專利名稱：用于制備三氯半乳蔗糖的方法
用于制備三氯半乳蔗糖的方法本發(fā)明涉及一種改進的用于制備三氯半乳蔗糖的方法。具體而言，本發(fā)明涉及一 種用于從由蔗糖-6-酰化物在反應媒介物中的氯化產生的原料流制備三氯半乳蔗糖的方 法，所述原料流包含三氯半乳蔗糖-6-酰化物、反應媒介物、水和鹽，所述鹽包含選自由堿 金屬或堿土金屬氯化物和氯化銨組成的組中的一種或多種。三氯半乳蔗糖EP 0409549公開了一種方法，該方法用于在叔酰胺反應媒介物中氯化蔗糖_6_酰 化物，以制備三氯半乳蔗糖-6-?；锶缛劝肴檎崽?6-乙酸酯。在這種方法中使用大大 過量的酰氯如光氣作為氯化劑。在氯化反應后，使用適合的堿猝滅過量的氯化試劑，從而形 成堿的氯化物鹽。因此，所得的產物流包含三氯半乳蔗糖-6-?；?、叔酰胺反應媒介物、 水和鹽。在EP 0708110中公開了一種用于從沒有分離三氯半乳蔗糖-6-?；镏虚g體 的產物流得到三氯半乳蔗糖的已知方法，該產物流包含三氯半乳蔗糖-6-酰化物、叔酰胺 反應媒介物、水和鹽。所述方法包括在移除叔酰胺反應媒介物之前或之后將三氯半乳蔗 糖-6-酰化物脫酰，然后分離三氯半乳蔗糖。叔酰胺的移除(通常為DMF)通過汽提進行。根據(jù)EP 0708110，優(yōu)選在移除反應媒介物之后進行脫酰，因為否則在脫酰步驟的 過程中，發(fā)生反應媒介物的堿催化分解，該反應媒介物在這種情況下為叔酰胺。這妨礙隨后 三氯半乳蔗糖的分離，并且還意味著叔酰胺不能被有效地回收和再循環(huán)。因此，從三氯半乳 蔗糖-6-酰化物水溶液移除叔酰胺反應媒介物，之后進行三氯半乳蔗糖-6-酰化物的脫酰。根據(jù)EP 0708110的優(yōu)選方法要求在移除叔酰胺的過程中，大量的水存在于工藝 流中。這對于確保以下情況是必需的在溶液中保持高濃度的鹽，從而最小化工藝流必須容 納的固體量。大量的水還確保在移除叔酰胺反應媒介物時，可溶解于叔酰胺反應媒介物中 但是在水中溶解性更差的三氯半乳蔗糖-6-?；锉槐３衷谌芤褐小Ｔ谝瞥艴０贩磻浇槲锏倪^程中存在于EP 0708110的工藝流中的大量水具有 以下影響通過例如汽提移除叔酰胺反應媒介物的能量消耗是非常大的。有利的是，可以減 少在這種操作中存在的水量，以增加該工藝的能量效率。已知的用于移除反應媒介物的汽提工藝的缺點論述于W02005/090376和WO 2005/090374中。這里提出了從氯化進料移除全部液體以提供固體殘余物，然后由固體殘余 物得到三氯半乳蔗糖。根據(jù)該現(xiàn)有技術，液體的移除優(yōu)選使用攪拌型薄膜干燥器進行。與EP 0708110的方法相關的另一個缺點在于鹽保持在工藝流中并且僅僅在最終分離三氯半乳蔗糖的過程中被移除。在工藝流中存在的高濃度鹽限制了對工藝流使用鹽敏 感純化技術的機會。此外，鹽僅僅在三氯半乳蔗糖的最終分離中的移除導致含有高濃度鹽 以及其它雜質的廢流。在廢流中的高含量鹽使得廢流的處理變得困難。有利的是，在工藝 流以及另外的在三氯半乳蔗糖的最終分離中得到的廢流兩者中的鹽的濃度可以最小化。考慮到上述現(xiàn)有技術，本發(fā)明人已經設計了一種用于制備三氯半乳蔗糖的改進方 法。在第一方面中，本發(fā)明提供一種用于從由蔗糖-6-?；镌诜磻浇槲镏械穆然?產生的原料流制備三氯半乳蔗糖的方法，所述原料流包含三氯半乳蔗糖-6-?；?、所述 反應媒介物、水和鹽，所述鹽包含選自由堿金屬或堿土金屬氯化物和氯化銨組成的組中的 一種或多種，其中所述方法包括(i)通過用堿處理使三氯半乳蔗糖-6-?；锩擋?，以提供包含三氯半乳蔗糖的 產物流；(ii)從(i)的產物流中部分地移除水并且任選部分地移除反應媒介物，以使所述 鹽從所述產物流沉淀；(iii)從(ii)的產物流移除沉淀鹽；和(iv)從(iii)的產物流分離三氯半乳蔗糖。在從屬權利要求中闡述根據(jù)本發(fā)明的方法的各個有利實施方案和進一步的改進。因此，根據(jù)本發(fā)明，將來自蔗糖-6-?；锏穆然脑狭鬟M行脫酰，以提供包含 三氯半乳蔗糖的產物流，然后從該產物流移除水并且任選移除反應媒介物，以使鹽沉淀。然 后從產物流移除沉淀的鹽，并且從所得產物流分離三氯半乳蔗糖。在分離三氯半乳蔗糖之前從本發(fā)明的工藝流移除鹽提供了許多優(yōu)點。一個優(yōu)點在 于在三氯半乳蔗糖的分離中產生的廢流的鹽濃度遠低于現(xiàn)有技術方法的廢流的鹽濃度，這 使得廢流更容易被處理。根據(jù)本發(fā)明的方法的另一個優(yōu)點在于移除鹽后的工藝流中存在的水量顯著降低， 這使得在下游得到了顯著的能量節(jié)省。這種節(jié)省是在隨后通過汽提移除反應媒介物的情況 下特別顯著的，并且可以減少多達75至80%的汽提能量成本。在本發(fā)明的方法中可行的水含量降低在現(xiàn)有技術方法中是不可行，因為必須存 在充足的水以確保在溶液中留下高濃度的鹽，并且確保在移除反應媒介物時三氯半乳蔗 糖-6-酰化物保留在溶液中。但是，根據(jù)本發(fā)明，從工藝流移除鹽，之后不再存在將它們保 持在溶液中的問題。此外，本發(fā)明提供的是在反應媒介物的存在下對氯化原料流進行脫 酰，以提供含有三氯半乳蔗糖而非三氯半乳蔗糖-6-?；锏墓に嚵鳌Ｓ捎诰哂辛硗獾拇?替酯基的游離羥基，因此與三氯半乳蔗糖-6-酰化物相比，三氯半乳蔗糖更容易溶解于水 中。這種更高的溶解性意味著在脫酰的下游需要存在更少的用于將所需的物種保持在溶液 中的水。根據(jù)EP 0708110，令人驚奇的是，在反應媒介物的存在下，可以以有效的方式對氯 化原料流進行脫酰。根據(jù)EP 0708110，優(yōu)選在進行脫酰之前移除反應媒介物。為了避免反 應媒介物在脫酰條件下的分解，這種順序是優(yōu)選的，這種分解降低可用于被回收和隨后再 循環(huán)的反應媒介物的收率。其還將分解產物以雜質的形式引入到產物流中。與EP 0708110的教導相反的是，已經發(fā)現(xiàn)，如果仔細地控制反應條件，則脫?？?br> 5以在通常為叔酰胺的反應媒介物的最少分解的情況下實現(xiàn)。因此，可以在移除反應媒介物 之前進行脫酰，然后從含有三氯半乳蔗糖的工藝流回收反應媒介物。除允許降低必須存在于工藝流中的用于將所需的物種保持在溶液中的水量以外， 在反應媒介物的存在下進行脫酰的能力具有許多另外的工藝優(yōu)點，特別是在隨后通過汽提 移除反應媒介物的情況下。這些優(yōu)點包括以下事實通過汽提工藝產生的不適宜固體更少 地傾向于捕獲相當大量的所需產物。因此，三氯半乳蔗糖的最終收率增加。在用于參考的

圖1中顯示了說明本發(fā)明的一個優(yōu)選實施方案的簡化工藝圖。如本文中所用的，術語“反應媒介物，，表示氯化反應在其中進行的稀釋劑或溶劑。 該術語意在表明媒介物可能沒有完全溶解全部的反應組分和產物混合物。三氯半乳蔗糖-6-?；锟梢允窃诼然磻倪^程中起到保護6-羥基的作用的 任何?；?。其優(yōu)選脂族或碳環(huán)芳族?；铮鼉?yōu)選苯甲酸酯或乙酸酯，并且最優(yōu)選乙酸制備作為本發(fā)明方法起點的原料流的氯化反應可以通過許多方法進行，比如在EP 0043649中所公開的那些。取決于所使用的氯化試劑，可以使用許多種類的反應媒介物，并 且可以使用在氯化條件下穩(wěn)定并且至少有一點溶解原料、試劑和產物的任何反應媒介物， 例如芳族烴，如二甲苯或甲苯；氯代烴類如三氯乙烷；或叔酰胺如二甲基甲酰胺(DMF)。優(yōu)選地，氯化如EP 0409549中所描述進行。在該情況下，叔酰胺是在氯化反應中 所使用的反應媒介物，并且可以是在氯化條件下穩(wěn)定并且至少有一點溶解原料、試劑和產 物的任何叔酰胺。叔酰胺典型為二甲基甲酰胺(DMF)。存在于氯化原料流中的鹽的性質取決于用于猝滅過量氯化劑的試劑的選擇。適合 的猝滅劑的實例包括堿土金屬或堿金屬氫氧化物和氫氧化銨。優(yōu)選的猝滅劑是氫氧化鈉和 氫氧化銨，并且特別優(yōu)選氫氧化鈉。在猝滅反應中形成相應的氯化物鹽。使用堿處理來自氯化反應的原料流，以實現(xiàn)三氯半乳蔗糖-6-?；锏拿擋２⑶?提供包含三氯半乳蔗糖的產物流。為了使反應媒介物的分解最少，脫酰優(yōu)選在仔細控制的 條件下進行。因此，根據(jù)本發(fā)明，脫酰優(yōu)選在以下條件下進行pH為10至13. 5，更優(yōu)選為 10至12，并且最優(yōu)選為10. 5至11. 2，溫度為60至0°C，更優(yōu)選為40至0°C，并且最優(yōu)選為 35°C至25°C，在更低溫度的情況下使用更高的pH，反之亦然。適用于脫酰反應的堿包括氫氧化銨和金屬氫氧化物，特別是堿金屬或堿土金屬氫 氧化物。特別優(yōu)選的堿是氫氧化鈉。還可以使用技術人員已知的其它適合的堿。可以通過HPLC方便地監(jiān)測脫酰反應。為了最佳收率，重要的是監(jiān)測脫酰反應的進 程，并且當反應完成時中和反應混合物。應當將反應混合物的PH調節(jié)到6至8. 5，優(yōu)選約 7.5。合宜地，可以使用稀鹽酸、或使用檸檬酸或乙酸中和反應混合物。備選地，可以用氣態(tài) 二氧化碳中和反應混合物。在脫酰之后，從所得的包含三氯半乳蔗糖的產物流中部分地移除水并且任選部分 地移除反應媒介物。這使得鹽達到它們在流中的極限溶解度，并且引起沉淀，同時所需的三 氯半乳蔗糖保留在剩余的水和反應媒介物的溶液中。部分地移除水并且任選部分地移除反應媒介物可以通過技術人員已知的任何適 合的方法進行，并且優(yōu)選通過蒸發(fā)進行。適合的設備包括閃蒸容器。在小的規(guī)模時，旋轉蒸 發(fā)儀是一種適合的選擇。典型地，在該步驟過程中移除在脫酰結束時存在于混合物中的水
6的至少95%。更典型地，移除至少98%。可以通過技術人員已知的任何適合的技術從產物流中移除沉淀鹽。優(yōu)選地，沉淀 鹽的移除通過過濾進行。適合的過濾技術包括旋轉真空過濾裝置、壓濾器裝置或重力過濾 器裝置。還可以使用非過濾技術，并且適合的非過濾技術包括如離心，旋風分離，或傾析。典 型地，在該步驟中移除了在脫酰結束時存在于混合物中的鹽的至少50%。更典型地，移除了 至少75%。在一個優(yōu)選實施方案中，移除了至少85%。在將它們從產物流中移除之后，優(yōu)選用適合的洗滌溶劑洗滌沉淀鹽，以回收可能 隨著沉淀物被移除的任何三氯半乳蔗糖，并且從而使得三氯半乳蔗糖的收率最大化。然后 優(yōu)選將洗滌液返回到三氯半乳蔗糖產物流中，或者備選地返回到之前的原料流中。適合的 洗滌溶劑可以是三氯半乳蔗糖在其中可溶但是沉淀鹽在其中不可溶的溶劑。例如，洗滌溶 劑可以與反應媒介物相同。備選地，如果仔細地控制用量，則可以使用水作為洗滌溶劑，而且沒有顯著量的鹽 被再溶解。這具有以下優(yōu)點鹽以基本上沒有反應媒介物的純凈的形式得到。然后可以將 鹽直接用于另一個應用，而無需任何進一步的處理。鹽水溶液，更特別是飽和的鹽水溶液， 也可以用作洗滌溶劑。這進一步降低了再溶解的鹽的量，同時還產生基本上沒有反應媒介 物并且可以直接用于另一個應用的回收鹽。在移除沉淀鹽之后，將三氯半乳蔗糖從所得的產物流分離。優(yōu)選地，將移除沉淀鹽 之后殘留在三氯半乳蔗糖產物流中的反應媒介物至少部分地從產物流中移除，然后從所得 的產物流中進行三氯半乳蔗糖的分離。反應媒介物的移除可以通過本領域中已知的手段如蒸餾、減壓蒸餾、蒸汽蒸餾、汽 提或通過使用攪拌型薄膜干燥器或噴霧干燥器進行。當反應媒介物是叔酰胺時，優(yōu)選通過 汽提進行反應媒介物的去除。這種汽提可以如在EP 0708110中所描述進行。典型地，在該 步驟中移除在脫酰結束時存在于混合物中的反應媒介物的至少90%。更典型地，移除至少 99%。在本發(fā)明的范圍內進行時，用于移除反應媒介物的汽提需要比現(xiàn)有技術方法中需 要的能量顯著更少，因為少得多的水存在于產物流中。因此，汽提的能量成本可以減少多達 75-80%。因此顯著減少該方法的環(huán)境影響。除已經提到的優(yōu)點以外，從三氯半乳蔗糖產物流移除鹽還打開了對下游產物流使 用鹽敏感的處理步驟的可能性。在現(xiàn)有技術的三氯半乳蔗糖產物流中的高濃度鹽的存在防 礙了這些處理步驟能夠被使用。本發(fā)明人已經認識到利用根據(jù)本發(fā)明提供的低鹽產物流的優(yōu)點的特別有利的機 會。特別是，它們已經認識到，低鹽產物流可以進行用于移除二甲胺(DMA)的改進方法。DMA是DMF的水解產物。當在蔗糖_6_酰化物的氯化中以及在隨后的三氯半乳蔗 糖-6-?；锩擋Ｖ惺褂肈MF作為反應媒介物時，在脫酰步驟中的反應條件，特別是高的pH 導致一些DMF水解以及因此導致DMA的形成。典型地，按Imol三氯半乳蔗糖計，約4-20mol 的DMF轉化為DMA。用于產生DMA的DMF水解由于許多原因是不適宜的。第一個原因在于轉化為DMA 的DMF不能直接再循環(huán)以重新用于三氯半乳蔗糖制備工藝。有價值的DMF的這種損失對工 藝造成了顯著的經濟負擔。另一個原因在于DMA在產物和廢流中的存在導致下游處理步驟
7中的困難。用于從三氯半乳蔗糖產物流移除DMA的一種可能的策略是提高pH，以使DMA從含 其抗衡離子的鹽中游離，然后通過施加熱和減壓來移除相對易揮發(fā)的游離DMA。但是，這 些條件可能導致在流中的三氯半乳蔗糖和其它有價值的碳水化合物的降解，并且使用還昂 貴。因此，有利的是能夠在更溫和的條件下移除DMA，以保持三氯半乳蔗糖和其它有價值的 碳水化合物的收率?，F(xiàn)在發(fā)現(xiàn)，通過使用陽離子交換樹脂，可以將DMA從如根據(jù)本發(fā)明提供的低鹽產 物流中有效地移除。根據(jù)現(xiàn)有技術，這種技術不能對三氯半乳蔗糖產物流使用，因為在這些 流中的高濃度鹽使得陽離子交換樹脂無效。這是因為來自存在于流中的陽離子(如來自 NaCl的Na+離子)占據(jù)了陽離子交換樹脂的結合部位，因此很少或沒有結合部位可用于結 合DMA (為其陽離子DMAH+的形式，其具有10. 73的pKa)。但是，在低鹽產物流的情況下，這 種問題明顯減少，因此DMAH+對陽離子交換樹脂的有效結合是可能的。因此，根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供一種根據(jù)本發(fā)明的第一方面的方法，其中該 方法還包括在移除沉淀鹽之后，使產物流與離子交換樹脂接觸。優(yōu)選地，使產物流與離子 交換樹脂接觸通過使流通過裝填有離子交換樹脂的柱子或者通過包含離子交換樹脂的床 進行。適用于本發(fā)明的陽離子交換樹脂是可結合DMAH+，同時允許三氯半乳蔗糖和其 它有價值的碳水化合物基本上沒有變化地通過的那些陽離子交換樹脂。強酸陽離子交換 樹脂，如含有磺酸根基團或其它酸性基團的那些已經表明它們本身是特別適合的，并且 是優(yōu)選的。適合的陽離子交換樹脂的特別優(yōu)選的實例是Purolite(RTM)C 120E(可獲自 Purolite)和Dowex (RTM) HCRS (可獲自Dow)。適用于本發(fā)明的其它陽離子交換樹脂包括 Purolite (RTM) ClOOE (可獲自 Purolite)，F(xiàn)inex (RTM) CS 08G(可獲自 Finex)，F(xiàn)inex (RTM) CS 12 G (可獲自 Finex) ,Finex(RTM) 18G(可獲自 Finex) ,Purolite (RTM) ClOO 系列(可獲 自 Purolite)，Purolite (RTM) C150 系列(可獲自 Purolite)，Purolite (RTM) PCR 系列(可 獲自 Purolite)，Amberlite (RTM) IR120 系列(可獲自 Rohm&Haas)，和 DIAION(RTM) SK, PK 以及UBK系列(全部可獲自Mitsubishi Chemical)?？梢灶A期用于本發(fā)明的再另外的陽離 子交換樹脂包括 Dowex (RTM) 88 (可獲自 Dow)和 Purolite (RTM) 104E (可獲自 Purolite)。根據(jù)一個優(yōu)選實施方案，在移除沉淀鹽之后并且在剩余的反應媒介物(DMF)已經 至少部分地從脫鹽的產物流中移除(其優(yōu)選通過汽提進行)之后，進行本發(fā)明的從三氯半 乳蔗糖產物流中移除DMA。因此，產物流基本上是水性的。如果必要，則可以加入另外的水 以稀釋產物流并且根據(jù)需要調節(jié)粘度。為了保護陽離子交換樹脂，優(yōu)選在使產物流與陽離子交換樹脂接觸之前使產物流 經過過濾步驟?？梢詫⒓夹g人已知的任何適合的過濾方法用于該目的。用于本發(fā)明的陽離子交換樹脂可以根據(jù)本領域中已知的技術制備。用于制備所使 用的陽離子交換樹脂的優(yōu)選方法是將它們用氯化鈉溶液或用氫氧化鈉溶液處理。這些溶液 被稱為"再生劑(regenerants)“。在氯化鈉溶液的情況下，優(yōu)選的溶液濃度為5至20%， 最優(yōu)選為約10 %。在氫氧化鈉溶液的情況下，優(yōu)選的溶液濃度為2至20 %，最優(yōu)選為約5 %。 在用再生劑處理之后，用去離子水漂洗樹脂。在使用氯化鈉溶液作為再生劑的情況下，優(yōu)選 繼續(xù)漂洗直至漂洗水的氯化鈉含量達到約400ppm以下。在使用氫氧化鈉溶液作為再生劑的情況下，優(yōu)選繼續(xù)漂洗直至漂洗水的PH達到約pHIO以下。在例如如上所述制備陽離子交換樹脂之后，可以將其進行填充以形成樹脂床/裝 填以形成樹脂柱。用于特定量的原料流的樹脂量可以通過對所使用的特定樹脂和原料流進 行初步的計算和優(yōu)化實驗來選擇。離子交換樹脂的總離子交換容量是可以被特定的樹脂結合的離子的理論最大量， 并且通常由生產商宣布。通常，該參數(shù)以"按每升樹脂計的當量數(shù)"提供。如果特定的樹 脂具有1當量/升的總離子交換容量，則其理論上可以結合按1升樹脂計最大為Irnol的單 電荷離子。盡管特定離子交換樹脂的總離子交換容量通常已知的，但是應當注意，在特定體 系內的樹脂的操作容量通常低于總離子交換容量。對任何具體的體系，操作容量可以由常 規(guī)實驗進行計算。除使用的樹脂的操作容量以外，可以仔細計算的其它參數(shù)是按1升原料流計的要 被移除的離子的當量數(shù)(在本發(fā)明情況下，這是按1升原料流計的DMAH+的摩爾數(shù))以及 要被處理的原料流的量。有了這些參數(shù)，可以按如下由給定的樹脂量計算可以被處理的進料的量(以升 計)
樹脂量(L)x樹脂的操作容量(當量數(shù)/升) [DMAH+的當量數(shù)(mol/升進料)/進料量(L)]上述信息與常規(guī)實驗一起允許技術人員優(yōu)化對于特定樹脂和進料濃度的體系。在制備樹脂床/柱子之后，于是可以使產物流穿過樹脂以至少部分地移除DMA。在 三氯半乳蔗糖產物流與陽離子交換樹脂接觸之前可以從三氯半乳蔗糖產物流中移除的鹽 越多，則DMAH+對樹脂的結合將越有效，因此移除更多的DMA。因此，在本發(fā)明的該方面中， 優(yōu)選在考慮到成本和工藝的總效率的同時，在產物流與陽離子交換樹脂接觸之前從產物流 中盡可能移除在實踐上的那么多的鹽。因此，在產物流與陽離子交換樹脂接觸之前，優(yōu)選移 除至少50%的鹽，更優(yōu)選至少75%的鹽，并且最優(yōu)選至少85%的鹽。如之前論述的，適宜的是在將沉淀鹽從產物流中移除之后對它們進行洗滌，以回 收任何可能隨著沉淀鹽被移除的三氯半乳蔗糖或其它有價值的碳水化合物。然后可以將洗 滌液添加返回到產物流中，以保持收率。在想要將產物流與離子交換樹脂接觸的情況下，可 以通常優(yōu)選的是在產物流與離子交換樹脂接觸的下游將來自沉淀鹽洗滌的洗滌液與產物 流合并。其原因在于，盡管這種洗滌液可能含有有價值的碳水化合物，但是它還可能含有一 些再溶解鹽。用于獲得在本發(fā)明中使用的陽離子交換樹脂的最佳性能的條件可以根據(jù)所使用 的樹脂而變化并且可以通過常規(guī)實驗確定。作為指導，當產物流的PH在約7至約9的范圍 內，并且優(yōu)選約7時，并且當產物流的溫度在約10至約50°C的范圍內，并且優(yōu)選室溫左右 時，可以預期陽離子交換樹脂具有最佳性能。根據(jù)本發(fā)明的該方面可以從產物流中移除的DMA的量根據(jù)已經提到的因素如殘 余鹽的濃度、產物流的溫度和PH等而變化。但是，通常，優(yōu)選在使流與陽離子交換樹脂接觸 之前存在的DMA的至少70%被移除，更優(yōu)選至少95%，并且最優(yōu)選至少99%。
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在使用后，即，在結合另外的DMAH+的樹脂能力不再充足之后，優(yōu)選用去離子水沖 洗樹脂床/柱子，以移除任何三氯半乳蔗糖和其它有價值的碳水化合物，然后可以將沖洗 液與殘留產物流合并以保持收率。從陽離子交換樹脂移除結合的DMAH+優(yōu)選以與上面詳述的樹脂的最初制備相同的 方式進行，即，通過用再生劑處理，然后用去離子水漂洗來進行。之后，準備重新使用樹脂。在一個特別優(yōu)選的實施方案中，使回收的DMA經受有效條件以將其轉化回到DMF。 適用于實現(xiàn)這種轉化的條件的實例是適用一氧化碳和催化量的甲醇鈉。這種轉化在本領域 中是已知的，因此在此無需給出進一步的細節(jié)。然后可以將再生的DMF重新在三氯半乳蔗 糖的制備中用作反應媒介物。在現(xiàn)有技術方法中將被損失的DMF的這種回收提供了顯著的 經濟性以及環(huán)境優(yōu)點。不管是否已經從產物流中移除DMA，在本發(fā)明的方法中三氯半乳蔗糖的最終分離 通常都如EP 0708110中所述那樣進行?，F(xiàn)在將通過以下實施例說明本發(fā)明，應當理解這些實施例意在解釋本發(fā)明，而決 不是限制本發(fā)明的范圍。
實施例實施例1 MM原料流來自用氫氧化鈉溶液猝滅之后的用光氣/ 二甲基甲酰胺對蔗糖-6-乙酸酯 的氯化。這種原料流可以通過例如EP 0409549中所公開的方法制備。來自氯化反應的原料流的典型組成如下 脫乙酰如下所述合成脫乙酰產物的樣品。
在40°C，歷時4小時時間，通過逐滴加入共計59g的27% NaOH溶液，將527g的上 述氯化原料流連續(xù)調節(jié)至PH 10.5。使用HPLC監(jiān)測脫乙酰反應的進程。當脫乙酰反應完成 時，通過加入24. 5g的20% HCl溶液，將反應混合物的pH降低至pH 7，歷時15分鐘時間。脫乙酰的材料的分析顯示其具有下列組成 鹽的移除將約102g脫乙酰的材料投入到旋轉蒸發(fā)儀的圓底燒瓶中并且在75°C于真空下旋 轉蒸發(fā)，以從體系中移除水和DMF。由于水和DMF的不同沸點(100°C和155°C )，成正比地， 在該樣品單一步的濃縮/蒸發(fā)實驗室處理中移除比DMF更多的水。在濃縮之后的混合物的 組成如下所示 在混合溶劑蒸發(fā)時，形成沉淀物。這種沉淀物可以于Buchner漏斗上通過在真空 下過濾而容易地從母液中分離。濾餅(主要為鹽-NaCl)和濾液的分析如下所示 濾餅是茶褐色的并且含有殘余的三氯半乳蔗糖和DMF以及其它雜質，"其 余"(有色體等)。適宜的是回收三氯半乳蔗糖和DMF組分，因此用大致等量的水(12. 7g) 在室溫洗滌鹽餅。洗滌的鹽和鹽洗液的分析如下所示。 該分析表明，鹽的洗滌導致將DMF和三氯半乳蔗糖良好地移除到洗滌水相中。如 所預期的，其表明一些NaCl溶解到洗滌水中。溶解在洗滌水中的鹽量是所使用水的質量 (相對于濾餅的質量)以及水溫的函數(shù)。為了回收盡可能多的三氯半乳蔗糖(和DMF)，將洗滌水和濾液合并。然后在實驗 室中將該混合物汽提(在旋轉蒸發(fā)儀上，通過依次加入水和蒸發(fā)而進行)以得到如下所示
的最終汽提產物 該程序提供了從工藝中移除大量鹽，同時保持DMF和三氯半乳蔗糖的高回收率 (三氯半乳蔗糖的回收率為99. 5% )的手段。實施例2 為了證明使用陽離子交換樹脂從低鹽三氯半乳蔗糖產物流移除DMA，進行如下程 序樹脂床的制備通過用10% NaCl或5% NaOH洗滌強酸(strong)陽離子交換樹脂如Dowex (RTM) HCRS或Purolite (RTM) C120E，制備樹脂床。然后用去離子水填充洗滌的樹脂以形成樹脂 床，然后用去離子水沖洗以沖洗再生的樹脂床。適宜的測試流的制備按照在EP0708110中所述的程序制備測試流以獲得脫乙酰的汽提塔底餾出物。鹽的移除通過蒸發(fā)水以引起鹽的沉淀，隨后過濾以移除沉淀鹽，由此將鹽從測試流中移除。 在必要時，用水洗滌濾液以調節(jié)粘度。然后在下列實施例中使用濾液實施例2a (比較)將含有5.4重量％三氯半乳蔗糖、8重量％氯化物、35，OOOppm鈉離子和23，OOOppm DMA的濾液裝填到所制備的樹脂床(Dowex(RTM)HCRS)中，使得所使用的DMA的總量為 35. Sg。然后用去離子水漂洗床，并且分析流出物的DMA含量。發(fā)現(xiàn)，4g DMA已經結合到樹 脂上。從而計算出樹脂容量為0.32當量數(shù)/升樹脂。實施例2b 用水洗滌含有15重量％ DMA和2. 3重量％鈉的濾液流以調節(jié)其粘度。將該流以 3當量DMA/升填充樹脂的量裝填到如上制備的Dowex (RTM) HCRS樹脂床中。然后用去離子 水洗滌該床，并且分析流出物的DMA含量。發(fā)現(xiàn)，78%的帶電DMA已經結合到樹脂上。實施例2c 除了樹脂床以2當量的DMA/升填充樹脂裝填之外，重復實施例2b。發(fā)現(xiàn)，92%的帶電DMA保留在樹脂上。實施例2d 除了樹脂床以1當量的DMA/升填充樹脂裝填之外，重復實施例2b。發(fā)現(xiàn)，100%的 帶電DMA保留在樹脂上。實施例3 為了進一步證明使用陽離子交換樹脂從低鹽三氯半乳蔗糖產物流移除DMA，進行 如下程序適宜的測試流的制備根據(jù)在EP0708110中所述的程序將三氯半乳蔗糖_6_乙酸酯進行氯化以提供氯化 物質。通過加入10% NaOHJf 1646g氯化物質(36. 5 %的DMF，2. 4 %的三氯半乳蔗 糖-6-乙酸酯、29000ppm的0嫩、7.4%氯化物)在pH 12. 4、11. 4°C脫乙酰6小時。使用濃 HCl將pH降低至8. 3。收集2090g產物，其含有2. 2%三氯半乳蔗糖、6. 9% (142g)氯化物 和15600ppm DMA(總計32gDMA)。將2067g的該材料濃縮至686g，將其過濾，產生229g濕 鹽濾餅和461g濃縮濾液。濃縮的濾液含有60700ppm DMA(28g)和56% DMF(258g)。鹽的移除用水稀釋上面得到的濃縮濾液以調節(jié)其粘度，然后使其流過填充有1.3L Mitsubishi UBK 510L樹脂(通過用5% NaOH洗滌并用去離子水漂洗而制備)的柱子。用 去離子水洗滌該柱子以置換碳水化合物并且收集2227. 3g流出物。其含有11. 5% (257g) DMF,0. 2%氯化物(4. 5g)和 321ppm DMA(0. 72g)。在此情況下移除 97. 4%的 DMA。
1權利要求
一種用于從由蔗糖 6 ?；镌诜磻浇槲镏械穆然a生的原料流制備三氯半乳蔗糖的方法，所述原料流包含三氯半乳蔗糖 6 ?；?、所述反應媒介物、水和鹽，所述鹽包含選自由堿金屬或堿土金屬氯化物和氯化銨組成的組中的一種或多種，其中所述方法包括(i)通過用堿處理使三氯半乳蔗糖 6 ?；锩擋＃蕴峁┌劝肴檎崽堑漠a物流；(ii)從所述(i)的產物流中部分地移除水并且任選部分地移除反應媒介物，以使所述鹽從所述產物流沉淀；(iii)從所述(ii)的產物流中移除沉淀的鹽；和(iv)從所述(iii)的產物流中分離三氯半乳蔗糖。
2.根據(jù)權利要求1的方法，其中從所述(iii)的產物流中至少部分地移除殘留的反應 媒介物，并且從所得到的產物流中進行三氯半乳蔗糖的分離。
3.根據(jù)權利要求2所述的方法，其中從所述(iii)的產物流中移除所述反應媒介物是 通過汽提或通過使用攪拌型薄膜干燥器或噴霧干燥器進行的。
4.根據(jù)任一項在前權利要求所述的方法，其中從所述(i)的產物流中移除水和任選地 反應媒介物是通過蒸發(fā)進行的。
5.根據(jù)權利要求4所述的方法，其中從所述(i)的產物流中移除水和任選地反應媒介 物是在閃蒸容器中進行的。
6.根據(jù)任一項在前權利要求所述的方法，其中所述沉淀的鹽通過過濾移除。
7.根據(jù)權利要求6所述的方法，其中所述過濾是使用旋轉真空過濾裝置、壓濾器裝置 或重力過濾器裝置進行的。
8.根據(jù)權利要求1至5中任一項所述的方法，其中所述沉淀的鹽是通過非過濾技術移 除的。
9.根據(jù)權利要求8所述的方法，其中所述沉淀的鹽是通過離心、旋風分離，或通過傾析 移除的。
10.根據(jù)任一項在前權利要求所述的方法，其中用洗滌溶劑洗滌所述沉淀的鹽，并且將 所得到的洗滌液與所述(iii)的產物流合并。
11.根據(jù)權利要求10所述的方法，其中所述洗滌溶劑與所述反應媒介物相同。
12.根據(jù)權利要求10所述的方法，其中所述洗滌溶劑是水。
13.根據(jù)權利要求10所述的方法，其中所述洗滌溶劑是鹽水溶液。
14.根據(jù)權利要求13所述的方法，其中所述鹽水溶液是飽和的。
15.根據(jù)任一項在前權利要求所述的方法，其中所述三氯半乳蔗糖-6-酰化物是三氯 半乳蔗糖-6-苯甲酸酯或三氯半乳蔗糖-6-乙酸酯。
16.根據(jù)權利要求15所述的方法，其中所述三氯半乳蔗糖-6-酰化物是三氯半乳蔗 糖-6-乙酸酯。
17.根據(jù)任一項在前權利要求所述的方法，其中所述鹽基本上由氯化鈉組成。
18.根據(jù)任一項在前權利要求所述的方法，其中在所述脫酰中使用的堿為氫氧化銨或金屬氫氧化物。
19.根據(jù)權利要求18所述的方法，其中所述堿為堿金屬或堿土金屬氫氧化物。
20.根據(jù)權利要求19所述的方法，其中所述堿是堿金屬氫氧化物。
21.根據(jù)權利要求20所述的方法，其中所述堿為氫氧化鈉。
22.根據(jù)任一項在前權利要求所述的方法，其中所述脫酰在8至14的pH和0至60°C 的溫度進行。
23.根據(jù)權利要求22所述的方法，其中所述脫酰在10至12的pH和0至40°C的溫度 進行。
24.根據(jù)任一項在前權利要求所述的方法，其中所述反應媒介物是叔酰胺。
25.根據(jù)權利要求24所述的方法，其中所述叔酰胺是二甲基甲酰胺(DMF)。
26.根據(jù)任一項在前權利要求所述的方法，其中所述方法還包括在移除所述沉淀的 鹽之后，使所述產物流與離子交換樹脂接觸。
27.根據(jù)權利要求26所述的方法，其中所述離子交換樹脂是陽離子交換樹脂。
28.根據(jù)權利要求27所述的方法，其中使用強酸陽離子交換樹脂作為陽離子交換樹 脂，并且其中所述強酸陽離子交換樹脂優(yōu)選含有磺酸根基團或其它酸性基團。
29.根據(jù)權利要求28所述的方法，其中使用Purolite(RTM) C120E或Dowex(RTM)HCRS 作為陽離子交換樹脂。
30.根據(jù)權利要求26至29中任一項所述的方法，其中在已經從所述產物流至少部分地 移除殘留反應媒介物之后，進行所述產物流與所述離子交換樹脂的接觸。
31.根據(jù)權利要求26至30中任一項所述的方法，其中當與所述離子交換樹脂接觸時， 所述產物流基本上是水性的。
32.根據(jù)權利要求26至31中任一項所述的方法，其中將所述產物流在與所述離子交換 樹脂接觸之前進行過濾。
33.根據(jù)權利要求26至32中任一項所述的方法，其中在所述離子交換樹脂已經與所述 產物流接觸之后，使用沖洗溶劑沖洗所述離子交換樹脂，并且其中將由此得到的沖洗液與 下游產物流合并。
34.根據(jù)權利要求33所述的方法，其中所述沖洗溶劑是去離子水。
35.根據(jù)權利要求26至34中任一項所述的方法，其中在所述離子交換樹脂已經與所述 產物流接觸之后，使用再生劑處理所述離子交換樹脂。
36.根據(jù)權利要求35所述的方法，其中所述再生劑選自由氯化鈉水溶液或氫氧化鈉水 溶液組成的組。
37.根據(jù)權利要求35或36所述的方法，其中隨后收集所述再生劑。
38.根據(jù)權利要求37所述的方法，其中所收集的再生劑包含二甲胺(DMA)。
39.根據(jù)權利要求38所述的方法，其中使所述DMA經受對于將DMA轉化為DMF有效的 反應條件，并且其中優(yōu)選重新使用由此得到的DMF。
40.根據(jù)權利要求35至39中任一項所述的方法，其中將所述離子交換樹脂在被所述再 生劑處理之后重新利用。
41.根據(jù)權利要求26至40中任一項所述的方法，其中使用洗滌溶劑洗滌所述沉淀的 鹽，并且在所述產物流與離子交換樹脂接觸的下游，將所得到的洗滌液與所述產物流合并。
全文摘要
本發(fā)明提供一種用于從由蔗糖-6-?；镌诜磻浇槲镏械穆然a生的原料流制備三氯半乳蔗糖的方法，所述原料流包含三氯半乳蔗糖-6-?；铩⒎磻浇槲?、水和鹽，所述鹽包含選自由堿金屬或堿土金屬氯化物和氯化銨組成的組中的一種或多種，其中所述方法包括(i)通過用堿處理使三氯半乳蔗糖-6-酰化物脫酰，以提供包含三氯半乳蔗糖的產物流；(ii)從(i)的產物流中部分地移除水并且任選部分地移除反應媒介物，以使所述鹽從所述產物流沉淀；(iii)從(ii)的產物流中移除沉淀的鹽；和(iV)從(iii)的產物流分離三氯半乳蔗糖。
文檔編號C07H1/06GK101918421SQ200980101658
公開日2010年12月15日 申請日期2009年1月2日 優(yōu)先權日2008年1月4日
發(fā)明者卡羅·馬費佐利, 塞巴斯蒂安·康博里爾克斯, 安東尼·巴亞達, 戈登·沃克, 杜安·萊因霍斯, 約翰·克爾, 羅伯特·詹森, 詹姆斯·埃德溫·威利 申請人:塔特和萊利技術有限公司