Verfahren zur Herstellung von 2-Keto-l-gulonsäure. Es wurde .gefunden, dass die 2-geto-l- gulonsäure unmittelbar durch Oxydation vor) l-Sorbose erhalten werden kann.
Zu diesem Zwecke behandelt man d-Sorbose in wässe riger Lösung bei einem pH unter 7 allmäh lich mit der 2 Sauerstoffäquivalente nicht wesentlich überschreitenden Menge Oxyda tionsmittel. -Als Oxydationsmittel können verwendet werden, Wasserstoffsuperoxyd; Hypohalogenite, Salpetersäure, Permanganate. Zur Erreichung guter Ausbeuten ist es zweck mässig, die Bedingungen so zu wählen, dass die Oxydation möglichst nicht über die ge wünschte Stufe fortschreitet, was z. B. durch Verdünnung, allmählichen Zusatz des Oxy dationsmittels, Tiefhaltung der Temperatur und gegebenenfalls Katalysatoren erreicht werden kann.
Um die Abtrennung von Ne benprodukten zu erleichtern, kann dabei so verfahren werden, dass man die Reaktion in zwei Stufen ausführt. In diesem Falle oxy diert man die l-Sorbose zunächst nur mög lichst zum l-(-'ruloson, das rohe l-gulosonhal- tige Gemisch braucht nicht auf reines h G u- loson verarbeitet zu werden, was mühsam ist, hingegen kann man es zur Erleichterung der nachfolgenden Aufarbeitung durch Neu tralisation mit Erdalkalien,, Entfernung der Hauptmenge des Wassers durch Destillation und Behandlung mit Alkohol von sauren Nebenprodukten befreien.
Dadurch wird die Hauptmenge der sauren Nebenprodukte als unlösliche Erdalkalisalze niedergeschlagen. Das von sauren Nebenprodukten befreite, rohe l-Guloson wird dann in einer zweiten Stufe zur 2-Keto-l-gulonsäure oxydiert. Die Reaktion verläuft nach folgendem Schema:
EMI0001.0019
Ein der eben erwähnten Ausführungsform ähnlicher Weg ist kürzlich bereits von Micheel und Kraft beschrieben worden (Na turwissenschaften 22 / 1934 / S. 205).
Die ge nannten Autoren stellten aber das l-Guloson durch Spaltung des entsprechenden Osazons her, ein Verfahren, das technisch kaum aus führbar ist. Dasselbe gilt für ein Verfahren zur Herstellung von Osonsäuren aus Osonen mit Bromwasser (Biochem. Zeitschrift 207 1929 / S. 217, 230).
Das vorliegende Ver fahren unter-scheidet sich von den bekannten Verfahren dadurch, dass l-Sorbose entweder unmittelbar zur 2-Keto-gulorisäure oxydiert wird, oder dass man sie zunächst zu einem l-gulosonhaltigen Gemisch oxydiert und dieses rohe Gemisch, gegebenenfalls nach Entfer nung saurer Nebenprodukte, weiter oxydiert.
Die 2-Keto-l-gulonsäure soll zur Herstel lung von 1-Ascorbinsäure (C-Vitamin) Ver wendung finden.
<I>Beispiel 1:</I> 10 Teile 1-Sorbose und 1 Teil Ferrosulfat werden in 200 Teilen Wasser gelöst, mit 0,5 Teilen 2 n Schwefelsäure versetzt und in die Lösung im Laufe von etwa 4 Stunden unter Rühren und Kühlen auf höchstens 300 63 Teile 3 %iges Wasserstoffsuperoxyd ein fliessen gelassen. Nach 20-stündigem Stehen wird mit Calziumkarbonat bis zur neutralen Reaktion verrührt, vom Niederschlag abge saugt und die etwas dunkel gefärbte Lösung im Vakuum zum Sirup eingedampft. Aus die sem wird durch Behandlung mit Alkohol das l-Guloson und unveränderte d-Sorbose herausgelöst.
Die ausgefallenen Salze werden mit wenig Wasser zu einem Sirup gelöst und erneut mit Alkohol behandelt, bis sie zu einem Pulver zerfallen.
Aus den so gereinigten Salzen kann nach Entfernung des Eisens mit Schwefelwasser stoff, des Calziums mit Oxalsäure und der Schwefelsäure mit Bariumkarbonat die ent standene 2-Keto-l-gulorisäure durch fraktio nierte Kristallisation der Chininsalze gewon nen werden.
Beim Neutralisieren der wässe rigen Lösung mit Chinin wird zunächst das sehr schwer lösliche Chininsalz der l-Xylon- säure erhalten, dieses zeigt einen Schmelz punkt 233-234o korr. Zers. und ein [al D - - 156 0 (c = 0,072 in Wasser).
Beim Einengen der Mutterlaugen im Va kuum kristallisiert, besonders beim Impfen, das Chininsalz der 2-Keto-l-guloiisäure, das ein Hol Kristallwasser enthält, einen Schmelz punkt von 155-1560 korr. Zers. und ein (al D = - 73,2 0<B>(e</B>= 2,95 in Wasser) zeigt. Die Löslichkeit in Wasser von 200 beträgt 4,420/,.
Die alkoholische Lösung, welche das l-Guloson enthält, wird im Vakuum stark eingeengt, der hinterbliebene Sirup mit wenig Alkohol verdünnt und die unveränderte Sor- bose durch längeres Stehen möglichst aus kristallisieren gelassen. Die scharf auszeDtri- fugierten oder abgesaugten Kristalle werden mit wenig Alkohol gewaschen und können dann für eine neue Umsetzung verwendet werden. Die ablaufende Lösung wird bei vermindertem Druck von Alkohol befreit und in einer Probe durch Titration nach der Cyanidmethode der Osongehalt bestimmt.
Das Produkt enthält durchschnittlich etwa 1,5 Teile Reinoson. Es wird hierauf mit 150 Teilen destilliertem Wasser verdünnt, mit 3-4 Teilen gefälltem Bariumkarbonat ver setzt und unter Rühren und Kühlen auf -10 0 eine Lösung von 1,1 Teilen Bariumperman- ganat in der nötigen Menge Wasser zulaufen gelassen, welche fast augenblicklich entfärbt wird. Hierauf erhitzt man kurz, bis der Nie derschlag gut filtrierbar wird, filtriert, und engt das Filtrat unter vermindertem Druck auf ein kleines Volumen ein.
Durch Zusatz von Alkohol fällt das Bariumsalz der Keto- gulonsäure aus, es wird abfiltriert, mit Alko hol gewaschen; in Wasser gelöst und mit Schwefelsäure genau zerlegt, so dass gerade noch eine nachweisbare Spur Bariumion in der Lösung verbleibt. Nach Entfernung des Bariumsulfates durch Filtration wird im Va kuum eingeengt, aus dem Sirupösen Rück stand kristallisiert die Ketogulonsäure, be sonders nach dem Impfen, aus.
Gegebenen falls kann auch noch vorher über das Na- triucn-, Kalium-, Chininsalz, Morphin- oder Codeinsalz gereinigt werden, die gut kristal lisieren, und auch zur Verarbeitung von Mutterlaugen geeignet sind.
<I>Beispiel 2:</I> 1,8 Teile L-Sorbose und 5,4 Teile Kali- umpersulfat werden in 50 Teilen Wasser mehrere Stunden auf<B>70'</B> erhitzt; bis die Lö sung auf Jodkaliumstärkepapier nicht mehr reagiert. Dann wird eine heisse, wässerige Lösung von Bariumchlorid in geringem Über schuss zugesetzt, vom ausgefallenen Barium sulfat abfiitriert, die Lösung bei niederer Temperatur im Vakuum eingedampft und die Salzsäure durch längeres Evakuieren vertrieben. Der Rückstand bildet eine kristal line Masse, die neben unveränderter l-Sorbose die 2-Keto-l-gulonsäure enthält.
Die weitere Reinigung der 2-Keto-l-gulonsäure erfolgt wie im Beispiel 1 beschrieben.
<I>Beispiel 3:</I> 2 Teile l-Sorbose werden in 3 Teilen Wasser gelöst. Dann wird zu der Lösung 1 Teil Salpetersäure vom spezifischen Ge wicht 1,4 zugesetzt und die Lösung einige Stunden auf etwa<B>700</B> erwärmt, bis keine nitrosen Gase mehr entweichen. Zur Einlei tung der Reaktion können etwas niedere Stiekoxyde oder rauchende Salpetersäure zu gesetzt werden. Auch Vanadiumverbindungen wirken stark beschleunigend und erlauben die Reaktionstemperatur tiefer zu halten. Die Aufarbeitung geschieht wie im Beispiel 1 angegeben.