189256. lajstromszámú szabadalom • Eljárás cukor ketálok előállítására
1 189 256 2 A találmány új eljárást ismertet cukor-ketálok előállítására: pontosabban a cukor-ketálok előállítására katalizátor jelenlétében. A cukor-ketálok előállítása fontos szerepet játszik a cukor hidroxilcsoportjainak megvédésénél vagy a cukor szerkezetének vizsgálatánál. A cukorketálokat széles körben alkalmazzák különféle szintézisek intermedierjeként, például a C-vitamin előállításánál, ezért ipari szempontból nagyon fontosak. A cukor dehidratációs-kondenzációs reakciója ketonnal ketál-képzö reakció, amelyre különféle módszerek ismertek. A hagyományos eljárásokban savas katalizátort alkalmaztak; az ásványi savak közül például kénsavat, sósavat, hidrogén-bromidot. foszforsavat, perklórsavat; a szerves savak közül az ecetsavat, trifluor.ecetsavat, metán-szulfonsavat. p-toluol-szulfonsavat és savas ioncserélő gyantákat; Lewis savakat, mint például vízmentes aiumínium-kloridot, ón-tetrakloridot, bór-trifluoridot. vízmentes cink-kloridot és vas-kloridot. A ketálképzés dehidratációs-kondenzációs reakció, melyben a legtöbb esetben nagy mennyiségű savas katalizátort alkalmaznak, amely dehidratáló anyagként is szolgál. Csökkentett mennyiségű savas katalizátor alkalmazása esetén jelentős mennyiségű dehidratáló szert, úgymint foszfor-pentoxidot, kálcium-kloridot, vízmentes nátrium-szulfátot, vízmentes réz-szulfátot, piroszulfátokat, meta-foszforsav észtereket, timsót és molekulaszűrőket használtak. A hagyományos eljárások nagymennyiségű savas katalizátort és dehidratáló szert igényelnek, így a ketál kinyerése a reakcióelegyböl bonyolult feladat. A semlegesítésnél melléktermékként nagy mennyiségű só keletkezik és az alkalmazott dehidratáló szer nem kívánatos ipari veszteségként jelentkezik. Az említett hagyományos eljárások az ipari alkalmazásban az utókezelési gondok, valamint a természeti kincsek megóvásának nehézsége miatt sok problémát hordoznak. A hagyományos eljárások további hátránya a ketonok mellékreakcióként bekövetkező önkondenzációja, amely mindig kíséri a reakciót, ha a katalizátor erős sav. A 3607862 és 3622650 számú amerikai szabadalmak cukrok és ketonok reakciójánál perklórsav, vas(lII)-klorid és vas(III)-bromid katalizátorok alkalmazását írják le. Bár összehasonlítva a hagyományos katalizátorokkal a fent említett katalizátorok alkalmazása mellett a nem kívánatos melléktermék, a keton-dimer (pl. aceton-dimer) mennyisége csökken, azonban még mindig keletkezik egy bizonyos mennyiségű melléktermék. Az említett hátrányok kiküszöbölésére törekedtünk és úgy tapasztaltuk, hogy cukor és keton reakciója hidrogén-jodid jelenlétében könnyen végbemegy, jó a cukor-ketál kitermelés és csökken a melléktermékek mennyisége. A találmány tárgya tehát eljárás cukor-ketálok előállítására. Az eljárás abban áll, hogy cukor és keton reakcióját hidrogén-jodid vagy származékai jelenlétében hajtjuk végre. Az alkalmazott cukor fajtája nem szigorúan kötött; a petózok közül arabinóz, xílóz, ribóz, lixóz, ribulóz, xilulóz; a hexózok közül glükóz, galaktóz. talóz, idóz, gulóz, mannóz, altróz, fruktóz, szorbóz, tagatóz és pszikóz; és a mannit használható. Az alkalmazott keton fajtája nem kötött, használható alkil-keton, úgymint acélon, metil-etilketon, dietil-keton, di-normál- propil-keton és diizopropil-keton; gyűrűs ketonok közül ciklopentaíon, ciklohexanon és cikloheptanon. Ezek közül a ketonok közül értékes az acélon és a ciklohexanon. Az alkalmazott keton mennyisége az előállítandó végtermékek szerkezetétől függ. Ketonból általában az elméleti mól-mennyiség 1-10-szeresét használják; például ha a végtermék a mono-ketál 1 mól cukorra 1 vagy több mól keton jut; diketál előállításához 1 mól cukorra 2 vagy több mól keton jut; triketálok keletkezésénél I mól cukorra 3 vagy több mól keton jut. A keton mind reakció partnerként, mind oldószerként használatos és ebben az esetben nagy többletben jelen lehet, hacsak nem okoz ellentétes hatást a reakció folyamán. A találmány szerinti eljárásban alkalmazott hidrogénjodid lehet gáz formában vagy vízben oldva. Emellett alkalmazható olyan vegyület, vagy rendszer, amely a reakció során a hidrogén-jodid szerepét betölti, vagy a reakció folyamán hidrogén-jodidot szabadít fel. A hidrogén-jodid szerepét betöltő vegyület vagy rendszer, illetve amelyből hidrogén-jodid szabadul fel, az alábbiak: (1) fém-jodidés sav; (2) jódo/ó szer (3) jódozó szer és redukáló szer. A fém-jodid lehet nátrium-jodid, kálium-jodid. magnézium-jodid, kálcium-jodid, ammóniumjodid, ólom-jodid stb.; a sav lehet: foszforsav, salétromsav, kénsav, sósav, hidrogén-bromid, trilluorecetsav, perklórsav stb. A jódozó szer lehet: jód, jód-mono-klorid. jódmono-bromid, jód-triklorid, foszfor-jodid. difoszfor-tetrajodid, N-jód-szukcinimid stb. A redukáló szer lehet; hidrogén-szulfid, hipofoszforossav. kénessav, hidrazin stb. A hidrogén-jodid vagy a hidrogén-jodidot felszabadító szer mennyisége a reakcióban minimum 0,01 súly% elfogadható a 0,03- 20 sűly% katalizátormennyiség, a leghatásosabb pedig a 0,05-10 súly% a cukorra számítva. A reakcióban bármilyen oldószer alkalmazható, amely nem zavar, úgymint metil-cianid, etil-cianid, nitro-metán, nitro-etán, nitro-benzol, diklórmetán, kloroform, széntetraklorid, 1,1-diklór-etán, 1,2-diklór-etán, etil-bromid, pentán, ciklopentán. hexán, ciklohexán, heptán, benzol, toluol, xilol stb. A keton is alkalmazható oldószerként. A reakcióban két vagy több oldószerből kevert oldószerelegy is alkalmazható. A cukor és a katalizátor oldódásának elősegilésére a reakció kezdetén kis mennyiségű víz. is adagolható az elegybe. Miután a reakció egyensúlyi reakció és a kitermelés általában nő, ha a keletkező vizet eltávolítjuk a rendszerből, a reakció jól kézben tartható a víz folyamatos eltávolításával, ami az ismert eljárásokkal történik. Ismert eljárás például a víz bepárlással történő eltávolítása vagy szárítószerek használata. A víz bepárlással történő eltávolítása, vagy oldószerrel történő azeotróp eltávolítási módszer jól 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
