Способ получения 6-сложных эфиров сахарозы

 

Изобретение касается сложных эфиров сахароз, в частности получения б-С -С -алкиловых или бензилового эфиров сахарозы, которые как полупродукты могут быть использованы в производстве сахаролозы, сладость которой в сотни раз превышает сахарозу. Цель - повышение выхода целевого продукта . Для этого сахарозу ацилируют три-С j-Сф-алкилортоацетатом при комнатной температуре в растворе или суспензии в инертном органическом растворителе в присутствии кислотного катализатора с последующим гидролизом полученного продукта избытком от теоретически требуемого количества воды в инертном органическом растворителе при рН 5-6 и дальнейшей обработкой избытком третичного аминового основания. В этом случае в получаемой смеси эфиров содержание 6-ацетата сахарозы достигает 85%. 1 табл. i (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСН ИХ

РЕСПУБЛИН

А3 (1)5 С 07 Н 13 04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К AATEHTY сн осок, носн, сн,он он но ььЪ L но он но сн,он о,: сн,он

H0 HO OH к,о о

R,0 0

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

IlO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4203407/04 (23) 16.09.87 (3i) 8622345 (32) 17.09.86 (33) GB (46) 30 ° 03 ° 91. Бюп. Р 12 (7 1) Тэйт энд Лайл Паблик Лимитед

Компани (СВ) (72) Филип Джон Симпсон (СВ) (53) 547.458.233.32.07(088.8) (56) Патент Великобритании 1-" 2079749В, кл..С 07 Н 3/04, 1982. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ 6-СЛОЖНЫХ ЭФИ-.

РОВ САХАРОЗЫ (57) Изобретение касается сложных эфиров сахароз, в частности получения

6-С(-С4 алкилОВых или бензилОВОгО эфиров сахароэы, которые как полупроИзобретение относится к химии сахаров, конкретно, к усовершенствованному способу получения 6-сложных эфиров сахарозы Общей формулы (I) где R I — С -С4-алкил HJIH бензил, которые являются промежуточными продуктами синтеза сахаролозы, сладость которого в несколько сотен раз превы".шает сладость сахарозы.

Цель изобретения — повышение выхода целевого продукта, которая дости„„SU„„163943

2 дукты могут быть использованы в про- . изводстве сахаролозы, сладость которой в сотни раз превышает сахарозу.

Цель - повышение выхода целевого продукта. Для этого сахарозу ацилируют три-С 1-С -алкилортоацетатом при комнатной температуре в растворе или .. суспензии в инертном органическом растворителе в присутствии кислотного катализатора с последующим гнпролизом полученного продукта избытком от теоретически требуемого количества воды в инертном органическом растворителе при рН 5-6 и дальнейшей обработкой избытком третичного аминового основания. В этом случае в получаемой смеси эфиров содержание б-ацетата сахарозы достигает 857. 1 табл. гается тем, что при комнатной температуре .сахарозу ацилируют три (С<-С - . алкил)ортоацетатом в растворе или сус" пензии в инертном органическом растворителе в присутствии кислотного катализатора, затем гидролизуют полу ченный 4-б-ортоацетат сахарозы общей формулы (Zi) где R1 имеет указанные значения выше;

Н - C,--С -. избытком от теоретически требуемого количества воды в инертном органи1639430

К раствору сахароэы (3-42 г) в диметилформамиде (27, 5 мп) добавляют триметиловый .эфир ортоуксусной кислоты (1,91 мл. 1,5 мол.экв) и каталитическое количество п толуолсульфо кислоты (25 мг). тонкослойная хроматография на двуокиси кремния (смесью 15 н-бутанола, этанола и воды в отноше-. нии 5:3:2) показывает фактическое окончание реакции с образованием нового соединения Ry (0,62) и лишь следы сахарозы (R 0,40) и промежуточ- 20 ного соединения (R< 0,54). Затем раствор нейтрализуют с использованием амберлита 1РА93 (0H), ионообменной смолы, фильтруют и фильтрат выпари" вают в вакууме до прозрачного бесцвет-25 ного сиропа (4,0 г). Пробу этого веШества ацетилируют традиционным методом с использованием уксусного ангидрида в пиридине. Спектр ЯМР на ( ядрах Н для гексаацетата согласует-,- 30

Э ся со структурой. Масс-спектр гексаацетата также в согласии со структу-. рой, показывая М -ОСН, равный 619.

Пример 2. Расшепление сложных;35 ортоэфиров . пиридиния (500 мг) . После нагревания в течение 2,5 ч реакционную смесь концентрируют при пониженном давлении с получением метил-4,6-ортобутирата сахароэы в виде прозрачного бесцветного сиропа (11 r) . Полученный сироп растворяют в пиридине (40 мп}, к которому для доведения реакционной смеси до рН 5,5 добавляют воду (2 мп, 4 мол.зкв) и тозилат пиридиния (200 мг).

Через 2 ч при 20 С добавляют пирио дин (4 мл) и еще через 2 ч раствор концентрируют до получения сиропа (v 16 r), содержашего 6-бутират саха-. розы (83%), 4-бутират сахарозы (5Х) и сахарозу (12X), как установлено

ВЭ)КХ на амино-колонке (Du Pont ZorЬах amino 4,6 мм х 250 мм), используя в качестве элюента смесь ацетонитрилвода (85:15). ческом растворителе при рН 5-6 с последующей обработкой избытком третичного аминового основания.

1 . 5

Пример 1. Получение метил4, 6-ортоацетата сахарозы.

Выполняют процесс, описанный в примере 1. После завершения получения сложного эфира, добавляют 10 об.R воды (8 мол. экв в расчете на саха40 розу) в раствор диметилформамнда беэ нейтрали запии паратолуолсульфокислот до рН 5,5. В этих условиях наблюдается расщепление сложного ортоэфира, однако требуется по меньшей мере 1 ч

45 для восстановления заметного количества сахарозы. Увеличением концентрации кислоты от первоначальных 4 до

6 мг/г сахарозы снижает время расщеп50 ления примерно до 20 мин и восстанав-. ливается значительно меньше сахарозы (таблица). Если добавку воды уменьшают до 5% (4 мол. экв), то расщепле. ние происходит так же, но перегруп55 пировка ацетата замедляется.

Пример 3. Получение 6-ацетата сахарозы.

Метил-4, б-ортоацетат сахапозы (1,0 г} растворяют в воде (10 мл)," раствор имеет рН 5. Через 1 ч при темпера гуре окружающей среды тонкослойная хроматография (смесью н-бута1 иола, этанола и воды в отношении

5: 3:2) показывает наличие основного компонента при Rg 0,54, только следы ортоацетата (Rg 0,62) и небольшой остаток сахарозы (R 0,40), Высокоэффективная жидкостная хроматография раствора через ? ч показывает основные компоненты с временем удержания

3,46 (сахароза), 4,66 (4-ацетат сахарозы) и 8,3 (6"ацетат) сахарозы) примерно в соотношении 7:49:43. Затем добавляют пиридин (1 мп) к водному раствору. Периодические анализы вы" сокоэффективной жидкостной хроматографией показывают увеличение конценграции 6-ацетата сахарозы с течением времени и уменьшение 4-ацетата саха- . розы. Через 4 ч соотношение сахарозы, 4-ацетата сахарозы и 6-ацетата сахаразы составляет 11:3:85 ° Затем раст" вор концентрируют досуха, а остаток растворяют в пиридине и выпаривают в вакууме до сиропа, для удаления остаточной воды. Раствор сиропа в пиридине (10 мл) оставляют на ночь над молекулярным ситом (4А)..

П р и и е р 4. Получение 6-бутирата сахарозы.

К перемешиваемой суспензии сахарозы (10 r) в пиридине (50 мп) при о

75 С добавляют три метил орт о бутик ат (5,2 мл, 1,1 мол.экв) и тозилат

5 1

Пример 5, Получение 6-ацетата сахарозы.

К перемешиваемой суспензии сахарозы (10 r) в пиридине (50 мп) при 75 С добавляют триэтилортоацетат (5,9 мп, 1, 1 мол. экв) и хпористый пиридиний (500 мг). После нагревания в течение примерно 2 ч смесь охлаждают до 25 С.и для доведения реакционной смеси до рН 5,5 добавляют хлористый пиридиний (200 мг) в воде (2 мл, 4 мол.экв). Через 2 ч при 20 С добавляют пиридин (4 мп) и еще через 2 ч раствор концентрируют до сиропа (16 г), содержащего 6-ацетат сахарозы (843, 4-ацетат сахарозы (4X) и сахарову (12Х), как установлено

ВЗЖХ на амино-колонке (Du Pont Еох "

bax amino 4,6 мм х. 253 мм),нспользуя в качестве элюента смесь ацетонитрилвода (85: 15).

Пробы 6-ацетата сахарозы очищают кристаллизацией из метанола и получают продукт с т.пл. 94-96 С ° (00„

+66,3 (с 2,0, вода). Спектр ЛИР на ядрах С (диметилсульфоксид-d<) . 3 меде 99

6-Ацетат Сахароза сахарозы

170 -СО-СН

103 9 2 ° 104 4

91,5 1

82,8 5 82,8

77,0 3 77,4

74,6 4 74,7

728 3 7.3, 3

71,6 2 72,0

70,3* 5 73,3*

70,0. 4 70,2

63,9 6 60,9*

62,7 6, 62,6

62,3 1 62,4

20, 8 -СО-СН g

"Существенная разница.

Пример 6. Получение 6-бензоата сахарозы.

К перемешиваемой суспензии сахарозы (10 r) в пиридине (50 мл) при . 75 С добавляют триметилортобеизоат (6,02 мп, 1,2 мол.экв) и тозилат пиридиния (500 мг). После нагревания в течение 2,5 ч реакционную смесь концентрируют при пониженном давлении с получением метил-4,6-ортобензоата сахарозы в виде прозрачного, бесцветного сиропа (11 r). Полученный сироп растворяют в пиридине (40 мл), к ко- .

639430 6 торому для доведения реакционной смеси до рН 5,0 добавляют воду (2 мп, 4 мол.экв) и тозилат пиридиния (400 мг). Через 12 ч при 20 С добавляют пиридин (4 мл) и еще через 6 ч раствор упаривают до сиропа приблизи-. тельно 15 r, содержащего 6-бензоат са-... харовы (80X), 4-бенэоат сахароэы (8Х)

10 и сахарозу (12Х), как установлено

ВЗНХ на амико-колонке (Du Pont Korbax

amino 4,6 мм х 250 мм), используя в качестве элюента смесь ацетонитрилвода (852 15) .

15 Пример 7. Получение сахара-. лозы.

Хлористый тионил (1,52 мп, 8 мол.зкв) добавляют к раствору трифенил20 фосфиноксида (2, 17 г, 3 мол. экв) в пиридине (8 мп), Раствор нагревают до 50 С до добавления раствора б-аце-. тата сахарозы в пиридине (около 1 r s .10 мп). Смесь нагревают до 95оС и вы25 держивают при этой температуре 1 ч. Затем смесь ацетилируют известным методом, используя уксуснмй ангидрид в пиридине. Тонкослойная хроматогра фия диэтиловый эфир-бензин в отноше30.нни 4:1 ацетилированной реакционной

i смеси показывает основной компонент, относящийся к пентаацетату сахаралозы, следы тетраацетата тетрахпоргалактосахарозы и линейного материала основания. Пентаацетат сахаралоэы отделяют кристаллизацией, растворяют в метаноле и деацетилируют обработкой метилатом натрия традиционным методом для получения сахаралозы

40 (выход около 0,5 г).

П р и и е р 8. Получение метил4,6"ортобутирата сахарозы (охарактеризованного как гексаацетат).

Суспекзию сахарозы (10 r) в пири-. дине (50 мп) обрабатывают триметило-, вым эфиром ортомасляной кислоты (5,2 мл, 1,1 мол. экв) и тозилатомпирндиния (500 мп) при 75 С в течение 2,5 ч. Полученный раствор охлаждают до 30 С и добавляют уксусный о ангидрид (35 мп), повьппая температуру до 60 С. Через 1 ч при 60 С раствор охлаждают до комнатной температуры и добавляют метанол (20 мп).

Затем раствор концентрируют досуха, растворяют в этилацетате (50 мп) и выпаривают на силикагеле (Merck

7734)..

Кристаллизовано из смеси диэтило- .. вый эфир-петролейный эфир при 4060 С, т.пл. 93-95 C, (OC) +59,2 (с

2эОэ. СНСЕэ) °

ЯМР-спектр иа ядрах Н (CDCl,), меде е

5,64 (д, 1Н, Н-1, I12 =3,8 Гц), 5,43 (д, tH, Н-Ç, I э =5, 5 Гц);

5в,38 (дд э 18 э H-Зэ,f g g "9. 9 Гцэ Х э.а

=10,2 Гц); 5,36 (дд, 1Н, Н-4, I g»,g»

5,6 Гц, Е,у =5,6 Гц)1 4,82 (дд, 18, Н-2, Х э =9,9 Гц Х, =3,8 Гц); 4,333,85 (м, 9Н, 8-4, Н-6 (Х2), Н-t (Х2), Н-5, 8-6 (X2); 3,51 (с, 2Н, -ОСН СНэ); 2,20 (с, ÇH, -ОАс); 2,12 (с, 38, -ОАс) р 2,1.1 (c, ЗН, -ОАс), 2,10 (с, ЗН, -ОАс); 2,08 (с, ЗН, :-ОАс); 2,07 (с, 38, -ОАс); 1,46 (с, 3Н, -СН ); 1,26 (т, ÇH; "ОСНзСН ).

Масс-спектр: мол. вес 664, а/е

665 ИН; 619 ИН; -ЕВОН; 331 F, ÎAc ;

317 ОАсО ОАса °

Метил-4,6-ортобензоатгенксаацетат сахароза сироп, (М) +40,8 (c 2,0, «C8Cl ).

Спектр ЯИР на ядрах Н (COCl ), "» м.д.: 7,52-7,28 (м, 5Н, Ph), 5,71 (д, 1Н, Н -1, It,, =3,9 Гц); 5,51 (дд, 1Н, 8-3, I =10,0 Гц, Еэ» =»9,8 Гц);

5,44 (д, 1Н, Й-3, Iэ 4 5,6 Гц);

Е4» 5,7 Гц); 4,91 (дд, 18, Н-2, I),а 3 9 Гц, Хг,э 10,0 Гц), 4,08 (дд, tH, 8-4, I,g 9,8 Гц, I,f =9,4 Гц) р

4,04-4,30 (м, 8Н, 8-5; Й-б (Х2) Н-1. (Х2), Н-5, Н-б (Х2); 3,06 (с, ÇH, -ОСНОВ); 2,17 (с. ÇH. -ОАс), 2,12 (с, ÇH, -ОАс); 2,11 (с, ÇH, -ОАс);

2,10 (с, ЗН, -ОАс); 2,09 (с, ÇH, -ОАс); 2,02 (с, ЗН, -ОАс).

Масса-спектр: мол. вес 712, ш/е

ИН -2!е08; 365, ОВаС+ ОАсе, 331 У

Формула изобретения

Способ получения 6-сложных эфиров сахарозы общей формулы.n4ocQR| БОСнг

"CH2О

0Н но»»» »

»Ъ

Цо QH H0

7 16394 3

Ц оматографией на колонке, элюируя смесью днметилОвый эфир-петролейный эфир (2:1) при 40-60оC шмтучают чис-. тый г екс аацетатметил-4, 6-ортобутират сахарозы (16,2 r, 82_#_), который пере» кристаллизовывают. из смеси диэтило«вого эфира и петролейного эфира, на» гретой до 40-.60 С. Т.пл. 84-85 С. (Ф) +55,2 (с 2,0, СНСХ ) ° Спектр

ЯИР иа ядрах Н (СПСЕ )г Р, м.д.:

5,66 (д, 1Н, Н-1, I<< 3,9 Гц); 5,44 (д, 10, Н-З, ЕЭ» +» 5»7 Гц); 5,38 э (дд, 1Н, Н-4, Хэ»»4» =5,7 Гц, Х4» э»

=*5 ° 7 Гц) 3 5,37 (дд, 18, Н-3, 1 » з»

10,0 Гц, Ig4, 9,9 Гц); 4,82 (дд, 1Н, H-2» .Х»,а =Çэ9 Гцв ig,3 =10 Гц);

3,89 (дд, 1Н, Н-4, Х, =9,9 Гц, =9,7 Гц); 3,83-4,33 (мультиплеты 8Й, Н-5, Н-б (Х2), Н-1 (Х2), Н-5, Н-б (Х2); 3,26 (с, 38, -ОСН ); 2,19 (c, 3H, -ОАс); 2, t2 (с, ЗН, -ОАс);

2,11 (с, ЗН, -ОАс); 2,10 (с, ÇH, -ОАс); 2,08 (c, ÇH, -ОАс); 2,06 (с, ЗН, -ОАс); 1,70 (м, 2Н, 25

-СН СН СНэ); 1,40 (м, 2Н, -СН CHCH )

0,89 (т, ЗН, -СИ ОН Снэ) .

Масс-спектр E}: М.вес. 678; т/е

679 МН; 647 ??Н -МеОН; 331 У+ОАс+ и ОВ и С+ОАс, - . 30

Аналогичным методом, используя соответствующие триалкилортоэфиры, получали следующие соединения: гексаацетат-метил-4,б-ортоацетат-сахароза 4,6-0-(1-метоксиэтилиден)-сахарозагексаацетат ).

Кристаллизовав из смеси диэтилового эфира и .петролейного эфира при теюйтературе 40-60 С, т.пл. 79 814С, (<) +61,0 (с 2,0, СНСХg). 40

Спектр ЯИР 4 м.д.: 5,66 (д, 1Н, H-1, Ее,z 3,9 Гц); 5,44 (д, 18, Н-3

Еу р» 5,5 Гц); 5,39 (дд, 1Н, Н-З,,Е =9,8 Гц, Хэ,4.=9,8 Гц); 5,37 (дд, 18, 8-4, I » 4 =5,5 Гц, Х4,» = 45

=5,5 Гц); 4,81 (дд, 1Н, 8-2, Ia 3

9,8 Гц, Iqg 3,9 Гц) ) 4,30-3,84 (м, 9Н, 8-4, 8-5, Н-б (Х2), 8-1, (Х2), Н-5, Н-6 (Х2); 3,29 (с, ÇH, -Оме), 2,20 (с, ЗН, -ОАс); 2,12 (с, ЗН, 50

- ОАс); 2,11 (с, ÇH, -ОАс), 2,10 (с, ЗН, -ОАс); 2,08 (с, ЗН, "ОАс); 2,07 (с, ЗН, -ОАс); 1,45 (с, 3H, -Me).

Масс-спектр: мол. вес 650. т/е

651 ?48 ; 619 ИН ; -NeOH- 331F. ф

ОАс4, 303 ОАсС ОАсе.

+ 5S

Этил-4,6 -ортоацетататрексаацетатсахаро за- 4, 6-0-(1-этоксиэтилиден) сахароза-гексаацетат ).

ОАс4. .

Таким образом, предлагаемый способ позволяет повысить выход 6 "сложных эфиров сахарозы.

1639430

RО О

R10 О

CHzOH

„„О„„„О," CHRQH

НО НО ОН

Время, в течение котороТолуолсульАо кисл ота, мг/г сахаода, ол. экв го расщепление заканчиварозы ется, мин

8

6

Составитель Н.Нарышкова

Техред Л.Олийнык Корректор Н. Ревская

Редактор М.Недолуженко

Заказ 935 Тираж 227 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.Ужгород, ул. Гагарина, 101 где К1 С(-С0-а кил или бензил, включающий взаимодействие сахарозы с ацилируке1им агентом, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повынения5 выхода целевого продукта, в качестве ацилирующего агента используют три (С,-С -алкил) ортоацетат и процесс проводят при комнатной температуре ацилированием сахарозы в растворе или сус- 10 пензии в инертном органическом раство.рителе в присутствии кислотного катализатора гидролизом полученного 4,6ортоацетата сахарозы общей формулы где К имеет указанные значения;

R < — С, -С -алкил, с избытком от теоретически требуемого количества воды в инертном полярном органическом растворителе при рН 5-6 с последующей обработкой избытком третичного аминового основания,