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Verfahren zur Umwandlung eines Salzes des Aneurins in ein anderes
Aneurinsalz Die sogenannten Monosalze des Aneurins (Vitamin Bi) enthalten einen
nicht ionisierenden Säurerest, der am quaternären Stickstoffatom des Thiazolringes
gebunden ist, und die gewöhnlichen oder Disalze enthalten außerdem noch ein an der
Aminogruppe salzartig gebundenes Säuremolekül, welches ionisierbar ist. Der nicht
ionisierende Säurerest ist natürlich viel schwieriger als der ionisierende gegen
ein anderes Anion auszutauschen. Im allgemeinen verwendet man zur Umwandlung eines
Aneurinsalzes in ein anderes geeignete Silbersalze, welche mit dem auszutauschenden
Anion eine schwerlösliche Verbindung bilden. Die für die Praxis wichtigste Reaktion
dieser Art ist die Umwandlung von Aneurinbromi,d-hydrobromid, welches synthetisch
gewonnen wird, in das entsprechende Chlorid-hydrochlorid, welches das übliche Handelsprodukt
darstellt. Diese Reaktion wurde bisher fast ausschließlich durch Umsetzung mit Silberchlorid
bewerkstelligt. Dabei müssen jedoch beträchtliche Verluste an Silber und Aneurin
in Kauf genommen werden. Auch ist im Großbetrieb die Investierung erheblicher Silbermengen
notwendig. Der naheliegende Ausweg, zur Umwandlung der Salze über die freie Base
zu gehen, führt zu untragbaren Verlusten an Aneurin wegen der Unbeständigkeit dieser
stark basischen Verbindung in alkalischer Lösung. Aneurinbase wird z. B. bei p,1
9 und 100° bereits nach 15 Minuten, bei pH 8 und 100° nach 1 Stunde vollständig
zersetzt.
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Nach der Erfindung gelingt es, beliebige Aneurinsalze nahezu verlustfrei
und ohne besonderen technischen Aufwand dadurch ineinander umzuwandeln, daß man
sich der Hilfe von stark basischen Anionenaustauschharzen vom Typ der quaternären
Ammoniunibasen bedient. Man leitet zu diesem Zweck eine wäßrige Lösung des umzuwandelnden
Aneurinsalzes über ein derartiges, mit dem einzuführenden Anion beladenes Austauschharz
und erreicht so einen nahezu quantitativen Umsatz.
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Zur Durchführung der Erfindung kommen alle stark basischen Austauschharze
vom Typ der quaternären Ammoniumverbindungen in Frage, z. B. die unter folgenden
Handelsnamen bekannten Lewatit M 2, Amberlite IRA-400 und Permutit ES. Die anzuwendenden
Mengenverhältnisse von Harz und Aneurinsalz sind von der Art des benutzten Austauschharzes
abhängig. Im Hinblick auf die besprochene grundsätzlich verschiedene Bindungsweise
der auszutauschenden Anionen war nicht vorauszusehen, daß das an sich bekannte Verfahren
des Ionenaustausches mit Hilfe von basischen An.ionenaustauschharzen im vorliegenden
Fall anwendbar ist, glatt verläuft und im Gegensatz zu den bisherigen Verfahren
der Salzumwandlung nahezu quantitative Ausbeuten liefert. Zwar schildert die französische
Patentschrift 1003 891 bereits den Austausch der Anionen von Aneurinsalzen
durch Anwendung von Anionenaustauschharzen, jedoch handelt es sich hierbei um schwach
basische Anionenaustauschharze, z. B. das dort als einziges spezielles Beispiel
genannte, unter dem Handelsnamen Amberlite IR 4 B bekannte Anionenaustauschharz
(vgl, die USA.-Patentschrift 2402384).
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Solche einfachen Anionen austauschharze unterscheiden sich in ihren
chemischen Eigenschaften grundsätzlich von der Gruppe der stark basischen Austauschharze
vom Typ der quaternären Ammoniumverbindungen. Die normalen Anionenaustauschharze
enthalten als funktionelle Gruppen, die die Adsorption verursachen, freie Aminogruppen,
deren Basizität zwar zur Adsorption einer freien Säure ausreicht, aber die Spaltung
eines Neutralsalzes nicht ermöglicht. Die anionische Belastung eines solchen Harzes
muß also durch freie Säuren geschehen. Abgesehen davon,@daß die Anionenaustauschha.rze
gegen freie Säuren, besonders gegen. Salpetersäure nicht sehr beständig sind, bedeutet
diese Art der anionischen Beladung durch die verschiedenen notwendigen. Auswaschvorgänge
einen erheblichen Arbeits-, Zeit- und Kostenaufwand. Weiterhin ist die Beladung
dieser einfachen Anionenaustauscher mit schwachen Säuren, wie vielen Carbonsäurren,
Kohlensäure und ähnlichen gering dissoziierten Säuren, nicht oder nur in so geringem
Maße möglich, daß sie praktisch keine Bedeutung hat, da die Basizität dieser Aminharze
zu schwach ist.
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Im Gegensatz dazu erlaubt die erfindungsgemäße Anwendung von stark
basischen Anionenaustauschharzen,
die als funktionelle Gruppen quaternäre
Ainmoniu@mgruppen enthalten, auch die Spaltung von Neutralsalzen. Die Beladung eines
solchen stark basischen Harzes z. B. mit N03 Ionen erfolgt dementsprechend einfach,
indem man es mit wäßriger N a N 03-Lösung behandelt und anschließend mit destilliertem
Wasser die gebildete NaOH auswäscht. Die Verwendung von stark basischen Austauschharzen
gestattet außerdem die Herstellung von Aneu:rinsalzen jeder beliebigen schwachen
Säure bzw. die Herstellung von Aneurinsalzen über Salze schwacher Säuren, vorzugsweise
Aneurincarbonat, da die Basizität der Austauscher vom Typ der quaternären Ammoniumverbindungen
ausreicht, um selbst so schwache Säuren, wie Kohlensäure, zu binden.
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Um für den Fall der Anwendung von Kohlensäure zu verhindern, daß in
der Austanschsäule Gas entwickelt wird, was den Durchlauf der Lösung stören könnte,
kann die Reaktion unter Überdruck durchgeführt wenden, so daß die Kohlensäure in
Lösung bleibt.
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Weiterhin kann man mit Hilfe der stark basischen Austauschharze die
freie Aneurinbase herstellen., die man dann zweckmäßigerweise zur Salzbildung gleich
in die entsprechende Säure einfließen lassen kann.
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Es ist selbstverständlich, daß alle geschilderten Reaktionen auch
mit solchen Derivaten des Aneurins vorgenommen werden können, bei welchen die Funktionen
des quaternären Stickstoffatoms erhalten sind, z. B. mit funktionellen Derivaten
mit substituierten Amino- und bzw. oder Hydroxylgruppen, wie N- und bzw. oder O-Acylderivaten
oder Estern. Beispiele 1. Über eine mit 200 ccm unter dem Handelsnamen Lewatit M
2 bekannten stark basischen Aiiionenaustauschharz gefüllte Austauschersäule wird
so lange verdünnte Salzsäure (3- bis 5o/oig) gegeben, bis diese aus dem Rohr unten
wieder abläuft, d. h., bis das Austauschharz vollständig mit Chlor-Ionen beladen
ist. Die überschüssige Salzsäure wird aus der Säule mit Wasser herausgespült.
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Durch die so vorbereitete Säule läßt man langsam eine Lösung von 30
g rohem Aneurinbromid-Hydrobromid in 300 ccm Wasser fließen. Die abfließende Lösung
enthält AneurinchloridHydrochlorid und ist vollkommen frei von Aneurinbromid-Hydrobromid.
Es wird so lange mit Wasser nachgewaschen, bis kein Aneurinsalz mehr abfließt. Die
Lösung wird: mit Kohle behandelt, im Vakuum weitgehend eingeengt und mit Alkohol
gefällt. Das trockene Produkt hat einen Schmelzpunkt von 248 bis 249°, ist also
schmelzpunktrein. Ausbeute 12,6 g Aneurinchlorid-Hydrochlorid.
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Die mit Brom-Ionen beladene Au.stauschersäule wird durch Behandlung
mit Salzsäure oder Kochsalzlösung regeneriert und so wieder mit Chlorid-Ionen aufgeladen.
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Die regenerierte Austauschsäule kann wieder für neue Ansätze verwendet
werden. Sinngemäß gilt dasselbe für die nachfolgenden Beispiele.
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Ein Vergleichsversuch mit Ag Cl ergab aus 30 g desselben Hydrobromids
12,2 g Hydrochlerid vom Schmelzpunkt 247°.
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2. Eine gleiche Austauschersäule wie im Beispiel 1 wurde so lange
mit 5°/oiger Kochsalzlösung behandelt, bis die ablaufende Natronlauge chloridhaltig
war. Die entstandene Natronlauge wird aus der Austauschersäule herausgewaschen und
durch die nunmehr mit Chlor-Ionen beladene Säule in gleicher Weise wie unter Beispiel
1 mit Aneurinbromid-Hydrobromid-Lösung behandelt. Die Ausbeuten an Aneurinchlorid-Hydrochlorid
ändern sich gegenüber Beispiel 1 nicht.
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Die Regeneration der Austauschersäule erfolgt mit Kochsalzlösung,
die so lange durch die Säule fließt, bis sie hromidfrei abläuft.
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3. Eine Wiederholung der Arbeitsweise der Beispiele 1 und 2 mit einer
Austauschersäule, die mit 200 ccm des unter dem Handelsnamen Permutit ES bekannten
stark basischen Anionenaustauschharzes gefüllt ist, geben keine Minderung der Aneurinchlorid-Hydrochlori.d-Ausbeu.ten
gegenüber den Beispielen 1 und 2.
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Ein gleiches Ergebnis konnte unter Verwendung des unter dem Handelsnamen
Amberlite IRA-400 bekannten stark, basischen Anionenaustauschharzes erzielt werden.
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4. Über eine mit Permutit ES beschickte Säule wird So/oige Natronlauge
gegeben und dann gut mit reinem Wasser neutral gewaschen. Das Austauschharz ist
nunmehr mit OH-Ionen beladen. Durch diese Säule läßt man eine Lösung von Aneurinbromi.d-Hydro@-bromid
in Wasser 1 : 10 laufen. Die erhaltene Lösung fließt direkt in verdünnte Salzsäure.
Es wird wie unter Beispiel 1 aufgearbeitet, man erhält reines Aneurinchlori@d-Hydrochlorid.
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5. Eine Lösung von O-Acetyl-aneurinbromid-Hydrobromid wird durch ein
entsprechend Beispiel 2 mit Chlor-Ionen beladenes Austauschharz geschickt. Es wird
das O-Acetyl-aneurinchlorid-Hydrochlorid erhalten.
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6. Eine nach Beispiel 2 mit Chlor-Ionen beladene und gut neutral gewaschene
Austauschersäule wird so lange mit Äthylalkohol gewaschen, bis das Wasser völlig
durch Alkohol ersetzt ist. Eine alkoholische Lösung von O-Acetyl-aneurinbromid-Hydrobromid
wird über die so vorbereitete Austauschersäule geschickt. Aus der Lösung erhält
man O-Acetyl-aneurinchlorid Hydrochlio@rid.
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In den folgenden Beispielen wurde ein Aneurinbromid-Hydrobromi,d verwendet,
das wesentlich weniger Lösungsmittel enthielt und deshalb reiner war als das in
den Beispielen 1 bis 3 benutzte.
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7. 200 ccm Permutit ES oder Amberlite IRA-400 wurden in einer Säule
mit 5o/oiger Natronlauge behandelt und dann neutral gewaschen. Über diesen Hydroxylaustauscher
wird eine Lösung von 200 g rohem Aneurinb@romid-Hydrobromid geschickt. Die ablaufende
Aneurinbase läuft in eine Lösung von 1,1 Mal verdünnter Salpetersäure ein. Beim
Nachspülen mit Wasser beginnt das Aneurin-rnononitrat auszukristallisieren. Die
schwach saure Lösung wird im Vakuum eingeengt und durch Neutralisieren mit wenig
ammonialchaltigem Methanol (Einstellung auf p$ 7) vollständig gefällt. Es werden
8 g Aneurinmononitrat erhalten.
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B. Eine Permutit ES-Säule wird durch Behandlung mit Kohlendioxyd,
Sodalösung oder Natriumbicarbonatlösung mit C 03 Ionen beladen und gut ausgewaschen..
Durch diese Austauschersäule wird eine Lösung von 20 g Aneurinbromid-Hydrobromid
in 10 Teilen Wasser geschickt. Es läuft eine fast neutrale Lösung von Aneurincarbonat
ab, die unter Normaldruck dauernd Kohlendioxyd abgibt. (Durch Überdruck in der Austauschersäule
kann diese Gasentwicklung vermieden werden!) Die ablaufende Aneurincarbonatlösung
wird in 1,1 Mal Salpetersäure aufgefangen. hTTach der üblichen Aufarbeitung werden
12,8g Aneurin-mononitrat erhalten.
Werden 2,2 Mol Salzsäure vorgelegt,
so erhält man nach dem Einengen im Vakuum und Fällen mit Alkohol Aneurinchlorid-Hydrochlo,ri@d.