DE1182666B - Verfahren zur Herstellung von Hydroxocobalamin - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Internat. KL: C07d

Deutsche Kl.: 12 ρ -10/05

Nummer: 1182 666

Aktenzeichen: B 63779IV d/12 ρ

Anmeldetag: 25. August 1961

Auslegetag: 3. Dezember 1964

Die Erfindung betrifft ein im technischen Maßstab durchführbares Verfahren zur Herstellung von Hydroxocobalamin (Vitamin B 12 b), ausgehend von Cyanocobalamin (Vitamin B 12).

Hydroxocobalamin, das basische Eigenschaften besitzt, tritt leichter in den menschlichen Stoffwechsel ein und bietet daher Vorteile bei seiner therapeutischen Anwendung.

Man kennt bereits verschiedene Verfahren zur Überführung von Vitamin B 12 in Vitamin B 12b. So beginnt man z. B. bei einer bekannten Methode mit der Abtrennung der CN-Gruppe aus dem Cyanocobalaminmolekül in saurem Medium, wobei diese Gruppe durch ein anderes Anion, ζ. B. Cl~ ersetzt wird, worauf man den gebildeten Ester in Hydroxocobalamin überführt. Die erstere Reaktion ergibt jedoch nur eine sehr geringe Ausbeute, so daß dieses Verfahren vom technischen Standpunkt aus uninteressant ist.

Gemäß einer anderen bekannten Technik wird das Cyanocobalamin katalytisch zu Cobalamin hydriert, das man anschließend unter Bildung von Hydroxocobalamin oxydiert. Der Nachteil dieser Technik besteht in der Verwendung eines kostspieligen Katalysators und der der Handhabung von Wasserstoffgas anhaftenden Gefährlichkeit. Außerdem verläuft die Reaktion nicht stöchiometrisch. Zahlreiche Faktoren, insbesondere die Wirksamkeit des Katalysators, spielen eine Rolle, welche die Reduktionsleistung des Wasserstoffs beeinflussen. Das Verfahren kann auch infolge eines Abbaus des Cobalaminmoleküls bei zu weitgehender Reduktion zu sehr geringen Ausbeuten führen.

Andererseits wurde bereits vorgeschlagen, Hydroxocobalamin, ausgehend von Cyanocobalamin, dadurch herzustellen, daß man eine wäßrige Lösung von Cyanocobalamin unter Zusatz von Ammoniumchlorid und elektrolytisch abgeschiedenem Zinkstaub mehrere Tage in Bewegung hält. Ein solches Verfahren ist jedoch diskontinuierlich und langsam, so daß man schon aus diesem Grunde keine für ein technisches Prinzip rentablen Ausbeuten erzielen kann. Die Erfahrung hat jedoch auch gezeigt, daß die tatsächliche Ausbeute dieses Verfahrens extrem gering ist (etwa 3%). Es ist dies wahrscheinlich darauf zurückzuführen, daß die Ammoniumsalze bei einem pH-Wert über 7 mit bestimmten Cobalaminen unter Bildung anderer Derivate als das Hydroxocobalamin reagieren. Auf keinen Fall ist dieses Verfahren für einen technischen Betrieb geeignet.

Das erfindungsgemäße Verfahren vermeidet die Nachteile der bekannten Verfahren und ermöglicht Verfahren zur Herstellung von
Hydroxocobalamin

Anmelder:

Jean Böige, Aulnay-sous-Bois,
Seine-et-Oise (Frankreich),
Robert Cote, Monaco

Vertreter:

Dipl.-Ing. E. Prinz und

Dr. rer. nat. G. Hauser, Patentanwälte,

München-Pasing, Ernsbergerstr. 19

Beanspruchte Priorität:

Monaco vom 22. September 1960 (252)

die gewünschte Überführung unter Erzielung einer sehr hohen Ausbeute, wobei es sich billigerer Reaktionsteilnehmer bedient. Es ermöglicht ferner eine Dosierung der aktiven Wasserstoffmenge in Abhängigkeit von der zu reduzierenden Menge Cyanocobalamin, so daß man fast quantitative Reaktionen erzielt.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von Hydroxocobalamin (Vitamin B 12 b) durch Reduktion einer Lösung von Cyanocobalamin (Vitamin B 12) mit granuliertem Zink und anschließende Oxydation kennzeichnet sich dadurch, daß man bei Raumtemperatur und Atmosphärendruck eine Lösung des Cyanocobalamin in stark mit Wasser verdünnter Chlorwasserstoffsäure, Bromwasserstoffsäure, Jodwasserstoffsäure oder Schwefelsäure, deren pH-Wert zwischen 2 und 2,5 liegt, durch eine Säule aus granuliertem, eine Korngröße zwischen 200 und 1400 μ, vorzugsweise zwischen 500 und 800 μ, besitzendem Zink laufen läßt und die Lösung unmittelbar nach ihrem Austritt aus der Säule nach Verdünnung mit Wasser durch Hindurchleiten von Luft oder einem anderen oxydierenden Gas oxydiert, worauf man die mit dem gewünschten Produkt vermischten löslichen Zinksalze mittels Natronlauge, Ammoniakwasser oder Barytwasser in unlösliches Zinkhydroxyd überführt und abtrennt und dann das rohe Hydroxocobalamin aus der so erhaltenen wäßrigen Lösung in an sich bekannter Weise abtrennt.

Das erhaltene Hydroxocobalamin wird dann zweckmäßig noch weitergereinigt.

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Die Reaktionen sowie die praktischen Ausführungsformen des Verfahrens werden nachstehend naher erläutert, wobei in üblicher Weise das komplexe Molekül des Cyanocobalamins oder des Hydroxocobalamins lediglich durch die Cobaltgruppierung dargestellt wird.

Das Cyanocobalamin wird in der gewählten Halogenwasserstorlsäure oder in der Schwefelsäure, deren pH-Wert zwischen 2 und 2,5 liegt, in Lösung gebracht. Man läßt diese Lösung dann durch eine mit metallischem Zinkpulver gefüllte Säule laufen (Korngröße vorzugsweise 500 bis 800 μ). Der sofort durch die Einwirkung der Säure auf das Zink frei werdende, naszierende Wasserstoff reduziert das Cyanocobalamin. Auf diese Weise wird die CN-Gruppe des Moleküls unter Überführung in Methylamin abgetrennt, während das Cobalt vom dreiwertigen in den zweiwertigen Zustand übergeht (Cobalamin):

CN

Co

4-

Co + CH₃NH₂

Die Lösung wird beim Austritt aus der Säule sofort durch Hindurchleiten von Luft in Anwesenheit von Wasser oxydiert. Dabei wird das Cobalt wieder dreiwertig und bindet eine Hydroxylgruppe unter Bildung des Hydroxocobalamins:

OH

2Co

+ H₂O

2Co

Man arbeitet bei Raumtemperatur unter Atmosphärendruck unter Verwendung des reinen Cyanocobalamins des Handels.

Das Cyanocobalamin ist in den genannten verdünnten Säuren (HCl, HBr, HJ, H₂SO₄) löslich, wird jedoch bei Raumtemperatur von ihnen nicht angegriffen.

Die Geschwindigkeit, mit der die Lösung durch die Zinksäule geleitet wird, soll so geregelt werden, daß der pH-Wert, der zwischen 2 und 2,5 bei Eintritt der Lösung in die Säule lag, beim Verlassen derselben einen Wert von etwa 6,5 aufweist. Beim zu schnellen Hindurchleiten ist die Hydrierung nicht vollständig. Beim zu langsamen Hindurchleiten braucht man keinen Abbau der Cobalaminmoleküle durch zu starke Hydrierung zu befürchten, da das erfindungsgemäße Verfahren eine quantitative Abstimmung der verwendeten Säurenmenge und der zu reduzierenden Cyanocobalaminmenge gewährleistet. Trotzdem leitet man zweckmäßig die Flüssigkeit so schnell durch, wie mit einer vollständigen Hydrierung zu vereinbaren ist, damit man die Oxydation sofort nach der Reduktion durchführen kann. Die Geschwindigkeit hängt von den Abmessungen der verwendeten Einrichtung ab. So beträgt der Durchsatz bei einer Säule mit einem Durchmesser von 40 mm und einer Höhe der Zinkschicht von 15 cm zwischen 0,600 und 0,8001 pro Stunde.

Der methodische Charakter der sich abspielenden Reaktion ermöglicht ein anteilweises Einwirken auf die verschiedenen Faktoren der Gleichgewichtsverschiebung, was einen der wesentlichen Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens darstellt. Ein anderer, im übrigen durch den vorhergehenden bedingter Vorteil liegt in der erhöhten Ausbeute der Reaktionen. Nachstehend wird eine zur Durchführung der aufeinanderfolgenden Hydrierung und Oxydation geeignete Einrichtung beschrieben.
Zur Abtrennung der löslichen Zinksalze aus der erhaltenen Hydroxocobalaminlösung führt man diese Salze mittels einer mineralischen Base, z. B. NaOH, NH₄OH, Ba(OH)₂, in unlösliches Zinkhydroxyd über, indem man den pH-Wert der Lösung auf über

ίο 9,2 erhöht. Das ausgefällte Zinkhydroxyd wird dann abfiltriert, und das Filtrat wird im Vakuum zur Trockne eingedampft. Der mit einer kleinen Menge Methylalkohol aufgenommene Rückstand ergibt eine rote Lösung. Nach der Filtration dampft man das Filtrat zur Gewinnung des rohen Hydroxocobalamins ein.

Die Zeichnung zeigt einen Längsquerschnitt durch eine bevorzugte Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

1 ist ein Tropftrichter, in den man die saure Cyanocobalaminlösung 2 einfüllt. Der Stiel 3 des Tropftrichters 1 besitzt einen den Zufluß regelnden Hahn 4 und ist vakuumdicht auf einer Säule 5 befestigt, die in der geeigneten Höhe durch einen verstellbaren Halter 21 gehalten wird. Die Säule 5 enthält granuliertes Zink 6, das auf einer im unteren Teil angeordneten porösen Platte 7 ruht. Ein Hahn 8 ermöglicht die Einstellung des Flüssigkeitsablaufs am Ausgang der Säule 5, die in ein dünnes Rohr 9 ausläuft, das wiederum in ein senkrechtes Rohr 10 hineinragt. Der Innendurchmesser des Rohrs 10 ist größer als der Außendurchmesser des Rohrs 9, so daß zwischen den beiden ein ringförmiger freier Raum 20 verbleibt. Das Rohr 10, dessen oberes Ende 11 und dessen unteres Ende 12 offen sind, ist vakuumdicht im Hals 13 eines Kolbens 14 befestigt, der einen Ansatz 15 besitzt, der den Anschluß eines zu einer nicht gezeigten Vakuumpumpe führenden Schlauchs ermöglicht. Der Kolben 14 enthält zu Beginn des Verfahrens Wasser 16, dessen Spiegel unterhalb des Ansatzes 15 liegt und das untere Ende 12 des Rohres 10 taucht in dieses Wasser ein.

Nachdem die Lösung die Säule 5 durchlaufen hat und die Hydrierung erfolgt ist, fällt sie aus dem unteren Ende des Rohres 9 in das Wasser 16, während unter der Saugwirkung des Ansatzes 15 Luft durch das obere Ende 11 des Rohres 10 in den ringförmigen Raum 20 eintritt. Diese Luft zerteilt die Tropfen 22 und umhüllt die dabei gebildeten kleinen Tröpfchen. Unterhalb des äußeren Endes 12 perlt die so mit Tröpfchen beladene Luft dann durch die Mischung aus dem Wasser und der hineingelangten Lösung. Auf diese Weise wird die Oxydation des Cobalamins vollendet.

Diese äußerst einfache Einrichtung ermöglicht eine technische Arbeitsweise.

Beispiel 1

Man löst 0,20 g Cyanocobalamin in 50 cm³ einer V₁₀ n-Salzsäurelösung. Diese Lösung wird durch eine Säule aus 40 g granuliertem, metallischem Zink (Teilchengröße zwischen 500 und 800 μ) geschickt. Wenn die ganze Lösung die Säule durchlaufen hat, wäscht man diese zweimal mit 10 cm³ destilliertem Wasser.

Die Flüssigkeit wird in einem Kolben aufgefangen, durch welchen während der ganzen Operation ein

Luftstrom perlt. Die Luftoxydation wird 10 Minuten nach Auffangen des letzten Waschwassers fortgesetzt. Die Lösung ist dann rubinrot gefärbt.

Man neutralisiert dann mit einer V₁₀ n-Natriumhydroxydlösung unter Rühren zur Ausfällung der Zinksalze, filtriert die Lösung und dampft sie im Vakuum bei tiefer Temperatur (5 bis 10° C) bis zur Trockne ein. Man erhält auf diese Weise 0,17 g rohes Hydroxocobalamin.

Dieses Produkt wird dann in 20 cm³, von Mineralstoffen und CO₂ befreitem Wasser gelöst, und man gibt 180 cm³ Aceton zu, worauf man in der Kälte während 24 Stunden auskristallisieren läßt. Die gebildeten HydroxocobalaminkristaUe werden abfiltriert und dann mit einigen Kubikzentimetern Aceton und anschließend mit Äther ausgewaschen. Sie werden dann bei Raumtemperatur im Vakuum getrocknet. Diese Kristalle bilden etwa 0,13 g reines Hydroxocobalamin.

Beispiel 2

40 g Vitamin B 12 werden in 8 1 einer V₈ n-Schwefelsäurelösung gelöst. Diese Lösung wird dann durch eine 600 g metallisches, granuliertes Zink mit einer Korngröße von etwa 1000 μ enthaltende Säule geschickt. Man regelt den Säuredurchlauf, indem man den pH-Wert der erhaltenen Flüssigkeit auf etwa 6,5 hält. Dann spült man zweimal mit 500 cm³ Wasser durch.

Das Hindurchleiten von Luft erfolgt während 10 Minuten nach beendeter Spülung.

Die erhaltene Lösung wird mit Natriumhydroxyd bis zu einem pH-Wert von 9,5 neutralisiert.

Dann filtriert man und dampft im Vakuum bei tiefer Temperatur bis zur Trockne ein.

Das Produkt wird dann in 21 von Mineralstoffen und Kohlensäure befreitem Wasser gelöst. Man versetzt mit 18 1 Aceton und läßt während 24 Stunden zwischen 5 und 10° C auskristallisieren. Man filtriert, wäscht mit Aceton und Äther und trocknet im Vakuum bei Raumtemperatur. Dabei erhält man 33 g HydroxocobalaminkristaUe.

Beispiel 3

Man geht wie im Beispiel 2 vor, wobei man die 8 1 der 40 g Vitamin B 12 enthaltenden Schwefelsäurelösung während 4 Stunden durch eine Zinksäule laufen läßt.

Die erhaltene Lösung wird mit Barytwasser bis zu einem pH-Wert von 9,5 versetzt. Man fällt auf diese Weise das Zinkhydroxyd und das Bariumsulfat aus. Dabei erhält man schließlich 32,5 g HydroxocobalaminkristaUe.

Beispiel 4

55

Man stellt eine Lösung von 10 g Cyanocobalamin in 2,5 1 V₁₀ η-Schwefelsäure her. Die Lösung wird durch eine 400 g granuliertes Zink mit einer Korngröße von etwa 800 μ enthaltende Säule geschickt. Der Durchfluß dauert 2 Stunden. Beim Austritt aus der Säule beträgt der pH-Wert 6,4. Man spült und setzt das Hindurchleiten von Luft wie vorstehend beschrieben fort.

Dann neutralisiert man mit Kalk unter Rühren, bis sich der pH-Wert auf einem über 9,5 liegenden Wert hält. Das in Form des Oxydhydrats ausgefällte Zink wird zusammen mit dem größten Teil des gebildeten Sulfats abfiltriert. Man filtriert und arbeitet weiter wie in den vorhergehenden Beispielen. Dabei erhält man 6,5 g reine HydroxocobalaminkristaUe.

Beispiel 5

Man löst 5 g Cyanocobalamin in 11 ¹Ao n-Jodwasserstoffsäure. Die Lösung wird wie vorstehend durch eine Säule aus granuliertem Zink geschickt. Nach der Oxydation fällt man das Zink durch Zugabe von Natriumhydroxyd aus. Beim Weiterarbeiten, wie vorstehend beschrieben, erhält man etwa 3,2 g reine HydroxocobalaminkristaUe.

Beispiel 6

5 g Cyanocobalamin werden in 1,2501V₁₀ n-Bromwasserstoffsäure gelöst. Wenn man, wie vorstehend beschrieben, vorgeht, erhält man 3 g reines Hydroxocobalamin.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von Hydroxocobalamin (Vitamin B 12 b) durch Reduktion einer Lösung von Cyanocobalamin (Vitamin B 12) mit granuliertem Zink und anschließende Oxydation, dadurch gekennzeichnet, daß man bei Raumtemperatur und Atmosphärendruck eine Lösung des Cyanocobalamin in stark mit Wasser verdünnter Chlorwasserstoffsäure, Bromwasserstoffsäure, Jodwasserstoffsäure oder Schwefelsäure, deren pH-Wert zwischen 2 und 2,5 liegt, durch eine Säule aus granuliertem, eine Korngröße zwischen 200 und 1400 μ, vorzugsweise zwischen 500 und 800 μ, besitzendem Zink laufen läßt und die Lösung unmittelbar nach ihrem Austritt aus der Säule nach Verdünnung mit Wasser durch Hindurchleiten von Luft oder einem anderen oxydierenden Gas oxydiert, worauf man die mit dem gewünschten Produkt vermischten löslichen Zinksalze mittels Natronlauge, Ammoniakwasser oder Barytwasser in unlösliches Zinkhydroxyd überführt und abtrennt und dann das rohe Hydroxocobalamin aus der so erhaltenen wäßrigen Lösung in an sich bekannter Weise abtrennt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchflußgeschwindigkeit so geregelt wird, daß der pH-Wert der die Säule verlassenden Lösung etwa 6,5 beträgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lösung des reduzierten Cyanocobalaniins zwecks Oxydation in dem oxydierenden Gasstrom dispergiert wird.

In Betracht gezogene Druckschriften: Hev. Chim, Acta, 34 (1951), S. 1356 bis 1361.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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