202254. lajstromszámú szabadalom • Eljárás ciklodextrinek elválasztására
1 HU 202254 B 2 Találmányunk tárgya eljárás alfa-, béta-, valamint gamma-ciklodextrin elválasztására egymástól és a kísérő oligoszacharidoktól kombinált oldószeres komplexképzéssel, majd az egyes ciklodextrin-féleségek nagytisztaságban történő kinyerése. A ciklodextrinek (CD-k), mint ismeretes, nem-redukáló tulajdonságú dextrinek, amelyekben glükózegységek kapcsolódnak egymáshoz alfa-(l—>4) kötésekkel, ciklikus szerkezetet alkotva. Háromféle, éspedig alfa-, béta- és gamma-ciklodextrint különböztetünk meg aszerint, hogy hat, hét vagy nyolc anhidroglükopiranozil-egység alkotja a gyűrűt. A ciklodextrin-gyűrűvel számos organikus vagy anorganikus vegyület képes vendégmolekulaként kölcsönhatásba lépni és így zárványkomplex típusú vegyület alakul ki. Az egyes ciklodextrinek számos fizikai tulajdonságban különböznek egymástól: alfa-CD béta-CD gamma-CD Molekulatömeg M=972 1135 1297 Gyűrű átmérője (Á) D=4,7-5,3 6,0-6,5 7,5-8,3 Vízoldhatóság (g/100 ml) S25=14,5 1,85 23,2 A ciklodextrinek számos területen sikerrel alkalmazhatók, (pl. a gyógyszeriparban, kozmetikai iparban, élelmiszeriparban, takarmányiparban, a mezőgazdaságban, stb.) ezért gazdaságos ipari előállításuk igen fontossá vált. A ciklodextrinek előállítása elfolyósított keményítő szubsztrátból történik, ciklodextrin-glükozil-traszferáz (CGT) enzim segítségével. Az eljárások mindegyikénél problematikus a CD-k tisztítása és kinyerése. Egy korábbi eljárás szerint a ciklodextrinekkel, különösen a béta-CD-nel oldahatatlan komplexet adó lecsapószer jelenlétében reagáltatták a szubsztrátot az enzimmel. Lecsapószerként triklór-etilént, tetraklóretánt, toluolt, brómbenzolt alkalmaztak. A konverziós elegy tisztítását és az alfa-, béta- ill. gamma-CD egymástól való elválasztását komplikált és drága módszerrel végezték, bróm-benzol és triklóretilén oldószerek egymásutáni és kombinált alkalmazásával (Pazur, L., French, D.: J. Am. Chem. Soc. 77 , 353 (1949). Ezek az elválasztási módok nem bizonyultak kielégítőnek, mert az így nyert alfa-, béta- illetve gamma-ciklodextrinek szennyezésként egyéb ciklikus és lineáris dextrineket, valamint zárvány vegyületként toxikus bróm-benzolt és triklór-etilént tartalmaznak. Alfa-CD kinyerésével foglalkozik az 3.640.847 számú Amerikai Egyesült Allamok-beli szabadalmi leírás. Eszerint fő komponensként alfa-CD-t tartalmazó keményítő konverziós elegyhez a CGT enzim mellett legalább 8 szénatomszámú, telített vagy telítetlen alifás alkoholt, vagy ketont, vagy nitrilt, vagy szulfont adagolnak, és az alfa-CD-t komplex formájában, pl. alfa-CD-n-dekanol komplex formájában nyerik ki. Az így nyert termék azonban erősen szennyezett, jelentős mennyiségű béta-CD-t és komplexben kötött oldószert is tartalmaz. Gamma-CD-nek az egyéb CD-ktől és a lineáris dextrinektől való elválasztására szolgál a DE 33 17 064 számú Német Szövetségi Köztársaság-beli szabadalmi leírásban ismertetett módszer. Kiindulási anyaga: bróm-benzol jelenlétében nyert keményítő- CGT konverziós elegy. A bróm-benzol lecsapószer kidesztillálása és a lineáris dextrintartalom metanolos kicsapása után nyert vizes-metanolos oldatból a béta-ciklodextrin tartalom kristályosítással elválasztható. Az így nyert, béta-ciklodextrinben szegény oldatot újabb bróm-benzolos komplexképzéssel tisztítják. Az eredmény mintegy 90% gamma-CD+10% béta-CD összetételű termék. További tisztítás átkristályosítással nem oldható meg a béta- és gamma-CD közötti kis oldahatóság különbség miatt. Ezért az anyagot piridin-metanol eleggyel extrahálják. így 98-99% tisztaságú, oldószerrel szennyezett gamma-ciklodextrin nyerhető. Az alfa-, béta-, gamma-CD elválasztható egymástól és a konverziós elegy lineáris dextrinjeitől kromatográfiás úton (117 999 számú európai közrebocsátási irat). Az oldószermentesített, CD-tartalmú konverziós elegy dextrin tartalmát hidrolízisnek vetik alá bétaamilázos és amiloglükozidázos kombinált enzimes kezeléssel. Ezután erős kationcserélő pl. nátriumion tartalmú oszlopon végzett kromatográfiával és makroretikuláris polimer gélen végzett molekulaszűréssel a béta- és a gamma-CD egymástól elválasztható, és 99,2%-os tisztaságú gamma-CD-nyerhető. Az alfa-amilázos és amiloglükozidázos kezelés után a konverzióelegyben visszamaradó alfa-ciklodextrin tisztítható nátriumion fázusú erős kationcserélőn (4 384 898 számú Amerikai Egyesült Államok-beli szabadalom). A tennék tisztasága 98 százalék feletti. Az ioncserés kromatográfiával végzett CD-elválasztási és tisztítási módszerek általános hátránya, hogy kis kapacitás és nagy energiaigény jellemző rájuk, ugyanis egyszerre csak kis mennyiségű anyagot lehet elválasztani, és pedig magas hőmérsékleten. Az ioncserélő oszlopról lejövő effluensben igen kis koncentrációban kapható meg a tiszta termék, mely csak nagy mennyiségű víz elpárologtatása után nyerhető ki. 194939 lajstromszámú magyar szabadalmi leírásunk szerint a CD-k előállítását alfa-amilázzal részlegesen előhidrolizált keményítő szubsztrátból végezzük. Alacsony redukálóképességű, 0,5 és 10 DE egység közötti értékű, hidrolizátumból indulunk ki. Ebből a hidrolizátumból CGT enzim segítségével állítjuk elő a CD-ket. A hidrolizátum konvertálása a CD-ekkel temer komplexeket képező, kombinált lecsapószerelegy jelenlétében történik, ahol kombinált lecsapószerelegyként alifás ketonok és fenol- vagy benzol-származékok elegyét alkalmazzuk. A végtermékként kapott elegy alfa-, béta-, gamma-CD-t, kisérő oligoszacharidokat, mint pl. Uaeráris dextrineket és egyéb kísérő anyagokat is tartalmaz. Jelen bejelentésünk tárgya eljárás az egyes CD- féleségeknek egymástól és a kísérő-anyagoktol való elválasztására, majd az egyes CD-féleségeknek a kinyerésére. Kísérleteink folyamán azt találtuk, hogy az egyes CD-k és a kísérő oligoszacharidok különböző szerves oldószerekben eltérő komplexképző hajlamot mutatnak, és ezek a komplexek különböző oldékonysággal rendelkeznek. így kombinált oldószeres komplexképzéssel az egyes CD-k egymástól és a kísérő anyagoktól elválaszthatók és az egyes CD-féleségek nagytisztajágban kinyerhetők. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
