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" Perfectionnements à la préparation des lactones ".
La présente invention est relative à des perfection- nements relatifs à la séparation de lactones et a pour but de pré- voir un procédé grâce auquel la 1,4-glucosaccharolactone peut être séparée, pratiquement pure, d'une solution contenant de l'acide glucosaccharique en mélange avec les 1,4- et 3,6-glucosaccharolac- tones.
Il a été précédemment établi par Reichstein, Gruss- ner et Openausr ( Helv.Chim.Acta 1933, 16, 1032) qu'une saccharo- lactone à bas point de fusion peut être cristallisée à partir du mélange de l'acide libre et de lactones mais Smith (J.Chem.Soc.,
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1944,571) et Mehltretter ( Advances in Carbohydrate Chemistry,Vol.
8; p.231) ont été tous deux incapables de répéter cette expérience même lorsque Mehltretter procédait à un ensemencement.avec de la lactone pure de bas point de fusion. Sutter et Reichstein (H&lv.
Chim. Acta, 1938, 21 ,1210) établissent que, dans la cristallisa- tion de la lactone à bas point de fusion (maintenant connue comme étant la 1.4-lactone), des précautions particulières devraient ê- tre prises pour qu'aucun noyau cristallin de la lactone à point de fusion élevé (3,6-lactone) ne soit ajouté car cette lactone cristallise plus rapidement. Ceci n'est pas possible pour une fa- brication à-grande échelle car une fois que des noyaux 3,6-lactone sont présents dans l'air, ils sont pratiquement impossibles à enlever.
Sous des conditions normales, une évaporation et une cristallisation d'une solution contenant de l'acide sacchari- que et les deux lactones en équilibre donnerontun mélange solide contenant les deux lactones, à peu près dans la proportion de 10 % de la 1,4-lactone pour 90 % de la 3,6-lactone, à des températures supérieures à 30 C avec des proportions croissantes de la 1,4-lac- tone aux plus basses températures, jusqu'à ce qu'à environ 5 C, le mélange contienne environ 35 % de 1,4-saccharolactone pour 65% de 3,6-asccharolactone.
L'augmentation de la proportion de la 1,4-lactone cristallisée par une cristallisation à basse température fait l'objet de la demande de brevet britannique n 4460/57.
La séparation du mélange des lactones-cristallisées à des températures ordinaires ou par la technique à basse tempéra- ture décrite dans la demande de brevet susmentionnée peut être réa- lisée par une extraction sélective avec certains solvants, comme développé dans le brevet belge n 561.172.
La présente invention est basée sur la découverte que, si le mélange en équilibre d'acide saccharique et des lactones
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mélangées reçoit un traitement'par chauffage de la solution avant cristallisation, la proportion de 1,4-glucosaccharolactone par rapport à la 3,6-glucosaccharolactone dans le mélange récupéré s'élève alors jusqu'à ce que, si le traitement a été suffisant, seule la 1,4-glucosaccharolactone cristallisé, même à la tempé- rature ambiante. Ctest ainsi que ceci sera réalisé par un chauffa- ge de 1 heure et demie de la solution sous reflux à la pression atmosphérique ou un chauffage de 22 heures à 85 C.
En tenant compte de la découverte précédente, cela se passe comme si le traitement thermique de la solution contenant l'acide saccharique et les lactones mène à la production d'une sub- stance qui empêche ou tend à empêcher la cristallisation de la 3,6-lactone.
La présente invention prévoit, par conséquent, un procédé de production de 1,4-glucosaccharolactone, qui comprend la cristallisation d'une solution aqueuse concentrée contenant un mé- lange des 1,4- et 3,6-glucosaccharolactones en présence d'un inhi- biteur de cristallisation pour la 3,6-lactone.
Pour le moment, la nature précise de l'inhibiteur de cristallisation susmentionné n'est pas connue mais l'existence de cette matière est clairement prouvée par la découverte précitée et est confirmée par le fait qu'un effet inhibiteur similaire sur la cristallisation est obser- vé si une solution fraîche en équilibre contenant l'acide saccha- rique et ses lactones est mélangée avec des liqueurs recyclées obtenues par récupération des liqueurs-mères d'une cristallisation précédente ou d'une solution préparée en mettant en équilibre la 3,6-saccharolactone résiduaire récupérée de la mise en oeuvre du procédé du brevet belge 561.172.
L'invention englobe, par conséquent, le procédé dans lequel ledit inhibiteur de cristallisation est préparé par chauffage d'une solution concentrée contenant les lactones et l'a- cide glucosaccharique pendant une période d'au moins 1 heure sous
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reflux ou pendant des périodes progressivement plus longues à des températures plus basses, par exemple 24 heures à 80 C;
on a trou- vé que si la cristallisation est réalisée à partir d'une solution qui a été refroidie jusqu'en dessous des températures ambiantes normales, par exemple jusqu'à 5 à 10 C, la période de chauffage nécessaire pour réaliser la production de cristaux purs de la 1,4.- lactone ou de cristaux contenant une proportion très élevée de cet-; te lactone est alors diminuée comparativement avec la période de chauffage requise si la cristallisation est réalisée à ou au-dessus de la température ambiante normale comme il est de coutume dans les opérations industrielles.
L'invention englobe en outre le procédé dans lequel ledit inhibiteur de cristallisation est produit par une mise en équilibre et une concentration répétées de la liqueur-mère prove- nant de la cristallisation des lactones ou d'une solution des lac- tones mélangées, préparée à partir de 3,6-lactone récupérée ou d'une 1,4-lactone impure.
La récupération de 1,4-lactone sensiblement pure peut être réalisée en partant soit de la cristallisation directe d'une liqueur-mère équilibrée et reconcentrée avec ou sans lactones récupérées équilibrées, soit par l'utilisation d'une certaine pro- portion de ces liqueurs recyclées avec une solution en équilibre fraîchement préparée des lactones, une quantité aussi basse que 25 % en poids de la solution recyclée étant suffisante pour produi- re une 1,4-lactone cristalline pure ou grandement enrichie lorsque ' cette solution recyclée est ajoutée à des solutions en équilibre fraîchement préparées.
Le procédé permet, par conséquent,d'obtenir directe- ment par cristallisation à partir d'une solution aqueuse, de la 1,4-glucosaccharolactone chromatographiquement pure ou un mélange de lactones dans lequel l'isomère 1,4 domine fortement.
L'invention englobe donc l'addition à une solution
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fraîche, d'une solution récupérée suffisamment prétraitée, de même que le traitement de préchauffage signalé ci-avant d'une solution fraîche.
Le procédé le plus commode et économique de mise en oeuvre de l'invention comprend le recyclage de liqueurs prove- nant d'une cristallisation précédente en vue de leur mélange avec une solution en équilibre fraîche, ces liqueurs pouvant contenir (a) la liqueur-mère provenant d'une cristallisation aqueuse des lactones mélangées, liqueur chauffée pour se transposer en le mé- lange en équilibre, (b) de la 3,6-saccharolactone provenant du procédé d'extraction par solvant, dissoute dans de l'eau et chauf- fée pour se transposer en le mélange en équilibre, (c) de la 1,4- saccharolactone contenue dans les liqueurs-mères à solvant, après séparation par cristallisation de la plus grande partie de la 1,4- saccharolactone de l'extrait, liqueurs desquelles le solvant a été évaporé,
la lactone étant réextraite dans de l'eau et chauffée pour se transposer en le mélange en équilibre.
La méthode de mise en oeuvre de l'invention est illustrée par les exemples suivants.
EXEMPLE 1.
Une solution en équilibre d'acide saccharique et de ses lactones, préparée en partant d'une solution de saccharate hydrogénée d'ammonium par passage à travers une résine échangeuse de cations, était concentrée jusqu'à une densité de 1,450 (à 20 C) et ensuite chauffée à cette concentration sous reflux à la pression atmosphérique pendant 1 heure et demie. La solution était refroidie jusqu'à la température ambiante, ensemencée avec de la 1,4-lacto- ne monohydratée et admise à cristalliser avec agitation à la tempé- rature ambiante. Après 7 jours d'agitation, le solide était enlevé par centrifugation et on obtenait de la 1,4-lactone monohydratée chromatographiquement pure en un rendement de 32,3 % par rapport au poids initial présent (acide et lactone calculés en tant que lactone).
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EXEMPLE 2.
Une solution en équilibre d'acide saccharique et de ses lactones (préparée comme décrit à l'exemple 1) était concen- trée jusqu'à une densité de 1,445 (à 20 C) et chauffée à 80 -90 C au bain-marie bouillant pendant 22 heures. La solution était refroi- die jusqu'à la température ambiante, ensemencée avec de la 1,4-lac- tone monohydratée et agitée à température ambiante. Après 7 jours d'agitation, le solide était enlevé par centrifugation et on obte- nait de la 1,4-lactone monohydratée chromatographiquement pure en un rendement de 24,6 % par rapport au poids initial présent (acide et lactone calculés en tant que lactone).
EXEMPLE 3.
Une solution en équilibre d'acide saccharique et de ses lactones (préparée comme décrit à l'exemple 1) était concentrée jusqu'à une densité de 1,450 (à 20 C) et chauffée à cette concen- tration à 80 C pendant 4 heures et demie. La solution était refroi- die jusqu'à 7 C, ensemencée avec de la 1,4-lactone et laissée au repos pendant 21 heures à 7 C. Le solide était enlevé par centri- fugation et on obtenait de la 1,4-lactone monohydratée sensiblement pure.
EXEMPLE 4.
Une solution en équilibre décide saccharique et de ses lactones était obtenue en mélangeant des solutions préparées à partir de :
1) liqueurs-mères aqueuses contenant de l'acide saccharique et ses lactones, par dilution avec de l'eau jusqu'à une densité de 1,350 et chauffage à 85 -90 C pendant 5 heures ;
2) 3,6-lactone récupérée, non dissoute, provenant d'une extrac- tion par solvant, avec de l'isopropanol, d'un mélange des 1,4- et 3,6-lactones par dissolution dans de l'eau jusqu'à une densité de 1,350 et chauffage de la solution à 85 -90 C pendant 5 heures;
3) liqueurs-mères à isopropanol contenant de la 1,4-lactone, en enlevant de l'isopropanol par distillation azéotropique sous vi-
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de en présence d'eau et chauffage ultérieur de la solution aqueuse dans de l'eau à 85 C pendant 5 heures.
Le mélange était traité avec du charbon actif, con- centré jusqu'à une densité de 1,450 (à 20 C), ensemencé avec de la 1,4-lactone monohydratée, et agité pendant 5 jours ; la 1,4- lactone monohydratée chomatographiquement pure était recupérée en un rendement de 23,7 % par rapport au poids initial présent (acide et lactone calculés en tant que lactone).
EXEMPLE 5.
Une solution en équilibre d'acide saccharique et de ses lactones, obtenue par mélange de solutions préparées en par- tant de liqueurs-mères aqueuses, de 3,6-lactone et de liqueurs-mè- res à isopropanol contenant de la.1,4-lactone, comme décrit à l'exemple 4, était concentrée jusqu'à une densité de 1,450 (à 20 C) et ensuite mélangée avec une quantité égale de solution en équili- bre fraîche d'acide saccharique et de ses lactones, préparée en partant d'une solution de saccharate hydrogéné d'ammonium par passage à travers une résine échangeuse de cations, et également concentrée jusqu'à une densité de 1,450 (à 20 C).
Le mélange était ensemencé avec la 1,4-lactone mono- hydratée et admis' à cristalliser pendant agitation à la températu- re ambiante. Après 7 jours, le solide était enlevé par centrifuga- tion et on obtenait de la 1,4-lactone monohydratée chromatographi- quement pure en un rendement de 26% par rapport au poids initial présent (acide et lactone calculés en tant que lactone).
EXEMPLE 6.
Le processus de l'exemple 5 était suivi mais) au lieu d'utiliser des quantités égales, les deux solutions étaient mélangées dans la proportion d'une partie de la première solution pour trois parties de solution de saccharolactone fraîche et.cris- tallisées pendant 5 jours comme décrit à l'exemple 4 ; lesolide enlevé par centrifugation était un mélange des 1,4- et 3,6-lacto-
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nes contenant la 1,4-lactone dans la proportion de 78 % pour 22 % de 3,6-lactone en poids.
On a trouvé que la 1,4-glucosaccharolactone a des propriétés prophylactiques en ce qui concerne le cancer de la ves- sie.
REVENDICATIONS
1. Un procédé de production de 1,4-glucosaccharo- lactone, qui comprend la cristallisation d'une solution aqueuse con- centrée contenant un mélange des 1,4- et 3,6- glucosaccharolacto- nes en présence d'un inhibiteur de cristallisation pour le 3,6- lactone.