Verfahren zur Darstellung von 2-Keto-l-gulonsäure. Von den 2-Ketolexonsäuren sind bisher nur zwei Vertreter bekannt, nämlich die 2- Keto-d-glucönsäure und die 2-Keto-d-galak- tonsäure. Kur die erstere ist genau unter sucht worden. Um zu Vertretern dieser Kör perklasse zu gelangen, sind zwei verschiedene Wege beschrieben. Der eine beruht auf der Oxydation von Hexosonen mit Bromwasser (Bioehemische Zeitschrift, Bd. 207 [1929] S. 217 und S. 230). Der Nachteil dieses We ges liegt in der schwierigen Zugänglichkeit der Ausgangsstoffe. Der zweite Weg ist bei der Herstellung von 2-Keto-d-gluconsäure von H. Ohle beschrieben worden (Berichte der Deutschen Chemischen Gesellschaft 63 [1930] S. 8d3).
Er geht aus von Fructose, die in Form der ss-Diacetonverbindung oxy diert wird, worauf die Acetonreste wieder ab gespalten werden. Es ist einleuchtend, dass dieser Weg nicht ohne weiteres auf die Her stellung anderer Vertreter von 2-Ketohexon- säuren übertragen werden kann, da erstens nicht für alle hierzu nötigen Ketozucker Her stellungsmethoden existieren, und zweitens auch bei an und für sich geeigneten Zuckern nicht vorauszusehen ist, ob sie sieh in geeig neter Weise mit Aceton zur Reaktion brin gen lasen.
Es war daher nicht zu erwarten, dass es gelingen werde, eine 2-Ketohexonsäure mit dem besonderen räumlichen Bau der 2- Keto-l-bulonsäure zu erhalten, die ein wich tiges Zwischenprodukt für die Herstellung von l-Ascorbinsäure (C-Vitamin) darstellt.
Das Verfahren gemäss der Erfindung zur Darstellung von 2-Keto-l-gulonsäure ist da durch gekennzeichnet, dass man auf l-Sor- bose eine Carbonylverbindung, wie Form aldehyd, Aceton, Methyläthylketon, Benz aldehyd usw., einwirken lässt, das so erhaltene Bismethylenäther-Derivat in alkalischer Lö sung mit einem Oxydationsmittel behandelt, das geeignet ist, eine primäre alkoholische Hydroxylbruppe zur Carboxylgruppe zu oxy dieren, wie zum Beispiel Permanganate, Ferrioyanide usw., und die aus der so,
erhal tenen Lösung duroh Zusatz einer starken Säure gewonnene Bismetliylenäther-2-keto-l- gulonsäure zur Abspaltung .der Carbonylver- bindungen mit Wasser bei saurer Reaktion erwärmt. Das Verfahren kann durch die folgenden Formeln, in welchen R einen Methylenrest bedeutet, ausgedrückt werden:
EMI0002.0001
Die 2-Keto-l-gulonsäure ist eine starke Säure, welche farblose Kristalle bildet und bei 170 bis 171 kor. schmilzt.
[a] #8 -66 bis -67 (c = 1,7 in Wasser). Fehlingsche Lösung wird durch die Säure beim Kochen stark reduziert. Sie ist die erste von den 2-Keto- hexonsäuren, die in kristallinischer Form her gestellt werden konnte. Sie lässt sich in nor- naler Weise in Salze und auch in Ester überführen. Der 2-Keto-l-gulonsäure-methyl- ester stellt farblose Kristalle dar, die einen Schmelzpunkt von 158 bis 159 und ein [a] #8 - -22 (c = 0,9 in Methanol) zei gen. Der Äthylester zeigt ein [a] #0 = -14,2 (c = 0,63 in absolutem Alkohol).
Es ist nicht notwendig, alle die genannten Zwischenprodukte zu isolieren. Man kann die durch alkalische Oxydation der Bis- methyienäther-l-sorbose gewonnene Lösung ohne ein Salz zu isolieren auf die freie Bis- methylenäther-2-keto-l-gulonsäure verarbei ten. Auch die Isolierung dieser Säure kann unterbleiben, indem man die Lösung des rohen oder reinen Salzes mit mindestens der zur Freisetzung der Bismethylenäther-keto- säure nötigen Menge einer starken Säure versetzt und so zur freien 2-Keto-l-gulon- säure gelangt.
Endlich kann auch, wenn man die Herstellung eines Esters bezweckt, die reine Abscheidung der freien 2-Keto-l-gulon- säure überhaupt unterbleiben.
Beispiel: 1 kg l-Sorbose wird mit 20 Liter Aceton aufgeschwemmt und nach vorsichtigem Zu satz von 800 cm3 konz. Schwefelsäure etwa 4 Stunden energisch geschüttelt; der Zuk- ker ist schon vor Ablauf dieser Zeit in Lö sung gegangen. Die hellgelbe Lösung wird in üblicher Weise mit Ammoniak 'gas, wasser freier Soda oder Pottasche und dergleichen neutralisiert oder schwach alkalisch gemacht, gut getrocknet und nach Filtration das Aceton abdestilliert. Der Rückstand destil liert im Vakuum bei 0,5 mm und etwa 140 0 als farbloses, sehr zähflüssiges 01. In der Kälte erstarrt e glasig.<I>[a]</I> -18,8 0 (c = 1,4 in Aceton). Die Ausbeute beträgt 1 bis 1,2 kg.
1 kg Diaceton-l-sorbose wird in 10 Liter Wasser, in welchem vorher 0,45 kg Kalium hydroxyd gelöst wurden, aufgeschwemmt und möglichst in Lösung gebracht und unter Rühren innerhalb 2 Stunden eine Lösung von 0,86 kg Kaliumpermanganat in etwa 20 Liter Wasser zulaufen belassen, wobei die Temperatur auf etwa 30 behalten wird. Zum Schluss wird noch etwa 4 Stunden wei ter berührt und so viel Alkohol zugegeben, bis die Färbung verschwunden ist. Hierauf wird der ausgefallene Braunstein durch Fil tration entfernt, in die klare Lösung so lange Kohlendioxyd eingeleitet, bis kein freies Alkali mehr vorhanden ist, und im Vakuum zur Trockne gebracht.
Will man das reine Kaliumsalz isolieren, so wird der Rückstand mit absolutem Alkohol ausge kocht, bis dieser nichts mehr aufnimmt. Aus der filtrierten Lösung kristallisiert das Salz beim Abkühlen und längeren Stehen in lan gen Nadeln. Weitere Mengen gewinnt man durch Einengen der Mutterlaube, gegebenen falls schliesslich durch Zusatz von Äther. Ausbeute 1 bis 1,1 kg. Das Salz schmilzt erst über 300 unter Zersetzung und zeigt ein [a] D -14 (c = 1,04 in Wasser). Will man das rohe, carbonathaltige Salz weiter verarbeiten, so genügt es, dasselbe mit Äther gut auszuwaschen, um so beringe Mengen unveränderter Diacetonsorbose zu entfernen.
1 kg des Kaliumsalzes wird in 2 Liter Wasser gelöst, mit etwa ¸ kg feinem Eis versetzt unl unter kräftigem Rühren eine Mischung von ¸ Liter 35%iger Salzsäure, ¸ Liter Wasser und ¸ kg feinem Eis zu gegeben. Die Säure fällt in blättrigen Kri stallen aus. Sie wird nach kurzem Stehen in der Kälte abgesaugt. gut nachgepresst und etwa dreimal mit eben der nötigen Menge Eiswasser nachgewaschen. Aus der Mutter laube und den Waschwässern kann der Rest durch rasches Ausschütteln mit Äther oder Essigester möglichst bei ständiger Gregenwart von feinem Eis ausgeschüttelt werden. Aus beute etwa 0,8 kg. Die Kristalle zeigen keinen scharfen Schmelzpunkt; sie enthalten offenbar Kristallwasser, welches beim Er wärmen teilweise entweicht und teilweise Aceton-Abspaltung hervorruft.
Sie zerfliessen bei etwa 75 bis 7 7 zu einer trüben Schmelze, die erst bei etwa 95 klar wird. Auch beim Trocknen im Hochvakuum bei Zimmertem peratur werden sie bald klebrig und ballen sich zu einer zähen Masse zusammen. An der Luft oder im verschlossenen Röhrchen scheinen sie länger haltbar zu sein. Der Körper ist eine starke Säure, bläut Kongo. Fehlingsche Lösung wird nicht reduziert, wohl aber wenn die wässerige Lösung der Substanz zuerst erhitzt und dann erst Feh- linbsche Lösung zugesetzt wird.
800 gr Diacetonverbindung werden in 5 bis 10 Liter Wasser gelöst, zum Sieden erhitzt und hierauf auf dem kochenden Was serbad erwärmt, bis die Acetonabspaltung beendigt ist, wozu etwa 30 bis 40 Minuten erforderlich sind. Hierauf wird im Vakuum zum dicken Sirup einbedampft, der beim Durchkratzen sehr rasch kristallisiert. Nach vollständigerKristallisation wird mit Aceton verrieben, abgesaugt und mit Aceton nach gewaschen. Aus den Mutterlaugen wird durch Eindampfen im Vakuum noch eine geringe zweite Kristallisation erhalten. Ausbeute etwa. 520 b r.