produkt bedroeg het carboxyl-gehalte 80#.Potato starch (2 g, dry weight) was oxidized with 1 ml of nitric acid and 3 ml of water in 16 ml of phosphoric acid in the presence of 50 mg of sodium nitrite. Working up after 8 hours, 90 # glucuronic acid was found (uronic acid determination). The carboxyl content of the isolated product was 80%.

Voorbeeld XIIExample XII

Microkristallijne cellulose (7,0 g) werd bij 4eC opgelost in 100 ml 85# fosforzuur. Aan de oplossing werden fijngemalen natriumnitraat (6,0 g) en fijngemalen natriumnitriet (0,7 g) toegevoegd.Microcrystalline cellulose (7.0 g) was dissolved in 100 ml of 85 # phosphoric acid at 4 ° C. Finely ground sodium nitrate (6.0 g) and finely ground sodium nitrite (0.7 g) were added to the solution.

Na 26 uur reactie bij 4°C werd 400 ml ethanol (-20°C) toegevoegd. Het gevormde neerslag werd gewassen en gedroogd. Opbrengst: 7,2 g. Uronzuur-gehalte: 86#.After 26 hours of reaction at 4 ° C, 400 ml of ethanol (-20 ° C) was added. The precipitate formed was washed and dried. Yield: 7.2 g. Uronic acid content: 86 #.

Voorbeeld XIIIExample XIII

Amylose (10,0 g) werd bij 4®C opgelost in 100 ml 85# fosforzuur. Aan de oplossing werden fijngemalen natriumnitraat (8,0 g) en fijngemalen natriumnitriet (1,0 g) toegevoegd. Na 28 uur reactie bij 4°C werd 400 ml ethanol (-20*0) toegevoegd. Het gevormde neerslag werd gewassen en gedroogd. Opbrengst: 10,1 g. Uronzuurgehalte: 64#.Amylose (10.0 g) was dissolved in 100 ml of 85 # phosphoric acid at 4®C. Finely ground sodium nitrate (8.0 g) and finely ground sodium nitrite (1.0 g) were added to the solution. After 28 hours of reaction at 4 ° C, 400 ml of ethanol (-20 * 0) was added. The precipitate formed was washed and dried. Yield: 10.1 g. Uronic acid content: 64 #.

Claims (7)

1. Werkwijze voor het oxideren van koolhydraten met een primaire hydroxylgroep door behandeling met nitriet in aanwezigheid van fosfor* zuur, met het kenmerk dat men het koolhydraat oxideert met salpeterzuur of een zout daarvan in aanwezigheid van een katalytische hoeveelheid nitriet.A process for oxidizing carbohydrates with a primary hydroxyl group by treatment with nitrite in the presence of phosphoric acid, characterized in that the carbohydrate is oxidized with nitric acid or a salt thereof in the presence of a catalytic amount of nitrite. 2. Werkwijze volgens conclusie 1, waarbij de katalytische hoeveelheid nitriet 1-25 gew.# ten opzichte van het koolhydraat (2 - 50 mol.# ten opzichte van het koolhydraat-monomeer) bedraagt.The process according to claim 1, wherein the catalytic amount of nitrite is 1-25 wt. # Of the carbohydrate (2 - 50 moles # of the carbohydrate monomer). 3- Werkwijze volgens conclusie 2, waarbij de katalytische hoeveelheid nitriet 2-20 gew.# ten opzichte van het koolhydraat (4 - 40 mol.# ten opzichte van het koolhydraat-monomeer) bedraagt.The process according to claim 2, wherein the catalytic amount of nitrite is 2-20 wt. # Of the carbohydrate (4-40 mol. # Of the carbohydrate monomer). 4. Werkwijze volgens een der conclusies 1-3. waarbij de concentratie van het fosforzuur 75~92 gew.# bedraagt.Method according to any one of claims 1-3. the concentration of the phosphoric acid being 75 ~ 92 wt%. 5. Werkwijze volgens een der conclusies 1-4, waarbij men het koolhydraat oxideert in aanwezigheid van 5"25 gew.# water.A process according to any one of claims 1-4, wherein the carbohydrate is oxidized in the presence of 5 "25 wt.% Water. 6. Werkwijze volgens een der conclusies 1-5, waarbij men het koolhydraat oxideert met een zout van salpeterzuur.The process according to any one of claims 1 to 5, wherein the carbohydrate is oxidized with a salt of nitric acid. 7- Werkwijze volgens een der conclusies 1-6, waarbij het koolhydraat zetmeel, cellulose of inuline, of een fractie, een hydrolyse-produkt of een derivaat daarvan is.A method according to any one of claims 1-6, wherein the carbohydrate is starch, cellulose or inulin, or a fraction, a hydrolysis product or a derivative thereof.
NL9301172A 1993-07-05 1993-07-05 Process for oxidizing carbohydrates. NL194471C (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NL9301172A NL194471C (en) 1993-07-05 1993-07-05 Process for oxidizing carbohydrates.

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NL9301172 1993-07-05
NL9301172A NL194471C (en) 1993-07-05 1993-07-05 Process for oxidizing carbohydrates.

Publications (3)

Publication Number Publication Date
NL9301172A true NL9301172A (en) 1995-02-01
NL194471B NL194471B (en) 2002-01-02
NL194471C NL194471C (en) 2002-05-03

Family

ID=19862620

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NL9301172A NL194471C (en) 1993-07-05 1993-07-05 Process for oxidizing carbohydrates.

Country Status (1)

Country Link
NL (1) NL194471C (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1251140A1 (en) * 2001-04-20 2002-10-23 SCA Hygiene Products Zeist B.V. Process for oxidising primary hydroxyls in carbohydrates
US6582559B2 (en) 2000-05-04 2003-06-24 Sca Hygiene Products Zeist B.V. Aldehyde-containing polymers as wet strength additives
US6849156B2 (en) 2001-07-11 2005-02-01 Arie Cornelis Besemer Cationic fibers

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB709684A (en) * 1951-09-21 1954-06-02 Nyma Kunstzijdespinnerij Nv Improvements in or relating to the oxidation of cellulose
FR1144815A (en) * 1956-03-23 1957-10-18 Chugai Pharmaceutical Co Ltd Process for preparing oxidized starch for the production of glucuronolactone

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB709684A (en) * 1951-09-21 1954-06-02 Nyma Kunstzijdespinnerij Nv Improvements in or relating to the oxidation of cellulose
FR1144815A (en) * 1956-03-23 1957-10-18 Chugai Pharmaceutical Co Ltd Process for preparing oxidized starch for the production of glucuronolactone

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
J.H.ARENDT ET AL.: "Oxidation of cellulose by acid-sodium nitrite systems", JOURNAL OF POLYMER SCIENCE; PART C : POLYMER SYMPOSIA, no. 42, 1973, pages 1521 - 9 *
W.W.PIGMAN ET AL.: "Oxidation of D-Galactose and Cellulose with Nitric Acid, Nitrous Acid and Nitrogen Oxides", JOURNAL OF THE AMERICAN CHEMICAL SOCIETY, vol. 71, 1949, pages 2200 - 2204 *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6582559B2 (en) 2000-05-04 2003-06-24 Sca Hygiene Products Zeist B.V. Aldehyde-containing polymers as wet strength additives
US6896725B2 (en) 2000-05-04 2005-05-24 Sca Hygiene Products Zeist B.V. Aldehyde-containing polymers as wet strength additives
EP1251140A1 (en) * 2001-04-20 2002-10-23 SCA Hygiene Products Zeist B.V. Process for oxidising primary hydroxyls in carbohydrates
US6849156B2 (en) 2001-07-11 2005-02-01 Arie Cornelis Besemer Cationic fibers

Also Published As

Publication number Publication date
NL194471C (en) 2002-05-03
NL194471B (en) 2002-01-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
NL194919C (en) Process for oxidizing carbohydrates.
Coseri et al. One-shot carboxylation of microcrystalline cellulose in the presence of nitroxyl radicals and sodium periodate
Furusaki et al. Facile preparation and inclusion ability of a chitosan derivative bearing carboxymethyl-β-cyclodextrin
US3873614A (en) Process for preparing oxidized carbohydrates and products
Lewicka et al. Chemical modifications of starch: microwave effect
KR20010102361A (en) Process for selective oxidation of primary alcohols and novel carbohydrate aldehydes
Floor et al. Preparation and calcium complexation of oxidized polysaccharides. Part I: Oxidation of maltodextrins and starch with alkaline sodium hypochlorite
JPH058201B2 (en)
JPH0140041B2 (en)
Buchanan et al. Preparation and characterization of arabinoxylan esters and arabinoxylan ester/cellulose ester polymer blends
Sakakibara et al. TEMPO-mediated oxidation on galactomannan: Gal/Man ratio and chain flexibility dependence
NL9301172A (en) Method for oxidizing carbohydrates.
NL2025805A (en) Method for increasing resistance and yield of resistant dextrin
JPH0583081B2 (en)
Suksiri et al. Enhancement of large ring cyclodextrin production using pretreated starch by glycogen debranching enzyme from Corynebacterium glutamicum
Al-Muhanna et al. Synthesis of tailor-made polysaccharides: An overview
EP1165618B1 (en) Method for producing cellulose sulfoacetate derivatives and products and mixtures thereof
Sondari et al. Effect of Catalyst and Cross‐Linker Concentrations on the Functional and Chemical Properties of Sago Starch
Lavazza et al. Oxidation of galactomannan by laccase plus TEMPO yields an elastic gel
CA2247109A1 (en) Process for oxidising starch
JP2002034587A (en) Process for producing soluble branched α-glucan, soluble branched α-glucan and anti-aging agent for α-glucan
Hamilton et al. Reduction of the products of periodate oxidation of carbohydrates. III. The constitution of amylopectin1
Van Poucke et al. Shaking up conjugates between chitosan and aldehydes via mechanochemistry
Hassid et al. The Molecular Structure of Canna Starch
Heeres et al. Synthesis and reduction of 2-nitroalkyl polysaccharide ethers

Legal Events

Date Code Title Description
A1B A search report has been drawn up
BC A request for examination has been filed
V4 Discontinued because of reaching the maximum lifetime of a patent

Effective date: 20130705