Verfahren zur Herstellung von d-Ascorbinsäur e. Vertreter von 3-Ketosäuren der Zucker reihe sind bis vor kurzem ganz unbekannt gewesen. Erst in jüngster Zeit haben Unter s ue hungyen in ergeben (Journ. Soe. Chem. Ind.
52, 1933, S. 221), dass der von Szent-Györgyi (Biochemical Journal 22, 1928, S. 1387) aus verschiedenen tierischen und pflanzlichen Materialien gewonnenen Ascorbinsäure, die als der massgebende antiscorbutische Faktor erkannt wurde, die Konstitution der Enol- form eines Anhydrids der 3-Keto-d-threo- hexonsäure zukommt. Über die genaue Lage des Anhydroringes herrscht noch keine Einigkeit.
Für die künstliche Herstellung von 3- Ketosäuren der Zuckerreihe waren bisher keine Wege bekannt. Es wurde nun gefun den, dass man durch Behandlung von Osonen, die durch Oxydation von Zuckern in bekann- ter Weise herstellbar sind, mit Blausäure zu Verbindungen gelangt, die bei der Verseifung in 3-Ketosäuren des nächsthöheren Zuckers bezw. ihre Anhydride (Laktone?) übergehen.
Bei welcher Reaktionsstufe die Anhydrisie- rung erfolgt, ist bisher unbekannt und für das Endergebnis auch unwesentlich, da die Enoli- sierung und Anhydrisierung einen Vorgang darstellt, der selbständig zu erfolgen scheint, sobald auf irgend einem Wege die Struktur der 3,-Ketosäure hergestellt ist.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von d-Ascorbinsäure, welches dadurch gekenn- zeichnet ist, dass man an d-Xyloson Blausäure anlagert und die entstehende Verbindung verseift.
Die Reaktion kann wie folgt formuliert werden:
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Bei der Anlagerung der Blausäure kann verschieden verfahren werden. Es kann das Oson zum Beispiel in wässeriger, alkoholi scher oder sonstwie geeigneter Lösung mit Blausäure in äquimolarer Menge oder auch mit einem grösseren Überschuss derselben län gere Zeit bei gewöhnlicher oder erhöhter Temperatur behandelt werden. Zur Abkür zung der Reaktionsdauer und zur Vervoll ständigung der Reaktion können Katalysato ren zugegeben werden. Als solche sind orga nische oder anorganische Basen wirksam, wie Kaliumhydroxyd, Soda, Kaliumeyanid, Natriumsulfit, Ammoniak, Diäthylamin, Piperidin etc.
Die Verseifung des Anlagerungsproduk- teserfolgt zweckmässig mit starken, wässeri gen oder wässerigalkoholiechen Säuren bei Zimmertemperatur durch längeres Stehen lassen oder schneller durch Erwärmen, wobei es zweckmässig ist, nicht über 100' zu erwäx- men, da sonst zu starke Zersetzungen eintre ten. Da sowohl die Zwischenprodukte der Reaktion, als auch die fertige d-Ascorbin- säure gegen alkalische Reaktion und gegen Oxydation empfindlich sind, so sind während der ganzen Herstellung möglichste Vorsichts massregeln zur Fernhaltung von Sauerstoff zu treffen.
Die nach dem Verfahren erhaltene Ver bindung kristallisiert in faxblosen Blättchen, welche bei 189 unter Zersetzung schmelzen und das polarisierte Licht drehen [a] D = -49 (c = 1 in Methanol). Sie zeigt im übrigen die bekannten Eigenschaften der natürlichen Ascorbinsäure, insbesondere ihr charakteristisches Reduktionsvermögen, sowie die Eigenschaft, Skorbut zu heilen und zu verhindern. Die d-Ascorbinsäure soll zu wis senschaftlichen Zwecken Verwendung finden. Beispiel.
100 g d-Xyloson werden in 5 Liter destil liertem Wasser gelöst, die Luft durch Stick stoff vertrieben, hierauf eine Lösung von 60 g Cyankalium in 1 Liter luftfreiem Was ser, die mit Salzsäure angesäuert wurde, zu gegeben und die Mischung bei zirka 15 1/4 Stunde sich selbst überlassen. Dann setzt man starke Salzsäure bis zur kongosauren Reaktion zu (etwa 110 cm3 konzentrierte Salzsäure), dampft, im Vakuum bei 40' Bad temperatur auf ein Volumen von 300 cm' ein, spült den Rückstand mit kohlensäure gesättigtem Wasser in einen Glaskolben von 1 Liter Inhalt, so dass insgesamt 800 cm' Flüssigkeit entstehen, mischt 200 cm' kon zentrierte Salzsäure bei, verdrängt die Luft durch Kohlendioxyd und erwärmt den gut verschlossenen Kolben 24 bis 30 Stunden lang auf 48 bis 50 .
Die Lösung wird von einer kleinen Menge dunkler Ausscheidungen durch Fil tration befreit und im Vakuum bei 35 bis 40' zur Trockne gedampft. Den Rückstand zieht man mit absolutem Alkohol aus, fil triert die anorganischen Salze ab und wäscht sie mit Alkohol nach. Man erhält insgesamt 1 Liter Lösung. Aus der alkoholischen Lösung können weitere Verunreinigungen durch Zusatz von peroxydfreiem Äther aus gefällt werden.
Es wird hierbei das erste Mal jedoch stets etwas Ascorbinsäure mit niederbeschlagen, so da_ss :die Umfällung des in: Alkohol gelösten Niederschlages zu wie derholen ist. Durch Eindampfen der filtrier ten Lösungen im Vakuum bei 40' wird ein Sirup erhalten, der nach dem Impfen mit Ascorbinsäure sofort, sonst erst nach länge rem Stehen zu kristallisieren beginnt.
Die Kristallisation wird durch öfteren Durchrüh ren befördert, ,schliesslich wird noch einige Stunden bei 0 aufgestellt, abgesaugt, mit wenig absolutem Alkohol, .dann mit Butyrl- alkohol nachgewaschen und im Vakuum ge trocknet.
Aus den Mutterlaugen kann eine weitere Menge gewonnen werden, wenn die selbe mit etwas Alkohol verdünnt und dann mit soviel alkoholischem Bleiacetat versetzt wird, bis. keine weitere Fällung mehr ent steht. Das hellgelb ausgefallene Bleisalz wird abzentrifugiert, mit Alkohol gewaschen, in destilliertem Wasser suspendiert, mit Schwe felwasserstoff zerlegt und die vom ausgefal lenen Schwefelblei abfiltrierte Lösung im Vakuum bei 40,' zum Sirup. eingedampft. Aus diesem wird wie oben eine zweite Kri stallisation erhalten.
Ausbeute insgesamt etwa 40 g je nach Qualität des verwendeten d-Xylosons. Sollte das Produkt nicht ganz rein sein, so kann zum Beispiel aus 1/a Teil Wasser umkristallisiert werden.
Process for the production of d-ascorbic acid e. Representatives of 3-keto acids of the sugar series were completely unknown until recently. It is only recently that sub-s ue hungyen in (Journ. Soe. Chem. Ind.
52, 1933, p. 221) that the ascorbic acid obtained by Szent-Györgyi (Biochemical Journal 22, 1928, p. 1387) from various animal and vegetable materials, which was recognized as the decisive antiscorbutic factor, the constitution of the enol form an anhydride of 3-keto-d-threohexonic acid is assigned. There is still no agreement on the exact position of the anhydride ring.
So far, no ways were known for the artificial production of 3-keto acids of the sugar series. It has now been found that by treating osones, which can be produced by oxidation of sugars in a known manner, with hydrocyanic acid one arrives at compounds which, respectively, in the saponification into 3-keto acids of the next higher sugar. their anhydrides (lactones?) pass over.
The reaction stage at which the anhydration takes place is not yet known and is also unimportant for the end result, since the enolization and anhydration represent a process which seems to take place automatically as soon as the structure of the 3-keto acid is established in some way .
The present invention relates to a process for the production of d-ascorbic acid, which is characterized in that hydrogen cyanide is added to d-xyloson and the resulting compound is saponified.
The reaction can be formulated as follows:
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Various procedures can be used for the addition of hydrogen cyanide. The oson can, for example, be treated in an aqueous, alcoholic or other suitable solution with hydrocyanic acid in an equimolar amount or with a larger excess of the same length of time at normal or elevated temperature. To shorten the reaction time and to complete the reaction, catalysts can be added. As such, organic or inorganic bases are effective, such as potassium hydroxide, soda, potassium eyanide, sodium sulfite, ammonia, diethylamine, piperidine, etc.
The saponification of the addition product is best carried out with strong, aqueous or aqueous alcoholic acids at room temperature by letting it stand for a long time or more quickly by heating, whereby it is advisable not to increase the temperature to more than 100 °, since otherwise excessive decomposition will occur The intermediate products of the reaction, as well as the finished d-ascorbic acid, are sensitive to alkaline reactions and to oxidation, the greatest possible precautionary measures are to be taken to keep away oxygen during the entire preparation.
The compound obtained by the process crystallizes in faceless flakes which melt at 189 with decomposition and turn the polarized light [a] D = -49 (c = 1 in methanol). It also shows the known properties of natural ascorbic acid, in particular its characteristic reducing power, and the property of curing and preventing scurvy. The d-ascorbic acid is said to be used for scientific purposes. Example.
100 g of d-xyloson are dissolved in 5 liters of distilled water, the air is expelled by nitrogen, then a solution of 60 g of potassium cyan in 1 liter of air-free water that has been acidified with hydrochloric acid is added and the mixture is added at about 15 liters / 4 hours left to yourself. Then strong hydrochloric acid is added until the Congo-acidic reaction occurs (about 110 cm3 concentrated hydrochloric acid), evaporated in a vacuum at 40 'bath temperature to a volume of 300 cm', the residue is rinsed with carbonated water into a 1 liter glass flask So that a total of 800 cm 'of liquid is produced, add 200 cm' of concentrated hydrochloric acid, displace the air with carbon dioxide and heat the tightly closed flask to 48 to 50 hours for 24 to 30 hours.
The solution is freed from a small amount of dark precipitates by filtration and evaporated to dryness in vacuo at 35 to 40 '. The residue is extracted with absolute alcohol, the inorganic salts are filtered off and washed with alcohol. A total of 1 liter of solution is obtained. Further impurities can be precipitated from the alcoholic solution by adding peroxide-free ether.
In this case, however, some ascorbic acid is always precipitated for the first time, so that the reprecipitation of the precipitate dissolved in alcohol must be repeated. By evaporating the filtered solutions in vacuo at 40 ', a syrup is obtained which begins to crystallize immediately after inoculation with ascorbic acid, otherwise only after long standing.
The crystallization is promoted by frequent stirring, finally it is placed at 0 for a few more hours, filtered off with suction, washed with a little absolute alcohol, then washed with butyrl alcohol and dried in vacuo.
A further amount can be obtained from the mother liquor if the same is diluted with a little alcohol and then mixed with alcoholic lead acetate until. no further precipitation occurs. The pale yellow precipitated lead salt is centrifuged off, washed with alcohol, suspended in distilled water, decomposed with hydrogen sulphide and the solution filtered off from the precipitated lead sulfur in a vacuum at 40 'to the syrup. evaporated. A second crystallization is obtained from this as above.
Total yield about 40 g depending on the quality of the d-xyloson used. If the product is not completely pure, it can be recrystallized from 1 / a part of water, for example.