CH630328A5 - Verfahren zur trennung und/oder reinigung von oligo- und polyhydroxyverbindungen. - Google Patents

Description

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PATENTANSPRÜCHE 1. Verfahren zur Trennung und/oder Reinigung von Oli-go- und Polyhydroxyverbindungen durch Einführung und anschliessender Abspaltung von Schutzgruppen, dadurch gekennzeichnet, dass man Oligo- und Polyhydroxyverbindungen mit Bis-(äthylpivaloyloxy)-diboroxan oder Äthyl-boroxin umsetzt, die dabei entstehenden O-Äthylborandiyl-derivate der Hydroxyverbindungen abtrennt und die O-

Äthylborandiyl-Schutzgruppen mittels alkoholischer Verbindungen abspaltet.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man die Umsetzung in einem inerten Lösungsmittel

5 ausfährt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass man die Schutzgruppen mittels Methanol oder Glykol abspaltet.

Oligo- und Polyhydroxyverbindungen bekommen immer grössere technische Bedeutung als Ausgangs- bzw. Zwischenstoffe für Pharmaka oder als Gerüstverbindungen für umweltfreundliche Kunststoffe. Reinigungs- und Trennungsverfahren sind daher zur Verarbeitung der hydroxy-haltigen Verbindungen gleichermassen von Bedeutung. So wird beispielsweise die Trennung von Glucose und Xylose aus dem bisher chemisch kaum verwerteten Hartholzmark oder die Trennung der Stärkebestandteile mit Hilfe neuer Verfahren im technischen Massstab angestrebt. Für derartige Prozesse sind vielfach möglichst selektive Derivatisie-rungen notwendig. Man benötigt daher für die Hydroxyl-Funktionen geeignete Schutzgruppen, deren Einführung und Wiederabspaltung unter möglichst milden Bedingungen erfolgen soll. Das Grundgerüst der Hydroxy-Verbindungen darf nicht verändert werden. Es gibt zwar seit langem eine grosse Zahl von sogenannten Schutzgruppen, die viele der an sie gestellten Erwartungen erfüllen, doch werden sie öfters auch den Ansprüchen nicht gerecht. So ist z.B. die sehr i5 viel eingesetzte Isopropyliden-Gruppe erst bei Einwirkung von Säure wieder zu entfernen. Dabei werden aber oft O-Acylreste, z.B. am glykosidischen C-Atom, sehr leicht und vollständig wieder abgespalten.

Es wurde nun gefunden, dass die bifunktionelle O-20 Äthylborandiyl-Gruppe die erwähnten Anforderungen an eine Schutzfunktion für Polyhydroxyverbindungen besser erfüllen kann als die bisher eingesetzten bifunktionellen Reste wie z.B. O-Isopropyliden- und O-Benzyliden-Reste. Darüber hinaus bieten die O-Äthylborandiyl-Gruppen gleicher-25 massen Möglichkeiten zu den regio- bzw. stereoselektiven Umwandlungen bestimmter Hydroxylgruppen von Oligo-und Polyhydroxyverbindungen.

Die O-Äthylborandiyl-Gruppen lassen sich erfindungs-30 gemäss mit Hilfe von zum Beispiel Bis-(äthylpivaloyloxy)-di-boroxan (BEPDIB), dem Anhydrid der Äthylpivaloyloxy-borsäure oder Äthylboroxim (EtBo)3 in die Hydroxy-verbindung einführen

ES^B-Et

Et

/ Bx

0

O

t BuCÓ 0

OCtBu 0

EtB

BEt

BEPDIB

In praktisch quantitativer Ausbeute gewinnt man nach den Gleichungen

0

(EtBo)

-OH

■OH

-OH

•OH

♦ BEPDIB

+ (EtBo) 2

-ö»—

\

BEt

-0 -0.

BEt

4 ^H20

tBuCOOH

+ H2O

meist isomerenfreie Derivate der Hydroxyverbindungen mit den über zwei Sauerstoffatome am Molekül gebundenen O-Äthylborandiyl-Gruppen. In Abhängigkeit von der Zahl und der räumlichen Anordnung der vorhandenen Hydroxy-gruppen lassen sich erfindungsgemäss ein, zwei oder auch mehrere O-Äthylborandiyl-Reste in ein Molekül einführen.

Es ist aber ausserdem auch die Einführung von intermolekular gebundenen O-Äthylborandiyl-Gruppen möglich.

65 Als Hydroxyverbindungen kommen beispielsweise in Frage: 1,2-Alkandiole, 1,3-Alkandiole, 1,2,4-Alkantriole, 1,2,3,4-Alkantetraole, Alkanpentaole, Alkanhexaole sowie andere Alkanpolyole. Ferner sind geeignet: Aldo- und Keto-

tri- bis -heptaosen sowie Di-, Tri- und weitere Oligosaccharide. Auch Desoxyzucker sowie Zuckercarbonsäuren und deren Anhydride lassen sich erfindungsgemäss einsetzen. Sämtliche Polymere mit Hydroxygruppen, wie z.B. Stärke oder Cellulose, können ebenfalls verwendet werden.

Die Derivate der Hydroxyverbindungen mit ausschliesslich intramolekularen O-Äthylborandiylresten erhält man stets dann, wenn auf zwei sterisch verknüpf bare Hydroxylgruppen 0,5 Mol BEPDIB bzw. 1/3 Mol Äthylboroxin eingesetzt und quantitativ umgesetzt wird. Bei Verwendung von BEPDIB oder (EtBo)3 im Überschuss werden aus allen Verbindungen mit einer ungeraden Zahl von Hydroxygruppen intermolekulare O-Äthylborandiylderivate erhalten. Ausserdem bilden auch die Hydroxyverbindungen mit einer geraden Anzahl von OH-Gruppen O-Äthylborandiylderivate mit intermolekularer Verknüpfung, falls sich diese aus steri-schen Gründen intramolekular nicht verknüpfen lassen.

Die intramolekularen O-Äthylborandiylderivate der Monosaccharide sind trotz der vielen möglichen Isomerien vollkommen einheitlich und meist im Vakuum ohne Zersetzung destillierbar. Wesentlich für die Zahl der intramolekular einführbaren Ö-Äthylborandiylgruppen ist die Anzahl und die Stereochemie der freien Hydroxylgruppen. Auf 4 Hydroxygruppen in einer Verbindung wird 1 Mol BEPDIB oder 2/3 Mol Äthylboroxin benötigt, wenn 2 O-Äthylboran-diylgruppen intramolekular aufgrund der sterischen Gegebenheiten eingeführt werden können. Aldo-und Ketopen-tosen haben z.B. 4, die Aldo- und Ketohexosen z.B. 5 mit O-Äthylborrest substituierbare Hydroxygruppen. Die Bis-O-äthylborandiylderivate z.B. der Aldo- und Ketopentosen haben daher die allgemeine Formel C5H6Os(BEt)2.

Im Gegensatz zu diesen enthalten die entsprechenden Derivate der Aldo- und Ketohexosen mit der allgemeinen Formel C6H806(BEt)2 eine freie Hydroxylgruppe. Glucose, Mannose oder Fructose lassen sich erfindungsgemäss ebenso leicht und quantitativ in einheitliche Bis-O-äthylborandiyl-derivate überführen, wie z.B. die Ribose, Arabinose oder die Xylose. In allen Fällen wird jeweils nur ein Anomer bzw. ein Ringisomer in praktisch quantitativer Ausbeute gebildet.

Die Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens ist äusserst einfach. Das unverdünnte Gemisch von Oligo-bzw. von Polyhydroxyverbindung und BEPDIB oder Äthylboroxin wird z. B. auf ca. 80 °C erhitzt. Man kann die Einführung der O-Äthylborandiylreste von ca. —10 °C bis etwa + 150 °C ohne Auftreten von Nebenreaktionen durchführen. Es spalten sich Wasser und Pivalinsäure oder nur Wasser ab. Vorteilhaft wird z.B. Pyridin als Verdünnungsmittel verwendet, aber auch andere Lösungsmittel sind geeignet. So kann man Aliphaten, wie Pentan, Hexan, Heptan, Isooctan, De-can, oder Aromaten, wie Benzol, Toluol, Xylol, wie auch Cycloaliphaten und Cycloolefine, wie Cycloocten, Cyclo-hexen, Cyclooctadien, Decalin, oder Methylnaphthalin als Lösungsmittel einsetzen. Auch chlorierte Kohlenwasserstoffe, wie Chlorbenzol, Chloroform oder Tetrachlorkohlenstoff, und auch Äther, wie Diäthyl-, Äthylbutyl-, Dibutyl-äther oder Dioxan oder Tetrahydrofuran, sind zu verwenden. Die intramolekulare O-Äthylborandiylisierung der Polyhydroxyverbindungen verläuft z.B. in Pyridin bei Zimmertemperatur rasch und quantitativ. Pro 2 Hydroxygruppen setzt man z.B. maximal 0,5 Mol BEPDIB oder 1/3 Mol Äthylborocin ein. Bei Erhöhung der BEPDIB-Menge oder der Äthylbooxinmenge kommt es zu den erwähnten intermolekularen O-Äthylbordiylisierungen. Diese Reaktionen sind für bestimmte Stofftrennungen erwünscht.

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Die Saccharid-Derivatisierung ist ausgesprochen ergiebig. Die erfindungsgemäss zugänglichen reinen O-Äthyl-borandiyl-Derivate der Monosaccharide sind in Kohlenwasserstoffen löslich. Intramolekulare O-Äthylborandiylderivate der Monosaccharide lassen sich ferner im Vakuum ohne Zersetzung destillieren.

Die erfindungsgemäss darstellbaren Verbindungen werden in trockener Luft bei Zimmertemperatur auch nach tagelangem Stehen praktisch nicht verändert. Die O-Äthyl-borandiylderivate können jedoch mit protonenhaltigen Stoffen reagieren. Wasser, Alkohole sowie fremde hydroxy-haltige Verbindungen sind bei der Einwirkung von BEPDIB oder Äthylboroxin auf die Hydroxyverbindungen möglichst auszuschliessen, da dadurch Reagenz verbraucht wird und die O-Äthylborandiylisierung nur unvollständig ist.

Entborylierungen der O-Äthylborandiylderivate sind bei Einhaltung bestimmter Bedingungen mit bestimmten Proto-lysemitteln, wie alkoholische Verbindungen, vorzugsweise Methanol oder Glykol, partiell bzw. auch selektiv möglich. Daraus ergeben sich neue gezielte O-Derivatisierungen für Oligohydroxyverbindungen. Die vollständige Entbory-lierung führt jeweils wieder zu den ursprünglichen Sacchari-den bzw. nach vorher erfolgter O-Derivatisierung zu deren Derivaten. Dabei erhält man meist sehr reine Verbindungen.

Das erfindungsgemässe Verfahren eignet sich somit zum Reinigen von Polyhydroxyverbindungen. Vor allem Sac-charide oder deren Derivate können in hoher Ausbeute und Reinheit gewonnen werden. Dies kann beispielsweise durch Destillation erreicht werden. Ein O-Äthylborandiylderivat lässt sich oft von nicht flüchtigen Derivaten oder Verunreinigungen im Vakuum unzersetzt abdestillieren.

Monosaccharide lassen sich so von den Disacchariden einfach trennen. Die Trennungen verlaufen völlig ohne Verlust der eingesetzten Stoffe. Das erfindungsgemässe Verfahren ist auch zur Trennung von verschiedenen Hydroxy-Ver-bindungen geeignet. Die O-Äthylborandiyl-Derivate, z.B. der Pentite und Hexite, oder die der Pentosen und Hexosen, sind jeweils voneinander trennbar. Die wechselweise intra-und intermolekulare Einführung der O-Äthylborandiyl-Re-ste gestattet nämlich die Umwandlung von zwei Komponenten in je eine destillierbare und eine nicht destillierbare Verbindung.

Die O-Äthylborandiyl-Derivate eignen sich ausserdem zur regioselektiven O-Derivatisierung von Alkan-oligo- oder -polyolen sowie von Sacchariden bzw. von Saccharid-Deri-vaten.

Die erfindungsgemäss einführbaren O-Äthylborandiyl-Reste sind den üblichen bifunktionellen Schutzgruppen, wie z.B. den O-Isopropyliden- oder O-Benzyliden-Resten, in einigen wesentlichen Merkmalen deutlich überlegen. Die O-Äthylbor-Reste lassen sich nämlich nicht nur äusserst schonend, sondern auch mit besonders guten Ausbeuten in die Hydroxy-Verbindungen einführen. Das erfindungsgemässe Verfahren liefert ferner unmittelbar besonders reine Produkte. Ausserdem ist der Zeitaufwand bei der Durchführung relativ gering. Besonders die Wiederabspaltung der O-Äthylborandiyl-Gruppen ist unter vergleichsweise milden chemischen und thermischen Bedingungen möglich. Die erfindungsgemässe Reaktion bietet daher gute Möglichkeiten zur regioselektiven O-Derivatisierung von Alkan-Polyolen, von Sacchariden und von deren Derivaten. Die vier Vergleichsbeispiele in der Tabelle 1 verdeutlichen dies.

3

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

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4

Tabelle 1

O-Derivatisierung von Monosacchariden mit und ohne O-Äthylborandiyl-Derivate als Zwischenprodukte

Ausgangsverb.

Endprodukt

% Ausbeute bei Anwendung mit Hilfe bisher des erf. Verf. verwendeter

Schutzgruppen

Lit.-Zitat

D-Fructose

Methyl-ß-L-arabino-pyranosid D-Glucose

L-Sorbose

1-O-Benzoyl-D-fructopyranose

2-O-Benzoyl-methyl-ß-L-arabinopyranosid 6-O-Acetyl-D-glucopyranose 1-O-Benzoyl-L-sorbose

61 75

79 69

13 44

25 37

(a)

(b)

(c)

(d)

(a) H. Bredereck u. W. Protzer, Chem. Ber. 87,1873 (1954).

(b) M. Oldham u. J. Honeyman, J. Chem. Soc. 1946,986.

(c) R.B. Duff, J. Chem. Soc. 1957,4730.

Y.Z. Frohwein u. J. Leibowitz, Bull. Res. Council Israel, See. All, 330 (1963).

(d) W.R. Sullivan, J. Am. Chem. Soc. 67,837 (1945).

Einige O-Derivate von Sacchariden, die mit den bisher üblichen Verfahren nicht erhalten werden konnten, sind bei Anwendung des erfindungsgemässen Verfahrens ohne weiteres zugänglich. Die mit Hilfe der bekannten Schutzgruppen nicht erhältlichen 1-O-Benzoyl-D-mannofuranose [K. Freudenberg und A. Wolf, Ber. 300 (1925)], l-O-Acetyl-2-des-oxy-D-ribopyranose und 1,5-Di-O-acetyl-L-rhamnofurano-se [K. Freudenberg und A. Wolf, Ber. 59, 836 (1926)] lassen sich über O-Äthylborandiylderivate in hohen Ausbeuten und in reiner Form gewinnen.

Die beim Umsatz von Polyhydroxyverbindungen mit Bis-(äthylpivaloyloxy)-diboroxan oder Äthylboroxin entstehenden O-Äthylborandiylderivate sind neue Stoffe. Einige Vertreter dieser Stoffgruppen, deren Herstellung in den folgenden Beispielen beschrieben wird, seien hier zusammengestellt. Ihre spezifische Charakterisierung erfolgt ausser durch den optischen Drehwert und den Schmelzpunkt vor allem mit Hilfe der 1H-, nB- und 13C-NMR-Spektren:

(I) 1,2:3,4-Bis-O-äthylborandiyl-a-D-ribopyranose (Sdp. 78 °C/10"3 Torr, [a]D20 9,9 (c = 2, CC14), Gef. B = 9,50%, Bc = 3,27%)

(II) 1,2:3,4-Bis-O-äthylborandiyl-ß-L-arabinopyra-nose (Sdp. 68-69 "C/IO"3 Torr, [a]D20 10,9 (c = 3,8, CC14), Gef. B = 9,60%, Bc = 3,40%)

(III) 1,2:3,5-Bis-O-äthylborandiyl-a-D-xylofuranose (Sdp. 74°C/10~3 Torr, [a]D20 33,4 (c = 2, CC14), Gef. B = 9,50%, Bc = 3,10%)

(IV) 1,2:3,5-Bis-O-äthylborandiyl-ß-L-rhamnopyrano-se (Sdp. 77-78 °C/10~3 Torr, [<x]D20 -10,2 (c = 2,9, CC14), Gef. B = 9,05%, Bc = 2,97%)

(V) 3,4-0-Äthylborandiyl-2-desoxy-ß-D-ribopyranose mit freier OH-Gruppe in 1-Stellung

(Sdp. 95-98 °C/10~3 Torr, Schmp. 88 °C, [a]D20 -55,8 (c = 0,7, DMSO), Gef. B = 6,20%, Bc = 1,96%, H® = 0,64%)

(VI) 2,3:5,6-Bis-O-äthylborandiyl-a-D-mannofuranose mit freier OH-Gruppe in 1-Stellung (Sdp. 126°C/10~3 Torr, [a]D20 +19,2 (c = 1,7, DMSO), Gef. B = 8,43%, Bc = 2,79%, H® = 0,41%)

(VII) 1,2: 3,5-Bis-O-äthylborandiyl-a-D-glucofuranose mit freier OH-Gruppe in 6-Stellung (Sdp. 120 °C/10-Torr, [a]D20 +50,5 (c = 4,6,

as DMSO), Gef. B = 8,38%, Bc = 2,46%, H® =

0,4%)

(VIII) 1,2:3,4-Bis-O-äthylborandiyl-a-D-galactopyrano-se mit freier OH-Gruppe in 6-Stellung (Sdp. 119 °C/10"3 Torr, [<x]D20 13,1 (c = 1,1, so DMSO), Gef. B = 8,5%, Bc = 2,90%, H® =

0,45%)

(IX) 2,3:4,6-Bis-O-äthylborandiyl-a-methyl-D-man-nopyranosid

(Sdp. 100 °C/10~3 Torr, [a]D20 - 9,9 (c = 7, He-35 xan), Gef. B = 8,2%, Bc = 2,8%)

(X) 4,6-O-Äthylborandiyl-a-methyl-D-glucopyranosid mit freien OH-Gruppen in 2- und 3-Stellung (Sdp. 140°C/10~"3 Torr, [a]D20 79,9 (c = 1,1, Di-oxan), Gef. B = 4,69%, Bc = 1,56%, H® =

40 0,86%)

(XI) 2,4-O-Äthylborandiyl-ß-methyl-D-xylopyranosid mit freier OH-Gruppe in 3-Stellung

(Sdp. 58 °C/10"3 Torr, [a]D20 -113 (c = 4,8, CC14), Gef. B = 5,40%, Bc = 1,77%, H® = 45 0,5%)

(XII) 2,3:4,5-Bis-O-äthylborandiyl-ß-D-fructopyranose mit freier OH-Gruppe in 1-Stellung (Sdp. 99 °C/10"3 Torr, [<x]D20 -52 (c = 3,7, DMSO), Gef. B = 8,4%, H® = 0,4%)

so (xni) 2,3 :4,6-Bis-O-äthylborandiyl-a-L-sorbofuranose mit freier OH-Gruppe in 1-Stellung (Sdp. 120°C/10-3 Torr, [a]D20 -36,8 (c = 6,1, DMSO), Gef. B = 8,4%, Bc = 2,75%, H® = 0,39%)

55 (XIV) 1,2: 3,4-Bis-O-äthylborandiyl-D-tagatofuranose mit freier OH-Gruppe in 5-Stellung (Sdp. 98 °C/10~3 Torr)

(XV) 3,4-O-Äthylborandiyl-ß-methyl-L-arabinopyrano-sid mit freier OH-Gruppe in 2-Stellung so (Sdp. 75 °C/10-3 Torr, [a]D20 26,8 (c = 1, DMSO),

Gef. H® = 0,49%)

(XVI) 2,3-O-Äthylborandiyl-ß-D-ribopyranosid mit freien OH-Gruppen in 1- und 4-Stellung

(Sdp. 130°C/10-3 Torr, [a]D20 -38,8 (c = 1,9, 65 DMSO))

(XVII) 2,3-O-Äthylborandiyl-a-rhamnofuranose mit freien OH-Gruppen in 1- und 5-Stellung ([ct]D20 6,2 (c = 3,3, DMSO))

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(XVIII) 2,3-0-Äthylborandiyl-D-ribo-pentono-l,4-lacton mit freier OH-Gruppe in 5-Stellung (Sdp. 157°C/10"3 Torr, [<x]D20 -95 (c = 4,2, DMSO), Gef. B = 5,75%, Bc = 1,86%)

(XIX) l,2-0-Äthylborandiyl-D-glucurono-3,6-lacton mit freier OH-Gruppe in 5-Stellung (Schmp. 48 °C, [a]D20 77,8 (c = 2,3, CC14), Gef. Bc 1,6%)

(XX) 4,6-O-Äthylborandiyl-N-acetyl-D-glucosamin mit freien OH-Gruppen in 1- und 3-Stellung (Gef. B = 4,42%, Bc = 1,35%) Die erfindungsgemäss herstellbaren intermolekularen O-Äthylborandiylderivate bestehen z.B. aus zwei Saccharid-Molekülen. Es handelt sich um viskose Flüssigkeiten. Die sogenannten Hexose-Dimeren mit der allgemeinen Formel (C6H706)2(BEt)5 bilden sich z.B. aus Glucose entsprechend folgender Gleichung:

cb2oh oh

Et B-

♦ f BEPDIB

-5 tBuCOOH - | H20

OCH;

0

0

\

9 Jb.

B Et

\

0-

BEt

ML

Verbindung XXI aus Glucose ist wie Verbindung XXII aus Mannose eine farblose, viskose, nicht destillierbare Flüssigkeit.

Die intra- und die intermolekularen O-Äthylboran-diylderivate der Alkanpolyole sowie die der Mono-, Di- und Trisaccharide sind in aliphatischen oder aromatischen Kohlenwasserstoffen gleichermassen gut löslich. Die intramolekularen O-Äthylborandiylderivate der Alkanoligoole, wie z.B. die der Hexite sowie die der Monosaccharide, sind ohne jegliche Zersetzung im Vakuum destillierbare Flüssigkeiten. Die intramolekularen O-Äthylborandiylderivate der Disac-charide sind dagegen nicht destillierbar. Dies ist auch bei den Derivaten der Monosaccharide mit intermolekularer O-Äthylborandiyl-Gruppe der Fall.

Beschreibung der Versuche Sämtliche Experimente werden unter Ausschluss von Feuchtigkeit und Luft durchgeführt. Man arbeitet vorteilhaft unter dem Schutz eines Inertgases, wie z.B. Reinstickstoff oder Argon. (ppm-Teil(e)/Mio-Teile und prozentuale Konzentrationsangaben sind gewichtsmässig.)

Beispiel 1

1,2:3,4-Bis-O-äthylborandiyl-ß-L-arabinopyranose (II): Eine Lösung von 22,4 g (75,3 mMol) BEPDIB in 20 ml Benzol gibt man bei Zimmertemperatur zur gerührten Suspension von 7,5 g (50 mMol) L-Arabinose in 20 ml Benzol. Nach 30 min Rühren wird von 0,5 g unveränderter L-Arabi-nose abfiltriert. Anschliessend engt man im Vakuum ein und erhält beim Destillieren 9,5 g (90%) 99,3 proz. (GC) II mit Sdp. 68-69 "C/IO"3 Torr; [a]D20 +10,9 (c = 3,8, CC14); 0,9 g dunkelbrauner Rückstand. - nB-NMR (2,2-Dimethyl-butan): 8 = 35,4 ppm (Hwb = 900 Hz); Gef. 9,6% B, Ber. 9,57% B

Beispiel 2

3,4-0-Äthylborandiyl-2-desoxy-D-ribose(V):

Man tropft in 15 min bei Zimmertemperatur eine Lösung von 5,5 g (18,5 mMol) BEPDIB in 10 ml Benzol zur gerührten Lösung von 5 g (37,3 mMol) 2-Desoxy-D-ribose in 20 ml Pyridin. Die Mischung wird im Vakuum konzentriert. Anschliessend gewinnt man bei der Destillation 6,2 g (97%) kristallines V mit Sdp. 95-98 °C/10~3 Torr und Schmp. 88 °C; [a]D20 -55,8 (c = 0,7, DMSO). -nB-NMR (Acetonitril): 32,9 ppm (Hwb = 220 Hz); Gef. 6,2% B, Ber. 6,29% B.

25 Sinngemäss werden andere Polyhydroxyverbindungen gemäss Tabelle 2 umgesetzt.

Beispiel 7

2,3:5,6-Bis-O-äthylborandiyl-a-D-mannofuranose (VI): 30 8,3 g (27,8 mMol) BEPDIB in 20 ml Benzol tropft man in 10 min bei Zimmertemperatur zu 5 g (27,8 mMol) D-Mannose in 20 ml Pyridin. Nach Abziehen der leicht flüchtigen Anteile gewinnt man 6,8 p (96%) farblose Flüssigkeit (VI) mit Sdp. 126 °C/10-3 Torr; [a]D20 +19,2 (c = 1,7, 35 DMSO).-Gef. 8,43% B, <Ber. 8,45% B>

Beispiel 8

2,3:4,5-Bis-O-äthylborandiyl-ß-D-fructopyranose (XII):

Eine Lösung von 8,4 g (27,8 mMol) BEPDIB in 20 ml 40 Benzol tropft man in 1 h bei Zimmertemperatur zur gerührten Suspension von 5 g (27,8 mMol) Fructose in 20 ml Pyridin. Nach Abziehen der leichtflüchtigen Anteile im Vakuum (IO-1 bis 10~3 Torr) erhält man 6,8 g (96%) farblose Flüssigkeit (XII) mit Sdp. 98-99 oC/10~3 Torr; [a]D20 -52 (c = 3,7, 45 DMSO); 0,3 g brauner Rückstand. - Gef. 8,4% B, 0,42% H® <Ber. 8,45% B, 0,4% H®>.

Sinngemäss werden andere Polyhydroxyverbindungen gemäss Tabelle 3 umgesetzt.

so Beispiel 13

O-Äthylborandiylisierung von Sacchariden mit BEPDIB ohne Lösungsmittel

XXI aus D-Glucose: Eine Mischung von 3,4 g (18,9 mMol) D-Glucose und 18,5 g (62 mMol) BEPDIB

55 (vgl. das vorstehende Reaktionsschema, Seite 11) erwärmt man 30 min lang unter Rühren auf 80 °C. Nach Abdestil-lieren der leicht flüchtigen Anteile im Vakuum erhält man 5 g (96,5%) viskoses Produkt XXI.

^-NMR (60 MHz, CC14): t = 5,85 und 9,13 ppm im 60 gef. Verhältnis 12,4: 26,6; ber. 14:25.

C22H39012B5 (549,6) Ber. B 9,84; Gef. B 9,59

Beispiel 14

XXII aus D-Mannose: Aus 3,6 g (20 mMol) Mannose 65 und 18,2 g (61 mMol) BEPDIB (vgl. das vorstehende Reaktionsschema, Seite 11) erhält man nach 30 min Rühren bei 150 °C und Abdestillieren der leicht flüchtigen Anteile im Vakuum 5,4 g (99%) viskoses Produkt XXII.

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Tabelle 2

O-Borandiylisierung von Aldopentosen, Desoxypentosen und -hexosen mit BEPDIP

Beispiel

Pentose

BEPDIP

Destillations

Sdp.

% B

MD20

Name

Einwaage

produkt

°C/10"3

(% Bc)**

(c,CCU)

g mMol g

mMol

Nr.

g

Torr

Ber.

Gef.

(%)*

(Schmp.)

2

2-Desoxy-D-ribose

5

37,3

5,5

18,5

V

6,2 (97)

95-98 (88)

-55,8

(0,7, DMSO)

3

L-Arabinose

7,5

50

22,4

75,3

II

9,5

68-69

9,57 (3,19)

9,60 (3,40)

+ 10,9 (3,8)

4

D-Xylose

4,2

28

18,3

61,4

III

5,8 (92)

74

9,57

9,50

33,4 (2)

5

33,3

9,9

33,2

m

5,8 (99)

(3,19)

(3,10)

5

D-Ribose

4,5

30

19,3

64,8

i

6,2 (92)

78

9,57

9,50

9,9(2)

5,3

35,3

10,6

35,6

7,2 (90)

78

(3,19)

(3,27)

5,1

34

10,1

33,9

6,2 (92)

78

6

L-Rhamnose

4,1

25

7,4

24,8

IV

5,7

77-78

9,01

9,05

-10,2

(2,9)

s 6-Desoxy-L-mannose

(96)

(3,00) (2,97)

* Bezug auf Umsatz

** Liebigs Ann. Chem. 704, 70 (1967)

Tabelle 3

O-Äthylborandiylisierung von Aldo- und Ketohexosen mit BEPDIB

Beispiel

Hexose

BEPDIB

Destillations-

% B

[ab20

Sdp.

Name g

mMol g

mMol

Produkt

(% Bc)

(c, DMSO)

°C/10-3 Torr

Nr.

g (%)

Ber.

Gef.

8

D-Fructose

5

27,8

8,4

28,2

XII

6,8 (96)

8,45 (2,82)

8,40 (2,78)

-52 (3,7)

99

9

D-Glucose

10

55,5

16,5

55,4

VII

13,3 (94)

8,45 (2,82)

8,38 (2,46)

50,5 (4,6)

120

7

D-Mannose

5

27,8

8,3

27,8

VI

8,6 (96)

8,45 (2,82)

8,43 (2,79)

19,2 (1,7)

126

10

D-Galactose

5

27,8

8,4

28,2

VIII

7

(99)

8,45 (2,82)

8,50 (2,90)

13,1

(1,1)

119

11

L-Sorbose

5

27,8

8,4

28,2

XIII

6,8 (96)

8,45 (2,82)

-36,8 (6,1)

120

12

D-Tagatose

2

11,1

3,3

11,1

XIV

2,7 (95)

8,45 (2,82)

98

JH-NMR (60 MHz, CC14): x = 5,78 und 9,11 ppm im gef. Verhältnis 13,3 : 25,7; ber. 14: 25.

C22H39012B5 (549,6) Ber. B 9,84; Gef. B 10,02.

Beispiel 15

2,4-O-Äthylborandiyl-ß-methyl-D-xylopyranosid (XI):

Eine Lösung von 4,6 g (15,4 mMol) BEPDIB in 10 ml Benzol wird in 15 min bei Zimmertemperatur zu 5 g (30,5 mMol) ß-Methyl-D-xylopyranosid in 20 ml Pyridin getropft. Nach 30 min Rühren wird im Vakuum (10~3 Torr) eingeengt (Tmax = 60 °C). Man gewinnt beim Destillieren im Vakuum 5,1 g (83%) farblose Flüssigkeit (XI) mit Sdp. 58 °C/10-3 Torr; [a]D20 -113 (c = 4,8, CC14); 0,6 g Rückstand. - IR: 3490 cnr1 (OH). - Gef. 5,4% B <Ber. 5,35% B> und Gef. 0,5% H® <Ber. 0,5% H® >.

Sinngemäss werden andere Polyhydroxyverbindungen gemäss den Tabellen 4, 5 und 6 umgesetzt.

Beispiel 24 a) L-Arabinose und D-Mannose Eine Lösung von 18 g (60,4 mMol) BEPDIB in 30 ml Benzol tropft man in 30 min bei Zimmertemperatur zur gerührten Suspension von 4 g (26,6 mMol) L-Arabinose (Schmp. 136-139 °C) und 4 g (22,2 mMol) D-Mannose in 30 ml Pyridin. Man engt die Lösung im Vakuum (10~3 Torr, Bad bis 50 °C) ein und destilliert 7,2 g Gemisch mit Sdp. 68 °C/10~3 Torr ab. Als Rückstand gewinnt man 5 g.

L-Arabinose

Zu 7,2 g Destillat gibt man 20 ml Methanol und rührt 65 etwa 10 min lang bei Zimmertemperatur. Alles Leichtflüchtige wird im Vakuum (12 Torr) entfernt. Man gewinnt als Rückstand 3,8 g (95%) farblose, reine L-Arabinose mit Schmp. 156°C.

60

7 630 328

Tabelle 4

O-Äthylborandiylisierung von Methylglykosiden mit BEPDIB

Beispiel

Name

Methyl-

BEPDIB

Destillations

Sdp.

% B

Wo20

glykosid g

mMol produkt

(Schmp.) (% Bc)

(c, LM)

g mMol

Nr.

g

°C/10_3

Ber.

Gef.

(%)

Torr

15

ß-Methyl-

5

30,5

4,6

15,4

XI

5,1

58

5,35

5,40

-113

D-xylopy-

(83)

(1,78)

(1,77)

(4,8, CC14)

ranosid

16

ß-Methyl-

2

12,2

1,8

6

XV

1,9

75

26,8

L-arabino-

(91)

(1, DMSO)

pyranosid

17

a-Methyl-

5

25,8

3,9

13,1

X

5,9

140

4,66

4,69

78

D-gluco-

(99)

(47)

(1,55)

(1,56)

(3,9, Dioxan)

pyranosid

18

a-Methyl-

5,1

26,3

7,9

26,5

IX

7,1

100

8,01

8,23

-9,9

D-manno-

(100)

(86)

(2,67)

(2,80)

(7, Hexan)

pyranosid

Tabelle 5

O-Äthylborandiylisierung von Zuckerlactonen mit BEPDIB

Beispiel

Name

Lacton

BEPDIB

Destillations

Sdp.

% B

Mo20

g mMol g

mMol produkt

(Schmp.) (% Bc)

(c, LM)

Nr.

g

°C/10 ,

Ber.

Gef.

(%)

Torr

19

D-Ribopen-

7,2

48,6

7,2

24,3

XVIII

8,8

157

5,81

5,75

-95

tono-l,4-lacton

(97)

(1,94)

(1,86)

(4,2, DMSO)

20

D-Glucurono-

5,3

30,1

4,5

15

XIX

6,4

(48)

+77,8

3,6-lacton

(99)

(2,3, CC14)

Tabelle 6

O-Äthylborandiylisierung von

Polyalkoholen mit BEPDIB

Beispiel

Polyalkohol

BEPDIB

Produkt

Sdp.

% B

Name

g mMol g

mMol

g

(°C)

(% Bc)

(%)

Ber.

Gef.

21

Äthan-

1,86

30

17,9

60

2,9

105

10,82 10,76

1,2-diol

(97)

(3,61) (3,57)

22

Butan-

2,62

24,7

22,1

74,1

3,5

-

9,95 9,75

1,2,4-triol

(87)

(3,32) (3,29)

23

Xylit

2,4

15,8

14,1

47,3

3,8

-

10,95 10,98

(97)

(3,65) (3,64)

D-Mannose

Zu 5 g Rückstand werden 10 ml Äthan-l,2-diol gegeben, das Gemisch wird 1 Stunde lang gerührt, und alle leicht flüchtigen Anteile werden im Vakuum (12 Torr bis 10~3 Torr) abdestilliert. Nach Zugabe von 10 ml Äthan-l,2-diol zum viskosen Rückstand wird im Vakuum (10~3 Torr) erneut alles Leichtflüchtige abdestilliert. Man gewinnt als viskosen, schwachgelben Rückstand 2,9 g (73%) D-Mannose. 10 ml Eisessig werden zugegeben, worauf beim Animpfen mit einem D-Mannose-Kristall kristallines Produkt erhalten wird.

b) D-Xylose und D-Glucose Eine Mischung von 5,7 g (38,4 mMol) D-Xylose mit Schmp. 153 °C und 6,9 g (38,4 mMol) D-Glucose mit Schmp. 143 °C wird mit 52,7 g (176,8 mMol) BEPDIB 30 min lang auf etwa 80 °C erhitzt. Anschliessend entfernt man die leicht flüchtigen Anteile im Vakuum (10~3 Torr) und erhält beim Destillieren 7,3 g mit Sdp. 78 °C/10~3 Torr neben 11 g gelblichem Rückstand.

50 D-Xylose

Zu 7,3 g Destillat gibt man 30 ml Methanol, erhitzt 10 min lang auf 50 °C und entfernt alle leicht flüchtigen Anteile im Vakuum (12 bis 0,1 Torr). Man gewinnt als Rückstand 4,5 g (79%) reine D-Xylose mit Schmp. 153 °C.

55

D-Glucose

Zu 11 g Rückstand tropft man bei 50 °C 20 ml Äthan-1,2-diol und destilliert gleichzeitig das entstehende 2-Äthyl-1,3,2-dioxaborolan im Vakuum (10 Torr) ab. Das über-60 schüssige Äthan-l,2-diol wird im Vakuum (10~3 Torr, Bad 80 °C) entfernt. Zum hochviskosen Rückstand fügt man ca. 40 ml Hexan, rührt ca. 0,5 h und filtriert von der weissen Glucose ab. Nach Trocknen gewinnt man 5 g (72%) reine D-Glucose mit Schmp. 146 °C.

c) Xylit und D-Mannit Man erhitzt die Mischung von 7,46 g (41 mMol) D-Mannit und 6,2 g (41 mMol) Xylit mit 67,5 g (227 mMol) BEP-

65

630 328

8

DIB 30 min lang auf 80 °C. Nach Abziehen der leicht flüchtigen Anteile im Vakuum (10~3 Torr) gewinnt man 11,6 g (96%) vom Sdp. 108 °C/10-3 Torr und [a]D20 9,7 (c = 6, CC14) sowie 9,2 g (91%) viskosen Rückstand.

D-Mannit

Zu 11,6 g Destillat gibt man 30 ml Äthan-l,2-diol, erhitzt 1 h lang auf 60 °C und entfernt alle flüchtigen Anteile im Vakuum (10-3 Torr). Man gewinnt als Rückstand 5,8 g (78%) reinen D-Mannit mit Schmp. 164-166 °C

Xylit

9,2 g Rückstand erhitzt man in 30 ml Äthan-l,2-diol 0,5 h lang auf 60 °C. Die flüchtigen Anteile werden im Vakuum (10-3 Torr) entfernt. Man erhält als Rückstand 4 g (65%) reinen Xylit mit Schmelzpunkt 90 °C.

Beispiele 25-35

Das allgemeine Verfahren von Beispiel 2 wurde unter Verwendung von Äthylboroxin anstelle von BEPDIB und unter Verwendung von Toluol als Reaktionsmedium anstelle von Benzol und/oder Pyridin durchgeführt (Tabelle 7). Die Temperatur wurde nach dem Mischen bis auf 110 °C erhöht, worauf bei dieser Temperatur das Reaktionswasser als azeo-tropes Gemisch mit Toluol abdestilliert wurde. Die römischen Zahlen der Produkte I-VIII, X, XII, XIII und XVII entsprechen den vorstehend identifizierten Produkten, während XXIII dem Produkt in Beispiel 14 entspricht. In Beispiel 34 wird neben Produkt XII eine weitere neue Verbindung XXIII gebüdet:

10

15

20

- O-

-BEt mit einem Molekulargewicht (NMR) = 550 (Bs), enthaltend B = 9,63%, Bç = 3,3%.

Gemäss Beispiel 29 wird ausser dem Produkt V eine neue Verbindung XXIV, das 4,5-0-Äthylborandiyl-4,5-dihy-droxy-pent-3-enal, in einer Ausbeute von 3,36% mit Siedepunkt = 55 °C/l(f3 Torr [a]D20 = 17,1 (c = 1,7 CC14) und Molekulargewicht (NMR) =154 (Bj) gebildet.

Das allgemeine Verfahren der Beispiele 25-35 kann nochmals durch die Beschreibimg des Beispiels 29 erläutert werden:

Tabelle 7

Herstellung von O-Äthylborandiyl-Zucker aus Äthylboroxin

Beispiel Nr.

Polyhydroxy-verbindung

Äthylboroxin g

(mMol)

g

(mMol)

Produkt Nr.

Ausbeute g

(mMol)

%

Siedepunkt (°C/Torr)

25

D-Ribose

30,8

27,8

I

44,4

95,8

78/10-3

(205,2)

(165,9)

10,2

14,3

I

14,8

96,7

85/5 ■ IO"3

(68,0)

(85,1)

26

L-Arabinose

3,0

3,4

II

4,4

97,8

68-69/10"3

-,

(20,0)

(20,0)

27

D-Xylose

20,0

16

m

27

90

74/10"3

(95,2)

(95,2)

8

L-Rhamnose

4,1

5,3

IV

5,4

91,5

77—78/10-3

(24,9)

(31,5)

20,8

7,1

XVII

24,4

95

(126,7)

(42,3)

29

2-Desoxy-

18,9

7,9

V

18

95/10 3

D-ribose

(141)

(47)

30

D-Mannose

97,7

60,8

a/ß-VI

101,7

74

126/10-3

(542,5)

(361,9)

31,8

19,8

a/ß-VI

37,2

82,5

126/10"3

(176,5)

(117,6)

9:1

13,5

50,3

XXII

20,5

99,6

-

(74,9)

(299,6)

31

D-Glucose

37,1

23,1

VII

44,8

85

120/10-3

(205,1)

(137,5)

32

Galactose

18

11,2

VIII

to t—»

00

85,5

119/10-3

(100)

(66,6)

33

Methyl- -D-

20

5,8

X

20,2

84,5

140/10"3

glucopyranosid

(103,1)

(34,4)

99/10r3

34

D-Fructose

100

62,2

XII

128

90,2

(555,2)

(370,2)

28,3

5,8

XXIII

30,3

99,7

-viscos

(110,6)

(34,5)

35

L-Sorbose

100

64,9

XIII

128

90,2

120/10"3

(555,1)

(386,3)

Die Suspension von 18,9 g (141 mMol) 2-Desoxy-D-ri-bose in 60 ml Toluol, zusammen mit 7,9 g (47 mMol) Äthylboroxin wurde auf 110 °C unter Rühren erhitzt. Das azeo-trope Gemisch Wasser/Toluol wurde abdestilliert. Danach wurden 2,4 g reines 4,5-0-Äthylborandiyl-4,5-di-hydroxy-pent-3-enal im Vakuum bei einem Siedepunkt von 55 °C/10~3 Torr (Ausbeute 22%) als auch 11,9 g eines Gemisches (1H-NMR: etwa 50% Pent-3-enalderivat und 50% V) abdestilliert. Es verblieb ein dunkelbrauner Rückstand von 3,4 g.

Beispiel 36 Abtrennung von D-Xylose aus Xylit 10 g (66,6 mMol) D-Xylose und 10 g (65,7 mMol) Xylit wurden in 90 ml Benzol gemischt und danach 23,3 g

630 328

(138,7 mMol) Äthylboroxin zugegeben. Nach quantitativer Entfernung des azeotropen Gemisches Wasser/Benzol ergab die Vakuumdestillation 16,4 g des Produktes III vom Siedepunkt 74 °C/10^3 Torr (Ausbeute 96%). 16,6 g Rückstand enthielt das O-Äthylborandiylderivat des Xylits. Um die reine D-Xylose aus III zu isolieren, wurden 200 ml Methanol zum Vakuumdestillat getropft und der leicht flüchtige Anteil laufend abdestilliert. 9,2 g farbloser, fester D-Xylose mit einem Schmelzpunkt von 142 °C wurden isoliert (Ausbeute 95,8%). Der Rückstand wurde mit 40 ml eines 1:1-Gemisches von Äthylenglykol/Äthanol gemischt und die Mischung unter hohem Vakuum destilliert. Der Rückstand von 10,2 g ist roher Xylit (Ausbeute 102%).

s