240348240348
Vynález sa týká sposobu přípravy krysta-lické] D-xylózy a krystalické] L-arabinózy zkukuřičných oklaskov. D-xylóza ako a] L-arabinóza patria medzivzácné sacharidy aldopentózy. V prírode savol'ne nachádzajú zriedka, častejšie vo for-jne derivátov, alebo polymérnych sachari-dov. V důsledku ich stále vačšieho praktic-kého použitia sa ich přípravě venu]e zvýše-ná pozornost a zároveň sa hl'ada]ú nové ne-tradičné zdroje surovin. Na výrobu D-xylózysa doteraz používajú přírodně materiály akobukové štiepky, piliny pomocou hydrolýzy,alebo hydrolýzou xylanov a hemicelulóz [W.E. Stone, D. Lotz: J. Am. Chem. 13, 348(1891); W. E. Stone, D. Lotz: Chem. News.64, 29 (1891); W. E. Stone, D. Lotz: Ghemi-che Ber. 24, 1657 (1981); W. T. Scheiber, N.V. Geib, B. Wingfield, S. F. Acree: Ind. Eng.Chem. 22, 497 (1930); C. S. Hudson, T. S.Harding: J. Am. Chem. Soc. 40, 1 601 (1981)]. L-arabinóza sa vyrába parciálnouhydrolýzou gúm róznych dřevin a následnoufrakčnou kryštalizáciou vzniklej zmesi (E.Anderson, L. Sands: Org. syntheses. 8, 18(1929); E. W. White: J. Am. Chem. Soc. 69,715 (1947); C. S. Hudson: J. Am. Chem. Soc.73, 4 038 (1951); J. Rosík, V. Zitko, Š. Bauer,J. Rubala: Collection Czechoslov. Commun.31, 1 072 (1966)). V. libeňský připravil L-a-rabinózu z vysladených repných rezkov [Čs.A. O. 129 664, A. O. 139 427). Uvedené meto-dy přípravy D-xylózy z dřevných štiepkov,pilin alebo hydrolýzou xylanov hemicelulózsa v praxi používajú, avšak sú nákladné naenergiu. Příprava L-arabinózy parciálnouhydrolýzou gúm dřevin sa v praxi nevyuží-vá. Pri přípravě z vysladených repných rez-kov vznikajú koloidné zložky alebo kyslépolysacharidy a na ich odstránenie sa po-žaduje speciálně zariadenie, čím sa přípra-va stává nákladnou na zariadenie.The present invention relates to a process for the preparation of crystalline D-xylose and crystalline L-arabinose by test tubes. D-xylose as a] L-arabinose includes aldopentose saccharides. They are rarely found in nature, more often in the form of derivatives, or polymer sachages. As a result of their ever-more practical use, their preparation is enhanced with increased attention and new non-traditional sources of raw materials. For the production of D-xylose, they have so far used natural materials such as acoustic chips, sawdust by hydrolysis, or hydrolysis of xylans and hemicelluloses [W.E. Stone, D. Lotz: J. Am. Chem. 13, 348 (1891); W. E. Stone, D. Lotz: Chem. News.64, 29 (1891); W. E. Stone, D. Lotz: Ghemi-Che Ber. 24, 1657 (1981); W. T. Scheiber, N.V. Geib, B. Wingfield, S.F. Acree: Ind. Eng.Chem. 22, 497 (1930); C. S. Hudson, T. S. Harding, J. Am. Chem. Soc. 40, 1601 (1981)]. L-arabinose is produced by partial hydrolysis of various woody species and subsequent fractional crystallization of the resulting mixture (E. Anderson, L. Sands: Org. Syntheses. 8, 18 (1929); EW White: J. Am. Chem. Soc. 69,715 (1947); CS Hudson: J. Am Chem Soc.73, 4,038 (1951); J. Rosik, V. Zitko, S. Bauer, J. Rubala: Collection Czechoslov. Commun. 31, 1 072 (1966)). V. Libeňský prepared L-a-rabinosis from the sugar beet pulp [Čs.A. O. 129,664, A. O. 139,427). Said methods of preparing D-xylose from wood chips, sawdust or by hydrolysis of hemicellulose xylans are used in practice, but are costly to energy. The preparation of L-arabinose by partial hydrolysis of gums of wood is not used in practice. Colloidal or acidic polysaccharides are formed in the preparation of the sweetened beet pulp, and a special device is required to remove them, thereby making it costly to plant.
Uvedené nevýhody v podstatnej miere od-straňuje spósob přípravy D-xylózy a L-ara-binózy, ktorého podstata spočívá v tom, žesa 10 až 20 % hmot. pomletých kukuřičnýchoklaskov predhydrolyzuje v 4 % hmot. vod-nom roztoku kyseliny octovej pri teplote100 °C po dobu 2 h, kde sa přednostně od-hydrolyzuje L-arabinÓza a zostávajúcahmota sa hydrolyzuje 1% hm. vodným roz-tokom kyseliny sírovej pri teplote 100 °C podobu 4 až 6 h za odhydrolyzovania D-xylózya jednotlivé hydrolyzáty sa prečistia aktív-nym uhlím a vykryštalizujú z etanolu. Výhodou navrhovaného spósobu přípravyD-xylózy a L-arabinózy z kukuřičných oklas-kom oproti doterajším postupom prípravýje, že předmětný spósob přípravy je jedno-duchší, hospodárnější a účinnější. Dovolujepracovat v nenáročných jednoduchých za-riadeniach. Umožňuje vyrobit z lacnej ne-náročnej suroviny obidva monosacharidy,ktoré sú krystalické látky o vysokej čistotě.Pri výrobě odpadně látky neznečisťujú pro-stredie, ale sa používajú ako účinné hnoji-vo. Příklad 1 K roztoku (250 g) pomletých kukuřičnýchoklaskov v (4,7 1) vody sa přidá (300 ml)kyseliny octovej 100 % hmot. a mieša sa priteplote 100 °C po dobu 2 h. Po ochladení saroztok oddělí od hmoty filtráciou na nuči,premyje vodou (2 1) a zahustí pri tlaku—100 KPa za súčasného odstránenia kyseli-ny octovej. Roztok sa přečistí prídavkom ak-tívneho uhlia (10 g), přefiltruje a perkolujecez ionomenič s funkčnými sulfoskupinami(Wofatit KPS 200] v hydrogénovej formě nakolúne s dížkou 30 cm a priemerom 3 cm aionomenič s funkčnou amínoskupinou ( Wo-fatit SBW) v hydroxidovéj formě na kolónes dížkou 50 cm a priemerom 3 cm a sa za-hustí na sirup (25%). Sirup sa rozpustí v96 % hmot. etylalkohole a vykrystalizuje(9,6 g), opakovanou kryštalizáciou mateč-ných lúhov sa získá dalších (3,15 g) L-arabinózy v celkovom výtažku 5,1 %, optickáotáčavosť [alf,20 —104 (C — 5 voda), tep-lota topenia 162 °C. Predhydrolyzované ku-kuřičné oklasky sa ďalej hydrolyzujú prí-davkom vody (4,87 1) a kyseliny sírovej 96pere. hmot. (135 ml) a refluxujú za mieša-nia po dobu 6 h pri teplote 100 °C. Reakčnázmes sa filtráciou na nuči zbaví celulózo-vých zvyškov a balastov a neutralizuje prí-davkom krystalického hydroxidu draselné-ho (300 g) a zahustí pri tlaku —100 KPa nasirup (130 g). Zmes sa mieša prídavkom 50pere. hmot. vodného etylalkoholu (0,5 1)pri teplote 40 °C po dobu 1 h. Po ochladenívykryštalizuje síran draselný, ktlorý sa od-dělí filtráciou. Roztok sa pri tlaku —100KPa zahustí na sirup, přečistí prídavkomaktívneho uhlia (10 g), přefiltruje a odso-lí perkoláciou cez ionomenič s funkčnousulfoskupinou (Wofatit KPS 200) v hydro-génovej formě na kolóne s dížkou 50 cm apriemerom 3 cm a ionomenič s funkčnouamínoskupinou (Wofatit SBW) v hydroxi-dovej formě na kolóne s dížkou 50 cm apriemerom 3 cm, zahustí na sirup (71 g).Sirup sa rozpustí v 96 % hmot. etylalko-hole (100 ml) pri teplote 78°C a vykryšta-lizuje D-xylózy (46 g). Opakovanou kryšta-lizáciou matečných lúhov sa získá D-xylózav 20,3 % výtažku, optická otáčavosť [a]D20+20° (G = 5 voda), teplota topenia 147 °C. Příklad 2 K roztoku (200 kg) pomletých kukuřič-ných oklaskov (800 1) vody sa přidá (40kilogramov) kyseliny octovej 100% hmot.a mieša pri teplote 100 °C po dobu 2 h. Poochladení sa roztok od hmoty oddělí filt-ráciou na nuči, premyje vodou (200 1] a. za-hustí pri tlaku —100 KPa za súčasného od-stránenia kyseliny octovej. Roztok sa pře-čistí prídavkom aktívneho uhlia (2 kg),přefiltruje a perkoluje cez ionomenič sfunkčnou sulfoskupinou (Wofatit KPS 200)The above drawbacks are substantially discouraged by the method of preparing D-xylose and L-ara-binose, the principle of which is from 10 to 20% by weight. ground maize shells prehydrolyzed at 4 wt. aqueous acetic acid at 100 ° C for 2 h, where L-arabinose is preferably hydrolyzed and the remaining mass is hydrolyzed with 1% wt. aqueous solution of sulfuric acid at 100 DEG C. for 4-6 hours with dehydration of D-xylose, and the individual hydrolysates are purified with activated carbon and crystallized from ethanol. The advantage of the proposed method for the preparation of D-xylose and L-arabinose from corn cobs, compared to the prior art, is that the present method of preparation is simpler, more economical and more effective. Allow to work in simple, simple devices. It makes it possible to produce both monosaccharides, which are high purity crystalline substances, from a cheap, inexpensive raw material. When produced, the materials do not contaminate the environment but are used as effective fertilizers. Example 1 To a solution (250 g) of ground maize cobs in (4.7 liters) water was added (300 ml) acetic acid 100% w / w. and stirred at 100 ° C for 2 h. After cooling, the solution was separated from the mass by filtration on a suction filter, washed with water (2 L) and concentrated at 100 KPa with removal of acetic acid. The solution is purified by addition of activated charcoal (10 g), filtered and percolate the ion exchanger with functional sulfo groups (Wofatit KPS 200) in a 30 cm diameter, 3 cm diameter, amine-ion-functional amine (Wo-fatit SBW) in hydroxide form. the column was 50 cm in length and 3 cm in diameter, and concentrated to a syrup (25%), the syrup was dissolved in 96% ethyl alcohol and crystallized (9.6 g) to give further crystals (3) by repeated crystallization of the mother liquors. 15 g) of L-arabinose in a total yield of 5.1%, optical rotation [alpha], 20-104 (C-5 water), melting point 162 [deg.] C. The pre-hydrolyzed chicken chips are further hydrolyzed by addition of water (4). (87 ml) and sulfuric acid (96 ml) (135 ml) and refluxed under stirring for 6 h at 100 DEG C. The reaction mixture was filtered from the cellulosic residues and ballast by filtration and neutralized by the addition of crystalline hydroxide. potassium (300 g) and concentrated under pressure Nasirup 100 kPa (130 g). The mixture was stirred for addition 50pere. Wt. Aqueous ethanol (0.5 1) at 40 ° C for 1 h. After ochladenívykryštalizuje potassium sulfate, ktlorý from divide-by filtration. The solution was concentrated to a syrup at 100100KPa, purified by additional charcoal (10g), filtered and desalted via a functional sulfosulfonated ion exchanger (Wofatit KPS 200) in hydrogenic form on a 50 cm column and a 3 cm diameter column. The functional amino group (Wofatit SBW) in hydroxide form on a 50 cm column and a diameter of 3 cm was concentrated to a syrup (71 g). ethyl alcohol (100 ml) at 78 ° C and crystallizes D-xylose (46 g). Repeated crystallization of the mother liquors yields D-xylose in 20.3% yield, optical rotation [α] D 20 + 20 ° (G = 5 water), mp 147 ° C. Example 2 To a solution (200 kg) of ground corn cobs (800 l) of water is added (40 kilograms) acetic acid 100% w / w and stirred at 100 ° C for 2 h. washed with water (200 L) and concentrated at a pressure of 100 KPa with simultaneous removal of acetic acid. The solution is purified by addition of activated charcoal (2 kg), filtered and percolated through an ion exchanger with a functional sulfo group (Wofatit KPS) 200)