Способ получения 6-сложных эфиров сахарозы Советский патент 1991 года по МПК C07H13/04 

Изобретение относится к химии са- харов, конкретно, к усовершенствованному способу получения 6-сложных эфиров сахарозы общей формулы (I)

СНОСОК НОСЯ 2 )ОГ у- СН2ОН

но он но

он

где R4 - С -Сф-алкил или бензил, которые являются промежуточными продуктами синтеза сахаролозы, сладость которого в несколько сотен раз превы-. тает сладость сахарозы.

Цель изобретения - повышение выхода целевого продукта, которая достигается тем, что при комнатной температуре сахарозу ацилируют три (Cj-C.- алкил)ортоацетатом в растворе или суспензии в инертном органическом растворителе в присутствии кислотного катализатора, затем гидролизуют полут : ченный 4-6-ортоацетат сахарозы общей формулы (II)

О) ОЭ

CD

Ј

оо

СН2ОН

( а НО НО НОХ° ОН

где Ri имеет указанные значения выие;

R С, -С 4-ачкил,

избытком от теоретически требуемого количества воды в инертном органи

ы

четком растворителе при рН 5-6 с последующей обработкой избытком третичного аминового основания.

|

Пример 1. Получение метил- 4,6-ортоацетата сахарозы.

К раствору сахарозы (3-42 г) в ди- метилформамиде (27,5 мл) 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 н-бутанола, этанола и воды в отношении 5:3:2) показывает фактическое окончание реакции с образованием нового соединения Щ (0,62) и лишь следы сахарозы (R| 0,40) и промежуточ- ного соединения (R, 0,54). Затем раствор нейтрализуют с использованием амберлита 1РА93 (ОН), ионообменной смолы, фильтруют и фильтрат выпаривают в вакууме до прозрачного бесцвет ного сиропа (4,0 г). Пробу этого вещества ацетилируют традиционным методом с использованием уксусного анСпектр ЯМР на

ся со структурой. Масс-спектр гексаацетата

рой,

гидрида в пиридине

ядрах Н для гексаацетата согласует-,.

также в согласии со структу- показывая М -ОСН-, равный 619.

Приме ортоэфиров.

р 2. Расщепление сложных 35

Выполняют процесс, описанный в примере 1. После завершения получения сложного эфира, добавляют 10 об.% воды (8 мол. экв в расчете на сахарозу) в раствор диметилформамида без нейтрализации паратолуолсульфокислот до рН 5,5. В этих условиях наблюдается расщепление сложного ортоэфира, однако требуется по меньшей мере 1 ч для восстановления заметного количества сахарозы. Увеличением концентрации кислоты от первоначальных 4 до 6 мг/г сахарозы снижает время расщепления примерно до 20 мин и восстанавливается значительно меньше сахарозы (таблица). Если добавку воды уменьшают до 5% (4 мол. экв), то расщепление происходит так же, но перегруппировка ацетата замедляется.

та

Пример 3. Получение 6-ацета- сахарозы.

s 0 5

0

5

0

5

0

5

Метил-4,6-ортоацетат сахагюзы (1,0 г) растворяют в воде (10 мл), раствор имеет рН 5. Через 1 ч при температуре окружающей среды, тонкослойная хроматография (смесью н-бута- нола, этанола и воды в отношении 5:3:2) показывает наличие основного компонента при Rf 0,54, только следы ортоацетата (Rj 0,62) и небольшой остаток сахарозы (Rr 0,40). Высокоэффективная жидкостная хроматография раствора через 2 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 мл) к водному раствору. Периодические анализы высокоэффективной жидкостной хроматографией показывают увеличение концентрации 6-ацетата сахарозы с течением времени и уменьшение 4-ацетата саха-- розы. Через 4 ч соотношение сахарозы, 4-ацетата сахарозы и 6-ацетата сахарозы составляет 11:3:85. Затем раствор концентрируют досуха, а остаток растворяют в пиридине и выпаривают в вакууме до сиропа, для уцаления остаточной воды. Раствор сиропа в пиридине (10 мл) оставляют на ночь над молекулярным ситом (4А).

П р и м е р 4. Получение 6-бутира- та сахарозы.

К перемешиваемой суспензии сахарозы (10 г) в пиридине (50 мл) при 75 С добавляют триметилортобутипат (5,2 мл, 1,1 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-ортобутирата сахарозы в виде прозрачного бесцветного сиропа (11 г). Полученный сироп растворяют в пиридине (40 мл), к которому для доведения реакционной смеси до рН 5,5 добавляют воду (2 мл, 4 мол.экв) и тозилат пиридиния (200 мг).

Через 2 ч при 20°С добавляют пиридин (4 мл) и еще через 2 ч раствор концентрируют до получения сиропа (л/16 г), содержащего 6-бутират сахарозы (83%), 4-бутират сахарозы (5%) и сахарозу (12%), как установлено ВЭЖХ на амино-колонке (Du Pont Zor- bax araino 4,6 мм х 250 мм), используя в качестве элюента смесь ацетонитрил- вода (85:15).

П р и м е р 5. Получение 6-ацетата сахарозы.

К перемешиваемой суспензии сахароторому для доведения реакционной смеси до рН 5,0 добавляют воду (2 мл, 4 мол.экв) и тозипат пиридиния

зы (10 г) в пиридине (50 мл) при 75 С, «. (400 мг). Через 12 ч при 20°С добавдобавляют триэтилортоацетат (5,9 мл, 1,1 мол. экв) и хлористый пиридиний (500 мг). После нагревания в течение примерно 2 ч смесь охлаждают до 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 мл) и еще через 2 ч раствор концентрируют до сиропа (16 г), содержащего 6-ацетат сахарозы Т84ЯТ, 4-ацетат сахарозы (4%) и сахарозу (12%), как установлено ВЭЖХ на амино-колонке (Du Pont Zor- bax araino 4,6 мм х 25Э мм),используя в качестве элюента смесь ацетонитрил- вода (85:15).

Пробы 6-ацетата сахарозы очищают кристаллизацией из метанола и получают продукт с т.пл. 94-96 С. (00 д +60,3 (с 2,0, вода). Спектр ЯМР на ядрах ПС (диметилсульфоксид-d)

ляют пиридин (4 мл) и еще через 6 ч раствор упаривают до сиропа приблизительно 15 г, содержащего 6-бензоат са харозы (80%), 4-бенэоат сахарозы (8%)

Ю и сахарозу (12%), как установлено ВЭЖХ на амино-колонке (Du Pont Zorbax aminb 4,6 мм х 250 мм), используя в качестве элюента смесь ацетонитрил- вода (85:15).

15 Пример. Получение сахара- лозы.

Хлористый тионил (1,52 мл, 8 мол.экв добавляют к раствору трифенил20 фосфиноксида (2,17 г, 3 мол. экв) в пиридине (8 мл). Раствор нагревают до 50°С до добавления раствора 6-аце тата сахарозы в пиридине (около 1 г 10 мл). Смесь нагревают до 95°С и вы

25 держивают при этой температуре 1 ч. Затем смесь ацетилируют известным ме тодом, используя уксусный ангидрид в пиридине. Тонкослойная хроматогра- фия диэтиловый эфир-бензин в отношеСахаро

104,4 92,4 82,8 77,4 74,7 73,3 72,0 73,3 70,2 60,9 62,6 62,4

Существенная разница.

Пример 6. Получение 6-бензоа- та сахарозы.

К перемешиваемой суспензии сахарозы (10 г) в пиридине (50 мл) при добавляют триметилортобензоат (6,02 мл, 1,2 мол.экв) и тозилат пиридиния (500 мг). После нагревания в течение 2,5 ч реакционную смесь

концентрируют при пониженном давлении 55 туры и добавляют метанол (20 мл). с получением метил-4,6-ортобензоата Затем раствор концентрируют досуха, сахарозы в виде прозрачного, бесцветного сиропа (11 г). Полученный сироп

растворяют в пиридине (40 мл), к ко- растворяют в этилацетате (50 мл) и выпаривают на силикагеле (Merck 7734). .

торому для доведения реакционной смеси до рН 5,0 добавляют воду (2 мл, 4 мол.экв) и тозипат пиридиния

(400 мг). Через 12 ч при 20°С добавляют пиридин (4 мл) и еще через 6 ч раствор упаривают до сиропа приблизительно 15 г, содержащего 6-бензоат сахарозы (80%), 4-бенэоат сахарозы (8%)

и сахарозу (12%), как установлено ВЭЖХ на амино-колонке (Du Pont Zorbax aminb 4,6 мм х 250 мм), используя в качестве элюента смесь ацетонитрил- вода (85:15).

Пример. Получение сахара- лозы.

Хлористый тионил (1,52 мл, 8 мол.экв) добавляют к раствору трифенилфосфиноксида (2,17 г, 3 мол. экв) в пиридине (8 мл). Раствор нагревают до 50°С до добавления раствора 6-ацетата сахарозы в пиридине (около 1 г в 10 мл). Смесь нагревают до 95°С и выдерживают при этой температуре 1 ч. Затем смесь ацетилируют известным методом, используя уксусный ангидрид в пиридине. Тонкослойная хроматогра-. фия диэтиловый эфир-бензин в отношении 4:1 ацетилированной реакционной смеси показывает основной компонент, относящийся к пентаацетату сахарало- зы, следы тетраацетата тетрахпорга- лактосахарозы и линейного материала

iоснования. Пентаацетат сахаралоэы отделяют кристаллизацией, растворяют в метаноле и деацетилир уют обработкой метилатом натрия традиционным методом для получения сахаралозы (выход около 0,5 г).

5

0

Примере. Получение метил- 4,6-ортобутирата сахарозы (охарактеризованного как гексаацетат).

Суспензию сахарозы (10 г) в пири-. дине (50 мл) обрабатывают триметило- вым эфиром ортомасляной кислоты (5,2 мл, 1,1 мол. экв) и тозилатом пиридиния (500 мл) при 75°С в течение 2,5 ч. Полученный раствор охлаждают до 30 С и добавляют уксусный ангидрид (35 мл), повышая температуру до . Через 1 ч при 60°С раствор охлаждают до комнатной температуры и добавляют метанол (20 мл). Затем раствор концентрируют досуха

растворяют в этилацетате (50 мл) и выпаривают на силикагеле (Merck 7734). .

Хроматографией на колонке, элюируя смесью днметиловый эфир-петролейный эфир (2:1) при 40-60°С получают чистый г екс аацетатметил-4,6-ортобутират сахарозы (16,2 г, 82%), который jiepe- кристаллизовывают из смеси дизтило ; вого эфира и петролейного эфира, нагретой до 40-60вС. Т.пл. 84-854С. (00j +55,2 (с 2,0, СНС1,). Спектр ЯМР на ядрах Н (CDClj)i(f, м.д.: 5i66 (д, 1Н, Н-1, Iu 3,9 Гц); 5,44 (д, 1Н, Н-3, 15.,7 Гц); 5,38 (дд, 1Н, Н-41, I,.4i-5,7 Гц, I,, 5,7 Гц); 5,37 (дд, 1Н, Н-3 , 12, 3- - 10,0 Гц, ,9 Гц); 4,82 (дд; 1Н, Н-2, 1,%г 3,9 Гц, 1г.з 10 Гц); 3,89 (дд, 1Н, Н-4, ,9 Г« Usr 9,7 Гц); 3,83-4,33 (мультиплеты 8Н, Н-5, Н-6 (Х2), Н-1 (Х2), Н-51 , Н-6 (Х2); 3,26 (с, ЗН, -ОСИ,); 2,19 (с, ЗН, -ОАс); 2,12 (с, ЗН, -ОАс); 2,11 (с, ЗН, -ОАс); 2,10 (с, ЗН, -ОАс); 2,08 (с, ЗН, -ОАс); 2,06 (с, ЗН, -ОАс); 1,70 (м, 2Н, ,); 1,40 (м, 2Н, ,) 0,89 (т, ЗН, -СНгСН2СН3).

Масс-спектр Е1: М.вес. 678; т/е 679 647 МН -МеОН; 331 и 0В и G

Аналогичным методом, используя соответствуючие триалкилортоэфиры, получали следуклчие соединения: гекса ацетат-метил-4,6-ортоацетат-сахароза 4,6-0-( 1 -метоксиэтилиден)-сахароза- гексаацетат.

Кристаллизован из смеси диэтилово го эфира и петролейного эфира при температуре 40-60 С, т.пя. 79-81°С. (0о +61,0° (с 2,0, СИС19).

Спектр ЯМР л м.д.: 5,66 (д, 1Н, Н-1, 14Д 3,9 Гц); 5,44 (д, 1Н, Н-3 I3 4t 5,5 Гц); 5,39 (дд, 1Н, Н-3, .12.3 9,8 Гц, ,8 Гц); 5,37 (дд, Ш, Н-41, 1у4 -5,5 Гц, 14/5- 5,5 Гц); 4,81 (дд, 1Н, Н-2, 1гз 9,8 Гц, 1,,,9 Гц); 4,30-3,84 (м, 9Н, Н-4, Н-5, Н-6 (Х2), Н-11, (Х2), Н-5 , Н-6 (Х2); 3,29 (с, ЗН, -Оме), 2,20 (с, ЗН, -ОАс); 2,12 (с, ЗН, -ОАс); 2,11 (с, ЗН, -ОАс), 2,10 (с, ЗН, -ОАс); 2,08 (с, ЗН, -ОАс); 2,07 (с, ЗН, -ОАс); 1,45 (с, ЗН, -Me). Масс-спектр: мол, вес 650, т/е 651 619 -МеОН; 33 IF OAC4.; 303 OAcG OAce. , ,

Этил-4,6 -ортоацетататрексааце- татсахаро9а-Ј4,6-0-(1-этоксиэтилиден сахароэа-гексаацетат.

Кристаллизовано ич смеси диэтило- вый эфир-петролейный эфир при 40- ° , т.пл. 93-95 С, (oi)j, +59,2 (с 2,0, СНС1в). ,/.

ЯМР-спектр на ядрах Н (CDC1,),

КС FT

5,64 (д, 1Н, Н-1, 3,8 Гц),

5.43(д, 1Н, Н-3 , I,.|4i 5,5 Гц);

5,38 (дд, 1Н, Н-3, Ь.,9 Гц, t ,. 10,2 Гц); 5,36 (дд, 1Н, Н-4 , I5 (4las 5,6 Гц, I4;ff. 5,6 Гц); 4,82 (дд, Ш, Н-2, 9,9 Гц 1(2, 3,8 Гц); 4,33- 3,85 (м, 9Н, Н-4, Н-6 (Х2), Н-1 (Х2),

5, Н-5 , Н-6 (Х2); 3,51 (с, 2Н,

-ОСН2СН3); 2,20 (с, ЗН, -ОАс); 2,12 (с, ЗН, -ОАс); 2,11 (с, ЗН, -ОАс), 2,10 (с, ЗН, -ОАс); 2,08 (с, ЗН, -ОАс); 2,07 (с, ЗН, -ОАс); 1,46 (с,

0 ЗН, -СН); 1,26 (т, ЗН; ,). Масс-спектр: мол. вес 664, га/е 665 МН+; 619 -EtOH; 331 F OAc4; 317, ОАсО +ОАсг. Метил-4,6-ортобенэоатгенксаацетат

5 сахароза сироп, (oOD +40,8° (с 2,0,

CHClg).

Спектр ЯМР на ядрах fH (CDC13), м.д.: 7,52-7,28 (м, 5HS Ph), 5,71

(д, 1Н, Н-1, IU,3,9 Гц); 5,51 (дд, 0 1Н, Н-3, 1г.,0 Гц, 1,9,8 Гц);

5.44(д, 1Н, ft-3 , I,-4, 5,6 Гц); 5,37 (дд, 1Н, Н-4, l ,.4, 5,6 Гц, t4 5r 5,7 Гц),- 4,91 (дд, 1Н, Н-2, 1«,-3,9 Гц, 1г,,0 Гц), 4,08 (дд,

5 Ш, Н-4, 1%.9,8 Гц, ,4 Гц); 4,04-4,30 (м, 8Н, Н-5; Н-6 (Х2). Н-1 (Х2), R-5 , Н-6 (Х2) ; 3,06 . (с, ЗН.-ОСН); 2,17 (с. ЗН.-ОАс), 2,12 (с, ЗН, -ОАс); 2,11 (с, ЗН, -ОАс);

0 2,10 (с, ЗН, -ОАс); 2,09 (с, ЗН, . -ОАс); 2,02 (с, ЗН, -ОАс).

Масса-спектр: мол. вес 712, га/е МН -МеОН; 365, OBzC ОАсг; 331 F ОАс4.

5 Таким образом, предлагаемый способ позволяет повысить выход 6-слож- ных эфиров сахарозы.

Формула изобретения

Способ получения 6-сложных эфиров сахарозы общей формулы

CHaOCORi HOCH2

НО ( ) О «г СН2ОН л„

но он но

он

где ТЦ - С -С -алкил или бензил, включающий взаимодействие сахарозы с ацилирующим агентом, отличающийся тем, что, с целью повышенияс выхода целевого продукта, в качестве ацилирующего агента используют три (С,-Сф-алкил)ортоацетат и процесс проводят при комнатной температуре ацили- рованием сахарозы в растворе или сус- 10 пензии в инертном органическом растворителе в присутствии кислотного катализатора гидролизом полученного 4,6- ортоацетата сахарозы общей формулы

н,о

ft«uV °

RI(

О CHZOH

/3„„о |jyCH2OH

нет0 он

где R, имеет указанные значения;

R2 - См-С -алкил,

с избытком от теоретически требуемого количества воды я инертном полярном органическом растворителе при рН 5-6 с последующей обработкой избытком третичного аминового основания.

Изобретение касается сложных эфи- ров 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