TW200946686A - Improved sucralose purification process - Google Patents

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200946686 Λ \r^f ^ΤίΛ. 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明是有關於-種蔗糖素純化程序的改良，且特別 是有種^素純化程序之—階段的改良以及以所述 方法進行純化所得到的蔗糖素。 【先前技術】 嚴糖素(Sucralose)(4，l，,6·-:备 Λ ,· ,、、、之以及6·位置上的氫氧基而由嚴糖衍生來的。 由於合成紐素必須使域原子選擇性地取代特定的氫氧 基且保留包括高反應性之原始氫氧基的其他氫氧基，因此 合成薦糖素為-技術考驗。已發展出許多進行此合成的方 法，可參照諸如美國專利第4,362,869號、第4,826,962號、 第4,980’463號以及第5，141，860號，其以引用方式併入本 文中。然而，通常這些方法所提供的產物除了蔗糖素以外， 還包括不同程度的其他氣化糖化合物。因此，有越來越多 的研究著重於由此種與氣化物質相關的化合混合物中分離 出商純度形式的蔗糖素。早期所報導的成果通常與直接由 合成混合物中結晶化蔗糖素有關，其中結晶化為能產生高 純度物質的步驟。有時也會藉由矽凝膠層析法(silica gd chromatography)由合成混合物中純化蔗糖素。可參照諸如 美國專利第5，128,248號，其以引用方式併入本文中。由 於此流程是使用矽凝膠，因此此流程可能不適合用來大量 工業製造高純度的蔗糖素。此外，幾乎沒有研究著重在以 200946686 其他方法由蔗糖素移除氣化糖雜質。然而，由於這些雜質 即使在相當低的濃度下也會對蔗糖素的甜度、味道以及調 味等特性產生不好的影響，因此有效地移除這些雜質是相 當重要的。 在製造過程中，合成蔗糖素通常會伴隨各種氣化蔗糖 物的合成，且這些氯化蔗糖物必須由目標分子(蔗糖素）中 分離並移除。一般來說，在純化之後，會對含蔗糖素給料 流(feed stream)進行多個純化步驟，其中溶劑萃取步驟為一 種通常用來移除比蔗糖素本身親水或厭水的物質的純化程 序。 已有人提出多種用來合成蔗糖素與相關化合物的方 法。舉例來說’以引用方式併入本文中的美國專利第 4,405,654號介紹一種用來合成相關化合物（1，，4，，6，_三氣 -Γ，4'，6’-三去氧蔗糖）的程序。在對五乙酸酯(pentaacetate) 前驅物進行去乙醯化後，可以藉由在矽凝膠上所進行的管 柱層析法來純化反應混合物。產物可以由具有乙酸乙酯的 石夕凝膠中溶析(elution)出來。 以引用方式併入本文中的美國專利第4,980,463號介 紹一種程序，其藉由使用氫氧化鉀處理蔗糖素苯曱酸酯 的甲醇溶液來製造蔗糖素。以蒸發移除甲醇，且將殘餘物 溶解在水中。對水溶液進行三次萃取，且每一次都以水溶 液之1/4體積的乙酸乙酯來進行萃取。對結合的有機萃取 液進行濃縮且接著以水反萃取有機萃取液，以回收乙酸乙 醋中的餘素。對結合的水性雜進行濃縮且以脫色劑處 200946686 理之。過„吏薦糖素結晶。所回收的晶體的純度 為"爲。此程度的純化主要是透過結晶化來達到，而不 是藉由溶鮮取程序來_。值躲㈣是，此方法僅涉 及以乙酸乙絲萃取縣水溶液，且·衫會由水溶液 再萃取(reextract)至有機相中，以藉此達到進一步的純化。 以引用方式併入本文中的美國專利第⑽咖號介 目似的程序’其使用驗來水解在甲醇中的韻素-6- :溶解在水中。對此溶液進行三次萃取，且每糖= 體積的乙酸乙醋來萃取之。以碳對剩餘的水層進 仃脫色且濃縮之，使蔗糖素可以結晶。 切一以引用方式併入本文中的美國專利第5,498,709號介 二種y Μ由鹽水(aqU_ brine)萃取薦糖素的溶劑，其 水是由6·醯基酯(6-ac>^ ester)前驅化合物的鹼水解產 生。可能的溶劑包括乙酸甲酯、乙酸乙酯、甲基乙基酮、 甲基異丁基_、甲基異戊基酮、二氣甲烧、氣仿、二乙越 以及甲基第三丁基醚。由於乙酸乙酯具有萃取選擇性、回 收便利性以及毒理學上安全性等躲，目此乙酸乙醋為適 合的溶劑。 美國專利第5,498,709號亦介紹一種程序，其中在對 簾糖素前媒物進行酯水解之後’濃縮剩餘的水溶液且接著 以乙酸乙醋或其他適合的溶劑對其進行三次萃取以離析嚴 糖素。接著可以結合萃取物，且在藉由濃縮與結晶步驟回 收薦糖素之前，可選地以水清洗萃取物以移除任何剩餘的 200946686 二甲基甲賴。此專利也介紹―種程序，其將包含 驗性去眺後簡㈣水巾的胁素萃取至不會與= 的溶劑中，此溶劑例如是二氯、氣仿、2_丁_ = 酮或乙酸乙m接著以水對有機萃取物進行反萃取， 以將薦糖素送回至水相。接著可輯水溶液騎脫色與濃 =，以及糟由結晶法來贼所產生的純化餘素。此 產生相當不純的物質。 电 ❿ 在美國專㈣5,498,7G9射所討論的另-方法是有 關去酯化後以甲苯萃取剩餘的鹼性溶液。詳言之，以 甲苯萃取溶液兩次，以移除非極性雜質。接著以&丁 複萃取水溶液、结合2_丁酮萃取物，且蒸發溶劑以產生包 括薦糖素的紅色漿液(Syj^P)。 以引用方式併入本文中的美國專利第5,530，106號介 J-，用於?始《糖素溶液的萃取程序，其中原始薦糖素 :谷液疋在對庶糖素_6-乙酸酯進行驗性水解以及接著進行 中和作用後所獲得的。以飽和水乙酸乙醋(water saturated ethyl acetate)萃取蔗糖素水溶液。此萃取步驟可以將一些雜 質選擇性地分隔至有機相。接著，以水回洗乙酸乙醋相， 以回收已被分隔至有機相的部分蔗糖素。可以將水溶液與 水性回洗物結合、漠縮以及脫色，且以結晶法由水相回收 薦糖素。 以引用方式併入本文中的美國專利第7,049,435號介 紹一種由組成物中移除雜質的方法，其中組成物包括在第 /谷劑中的蔗糖素與雜質，所述方法包括下列步驟 :以不 200946686 :二的第—‘劑對組成物進行液態萃取，以有效地將雜質 =至：二溶劑中，以及以不相容的第三溶劑對組成物進 仃一卒取，以有效地將蔗糖素移至第三溶劑中且使雜暂 留在第一溶劑中。 【發明内容】 本發明k供一種薦糖素或蔑糖素-6-醯化物的溶劑萃 取的改良’其由包含蔗糖素或蔗糖素-6-醯化物的水溶液進 行所述萃取。在執行溶劑萃取中，發明人觀察到蔗糖素或 蔗糖素-6 -醯化物在水溶液與萃取溶劑兩者之間的分配係 數相當不適當’並發現此現象起因於二曱基氣化銨 (dimethylammonium chloride，DMAHC1)的存在且可以藉由 增加氯化鈉(NaCl)與二甲基氣化銨之間的比例（即氣化鈉 比上二甲基氣化銨的比例）來改善二甲基氣化銨所造成的 影響。 因此，藉由控制氯化鈉與二甲基氣化銨的量以及他們 之間的比例可能影響蔗糖素(以及其他氣化物)分配至有機 相中的分配係數。此外，已知道分配係數(K)的實際值為氣 化鈉之重量百分比、二甲基氯化銨之重量百分比以及他們 的相對量的函數。因此’根據此一事實，可以藉由改變溶 於水相中的這些鹽類的量來控制k值。特定言之，藉由增 加氣化鈉與二曱基氣化銨之間的比例可以增加萃取至有機 相中的嚴糖素或嚴糖素_6_醯化物的量。 200946686 -----I-- ❹

#因此，本發明之一實施例是有關於一種程序，其用以 將蔗糖素或蔗糖素-6-醯化物由水溶液萃取至有機溶劑 中，其中所述水溶液至少包括所述蔗糖素或所述蔗糖素 醯化物、其他氣化醣類、二f基氣化銨以及選自由驗金屬 氣化物、氯化銨以及鹼土金屬氣化物所構成之族群的其他 氣化物，所述程序是藉由使所述有機溶劑接觸所述水溶 液，以將所述蔗糖素或所述蔗糖素-6-醯化物萃取至所述有 機溶劑中’其巾在所述水雜巾之所述其他氣化物與二甲 ，氣化録之__在進行所述接觸之前或進行所^接觸 期間增加，因而增加所職糖素或職餘素冬酿化物分 配至所述有機溶劑中的分配係數。 本發明之另一實施例是有關於一種程序，其用以由合 成嚴糖素的給概(feed stfeam)巾純域糖素，其 =料流進行-系列的純化步驟，至少—所述純化步驟包 =藉由使有機溶劑接觸水溶液’以將麵素由所述水溶 :萃=斤述有機溶劍中’其中所述水溶液至少包括簾糖 素、其他氯化_、二甲基氯化錄以及選自由驗金 Γ ill以及檢土金屬氯化物所構成之族群的其他氯化 水溶液中之所述其他氣化物與二^氯化鍵 9如所述麵之前或進行所述接觸期間增 ϋ而增加㈣素分配至所述有機溶劑中的分配係數。 f本發明之又一實施例中，提供一種程序，其用以由 素·6_Γ匕物的給料流中生產颜素，其中對所述 4机進仃4_純化步_及接著對已純化的嚴糖素 9 200946686 化:進:于去醯化以獲得蔗糖素，至少一所述純化步驟 二·藉由使有機溶雜觸水溶液，以將酿化物 =ΐ驗萃取至所财機溶射，其中職水溶液至 醯化物、其他氣化聽類、二甲基氯化錄以 成之族群物、氯化銨以及鹼土金屬氣化物所構 化物歲-甲其备氯化物’且在所述水溶液中之所述其他氯 行所、氯倾之間的比例在進行所述接觸之前或進 L 增加，且因而增加素-6-醯化物分配至 所述有機溶劑中的分配係數。

在本發明之再-實施例中，本發明提供一種程序，A =將if素或薦糖素-6-酿化物由水溶液萃取至有機溶 ，中，其中所述水溶液至少包括所·糖素或所述斧糖素 6=化物、其他氣化酶類、二甲基氣化錄以及選自由驗金 、氯化錢以及驗土金屬氣化物所構成之族群的其 m ’所述程序包括下列步驟··由所述水溶液中移除 以增加所述其他氣化物與二甲基氣化按之 2比例且因而增加餘素分配至所述有機溶射的分配 ϊϊ主以及使所述有機溶劑接觸所產生的溶液，以將所述 …、素或所述薦糖素-6-醢化物萃取至所述有機溶劑中。 根據下文中的詳細敘述，可以清楚地了解本發明之盆 特徵以及優點。詳細的敛述與特定實例僅用於說 =發明显而非用以限制本發明。因此，經由本文的詳細 逑’所屬領域具有通常知識者能清楚地了解本發明亦包 括那些在本㈣之精神絲鳴㈣各種變更與潤飾。 200946686 為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特 舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。 【實施方式】 可以理解的是本發明不限制於此處所敘述的特定方 法學、步驟、pH值以及試劑等，也就是上述這些條件都可 以變更。亦可以理解的是此處所使用的辭彙只是用來敘述 ❹ 特定的實施例，而非用以限制本發明的範疇。且必須注意 的是，除非文中有清楚地敘述，否則此處或後附之申請專 利範圍中所用的單數形式，，一個，，與，，所述，，包括複數的意 義。因此，舉例來說’"溶劑"表示一種或多種溶劑，且可 • 能包括溶劑的適當組合，以及包括所屬領域具有通常知識 者所知的那些等同涵義。 除非加以定義，否則在本發明中所用的所有技術性與 科學性名S司的意義與所屬領域具有通常知識者普遍理解的 鲁 意義相同。雖然此處敘述較佳的方法、儀器以及材料，但 為了實行或驗證本發明，可以使用相似或等同於此處所述 的方法與材料的任何方法與材料。此處所引用的所有參考 資料都以引用方式併入本文中。

ZA “原子的”：如此處所用，包括包含環狀結構與共振共 軛雙鍵的化合物，諸如苯、曱苯或二曱苯》 “回洗：如此處所用’包括萃取步驟，其中在使用第 二溶劑萃取第一溶劑後，使用一小部分的第一溶劑對剩餘 11 200946686 妨再萃取。此為用以回收已部分分層至第 =法之諸如薦糖素或其他物質等有用物質的方法，且 一於森來半選擇性地移除雜質。回洗溶液可以與第 糖合’如此—來可以最大化在第—溶射之諸如嚴 、他物質等有用絲的回收。可選地，在將回洗溶 、ϋ，_之前’可以濃縮回洗溶液。

曰曰如此處所用，包括由溶液得到晶體的程序。 =‘成触始可以自然發生或是需要添加種晶。如此處 ㈣粗亦描述—種情況，也就是將_材料或液 二、a/ '谷在洛劑中，而產生一種而後會飽和或過飽和的 二丄如此—來可得到晶體^此外，名詞“結晶化，，也包括 接 關程序，諸如過濾與離心晶體、將晶體脫水、以一 ’夕種溶财洗晶體、乾燥晶體以及取得以此獲得的最 終產物。

物料混合物(feed mixture)” ：如此處所用，包括由任 何嚴糖素的合成程料所得的化合物的任舰合物。其包 括蔗糖素與任何及所有其他雜質的混合物。 雜質’·如此處所用，包括蔗糖素以外的化合物且包 括用來合絲糖素的多健序所產生之義糖素的產物。 “雜質”包括任何嚴糖的單氣、二氯、四氣以及五氣衍生物、 以及任何其他由餘、歸钱由上料者顺成的單聽 所名f生的雙_或二§| ,以及除了 i糖素本身以外的任何三 氣衍生物’其中上述雜質可以游離形式或羧酸醋形式存 在雜質包括任何齒化糖衍生物，諸如二氣蔗糖乙酸酯 12 200946686 -----j— (dichlorosucrose acetate)、6，Γ,6'-三氣蔗糖、4,6,6’_三氣薦 糖、4，Γ,4',6’-四氯半乳塔格糖(galactotagatose)、4，Γ，6'-三氯 半乳蔗糖-6-乙酸酯、4,6，Γ，6 四氣半乳蔗糖、4，Γ-二氯半 乳薦糖，3’，6’-二氣縮水蔗糖(&1111}^1>0511〇*036)、4,6’-二氯半 乳蔗糖、Γ，6'-二氯蔗糖、6,6’-二氯蔗糖、4，1W-三氣蔗糖、 4,6,6’-三氯半乳蔗糖、4，1’，5’-三氯半乳蔗糖-6-乙酸酯以及 4,6,6’-三氯半乳蔗糖。“雜質”包括任何有機或無機鹽、醣 或蔗糖素-6-醯化物以外的醯化醣。 “溶劑”：如此處所用，包括可以溶解或實質上分散其 他物質的液體。 程序 歐洲專利第0409549號揭露一種在三級醯胺反應劑 (reaction vehicle)中對蔗糖·6-醯化物進行氯化以產生蔗糖 素-6-醯化物的程序，其中蔗糖素·6_醯化物例如是蔗糖素 -6-乙酸酯。在此程序中使用過量的氯化劑，諸如光氣 (phosgene)。在氯化反應後，使用適合的鹼來移除過量的氣 化劑’且藉此形成鹼的氯化物鹽。在此階段，當反應溶劑(通 常)為二甲基甲醯胺時，一些其他的溶劑也可以用來與鹼反 應以產生二曱基氯化錄。因此，所產生的產物流包括蔗糖 素-6-醯化物、三級醯胺反應劑、水以及鹽。接著對蔗糖素 -6-醯化物進行去醯化，以得到蔗糖素。在某階段，在進行 此去醯化之前或之後，純化此反應混合物以降低鹽與二甲 基氣化銨的含量。當例如是在二甲基甲醯胺中進行去醯化 時，此去醯化步驟也可能生成二甲基氯化銨。 13 200946686 一般來說，所使用的鹼通常為氫氧化鈉， 的逢為氣仙n也可以細其他 給 屬氫氧化物、驗土金屬氫氧化物錢氣絲為其他驗金 金屬氣化物、驗土金屬化錢，因此鹽為驗 物料水溶液為用於本發明之程序中的起始材料， 因此 =水溶液除了包域糖素或紐素_6•酿化物以外，更包 括由副反應、_其他氣錄贿生的 基氣倾。根據e嶋聽㈣㈣餘 對氯化納比上二？基氣化朗關進行鼓程度或較小程 度的調整。若賴增域_，則可以藉由添加較多的納 或其他氣化物或藉由移除二？基氯驗來達成。由於最後 需要移除所添加的所有添加物，因綠仙方法是移除二 甲基氣化錄°可以使用所屬領域具有通f知識者所周知的 多種方法來達到上述目的。 舉例來說’ 一種用來移除二曱基氯化按的有用方法為 先調整PH值、(若需要)形成游離二甲基銨(DMA)以及接著

在真空下蒸發此二甲基錢。已發現最方便的方式是將pH 值提升至至少為1G’且更適合為約u，以由二甲基氣化錢 形成游離的二f基錢。接著對反應介質(medium)施加真空 以移除-’其中藉由提升使二曱絲揮發的溫度可 以增加一曱基錢的移除。 移除一甲基氣化銨的另一方法為使用樹脂。舉例來 說，由下列方式來進行： 200946686 ---— 以10%的氣化鈉或5%的氫氧化鈉沖洗諸如D0W HCRS或Purohte C120E等樹脂’以製備陽離子交換樹脂 (strong cation resin)。在低離子水中填充樹脂床。例如是藉 由美國專利第5,498,709號所揭露的方法來製備薦糖素的 原始產物水溶液以及以蒸發方式移除氣化鈉。其中，減少 較多的鹽能夠增加對於二甲基銨的樹脂交換容量。因此， 至少必須移除一半的鹽。另，可以將部分去鹽的濾液稀釋 e 成具有較低的黏性且增加其可流動性。將相當量的濾液注 入經沖洗以再生的樹脂管柱中，以提供丨至3價的二曱基 敍。接著進行低離子沖洗，以置換想要_。可以使用稀 釋的驗(caustic)或8-12%的氣化鈉來再生樹脂。 ^不論是以何種方法移除二甲基氯化銨，較佳為移除相 當量的二甲基氣化銨以使其在物料溶液中的濃度降低至不 大於20,0〇〇1>1)111(在樣本中），更佳不大於1，〇〇〇卯111。在任 何實例中，不論以何種方式改變氯化納比上二早基氯化錢 的比例，較佳使比例增加至1〇 :丨至1〇〇 :丨之間，更佳至 醫 10 : 1至25 : 1之間。 _在萃取步驟之前，較佳是必須蒸發水溶液或是對其進 行其他處理，以使乾燥固體含量增加至諸如15%至仍^的 程度’更佳為30%至55%。 溶劑的選擇是根據嚴糖素與主要雜質在有機溶劑中 與在水性給料流中的相對溶解度、以及諸如可燃性、在程 f中回收的㈣度、環境考量、毒性以及成本等其他因素 來決定。在萃取步驟中使用有機溶劑之前，可以刻意使有 15 200946686 -f ! ❹ 溶劑的^h和。可以使用有機溶細混合物。用作有機 衍生物Γ、、^括那些與水不相容而諸域糖素等_化蔬糖 π八、容解I於其中的賴。亦包括—些輔，這些溶劑 二：:：溶劑中’但當第二溶劑與第-溶劑在適當 相盆由:條件下混合時’其又會在第二溶劑中形成分離 、、々」Γ第—溶劑例如是水、水溶液或鹵化肺衍生物易 办二、#其他賴。代紐的有機關包括但不限制於 乙-曱酉曰、乙酸乙酯、甲基乙基酮、甲基異丁基酮、甲基 異戊基酮、二氣曱烧、氣仿、二⑽、甲基第三丁基醚、 正戊烷、正己烷、正庚烷、正辛烷、異辛烷、三氣乙 烷、正十二烷、揮發油(white spirit)、松節油、環己烷、乙 酸丙酯、乙酸丁酯、乙酸戊酯、四氯化碳、二曱苯、甲苯、 苯、三氣乙稀、2_T氧基乙醇乙咖(丁基赛路蘇乙酸醋， 2-bntoxyethanol acetate、butyl CELLOSOLVE® acetate)、二 氯化乙烯、丁醇、嗎啉以及上述之組合。第一有機溶劑較 佳包括乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸異丙酯、乙酸正丙酯、 乙酸正丁酯、乙酸戊酯、曱基乙基酮、甲基異丁基酮、甲 ❹ 基異戊基酮、二氣甲烷、氣仿或正丁醇，其可以是單一溶 劑或這些溶劑的混合溶劑或與由第一列表所選的其他溶劑 的混合溶劑。第一溶劑更佳包括乙酸乙酯、乙酸異丙酯、 乙酸正丙酯、乙酸正丁酯、甲基異丁基酮或正丁醇，其可 以是單一溶劑或這些溶劑的混合溶劑或與由第一列表或第 二列表所選的其他溶劑的混合溶劑。乙酸乙酯為最佳溶 劑。二乙醚、甲基第三丁基醚、正戊烷、正己烷、正庚燒、 16 200946686 正辛烷、異辛烷、l，u_三氯乙烷、正十二烷、揮發油、松 節油、環己烷、四氣化碳、二甲苯、甲苯、苯、三氯乙烯、 2-丁氧基乙醇乙酸酯（丁基赛路蘇乙酸酯）、二氯化乙烯以 及嗎琳通常不會用作單一溶劑，但可以所述的浪合丨令劑方 式使用。 在萃取步驟中，為了有效地進行萃取，有機溶劑與物 料水溶液的體積比通常為2: 1至5: 1，更通常為3: 1至 鲁 4 : 1。可以使用任何所屬領域所知的液體_液體萃取的方法 來進行萃取。 舉例來說’這些方法包括在標準容器中進行攪拌、接 著進行沉澱與換瓶(decanting)、連續管柱萃取器以及/或連 續混合與換瓶。在本發明中可以使用一組連續的逆流設備 (countercurrent equipment)。此設備例如是(但不限制於)任 何卡爾在復板管柱(Karr reciprocating plate column(Koch Inc·，Kansas City，Mo.))、任何夏以博管柱(seheibel Column，

Koch Inc.，Kansas City，Mo·)、任何填充管柱、任何脈衝填 充柱、任何混合器一沈降器組合、任何混合器與離心分離 器組合以及任何離心式逆流萃取器（諸如由R〇batei inc， Pittsfield Mass.所製造的萃取器）。 確實，可以在本發明中有利地應用多種萃取方法，因 此並未意圖將本發明的範疇限制成特定結構的設備。此 外’此處所述之不同的程序步驟(第一萃取、第一萃取的回 洗以及第二萃取)可以在不同的容器中或設備之不同的部 17 200946686 分中進行。可選地，所有這些步驟也可以在相同的容器、 或在特定的時間、以任何次序或同時來進行。 本發明所乂供的材料為蔑糖素_6_酿化物，醯化物族群 可以是在氣化反應期間適合用來保護蔗糖的6_位置的任何 此類族群；然而’較佳為乙酸酯與苯甲酸醋。 當本發明之程序是應用於蔗糖素-6-醯化物時，必須對 化合物進行去醯化以提供蔗糖素。進行去醯化的方法為所 屬領域所周知。舉例來說，可以使用美國專利第6,890,581 號所揭露的方法，其以引用方式併入本文中。 〇 — 若需要，可以進一步純化根據本發明之方法所純化的 蔗糖素。合適的方法包括液體/液體萃取與結晶化。美國專 利第7,049,435號與美國專利第6,998,480號揭露合適的方 法，其以引用方式併入本文中。 製備蔑糖-6-g旨 藏糖的6-氫氧基的選擇性保護可以藉由使蔗糖與羧 酸酐反應而達成，其中羧酸酐例如是醋酸酐或苯甲酸酐， 且上述反應是在無水極性非質子溶劑以及在基於有機錫化 ❹ 物的醯化啟動子的存在下、在一溫度下以及足以產生蔗糖 -6-酯的一段時間下進行。6_乙酯基團遮蔽在6_位置上的氫 氧基以避免其進行氯化反應。因此’可以使用在氯化反應 條件下穩定且可在不影響所產生的蔗糖素的條件下移除的 任何乙醋基團。當製備蔗糖_6_乙酸酯時，例如是以1>3_二 (乙醯基氧基）_1，1，3,3_四丁基二錫氧院 (1，3-diacetoxy-1，1，3,3-tetrabutyldistannoxane)為基於有機錫 18 200946686 化物的醯化啟動子以及以醋酸酐為羧酸酐。蔗糖_6_酯的製 備例如是被揭露在O’Brien，美國專利第4,783,526號、 Navia，美國專利第4,950,746號、Simpson，美國專利第 4,889,928 號、Neiditch,美國專利第 5,023,329 號、Walkup， 美國專利第5,089,608號、Vernon，美國專利第5,034,551 號、Sankey，美國專利第5,470,969號、Kahn,美國專利 第5,440,026號、Clark，美國專利第6,939,962號以及Li，美 ❹ 國專利公開號2007/0227897 A1，此處所引用的所有揭露 案都以引用方式併入本文中。 製備含簾糖素-6-S旨給料洁 為了使嚴糖-6-Sa轉化成嚴糖素-6-醋’將蔑糖-6-S旨的 4、Γ以及6’-位置的氫氧基轉化成氯基團，以及反轉‘位 置的立體化學構形。將乙酯的4、Γ以及6，-位置的氫氧基 轉化成氣基團以及反轉4-位置的立體化學構形的方法揭露 在Walkup，美國專利第4,980,463號、Jai，美國專利公開 號2006/0205936 A1以及Fry，美國專利公開號 2007/0100139 A1，此處所引用的所有揭露案都以引用方式 併入本文中。 氣化程序包括下列步驟。製備反應混合物，其包括蔗 糖-6-酯、三級醯胺以及至少7莫耳當量的氯化劑。舉例來 說，在一程序中，可以將蔗糖-6-酯加入給料流中，其中給 料流包括約20重量百分比至約40重量百分比的蔗糖_6_ 酯。在反應混合物中，三級醯胺與所有酶的重量比可以是 約5 : 1至約12 : 1。可選地，可使用預先形成的氯化亞 19 200946686 ^(chlorofonniminimnsalt) ’ 諸如(氯化亞？基)二甲基氯 化銨(Am〇1d，s試劑）。例如是藉由使光氣與即_二甲基甲 醯胺反絲製備(氣化亞甲基)二甲基氯化按。一般來說， (氯化亞甲基)二甲基錄鹽與簾糖如旨的莫耳比為約7:1至 約11 :卜 接著’將在蔗糖-6-酯的2、3、4、1，、3,、4'以及6，_ 位置上的氫氧基團轉化成氧_烷基亞胺基團 (O-alkylformiminimngroups)。在一溫度或多個溫度下加熱 所產生的反應混合物一段時間或足以產生相當量的產物的 〇 時，’其中產物包括剩餘的氫氧基團仍為氧·燒基亞胺基團 的庶糖素-6-醋的衍生物。舉例來說，以引用方式併入本文 中的Walkup，美國專利第4,980,463號以及Fry，美國專利 公開號2007/0100139揭露此程序。 · 由於氣化亞胺鹽或Vilsmeier試劑的形成對於氣化反 應並不是必要的，因此氯化劑是指能夠用來形成氯化亞胺 鹽或Vilsmeier試劑的任何化合物或可以用來將蔗糖_6_酯 的氣氧基團轉化成氯基團的化合物。可以使用的一些氣化 〇 劑包括光氣、氧氯化磷、五氣化磷、亞硫醯氣、氯化亞硫 酸、草酸醯氯、氯曱酸三氣甲酯(“雙光氣，，）、二（三氣甲 基）碳酸酯(“三光氣”)以及甲磺醯氯。可用的三級醯胺包 括N，N-二甲基甲醯胺（DMF)、N-甲醯呱啶、N-曱醯嗎啉 以及N，N-二甲基甲醯胺。當N，N-二甲基曱醯胺用作三級 醯胺時，其也可以用作反應溶劑。最多可以使用佔反應介 質的液體相的約80體積％或更多的共溶劑。可用的共溶劑 20 200946686 齡且提供_使反應在單氣化階段實質 ，之，夠的溶劑能力，諸如甲苯、鄰二甲苯、u，2_三氯乙 烷、1，2·一乙氧基乙烷、二乙二醇甲醚。 #終止反應混合物能夠保留在2、3、3,以及心位置 風氧基團以及形成絲素如旨。反舰合物鱗止可以 由添加相較於在反應中所使用的氣化劑為約Q5至約2〇 莫耳當量、通常為1〇至約15莫 ❹

以使用驗金屬錄聽的水溶液，諸如錄仙或氫氧^ 鉀，鹼土金屬氫氧化物的水漿體，諸如氫氧化鈣；或氫氧 化銨水溶液來終止反應。舉例來說，可以使用包括約5重 量百分比至約35重量百分比、通常約8重量百分比至約 20重量百分比以及較佳約重量百分比至約I】重量百分 比的鹼金屬氫氧化物的水溶液，諸如氫氧化鈉水溶液。 如下文所述，可以藉由雙流(dual stream)程序或藉由循 環程序(circulated process)將鹼添加至反應混合物中以進行 終止。在每一實例中，在添加鹼的期間需控制pH值與溫 度。通常在約8.5至約10.5的pH值以及約〇°C至約60oC 下進行終止。較佳地’在終止反應的步驟中，必須使pH 值不會升到高於約10.5。 在雙流程序中’終止是藉由緩慢加入鹼水溶液以及同 時將氯化反應材料緩慢加入反應容器來達成。將氯化反應 混合物與鹼水溶液同時緩慢地加入，直到已加入想要的量 的氯化反應混合物》進一步添加鹼水溶液直到已達到想 21 200946686 值。在接下來的反應中’將溫度與pH值維持在想 桎度下。此程序可以是一組程序或連續程序。 ❹ 環、口 2環程序中，藉由將氣化反應混合物由容器帶入循 =巾韻來進行終止。將跋舰合物魏水溶液緩 臥地加入此循環迴圈中。加入相當量的鹼水溶液直到已達 3要的pH值。在接下來的反應中，將溫度與pH值維持 μ要的程度下。此程序可以是一組程序或連續程序。 在終止之後，可以藉由添加酸水溶液來中和反應混合 物，例如是添加氣化氫水溶液。所產生的混合物包括在水 性溶劑中的蔗糖素6_乙酯、包括氣化醣類雜質的其他醣、 未反應的三級醯胺以及鹽，其中主要的溶劑為水。 簏糠素_6_g旨至释糖素的棘化 含庶糖素-6-酯水性給料流通常包括蔗糖素與蔗糖素 -6-S旨。水解蔗糖素_6_酯的方法例如是揭露在Catani，美國 專利第 5,977,349 號、第 6,943,248 號、第 6,998,480 號以 及第 7,049,435 號；Vernon,美國專利第 6,890,581 號；E1 Kabbani，美國專利第 6,809，198 號與第 6,646，121 號；Navia， 〇 美國專利第5,298,611號與第5,498,709號以及美國專利公 開號 2004/0030124; Liesen，美國專利公開號 2006/0188629 Al; Fry，美國專利公開號 2006/0276639 A1; El Kabbani,美國專利公開號 2007/0015916 A1; Deshpande，美國專利公開號2007/0160732 A1;以及 Ratnam，美國專利公開號2007/0270583 A1;此處所引用的 所有揭露案都以引用方式併入本文中。 22 200946686 Λ- ^ ^_r x M- 例如’（a)例如是藉由將反應混合物的ph值提升約 11±1、在一溫度下以及足以影響保護基團的移除的相當時 間，以將蔗糖素-6-酯水解成蔗糖素以及(的例如是藉由蒸氣 剝離(steam stripping)來移除三級醯胺。可以先執行步驟⑻ 或步驟(b)。可選地，可以在包括甲氧基鈉的曱醇中進行蔗 糖素-6-醋至庶糖素的轉化。反_乙醋化反應的發生可以形 成蔗糖素與酸性甲基酯，舉例來說，當蔗糖素_6•酯為蔗糖 _ 素-6-乙酸酯時，酸性甲基酯例如是乙酸甲酯。可以藉由蒸 德來移除酸性甲基酯’以及包含產物之所產生蔗糖素溶解 於水中。 工業可應用性 本發明的程序可用以製備蔗糖素。本發明提升由不純 的蔗糖素水溶液的給料中產生結晶蔗糖素的產量，例如是 藉由對6-氧-醯基(6-O-acyl)前驅物進行鹼性去醯化以及中 和作用來得到的蔗糖素。 蔗糖素為可用在許多食物與飲料應用以及在其他應 @ 用中的高甜度甜味劑。此應用包括飲料、甜味劑組合 (combination sweeteners)、消費品、甜味劑產品、藥核(tablet cores)(Luber，美國專利第號 6,277,409)、醫藥組成(Luber， 美國專利第6,258,381號；Roche，美國專利第5,817,340號； 以及McNally，美國專利第5,593,696號）、迅速吸收的液 體組成(Gelotte，美國專利第6,211，246號）、泡珠組合(foam composition)(Gowan，Jr·,美國專利第 6,090,401 號）、牙線 (Ochs，美國專利第6,080,481號）、迅速崩解式藥物劑型 23 200946686 (rapidly disintegrating pharmaceutical dosage forms)(Gowan,

Jr.，美國專利第5,876,759號）、用於醫藥目的的飲用濃縮 液（beverage concentrates for medicinal purposes)(Shah,美 國專利第5,674,522號)、藥物懸浮液(Ratnaraj，美國專利第 5,658,919 號；Gowan，Jr.美國專利第 5,621,005 號與第 5,374,659號；以及Blase，美國專利第5,409,907號與第 5,272，137 號）、果醬(Antenucci，美國專利第 5,397,588 號；

與Sharp，第5,270,071號）、液體濃縮組成(Antenucci，美 國專利第5,384,311號）以及穩定的山梨酸溶液(Merciadez， 美國專利第5,354,902號）。可接受甜度的確定可以經由所 屬領域具有通常知識者所周知的多種標準，，品嘗測試”流程 來完成’諸如在Merkel,美國專利第6,998，144號以及

Shamil，美國專利第6,265,012號所參考的流程。 藉由參照以下的實例進一步敛述本發明，但必須理解 的是任何變化都是有可能的且所屬領域具有通常知識者可 以使用之。

實例1 二甲基氣化銨的移除 如剛述，藉由用以合成蔗糖素的多個前述程序可以得 到包含多種雜質的蔗糖素溶液。參見諸如美國專利第 5,49_8,7〇9號。在本發明之一實施例中，對卜氧醯基薦糖 素何生物進行去醯化以及蒸氣剝離以移除在氣化反應中所 剩餘的一甲基甲醯胺。此產生水溶液具有相近於下述的組 24 200946686 5%的總醣，其中25%為二氯醣類、5%為四氯醣類、5%為 其他三氣醣類以及65%為蔗糖素 <1000 ppm二曱基甲醮胺 13%的氣化納 2%的包括二曱基氣化銨的有機鹽以及 80%的水。 藉由在真空下蒸發以移除約70°/❶的重量，以將此溶液 φ 濃縮至約為34%的聽。過遽在合成流(resuitant stream)中所 產生的鹽，並分析出其包括以重量計為15%的二甲基銨以 及2.3%的鈉。接著以水將其稀釋4倍以得到適當的黏度。 將此流注入已使用10%的氣化鈉或5%的Na0H清洗的 DOWHCRS樹脂管柱中以轉移電荷。當每公升的樹脂帶有 3價的二曱基錢時，約78%的帶電二甲基錢會保留在樹脂 上。當每公升的填充樹脂僅帶有1價的二甲基錄時，則< 保留100%的帶電二甲基銨。當每公升的填充樹脂帶有2 _ 價的二甲基錄時，則可保留92%的帶電二甲基鍵。在進行 樹脂更新之前，在取代剩餘的蔗糖素時，可能進行一些稀 釋步驟。 實例2 氣化勒舆一甲基氣化按對於分配係數的影響的實驗驗證 如表1所示，在水中組成一系列包含二甲基氯化敍、 氯化鈉以及蔗糖素的水溶液。在室溫下，這些溶液皆為透 明且無色。 25 200946686

Gms重量 實驗 二甲基氯 化敍 氯4匕 納 蔗糖 素 水 DS/g 總重量 #3 0.030 0.82 2.300 8.34 3.15 11.49 #4 0.034 0.18 2.257 8.34 2.47 10.81 #5 0.390 0.75 2.100 7.69 3.24 10.93 #8 0.416 0.17 2.250 8.33 2.84 11.17 #9 0.213 0.43 1.167 8.35 1.81 10.16 每一樣品與約3 7 g的乙酸乙酯(E A) —起震盪。使混合 物沉澱，以形成重相（水的）與輕相（基於乙酸乙酯）。分別紀 錄這些相的重量，以及分析每一相的嚴糖素含量。也藉由 蒸發至乾燥（水分天平(moisture balance))來測量每一相的 乾燥固體含量。結果紀錄於下表2中。 26 200946686 表2:下層(“重”)相的重量與分析 重相 重量％(蔗 重量 總重 乾固 糖素 ， 蔗糖素 %(重 量/g DS 體 HPLC) 重量/g 相） #3 9.56 13.31 1.27 29.88 0.380 3.98% #4 9.1 7.94 0.72 67.59 0.488 5.37% #5 9.41 17.26 1.62 25.49 0.414 4.40% #8 9.7 12.04 1.17 47.68 0.557 5.74% #9 9.7513 10.45 1.02 33.73 0.344 3.52% 表3:上層(“輕”)相的重量舆分析 輕相 實驗 重量/g (輕相） DS 乾固體 /g 重量 ％ (蔗糖素， HPLC) 蔗糖素 重量/g 重量 % (輕 相） #3 40.780 5.59 2.28 98.2 2.238 5.49% #4 37.970 5.30 2.01 94.23 1.896 4.99% #5 38.370 5.03 1.93 95.59 1.843 4.80% #8 39.010 4.77 1.86 99.47 1.853 4.75% #9 34.677 3.12 1.08 85.33 0.923 2.66% 27 200946686 i \j j ^ yjix 由上述數據可知，有可能計算出每一實驗的分配係數 K，其中K定義為： K =(蔗糖素在輕相中的重量百分比)/(蔗糖素在重相 中的重量百分比） 表4 實驗 所計算的K #3 1.38 #4 0.93 #5 1.09 #8 0.83 #9 0.76 © 統計分析 上述實驗數據可以整合於表5中，其中二甲基氯化 銨、氯化鈉以及蔗糖素的重量以在實驗之起始物料的水中 的重量百分比表示： 表5

實驗 二甲 基氣 化銨 氣化 納 蔗糖素 實際的 K #3 0.36% 9.87% 27.58% 1.38 #4 0.41% 2.10% 27.06% 0.93 #5 5.07% 9.75% 27.31% 1.09 #8 4.99% 2.04% 27.01% 0.83 #9 2.55% 5.15% 13.98% 0.76 28 200946686 X -- 使用多元迴歸工具所得的這些統計分析數據顯示所有 這些組成份的濃度影響所觀察到的κ值： 表6:由多元迴歸分析所得到的迴歸係數 _係數 截距 0.337406 〇 二甲基氣 化銨 ％ -4.07637 氣化鈉％ 4.516977 蔗糖素％ 2.063842 表6顯示氣化鈉與蔗糖素的濃度的重量％對K有正向 影響(例如··在物料中的這些組成份越多，則K值會越大）， ，，驚哿的是’二甲基氣化銨的重量％對K有負向影響， _ 就是當二甲基氣化銨的重量％越大時，會得到越小的κ 。若將這些迴歸係數用來預測κ值，則可以看到高产關 聯性’如表7所示： 表7 ··實際的Κ舆預測的Κ (預測Κ) 實驗 實際κ 預測Κ #3 1.38 1.34 #4 0.93 0.97 #5 1.09 1.13 #8 0.83 10.78 #9 0.76 0.75 29 200946686 討論 由此數據可以清楚地知道氣化納展現典型的“鹽析，，效 應此效應通常可用在水相中的氯化納的溶解產生高度極 陡介質（由於離子對)來解釋。在此介質中，基於電中性的 聽的物質（諸如蔗糖素）的溶劑合能將會相當小且因此蔗糖 素將會優先分層至乙酸乙酯相中（由於相當高的κ)。 二甲基氣化銨也是鹽且其可能被認為與氣化鈉具有相 似的效果。然而’令人驚訝的是其顯示反效果。此原因仍 未明。 ^ 結論：對於程序的結果 圖1顯示氯化鈉與二甲基氣化銨的比例（將所有其他 參數維持為定值)對於預測的分配係數(預測JQ的影響。 雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定 本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離 本發明之精神和範圍内，當可作些許之更動與潤飾，故本 發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。 【圖式簡單說明】 ❹ 圖1顯示氣化鈉與二曱基氯化銨的比例(將所有其他 參數維持為定值)對於預測的分配係數(預測Κ)的影響。 【主要元件符號說明】 益。 30

Claims (1)

1. ❹ 鲁 200946686 七、申謗專利範面·· 、容液序’用以將蔗糖素或蔗糖素各醯化物由水 劑中，其中所述水溶液至少包括所職 化物、其他氯化塘類、二甲基氯化 所構成ί族舰ί屬，物、氯化_及驗土金屬氯化物 、容劍接赌^其他氯化物，所述㈣是藉由使所述有機 ΖΓΓΓί所述有機溶劑中’其中在所述水溶液中之所 與二^基氣化鍵之間的比例在進行所述接觸 =仃所述接觸期間增加，因而增加所述庚糖素或所 述庶糖素_6.酿化物分配至所述有機溶射的分配係數^ 溶液i敌序，用以將薦糖素或篇糖素心酿化物由水 糖辛ί所述劑中’其中所述水溶液至少包括所賴 =素或所相糖素·6·醯化物、其絲化_、 録以及選自由驗金屬氣化物、氣化銨以及 ^ 所構成之族群的其他氯化物，所述程序包括下化物 由所述水溶液中移除二甲基氣傾，以增 ^物與二甲基氣化錄之間的比例，且因而增$ 素分配至所述有機溶劑中的分配係數；以及 使所述有機溶劑接觸所產生的溶液，以將所 或所述蔗糖素-6-醯化物萃取至所述有機溶劑中。..... 3· 一種程序，用以由合成蔗糖素的給料流中姑外兹 糖素，其中對所述給料流進行―系列的純化步驟/二 所述純化步驟包括： 夕 31 200946686 Ί X 藉由使有機溶劑接觸水溶液，以將 液萃取至所述有機溶劑令，其中所述水水溶 f糖素、其他氯化_、二甲基氯化銨以及選2= 氯化物、氣化銨以及驗土金屬氣化物所構成屬 =物’且在所述水溶液中之所述其他氣化虚-甲基2 :之間的比例在進行所述接觸之前或進行所述 增加，且因而增加所述斧糖音八 I接觸期間 配係f 禮至所核機溶劑中的分 ❹ “ 1姑一種程序，用以由合成蔗糖素_6_酿化物的体料冷 所述薦糖素，至少-所述純化步驟包括：㈣醯化以獲仔 ❹ ^使錢__水雜，以賴冊醯化物由 勺ϊϊί液萃取至所述有機溶劑中，其中所述水溶液至少 糖素_6·酿化物、其他氣化醣類、二甲基氣化錄以及 it驗金屬氣化物、氣化鍵以及驗土金屬氣化物所構成 斑一的其他氯化物’且在所述水溶液中之所述其他氣化 =二甲基氣化錄之間的比例在進行所述接觸之前或進行 述接觸期間增加，且因而增加所述嚴糖素_6_酿化物分配 至所述有機溶劑中的分配係數。 5. 如申請專利範圍第1、3或4項所述之程序，其 :在進行所述萃取之前，將二甲基氯化銨由所述水溶液中 矛' 以增加所述其他氣化物與二Ψ基氣化銨之間的比例。 6. 如申請專利範圍第2或5項所述之程序，其中藉 32 200946686 由pH值的調整來移除二甲基氯化銨以形成游離的二甲基 錄’以及藉由加熱、真空或加熱及真空來蒸發二甲基銨。 7·如申請專利範圍第2或5項所述之程序，其中移 除相當量的二甲基氯化銨，使二曱基氯化銨在所述水溶液 中的濃度降低至不大於2〇,〇〇〇 ppm。 8·如申請專利範圍第7項所述之程序，其中移除相 當量的二甲基氣化銨，使二甲基氣化銨在所述水溶液中的 ❹ 濃度降低至不大於1,〇〇〇 ppm。 9.如申請專利範圍第1、2、3或4項所述之程序， 其中在所述水溶液中之所述其他氣化物與二甲基氣化銨之 間的比例增加至10 ·· 1至1〇〇 : 1。 如申請專利範圍第9項所述之程序，其中在所述 水溶液中之所述其他氣化物與二甲基氯化銨之間的比例增 加至10 ·· 1至25 :】。 H.如申請專利範圍第或4項所述之程序， ❹ 其中在進行所述萃取之前，蒸發所述水溶液以將乾燥固體 含量增加至15%至65%的程度。 12. 如申請專利範圍第η項所述之程序，其中將所 述乾燥固體含量增加至30%至55%的程度。 13. 如申請專利範圍第卜2、3或4項所述之程序， 其中所述其他氯化物為氣化鈉。 14. 如申請專利範圍第卜2、3或4項所述之程序’ 其中所述有機溶劑包括選自由乙酸曱酯、乙酸乙醋、乙酸 異丙酯、乙酸正丙酯、乙酸正丁酯、乙酸戊酯、曱基乙基 33 200946686 酮、甲基異丁基酮、甲基異戊基酮、二氣甲烧、氯仿、 丁醇以及上述之組合所構成之族群的溶劑；較佳包括選自 由乙酸乙醋、乙酸異丙醋、乙酸正丙醋、乙酸正丁醋、甲 基異丁基酮、正丁醇以及上述之組合所構成之族群的漆 劑，以及更佳包括乙酸乙酯。 15.如申請專利範圍第14項所述之程序，其中所述 溶劑為乙酸乙酯。 α

   i6.如申請專利範圍第1、2、3或4項所述之程序， 其中所述有機溶難所述水溶㈣體積比例為2 : i裏5 : 1 〇 有機溶劑與二^之，至序4:々中戶斤述 〇 34