DE1135444B - Verfahren zur Gewinnung des reinen 1, 4-Zuckersaeurelactons - Google Patents

Verfahren zur Gewinnung des reinen 1, 4-Zuckersaeurelactons

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DE1135444B
DE1135444B DEK36766A DEK0036766A DE1135444B DE 1135444 B DE1135444 B DE 1135444B DE K36766 A DEK36766 A DE K36766A DE K0036766 A DEK0036766 A DE K0036766A DE 1135444 B DE1135444 B DE 1135444B
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DE
Germany
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lactone
crystallization
solution
sugar acid
heated
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Application number
DEK36766A
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Douglas George Cannon
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Pfizer Inc
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Pfizer Inc
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Publication date
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    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61KPREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K31/00Medicinal preparations containing organic active ingredients
    • A61K31/33Heterocyclic compounds
    • A61K31/335Heterocyclic compounds having oxygen as the only ring hetero atom, e.g. fungichromin
    • A61K31/34Heterocyclic compounds having oxygen as the only ring hetero atom, e.g. fungichromin having five-membered rings with one oxygen as the only ring hetero atom, e.g. isosorbide

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Description

  • Verfahren zur Gewinnung des reinen 1,4-Zuckersäurelactons Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung des 1,4-Zuckersäurelactons in praktisch reiner Form aus seinem Gemisch mit Zuckersäure und dem 3,6-Zuckersäurelacton.
  • Von Reichstein, Grussner und Openauer (»Helvetica Chimica Acta«, Bd. 16, S. 1032 [1933]) wurde zwar durch Kristallisation von sirupförmiger Zuckersäure, die neben der freien Säure das 1,4- und das 3,6-Lacton enthält, ein niedrigschmelzendes Lacton erhalten, jedoch war es sowohl S m i th (»Journal of Chemical Society«, London, S. 571 und 572 [1944]) als auch Mehltretter (»Advances in Carbohydrate Chemistry«, B.8 [1954], S.234 bis 236) nicht möglich, eine einwandfreie Trennung der beiden genannten Lactone durchzuführen, auch wenn eine übersättigte Zuckersäurelösung mit dem reinen niedrigschmelzenden Lacton angeimpft wurde. Sutter und Reichstein (»Helvetica Chimica Acta«, B. 21., S. 1210 bis 1214 [1938]) stellten fest, daß man bei der Kristallisation des niedrigschmelzenden Lactons, das inzwischen als das 1,4-Zuckersäurelacton identifiziert wurde, besondere Sorgfalt anwenden muß, damit keine Kristallisationskeime des hochschmelzenden 3,6-Zuckersäurelactons zugegen sind, da dieses Lacton viel schneller kristallisiert. Dies ist jedoch bei der technischen Durchführung des Verfahrens nicht möglich, denn sobald einmal 3,6-Zuckersäurelactonkeime in der Luft vorhanden sind, ist es praktisch unmöglich, ihre Anwesenheit auszuschließen.
  • Unter normalen Bedingungen liefert die Konzentrierung durch Eindampfen einer Zuckersäure und die beiden Lactone zu etwa gleichen Teilen enthaltenden wäßrigen Lösung und anschließender Kristallisation bei einer Temperatur oberhalb 30° C ein Gemisch, das die beiden Lactone im Verhältnis von etwa 101/o 1,4-Lacton zu 901/o 3,6-Lacton enthält. Der Anteil des 1,4-Zuckersäurelactons steigt bei niedrigerer Kristallisationstemperatur an, bis bei etwa 5° C das Gemisch etwa 35 % 1,4- und etwa 6511/o 3,5-Zuckersäurelacton enthält.
  • Das Verfahren nach der Erfindung beruht nun auf folgendem Befund: Wenn man eine wäßrige Lösung, die Zuckersäure und ihre beiden Lactone zu etwa gleichen Teilen enthält, vor der Kristallisation erhitzt, steigt der Anteil des 1,4-Zuckersäurelactons gegenüber dem des 3,6-Zuckersäurelactons im Kristallisat an. Wird das Erhitzen genügend lange durchgeführt, so kristallisiert allein das 1,4-Zuckersäurelacton bei Zimmertemperatur aus. Vor der Kristallisation genügt ein 11/_ Stunden langes Erhitzen der Lösung zum Sieden unter Rückfluß oder ein 22stündiges Erhitzen auf 85° C.
  • Es besteht Grund zu der Annahme, daß durch das Erhitzen der Zuckersäure und ihre beiden Lactone enthaltenden Lösung eine Substanz gebildet wird, welche die Kristallisation des 3,6-Zuckersäurelactons hemmt.
  • Zur Zeit ist über das Wesen dieser als »Kristallisationsinhibitor« wirkenden Substanz nichts näheres bekannt, jedoch wird die Existenz eines solchen Stoffes durch die Tatsache gestützt, daß eine ähnliche Hemmwirkung auf die Kristallisation des 3,6-Lactons beobachtet wird, wenn man eine frisch bereitete wäßrige Lösung, welche Zuckersäure und ihre Lactone zu etwa gleichen Teilen enthält, mit im Kreislauf geführten Mutterlaugen, die aus einer vorhergehenden Kristallisation stammen oder mit einer ein Gemisch aus 1,4- und 3,6-Zuckersäurelacton enthaltenden Lösung, die nach dem Verfahren des deutschen Patents 1068 239 einer Gleichgewichtsreaktion unterworfen wurde, mischt. Unter »Gleichgewichtsreaktion« ist hier eine innermolekulare Umesterung zu verstehen, bei der durch Erhitzen der beide Lactone enthaltenden wäßrigen Lösung ein Teil des 3,6-Lactons in das. 1,4-Lacton umgewandelt wird, wobei sich ein Gleichgewicht zwischen beiden Lactonen einstellt. Somit ermöglicht die Erfindung ein Verfahren zur Gewinnung des reinen 1,4-Zuckersäurelactons aus seinem Gemisch mit dem 3,6-Lacton und der Zuckersäure durch Kristallisation aus einer konzentrierten wäßrigen Lösung, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man die konzentrierte wäßrige Lösung vor der Kristallisation längere Zeit erhitzt oder mit der Mutterlauge einer vorhergehenden Kristallisation oder einer Lösung in der durch Erhitzen die eben erwähnte Gleichgewichtsreaktion stattgefunden hat, mischt.
  • Erfindungsgemäß wird die konzentrierte, die Lactone und die Zuckersäure enthaltende Lösung mindestens 1 Stunde zum Sieden unter Rückfluß oder längere Zeiten bei niedriger Temperatur, beispielsweise 24 Stunden auf 80° C, erhitzt. Es wurde festgestellt, daß die Erhitzungsdauer, die zur Gewinnung des reinen 1,4-Zuckersäurelactons notwendig ist, verkürzt werden kann, wenn man die Kristallisation des Lactons unterhalb Zimmertemperatur, z. B. bei 5 bis 10° C, durchführt.
  • Gemäß einer anderen Durchführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens kann man die Mutterlauge einer Kristallisation des 1,4-Zuckersäurelactons oder eine Lösung von isoliertem 3,6-Lacton oder von unreinem 1,4-Lacton einer mehrmals wiederholten »Gleichgewichtsreaktion« und Konzentrierung unterwerfen, worauf man die erhaltene Lösung einer frischen, die beiden Lactone und Zuckersäure enthaltenden Lösung zugibt.
  • Die Iolierung des 1,4-Lactons läßt sich entweder durch Kristallisation einer der »Gleichgewichtsreaktion« unterworfenen und wieder eingeengten Mutterlauge mit oder ohne Zusatz einer dieser »Gleichgewichtsreaktion« unterworfenen Lactonlösung oder durch Zusatz eines Teils der im Kreislauf geführten Lösung zu einer frisch bereiteten Lösung der z. B. durch Erhitzen ins Gleichgewicht gebrachten Lactone bewerkstelligen. Es genügen hierfür bereits 25 Gewichtsprozent im Kreislauf zurückgeführte Lösung zur Gewinnung von reinem oder stark angereichertem kristallinem 1,4-Zuckersäurelacton.
  • Am zweckmäßigsten und wirtschaftlichsten wird das erfindungsgemäße Verfahren derart durchgeführt, daß man die Mutterlauge einer vorhergehenden Kristallisation als Zusatzlösung verwendet und mit einer frisch bereiteten, einer »Gleichgewichtsreaktion« unterworfenen Lösung mischt. Die Lösung, aus der das reine 1,4-Lacton auskristallisieren soll, kann folgende Bestandteile enthalten: a) Die Mutterlauge einer in wäßriger Lösung vorgenommenen Kristallisation des Lactongemisches, bei der die Einstellung des Gleichgewichts der beiden Lactone durch erneutes Erhitzen herbeigeführt wurde.
  • b) Die bei dem Verfahren des Patents 1068 239 (Lösungsmittelextraktion) erhaltene wäßrige Lösung, in der durch Erhitzen ein Teil des 3,6-Lactons in das 1,4-Lacton übergeführt wurde.
  • e) 1,4-Zuckersäurelacton aus Mutterlaugen, nachdem man die Hauptmenge an 1,4-Zuckersäurelacton zur Kristallisation gebracht, abfiltriert, das Filtrat eingedampft, das hierbei erhaltene Lactongemisch in Wasser gelöst und die Lösung erneut erhitzt hatte, um das Gleichgewicht zwischen beiden Lactonen wieder neu einzustellen. Das erfindungsgemäße Verfahren wird durch folgende Beispiele näher erläutert.
  • Beispiel 1 Die etwa -gleiche Teile Zuckersäure und ihre beiden Lactone enthaltende Lösung, die man z. B. bei der Behandlung einer wäßrigen Lösung von Ammoniumhydrogensaccharat mit einem Kationenaustauscher gemäß Patent 1068 239 erhält, wurde bis zu einer Dichte von cd2o = 1,450 eingedampft und dann 1,5 Stunden unter Rückfluß zum Sieden erhitzt. Die Lösung wurde dann auf Zimmertemperatur abgekühlt, mit 1,4-Lacton-Monohydrat geimpft und unter Rühren bei Zimmertemperatur zur Kristallisation gebracht. Nach 7 Tage langem Rühren wurden die Kristalle abzentrifugiert; sie stellten chromatographisch reines 1,4-Lacton-Monohydrat vom F. = 98° C dar. Ausbeute 32,3 %, bezogen auf die eingesetzte Menge an Zuckersäure. Beispiel 2 Die Ausgangslösung des Beispiels 1 wurde bis zu einer Dichte von d... = 1,445 eingedampft, 22 Stunden am Dampfbad auf 80 bis 90° C erhitzt, anschließend auf Zimmertemperatur abgekühlt, mit 1,4-Lacton-Monohydrat geimpft und bei Zimmertemperatur gerührt. Nach 7tägigem Rühren wurden die Kristalle abzentrifugiert und chromatographisch reines 1,4-Lacton-Monohydrat in 24,6%iger Ausbeute erhalten. Beispiel 3 Die Lösung von Zuckersäure und ihren Lactonen gemäß Beispiel 1 wurde bis zu einer Dichte von d20 = 1,450 eingedampft, 41/z Stunden auf 80° C erhitzt, nach dem Abkühlen auf 7° C mit 1,4-Lacton angeimpft und 21 Stunden bei 7° C stehengelassen. Die Kristalle wurden abzentrifugiert und praktisch reines 1,4-Lacton-Monohydrat erhalten. Beispiel 4 Eine Zuckersäure und ihre Lactone enthaltende Ausgangslösung wurden durch Mischen folgender Lösungen erhalten: 1. Eine Mutterlauge der Kristallisation des 1,4-Lactons wurde durch Verdünnen mit Wasser auf eine Dichte von 1,350 gebracht und 5 Stunden lang auf 85 bis 90° C erhitzt.
  • 2. Eine Lösung des 3,6-Lactons, das durch Lösungsmittelextraktion mit Isopropanol aus einem Gemisch der beiden 3,6-Lactone nach Patent 1068 239 erhalten wurde, in Wasser, deren Dichte 3,50 betrug und in der durch 5stündiges Erhitzen auf 85 bis 90° C das Gleichgewicht zwischen beiden Lactonen eingestellt worden war.
  • 3. Eine 1,4-Lacton enthaltende wäßrige Mutterlauge der Gewinnung dieses Lactons durch Lösungsmittelextraktion, aus der das Isopropanol durch azeotrope Destillation im Vakuum mit Wasser entfernt und die dann 5 Stunden auf 85° C erhitzt worden war.
  • Das Gemisch dieser drei Lösungen in gleichem Mengenverhältnis wurde mit Aktivkohle behandelt, auf eine Dichte von d20 = 1,450 eingedampft, mit 1,4-Lacton-Monohydrat angeimpft und 5 Tage gerührt. In 23,7 o/oiger Ausbeute wurde chromatisch reines 1,4-Lacton-Monohydrat gewonnen; F. = 98°C. Beispiel 5 Die im Beispiel 4 verwendete, durch Mischen von drei Bestandteilen erhaltene Ausgangslösung wurde bis zu einer Dichte von dzo = 1,450 bei 20° C eingedampft und dann mit der gleichen Menge an frischer, einer »Gleichgewichtsreaktion« unterworfener Lösung von Zuckersäure und ihren Lactonen gemischt, die aus einerAmmoniumhydrogensaccharatlösung durch Behandeln mit einem Kationenaustauscher und anschließendes Einengen bis zu einer Dichte von d.. = 1,450 hergestellt worden war.
  • Nach dem Impfen des Gemisches mit 1,4-Lacton-Monohydrat ließ man es unter Rühren bei Zimmertemperatur kristallisieren. Nach 7 Tagen wurden die Kristalle abzentrifugiert und chromatographisch reines 1,4-Lacton-Monohydrat in 26 °/oiger Ausbeute erhalten. Beispiel 6 Der Versuch des Beispiels 5 wurde wiederholt, jedoch statt gleicher Mengen die Lösungen im Verhältnis 1 Teil der ersten Lösung zu 3 Teilen frischer Zuckersäurelactonlösung miteinander gemischt. Zur Kristallisation ließ man die Lösung 5 Tage, wie im Beispiel 4 beschrieben, stehen. Durch Abzentrifugieren der Kristalle erhielt man ein Gemisch, das aus 78 Gewichtsprozent 1,4- und 22 Gewichtsprozent 3,6-Lacton bestand. Das 1,4-Zuckersäurelacton zeichnet sich durch seine prophylaktische Wirkung gegenüber Blasenkrebs aus.

Claims (4)

  1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zur Gewinnung von reinem 1,4-Zuckersäurelacton durch Kristallisation aus einer ein Gemisch des 1,4- und 3,6-Zuckersäurelactons enthaltenden konzentrierten wäßrigen Lösung, dadurch gekennzeichnet, daß man die konzentrierte Lösung vor der Kristallisation längere Zeit erhitzt oder sie mit der Mutterlauge einer vorhergehenden Kristallisation oder einer Lactonlösung mischt, deren Gehalt an 1,4-Lacton vorher durch Erhitzen erhöht wurde.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die konzentrierte wäßrige Lösung vor der Kristallisation mindestens 1 Stunde unter Rückfluß zum Sieden oder längere Zeit bei niedrigerer Temperatur erhitzt.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man die konzentrierte Lösung vor der Kristallisation 24 Stunden auf 80 oder 22 Stunden auf 85° C erhitzt.
  4. 4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man die Kristallisation des 1,4-Lactons durch Abkühlen der erhitzten konzentrierten Lösung auf eine Temperatur unterhalb Raumtemperatur, vorzugsweise auf 5 bis 10° C, bewirkt.
DEK36766A 1958-01-28 1959-01-20 Verfahren zur Gewinnung des reinen 1, 4-Zuckersaeurelactons Pending DE1135444B (de)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2370471A1 (fr) * 1976-11-13 1978-06-09 Kohler Valentin Agents a base d'acide glucarique possedant une activite pharmaceutique et/ou anti-microbienne

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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FR2370471A1 (fr) * 1976-11-13 1978-06-09 Kohler Valentin Agents a base d'acide glucarique possedant une activite pharmaceutique et/ou anti-microbienne

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