Verfahren zur Herstellung von 1-Ascorbinsäure (C-Yitamiu). Die physiologisch wichtige 1-Ascorbin- säure ist. vor kurzem synthetisch aus 1-Xylo- son (= 1-Lygoson) durch Einwirkung von Blausäure und nachträglicher saurer Versei fung bereitet worden. Sie hat sich mit den in der Natur aufgefundenen Körpern als identisch und auch biologisch als wirksames C-Vitamin erwiesen. (Helv. Chim. Acta. 16, 1933, S. 1019).
Dieses erste Verfahren hat den Vorteil eines sehr allgemeinen Anwendungsbereiches, es hat bisher in allen untersuchten Fällen ,die entsprechenden 3-Ketosäuren, bezw. ihre An hydride ergeben. Für die spezielle Bereitung der 1-Ascorbinsäure hat es dagegen den Nach teil, dass das nötige Ausgangsmaterial, das 1-Xyloson, nur sehr schwierig und auf kost spieligem Wege zu beschaffen ist.
Auf der Suche nach einer technisch besser brauch baren Methode wurde nun ein weiterer Weg aufgefunden, der seiner Natur nach zwar nicht so allgemein auf alle möglichen Iso- meren und Homologen anwendbar ist, son dern auf ganz bestimmte Ausgangskörper be- schränkt ist, er erlaubt aber die wichtige 1-Ascorbinsäure auf wesentlich billigere Art herzustellen.
Das Verfahren gemäss der Erfindung zur Herstellung von 1-Ascorbinsäure ist dadurch gekennzeichnet, .dass man 2-Keto-l-gulonsäure- ester mit zur Enolisierung geeigneten alkaIi- sehen Mitteln, und das so erhaltene Produkt mit starken Säuren behandelt. Dabei hat es sich als zweckmässig erwiesen, möglichst ge nau 1 Mol Alkali in vorzugsweise wasser freien Lösungsmitteln anzuwenden.
Ein ähnliches Verfahren ist aus der Li teratur als Spezialfall bereits bekannt. Es betrifft die Umlagerung von 2-Keto-@d-glucon- säure-methylester in das 3-Keto-d-glucon- säurelacton (Zeitschr. f. angew. Chem., 46., 1933, S. 399; Ber. d. Chem. Ges., 66, 1933, S. 1054).
Es konnte jedoch nicht voraus gesehen werden, dass- sich eine analoge Re aktion auch bei der 2-Keto-l-gulonsäure und ihren Estern durchführen lässt, .da bisher nur der oben genannte Spezialfall bekannt war, aus dem nicht ohne weiteres auf das Verhal- ten anderer. bisher noch unbekannter Vertre ter von 2-Keto-hegonsäuren .geschlossen wer den konnte.
Insbesondere waren noch gar keine Vertreter dieser Körperklasse bekannt mit einem räumlichen Bau, der die Über führung in 1-Ascorbinsäure überhaupt ermög licht hätte. Erst die Auffindung eines Ver fahrens zur Herstellung der 2-Keto-l-gulon- säure (Patent Nr. 171716 vom 25.
Oktober <B>1933)</B> machte ein solches Ausgangsmaterial zugänglich, es war damit aber über die Mög lichkeit einer Umlagerung noch nichts be stimmt, denn es war nicht vorauszusehen, wie sich die neue Säure gegen alkalische Mittel verhalten würde, insbesondere auch nicht ob sie als freie Säure oder als Laeton stabil ist und ob sie überhaupt beständige Ester zu bilden im Stande ist.
Die Anwen dung des Verfahrens, auf diesen. Spezialfall führt zu der wichtigen 1-Ascorbinsäure, deren spezifische physiologische Eigenschaften den andern möglichen Isomeren nicht oder in be deutend geringerem Grade zukommen.
In den folgenden Formeln bedeutet R = Alkyl
EMI0002.0020
Beispiel: 500 gr 2-Keto-1 gulonsäure-methylester werden in 20 Liter wasserfreiem Methanol heiss gelöst und nach Vertreibung der Luft durch Stickstoff oder ein anderes indifferen tes Gas,die heisse Lösung von 57 .gr Natrium in etwa 2 Liter Methanol unter lebhaftem Schütteln oder Rühren zugegeben. Es ent steht dabei eine weisse, höchstens schwach gelbe Fällung.
Die Umsetzung ist in wenigen Minuten vollständig. Nun wird zuerst etwa 2 Liter mit Stickstoff ausgekochtes Wasser und nach kurzem Stehen mit reiner, eisen freier Salzsäure angesäuert. Die Lösung soll auf Kongo sauer reagieren und eine Probe mit Wasser verdünnt und etwas) (Stärkelösung ver setzt, bei der Titration mit Jodlösung einen Wert ergeben, der auf die ganze Menge um gerechnet etwa 400 gr Ascorbinsäure ent spricht (1 cm3 n,(10 Jodlösung = 8,8 mgr Ascorbinsäure).
Das Methanol wird bei schwachem Va kuum abdestilliert, die hinterbleibende Ijö- sung nach Zusatz von etwas. Wasser kurz ge kocht oder besser etwa 30 Minuten auf<B>75'</B> gehalten und im Vakuum zur Trockne ge bracht. Zur Trennung von Kochsalz wird der Rückstand mit absolutem Alkohol aus gezogen und die von Natriumehlorid ab- filtrierte Lösung im Vakuum zum Sirupein gedampft, :der sehr bald spontan, sonst nach Durchkratzen kristallisiert.
Nach längerem Stehen wird mit Aceton verrieben, abgesaugt, und mit Aceton, nachgewaschen. Aus den Mutterlaugen werden noch erhebliche Men gen durch Eindampfen zum Sirup usf. wie oben gewonnen. Ausbeute insgesamt etwa 350 gr Rohprodukt von rein weisser Farbe.
Es ist meist noch wenig kochsalzhaltig und zeigt einen etwas zu tiefen Schmelzpunkt. Zur Reinigung wird es aus wenig Wasser, Alkohol oder Methanol umkristallisiert, in .dem man die Lösungen einengt und die lang sam abgeschiedenen Kristalle schliesslich mit Aceton wäscht. Farblose Kristalle, Schmelz punkt etwa 190 unter Zersetzung (etwas verschieden je nach Erhitzungsart, im eva kuierten Röhrchen noch einige Grad höher).
[a]D = -f- 49,' in Methanol (c = 1). In Wasser werden wie bei natürlichen Ascorbin- säuren leicht schwankende Werte gefunden, was durch Zusatz von einer Spür Salzsäure vermieden werden kann. Die spez. Drehung beträgt dann -I- 24' (c = 1). Das Produkt stimmt in jeder Beziehung mit natürlicher Ascorbinsäure überein, insbesondere kommt ihm die Fähigkeit zu, Skorbut zu verhindern respektive zu heilen.
Process for the preparation of 1-ascorbic acid (C-Yitamiu). The physiologically important 1-ascorbic acid is. recently prepared synthetically from 1-xylosone (= 1-lygosone) by the action of hydrogen cyanide and subsequent acidic saponification. It has proven to be identical to the bodies found in nature and also to be biologically effective as a C vitamin. (Helv. Chim. Acta. 16, 1933, p. 1019).
This first method has the advantage of a very general area of application, it has so far in all investigated cases, respectively, the corresponding 3-keto acids. their to hydride yield. For the special preparation of 1-ascorbic acid, however, it has the disadvantage that the necessary starting material, the 1-xyloson, is very difficult and costly to obtain.
In the search for a technically more useful method, another way has now been found which, by its nature, is not so generally applicable to all possible isomers and homologues, but is restricted to very specific starting bodies, but allows to produce the important 1-ascorbic acid in a much cheaper way.
The process according to the invention for the preparation of 1-ascorbic acid is characterized in that 2-keto-1-gulonic acid ester is treated with alkali agents suitable for enolization, and the product thus obtained is treated with strong acids. It has proven to be expedient to use exactly 1 mole of alkali in preferably anhydrous solvents.
A similar procedure is already known from the literature as a special case. It concerns the rearrangement of 2-keto- @ d-gluconic acid methyl ester into 3-keto-d-gluconic acid lactone (Zeitschr. F. Angew. Chem., 46., 1933, p. 399; Ber. D Chem. Ges., 66, 1933, p. 1054).
However, it could not be foreseen that an analogous reaction can also be carried out with 2-keto-l-gulonic acid and its esters, since only the above-mentioned special case was known from which the behavior was not readily available - the other. hitherto unknown representative of 2-keto-hegonic acids.
In particular, no representatives of this body class were known with a spatial structure that would have made the transfer into 1-ascorbic acid possible at all. Only the discovery of a process for the production of 2-keto-l-gulonic acid (patent no. 171716 from 25.
October <B> 1933) </B> made such a starting material available, but nothing was yet determined about the possibility of a rearrangement, because it was not possible to foresee how the new acid would react to alkaline agents, especially also not whether it is stable as a free acid or as a laetone, and whether it is capable of forming stable esters at all.
The application of the procedure to this. A special case leads to the important 1-ascorbic acid, the specific physiological properties of which are not assigned to the other possible isomers, or to a significantly lesser extent.
In the following formulas, R = alkyl
EMI0002.0020
Example: 500 grams of methyl 2-keto-1-gulonate are dissolved in 20 liters of anhydrous methanol and, after the air has been expelled by nitrogen or another inert gas, the hot solution of 57 grams of sodium in about 2 liters of methanol is shaken vigorously or stirring added. A white, at most pale yellow precipitate is formed.
The implementation is complete in a few minutes. Now first about 2 liters of water boiled with nitrogen is acidified with pure, iron-free hydrochloric acid after standing for a short time. The solution should react acidic to the Congo and dilute a sample with water and add a little) (starch solution, when titrated with iodine solution result in a value that corresponds to about 400 g of ascorbic acid (1 cm3 n, (10 Iodine solution = 8.8 mgr ascorbic acid).
The methanol is distilled off under a weak vacuum, the remaining Ijö- solution after the addition of something. Boil water briefly or, better, hold it at <B> 75 '</B> for around 30 minutes and bring it to dryness in a vacuum. To separate the common salt, the residue is extracted with absolute alcohol and the solution, filtered off from sodium chloride, is evaporated in vacuo to form a syrup, which soon crystallizes spontaneously, otherwise after scratching through.
After standing for a long time, it is triturated with acetone, filtered off with suction and then washed with acetone. Considerable amounts are still obtained from the mother liquors by evaporation to form a syrup, etc. as above. Total yield about 350 grams of raw product of pure white color.
It usually contains little salt and has a slightly too low melting point. To purify it, it is recrystallized from a little water, alcohol or methanol by concentrating the solutions and finally washing the crystals which have separated out with acetone. Colorless crystals, melting point about 190 with decomposition (slightly different depending on the type of heating, in the evacuated tube a few degrees higher).
[a] D = -f- 49, 'in methanol (c = 1). As with natural ascorbic acids, slightly fluctuating values are found in water, which can be avoided by adding a touch of hydrochloric acid. The spec. The rotation is then -I- 24 '(c = 1). The product is identical in every respect to natural ascorbic acid, in particular it has the ability to prevent or heal scurvy.