KR20080073879A

KR20080073879A - 수크랄로오스의 제조방법

Info

Publication number: KR20080073879A
Application number: KR1020070012657A
Authority: KR
Inventors: 성남경; 양기철; 최예훈; 임순권; 오상민; 김한오
Original assignee: 주식회사 일신케미칼
Priority date: 2007-02-07
Filing date: 2007-02-07
Publication date: 2008-08-12
Also published as: WO2008096928A1

Abstract

본 발명은 수크랄로오스의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 출발물질인 수크로오스를 트리틸화제와 반응시킨 후, 반응생성물을 아세트산무수물과 반응시켜 6,1',6'-트리-Ｏ-트리틸수크로오스펜타-아세테이트(3)을 제조하는 단계(단계 1); 상기 단계 1에서 제조한 화학식 3의 화합물을 동당량의 염화수소 가스와 반응시켜 2,3,4,3',4'-펜타-Ｏ-아세틸수크로오스(4)을 제조하는 단계(단계 2); 상기 단계 2에서 제조한 화학식 4의 화합물을 염기촉매 하에서 이성질화하여 2,3,6,3',4'-펜타-Ｏ-아세틸수크로오스(5)을 제조하는 단계(단계 3); 상기 단계 3에서 제조한 화학식 5의 화합물을 염소화시켜 4,1',6'-트리클로로-4,1',6'-트리데옥시-2,3,6,3',4'-펜타-Ｏ-아세틸-갈락토수크로오스(6)을 제조하는 단계(단계 4); 및 상기 단계 4에서 제조한 화학식 6의 화합물을 탈아세틸화 시킨 후, 양이온 교환수지로 여과하여 4,1',6'-트리클로로-4,1',6'-트리데옥시갈락토수크로오스를 제조하는 단계(단계 5)를 포함하여 이루어지는 수크랄로오스의 제조방법을 제공함으로써, 고수율·고순도의 수크랄로오스를 제조할 수 있다.

4,1',6'-트리클로로-4,1',6'-트리데옥시갈락토수크로오스, 수크랄로오스, 감미제, 트리틸화, 탈트리틸화, 아세틸 이동, 염소화, 탈아세틸화

Description

수크랄로오스의 제조방법{Preparation method of sucralose}

도 1은 본 발명의 실시예 1 중 단계 1의 생성물인 6,1',6'-트리-Ｏ-트리틸수크로오스펜타-아세테이트의 ¹H-NMR 분광법(nuclear magnetic resonance spectroscopy) 데이타를 나타내고,

도 2는 본 발명의 실시예 1 중 단계 1의 생성물인 6,1',6'-트리-Ｏ-트리틸수크로오스펜타-아세테이트의 ¹³C-NMR 데이타를 나타내고,

도 3은 본 발명의 실시예 1 중 단계 1의 생성물인 6,1',6'-트리-Ｏ-트리틸수크로오스펜타-아세테이트의 IR 분광법(infrared-ray spectroscopy) 데이타를 나타내고,

도 4는 본 발명의 실시예 1 중 단계 2의 생성물인 2,3,4,3',4'-펜타-Ｏ-아세틸수크로오스의 ¹H-NMR 데이타를 나타내고,

도 5는 본 발명의 실시예 1 중 단계 2의 생성물인 2,3,4,3',4'-펜타-Ｏ-아세틸수크로오스의 ¹³C-NMR 데이타를 나타내고,

도 6은 본 발명의 실시예 1 중 단계 2의 생성물인 2,3,4,3',4'-펜타-Ｏ-아세 틸수크로오스의 IR 데이타를 나타내고,

도 7은 본 발명의 실시예 1 중 단계 3의 생성물인 2,3,6,3',4'-펜타-Ｏ-아세틸수크로오스의 ¹H-NMR 데이타를 나타내고,

도 8은 본 발명의 실시예 1 중 단계 3의 생성물인 2,3,6,3',4'-펜타-Ｏ-아세틸수크로오스의 ¹³C-NMR 데이타를 나타내고,

도 9는 본 발명의 실시예 1 중 단계 3의 생성물인 2,3,6,3',4'-펜타-Ｏ-아세틸수크로오스의 IR 데이타를 나타내고,

도 10은 본 발명의 실시예 1 중 단계 4의 생성물인 4,1',6'-트리클로로-4,1',6'-트리데옥시-2,3,6,3',4'-펜타-Ｏ-아세틸-갈락토수크로오스의 ¹H-NMR 데이타를 나타내고,

도 11은 본 발명의 실시예 1 중 단계 4의 생성물인 4,1',6'-트리클로로-4,1',6'-트리데옥시-2,3,6,3',4'-펜타-Ｏ-아세틸-갈락토수크로오스의 ¹³C-NMR 데이타를 나타내고,

도 12는 본 발명의 실시예 1 중 단계 4의 생성물인 4,1',6'-트리클로로-4,1',6'-트리데옥시-2,3,6,3',4'-펜타-Ｏ-아세틸-갈락토수크로오스의 IR 데이타를 나타내고,

도 13은 본 발명의 실시예 1의 최종생성물인 수크랄로오스(4,1',6'-트리클로로-4,1',6'-트리데옥시갈락토수크로오)의 ¹H-NMR 데이타를 나타내고,

도 14는 본 발명의 실시예 1의 최종생성물인 수크랄로오스의 ¹³C-NMR 데이타를 나타내고,

도 15는 본 발명의 실시예 1의 최종생성물인 수크랄로오스의 IR 데이타를 나타낸다.

본 발명은 수크랄로오스의 제조방법에 관한 것이다.

고감도 인공 감미료인 수크랄로오스(4,1',6'-트리클로로-4,1',6'-트리데옥시갈락토수크로오스)는 수크로오스 분자 내의 염소 원자의 위치 선택적인 치환 반응에 의해 제조된다. 수크랄로오스는 그 순수한 형태에서 백색의 결정성, 비흡습성 및 자유-유동성을 갖는 분말이다. 상기 수크랄로오스는 물, 에탄올 및 메탄올에서의 용해도가 매우 높으며, 용액의 pH에 대한 영향은 무시할 수 있을 정도로 작다.

종래 수크랄로오스를 제조하기 위한 방법이 이미 많이 보고된 바 있다. 이들은 모두 특정한 위치 선택적인 제조 과정을 위하여 다른 위치는 차단(block)시키면서 염소화에 유용한 위치를 갖는 중간 수크로오스 유도체의 제조 과정을 포함하 고 있다.

훼어클루우 등은 수크로오스의 6,1',6'-트리트리틸 유도체를 형성시켜 분자를 과아세틸화시키는 방법에 대해 보고한바 있다(Fairclough et al., Carbohydrate Research, 40, (1975) 285-298). 그 후에, 얻어진 4-아세틸 라디칼을 6-위치로 이동시켜 탈트리틸화를 수행하여 탈보호화된 하이드록시기를 가진 2,3,6,3'4'-펜타-Ｏ-아세틸수크로오스를 생성시킨다. 염소화제와 후속 반응은 4,1',6'-트리클로로갈락토수크로오스 펜타-아세테이트를 제공하며, 이어서 아세틸기를 제거하면 수크랄로오스가 생성된다. 염소화는 4-위치에서 배열의 전위를 진행시킨다. 1'- 및 6'-위치는 자유롭게 회전하지만, 4-위치는 자유롭게 회전할 수 없으며, 따라서 글루코오스 환은 4-위치에서 전위되어 갈락토오스 유도체를 생성시키는데, 이 생성물이 갈락토수크로오스이다.

또 다른 방법은 미국 등록특허 제4,380,475호에 기재되어 있는 방법으로서, 주성분 6-모노 아실화 물질을 함유하는 아실화 수크로오스 유도체의 혼합물을 제조할 수 있는 조건하에 수크로오스를 아실화제와 반응시키는 단계(단계 1), 임의로, 다른 아실화 유도체로부터 6-모노아실화 수크로오스 유도체를 분리시키는 단계(단계 2), 모노 아실화 수크로오스 유도체를 수크로오스 6-아실레이트의 1',4 및 6'-위치에서 염소화할 수 있는 염소화제와 반응시키는 단계(단계 3) 및 형성된 수크랄로오스 물질을 탈아실화 및 분리시키는 단계(단계 4)로 이루어져 있다.

나아가, 미국 등록특허 제4,362,869호에 기재되어 있는 수크랄로오스 제조방 법은 여러 단계를 거쳐서 수크로오스를 수크랄로오스로 전환시킨다. 이 방법은 수크로오스를 트리틸화하여 3개의 1차 알콜기를 보호화시키는 단계(단계 1), 5개의 2차 알콜기를 아세테이트로 아세틸화시키는 단계(단계 2), 3개의 1차 알콜기를 탈트리틸화하며 이들 작용기를 탈보호화시키는 단계(단계 3), 4-위치에서 6-위치로 아세틸 이동(acetyl migration)을 수행하는 단계(단계 4), 목적한 알콜기를 4,1',6'-위치에서 염소화시키는 단계(단계 5) 및 나머지 5개의 알콜기를 탈아세틸화에 의해 탈보호화시켜 수크랄로오스를 생성시키는 단계(단계 6)의 연속과정으로 이루어져 있다.

상술한 염소화 방법 외에, 염소화 방법으로서 미국 등록특허 제4,977,254호는 처리하기 어려운 부산물의 생성 없이 원하는 클로로데옥시 당 유도체를 우수한 수율로 얻기 위해 알킬 4차 암모늄 염화물과 함께 염화 티오닐을 사용하는 당 및 당 유도체의 향상된 염소화 방법을 기재하고 있다. 상기 알킬 4차 암모늄염은 염화 티오닐, 염소 원자와 중간산물 퍼설페이트와의 반응으로 형성된 클로로설페이트의 치환을 촉진하는 염화물 이온의 전구체를 제공하는 촉매로서 사용된다.

그러나, 미국 등록특허 제4,362,869호에 기재된 수크랄로오스 합성법에서는 초산을 사용하여 염화메틸렌 용매하에서 0 ℃로 반응시켜 제2 단계의 반응생성물 2,3,4,3',4'-펜타-Ｏ-아세틸수크로오스(4-PAS)를 얻을 수 있다고 하였으나, 본 단계의 분리정제 과정에서 엠버라이트(amberlite) IRC-45 수지를 사용하여 정제하는 것은 정제 비용이 높기 때문에 공업적으로 경제성이 없다는 단점이 있다. 제3 단계의 반응생성물을 얻기 위해서 2,3,4,3',4'-펜타-Ｏ-아세틸수크로오스 용액을 약산성 조건에서 환류반응시켜 2,3,6,3',4'-펜타-Ｏ-아세틸수크로오스(6-PAS)를 얻을 수 있다고 보고하면서 2,3,4,3',4'-펜타-Ｏ-아세틸수크로오스를 녹이는 용매로 메틸에틸케톤(MEK), 메틸이소부틸케톤(MIBK) 혹은 톨루엔을 사용하였다. 그러나, 이는 고비점 용제의 환류반응(110~130 ℃)을 수행해야 하므로 경제성이 떨어진다. 제4단계 반응에서 염화티오닐 혹은 오염화인을 디메틸포름아미드 등과 반응시켜 빌스마이어 염소화제(Vilsmeier type)를 만든 후, 2,3,6,3',4'-펜타-Ｏ-아세틸수크로오스(6-PAS)와 반응시켜 4,1'6'-트리클로로-4,1'6'-트리데옥시-2,3,6,3',4'-펜타-Ｏ-아세틸-갈락토수크로오스(TOSPA)를 얻는다고 보고하였으나 빌스마이어 염소화제는 검은색의 반응혼합물이 생기고 부산물이 생성되어 공업용으로 사용하기는 어렵다.

또한, 미국 등록특허 제4,801,700호에서 반응생성물 6,1',6'-트리-Ｏ-트리틸수크로오스펜타-아세테이트(TRISPA)를 얻는 방법 중에 수크로오스를 디메틸포름아미드 중에서 N-메틸모르폴린 존재하에서 염화트리틸을 50 ℃에서 반응시켜 3개의 1차 알코올이 트리틸화된 반응중간체를 얻는 방법을 제시하고 있는데, 이 반응에 사용된 디메틸포름아미드는 비점이 높고 분리과정 중 제거가 어렵다는 단점이 있다. 이 방법을 사용한 경우 중간체를 농축하고 정제하는 과정이 단순하지 않고 복잡하다는 단점이 있다. 제4단계 반응에서는 트리페닐포스핀 존재 하에서 6-PAS와 염화 티오닐(SOCl₂)을 환류 반응하여 4,1'6'-트리클로로-4,1'6'-트리데옥시-2,3,6,3',4'-펜타-Ｏ-아세틸-갈락토수크로오스(TOSPA)를 얻는다고 보고한 바 있다. 그러나 이 방법은 반응물과 거의 동량의 부생성물인 트리페닐포스핀옥사이드를 생성시키고, 또한 부생성물이 완벽히 제거되지 않는 단점을 가지고 있다.

이에, 본 발명자들은 이러한 종래의 수크랄로오스 제조방법이 가지고 있는 각각의 단계에서 발생되는 부반응을 최대한 방지하면서 온화한 조건에서 반응을 수행하는 방법을 알아내고 수크랄로오스를 제조하는 데에 성공하여 본 발명을 완성하였다.

본 발명의 목적은 부반응을 억제함과 동시에 온화한 조건에서 수행되는 수크랄로오스를 제조하는 방법을 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 출발물질인 하기 화학식 2의 수크로오스를 트리틸화제와 반응시킨 후, 반응생성물을 아세트산무수물과 반응시켜 화학식 3의 화합물(6,1',6'-트리-Ｏ-트리틸수크로오스펜타-아세테이트)을 제조하는 단계(단계 1); 상기 단계 1에서 제조한 화학식 3의 화합물을 동당량의 염화수소 가 스와 반응시켜 화학식 4의 화합물(2,3,4,3',4'-펜타-Ｏ-아세틸수크로오스)을 제조하는 단계(단계 2); 상기 단계 2에서 제조한 화학식 4의 화합물을 염기촉매 하에서 이성질화하여 화학식 5의 화합물(2,3,6,3',4'-펜타-Ｏ-아세틸수크로오스)을 제조하는 단계(단계 3); 상기 단계 3에서 제조한 화학식 5의 화합물을 염소화시켜 화학식 6의 화합물(4,1',6'-트리클로로-4,1',6'-트리데옥시-2,3,6,3',4'-펜타-Ｏ-아세틸-갈락토수크로오스)을 제조하는 단계(단계 4); 및 상기 단계 4에서 제조한 화학식 6의 화합물을 탈아세틸화 시킨 후, 양이온 교환수지로 여과하여 4,1',6'-트리클로로-4,1',6'-트리데옥시갈락토수크로오스를 제조하는 단계(단계 5)를 포함하여 이루어지는 수크랄로오스의 제조방법을 제공한다.

이하, 본 발명의 수크랄로오스 제조방법을 단계별로 상세하게 설명한다.

본 발명에 따른 상기 단계 1은 하기 반응식 2에 나타난 바와 같이, 먼저 하기 화학식 2의 수크로오스를 트리틸화제와 반응시킨 후, 반응생성물을 아세트산무수물과 반응시켜 6,1',6'-트리-Ｏ-트리틸수크로오스펜타-아세테이트(TRISPA, 3)를 제조하는 단계이다.

먼저 상기 수크로오스를 무수 피리딘 용매 하에서 트리틸클로라이드와 40~50 ℃에서 16~20시간 동안 가열교반시켜 3개의 1차 알콜기를 트리틸기로 치환하여 차단시킨 다음, 용매를 제거한 후, 상기 트리틸기를 갖는 반응생성물과 아세트산 무수물을 실온에서 10~14시간 동안 반응시켜 나머지 5개의 2차 알콜기를 아세틸화시키는 단일단계 반응을 거쳐 6,1',6'-트리-Ｏ-트리틸수크로오스펜타-아세테이트(3)를 제조할 수 있다.

상기 트리틸화 및 아세틸화가 완료된 반응생성물은 증류수와 메탄올을 첨가하여 침전물을 얻은 다음, 상기 침전물을 여과세척한 뒤 건조시켜 농축만으로 다음 과정을 수행할 수 있다. 상기 단계 1은 낮은 온도에서 반응을 수행함으로써 온화한 반응 조건에서 중간체 화합물(3)을 얻을 수 있고, 생성물로의 전환율이 우수하여 중간체의 별다른 처리 과정이 수반되지 않는다. 나아가, 상기 단계 1은 피리딘의 단일 용매를 사용하므로 용매 제거도 용이하다.

본 발명에 따른 상기 단계 2는 하기 반응식 3에 나타난 바와 같이, 상기 단계 1에서 제조한 6,1',6'-트리-Ｏ-트리틸수크로오스펜타-아세테이트를 동당량의 염화수소 가스와 반응시켜 2,3,4,3',4'-펜타-Ｏ-아세틸수크로오스(4-PAS, 4)를 제조하는 단계이다.

상기 단계 1에서 트리틸화한 3개의 1차 알콜기를 탈트리틸화하여 이들 작용기를 탈차단 시킬 수 있다. 상기 단계 1에서 얻은 6,1',6'-트리-Ｏ-트리틸수크로오스펜타-아세테이트(3)를 무수조건에서 불활성 용매인 톨루엔에 용해시키고 0 ℃로 냉각한 후, 동당량의 염화수소 가스를 7~9시간 동안 용액에 투입시켜 침전물을 얻은 다음, 잔류 가스를 제거한다. 그 후에, 침전된 4-PAS 슬러리를 여과하고 1% 트리에틸아민을 함유하는 톨루엔 중에서 과립화 및 재슬러리화하고, 상기 침전물을 여과·세척한 뒤 건조시켜 2,3,4,3',4'-펜타-Ｏ-아세틸수크로오스(4)를 용이하게 분리해 낼 수 있다.

본 발명에 따른 상기 단계 2에서는 화학식 3의 화합물에 대하여 염화수소를 동당량으로 사용하므로 그 사용량을 최소화하고, 용액 중에 잔류하는 염화수소의 양을 최소화할 수 있다.

본 발명에 따른 상기 단계 3은 하기 반응식 4에 나타난 바와 같이, 상기 단계 2에서 제조한 2,3,4,3',4'-펜타-Ｏ-아세틸수크로오스를 염기촉매 하에서 이성질화하여 2,3,6,3',4'-펜타-Ｏ-아세틸수크로오스(6-PAS, 5)를 제조하는 단계이다.

초산 존재하에서 고비점 용제(메틸이소부틸케톤, 톨루엔, 메텔에텔케톤 등)의 환류 반응으로 수행되는 방법보다 훨씬 온화한 조건에서 부반응 없이, 상기 단계 2에서 얻은 2,3,4,3',4'-펜타-Ｏ-아세틸수크로오스(4)의 4-위치에 있는 아세틸기를 6-위치로 이동시켜 이성화할 수 있다. 에틸아세테이트를 용매로 사용하고 염기촉매인 3차-부틸아민과 4-PAS를 실온에서 5~7시간 동안 반응시킨 다음, 진공상태에서 에틸아세테이트를 첨가하고 승온하여 열수여과를 통하여 불순물을 제거한 후, 침전물을 얻고, 상기 침전물을 여과·세척한 뒤 건조시켜 2,3,6,3',4'-펜타-Ｏ-아세틸수크로오스(5)를 얻을 수 있다.

이때 3차-부틸아민과 같은 염기촉매를 사용함으로써, 탈아세틸화를 억제하고 그 입체적 장애로 인해 부반응을 최소로 줄일 수 있다. 상기 염기촉매로는 3차-부 틸아민뿐만 아니라 트리에틸아민, N-프로필아민, 디-이소프로필아민, 모르폴린, n-부틸아민, 이소프로필아민, 피페리딘, 디에틸아민 등도 사용할 수 있다.

본 발명에 따른 상기 단계 4는 하기 반응식 5에 나타난 바와 같이, 상기 단계 3에서 제조한 2,3,6,3',4'-펜타-Ｏ-아세틸수크로오스를 염소화시켜 4,1',6'-트리클로로-4,1',6'-트리데옥시-2,3,6,3',4'-펜타-Ｏ-아세틸-갈락토수크로오스(TOSPA, 6)를 제조하는 단계이다.

상기 단계 3에서 얻은 2,3,6,3',4'-펜타-Ｏ-아세틸수크로오스(5)와 벤질트리에틸암모늄클로라이드를 톨루엔에 용해시킨 후, 염화티오닐을 적하 첨가하고 100~110 ℃에서 3~5시간 동안 환류시킨 다음, 혼합물을 실온으로 냉각하고 증류수를 첨가하여 침전물을 얻고, 상기 침전물을 여과·세척한 뒤 건조시켜 4,1',6'-트리클로로-4,1',6'-트리데옥시-2,3,6,3',4'-펜타-Ｏ-아세틸-갈락토수크로오스를 제조할 수 있다.

목적한 알콜기를 4,1',6'-위치에서 염소화시키는데, 알킬 4차 암모늄 염화물과 함께 염화 티오닐을 사용함으로써 부산물의 생성 없이 우수한 수율로 염소화를 수행할 수 있다.

본 발명에 따른 상기 단계 5는 하기 반응식 6에 나타난 바와 같이, 상기 단계 4에서 제조한 4,1',6'-트리클로로-4,1',6'-트리데옥시-2,3,6,3',4'-펜타-Ｏ-아세틸-갈락토수크로오스를 탈아세틸화 시킨 후, 양이온 교환수지로 여과하여 4,1',6'-트리클로로-4,1',6'-트리데옥시갈락토수크로오스(수크랄로오스, 1)를 제조하는 단계이다.

나머지 5개의 알콜기를 탈아세틸화하여 수크랄로오스를 제조할 수 있다. 상기 단계 4에서 얻은 4,1',6'-트리클로로-4,1',6'-트리데옥시-2,3,6,3',4'-펜타-Ｏ-아세틸-갈락토수크로오스(6)를 메탄올과 메톡시화나트륨 용액에 용해시킨 후, 실온에서 1~3시간 동안 교반하고 양이온 교환수지를 첨가하여 교반시켜 혼합 용액을 pH 7~7.5로 중화시킨다. 중화가 되면 상기 수지를 제거하고 오일 상태가 될 때까지 농축하고, 상기 농축액에 에틸아세테이트를 첨가하여 침전물을 얻은 다음, 상기 침전물을 여과·세척한 뒤 건조시켜 4,1',6'-트리클로로-4,1',6'-트리데옥시갈락토수크로오스(1)를 제조할 수 있다.

이때, 상기 양이온 교환수지는 엠버라이트(Amberite) IRC-50(H+)를 사용하는데, 엠버라이트는 등록된 상표이다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 상세하게 설명한다. 단, 하기의 실시예는 본 발명을 예시하는 것인 뿐, 본 발명의 내용이 하기의 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.

<실시예 1> 수크랄로오스의 제조

단계 1. 트리틸화 및 아세틸화

수크로오스(100 g)과 트리틸 클로라이드(270 g)를 무수 피리딘(400 ml)에 첨가하여 45 ℃에서 18시간 동안 가열하면서 교반하였다. 피리딘을 진공 하에서 제거한 후 얻은 시럽 생성물에 실온에서 아세트산 무수물(600 ml)을 첨가한 후 12시간 동안 교반하면서 아세틸화 하였다. 반응 혼합물에 증류수(40 ml)을 투입하여 1시간 동안 교반하였다. 메탄올(600 ml)을 투입한 후 교반하여 침전을 형성시켰다. 침전을 여과하고 증류수와 메탄올로 세척한 후 건조시켜 6,1',6'-트리-Ｏ-트리틸수 크로오스펜타-아세테이트(TRISPA, 310 g, 83%)를 얻었다.

생성된 화합물의 ¹H, ¹³C-NMR 및 IR 분광법 분석 결과를 도 1, 도 2 및 도 3에 나타내었다.

단계 2. 탈트리틸화

TRISPA(100 g)을 톨루엔(400 ml) 중에 용해시키고 용액을 0 ℃로 냉각하였다. 염화수소 가스(2.85 g)를 8시간에 걸쳐 냉각된 교반 용액에 통과시켜 결정을 생성시켰다. 그 후 침전된 2,3,4,3',4'-펜타-Ｏ-아세틸수크로오스(4-PAS)의 슬러리를 1시간 교반시켰다. 반응기를 진공 하에 1시간 동안 유지하여 잔류 염화수소를 제거하였다. 혼합물을 여과하고 1% 트리에틸아민을 함유하는 톨루엔(100 ml) 중에서 1시간 동안 과립화 및 재슬러리화를 유도하였다. 혼합물을 재여과하고, 다이에틸에테르(20 ml)로 세척하고 건조시켜 2,3,4,3',4'-펜타-Ｏ-아세틸수크로오스(4-PAS, 38 g, 88%)를 얻었다.

생성된 화합물의 ¹H, ¹³C-NMR 및 IR 분광법 분석 결과를 도 4, 도 5 및 도 6에 나타내었다.

단계 3. 아세틸 이동

4-PAS(200 g)에 에틸아세테이트(300 ml) 및 3차-부틸아민(7.5 ml)을 넣고 실온에서 6시간 동안 교반하였다. 6시간 교반 후 진공을 1시간 유지하였다. 에틸아 세테이트(400 ml)를 첨가하고 75 ℃로 승온한 후, 열수여과하여 불용의 불순물을 제거하고, 여과액을 실온으로 냉각하면서 결정화시켰다. 반응물을 여과하고 에틸아세테이트로 세척한 후 건조시켜 2,3,6,3',4'-펜타-Ｏ-아세틸수크로오스(6-PAS, 136 g, 68%)를 얻었다.

생성된 화합물의 ¹H, ¹³C-NMR 및 IR 분광법 분석 결과를 도 7, 도 8 및 도 9에 나타내었다.

단계 4. 염소화

6-PAS(80 g, 144.8 mmol)와 벤질트리에틸 암모늄 클로라이드(10 g, 53.9 mmol)를 톨루엔(325 ml)에 첨가한 슬러리에 실온에서 염화티오닐(42.5 ml, 582.3 mmol)을 1시간 동안 적하첨가하고 2시간 동안 교반하였다. 혼합물을 105 ℃에서 4시간 동안 환류 가열시켰다. 반응물을 실온으로 냉각하고 30 ℃ 이하에서 증류수(50 ml)를 첨가하고 1시간 동안 교반하여 결정을 형성시켰다. 그 후, 1시간 동안 진공을 걸어 반응액 속의 가스를 제거하였다. 반응물을 여과하고 톨루엔(125 ml)로 1회, 증류수(125 ml)로 1회 세척한 다음, 건조하여 4,1'6'-트리클로로-4,1'6'-트리데옥시-2,3,6,3',4'-펜타-Ｏ-아세틸-갈락토수크로오스(TOSPA, 65.1 g, 74%)를 얻었다.

생성된 화합물의 ¹H, ¹³C-NMR 및 IR 분광법 분석 결과를 도 10, 도 11 및 도 12에 나타내었다.

단계 5. 탈아세틸화

TOSPA(50 g)를 메탄올(125 ml)/메톡시화나트륨(0.5 g) 용액에 첨가하고 실온에서 2시간 동안 교반하였다. TOSPA는 10분 이내에 용해되었다. 2시간 후 반응용액에 엠버라이트 IRC 50(H+) 수지(7.5 g)를 투입한 후 교반하여 pH를 7~7.5로 중화시켰다. 여과를 통해 수지를 제거하고 메탄올(20 ml)로 세척하였다. 그 후 여과액을 활성탄(4 g)으로 30분간 교반한 후 다시 여과하였다. 여과액을 진공 하에서 오일상태가 될 때까지 농축시키고, 에틸아세테이트(200 ml)를 오일상태의 반응물에 첨가한 후 24시간 교반하면 수크랄로즈가 결정화된다. 결정화된 수크랄로즈를 여과하고, 에틸아세테이트(20 ml)로 세척한 후 40 ℃ 이하에서 12시간 동안 진공건조 하여 수크랄로오스(30.4 g, 93%)를 얻었다.

생성된 화합물의 ¹H, ¹³C-NMR 및 IR 분광법 분석 결과를 도 13, 도 14 및 도 15에 나타내었다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 의하면, 종래의 수크랄로오스 제조방법에서 발생되는 부반응을 억제함과 동시에 온화한 조건에서 반응을 수행할 수 있는 가장 효율적이고 합리적인 방법을 제공하여, 본 발명의 방법을 이용함으로써, 고수율·고순도의 수크랄로오스를 제조하는 것이 가능하다.

Claims

하기 반응식 1에 나타난 바와 같이,

출발물질인 하기 화학식 2의 수크로오스를 트리틸화제와 반응시킨 후, 반응생성물을 아세트산무수물과 반응시켜 화학식 3의 화합물(6,1',6'-트리-Ｏ-트리틸수크로오스펜타-아세테이트)을 제조하는 단계(단계 1);

상기 단계 1에서 제조한 화학식 3의 화합물을 동당량의 염화수소 가스와 반응시켜 화학식 4의 화합물(2,3,4,3',4'-펜타-Ｏ-아세틸수크로오스)을 제조하는 단계(단계 2);

상기 단계 2에서 제조한 화학식 4의 화합물을 염기촉매 하에서 이성질화하여 화학식 5의 화합물(2,3,6,3',4'-펜타-Ｏ-아세틸수크로오스)을 제조하는 단계(단계 3);

상기 단계 3에서 제조한 화학식 5의 화합물을 염소화시켜 화학식 6의 화합물(4,1',6'-트리클로로-4,1',6'-트리데옥시-2,3,6,3',4'-펜타-Ｏ-아세틸-갈락토수크로오스)을 제조하는 단계(단계 4); 및

상기 단계 4에서 제조한 화학식 6의 화합물을 탈아세틸화 시킨 후, 양이온 교환수지로 여과하여 4,1',6'-트리클로로-4,1',6'-트리데옥시갈락토수크로오스를 제조하는 단계(단계 5)를 포함하여 이루어지는 수크랄로오스의 제조방법.

[반응식 1]
제1항에 있어서, 상기 트리틸화제는 염화트리틸인 것을 특징으로 하는 수크랄로오스의 제조방법.
제1항에 있어서, 상기 단계 1의 상기 수크로오스와 트리틸화제의 반응은 40~50 ℃에서 16~20시간 동안 가열·교반하는 것을 특징으로 하는 수크랄로오스의 제조방법.
제1항에 있어서, 상기 단계 1의 반응생성물과 아세트산무수물의 반응은 실온에서 10~14시간 동안 교반하는 것을 특징으로 하는 수크랄로오스의 제조방법.
제1항에 있어서, 상기 단계 2의 염화수소 가스를 0~2 ℃에서 7~9시간 동안 교반 용액에 통과시켜 수행되는 것을 특징으로 하는 수크랄로오스의 제조방법.
제1항에 있어서, 상기 단계 3의 반응은 실온에서 5~7시간 동안 수행되는 것 을 특징으로 하는 수크랄로오스의 제조방법.
제1항에 있어서, 상기 단계 3의 염기촉매는 3차-부틸아민, 트리에틸아민, N-프로필아민, 디-이소프로필아민, 모르폴린, n-부틸아민, 이소프로필아민, 피페리딘 및 디에틸아민으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 1종인 것을 특징으로 하는 수크랄로오스의 제조방법.
제1항에 있어서, 상기 단계 4의 염소화는 100~110 ℃에서 3~5시간 동안 환류되는 것을 특징으로 하는 수크랄로오스의 제조방법.
제1항에 있어서, 상기 단계 5의 탈아세틸화는 실온의 메톡시나트륨/메탄올의 용액에서 1~3시간 동안 교반하여 수행되는 것을 특징으로 하는 수크랄로오스의 제조방법.