DE19534366C2 - Verfahren zur Herstellung von 2,3,4,6-Tetra-O-benzyl-D-glucopyranose und 2,3,4,6-Tetra-O-allyl-D-glucopyranose - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von 2,3,4,6-Tetra-O-benzyl-D-glucopyranose und 2,3,4,6-Tetra-O-allyl-D-glucopyranoseInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von
2,3,4,6-Tetra-O-benzyl-D-glucopyranose 1 und 2,3,4,6-Tetra-O-
allyl-D-glucopyranose 6.
2,3,4,6-Tetra-O-benzyl-D-glucopyranose 1 ist eine Feinchemika
lie, die gehandelt und demgemäß im technischen Maßstab produ
ziert wird.
2,3,4,6-Tetra-O-benzyl-D-glucopyranose 1 wurde erstmals 1961
von Schmadel und Schmidt synthetisiert (O. Th. Schmidt,
H. Schmadel, Justus Liebigs Ann. Chem. 1961, 149, 649).
Dieses Verfahren wird seither als einziger Zugang zu 1 mit
einer Gesamtausbeute von ca. 30% technisch genutzt (vergleiche
Bild 1). Man verfährt dabei so, daß das aus α-Methylglucosid 2
mittels Kaliumhydroxid und Benzylchlorid synthetisierte
Glucosid 3 durch Erhitzen (24 Stunden bei 100°C) in einer
Mischung aus verdünnter Salzsäure in Essigsäure am anomeren
Zentrum hydrolysiert und anschließend 1 kristallisiert wird. 2
selbst wird in einer einstufigen Reaktion aus Glucose erhalten.
Von Fletcher und Claudemans wurde 1972 dasselbe Verfahren
geringfügig modifiziert und mit einer Ausbeute von 70%
publiziert (C. P. J. Claudemans, H. G. Fletcher, Methods in
Carbohydrate Chemistry 1972 vol. VI, 373-376 (Academic Press,
New York)).
Diese Ausbeute kann aber synthetisch nicht nachvollzogen
werden. Dies ist erklärbar durch eine teilweise Abspaltung der
Benzylether unter den drastischen Hydrolysebedingungen.
2,3,4,6-Tetra-O-allyl-D-glucopyranose 6 ist in der Literatur
noch nicht beschrieben worden.
Die vorliegende Erfindung hat die Aufgabe, ein technisch
einfaches Verfahren zur Herstellung von 2,3,4,6-Tetra-O-benzyl-
D-glucopyranose 1 und 2,3,4,6-Tetra-O-allyl-D-glucopyranose 6
in guten Ausbeuten aufzuzeigen.
Entsprechend der vorliegenden Erfindung wird das dadurch
erreicht, daß man Octa-O-benzylsaccharose 4 durch
katalytische Spaltung mit Salzsäure zu 2,3,4,6-Tetra-O-benzyl-D-glucopyranose
1 umsetzt (vergleiche Bild 2).
Die Gewinnung von 2,3,4,6-Tetra-O-benzyl-D-glucopyranose 1 aus
Octa-O-benzylsaccharose 4 wurde von Fletcher et. al. (R. K.
Ness, H. W. Diehl, H. G. Fletcher, Carbohyd. Res. 1970, 13, 23
-32) beschrieben. Dazu wurde in Eisessig bei 65°C unter
Zusatz von zweimolarer Schwefelsäure hydrolysiert. Die
eingesetzte Octa-O-benzylsucrose 4 wurde durch Benzylierung von
Saccharose und nachfolgende Reinigung des Rohprodukts durch
Säulenchromatographie erhalten.
Nach unserem erfindungsgemäßen Verfahren wird Octa-O-benzyl
saccharose 4 als Rohprodukt ohne vorherige kostenintensive
chromatographische Reinigung eingesetzt und unter Zusatz von
Salzsäure unter schonenden Hydrolysebedingungen in einer Zeit
von 20-60 min bei Temperaturen zwischen 50-60°C in einem
organischen Lösungsmittel oder -gemisch zu 2,3,4,6-Tetra-O-
benzyl-D-glucopyranose 1 hydrolysiert, wobei 1 nach der
Kristallisation in hoher Reinheit anfällt.
Verwendet werden können beispielsweise Alkohole wie Ethanol,
Isopropanol, Ketone wie Aceton oder Aromaten wie Benzol,
Toluol.
Eine kürzere Hydrolysezeit macht die Spaltung nun auch
attraktiv zur Anwendung in kontinuierlich betriebenen
Reaktoren. Zusätzlich tritt eine deutliche Reduktion der
Heizkosten ein.
Die als Nebenreaktion stattfindende saure Hydrolyse der
Benzylether (nach dem Verfahren von Fletcher tritt eine
teilweise Zersetzung von Octa-O-benzylsaccharose 4 ein) kann
dadurch verhindert werden.
Diese Abspaltung der Benzylether ist das Hauptproblem der
Synthese nach dem bisher praktisch verwendeten Verfahren von
Schmadel und Schmidt (siehe oben), bei dem in 24 Stunden bei
80-100°C hydrolysiert wird und damit wesentlich drastischere
Hydrolysbedingungen als beim erfindungsgemäßen Verfahren
benötigt werden.
Octa-O-benzylsaccharose 4 kann mittels verschiedener Methoden
aus der Saccharose gewonnen werden, beispielsweise nach
M. E. Tate, C. T. Bishop, Can. J. Chem. 1963, 41, 1801-1806
oder T. Iwashige, H. Saeki, Chem. Pharm. Bull. 1967, 15 (11),
1803-1806.
Durch Verwendung von Saccharose anstelle von α-Methylglucosid
2 als Edukt tritt zusätzlich eine Kostenersparnis im Vergleich
zu literaturbekannten Verfahren ein. Saccharose kann direkt
anstelle des α-Methylglucosides 2 in dieselbe
Benzylierungsreaktion eingeschleust und anschließend bei
geringer Temperatur schonender gespalten werden.
Saccharose(β-D-Fructofuranosyl-α-D-glucopyranosid, Rohrzucker)
ist ein wohlfeiler, nachwachsender Rohstoff mit solch einem
Fructofuranosylrest am anomeren Zentrum der Glucose, welcher am
Beispiel der alkylierten Saccharosen als sehr säurelabile
Schutzgruppe verwendet werden kann. Saccharose kann nahezu
quantitative gespalten werden.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren können durch Weglassen
der Chromatographiestufe größere Mengen an 2,3,4,6-Tetra-O-
benzyl-D-glucopyranose 1 in guten Ausbeuten und hoher Reinheit
erhalten werden.
Auf der Basis des erfindungsgemäßen Verfahrens ist auch ein
technisch interessanter Zugang zur bisher nicht literaturbe
schriebenen 2,3,4,6-Tetra-O-allyl-D-glucopyranose 6 möglich.
Hierbei wird als Ausgangsstoff Octa-O-allylsaccharose 7
eingesetzt.
Es hat sich aber gezeigt, daß 2,3,4,6-Tetra-O-allyl-D-
glucopyranose 6 schlechter auskristallisiert als 2,3,4,6-Tetra-
O-benzyl-D-glucopyranose 1.
Führt man die Spaltung von Octa-O-allylsaccharose 7
(ungereinigtes Rohprodukt) jedoch in einem aprotischen
Lösungsmittel wie Methylenchlorid unter wasserfreien
Bedingungen und Lewissäurekatalyse, mit 0.05
Äquivalente Bortrifluorid-Etherat in Gegenwart von 1,05
Äquivalenten Ethanthiol durch, so erhält man 6 und 2-Ethylthio-
1,3,4,6-tetra-O-allylfructo-D-furanosid 8 in äquimolaren Mengen
(siehe Bild 3).
Aufgrund der geringen Polarität von 8 gelingt eine fast
quantitative Abtrennung von 2,3,4,6-Tetra-O-allyl-D-
glucopyranose 6 durch Kristallisation aus Hexan bei -25°C.
Diese Variante der Spaltung ließe sich auch auf das Verfahren
zur Herstellung von 2,3,4,6-Tetra-O-benzyl-D-glucopyranose 1
übertragen.
Aufgrund der erleichterten Abtrennung von 1 gegenüber 6 durch
Kristallisation würde diese Variante aber die Synthese unnötig
verteuern.
Auch andere Nucleophile lassen sich hierbei verwenden,
beispielsweise Methanol, Cysteinderivate, Trimethylsilylazid,
wobei das Nucleophil immer das intermediär entstehende,
alkylierte Fructofuranosyl-Kation angreift.
Das erfindungsgemäße Verfahren soll anhand von Beispielen näher
erläutert werden:
10 g (29.21 mmol) Saccharose in Form von Puderzucker wird mit
10 g (14 eq) Natriumhydrid in 300 ml Dimethylformamid gelöst
und unter Eiskühlung mit 34 ml (13 eq) Benzylbromid versetzt.
Anschließend rührt man noch 3 Stunden bei Raumtemperatur,
versetzt dann mit 30 ml Methanol und engt den Ansatz bei 5 mbar
und 80°C Badtemperatur ein. Es wird mit Methylenchlorid und
Wasser gelöst, die organische Phase nochmals mit Wasser
gewaschen und mit Magnesiumsulfat getrocknet. Das nach dem
Eindampfen erhaltene Rohprodukt wird zur Entfernung des
Dibenzylethers bei 0.05 mbar auf 180°C erhitzt und alle
flüchtigen Verunreinigungen abdestilliert. Den Rückstand löst
man sodann in Ether und entfärbt durch Filtration über
Aktivkohle/Celite. Es verbleiben nach dem Eindampfen 29.5 g (95%)
eines zähen hellbraunen Öles.
Ein alternatives Benzylierungserfahren unter Verwendung von
Benzylchlorid und Kaliumhydroxid in Dimethylsulfoxid wird von
Iwashige und Saeki mit einer Ausbeute von 85% beschrieben
(T. Iwashige, H. Saeki, Chem. Pharm. Bull. 1967, 15 (11), 1803-
1806).
Das Rohprodukt der Benzylierung (29.5 g) wird in 300 ml Aceton
und 15 ml 37% Salzsäure gelöst und 20 Minuten unter Rückfluß
gekocht (55°C). Nach dem Einrotieren des Ansatzes löst man in
Methylenchlorid und wäscht mit Wasser. Dann wird mit
Magnesiumsulfat getrocknet und das Lösungsmittel abdestilliert.
Der Rückstand wird in wenig heißem Essigester gelöst, zur
Fällung von 1 mit Hexan versetzt und über Nacht bei -25°C
gelagert.
Nach dem Absaugen verbleiben 16.3 g Rohprodukt. Dieses wird zur
weiteren Reinigung in siedendem Methanol gelöst und zur
Kristallisation bei -25°C gelagert. Es ergeben sich nach dem
Absaugen und Trocknen 10.6 g 1, entsprechend einer Ausbeute von
70%.
Fp (von 1): 153°C (Fluka: 153-156°C).
[a] 20|D (von 1) = 20.8° (c = 3, Chloroform); Literaturwert:
21.7° (c = 2.2, Chloroform).
25 g (73 mmol) Puderzucker werden zusammen mit 26 g (15 eq)
Natriumhydrid in 1 L Dimethylformamid gelöst und unter
Eiskühlung mit 95 ml (15 eq) Allylbromid versetzt. Danach wird
bei Raumtemperatur noch 2 Stunden gerührt, dann mit Methanol
gequencht, das Lösungsmittel abrotiert und der Rückstand
zwischen Wasser und Toluol verteilt. Nach dem Trocknen der
organischen Phase und dem Eindampfen selbiger verbleiben 44 g
Rohprodukt 7 (91%). Aufgrund der Flüchtigkeit der
Reaktionsnebenprodukte fällt 7 sehr sauber und fast farblos an.
43 g (65 mmol) 7 werden zusammen mit 5.0 ml (1.05 eq)
Ethanthiol in absolutem Methylenchlorid gelöst und mit
Molekularsieb 4 Å 30 min gerührt. Zur Katalyse der Reaktion
versetzt man mit 0.41 ml (0.05 eq) Bortrifluorid-Etherat und
rührt noch weitere 15 min.
Anschließend gießt man auf gesättigte Natriumhydrogen
carbonatlösung, trocknet die organische Phase und dampft das
Lösungsmittel ab. Der Rückstand wird in ca. 500 ml Hexan gelöst
und bei -25°C gelagert. Der Beginn der Kristallisation macht
sich durch Gelierung des gesamten Kolbeninhaltes bemerkbar.
Durch kräftiges Schütteln beginnt sich die Lösung zu trüben und
es kristallisieren 16.6 g (75%) 6 aus. Fp (von 6): über 260°C
(Zersetzung).
[a] 20|D (von 6) = aufgrund der ausgesprochen schlechten
Löslichkeit der kristallisierten Verbindung 6 noch nicht
bestimmt.
Claims (3)
1. Verfahren zur Herstellung von 2,3,4,6-Tetra-O-benzyl-D-
glucopyranose und 2,3,4,6-Tetra-O-allyl-D-glucopyranose
dadurch gekennzeichnet, daß man Octa-O-benzylsaccharose
beziehungsweise Octa-O-allylsaccharose ohne vorherige
chromatographische Reinigung in einem organischen Lösungsmittel
unter Zusatz von Salzsäure löst, 20-60 Minuten bei
Temperaturen von 50-60°C reagieren läßt und dann das
entstehende Endprodukt durch Kristallisation reinigt.
2. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß als
Lösungsmittel Ethanol, Isopropanol, Aceton, Benzol, Toluol
oder Gemische davon eingesetzt werden.
3. Verfahren zur Herstellung der 2,3,4,6-Tetra-O-allyl-D-
glucopyranose dadurch gekennzeichnet, daß man Octa-O-
allylsaccharose ohne vorherige chromatographische Reinigung in
einem wasserfreien aprotische Lösungsmittel unter Zusatz von
Bortrifluorid-etherat als wasserfreie Säure in Gegenwart von
Ethanthiol löst, 20-60 Minuten reagieren läßt und dann das
entstehende Endprodukt durch Kristallisation reinigt.
Priority Applications (1)
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- 1995-09-15 DE DE1995134366 patent/DE19534366C2/de not_active Expired - Lifetime
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Also Published As
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