202889. lajstromszámú szabadalom • Eljárás 2-hidroxi-propil-alfa-, béta- és gamma- ciklodextrin előállítására
1 HU 202 889 A 2 1. táblázat NaOH/BCD mól/mól bcd/h2o g/100ml 0,0 1,28 0,57 2,34 1,13 4,95 1,70 18,90 2,27 85,00 3,40 115,00 A kívánatos oldékonysági érték kb. 50 g béta- CD/100 ml víz, hiszen ekkor még keverhető a reakcióelegy, de nem túlságosan nagy a hígítás. Látható, hogy ez az érték már kb. 2 mól nátrium-hidroxid/1 mól béta-CD esetén is elérhető, nem szükséges a Pitha és munkatársai által alkalmazott nagymennyiségű (10 mól) bázis. Összehasonlító vizsgálatokat végezve a 2 mól és 10 mól nátrium-hidroxid/1 mól béta-CD aránynál vezetett reakciók között meglepő módon azt tapasztaltuk, hogy az alacsonyabb báziskoncentrációnak egyéb előnyös hatásai is vannak. A 2. táblázatban a szubsztitúcióban hasznosult propilén-oxid mennyiséget adjuk meg a bevitt propüénoxid százalékában az alkalmazott bázismennyiségének és a termék szubsztitúciós fokának (PS) függvényében, egyéb tekintetben azonos reakciókörülmények között. 2. táblázat PS hasznosul t/bevitt propilén-oxid (%) NaOH/béta-CD arány(mól/mól) 2 10 2 78 66 4 78 50 6 76 47 8 69 44 10 61 37 Jól látható, hogy az alacsonyabb bázismennyiségnél a propilén-oxidra vonatkoztatott kitermelés minden szubsztitúciós foknál szignifikánsan magasabb. A bázis kisózó hatása a vízben egyébként jól oldódó propilén-oxidra, a kisebb bázismennyiségnél lényegesen mérséklődik, így a propüén-oxid oldatban marad. Meglepő módon azt tapasztaltuk, hogy a bázismennyisége a szubsztitúció pozícióját is alapvetően befolyásolja. Nagyobb mennyiségű bázis esetén főleg a primer hidroxilcsoportok, kisebb mennyiségű bázis esetén főleg a szekunder hidroxücsoportok szubsztituálódnak. A szekunder hidroxilcsoportok szubsztitúciója igen előnyös a béta-ciklodextrin oldékonyságának növelése szempontjából, mert ezt a hatást főleg a szekunder hidroxilok közötti erős hidrogénhíd-rendszer megbontásával lehet elérni. Hasonló eredményeket kaptunk egyéb alkálifém- és alkáliföldfém-hidroxidok, -oxidok alkalmazása esetén is. Meglepődve tapasztaltuk, hogy amennyiben az alkalmazott bázis eltávolítása érdekében a reakcióelegy semlegesítése sósavval történik, az így nyert víztartalmú sűrítményt egyszeres, ületve kétszeres térfogatú etil-alkohollal hígítva a keletkező nátrium-klorid nem csapható ki. Előnyösen kicsapható és kiszűrhető viszont a kénsavas semlegesítés során keletkező nátrium-szulfát a sűrítmény etil-alkoholos vagy acetonos hígításával, így például a sűrítmény 8-12 t%-os - a termékre vonatkoztatott - nátrium-szulfát tartalma egyszeres térfogatú etil-alkohollal történő kicsapás után 0,21% alá csökkenthető. A sómentesítés után a tennék további tisztítása, a polipropilénglikol eltávolítása ületve a szubsztitúciós fok (RS) eloszlás szűkítése ipari méretekben elsősorban kristályosítással tűnik megvalósíthatónak. Általánosan használt keverős készülékben, vákuumban végzett desztillációval nem lehet szárazra párolni a semlegesített reakcióelegyet, a desztilláció végén nyert sűrű szirupban a bevitt béta-ciklodextrinre vonatkoztatva 60-1001% víz marad. A propilénglikol kristályosítással történő eltávolítására lehetőséget ad, hogy méréseink szerint (3. táblázat) oldékonysága több oldószerben is lényegesen eltér a 2-hidroxi-propU-béta-ciklodextrin oldékonyságától. A 3. táblázatban a béta-ciklodextrin nélkül végzett reakcióban keletkezett propilénglikol keverék (rövidítve: PPG) és a PS=3 szubsztitúciós fokú 2-hidroxipropil-béta-ciklodextrin (rövidítve: HPBCD-PS-3) oldékonyságát adjuk meg különböző oldószerekben, 25 °C-on. 3. táblázat Oldékonyság (g/100 ml oldószer) Oldószer HPBCD-PS-3 PPG Víz 83 <50 Metanol 83 <50 Etanol 2 <50 Izopropanol 0,25 <50 N-propanol 0,15 <50 Aceton 0,1 <50 Tetrahidrofurán 0,1 <50 Etü-acetát 0,1 <50 A reakció során keletkezett propilénglikol mennyisége a termék szubsztitúciós fokának függvényében 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 4
