DE2905295A1

DE2905295A1 - Verfahren zur herstellung eines glycolipidesters

Info

Publication number: DE2905295A1
Application number: DE19792905295
Authority: DE
Inventors: Shigeo Inoue; Yoshiharu Kimura; Manzo Kinta
Original assignee: Kao Corp
Current assignee: Kao Corp
Priority date: 1978-02-17
Filing date: 1979-02-12
Publication date: 1979-08-30
Also published as: DE2905295C2; JPS54109913A; JPS5639317B2; US4215213A

Description

Verfahren zur Herstellung eines J&lycolipidesters

Die Erfindung "betrifft Glycolipidester und insbesondere ein Verfahren zur Herstellung eines Glycolipidesters mit Grenzflächenaktivität und wachsähnlichen Eigenschaften, der durch die folgende allgemeine Formel Cl) wieder gegeben wird:

CH₀OH

CH OH

?3

0-CH-R, -COOR

worin bedeuten:

E^ ein Wasserstoffätom oder einen MetToylres!;,

R₂, einen gesättigten oder ungesättigten Eonlenwasserstoffrest mit Ί2 bis 16 Kohlenstoffatomen, falls H, ein Wasserstoff atom ist, oder

R₂, einen gesättigten oder ungesättigten Kohlenwas s erst offrest mit 11 bis 15 Kohlenstoffatomen, falls EU ein Tuethy rest ist, und

R einen gesättigten oder ungesättigten Alkylrest mit 2 bis 20 Kohlenstoffatomen.

Ester von Saccharose mit TiÖheren Fettsäuren, die üblicherweise als Zuckerester bezeichnet werden, sowie Ester wn Anhydrosorbit mit höheren Fettsauren, welche üblicherweise mit Span bezeichnet werden, wurden weit verbreitet auf dem Gebiet der grenzflächenaktiven Mittel insbesondere auf dem Gebiet der Emulgatoren eingesetzt» Solche bekannten Ester werden über die Esterbildung zwischen dem Hydroxyrest einer Zuckerein-

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ORIGINAL INSPECTED

. heit und der höheren Fettsäure hergestellt, und die grenzflächenaktiven Eigenschaften dieser Ester werden entsprechend ihren -Esterwerten eingeregelt. Die selektive Veresterung von Zucker in der gewünschten Stellung oder den gewünschten Stellungen ist jedoch nahezu unmöglich, da in dem Zuckermolekül zahlreiche Hydroxygruppen vorliegen. Bei diesen Gegebenheiten werden nur Mischungen von verschiedenen Esterisomeren im industriellen Maßstab verwendet.· Die hydrophilen Eigenschaften dieser Ester werden signifikant herabgesetzt, wenn die Esterwerte erhöht werden., da die Ester durch Veresterung der Hydroxygruppen im Zucker gebildet werden. JLIs Folge hiervon treten zahlreiche Schwierigkeiten loel den Emulgierprozes— sen auf. Ein weiteres Problem liegt darin, daß die Ester chemisch deshalb instabil sind., weil die Esterbindungen der Bydroxyreste in dem Zucker und der höheren Fettsäure leichter als diejenige von üblichen Fettalkoholestern ^hydrolysiert werden.

Von J.F.T. Spencer et al., Canadian. Journal of Chemistry, (1961) 846 wurde angegeben, daß durch Züchtung von 3?orulopsis bombicola eine große Menge von Sophorolipid gebildet wird.

Sophorolipid ist ein Gemisch von Verbindungen, welche durch die folgenden Formeln (Ha) und <IIb) wiedergegeben werdend

O - CH

C=O

(Ha)

S09835/OS97

CH2OR2

CH₂OK₁ V ■·· 2905295

i—O I³ ■ "

|Λ^ NJ 0 - CH - R₄ - COOH

ΗΟ>

(lib)

Ua-I : R₁=R₂=COCH₃ IIa-2

Ha-3 IIa-4 Hb-I Hb-2 IIb-3 Hb-4

R₁=H, R₂=COCH₃

R₁=R₂=H

R₁=R₂=COCH₃ R₁=COCH₃, R₂=H R₁=H, R₂=COCH₃ R₁=R₂=H

in den Formeln (IXa) und (Hb) die gleiche Bedeutung wie zuvor besitzen.

worin IU und

Wie aus den Formeln (Ha) und (Hb) ersichtlich ist, handelt es sich bei Sophorolipid um ein Gemisch von zahlreichen Glycolipiden, und die Grundstruktur hiervon ist eine £"(2' -O-ß-D-Glycopyranosyl-ß-B-glycopyranosyl^xyJ-alkansäure oder —alkensäure, welche über die Glycosidbindung zwischen Sophorose und einer langkettigen Fettsäure mit einer By dr oxy gruppe in der 6?- oder 63-1 -Stellung erhalten wird. -

Die erfindungsgemäße Verbindung besitzt Strukturmerkmale, welche in den konventionellen, grenzflächenaktiven Mitteln vom Glycolipidtyp nicht gefunden werden und die dadurch gekennzeichnet sind, daß eine stabile Glycosidbindung durch die Hydroxyfettsäure und den Zucker gebildet werden,

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und daß die Endgruppe "des Alkyl- oder Alkenylrestes eine reaktionsfähige Carboxylgruppe ist. Die Verbindung besitzt eine höhere chemische Stabilität als Verbindungen mit den konventionellen Esterbindungen, da die hydrophobe Alkyl- oder Alkenylgruppe an die hydrophile Gruppe oder den Zucker über die Glycosidbindung gebunden ist· Darüber hinaus ist der Alkyl- oder Alkenylrest, der hydrophobe Eigenschaften aufweist, an seinem Ende durch die reaktionsfähige Carboxylgruppe abgeschlossen, und es ist möglich, Glycolipide mit Grenzflächenaktivität und wachsähnlichen Eigenschaften herzustellen, welche weit verbreitete Anwendungsmöglichkeiten besitzen, indem nur die Carboxylgruppen modifiziert werden, während die Hydroxyreste der Zuckereinheit ,unmodifiziert bleiben. ·

Jedoch weist die Herstellung der Verbindung der Formel (I) aus Sophorolipid, das durch Fermentation erhalten wurde, einige Probleme auf. Insbesondere kann Sophorolipid nicht als Ausgangsmaterial verwendet werden, da es ein Gemisch von zahlreichen Homologen mit einem Lactonring, einer freien Carboxylgruppe, Acetylgruppen und ähnlichen Gruppen, wie in den Formeln (Ha) und (lib) gezeigt, ist. Daher sollte die Verbindung der Formel (IIb-4-) zuerst hergestellt werden, indem die Acetylgruppen eliminiert und die Carboxylgruppe freigesetzt wird, ohne jedoch das Kohlenstoffgerüst zu zerstören. Die Verbindung der Formel (lIb-4) ist eine hochviskose Substanz, wie dies bei Zuckerverbindungen üblich ist, und sie ist nur sehr schwierig mittels irgendwelcher konventionellen Methoden zu erhalten.

Wenn Sophorolipid zwangsweise in Wasser dispergiert wird und eine Säure oder ein Alkali zu der erhaltenen Suspension in einer für cUe normale Hydrolyse der Esterbindung erforderlichen Menge zugesetzt wird, wirkt ein Teil der deacetylierten oder deacylierten Verbindung, welche der partiellen Hydrolyse unterxrorfen ist, als emulgierendes

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Mittel bzw· Emulgator und nimmt die nicht umgesetzten Substanzen in die Micellen mit, wo ein weitergehender Angriff durch zurückbleibende Saure oder Alkali nicht möglich ist, so daß sich eine unvollständige, hydrolytische Reaktion ergibt.

Beispielsweise läuft die Reaktion nur bis au einem Ausmaß von etwa 50 °/° ab» selbst wenn eine vorgegebene Henge von Kaliumhydroxid (0,25 Teile auf 1 !Teil Sophorolipid) zu einer wässrigen Losung zugesetzt wird, welche 20 % Sophorolipid enthält, und wenn die erhaltene Lösung unter Erhitzen während 6 Stunden hydrolysiert wird. Wenn Chlorwasserstoffsäure in einer Henge von 5 % anstelle des Alkalikatalysators verwendet wird, ist die Hydrolyse ebenso unvollständig wie im Falle der Verwendung des Alkalikatalysators, und sie bewirkt eine partielle Spaltung der Glycosylätherbindung und schädigt die Grundstruktur.

Falls die Reaktion unter den zuvorgenannten Bedingungen zum Abschluß gebracht wird, sollte Kaliumhydro3dLd in einer Menge von 0,25 Seilen auf 1 Teil Sophorolipid verwendet werden, wobei eine solche Menge äußerst groß und nnwirtschaftlieh ist, und es ist nahezu unmöglich, die gebildete Verbindung der Formel (Hb-^t-) von der Reaktionslösung in irgendeinem industriell annehmbaren Prozeß abzutrennen. Ein Grund hierfür ist, daß die Verbindung der Formel (Hb-²I-) leicht in Wasser löslich ist, daß sie jedoch nur in niederen Alkoholen wie Methanol oder Äthanol oder speziellen, kostspieligen organischen Lösungsmitteln wie Pyridin, DimethylsulfoxLd und Dimethylformamid, die jedoch in anderer Weise für die Sicherheit schwere Nachteile aufweisen, aufgelöst werden kann. Ein weiterer Grund ist, daß eine solche Verbindung eine Viskosität von mehr als 100 Ό00 cP (Centipoise) bei Zimmertemperatur besitzt. Da das gleichseitig gebildete Kaliumacetat ebenfalls leicht löslich in Wasser und Alkoholen ist, ist es erforder-

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lien, zwangsweise Wasser auszuschließen und das KaliumaGetat mit irgendeinem der stickstoffhaltigen Lösungsmittel zu extrahieren und anschließend das Lösungsmittel abzudestillieren, um die Verbindung der Formel (IIb-4) abtrennen zu können. Diese Verfahrensweise ist jedoch von einem industriellen Standpunkt aus unannehmbar. Es ist nicht unmöglich, jedoch sehr schwierig, die erfindungsgemäße Verbindung lediglich durch Umsetzung der freien Carboxylgruppe der Verbindung der "Formel (IIb-4-) mit Methanol zu erhalten, da diese Verbindung hochviskos ist, Weiterhin wird die Glycosylätherbindung unter stark sauren Bedingungen gespalten, da kein geeignetes Lösungsmittel vorhanden ist, das zur Auflösung der Verbindung in der Lage ist.

Unter Berücksichtigung dieser zuvorgenannten Schwierigkeiten wurden nun umfangreiche Untersuchungen angestellt, wobei gefunden wurde, daß nichtwasserhaltiges Sophorolipid mit geringer Viskosität dadurch erhalten werden kann, daß «ine kleine Menge wenigstens eines mehrwertigen Alkohols, der durch die folgenden SOrmeln (III) oder (IV) wiedergegeben wird:

HO £ CHCH₂O -)₅ R₆ (III)

OH
HO £ CH₂CHGH₂O-^- B_? (IV)

worin Ec ein Wasserstoff atom oder einen Methylrest, Eg und En ein Wasserstoff atom oder einen Alkylrest mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen und m und η ganze Zahlen von 1 bis 6 darstellen, zu hydratisiertem Sophorolipid, das ein Permentationsprodukt von Torulopsis bombicola ist, zugesetzt wird, und V/asser unter vermindertem Druck unter Zuführung von Wärme abdestilliert wird. Dies ist von der Anmelderin anhand der DE-OS 28 34 118 früher vorgeschlagen worden.

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Es wurde nun versucht, das zuvor beschriebene Sophorolipid mit geringerer Viskosität einer Alkoholyse zur Deacetylierung und Spaltung seines Lactonringes und zur gleichzeitigen Veresterung der freien Carboxylgruppe zu unterwerfen. Hierbei wurde gefunden, daß die Reaktion bei Verwendung eines Alkohols mit 2 oder mehr Kohlenstoffatomen sehr langsam ist, und daß beispielsweise Äthanol eine um den Faktor von etwa 110 gegenüber Methanol verlängerte Reaktionszeit erfordert, obwohl die Methanolyse und die Methylierung ziemlich rasch unter Bildung einer Verbindung ablaufen, worin R. in der Formel (I) ein Methylrest ist. Bei der Reaktion über eine solch lange Zeitspanne tritt ein Säureangriff und eine Spaltung der Glycosidbindung auf, so daß eine zerstörte Grundstruktur erhalten wird. Die Verwendung eines langkettigen Alkohols bildet dessen Acetat mit einem hohen Siedepunkt durch Alkoholyse, das unter sehr viel größerer Schwierigkeit als Methylacetat abdestilliert wird und nicht erfolgreich nach-irgendeiner anderen Fraktionierungsmethode abgetrennt werden kann. Daher kann eine solche Methode keine hochreine Verbindung der Formel (I) im technischen Maßstab ergeben.

Aufgrund weiterer Untersuchung zur Lösung der zuvorgenannten Schwierigkeiten wurde nun gefunden, daß die Verbindung der Formel (I) in hoher Reinheit und hoher Ausbeute dadurch erhalten werden kann, daß aus Sophorolipid Methyl-^2 '-O-ß-D-glucopyranosyl-ß-D-glucopyranosyl)oxyJ-alkanoat oder -alkenoat der Formel (I), worin R ein Methylrest ist, hergestellt wird, und daß die erhaltene Verbindung einer Esteraustauschreaktion mit einem Alkohol mit 2 bis 20 Kohlenstoffatomen unterzogen wird.

Die Erfindung betrifft daher ein Verfahren zur Herstellung eines Glycolipidesters der Formel (I), das dadurch gekennzeichnet wird, daß ein Sophorolipid der Formeln (Ha) und (Hb) einer Methanolyse und Methylierungsreaktionen durch

8 0 98 3.5/0-5 0.7

- ΛΖ -

Reaktion mit Methanol in Anwesenheit einer starken Säure zur Bildung von Methyl-te'-O-ß-D-glucopyranosyl-ß-D-glucopyranosyl)oxyj-alkanoat und -alkenoat der Formel (I) worin R ein Methylrest ist, und wobei dies später als ein Glycolipidmethylester "beschrieben wird, und von Essigsäuremethylester unterzogen wird, daß der Essigsäuremethylester zusammen mit dem gebildeten Methanol als azeotropes Gemisch abdestilliert wird, und daß das erhaltene Gemisch einem Ester austausch durch Reaktion mit einem Alkohol der Formel ROH, worin R die gleiche Bedeutung wie zuvor besitzt, unterzogen wird.

Der Glycolipidmethylester wird aus Sophorolipid durch Zugabe von wenigstens einem mehrwertigen Alkohol, der durch die Formeln (III) oder (IV) dargestellt wird, zu hydratisiertem Sophorolipid, Abdestillieren des Wassers unter vermindertem Druck zur Bildung des Systems Sophorolipid-mehrwertigerAlkohol mit geringer Viskosität und Umsetzung des Systems mit Methanol in Anwesenheit einer starken Säure hergestellt·

Im folgenden wird die Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsformen näher erläutert.

Geeignete, mehrwertige Alkohole, die bei der Erfindung eingesetzt werden können, umfassen beispielsweise Äthylenglykol, Äthylenglykolmonomethyläther, Äthylenglykolmonoäthyläther, Äthylenglykolmonopropyläther, Diäthylenglykol, Diäthylenglykolmonomethyläther, Diäthylenglykolmonoäthyläther, Diäthylenglykolmonobutyläther, Polyäthylenglykol mit einem Durchschnittsmolekulargewicht von 150 bis 280, Propylenglykol, Dipropylenglykol, Iripropylenglykol, Tetrapropylenglykol, Pentapropylenglykol, Hexapropylenglykol, Propylen-

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glykolmonomethyläther, Propylenglykolmonoäthyläther, Propylenglykolmonopropyläther, Propylenglykolmonobutyläther, Dipropy-1 englykolmonomethyläther , Dipropylenglykolmonoäthyläther , !Dripropylenglykolmonomethyläther und ähnliche, durch die Formel (III) wiedergegebene Verbindungen und z.B. Glycerin, Poly— glycerin, Blockpolymerisate von Äthylenglykol und Propylenglykol und ähnliche durch die Formel (IV) wiedergegebene Verbindungen. Diese mehrwertigen bzw. vielwertigen Alkohole können einzeln oder in Kombination verwendet werden.

Die Verwendung eines alkalischen Mittels anstelle einer Säure bewirkt die Bildung von 30 bis 40 Gew.-% der Verbindung der Formel (I), worin R ein Wasserstoffatom ist, und zwar als Folge der Existenz der Verbindung der Formel (lib) in Sophorolipid, die sich auf 30 bis 40 Gew.-% beläuft, sowie von 60 bis 70 Gew#-% des Methylesters als Folge der Spaltung des Lactonringes. Als Folge hiervon wird die Reaktion bevorzugt nicht in Anwesenheit einer Alkaliverbindung durchgeführt.

Die Methanolyse läuft kaum bei Verwendung einer schwachen Säure wie Phosphorsäure ab« Eine starke Säure wie Chlorwasserstoff säure, Schwefelsäure und Salpetersäure erlaubt eine rasche Deacetylierung und Spaltung des Lactonringes, jedoch wird die Glycosylätherbindung unter normalen Bedingungen für die Methylierung angegriffen, wodurch die Grundstruktur beschädigt wird. Als Folge dieser Nachteile wurde versucht, irgendwelche optimalen Reaktionsbedingungen aufzufinden, unter denen die Alkoholyse und Methylierung vollständig ohne Schädigung der Glycosylätherbindung abgeschlossen werden. Aufgrund dieser Untersuchungen wurde gefunden, daß die Reaktion vorteilhafterweise mit einer starken Säure wie Salzsäure, Schwefelsäure und Salpetersäure in einer Konzentration von 0,05 bis 0,50 II bei einer Temperatur von weniger als 45⁰C durchgeführt wird, wobei ein einzelner Glycolipidmethylester der Formel (I), worin R ein Methyl-

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rest ist, gebildet wird. Weiterhin ist darauf hinzuweisen, daß die Spaltung der Glycosylätherbindung durch Verwendung irgendeiner ausgewählten, starken Säure in einer stärkeren Konzentration als 0,50 IT induziert wird, und daß eine solche Spaltung rasch "bei Reaktionstemperaturen oberhalb H-5°G abläuft.

Die Reaktion wird unter Rühren während etwa 90 Minuten durchgeführt, und das erhaltene Gemisch wird einer Dünnschichtchromatographie unterzogen. Die Reaktion wird als abgeschlossen angesehen, wenn nur ein Sophorolipidfleck auf der Dünnschicht beobachtet wird.

Hach dem Abkühlenlassen auf Zimmertemperatur wird die Reaktionslösung mit Natriumhydroxid, Kaliumhydroxid oder einem Alkalimetallmethylat neutralisiert. Das gebildete, neutrale Salz wird abfiltriert, und das gebildete Methylacetat aus der Mutterlauge und überschüssiges Methanol werden als azeotropes Gemisch unter Normaldruck in einem solchen Maße abdestilliert, daß Methanol in dem Rückstand in einer Menge von etwa 10 Gew.-% des Reaktionsproduktes zurückbleibt. Das so erhaltene Reaktionsgemisch wird vorzugsweise für die nachfolgenden Reaktionen ohne irgendwelche Weiterbehandlung eingesetzt.

Der Esteraustausch wird durch Umsetzung des Glyeolipidmethylesters mit irgendeinem gewünschten Alkohol in Anwesenheit eines alkalischen Mittels durchgeführt. Als alkalische Mittel werden vorzugsweise Natriumhydroxid, Kaliumhydroxid und Alkalimetallmethylat in einer Menge von 0,2 bis 1,0 Gew.-% des etwa 10 % Methanol enthaltenden Reaktionsproduktes verwendet. Der Alkohol wird vorzugsweise in einem Verhältnis im Bereich von 1,1 bis 1,2 hinsichtlich des Molverhältnisses zu dem Glycolipidmethylester verwendet. Pur die besten Ergebnisse

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wird die Reaktion unter Rühren "bei 7O⁰O bis 80⁰G unter vermindertem Druck von 100 Ms 200 mmHg unter Abdestillation von Methanol als Lösungsmittel und des durch den Ester austausch gebildeten Methanols durchgeführt. Die Reaktion ist üblicherweise innerhalb einer Zeit von 30 Minuten bis 2 Stunden abgeschlossen, wobei die Verbindung der SOrmel (I) in hoher Ausbeute erhalten wird.

Die erfindungsgemäß auf diese Weise erhaltene Verbindung besitzt sowohl Grenzflächenaktivität als auch wachsähnliche Eigenschaften und zeigt die folgenden, überlegenen Eigenschaften im Vergleich zu den Zuckerestern der konventionellen, grenzflächenaktiven Mittel vom Glycolipidestertyp:

1) Unter den Zuckerestern weist der Monoester einen HQB-Wert von etwa 18 bis 14, der Diester einen HLB-Wert von etwa 7 "und der Triester einen HLB-Wert von etwa 3 "bis 4 auf. Die Veränderungen der HLB-Werte in den Zuckerestern sind relativ gering. Andererseits besitzt der Glycolipidester der Formel (i) einen HLB-Wert von mehr als 20 auf, wenn R = C₂Hc, während der Ester einen HLB-Wert von 6 aufweist, wenn R = C^gH^g. Auf diese Weise können unterschiedliche G-lycolipidester mit einem großen Bereich von HLB-Werten durch Veränderung der Anzahl der Kohlenstoffatome der Alkohole erhalten werden.

2) Obwohl die Grenzflächenspannung in beiden Typen von Verbindungen vom gleichen Ausmaß ist, ist der Glycolipidäthylester etwa zweimal so stark wie der Zuckerester (Monooleat) bei der Schäumkraft und ebenfalls bei dem Reinigungsvermögen gegenüber dem Zuckerester überlegen.

3) Hinsichtlich der Werte der Emulgierfähigkeit ergeben beide Typen von Verbindungen unterschiedliche Emulsionen. Der Glycolipidester bildet eine homogene Emulsion, welche extrem feine Teilchen enthält und die gleiche Emulgierfähigkeit wie der Zuckerester bei weniger als der halben Menge des Zuckeresters besitzt.

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4-) Der Glycolipidester besitzt gute Mischbarkeit mit verschiedenen Fetten und Ölen und Substanzen vom Kohlenwasserstoff typ· Dieser Ester wirkt als verbessertes Mittel für Fette und Öle und dergleichen und ist als neues, wachsähnliches Material brauchbar.

5) Der Glycolipidester besitzt eine ausgezeichnete hydroskopische Eigenschaft und wasserzurückhaltende Eigenschaft im Vergleich zu derjenigen von Lanolin und gute Feuchtigkeitsdurchlässigkeit als Folge seines Sophoroserestes. Dieser Ester besitzt ebenfalls wachsähnliche Eigenschaft, die aus dem Vorhandensein der langkettigen, hydrophoben Gruppe herrührt. Wenn er daher als Emulgator, als die Feuchtigkeit zurückhaltendes Mittel oder als Befeuchter für Kosmetika verwendet wird, weist der Ester einen die Haut schützenden und das Anfühlen verbessernden Effekt auf, der bei den konventionellen Estern nicht gefunden werden kann.

6) Der Glycolipidester kann wegen seiner guten Löslichkeit in Wasser und zahlreichen organischen Lösungsmitteln leicht behandelt werden und ist chemisch stabil. Infolgedessen kann der Ester viele Anwendungen finden.

Der Glycolipidester gemäß der Erfindung besitzt die zuvorgenannten überlegenen Eigenschaften; daher kann er als Grundlage oder als verbessernder Zusatz bei verschiedenen Reinigern sowie Fett- und ölprodukten zur Verwendung beim Anstreichen, beim Druck, bei der Verarbeitung von Fasern, von Metallen, bei Büromaterial, in Kosmetika, bei Arzneimitteln, landwirtschaftlichen Chemikalien, Polituren, synthetischen Harzen, der Papierherstellung, bei der Maschinenbearbeitung, bei Leder und dergleichen angewandt werden.

Die Erfindung wird anhand der folgenden Beispiele näher erläutert.

Beispiel 1

Herstellung von £ (2'-0-ß-D-Glucopyranosyl-ß-D-glucopyranosyl)oxyJ-alkansäure- und -alkensäure-methylestern:

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1) Zu einem Gemisch, von I5OO g Glucose, 75 S Hefe extrakt und 15 g Harnstoff wurde Wasser zugesetzt, um das Gesamtvolumen auf 15 1 zu bringen, und das erhaltene Gemisch, wurde sterilisiert und als Fermentationsbrühe verwendet. In diese Brülie wurden I50 ml von {Dorulopsis bombicola, die auf dem gleichen Medium wie zuvor "bei 30 G für 48 Stunden gezüchtet worden waren, eingeimpft. Die Fermentation wurde unter Rühren bei einer Geschwindigkeit von 300 Upm und einer Belüftung von 0,33 WM bei 20⁰G begonnen. Das Züchten wurde für 24 Stunden nach dem Einimpfen der Mikroorganismen fortgeführt, und es wurden 150 g TalXöl bei Intervallen von 24 Stunden zugesetzt. Das zugesetzte Tallöl belief sich auf 900 g. ÜTach der letzten Zugabe wurde das Züchten für 24 Stunden fortgeführt. Die Züchtungszeit belief sich auf 168 Stunden. Ein schichtförmiger Niederschlag von Sophorolipid am Boden des Ifermentors wurde durch Dekantieren abgetrennt, wobei 1300 g Sophorolipid in Pastenform bei Zimmertemperatur mit einem Vassergehalt von etwa 50 % erhalten wurden,

2) 100 g des so erhaltenen Sophorolipids und 2,5 g Polypropylenglykol mit einem Durchschnittsmolekulargewicht von 200 wurden in einem 200 ml Rundkolben, der mit einem Rührer und einem Liebig-Kuhler versehen war, eingegeben. Das Gemisch wurde dann unter Rühren bei 8O⁰G in einem Ölbad unter vermindertem Druck von 250 mmHg zur Entfernung von Wasser eingedampft. ITach einem Eindampfen für etwa 2 Stunden war das Wasser vollständig abdestilliert, und der Wassergehalt wurde zu weniger als 1 % festgestellt..

3) Zu der Lösung von Sophorolipid-Polypropylenglykol wurden I50 g Methanol und dann 2,5 g Schwefelsäure zugesetzt. Das erhaltene Gemisch wurde bei 40⁰G + 2°0 während 90 Minuten reagieren gelassen. Der Reaktionsfortschritt wurde mittels Dünnschichtchromatographie auf Kieselerdegel (Lösungsmittel = Chloroform-Methanol-Essigsäiire = 75-20:5) verfolgt, und die Reaktion wurde

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als abgeschlossen angesehen, wenn die zahlreichen von rohem Sophorolipid gezeigten Flecken auf der Dünnschichtchromatographieplatte konvergierten.

Fach dem Abschluß der Reaktion wurde das Gemisch mit Kalium— hydroxid neutralisiert und über Filterpapier filtriert. Das Eiltrat wurde in einem mit einem Idebig-Kühler ausgerüsteten Eundkolben eingegeben, und Methanol und Methylacetat wurden abdestilliert, wobei 48 g Eückstand in Form einer braunen Paste erhalten wurden, die zu 94· % aus [(2'-0-B-D-GIuCopyranosyl-ß-D-glucopyranosyl)oxyJ-alkansäure- und -alkensäuremethylester und Polypropylenglykol bestand. Dieser Eückstand wurde Säulenchromatographie über Kieselerdegel gereinigt, wobei reine Methylester von /"(2'-0-ß-D-Glucopyranosyl-ß-D-glucopyranosyl)oxyj-alkansäure- und -alkensäure· erhalten wurden.

IE (cm"¹) : 1740 ( >C=0 Ester)

1380~ 3200 (C-OH Zucker) 900 ^ 750 (Glucopyranosering)

HME LS (Pyridin)] : 1,1^1,6 (-CH₂-GH₂-)

3,6 (-0-GH₃) 3,5^5,0 (Zucker) 5,5 (-CH=CH- ungesättigte Fettsäure)

Analyse zur ölcharakterisierung:

Säurewert	0
Hydroxywert	615
Verseifungswert	88
Esterwert	87

Dieses Produkt wurde in einer 5 N Salzsäure-Methanol-Lösung abgebaut, wobei 2 mol des Methylglycoxids und 1 mol des Hydroxyfettsäuremethylesters erhalten wurden, welche gaschromatographisch quantitativ analysiert wurden,

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Beispiel 2

Herstellung von verschiedenen Estern von £(2'-O-ß-D-Glucopyrano syl-ß-D-glucopyrano syl )oxyj-alkansäure· und -alkensäure:

Zu dem Gemisch des in Beispiel 1 erhaltenen Methylesters-PoIypropylenglykol wurden üblicherweise 1,1 mol eines aliphatischen Alkohols, bezogen auf das Molverhältnis zu dem Methylester, zugesetzt, und das erhaltene Gemisch wurde einem Esteraustausch unter Zusatz von 0,5 Gew.-% ITatriummethylat unterzogen. Das während der Reaktion gebildete Methanol wurde unter normalem oder vermindertem Druck abdestilliert, um die verschiedenen, gewünschten Ester der aliphatischen Alkohole zu erhalten. Im folgenden sind die Herstellungsmethoden für einige typische Derivate angegeben:

1) Äthjlester

Zu 20 g des in Beispiel 1 erhaltenen Gemisches des Methylesters-Polypropylenglykols wurden 20 g Äthanol gegeben, um eine homogene Lösung zu erhalten. Hierzu wurden 0,1 g Uatriummethylat zugesetzt. Die Esteraustauschreaktion wurde bei 70°0 unter Abdestillieren von Äthanol und Methanol, welches sich allmählich im Verlauf der Reaktion bildete , durchgeführt. Das Gemisch wurde mit Schwefelsäure-Äthanol-Lösung neutralisiert und filtriert. Das Filtrat wurde zur Entfernung von Äthanol eingedampft, wobei 19 g des Äthylesters erhalten wurden. Der Fortschritt der Reaktion wurde durch Messung des Verhältnisses der Fläche der Peaks des Methylesters und des Äthylesters durch Gaschromatographie über 3 °/° Silikon-JXR-Chromosolve-W mit einer Teilchengröße von 0,25-0,18 mm und einer Heliumgas strömung von 0,6 kg/cm bei einer Säulenofentemperatur von 310⁰O mit einem Wasserstoff-Flammendetektor unter Verwendung eines trimethylsilylierten Produktes, das mit einem Trimethylsilylierungsmittel erhalten worden war, bestimmt. Die Reaktion war abgeschlossen, wenn die Spitze des Methylesters verschwunden war.

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Zu 20 g des in Beispiel 1 erhaltenen Gemisches aus Methylester-Polypropylenglykol wurden 4,2 g Octylalkohol zugesetzt, und zu dem Gemisch wurden 5 g Methanol zur Erzielung einer homogenen Lösung zugegeben. Dann wurden 0,1 g Fatriummethylat zugesetzt. Der größere Anteil des Methanols wurde bei 70°C abdestilliert, und die Esteraustauschreaktion wurde während gleichzeitigem Abdestillieren des gebildeten Methanols unter Rühren bei vermindertem Druck von 250 maHg durchgeführt. Der Fortschritt der Reaktion wurde gaschromatographisch, wie zuvor beschrieben, beobachtet, und die Reaktion war abgeschlossen, wenn die Spitze des Methylesters verschwunden war. Das Gemisch wurde mit einer fixierten Menge an Citronensäure neutralisiert, wobei 24 g des Octylesters erhalten wurden.

Zu 20 g des in Beispiel 1 erhaltenen Gemisches aus Methylester-Polypropylenglykol wurden 6,1 g Laurylalkohol, 5 g Methanol und dann 0,1 g Katriummethylat zugesetzt. Danach wurde die gleiche Arbeitsweise, wie zuvor unter (2) beschrieben, wiederholt, wobei 26 g des Laurylesters erhalten wurden.

Zu 20 g des in Beispiel 1 erhaltenen Gemisches von Methylester-Polypropylenglykol wurden 8,9 g Oleylalkohol, 5 g Methanol und dann 0,1 g Fatriummethylat zugegeben. Danach wurde dieselbe Arbeitsweise, wie zuvor unter (2) beschrieben, wiederholt, wobei 29 g des Oleylesters erhalten wurden.

Die so erhaltenen Octylester, Laurylester und Oleylester wurden säulenchromatographisch über Kieselerdegel gereinigt, und die erhaltenen, reinen Produkte waren sämtlich weiße, pastenförmige Substanzen. Die IJi-.Vbsorptlon-sspektren und HMR-Spektren dieser

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BAD ORIGINAL

Produkte waren die gleichen mit der Ausnahme der Unterschiede der Methylesterspektren und der Absorptionsstärken der Methylengruppen· Der Octylester wurde in einer 5 N Salzsäure-Methanollösung zersetzt, wobei 2 mol Methylglycoxid, 1 mol Hydroxyfettsäuremethylester und 1 mol des Octylalkohols erhalten wurden. Unter den gleichen Bedingungen ergab der Laurylaster 2 mol Methylglycoxid, 1 mol des Hydroxyfettsäuremethylestßrs und 1 mol des Laurylalkohols, und der Oleylester ergab 2 mol des Methylglycoxids, 1 mol des Hydroxyfettsäuremethylesters und 1 mol des Oleylalkohols,

Diese Produkte wurden weiterhin noch durch ihre Hydroxywerte, Säurewerte, Yerseifungswerte und Esterwerte, welche nach Ölanalysen erhalten wurden, bestätigt.

Ölcharakterisierungswerte von verschiedenen Estern

	berechnet gefunden	Hydroxy- wert	Säure wert	"Vers ei- fungswert	Ester- wert
Octylester	berechnet gefunden	534,7 530,2	0 O	76,3 77,-5	76,3 77,5
Jjaurylester	berechnet gefunden	497,0 503,2	0 0	71,9 73,0	71,9 73,0
Oleylester		450,4 445,0	0 0	64,3 66,1	64,3 66,1
Beispiel 3

Die Grenzflächenaktivitäten der in Beispiel 2 hergestellten Verbindungen sind in der folgenden Tabelle zusammengestellt.

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29Ö529S

	Grenzflächenspannung	HtB-Werte
	(dyn/cm )	(Methode von Davis)
Methylester	40,0	> 20
Äthylester	39,5	> 20
Propylester	38,0	> 20
Butylester	-	> 20
Hexylester	—	20
Octylester	-	17
Dexylester	-	15
I/aurylester	-	13
Myristylest er	— -	10
Palmxtylester	-	8
Stearylester	-	6
Oleylester	—	7

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Claims

Lorenz ß-Riederer

Patentanwälte

Lorenz u. Riedcrer, Postfach 1320, D-8035 Gauting DipL-Pl^s. ³WMIy Lorenz " Dipl.-Ing. ÄnEon Frhr. ffiederer.von Paar

ICao Soap Co., Ltd. Ur. 1, Kayaba-c3ao I-llüionbashi, Cliuo-ku, Tolcio, Japan Unsere Akt et k 13-ti

Yerfainren ζόγ SexsteHwig eines Glycolipidesters

Pat en taiis|rtcSe

Verfahren zur Herstellung eines Glycolipidesters der folgenden allgemeinen Formel:

CiUOH ·

-CH-E^-COOR

worin bedeuten:

R-, ein Wasserstoff atom oder einen Methylrest, ο

R₁, einen gesättigten oder ungesättigten Kohlenwasser-

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2SG5235

Stoffrest mit 12 bis 16 Kohlenstoffatomen, falls R;z ein Wasserstoff atom ist., oder

R^ einen gesättigten oder ungesättigten Kohlenwasserst off rest mit 11 bis Ά5 Kohlenstoff at omen, falls R^ Bin Methylrest ist, und

R einen gesättigten oder ungesättigten Älfcylrest mit 2 bis 2Ö Kohlenstoff atomen, dadurch g ^e k © η. η — zeichnet , daß Sophorolipid einer Hethanolyse und Methylierungsreafctionen durch Reaktion mit Methanol in Anwesenheit einer starken Säure unter Bildung von Methyl-1-£J( 2* -Ü-ß-B-glucopyranosyi-ß-B-glucopyranosylj ox3£J -alkanoat und —allcenoat unterzogen wird^ und daß das erhaltene Gemisch einem Ester austausch durch Reaktion mit einem Alkohol der folgenden JOrnel

^; . um

worin R die ^gleiche Bedeutung wie zuvor besitzt, unterworfen wird«
2. Verfahren zur Herstellung eines Glyeolipidesters folgenden allgemeinen lormel

l³

O-CH-EL-CÖOR

worin bedeuten:

R^ ein Wasserstoff atom oder einen Methylrest,

Ru einen gesättigten oder ungesättigten Eohlenwasserstoffrest mit 12 bis 16 Kohlenstoffatomen, falls

R-E ein Wasserstoff atom ist, oder ο

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290*295

Rj, einen gesättigten oder ungesättigten Kohlenwasserstoffrest mit 11 bis 15 Kohlenstoffatomen, falls" R^ ©in Methylrest ist₉ und .

R. einen gesättigten oder ungesättigten Älkylrest mit 2 bis 20 Koni enstof fat omen, dadurch gekennzeichnet , daß wenigstens ein mehrwertiger Alkohol der folgenden.Formeln- (III) oder (IV):

HO ζ- CHCH₂O—$_.. R₆ .. . (Ill)

OH
HO —(■ CH₂^CH-CH₂O -^- R„ (IV)

worin Rj- ein Wasser stoff atom oder einen Methylrest, Rg und R₁-, ein Wasserstoff atom oder einen Alkylrest mit 1 "bis 5 Kohlenstoff atomen tind m und η' ganze Zahlen von 1 "bis 6 "bedeuten, su hydratisiertem Sophorolipid zugesetzt wird, daß Wasser unter vermindertem Druck abdestilliert wird, daß das erhaltene System aus Sophorolipid-mehrwertigem Alkohol einer Methanolyse und Methylierungsreaktionen durch Reaktion von Methanol in Anwesenheit einer starken Säure zur Bildung von Methyl-£(2^l-0-ß-D-glucopyranosyl-ß-D-glucopyranosyl)oxyJ-alkanoat und -alkenoat unterworfen wird, und daß das erhaltene Gemisch einem Esteraustausch durch'Reaktion mit einem Alkohol der folgenden Formel

ROH

worin R die gleiche Bedeutung wie zuvor "besitzt, unterworfen wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die starke Säure in einer Konzentration von 0,05 "bis 0,50 IT eingesetzt wird.
4, Verfahren nach. Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Hethanolyse- und Methylierungsreaktionen bei einer Temperatur unterhalb von 45⁰O durchgeführt werden.
5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch, gekennzeichnet _t daß der Esteraustausch, in Anwesenheit eines alkalischen Mittels durchgeführt wird.

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