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Verfahren zur Herstellung von Polyoxyearbonsäuren bzw. ihren Salzen.
Es ist bekannt, Monosaeeharide mit Hypohalogeniten in alkalischer Lösung sowie mit Wasserstoffsuperoxyd in saurer Lösung zu Osonen oder zu Monocarbonsäuren zu oxydieren (vgl. die österr.
Patentschriften Nr. 114105 und Nr. 117064 sowie die deutschen Patentschriften Nr. 439115 und Nr. 440389). Auch die Gewinnung von Monosaccharidcarbonsäuren aus verschiedenen Polysaeehariden ist schon beschrieben. So wird z. B. aus Manninotriose (vgl. Tollens-Elsner, Kurzes Handbuch der Kohlehydrate, IV. Auflage, S. 502) durch Oxydation mit Brom in neutraler wässeriger Lösung die Manninotrionsäure hergestellt. Das Oxydationsgemiseh, das stets mit der hiebei entstehenden Bromwasserstoffsäure verunreinigt ist, wird zunächst mit Silberoxyd behandelt, dadurch das Halogen gefällt und mit Calciumcarbonat heiss übersättigt, wobei dann das ausgefällte Caleiumsalz der organischen Säure weiter gereinigt wird.
Ein anderes Verfahren besteht darin (vgl. deutsche Patentschrift Nr. 303282), dass die in den Oxydationsgemischen vorhandenen anorganischen Säuren zunächst mit Alkalihydroxyd und die organische Säure durch Überführung in das Erdalkalisalz neutralisiert werden und dann das Erdalkalisalz zur Kristallisation gebracht wird.
Es wurde nun gefunden, dass man überraschenderweise in guter Ausbeute zu wohl definierten Salzen bis jetzt nicht bekannter Mono- oder Polytrihexosancarbonsäuren bzw. ihrer Gemische gelangen kann, wenn man die Oxydation von Trihexosan in wässerig-alkalischer Lösung, z. B. mit Permanganaten, Halogenen bzw. Hypohalogeniten oder Wasserstoffperoxyd vornimmt. Dabei ist es gleichgültig, ob das Ausgangsmaterial durch Erhitzen von Stärke mit Glycerin nach Pictet und Jahn, durch fermentativen Abbau nach Pringsheim oder durch Depolymerisation der Stärke mit Wasser unter Druck hergestellt wird. Noch vorhandene geringe Mengen von Glucose können durch Vergärung entfernt werden. Je nach der Menge des Oxydationsmittels entstehen bei der Oxydation die Salze einer Monooder einer Dicarbonsäure bzw. ein Gemisch derselben.
Aus der Oxydationslösung lassen sieh die erhaltenen Carbonsäuren in Form ihrer in Wasser sehr schwer löslichen basischen Bariumsalze fällen und daraus andere Salze wie auch die freien Polyoxycarbonsäuren selber in bekannter Weise gewinnen. Die meisten Salze der Carbonsäuren sind in Wasser in hohem Masse löslich und dabei doch nicht zerfliesslich. So lösen sich beispielsweise die neutralen Salze der Erdalkalien, des Eisens, Kupfers, Mangans, Nickels und Silbers schon in gleichen Gewichtsteilen Wasser ; beim Verdunsten dieser Lösungen bleiben die Verbindungen als durchsichtige, pulverisierbare Lacke zurück. Auf Zusatz von Lauge werden die Schwermetalle nicht ausgefällt. Die wässerigen Lösungen, z. B. der Kaliumsalze, sind ohne Störung injizierbar und werden gut vertragen.
Sie lassen sich in der Hitze sterilisieren, ohne dass eine Veränderung eintritt.
Die Salze reduzieren Fehling'sehe Lösung nur in Spuren beim langen Kochen ihrer wässerigen Lösungen, nach Hydrolyse mit n/l Salzsäure in der Wärme dagegen sofort. Hefe greift die Salze in wässeriger Lösung nicht an ; werden diese Lösungen vorher mit Säure erwärmt, so tritt Gärung ein.
Die freien Säuren sind weisse, in Wasser in jedem Verhältnis lösliche Substanzen. Beim Stehen ihrer wässerigen Lösungen werden sie unter Abspaltung von Glucose hydrolysiert. Der Titer der Säuren geht beim Lagern in fester Form offenbar infolge Anhydrisierung bzw. Lactonisierung rasch erheblich zurück.
Die neuen Verbindungen sollen therapeutische Verwendung finden.
Beispiel 1 : 100 Gew. Teile Trihexosan (hergestellt z. B. nach A. Pietet und R. Jahn, Helv. 5 [1922] S. 640-644) und 15 Gew. Teile Natriumhydroxyd werden in 1200 Gew. Teilen Wasser gelöst und zweckmässigerweise in einer Kugelmühle mit 85 Gew. Teilen Kaliumpermanganat auf einmal versetzt.
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Die bald gallertig werdende Masse wird gemahlen, bis die Temperatur, weiche zunächst etwas ansteigt, wieder abgesunken ist und der Manganschlamm ausflockt. Der letztere wird auf der Schwinge abgetrennt und ausgewaschen. Die fast farblose Lösung versetzt man mit Barytwasser, solange noch ein Nieder- scMag entsteht, saugt diesen ab und wäscht ihn mit barythaltigem Wasser aus. Er wird mit Wasser zu einem dünnen Brei angeteigt und Essigsäure zugegeben bis das pH 6. 5 beträgt. Der Niederschlag löst sich bis auf mitgefällte Verunreinigungen auf. Man filtriert und scheidet das neutrale Bariumsalz der Trihexosandiearbonsäure durch Zusatz von drei Volumen Alkohol ab.
Es bildet nach dem Absaugen und Trocknen ein weisses bis gelbstichigweisses Pulver. Dieses löst sieh in der gleichen Menge Wasser ohne Erwärmen klar auf, ist aber nicht zerfliesstich. Die wässerige Lösung ist neutral. Der Bariumgehalt des trockenen neutralen Salzes beträgt 20-9%.
An Stelle von Kaliumpermanganat lässt sieh ebensogut ein anderes Permanganat verwenden.
Beispiel 2 : Man oxydiert 100 Gew. Teile Trihexosan wie in Beispiel 1 mit Kaliumpermanganat und scheidet das basische, wasserunlösliche Bariumsalz ab. Dieses wird mit so viel verdünnter Schwefelsäure zerrieben, dass eben das gesamte Barium als Sulfat ausfällt. Hierauf wird mit Kalkmilch neutrali- siert, filtriert und ans dem Filtrat das neutrale Caleiumsalz der Trihexosandicarbonsäure durch Zusatz von drei Volumen Alkohol abgeschieden.
Das wasserfreie Calciumsalz der Trihexosancarbonsäure ist ein weisses Pulver. das an der Luft Feuchtigkeit bis zu einem Gehalt von 6 bis 7% anzieht und dann unverändert bleibt. DerCaleiumgehalt des getrockneten Salzes beträgt 7-1".',. In der gleichen Gewichtsmenge destillierten Wassers löst es sieh sofort auf und bleibt beim Verdunsten dieser Lösung in Form eines durchsichtigen Lackes zurück.
Die wässerige Lösung ist fast geschmacklos.
Beispiel 3 : Zu einer Lösung von 100 Gew. Teilen Trihexosan in 400 Gew. Teilen Wasser und
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Bariumsalz das dort beschriebene neutrale Calciumsalz hergestellt.
An Stelle des aus Brom und Natronlauge entstehenden Hypohalogenits kann man z. B. auch Chlorkalk verwenden.
Beispiel 4 : 35 Gew. Teile des nach Beispiel 1 gewonnenen neutralen Bariumsalzes der Tri- hexosandiearbonsäure werden in 100 CM s Wasser gelöst und das Barium durch die berechnete Menge
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abfiltriert und das Iagnesiumsalz der Trihexonsandicarbonsäure mit 5 Volumen Alkohol ausgefällt.
Es ist nach dem Absaugen und Trocknen ein äusserst leicht wasserlösliches, aber nicht zerfliessliches Pulver mit einem Magnesiumgehalt von 4, 5%. Seine wässerige Lösung nimmt beim Schütteln mit Magnesiumoxyd noch mehr davon auf, wobei ein wasserlösliches, basisches Salz erhalten wird.
Beispiel 5 : 100 Gew. Teile Trihexosan werden in 1200 Teilen Wasser gelöst, 120 Gew. Teile
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eingetragen. Es wird noch zwei Stunden weitergerührt, dann das Ganze 24 Stunden stehen gelassen.
Nach dem Entfernen des Ianganhydroxydes wird die Lösung mit Barytwasser im Überschuss versetzt, das ausgefällte basisehe Bariumsalz abgesaugt und gut ausgewaschen. Es wird mit so viel Schwefelsäure zerrieben, dass die erhaltene Lösung ein pH von 7 besitzt. Man fügt nun eine konzentrierte Lösung von Ferrosulfat hinzu bis zur vollständigen Fällung des Bariums, filtriert und fällt aus der grünlichen Lösung das Ferrosalz mit 5 Volumen Alkohol. Das so dargestellte Ferrosalz der Trihexosanmonocarbon-
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wässerige grüne Lösung schmeckt schwach süss.
Beispiel 6 : 30 Gew. Teile des nach Beispiel 1 hergestellten neutralen Bariumsalzes der Trihexosandicarbonsäure werden in 150 Gew. Teilen Wasser gelöst. Nun setzt man so viel einer reinen Ferrosulfatlösung hinzu, bis eben kein Barium mehr nachweisbar ist. Man filtriert das Bariumsulfat ab, rührt die Lösung in das 4-5faehe Volumen Alkohol ein, saugt den grünliehen Niederschlag ab und trocknet zweckmässig im Vakuum. Es bleibt ein gelbliches Pulver zurück, das sich sehr leicht, z. B. im Verhältnis 1 : 1, in Wasser auflöst. Die wässerige Lösung dieses Ferrosalzes der Trihexosandicarbon- säure ist grünlichgelb gefärbt, reagiert neutral und schmeckt schwach süss. Der Eisengehalt des getrockneten Salzes beträgt 9, 3%.
Beispiel 7 : Eine Lösung von 50 Gew. Teilen Trihexosan in 600 Gew. Teilen Wasser oxydiert man nach Zusatz von 60 Gew. Teilen 4% iger Natronlauge mit 20 Gew. Teilen Kaliumpermanganat.
Der Manganniederschlag wird abgetrennt und die Lösung mit Barytwasser im Überschuss gefällt.
Hierauf wird das basische Bariumsalz abgesaugt, ausgewaschen und durch Zusatz von Schwefelsäure bis zur neutralen Reaktion wieder gelöst. Die Lösung versetzt man so lange mit einer Kupfersulfatlösung, bis das Barium vollständig als Sulfat gefällt ist. Aus dem wässerigen Filtrat scheidet man das Kupfersalz der Trihexosanmonocarbonsäure durch Zusatz von 4 Volumen Alkohol ab. Man erhält es nach dem Trocknen des abgesaugten Niederschlages als ein bläuliches Pulver. Es ist sehr leicht löslich in Wasser. Durch Natron-oder Kalilauge wird aus dieser Lösung kein Kupferhydroxyd abgeschieden.
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Die erhaltene Trihexosanmonocarbonsäure kann statt über das basische Bariumsalz auch über das schwerlösliche basische Calciumsalz gereinigt werden.
Beispiel 8 : 100 Gew. Teile Trihexosan werden in 1200 Gew. Teilen Wasser gelöst, 120 Gew. Teile 4% ige Natronlauge zugesetzt und unter Rühren innerhalb 20 Minuten 40 Gew. Teile Kaliumpermanganatpulver eingetragen. Es wird nach zwei Stunden weitergerührt, dann das Ganze 24 Stunden stehen gelassen. Man filtriert das ausgeflockte Manganhydroxyd ab, neutralisiert die Lösung mit Salzsäure und dampft sie im Vakuum auf 200 Raumteile ein. Dann setzt man Salzsäure zu bis zum pH 3,5 und fällt die gebildete Trihexosanmonocarbonsäure mit 5 Volumen Alkohol. Durch Filtrieren, Wiederauflösen in wenig Wasser und Fällen mit 5 Volumen Alkohol erhält man die Trihexosanmonocarbonsäure als weisses lockeres, kristallinisches Pulver.
Beispiel9 : 100 Gew. Teile Trihexosan und 15 Gew. Teile Natriumhydroxyd werden in 1200 Gew. - Teilen Wasser gelöst und zweckmässig in einer Kugelmühle"mit 85 Gew. Teilen Kaliumpermanganat auf einmal versetzt. Die bald gallertig werdende Masse wird gemahlen bis die Temperatur, welche zunächst etwas ansteigt, wieder abgesunken ist und der Manganschlamm ausflockt. Der letztere wird auf der Schwinge abgetrennt und ausgewaschen. Die fast farblose Lösung versetzt man mit Barytwasser, solange noch ein Niederschlag entsteht, saugt diesen ab und wäscht ihn mit barythaltigem Wasser aus. Er wird mit soviel 25%iger Schwefelsäure zerrieben, bis das gesamte Barium ausgefällt ist und hierauf vom Bariumsulfat abfiltriert.
Durch Einrühren des Filtrates in 10 Volumen absolutem Alkohol wird die Trihexosandicarbonsäure in Form weisser Flocken ausgefällt.
Beispiel 10 : 200 Gew. Teile Trihexosan löst man in 800 Gew. Teilen Wasser auf. Man setzt 200 Gew. Teile 10% ige Natronlauge und 100 Gew. Teile etwa 30% ige Wasserstoffsuperoxydlösung zu und lässt drei Tage stehen. Auf Zusatz von Bariumhydroxyd im Überschuss entsteht nun ein kräftiger Niederschlag von basischem Bariumsalz, aus welchem wie in den Beispielen 1 und 2 das neutrale Bariumsalz der Trihexosandicarbonsäure gewonnen werden kann.