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Yefallren zur Herstellung von")-Ketosätirelaetonen der Zuckerreihe bzw. ihren Endioleu.
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3-Keto-l-threohexonsäure zukommt. Für die synthetische Herstellung solcher Verbindungen waren bisher keine Wege bekannt.
Es wurde nun gefunden, dass man durch Umsetzung von Osonen, die durch Oxydation von Zuckern in bekannter Weise herstellbar sind, mit Blausäure oder wasserlöslichen Salzen derselben zu Produkten gelangt, die bei der Verseifung in 3-Ketosäurelactone des nächsthöheren Zuckers übergehen. Bei welcher Reaktionsstufe die Lactonisierung erfolgt, ist bisher unbekannt und für das Endergebnis auch unwesent-
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werden, dass auch alle niederen und höheren Homologen der Aseorbinsäure einen solchen enthalten, soweit sie als Anhydride kristallisieren. Nimmt man die Lactonformel als richtig an, so wäre die Synthese z.
B.
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<tb>
<tb> CN <SEP> oc <SEP> l <SEP> oc
<tb> CHO <SEP> HO. <SEP> C. <SEP> H <SEP> HO. <SEP> C. <SEP> H <SEP> HO. <SEP> C
<tb> 0 <SEP> j) <SEP> 0
<tb> CO <SEP> CO <SEP> CO <SEP> HO.C
<tb> # <SEP> # <SEP> # <SEP> #
<tb> H.C.OH <SEP> # <SEP> H.C.OH <SEP> # <SEP> H.C.# <SEP> bzw. <SEP> H.CHO. <SEP> C. <SEP> H <SEP> HO. <SEP> C. <SEP> H <SEP> HO. <SEP> C. <SEP> H <SEP> HO. <SEP> C. <SEP> H
<tb> CH20H <SEP> OH <SEP> CH20H <SEP> CH20H
<tb> fl) <SEP> (II) <SEP> (III)
<tb>
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Gemeinsame der 3-Ketosäurelactone, die sich von Zuckern ableiten, ist das starke Reduktionsvermögen. das der gemeinsamen oberen Molekülhälfte zukommt, die eine Keto-Enol-Tautomerie im Sinne der folgenden Formeln zeigt :-CO. CH (OH). CO-- > -C (OH) : C (OH). CO-.
Der festen, kristallisierten Phase dürfte dabei die"Endiol"-Struktur zuzuordnen sein.
Die Lactone entfärben #2.6-Dichlorphenolindophenol" in neutraler und saurer Lösung sowie saure Jodlösung. Aus sauren Lösungen von Silber-und Goldsalzen wird das Metall abgeschieden, so dass sie als Reagens auf diese Edelmetalle benutzt werden können.
Bei der Anlagerung der Blausäure kann verschieden verfahren werden. So können die Osone,
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gesetzt werden. Zur Abkürzung der Reaktionsdauer und zur Vervollständigung der Reaktion können Katalysatoren zugegeben werden ; als solche sind organische oder anorganische Basen wirksam, wie Kalium hydroxyd, Natriumcarbonat, Kaliumcyanid, Natriumsulfit, Ammoniak, Diäthylamin, Piperidin usw.
Die Osone können auch in Form von Salzen oder von lockeren Verbindungen mit andern Stoffen, wie Natriumbisulfit, Essigsäure, Aceton, angewandt werden ; so können die Osone z. B. unmittelbar als Bleisalze, wie sie bei ihrer Herstellung nach E mil Fischer (B. 22 [1889] 87) erhalten werden, zur Umsetzung gelangen. Ebenso kann die Blausäure in Form wasserlöslicher Salze zur Anwendung gelangen.
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säuren bei Zimmertemperatur durch längeres Stehen oder schneller durch Erwärmen, wobei es zweckmässig ist, nicht über 1000 zu erwärmen, da sonst leicht Zersetzung eintritt.
Da die entstehenden Verbindungen, wie die Blausäureanlagerungsprodukte, gegen Oxydation sehr empfindlich sind, so sind sie bei der Herstellung vor Luft und andern oxydierenden Einflüssen weitmöglichst zu schützen.
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Beispiel 1 : 100 g rohes d-Xyloson (erhaltel durch Erhitzen von Phenylhydrazin mit xylose und Spaltung des entstandenen d-Xylosazons durch Kochen mit Essigsäure) werden in 1500 y 3% piger wässeriger Blausäure gelöst, 10 g 25% iges Ammoniak zugefügt und nach dem Vertreiben der Luft durch Kohlenoxyd 24 Stunden bei Zimmertemperatur stehengelassen. Nach Ansäuern mit Salzsäure und Eindampfen im Vakuum wird der Rückstand in 600 g 7'5%piger Salzsäure gelöst und in einer Kohlendioxydatmosphäre dz Tage auf 500 erhitzt. Hierauf wird im Vakuum zur Trockne gedampft und der Rückstand mit starkem Alkohol aufgenommen, wobei Ammonehlorid und andere anorganische Stoffe, die aus dem rohen Xyloson stammen, ungelöst zurückbleiben.
Weitere Verunreinigungen können durch Zusatz von peroxydfreiem Äther abgeschieden werden, da die d-Ascorbinsäure aus einer Lösung in viel hochprozentigem Alkohol mit Äther nicht gefällt wird. Die abfiltrierte, klare Lösung gibt alle für die Ascorbinsäure bekannten Reaktionen, dreht aber die Ebene des polarisierten Lichtes nach links. Zur Reinigung wird nach starkem Einengen fraktioniert und mit alkoholischem Bleiacetat gefällt, wobei zuerst geringe Mengen Verunreinigungen ausfallen ; später fällt die d-Ascorbinsäure vollständig als Bleisalz aus. Das abgetrennte und mit Alkohol gewaschene Bleisalz wird mit Schwefelwasserstoff zerlegt.
Die je nach der Reinheit des verwendeten Xylosons in einer Ausbeute von 30 bis 50 g erhaltene Säure liefert aus 15-25 cm3 heissem Wasser oder aus Alkohol umkristallisiert Kristalle vom F = ungefähr 189 unter Zersetzung.
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nur ist die optische Drehung umgekehrt, nämlich -49 (c = 1 in Methanol). Auch ist sie biologisch weniger wirksam als die l-Form. Zur Reinigung kann auch die Acetonverbindung dienen, die in bekannter Weise (Nature 130 [1932] 847 ; C. 1933, I, 1112) hergestellt wird. Beim Erwärmen mit Wasser spaltet diese
Aceton ab ; nach dem Eindampfen zur Trockne bleibt die Säure rein zurück.
Beispiel 2 : 100 l-Xyloson (erhalten durch Erhitzen von Phenylhydrazin mit l-Xylose und
Spaltung des entstandenen l-Xylosazons durch Kochen mit Essigsäure) werden in 5 l destilliertem Wasser gelöst, die Luft durch Stickstoff vertrieben, hierauf eine Lösung von 60 g Cyankalium in l ! luftfreiem Wasser zugegeben und die Mischung bei etwa 15 Stunde sieh selbst überlassen.
Dann setzt man konzentrierte Salzsäure bis zur kongosauren Reaktion zu (etwa 110 cm3), dampft im Vakuum bei 40 Badtemperatur auf ein Volumen von 300 cm3 ein, spült den Rückstand mit mit Kohlensäure gesättigtem Wasser in einen Glaskolben von 1 l Inhalt, so dass insgesamt 800 cm3 Flüssigkeit entstehen, mischt 200 cm3 konzentrierte Salzsäure bei, verdrängt die Luft durch Kohlendioxyd und erwärmt den gut verschlossenen
Kolben 24-30. Stunden lang auf 48-50 .
Die Lösung wird von einer kleinen Menge dunkler Ausscheidungen durch Filtration befreit und im Vakuum bei 35-40 zur Trockne gedampft. Den Rückstand zieht man mit absolutem Alkohol aus, filtriert die anorganischen Salze ab und wäscht sie mit Alkohol nach, so dass man insgesamt 1 l Lösung erhält. Die in Alkohol unlöslichen, auf dem Filter zurückgebliebenen Salze sind inaktiv geworden. Aus der alkoholischen Lösung können weitere Verunreinigungen durch Zusatz von peroxydfreiem Äther ausgefällt werden, da die l-Ascorbinsäure aus einer Lösung in viel hochprozentigem Alkohol mit Äther nicht gefällt wird. Es wird hiebei das erste Mal jedoch stets etwas aktive Substanz mit niedergeschlagen, so dass die Umfällung des in Alkohol neuerlich gelösten Niederschlages zu wiederholen ist.
Durch Eindampfen der filtrierten Lösungen im Vakuum bei 40 wird ein Sirup erhalten, der nach dem Impfen mit l-Ascorbinsäure sofort, sonst erst nach längerem Stehen zu kristallisieren beginnt. Die Kristallisation wird durch öfteres Durchrühren befördert, schliesslich wird noch einige Stunden bei 0 stehengelassen ; die abgeschiedenen Kristalle werden abgesaugt, mit wenig absolutem Alkohol, dann mit Butylalkohol nachgewaschen und im Vakuum getrocknet. Aus den Mutterlaugen kann eine weitere Menge Säure gewonnen werden, wenn dieselben mit etwas Alkohol verdünnt und dann mit so viel alkoholischem Bleiacetat versetzt werden, bis keine weitere Fällung mehr entsteht.
Das hellgelb ausgefallene Bleisalz wird abzentrifugiert, mit Alkohol gewaschen, in destilliertem Wasser suspendiert, mit Schwefelwasserstoff zerlegt und die vom ausgefallenen Sehwefelblei abfiltrierte Lösung im Vakuum bei 40 zum Sirup eingedampft, aus diesem wird wie oben eine zweite Kristallisation erhalten. Die Ausbeute beträgt je nach der Qualität des verwendeten l-Xylosons insgesamt etwa 40 g. Sollte das Produkt nicht ganz rein sein, so kann z. B. aus 20 cm3 Wasser umkristallisiert werden, wobei es in Form farbloser Kristallblättchen erhalten wird.
Die so erhaltene Säure zeigt alle für die natÜrliche l-AScorbinsäure bekannten Eigenschaften ; F = 189 (korr. ) unter Zersetzung, M == +49 (c == l in Methanol). Auch der direkte Vergleich der Säure sowie einiger Derivate derselben ergab vollständige Identität : schliesslich zeigte der biologische Versuch am Meerschweinchen, dass vollwertiges C-Vitamin vorliegt.
Beispiel 3 : 100 9 d-Glucos. on werden in 8 ! luftfreiem Wasser gelöst und mit einer Lösung von 50 g Natriumcyanid in 2 l luftfreiem Wasser versetzt und in einer Kohlenoxydatmosphäre bei Zimmertemperatur 12 Stunde stehengelassen. Hierauf wird mit Schwefelsäure leicht angesäuert, bis Congo eben gebläut wird, und im Vakuum auf ein Volumen von 11 eingeengt. Nach Zusatz von 200 cm3 konzentrieter Salzsäure wird 30 Stunden auf 48-50 erwärmt, zur Abstumpfung der Säure etwa 100 9 Barium-
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niederer Temperatur zur Trockne gebracht.
Der Trockenrückstand wird mit absolutem Alkohol ausgezogen, bis nur noch anorganische Salze zurückbleiben : aus der Lösung werden weitere Verunreinigungen durch Zusatz von viel peroxydfreiem Äther ausgefällt, da das d-Arabino-3-ketoheptonsäurelacton aus einer Lösung in viel hochprozentigem Alkohol mit Äther nicht gefällt wird. Beim Eindampfen, zuletzt im Vakuum, wird das d-Arabino-3-ketoheptonsäurelacton meist sofort kristallisiert gewonnen, das zur Reinigung aus 30 cm3 Wasser umkristallisiert werden kann. Die erhaltenen rein weissen Kristalle enthalten dann 1 Mol Kristallwasser, das beim Erwärmen in Vakuum leicht entweicht.
Das so gewonnene Produkt schmilzt unscharf bei etwa 960 unter Gasentwicklung ; etwas über
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freie Verbindung ; Ausbeute 50-70 g.
Beispiel 4 : 10 g l-Arabinoson werden in 1 l Wasser gelöst, welches 7'5 g Natriumbisulfit enthält und frei von Sauerstoff ist. Hiezu gibt man eine Lösung von 12 g Cyankalium in wenig Wasser. Die Umsetzung ist, wie die Titration ergibt, nach 10 Minuten beendigt. Die Verseifung und Aufarbeitung kann ähnlich wie in den Beispielen 1 und 3 erfolgen, wobei man zuletzt zweckmässig in alkoholischer Lösung fraktioniert, mit Bleiacetat fällt und die aktiven Fraktionen mit Schwefelwasserstoff zerlegt. Zur Reinigung wird aus 1 cm3 heissem Wasser umkristallisiert.
Das in einer Ausbeute von etwa 2 g erhaltene l-Erythro-3-ketohexonsäurelacton (calo, ;) kristallisiert ohne Kristallwasser und zeigt einen Schmelzpunkt von etwa 1690 unter Zersetzung.
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ein leichter Stickstoffstrom durehgeleitet. Hierauf wird eine dem Barium äquivalente Menge Schwefelsäure und 0-5 cm3 konzentrierte Salzsäure zugesetzt. Nach dem Abzentrifugieren des Bariumsulfats wird die Lösung im Vakuum auf 100 cm3 eingeengt und nach Zusatz von 20 cm3 konzentrierter Salzsäure in einer Kohlendioxydatmosphäre 24 Stunden auf 500 erwärmt. Dann wird bei tiefer Temperatur zur Trockne gebracht und der Rückstand wie in Beispiel 3 durch Alkohol-Äther-Fällung gereinigt.
Zur weiteren Reini-
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salz übergeführt.
Das d-Lyxo-3-ketohexonsäurelacton kristallisiert aus wenig Wasser in farblosen Kristallen mit 1 Mol
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berechnet.
In den Beispielen bedeutet die Angabe c Menge Substanz in Grammen gelöst in 100 cm3 des jeweils genannten Lösungsmittels.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung von 3-Ketosäurelactonen der Zuckerreihe bzw. ihren Endiolen, dadurch gekennzeichnet, dass man auf Osone, die sich vom nächst niederen Zucker ableiten, in Gegenwart
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Verbindungen verseift.