制備多元醇苷的新方法
【專利說明】制備多元醇苷的新方法
[0001] 本發(fā)明涉及一種制備多元醇苷的新方法以及基于從這種方法得到的多元醇苷的 新型組合物。
[0002] 本發(fā)明主要應(yīng)用于化妝品、皮膚化妝品、藥物和皮膚藥物的領(lǐng)域中，以及應(yīng)用于食 品領(lǐng)域中，例如甜味劑和/或塊狀甜味劑，應(yīng)用于紡織工業(yè)領(lǐng)域中，例如用于處理織造或編 織的合成或天然織物纖維，或應(yīng)用于造紙工業(yè)領(lǐng)域中，例如用于制造用于衛(wèi)生或家居用途 的紙。
[0003] 多元醇苷可以通過多糖例如淀粉與多元醇例如含有2-20個(gè)碳原子且含有至少兩 個(gè)羥基的直鏈或支化脂族化合物反應(yīng)制備。這些方法一般在高壓條件下和在一般高于或等 于120°C的溫度下在至少一種酸催化劑的存在下進(jìn)行。多糖水解得到低聚糖和單糖，它們與 多元醇進(jìn)行縮醛化反應(yīng)形成多元醇苷。
[0004] 美國(guó)專利出版物US3 346 558更具體地公開了一種制備多元醇苷的連續(xù)方法，其 中使用淀粉和含有2-6個(gè)羥基的脂族多元醇在170-300°C的溫度和在大于反應(yīng)混合物蒸氣 壓的壓力下在酸催化劑、更尤其磺酸或路易斯酸的存在下進(jìn)行。
[0005] 但是，這些方法使用的操作條件消耗了大量能量，所得到的多元醇苷顯示難以控 制的苷結(jié)構(gòu)，并且其顏色通常是黑色的，使得它們不適合用于制備化妝品和/或藥物組合 物。
[0006] 多元醇苷也可以通過具有較好限定結(jié)構(gòu)的還原糖、例如單糖與上述多元醇按照縮 醛化反應(yīng)在中等溫度條件、一般70-130°C和在大氣壓或減壓、一般3xl04Pa(300毫巴）至 2xl03Pa(20毫巴）的壓力下、并且在選自無機(jī)強(qiáng)酸、有機(jī)強(qiáng)酸、羧酸、路易斯酸和離子交換樹 脂的酸催化體系存在下反應(yīng)制備。
[0007] 美國(guó)專利出版物US4 024 290公開了通過葡萄糖和山梨醇在160°C和減壓下在酸 類型的離子交換樹脂的存在下反應(yīng)制備葡糖基山梨醇。這種方法使得可以主要獲得葡糖基 山梨醇，其是山梨醇和葡萄糖的縮醛化反應(yīng)產(chǎn)物，以及獲得殘余山梨醇和副產(chǎn)物。
[0008] 美國(guó)專利出版物US3 772 269公開了脂族二醇與還原糖的縮醛化反應(yīng)在無機(jī)強(qiáng) 酸例如鹽酸、硫酸、磷酸或亞磷酸、或者路易斯酸例如三氟化硼、有機(jī)強(qiáng)酸例如對(duì)甲苯磺酸、 或者離子交換樹脂的存在下進(jìn)行，其中硫酸被視為優(yōu)選的催化劑，這是因?yàn)樵诳s醛化反應(yīng) 結(jié)束時(shí)易于除去。
[0009] 但是，使用這種催化體系顯示兩個(gè)缺點(diǎn)，即促進(jìn)形成不需要量的聚葡糖和得到高 度著色的反應(yīng)產(chǎn)物。
[0010] 為了克服這兩個(gè)問題，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以通過還原糖和過量醇在酸催化體系存 在下直接反應(yīng)以進(jìn)行縮醛化反應(yīng)，然后蒸餾殘余脂肪醇，和如果必要的話隨后通過在預(yù)定 PH條件下添加過氧化氫水溶液來脫色。
[0011] 另一個(gè)嘗試的路徑包括使用特定的催化體系。歐洲專利申請(qǐng)出版物EP0 570 056A1描述了通過葡萄糖與脂肪醇在催化體系的存在下進(jìn)行縮醛化制備烷基聚葡糖苷的方 法，其中催化體系是由選自烷基苯磺酸和仲或叔鏈烷磺酸的強(qiáng)有機(jī)酸和具有Ka值為10 8 至10 1且選自吡啶、甲基吡啶、二甲基吡啶、可力丁、喹啉、異喹啉、喹哪啶、吡嗪、喋啶和 N，N，N'，N' -四甲基脲的弱有機(jī)堿形成的。
[0012] 歐洲專利申請(qǐng)出版物EP0 077 167A描述了一種從單糖和含有至少10個(gè)碳原子 的直鏈或支化醇在由酸催化劑和還原劑組成的酸催化體系存在下制備烷基苷的方法。在這 種方法中使用的酸催化劑是本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的酸催化劑，例如硫酸、鹽酸、硝酸、磺酸， 例如甲磺酸、對(duì)甲苯磺酸或三氟甲烷磺酸，以及強(qiáng)酸離子交換樹脂；在這種方法中使用的還 原劑是選自亞磷酸、次磷酸、亞硫酸、次硫酸、亞硝酸和次硝酸。
[0013] 與制備烷基聚苷相關(guān)的現(xiàn)有技術(shù)狀態(tài)都是變換用于制備多元醇苷。因此，國(guó)際申 請(qǐng)出版物W003/094864公開了通過還原糖和式（A1)的多元醇在酸催化體系存在下進(jìn)行縮 醛化以制備多元醇苷：
[0014] HO-CH2- (CHOH) n-CH2-OH (A1)，
[0015] 其中n是等于2、3或4的整數(shù)，所述酸催化體系是選自硫酸、鹽酸、磷酸、硝酸、次 磷酸、甲磺酸、對(duì)甲苯磺酸、三氟甲磺酸和酸離子交換樹脂，更尤其是通過葡萄糖與相應(yīng)多 元醇在由硫酸組成的酸催化體系存在下反應(yīng)制備木糖醇基葡糖苷和赤蘚糖醇基葡糖苷。 [0016] 雖然選擇這些催化體系能提高多元醇向多元醇葡糖苷的轉(zhuǎn)化率，但是觀察到形成 從式（A1)多元醇在酸介質(zhì)中的脫水反應(yīng)得到的副產(chǎn)物，導(dǎo)致形成所述式（A1)多元醇的環(huán)狀 衍生物。
[0017]因此：
[0018]-當(dāng)式（A1)多元醇是赤蘚醇（n= 2)時(shí)，其在酸介質(zhì)中脫水得到式（B11)的3, 4-二 羥基四氫呋喃：
[0019]
[0020] -當(dāng)式（A1)多元醇是木糖醇（n= 3)時(shí)，其在酸介質(zhì)中脫水得到式（B12)的3, 4-二 羥基-2_(羥基甲基）四氫呋喃（或1，4-脫水木糖醇）：
[0021]
[0022] -當(dāng)式（A1)多元醇是山梨醇（n= 4)時(shí)，其在酸介質(zhì)中脫水得到式（B13)的 2_(1，2-二羥基乙基）_3, 4-二羥基四氫呋喃（或1，4-脫水山梨醇）和得到式（B14)的 1，5-二氧雜二環(huán)[3. 3. 0]辛燒-3, 7-二醇（或異山梨醇）：
[0023]
[0024] 式（A1)多元醇的這些脫水副產(chǎn)物的形成與縮醛化反應(yīng)競(jìng)爭(zhēng)，并且使得不能獲得形 成多元醇苷的滿意產(chǎn)率。
[0025] 本發(fā)明人因此試圖開發(fā)一種能顯著減少形成式（A1)多元醇的脫水副產(chǎn)物的新方 法。
[0026] 因此，根據(jù)第一方面，本發(fā)明的主題是一種制備由式（I)表示的組合物（C1)的方 法：
[0027]HO-CH2-(CHOH)n-CH2-O-(G)x-H(I),
[0028] 其中G表示還原糖的殘基，n是等于2、3或4的整數(shù)，X表示所述殘基G的平均聚 合度并且是大于1且小于或等于5的小數(shù)，其特征在于所述方法包括至少一個(gè)階段a)，其中 式（A1)的多元醇與式（II)的還原糖在酸催化劑（Ca)的存在下反應(yīng)：
[0029] HO-CH2- (CHOH)n-CH2-0H(A1)，
[0030] 其中n是等于2、3或4的整數(shù)，
[0031]HO-G-H(II)
[0032] 其中G表示還原糖的殘基，
[0033] 并且其中所述酸催化劑（Ca)是選自次磷酸、磷酸和多磷酸。
[0034] 多磷酸表示式（Cal)的化合物：
[0035]
[0036] 其中m表示大于1且小于或等于15的小數(shù)，更尤其是大于或等于2且小于或等于 5的小數(shù)，更特別是大于或等于2且小于或等于3的小數(shù)。
[0037] 在上述式（I)和（II)中，還原糖表示糖衍生物，在其結(jié)構(gòu)中不顯示在異頭碳和 縮醛基團(tuán)的氧原子之間的苷鍵，如在參考文獻(xiàn)〃Biochemistry",DanielVoet和Judith G.Voet，第250頁，JohnWiley&Sons，1990中所定義。低聚結(jié)構(gòu)（G)x可以按照所有異構(gòu)體 形式提供，不論是旋光異構(gòu)、幾何異構(gòu)或位置異構(gòu)；它們也可以表示異構(gòu)體的混合物。
[0038] HO-CH2-(CHOH)n-CH2-O-(G)x-H表示所述組合物（C1)是基本上由以下式（I1)、（I2)、 (13)、（I4)和（I5)表示的化合物按照相應(yīng)摩爾比例&1、&2、 &3、&4和&5的混合物組成：
[0039] HO-CH2- (CHOH)n-CH2-0- (G)fH(I1)，
[0040] HO-CH2- (CHOH)n-CH2-0- (G)2_H (I2)，
[0041] HO-CH2- (CHOH)n-CH2-0- (G)3-H (I3)，
[0042] HO-CH2- (CHOH)n-CH2-0- (G)4_H (I4)，
[0043] HO-CH2- (CHOH)n-CH2-0- (G)5_H (I5)，
[0044] 使得ai+az+au+afadt^、和等于1，并且每個(gè)比例apa2、a3、84和a5是大于或等于 0且小于或等于I。
[0045] 在上述定義中的"基本上"表示并不排除在組合物（C1)內(nèi)存在一種或多種式（Iw) 的化合物，其中w大于5,但是如果存在的話，所述化合物占最小比例且不會(huì)導(dǎo)致所述組合 物（C1)性能的任何顯著變化。
[0046] 在上述式⑴中，基團(tuán)：H0-CH2-(CH0H)n-CH2-0-，經(jīng)由糖殘基的異頭碳與?,連 接，從而形成縮醛官能團(tuán)。
[0047] 上述方法的階段a)是在反應(yīng)器中通過在機(jī)械攪拌下將式（II)還原糖分散在預(yù)先 達(dá)到比其熔融溫度高至少5°C的溫度（T1)的式（A1)多元醇中進(jìn)行的。當(dāng)所述式（II)還原 糖均勻分散在所述式（A1)多元醇中時(shí)，加入所述酸催化劑（Ca)，然后將如此制備的反應(yīng)介 質(zhì)在300毫巴（3xl04Pa)至20毫巴（2xl03Pa)的部分真空和比式（A1)多元醇的熔融溫度 高至少5°C的溫度（T2)下保持3-7小時(shí)。
[0048] 當(dāng)式（A1)多元醇是木糖醇或山梨醇時(shí)，溫度（T1)是高于或等于95°C且低于或等 于130°C，更特別是高于或等于95°C且低于或等于115°C，并且同時(shí)溫度（T2)是高于或等于 95°C且低于或等于130°C，更特別是高于或等于105°C且低于或等于120°C。
[0049] 當(dāng)式（A1)多元醇是赤蘚醇時(shí)，溫度（T1)和（T2)是相同或不同的，并且高于或等于 120°C且低于或等于135°C，更特別是低于或等于130°C。
[0050] 上述方法的階段a)可以如果需要或如果必要的話通過隨后進(jìn)行中和操作進(jìn)行， 例如用氫氧化鈉或氫氧化鉀進(jìn)行，和/或過濾，和/或脫色，和/或除去殘余多元醇，例如通 過用合適溶劑介質(zhì)進(jìn)行選擇性萃取進(jìn)行。
[0051] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)具體方面，在式（I)和（II)化合物的定義中，G表示還原糖的殘 基，還原糖是選自葡萄糖、右旋糖、蔗糖、果糖、艾杜糖、古洛糖、半乳糖、麥芽糖、異麥芽糖、 麥芽三糖、乳糖、纖維二糖、甘露糖、核糖、木糖、阿拉伯糖、來蘇糖、阿洛糖、阿卓糖、葡聚糖 或松楽!唐（tallose)。
[0052] 根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)具體方面，在式（A1)多元醇的定義中，n是等于2的整數(shù)。
[0053] 根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)具體方面，在式（A1)多元醇的定義中，n是等于3的整數(shù)。
[0054] 根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)具體方面，在式（A1)多元醇的定義中，n是等于4的整數(shù)。
[0055] 根據(jù)一個(gè)具體方面，本發(fā)明的主題是一種上述方法，其中在式（I)化合物和（II) 化合物的定義中，G表示還原糖的殘基，其選自葡萄糖、木糖和阿拉伯糖的殘基。
[0056] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)更具體的方面，本發(fā)明的主題是一種上述方法，其特征在于在 式（I)中，X表示大于或等于1. 05且小于或等于3的小數(shù)，更特別是大于或等