162612. lajstromszámú szabadalom • Eljárás monoészterben dús zsírsav-cukorészterek előállítására és tisztítására

162612 . 3 . 4 feldolgozás, mind pedig a felhasználás szempontjából számos hátránnyal bír, viszonylag nagy alkilészter és szaharóz-diészter tartalma miatt. Az eddig ismert eljárásokkal tehát nem sikerült gyakorlatilag teljes alkilészter konverzió mellett tiszta szaharóz monoésztert előállítani. A nyerstermékben a kiindulási cukor anetilészter mólarány nagy értéke miatt nagy a cukortartalom. Ez a magas cukortartalmú termék is felhasználható sok esetben, de egyrészt gazdaságossági szempontból célszerű a cukor visszanyerése, másrészt további felhasználás szempontjából is kedvezó'bbnek tűnik a nagyobb hatóanyag tartalmú termék. A zsírsav cukorészterek felületaktív sajátsága miatt mind a zsírsav és a cukor, mind a mono- és diészterek elválasztása számos nehézségbe ütközik. Ennek ellenére számos eljárás ismeretes a nyerstermék további feldolgozására. A termék dúsítására vonatkozó eljárások általános elve az, hogy a nyersterméket valamilyen, a cukorészterre nézve szelektív, vízben rosszul oldódó oldószerrel kezelve, többszöri ex frakcióval elválasztják a termék alkotórészeit. Ilyen eljárásokat ismertetnek a 808 815 és a 826 801 lajstromszámú angol, valamint az 1 336J655 az 1 350 654 és az 1 350 655 lajstromszámú francia szabadalmi leírások. Ezen eljárások hátránya, hogy az alkalmazott oldószerek - meül-i-butil keton, amilacetát, butilacetát, n-butanol, petroléter, etilacetát stb. - cukrot gyakorlatilag nem oldanak, de vízzel emulziót képeznek, vagy nem képeznek emulziót, de viszonylag nagy mennyiségű vizet oldva, ezzel együtt nagy mennyiségű cukor is kerül a szerves fázisba; a nyerstermék alkotórészei tehát szelektíven nem választhatók el egymástól. Találmányunk célja olyan eljárás kidolgozása, amellyel teljes alkilészter-konverzió mellett tiszta szaharóz- monoeszter állítható elő és az átészterezési reakcióban előállított nyerstermékből jó hatásfokkal, gyorsan kapható aktív anyagban dús, megfelelő tisztaságú termék. Találmányunk tárgya eljárás monoészterben dús zsírsav-cukorészterek előállítására és tisztítására. Felismertük, hogy mind a felhasználás, mind a további feldolgozás szempontjából kedvező termék állítható elő, ha a reakcióban résztvevő vegyületeket szakaszos üzemben, dimetilformamid vagy morfolin dietilén-lmid-oxid oldószerben, katalizátor jelenlétében megfelelő ideig reagáltatjuk, majd az összes alkilészter reagálása után az elegyet vízzel keverjük. A vizes kikeverést követően a reakcióelegybó'l víz adagolása közben ledesztilláljuk az oldószer 93-95%rát. Az oldószer lehajtása közben adagolt víznek nagy jelentősége van. Ha ugyanis lehajtás alatt nem adagolunk vizet az elegyhez, akkor a vizes kikeverés alatt beállt kedvező mono:diészter arány, a mono- és a diészter közötti egyensúlyi reakció eredményeként - a diészter felé tolódik el. A lehajtás során adagolt, az elegy összsúlya néhány tized százalékának megfelelő mennyiségű víz viszont megakadályozza az egyensúlynak ilyetén eltolódását. A kapott oldószermentes nyersterméket ezután további feldolgozásnak vetjük alá. Ennek során a nyersterméket két-háromszor kezeljük etilacetát-n-butanol és víz elegyével és a szerves ill. vizes fázist különválasztjuk. A szerves fázis tartalmazza az aktív anyagot, az alkilészter és a katalizátor reakciójából keletkezett szappant, valamint az esetleg jelenlevő, nem reagált alkilésztert; a cukor, a katalizátor és kis mennyiségű aktív anyag a vizes fázisba kerül. A szerves fázisból az oldószer ledesztillálása után gyakorlatilag tiszta, aktív anyagban dús terméket kapunk, míg a vizes fázis bcsfirkésekor kapott cukorszirup újra felhasználható. A találmány szerinti eljárás lényege tehát, hogy a cukrot és a zsírsavalkilésztert szakaszos berendezésben, dimetilformamid, ill. morfolin oldószerben nátriumkarbonát, ül. káliumkarbonát katalizátor jelenlétében 100-105 C*-on kb. 11 órán át reagáltatjuk. Ezután az elegy összsúlyára yonatkoztatva 1-1,2%-nak megfelelő mennyiségű vizet adva hozzá, 90-95 C*-on kb. 1 órán át keverjük. Az oldószer lehajtása közben a reakcióelegy összsúlya 0,4-0,7%-ának megfelelő mennyiségű vizet egyenletesen beadagolva, az elegyet gyakorlatilag szárazra pároljuk. Az oldószermentes terméket többször extraháljuk, aktív anyagban dús termék kinyerése céljából alkalmasan választott szerves oldószer keverékkel, célszerűen etilacetát és n-butanol 60)40 arányú elegyével és vízzel. g ' A találmány szerinti eljárás egy példaképpeni foganatosítási módját az alábbiakban ismertetjük. Hőmérővel, vákuumkapillárissal és visszafolyató hűtővel felszerelt háromnyakú, kétliteres gömblombikba bemérünk 1275 ml dimetilförmamidot, 387 g finomított kristálycukrot, JQ 112,4 g zsírsav metilésztert (metilsztearát és metilpalmitát elegyét, amelynek átlagos j mólsúlya 286) és 6 g nátriumkarbonátot. A fenti bemérések esetén az oldószer :cukor arány 3,3 ml/g, a cukor rmetilészter mólarány 2,88, a katalizátoranetüeszter arány pedig 0,081 g/g. j5 A rendszerben 100-150 Hgmm nyomást létesítünk, majd a reakcióelegyet 100-105 C*-ra melegítjük. Az elegy pneumatikus keverését a vákuumkapillárison át (beszívott levegő megfelelően biztosítja. 4 óra elteltével még 3 g nátriumkarbonátot adunk az elegyhez. Az adott 2o hőmérsékleten 11 órán át tartjuk az elegyet. Ez alatt az idő alatt lejátszódik az átészterezési reakció. A reakció során keletkező metanolt kb. 200 g oldószerrel együtt kidesztilláljuk az elegyből és sójeges hűtésű szedőedényben felfogjuk. 25 11 óra elteltével a rendszerben megszüntetjük a vákuumot és az elegyet keverővej, visszafolyató hűtővel és hőmérővel felszerelt háromnyakú gömblombikba öntjük, majd 20 ml víz (az elegy összsúlyának 1,2%-a) hozzáadása után 95 C-on 1 órán át keverjük. 30 Ezt követően a reakcióelegyből vízfürdőn 2-5 Hgmm nyomáson lehajtjuk az oldószert úgy,hogy az oldószer lehajtása közben egyenletes ütemben 15-17 ml vizet adunk az elegyhez a kedvező mono- és diészter arány fenntartása céljából. Az oldószer lehajtását addig végezzük, míg az 3g oldószer 90-95%-a el nem távozik. A fenti módszerrel kb. 480 g oldószermentes nyerstermék állítható elő. A termék 53-54% cukrot 0,1-0,5% nem reagált metilésztert, 1-2% szappant 40-41% szaharózmonoésztert és 0-1,5% szaharózdiésztert tartalmaz. 40 A termék további feldolgozásának menete a következő: 100 g porított nyersterméket 70-80 C*-on feloldunk 270 g, 60% etilacetát- 40% n-butanol (162 g etilacetát, 108 g n-butanol) összetételű oldószerelegyben, majd hozzáadunk 39 g vizet. Az elegyet néhány percig behatóan keverjük, majd 45 a fázisok szétválasztása céljából ülepedni hagyjuk. 10-15 perc alatt a fázisok élesen szétválnak és az alul levő vizes fázist leengedjük. Egy másik edénybe leengedjük a szerves fázist, majd a vizes fázist visszavíve az extraktorba, 46,6 g etilacetát-n-butanol eleggyel egy újabb extrakciót végzünk. A 50 szétvált fázisokat a megfelelő tartályokba leengedjük, és a vizes fázist visszavíve, 46,6 g szerves oldószereleggyel még egy további extrakciót végzünk. Az egyesített szerves fázist visszavezetjük az extraktorba, kétszer 14,5—14,5 g vízzel mossuk és a vizes részeket a korábban kapott vizes fázissal 55 egyesítjük. A vizes szirupot vákuumban történő desztillációval végrehajtott besűrítés után újra felhasználjuk. A szerves fázisból, amely az aktív anyag mellett, a reakció kedvező irányítása folytán csak elenyésző mennyiségű zsírsav-metil-50 észtert tartalmaz, vákuumban lehajtjuk az extrakcióhoz használt oldószer nagy részét, majd kevés vizet adva az elegyhez, 10-15 perces vízgőzdesztillációt végzünk, a termékben esetleg visszamaradt dimetilformamid kiűzésére. Ezt követően az elegyet szárazra pároljuk és a kapott g5 terméket porítjuk. Ily módon kb. 40 g 90-95% aktív anyag tartalmú porszerű termék állítható elő, melyben a szaharózmono- és diészter mólaránya kb. 80:1. Az eljárás előnyei az alábbiakban foglalhatók össze: A katalizátorként alkalmazott nátrium-, ill. kálium-70 karbonát egyrészt jó szelektivitással a monoeszter képződés irányában katalizálja a folyamatot, másrészt, mivel nem toxikus, az élő szervezet számára könnyen emészthető, a termékben maradva nem zavarja annak felhasználását. Azáltal, hogy a mono- és diészter aránynak az előbbi felé .75 történő eltolása céljából a vizet csak az átészterezési reakció