UA58595C2 - Спосіб отримання 4,1',6'-трихлор-4,1',6'-тридезоксигалактоцукрози - Google Patents

Abstract

Винахід стосується способу отримання 4,1',6'-трихлор-4,1',6'-тридезоксигалактоцукрози, яка може використовуватися як цукровий інгредієнт (підсолоджувач) підвищеної солодкості, зокрема, у харчовій і фармацевтичній промисловості. Метою винаходу є підвищення технологічності способу отримання 4,1',6'-трихлор-4,1',6'-тридезоксигалактоцукрози і збільшення виходу цільового продукту. Спосіб отримання 4,1',6'-трихлор-4,1',6'-тридезоксигалактоцукрози, який включає вибіркове ацетилювання цукрози в піридині, хлорування отриманого 6-моноацетилованного продукту в положеннях 4,1',6', перацетилювання отриманого хлорпохідного в піридині, дезацетилювання розчином метилату натрію в метанолі і виділенням цільового продукту, на стадії вибіркового ацетилювання надлишок піридину видаляють відгоном із виморожуванням і потім здійснюють його повернення в технологічний процес, хлорування ведуть суспензією, яку отримують додаванням до диметилформаміду п'ятихлористого фосфору при інтенсивному перемішуванні при температурі нижче 20°С, отриманий на стадії перацетилювання повний ацетат 4,1',6'-трихлор-4,1',6'-тридезоксигалактоцукрози виділяють шляхом осадження водою, дезацетилювання проводять при рН=8,8, для виділення цільового продукту отриманий розчин нейтралізують, відфільтровують, знебарвлюють і випарюють у вакуумі до сухого залишку. Хлорування проводять додаванням до суспензії розчину 6-моноацетату цукрози в диметилформаміді з наступним нагріванням реакційної суміші до 108-110°С протягом не більше 2 годин і витримуванні при 108-110°С протягом не менше 1,5 години. Процеси приготування суспензії і хлорування ведуть в одному реакційному об'ємі.

Description

Опис винаходу

Винахід стосується способу отримання 4,1",6'-трихлор-4,1",6'-тридезоксигалактоцукрози, яка може 2 використовуватися в якості цукрового інгредієнта (підсолоджувана) підвищеної солодкості, зокрема, у харчовій і фармацевтичній промисловості.

Підсолоджуючим агентом, який найбільш широко використовується, є природний вуглевод - цукроза.

В результаті пошуку альтернативних підсолоджувачів, які при високому ступені солодкості мали би низьку калорійність, знижували ризик ожиріння, захворювання карієсом і використовувались при виробництві дієтичних 70 продуктів, були знайдені як природні, так і синтетичні замінники цукру.

Однак, такий синтетичний підсолоджувач як сахарин, який у 300 разів солодше цукру, лишає після себе гіркий, металевий присмак. Цикломат у ЗО разів перевищує солодкість цукру, але не одержав широкого поширення через виявлені побічні ефекти. Аспартам солодше цукру в 100-200 разів, але він не стабільний, дуже чутливий до нагрівання і не може використовуватися в продуктах, які підлягають тепловій обробці. 12 У патенті Великобританії Мо1 543 167 були запропоновані в якості підсолоджуючих речовин для застосування в харчових і фармацевтичних продуктах хлорзамісні похідні цукрози, серед яких найбільш значну солодкість мала 4,1,6'-трихлор-4,1",6'-тридезоксигалактоцукроза: он г)

НС а о Мн н он н н ов/ стсі й о

НН Н с

Зазначена хімічна сполука - біла кристалічна речовина, у 400-800 разів перевищує по солодкості цукрозу, (3 добре розчинна у воді, має високу стабільністю і гарні смакові властивості (оса (есппоіоду, дапиагу 1988, р.60-63). Вона повільно гідролізується в організмі до моносахаридних залишків, не виявляє ніяких токсикологічних ефектів, не взаємодіє з іншими харчовими продуктами, не калорійна.

Відомий спосіб отримання 4,1",6'-трихлор-4,1",6'-тридезоксигалактоцукрози (патент Великобританії Мо2 145 о

О8ОА), який полягає в реакції фруктозильного сахариду, такого як цукроза або рафіноза, при Ге»! фруктозилтрансферазі, (мобілізованій на похідних целюлози, із наступним галогенуванням утвореного фруктозильного дисахариду. Вихід цільового продукту 5095, чистота 8595. Промислове використання о зазначеного способу утруднено, зокрема, внаслідок складності приготування ферменту, необхідності ретельного о видалення ферменту з реакційної суміші для запобігання гідролізу б-ацетату цукрози, складності регенерації 3о ферменту. о

Відомий також (патент Великобританії Мо2 079 749) спосіб отримання 4,1",6'-трихлор-4,1",6'-тридезоксигалактоцукрози, який полягає в: а) реакції цукрози з адилованим реагентом в умовах, що дають суміш похідних ацилованої цукрози, яка « містить, головним чином, б-моноацилований продукт, З 50 б) відокремленні похідних б-моноацилованої цукрози від інших ацилованих похідних, с в) реакції б-моноацилованої цукрози з хлоруючим агентом, здатним до хлорування в положеннях 4,1 та 6,

Із» г) деацилованні та виділенні утвореної 4,1",6'-трихлор-4,1",6'і--тридезоксигалактоцукрози.

Цільовий продукт отримують 9995 чистоти з загальним виходом біля 595. Низький вихід цільового продукту та наявність стадії відокремлення (стадія б) роблять відомий спосіб нетехнологічним.

Задачею даного винаходу є розробка ефективного промислового способу отримання і-й 4,1,6-трихлор-4,1",6'і--ридезоксигалактоцукрози, зокрема підвищення виходу цільового продукту. о Поставлена задача вирішена за допомогою заявленого винаходу.

Відповідно до винаходу описаний спосіб отримання 4,1,6'-трихлор-4,1",6'-тридезоксигалактоцукрози і-й виходячи із цукрози, який включає виборче ацетилювання цукрози у піридині, хлорування у положеннях 4,1",6'

Те) 20 отриманого 6б-моноацетилованого продукту, перацилювання отриманого хлорпохідного у піридині з наступною деетерифікацією і виділенням цільового продукту, який відрізняється тим, що з зони реакції виборчого сл ацетилювання видаляють відгоном із виморожуванням надлишок піридину і здійснюють його повернення у технологічний процес, наприклад у процес перацилювання, а, отриманий перацилюванням, повний ацетат 4,1,6-трихлор-4,1",6'і--тридезоксигалактоцукрози виділяють шляхом висадження водою, деадцилювання розчином 29 метоксиду натрію у спирті здійснюють при кімнатній температурі протягом не менше чотирьох часів при рнН-8,8,

ГФ) потім нейтралізований, відфільтрований і знебарвлений розчин випарюють у вакуумі до сухого залишку.

Хлорування продукту виборчого ацетилювання ведуть суспензією, отриманої додаванням до ДМФА о п'ятихлористого фосфору при інтенсивному перемішуванні і при температурі нижче 207"С, шляхом додавання до неї розчину б6-моноацетату цукрози у ДМФА при температурі нижче 207С із наступним нагріванням реакційної 60 суміші до 108-110" протягом не більш двох годин і витримуванні при 108-1107С протягом не менше 1,5 години.

Процеси приготування суспензії і хлорування ведуть в одному реакційному об'ємі.

Вихід цільового продукту - 6095 при чистоті 8595. Технологічність засобу, який заявляється, забезпечується за рахунок скорочення і спрощення проведення стадій синтезу, значного збільшення виходу цільового (кінцевого) продукту, швидкого і надійного контролю всіх стадій технологічного процесу спектральними бо методами.

Приклад 1.

Синтез 6-О-Ас-цукрози.

Цукрозу (харчовий цукор) (110г) розчиняють у піридині (110Омл) при кип'ятінні протягом 20 хвилин. Розчин охолоджують до кімнатної температури і додають оцтовий ангідрид (ЗЗмл). Реакційну суміш витримують при кімнатній температурі 1 годину. Після відгону піридину у вакуумі (виморужування у пастці) отриманий сироп складається із суміші цукрози, яка не прореагувала, моно-1 діацетатів цукрози. Цукрозу, яка не прореагувала, відокремлюють шляхом Її кристалізації зі спиртового розчину продукту ацетилування. За даними тонкошарової хроматографії (СНСІзЗ:МеонН-2:1) вміст б-ацетату цукрози в суміші - 60-6595 125,5г сиропу містять - бог 70. 8-О-Ас-цукрози.

Синтез пентаацетату 4,1,6'-трихлор-4,1",6'і--ридезоксигалактоцукрози.

Приготування реактиву Вільсмайєра

Диметилформамід (ДМФА) (490мл) охолоджують до 0"С у реакційній посудині. Потім додають п'ятихлористий фосфор (РСів) (344г) при інтенсивному перемішуванні, температуру підтримують нижче 20"С Реакційну суміш 7/5 Витримують при 07С протягом однієї години Отримані кристали реактиву Вільсмайєра відфільтровують і промивають ДМФА (2хХЗ5мл) І ефіром (бОмл). Вихід 260г.

Хлорування 6-О-Ас-цукрози

До реактиву Вільсмайєра додають ДМФА (27Омл) у реакційній посудині, оснащеною мішалкою, термометром, трубкою, яка осушує та банею, яка охолоджує. Розчин охолоджують до 0"С. Розчин 6-О-Ас-цукрози в 245мл ДМФА (6595) повільно додають до реакційної посудини при температурі нижче 207С. Потім усе перемішують 15 хвилин при 0"С, реакційну посудину поступово нагрівають на масляній бані протягом 1,5-2 годин до температури 1107С, яку підтримують протягом 2-х годин. Потім реакційну масу охолоджують до 207С і додають суміш метанол-амоній гідроксид (2:1) - до нейтральної реакції. Розчинники відганяють у вакуумі при 707С.

Залишок розчиняють у піридині (7ООмл) і додають оцтовий ангідрид (7/0Омл) при температурі не вище 60"С. сч

Реакційну суміш перемішують при 507 2 години. Потім суміш охолоджують до 20"С і додають метанол (етанол) (400мл) при температурі не вище 50"С. Розчинник відганяють у вакуумі при 707"С. Сиропоподібний залишок і) екстрагують гарячим толуолом (3х300мл). Отриманий екстракт концентрують до сиропу, який розчиняють у етилацетаті (ЗООмл). Етилацетатний розчин промивають водою (2х200мл) і промивні води знову екстрагують етилацетатом (2х150мл). Об'єднані етилацетатні екстракти сушать безводним сульфатом натрію, ю зо Відфільтровують, обробляють активованим вугіллям і концентрують до сиропу.

Дезацетилювання. Отримання 4,1",6'-трихлор-4,1,6'-тридезоксигалактоцукрози. Ме

Отриманий сироп розчиняють у метанолі (етанолі) (1095 р-н) 1М розчин натрію метоксиду в метанолі додають ю до рН-З і розчин перемішують 4 години при кімнатній температурі. Нейтралізацію проводять Іонообмінною смолою (Н") до рН-7. Розчин ще разом обробляють активованим вугіллям І концентрують у вакуумі до сухого со залишку Вихід 4,16'-трихлор-4,1",6'-тридезоксигалактоцукрози 740 905. ю

Приклад 2.

Суміш продуктів адетилювання цукрози з переважним вмістом б-ацетату цукрози після відділення цукрози, яка не прореагували, як це описано у прикладі 1, хлорують реактивом Вільсмайєра, який отримують в умовах, « описаних у прикладі 1. Осадок, який випав, без відфільтровування з реакційної маси розчиняють у сухому ДМФА 420 В охолоджену до 0"С суспензію додають розчин 6-О-Ас-цукрози і процес хлорування, також наступні стадії - с отримання кінцевого продукту проводять в умовах, описаних у прикладі 1. Вихід ц 4,1",6'-трихлор-4,1",6'-тридезоксигалактоцукрози 7-50 905. и"? Приклад 3.

Продукт виборчого ацетилювання цукрози хлорують реактивом Вільсмайєра за способом, описаним у прикладі 2. До суспензії реактиву Вільсмайєра (210г) у ДМФА (150мл), охолодженої до 0"С, повільно додають ос розчин б-ацетата цукрози (дійсний вміст 6-0О-Ас-цукрози 44г) у ДМФА (140мл) при температурі нижче 2076.

Реакційну суміш перемішують 15 хвилин при 0"С, нагрівають повільно на масляній бані до 1107 і перемішують со при цій температурі 2,5 години. Процес нагрівання реакційної суміші супроводжується виділенням хлористого с водню, який видаляють пропусканням сухого азоту через реакційну масу або вакуумною відкачкою, щоб запобігти осмолення продуктів реакції. Потім реакційну суміш охолоджують до 20"С і нейтралізують додаванням іш суміші метанол-амоній гідроксид (2:1), підтримуючи температуру нижче 50"С. Суміш концентрують до сиропу й сл ацетилюють додаванням піридину (43ЗОмл) і оцтового ангідриду (43Омл) при температурі 50"С протягом 2 годин.

Після цього суміш охолоджують, додають 200мл етилового спирту при температурі нижче 607С. Потім реакційну суміш випарюють до сиропу. Повний ацетат продукту хлорування в даному випадку висаджують водою і старанно промивають. Твердий продукт відфільтровують та сушать. Отримують бог пентаацетату 4,1",6'-трихлор-4,1",6'-тридезоксигалактоцукрози, який дезацетилюють за описаним в прикладі 2 способі. Вихід

Ф, 4,1",6'-трихлор-4,1",6'-тридезоксигалактоцукрози «60905. ко Приклад 4.

У процесі хлорування використовують суміш продуктів виборчого ацетилювання цукрози, отриману бо способом, описаним у прикладі 1, але без відділення цукрози, яка не прореагувала. Процес хлорування та інші стадії отримання кінцевого продукту здійснюють описаними ов прикладі 2 способами. Вихід 4,1",6'-трихлор-4,1,6- тридезоксигалактоцукрози «48905.

Приклад 5.

Продукт виборчого ацетилювання цукрози (без виділення цукрози, яка не прореагувала) хлорують реактивом 65 Вільсмайєра (у зміненому температурному режимі в порівнянні з умовами хлорування в прикладі 3). Розчин продукту ацетилювання в ДМФА (137г) (дійсний вміст 6-0О-Ас-цукрози 82г) поступово додають до розчину реактиву Вільсмайєра (400 г) у ДМФА (ЗООмл) при температурі не вище 20"С. Реакційну суміш перемішують при

ОС 15 хвилин, після цього повільно нагрівають протягом 1,5 години до 120-1257"С і витримують при цій температурі 1,5 години. Після охолодження до кімнатної температури реакційну масу нейтралізують сумішшю метанол-амоній гідроксид (2:11) при температурі нижче 50"С. Реакційну масу концентрують у вакуумі до густого сиропу та ацетилюють оцтовим ангідридом (8бОмл) у піридині (8бОмл) при температурі 50"С протягом 2 годин.

Після додавання етанолу (400мл) суміш концентрують до сиропу і виділяють повний ацетат продукту хлорування, як це описано в прикладі 3. Розчин тетраацетату в метанолі (1095 р-н) дезацетилюють метоксидом натрію (ЇМ, при рН-Я) при кімнатній температурі Розчин нейтралізують катіонообмінною смолою, /о Відфільтровують, знебарвлюють активованим вугіллям і випарюють у вакуумі до сухого залишку. Вихід 4,1,6-трихлор-4,1",6'і--ридезоксигалактоцукрози.

Claims (2)

Формула винаходу , й

1. Спосіб отримання 4,1",6'-трихлор-4,1",6'-тридезоксигалактоцукрози виходячи із цукрози, яка включає вибіркове ацетилювання цукрози в піридині, хлорування в положеннях 4,16" отриманого б-моноацетилованого продукту, перацилювання отриманого хлорпохідного в піридині з наступною деетерифікацією і виділенням цільового продукту, який відрізняється тим, що з зони реакції вибіркового адетилювання видаляють відгоном із 20р Виморожуванням надлишок піридину і здійснюють його повернення в технологічний процес, наприклад у процес перацилювання, а отриманий перацилюванням повний ацетат 4,1,6'-трихлор-4,1",6'-дезоксигалактоцукрози виділяють шляхом осадження водою, деацилювання розчином метоксиду натрію в спирті здійснюють при кімнатній температурі протягом не менше чотирьох годин при рнН-8,8, потім нейтралізований, відфільтрований і знебарвлений розчин випарюють у вакуумі до сухого залишку. сч

2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що хлорування продукту вибіркового ацетилювання ведуть суспензією, яку отримують додаванням до диметилформаміду (ДМФА) п'ятихлористого фосфору при о інтенсивному перемішуванні і при температурі нижче 207"С, шляхом додавання до неї розчину б-моноацетату цукрози в ДМФА при температурі нижче 20"С із наступним нагріванням реакційної суміші до 108-110" протягом не більше двох годин і витримуванні при 108-110" протягом не менше 1,5 години. ю зо З Спосіб за п. 2, який відрізняється тим, що процеси приготування суспензії і хлорування ведуть в одному реакційному об'ємі. б» тріїгя я " : " " : : пов о Офіційний бюлетень "Промислоава власність". Книга 1 "Винаходи, корисні моделі, топографії інтегральних мікросхем", 2003, М 8, 15.08.2003. Державний департамент інтелектуальної власності Міністерства освіти і 00 зв науки України. ю -

с . и? 1 (ее) 1 о 50 сл Ф) іме) 60 б5