DE2712112B2

DE2712112B2 -

Info

Publication number: DE2712112B2
Application number: DE2712112A
Authority: DE
Inventors: Wilhelm V. Dipl.-Chem. Dr. Dahlhoff; Roland Dipl.-Chem. Dr. Koester
Original assignee: Studiengesellschaft Kohle gGmbH
Current assignee: Studiengesellschaft Kohle gGmbH
Priority date: 1976-03-25
Filing date: 1977-03-19
Publication date: 1979-07-26
Also published as: LU77008A1; DE2712112C3; JPS574638B2; NL172547C; ATA220876A; DE2712112A1; CH630328A5; GB1546273A; FR2345519A1; JPS6121561B2; IT1076129B; CA1076108A; BE852901A; AT342080B; JPS5728101A; JPS6116373B2; DE2759537C2; JPS52131504A; IE44728B1; FR2345519B1

Description

OH

Mol BEPDIB

OH

(H₃C)₃C-C-O

0-C-C(CH₃J₃
O

BEPDIB

C₂H₅
B

H₅C₂-B₁

B-C₂H₅

(EtBo)₃

In praktisch quantitativer Ausbeute gewinnt man nach den Gleichungen

B-C₂H₅ +

+ 1-C₄H₉-COOH

MoI(EtBo)₃

B-C₂H₅ + H₂O

meist isomerenfreie Derivate der Hydroxy-Verbmdungen mit den über zwei Sauerstoffatome am Molekül gebundenen O-Athylborandiyl-Gruppen In Abhangigkeit von der Zahl und der raumlichen Anordnung der vorhandenen Hydroxygruppen lassen sich erfindungsgemaß ein, zwei oder auch mehrere O-Athylborandiyl-

Reste in ein Molekül einfuhren Es ist aber außerdem auch die Einfuhrung von intermolekular gebundenen O-Athylborandiyl-Gruppen möglich

Als Hydroxyverbindungen kommen beispielsweise in Frage 1,2-Alkandiole, 1,3-Alkandiole, 1,2,4-Alkantnole, 1,2,3,4-Alkantetraole, Alkanpentaole, Alkanhexaole sowie andere Alkanpolyole Ferner sind geeignet Aldo- und Ketotnosen bis -heptaosen sowie Di-, Tn- und weitere Oligosaccharide Auch Desoxyzucker sowie Zuckercarbonsauren und derer Anhydride lassen sich erfmdungsgemaß einsetzen Sämtliche Polymere mit Hydroxygruppen wie ζ B Starke oder Cellulose können ebenfalls verwendet werden

Die Derivate der Hydroxyverbindungen mit ausschließlich intramolekularen O-Athylborandiylresten erhalt man stets dann, wenn auf zwei stensch verknupfbare Hydroxylgruppen 0,5 Mol BEPDIB bzw '/3 Mol Athylboroxm eingesetzt und quantitativ umgesetzt wird Bei Verwendung von BEPDIB oder (EtBo)3 im Überschuß werden aus allen Verbindungen mit einer ungeraden Zahl von Hydroxygruppen intermolekulare O-Athylborandiyldenvate erhalten Außerdem bilden auch die Hydroxyverbindungen mit einer geraden Anzahl von OH-Gruppen O-Athylborandiyldenvate mit intermolekularer Verknüpfung, falls sich diese aus stenschen Gründen intramolekular nicht verknüpfen lassen

Die intramolekularen O-Athylborandiylderivate der Monosaccharide sind trotz der vielen möglichen Isomenen vollkommen einheitlich und meist im Vakuum ohne Zersetzung destillierbar Wesentlich fur die Zahl der intramolekular einfuhrbaren O-Athylborandiylgruppen ist die Anzahl und die Sterechemie der freien Hydroxylgruppen Auf 4 Hydroxygruppen in einer Verbindung wird 1 Mol BEPDlB oder 2/3 Mol Athylboroxm benotigt, wenn 2 O-Athylborandiylgruppen intramolekular aufgrund der stenschen Gegebenheiten eingeführt werden können Aldo- und Ketopentosen haben ζ B 4, die Aldo- und Ketohexosen ζ Β 5 mit O-Athylborresten substituierbare Hydroxygruppen Die Bis-O-athylborandiyldenvate ζ B der Aldo- und Ketopentosen haben daher die allgemeine Formel

C₅H₆O5(BC2H5)2

Im Gegensatz zu diesen enthalten die entsprechenden Derivate der Aldo- und Ketohexosen mit der allgemeinen Formel

C₆H₈O₆(BC₂Hs)₂

eine freie Hydroxylgruppe Glucose, Mannose oder Fructose lassen sich erfmdungsgemaß ebenso leicht und quantitativ in einheitliche Bis-O-athylborandiyldenvate überfuhren wie ζ B die Ribose, Arabinose oder die Xylose In allen Fallen wird jeweils nur ein Anomer bzw ein Ringisomer in praktisch quantitativer Ausbeute gebildet

Die Durchfuhrung des erfindungsgemaßen Verfahrens ist äußerst einfach Das unverdünnte Gemisch von Oligo- bzw von Polyhydroxyverbmdung und BEPDIB oder Athylbotoxin wird ζ B auf ca 8O⁰C erhitzt Man kann die Einfuhrung der O-Athylborandiylreste von ca -10⁰C bis etwa +150⁰C ohne Auftreten von Nebenreaktionen durchfuhren Es spalten sich Wasser und Pivalinsaure oder nur Wasser ab Vorteilhaft wird ζ B Pyridin als Verdünnungsmittel verwendet, aber es auch andere Losungsmittel sind geeignet So kann man Aliphaten wie Pentan, Hexan, Heptan, lsooctan, Decan oder Aromaten wie Benzol, Toluol, Xylol wie auch Cycloaliphaten und Cycloolefine wie Cycloocten, Cyclohexen, Cyclooctadien, Decalin oder Methylnaphthalin als Losungsmittel einsetzen Auch chlorierte Kohlenwasserstoffe wie Chlorbenzol, Chloroform oder Tetrachlorkohlenstoff und auch Äther wie Diathyl-, Athylbutyl-, Dibutylather oder Dioxan oder Tetrahydrofuran sind zu verwenden Die intramolekulare O-Athylborandiylisierung der Polyhydroxyverbindungen verlauft ζ B in Pyridin bei Raumtemperatur rasch und quantitativ Pro 2 Hydroxygruppen setzt man maximal 0,5 Mol BEPDIB oder »/3 Mol Athylboroxm ein Bei Erhöhung der BEPDIB-Menge oder der Athylboroxinmenge kommt es zu den erwähnten intermolekularen O-Athylbordiylisierungen Diese Reaktionen sind fur bestimmte Stofftrennungen erwünscht

Die Sacchand-Derivatisierung ist ausgesprochen ergiebig Die erfmdungsgemaß zuganglichen reinen O-Athylborandiyl-Derivate der Monosaccharide sind in Kohlenwasserstoffen löslich Intramolekulare O-Athylborandiyldenvate der Monosaccharide lassen sich ferner im Vakuum ohne Zersetzung destillieren

Die erfmdungsgemaß darstellbaren Verbindungen werden in trockener Luft bei Raumtemperatur auch nach tagelangem Stehen praktisch nicht verändert Die O-Athylborandiyldenvate können jedoch mit protonenhaltigen Stoffen reagieren Wasser, Alkohole sowie fremde hydroxyhaltige Verbindungen sind bei der Einwirkung von BEPDIB oder Athylboroxm auf die Hydroxyverbindungen möglichst auszuschließen, da dadurch Reagenz verbraucht wird und die O-Athylborandiyhsierung nur unvollständig ist

Entboryherungen der O-Athylborandiyldenvate sind in an sich bekannter Weise mit Methanol oder 1,2-Athandiol partiell bzw auch selektiv möglich

Daraus ergeben sich neue gezielte O-Denvatisierungen fur Oligohydroxyverbindungen Die vollständige Entborylierung fuhrt jeweils wieder zu den ursprunglichen Sacchanden bzw nach vorher erfolgter O-Derivatisierung zu deren Derivaten Dabei erhalt man meist sehr reine Verbindungen

Das erfindungsgemaße Verfahren eignet sich somit zum Reinigen von Polyhydroxyverbindungen Vor allem Saccharide oder deren Derivate können in hoher Ausbeute und Reinheit gewonnen werden Dies kann beispielsweise durch Destillation erreicht werden Em O-Athylborandiylderivat laßt sich oft von nicht fluchtigen Derivaten oder Verunreinigungen im Vakuum unzersetzt abdestillieren

Monosaccharide lassen sich so von den Disacchanden einfach trennen Die Trennungen verlaufen völlig ohne Verlust der eingesetzten Stoffe Das erfindungsgemaße Verfahren ist auch zur Trennung von verschiedenen Hydroxy-Verbmdungen geeignet Die O-Athylborandiyl-Denvate ζ B der Pentite und Hexite oder die der Pentosen und Hexosen sind jeweils voneinander trennbar Die wechselweise mtra- und intermolekulare Einfuhrung der O-Athylborandiyl-Reste gestattet namhch die Umwandlung von zwei Komponenten in je eine destillierbare und eine nicht destilherbare Verbindung

Die O-Athylborandiyl-Derivate eignen sich außerdem zur regioselektiven O-Denvatisierung von Alkanohgo- oder -polyolen sowie von Sacchanden bzw von Sacchand-Derivaten

Die erfmdungsgemaß einfuhrbaren O-Athylborandiyl-Reste sind den üblichen bifunktionellen Schutzgruppen wie ζ B den O-Isopropyliden- oder O-Benzyhden-Resten in einigen wesentlichen Merkmalen deutlich überlegen Die O-AthylborandiyI-Reste lassen sich

nämlich nicht nur äußerst schonend, sondern auch mit besonders guten Ausbeuten in die Hydroxy-Verbindungen einfuhren Das erfmdungsgemaße Verfahren liefert ferner unmittelbar besonders reine Produkte Außerdem ist der Zeitaufwand bei der Durchfuhrung relativ gering Besonders die Wiederabspaltung der O-Athylborandiyl-Gruppen ist unter vergleichsweise milden chemischen und thermischen Bedingungen möglich Die erfmdungsgemaße Reaktion bietet daher gute Möglichkeiten zur regioselektiven O-Derivatisierung von Alkan-Polyolen, von Sacchanden und von deren Derivaten Die vier Vergleichsbeispiele in der Tabelle 1 verdeutlichen dies

Tabelle 1

O-Denvatisierung von Monosacchanden mit und ohne O-Athylborandiyl-Derivate als Zwischenprodukte

Ausgangsverb

Bndprodukt

% Ausbeute	mit Hilfe	Lit-
	bisher ver	Zitat
bei Anwen	wendeter
dung des	Schutz
erfindungs-	gruppen
gemaßen	13
Verfahrens	44
61	25	(a)
75	37	(b)
79	(C)
69	(d)

D-Fructose

Methyl-jff-L-arabmo-pyranosid

D-Glucose

L-Sorbose

1-O-Benzoyl-D-fructo-pyranose 2-O-Benzoyl-methyI-^-L-arabinopyranosid 6-O-Acetyl-D-gluco-pyranose 1-O-Benzoyl-L-sorbose

(a) H Bredereck u W Protzer, Chem Ber 87, 1873 (1954)

(b) M Oldham u J Honeyman, J Chem Soc 1946, 986
(e) R B Duff, J Chem Soc 1957, 4730

Y Z Frohwein u J Leibowitz, Bull Res Council Israel, Sec A 11, 330(1963) (d) W R Sullivan, J Am Chem Soc 67, 837 (1945)

Einige O-Denvate von Sacchanden, die mit den bisher üblichen Verfahren nicht erhalten werden konnten, sind bei Anwendung des erfmdungsgemaßen Verfahrens ohne weiteres zuganglich Die mit Hilfe der bekannten Schutzgruppen nicht erhältlichen 1-O-Benzoyl-D-mannofuranose (K Freudenberg und A Wolf, Ber 300 [1925]), l-O-Acetyl-2-desoxy-D-ribopyranose und 1,5-Di-O-acetyl-L-rhamnofuranose (K Freudenberg und A Wolf, Ber 59, 836 [1926]) lassen sich über 0-Athylborandiyldenvate m hohen Ausbeuten und in reiner Form gewinnen

Die beim Umsatz von Polyhydroxyverbindungen mit Bis(äthylpivaloyloxy)diboroxan oder Äthylboroxin entstehenden O-Athylborandiylderivate sind in überwiegender Zahl neue Stoffe Einige dieser neuen Stoffe, deren Herstellung in den folgenden Beispielen beschrieben wird, seien hier zusammengestellt Ihre spezifische Charakterisierung erfolgt außer durch den optischen Drehwert und den Schmelzpunkt vor allem mit Hilfe der ¹H-, "B- und ¹³C-NMR-Spektren

(I) 1,2 3,4-Bis-O-athylborandiyl-iX-D-nbopyranose

(II) 1,2-3,4-Bis-O-athylborandiyl-iJ-L-arabinopyranose

(III) 1,2 3,5-Bis-O-athylborandiyl-«-D-xylofuranose

(IV) 1,2 3,5-Bis-O-athylborandiyl-jJ-L-rhamnopyranose .

(V) S^-O-Athylborandiyl^-desoxy-jJ-nbopyranose mit freier OH-Gruppe in 1-Stellung

(VI) 2,3 5,6-Bis-O-athylborandiyl-iX-D-mannofuranose mit freier OH-Gruppe in 1 -Stellung

(VH) 1,2 35-Bis-O-athylborandiyl-a-D-glucofurano-

se mit freier OH-Gruppe in 6-Stellung
(VIII) 1,2 3,4-Bis-O-athylborandiyl-a-D-galactopyranose mit freier OH-Gruppe in 6-Stellung (IX) 2,3 4,6-Bis-O-athylborandiyl-a-methyl-D-man-

nopyranosid
(X) 4,6-O-Äthylborandiyl-a-methyl-D-glucopyranosid mit freien OH-Gruppen in 2- und

3-Stellung
(XI) 2,4-O-Athylborandiyl-^-methyl-D-xylopyra-

nosid mit freier OH-Gruppe in 3-Stellung (XII) 2,3 4,5-Bis-O-athyIborandiyl-ß-D-fructopyranose mit freier OH-Gruppe in 1 -Stellung

(XIII) 2,3-4,6-Bis-O-athylborandiyl-oc-L-sorbofuranose mit freier OH-Gruppe in 1-Stellung

(XIV) 1,2-3,4-Bis-O-athylborandiyl-D-tagatofuranose mit freier OH-Gruppe in 5-SteIlung

(XV) 3,4-O-Äthylborandiyl-jJ-methyl-L-arabinopy-

ranosid mit freier OH-Gruppe in 2-Stellung (XVI) 2,3-O-Äthylborandiyl-^-D-ribopyranosid mit freien OH-Gruppen ml- und 4-Stellung

(XVII) 2,3-O-Äthylborandiyl-a-rhamnofuranose mit freien OH-Gruppen in 1- und 5-Stellung

(XVIII) 2,3-0-Athylborandlyl-D-rlbo-pentono-l,4-lacton mit freier OH-Gruppe in 5-Stellung

(XIX) 1 ^-O-Äthylborandiyl-D-glucurono-S.ö-lacton

mit freier OH-Gruppe in 5-Stellung (XX) 4,6-O-Äthylborandiyl-N-acetyl-D-glucosamin mit freien OH-Gruppen m 1- und 3-Stellung

Die erfmdungsgemaß herstellbaren intermolekularen O-Athylborandiyl-Denvate bestehen z. B aus zwei Sacchand-Molekulen Es handelt sich um viskose Flüssigkeiten Die sogenannten Hexose-Dimeren mit der allgemeinen Formel

(C₆H₇O₆MBC₂H₅)S
bilden sich ζ Β aus Glucose entsprechend folgender

Gleichung

CH₂OH

H₅C₂B

O BC₂H₅

(XXl)

Verbindung XXI aus Glucose ist wie Verbindung XXII aus Mannose eine farblose, viskose, nicht destillierbare Flüssigkeit

(XXI) 6,6'-O-Athylborandiyl-bis-(l,2 3,5-di-O-athyl-

borandiyl-a-D-glucofuranose (XXII) l,l'-O-Athylborandiyl-bis-(2,3 5,6-di-O-athylborandiyl-a-D-mannofuranose

Die intra- und die intermolekularen O-Athylborandiyl-Derivate der Alkanpolyole sowie die der Mono-, Di- und Trisacchande sind m aliphatischen oder aromatischen Kohlenwasserstoffen gleichermaßen gut loslich Die intramolekularen O-Athylborandiyl-Derivate der Alkanoligoole wie ζ B die der Hexite sowie die der Monosaccharide sind ohne jegliche Zersetzung im Vakuum destillierbare Flüssigkeiten Die intramolekularen O-Athylborandiyl-Derivate der Disaccharide sind dagegen nicht destillierbar Dies ist auch bei den Derivaten der Monosaccharide mit intermolekularer O-Athylborandiyl-Gruppe der Fall

Beschreibung der Versuche

Sämtliche Experimente werden unter Ausschluß von Feuchtigkeit und Luft durchgeführt Man arbeitet vorteilhaft unter dem Schutz eines Inertgases wie ζ Β Reinstickstoff oder Argon

Beispiel 1

1,2 3,4-Bis-O-athylborandiyl-jJ-L-arabinopyranose
(II) Eine Losung von 22,4 g (75,3 mmol) BEPDIB in 20 ml Benzol gibt man bei Raumtemperatur zur gerührten Suspension von 7,5 g (50 mmol) L-Arabinose in 20 ml Benzol Nach 30 mm Ruhren wird von 0,5 g unveränderter L-Arabinose abfiltriert Anschließend engt man im Vakuum ein und erhalt beim Destillieren 9,5 g (90%) 99,3 proz (GC) II 0,9 g dunkelbrauner Ruckstand

¹¹B-NMR (2,2-Dimethylbutan) δ = 35,4 ppm

(Hwb = 900 Hz)

Beispiel 2

3,4-O-Athylborandiyl-2-desoxy-ß-D-ribopyranose
(V) Man tropft in 15 min bei Raumtemperatur eine Losung von 5,5 g (18,5 mmol) BEPDIB in 10 ml Benzol zur gerührten Losung von 5 g (37,3 mmol) 2-Desoxy-D-nbose m 20 ml Pyndin Die Mischung wird im Vakuum konzentriert Anschließend gewinnt man bei der Destillation 6,2 g (97%) kristallines V

"¹B-NMR (Acetonitril) 32,9 ppm (Hwb = 220Hz) Gef 6,2%

Sinngemäß werden andere Polyhydroxyverbindungen gemäß Tabelle 2 umgesetzt

Tabelle 2

O-Borandiylisierung von Aldopentosen, Desoxypentosen und -hexosen mit BEPDIB

Bei spiel	Erhaltene Verbin dung	Name	Pentose Einwaage	mmol	BEPDIB	5,5	mmol	Destilla tions- produkt	Sdp ^cC/10"³ Torr	%B (% B_c)**)	Gef	(c, CCl₄)
			g		g	22,4		g	(Schmp)	Ber
				37,3		18,3	18,5	(%)*)			6,20 (1,96)
2	V	2-Desoxy- Dtfibose	5	50	9,9	75,3	6,2 (97)	95-98 (88)	6,29	9,60 (3,40)	-55,8 (0,7, DMSO)
1	II	L-Arabmose	7,5	28	19,3	61,4	9,5	68-69	9,57 (3,19)	9,50 (3,10)	+10,9 (3,8)
3a	III	D-Xylose	4,2	33,3	10,6	35,2	5,8 (92)	74	9,57 (3,19)		33,4 (2)
3b			5	30		64,8	5,8 (99)			9,50 (3,27)
4a	I	D-Ribose	4,5	35,3	35,6	6,2 (92)	78	9,57 (3,19)		9,9 (2)
4b			5,3			7,2 (90)	78
							909530/407

	9	27 12 1	12	Sdp C/10"³ Torr	10	Gef	[a)f (c, CCI₄)
Fortsetzung				(Schtnp )
Bei- Erhaltene spiel Verbin dung	Name Pentose Einwaage	BEPDIB	Destilla tions- produkt		%B (% B_c)**)
	g mmol	g mmol	g	78	Ber	9,05 (2,97)
			(%)*)	77-78			-10,2 (2,9)
4c	5,1 34	10,1 33,9	6,2 (92)
5 IV L-Rhamnose 4,1 25 ) Bezug auf Umsatz *) Liebigs Ann Chem 704,70(1967)	7,4 24,8	5,7 (96)	9,01 (3,00)
	Beispiel	6

2,3 5,6-Bis-O-athylborandiyl-a-D-mannofuranose D-Mannose in 20 ml Pyndm Nach Abziehen der leicht

(Vl) 8,3 g (27,8 mmol) BEPDlB in 20 ml Benzol tropft fluchtigen Anteile gewinnt man 6,8 g (96%) farblose man in 10 min bei Raumtemperatur zu 5 g (27,8 mmol) Flüssigkeit (VI)

Beispiel 7

2,3 4,5-Bis-O-athylborandiyl-j5-D-fructopyranose Anteile im Vakuum (10-¹ bis 10~³Torr) erhalt man 6,8 g

(XII) Eine Losung von 8,4 g (27,8 mmol) BEPDIB in (96%) farblose Flüssigkeit (XII)

20 ml Benzol tropft man in 1 h bei Raumtemperatur zur 30 Sinngemäß werden andere Polyhydroxyverbindun-

geruhrten Suspension von 5 g (27,8 mmol) D-Fructose in gen gemäß Tabelle 3 umgesetzt
20 ml Pyridm Nach Abziehen der leichtfluchtigen

Tabelle 3

O-Athylborandiyhsierung von Aldo- und Ketohexosen mit BEPDIB

Bei- spiel	Erhaltene Verbin dung	Name	Hexose	5	mmol	BEPDIB	8,4	mmol	Destilla- tions- produkt	Sdp	%B (% Bc)	Gef	Mf
			g	10	27,8	S	16,5	28,2	g (%)	°C/10~³ Torr	Ber	8,40 (2,78)	(c, DMSO)
7	XII	D-Fructose	5	55,5	8,3	55,4	6,8 (96)	99	8,45 (2,82)	8,38 (2,46)	-52 (3,7)
8	VII	D-Glucose	5	27,8	8,4	27,8	13,3 (94)	120	8,45 (2,82)	8,43 (2,79)	50,5 (4,6)
6	VI	D-Mannose	5	27,8	8,4	28,2	8,6 (96)	126	8,45 (2,82)	8,50 (2,90)	19,2 (1,7)
9	VIII	D-Galactose	2	27,8	3,3	28,2	7 (99)	119	8,45 (2,82)		13,1 (1,1)
10	XIII	L-Sorbose		11,1		11,1	6,8 (96)	120	8,45 (2,82)		-36,8 (6,1)
11	XIV	D-Tagatose	2,7 (95)	98	8,45 (2,82)

O-Athylborandiyhsierung von Sacchanden mit BEP-DlB ohne Losungsmittel

Beispiel 12

6,6'-O-AthylborandiyI-bis-(l ,2 3,5-di-O-athylborandiyl-Λ-D-glucofuranose)

Eine Mischung von 3,4 g (18,9 mmol) D-Glucose und 18,5 g (62 mmol) BEPDlB (vgl das vorstehende

Reaktionsschema, Seite 12) erwärmt man 30 min unter Ruhren auf 80⁰C Nach Abdestillieren der leicht fluchtigen Anteile im Vakuum erhalt man 5 g (96,5%) viskoses Produkt XXI

iH-NMR (60 MHz, CCl₄) τ = 5,85 und 9,13 ppm im gef Verhältnis 12,4 26,6, ber 14 25 O()

()
Ber B 9,84, Gef B 9,59

Beispiel 13

1,1 '-O-Athylborandiyl-bis-(2,3.5,6-di-O-athylborandiyl-Λ-D-mannofuranose)

Aus 3,6 g (20mmol) Mannose und 18,2 g (61 mmol) BEPDIB (vgl das vorstehende Reaktionsschema, Seite 12) erhalt man nach 30 min Ruhren bei 15O⁰C und Abdestillieren der leicht fluchtiger Anteile im Vakuum 5,4 g(99%) viskoses Produkt XXIl

¹H-NMR (60 MHz, CCl₄). τ = 5,78 und 9,11 ppm im gef Verhältnis 13,3 25,7,ber.l4 25 C₂2H39O₁₂B₅(549,6)

Ber B 9,84, Gef B 10,02

10 Beispiel 14

2,4-0-Athylborandiyl-j8-methyl-D-xylopyranosid (XI) Eine Losung von 4,6 g (15,4 mmol) BEPDIB m 10 ml Benzol wird in 15 min bei Raumtemperatur zu 5 g (30,5 mmol) ß-Methyl-D-xylopyranosid m 20 ml Pyridin getropft Nach 30 mm Ruhren wird im Vakuum (10~³ Torr) eingeengt (T_max = 60⁰C) Man gewinnt beim Destillieren im Vakuum 5,1 g (83%) farblose Flüssigkeit (XI) und 0,6 g Ruckstand - IR 3490 cm - « (OH)

Sinngemäß werden andere Polyhydroxyverbindungen gemäß den Tabellen 4,5 und 6 umgesetzt

Tabelle 4

O-Athylborandiylisierung von Methylglykosiden mit BEPDIB

Be₁- spiel	Erhaltene Verbin dung	Name	Methylglykosid	mmol	BEPDIB	mmol	Destilla- tions- produkt	Sdp {Schmp)	%B (% B_c)	Gef	Mf
			g	30,5	g	15,4	g (%)	°C/10"³ Torr	Ber	5,40 (1,77)	(c, Lsgm )
14	Xl	ß-Methyl- D-xylopy- ranosid	5	12,2	4,6	6	5,1 (83)	58	5,35 (1,78)		-113 (4,8, CCl₄)
15	XV	>Methyl- L-arabino- pyranosid	2	25,8	1,8	13,1	1,9 (91)	75		4,69 (1,56)	26,8 (1, DMSO)
16	X	a-Methyl- D-gluco- pyranosid	5	26,3	3,9	26,5	5,9 (99)	140 (47)	4,66 (1,55)	8,23 (2,80)	78 (3,9, Dioxan)
17	IX	a-Methyl- D-manno- pyranosid	5,1	7,9	7,1 (100)	100 (86)	8,01 (2,67)	-9,9 (7, Hexan)

Tabelle 5

O-Athylborandiylisierung von Zuckerlactonen mit BEPDIB

Bei spiel	Erhaltene Verbin dung	Name	Lacton	mmol	BEPDIB	mmol	Destilla tions- produkt	Sdp (Schmp)	%B (% B_c)	Gef	mV
			g	48,6	g	24,3	g (%)	⁰CZlO'³ Torr	Ber	5,75 (1,86)	(c, LM)
18	XVIII	D-Ribopen- tono-l,4-lacton	7,2	30,1	7,2	15	8,8 (97)	157	5,81 (1,94)		-95 (4,2, DMSO)
19	XIX	D-Glucurono- 3,6-lacton	5,3	4,5	6,4 (99)	(48)		+77,8 (2,3, CCl₄)

Tabelle 6

O-Athylborandiylisierung von Polyalkoholen mit BEPDIB

Beispiel Name

Polyalkohol

g mmol

BEPDIB

g mmol

Produkt
6

Sdp
(C)

%B

(% Bc) Ber

Gef

20 1,2-Athandiol 1,86

30

17,9 2,9^a)
(97)

105

10,82 (3,61)

10,76 (3,57)

Fortsetzung
Beispiel Name

Polyalkohol BEPDIB Produkt Sdp %B

g mmol g mmol g (%B,

(%) (C) Ber

Gef

21 1,2,4-Butantnol 2,62

22 Xylit 2,4

^a) Liebigs Ann Chem 1975, Seite 1632, Verbindung 5 a

^b) Liebigs Ann Chem 1975, Seite 1931, Verbindung 3a
°) Liebigs Ann Chem 1975, Seite 1924, Verbindung 2a

Beispiel 23
A) Trennung von L-Arabinose und D-Mannose

Eine Losung von 18 g (60,4 mmol) BEPDIB m 30 ml Benzol tropft man in 30 min bei Raumtemperatur zur gerührten Suspension von 4 g (26,6 mmol) L-Arabinose (Schmp 136 -139° C) und 4 g (22,2 mmol) D-Mannose m 30 ml Pyndin Man engt die Losung im Vakuum (10-3 Torr, Bad bis 50⁰C) ein und destilliert 7,2 g Gemisch mit Sdp 68°C/10-³Torr ab Als Ruckstand gewinnt man 5 g

L-Arabinose

Zu 7,2 g Destillat gibt man 20 ml Methanol und rührt etwa 10 mm bei Raumtemperatur Alles Leichtfluchtige wird im Vakuum (12 Torr) entfernt Man gewinnt als Ruckstand 3,8 g (95%) farblose, reine L-Arabinose mit Schmp 156⁰C

D-Mannose

Zu 5 g Ruckstand werden 10 ml 1,2-Athandiol gegeben, das Gemisch 1 Stunde gerührt und alle leicht fluchtigen Anteile im Vakuum (12 Torr - 10~³ Torr) abdestilhert Nach Zugabe von 10 ml 1,2-Athandiol zum viskosen Ruckstand wird im Vakuum (10~³ Torr) erneut alles Leichtfluchtige abdestilhert Man gewinnt als viskosen, schwachgelben Ruckstand 2,9 g (73%) D-Mannose 10 ml Eisessig werden zugegeben, worauf beim Animpfen mit einem D-Mannose-Knstall kristallines Produkt erhalten wird

B) Trennung von D-Xylose und D-Glucose

Eine Mischung von 5,7 g (38,4 mmol) D-Xylose mit Schmp 153° C und 6,9 g (38,4 mmol) D-Glucose mit Schmp. 143°C wird mit 52,7 g (176,8 mmol) BEPDIB 30 min auf etwa 80⁰C erhitzt Anschließend entfernt man die leicht fluchtigen Anteile im Vakuum (10-³ Torr) und erhalt beim Destillieren 7,3 g mit Sdp 78°C/10-³ Torr neben 11 g gelblichem Ruckstand

D-Xylose

Zu 7,3 g Destillat gibt man 30 ml Methanol, erhitzt 10 mm auf 5O⁰C und entfernt alle leicht fluchtigen Anteile im Vakuum (12 bis 0,1 Torr) Man gewinnt als Ruckstand 4,5 g (79%) reine D-Xylose mit Schmp 153⁰C

24,7	22,1	74,1	3,5^c)	9,95	9,75
			(87)	(3,32)	(3,29)
15,8	14,1	47,3	3,8")	10,95	10,98
			(97)	(3,65)	(3,64)

der weißen Glucose ab Nach trocknen gewinnt man 5 g (72%) reine D-Glucose mit Schmp 146° C

C) Trennung von Xylit und D-Mannit

Man erhitzt die Mischung von 7,46 g (41 mmol) D-Mannit und 6,2 g (41 mmol) Xylit mit 67,5 g (227 mmol) BEPDlB 30 min auf 8O⁰C Nach Abziehen der leicht fluchtigen Anteile im Vakuum (10~³ Torr) gewinnt man 11,6 g (96%) vom Sdp 108⁰ClO-³ Torr und [<x]f 9,7 (c = 6, CCl₄) sowie 9,2 g (91%) viskosen Ruckstand

D-Mannit

Zu 11,6g Destillat gibt man 30 ml 1,2-Athandiol, erhitzt 1 h auf 60⁰C und entfernt alle fluchtigen Anteile im Vakuum (10~³ Torr). Man gewinnt als Ruckstand 5,8 g (78%) reinen D-Manmt mit Schmp 164 -166° C

Xyht

9,2 g Ruckstand erhitzt man in 30 ml 1,2-Athandiol 0,5 h auf 60⁰C Die fluchtigen Anteile werden im Vakuum (10~³ Torr) entfernt. Man erhalt als Ruckstand

4 g (65%) reinen Xylit mit Schmelzpunkt 90⁰C

Beispiele 24-34

Das allgemeine Verfahren von Beispiel 2 wurde unter Verwendung von Athylboroxm anstelle von BEPDIB und unter Verwendung von Toluol als Reaktionsmedium anstelle von Benzol und/oder Pyndm durchgeführt (Tabelle 7) Die Temperatur wurde nach dem Mischen bis auf 110° C erhöht, worauf bei dieser Temperatur das Reaktionswasser als azeotropes Gemisch mit Toluol abdestilhert wurde Die romischen Zahlen der Produkte I-VIII, X, XII, XIII und XVII entsprechen den auf

5 8-10 der Anmeldung identifizierten Produkten, wahrend XXIII dem Produkt in Beispiel 13 entspricht In Beispiel 33 wird neben Produkt XII eine weitere neue Verbindung XXIIlI, l,l'-O-Äthylborandiyl-bis-(2,3 4,5-di-O-athylborandiyl-ß-D-fructopyranose), gebildet

D-Glucose
11g Ruckstand tropft man bei 50⁰C 20 ml

1,2-Äthandiol und destilliert gleichzeitig das entstehende 2-Äthyl-l,3,2-dioxaborolan im Vakuum (10 Torr) ab Das überschüssige 1,2-Athandiol wird im Vakuum (10-³ Torr, Bad 80⁰C) entfernt Zum hochviskosen Ruckstand fugt man ca 40 ml Hexan, rührt ca 0,5 h und filtriert von

CH₂-0--BC₂H₅

mit einem Molekulargewicht (NMR) = 550 (B₅), enthaltende = 9,63%, B_c = 3,3%

Gemäß Beispiel 28 wird außer dem Produkt V eine neue Verbindung XXIV, das 4,5-O-Athylborandiyl-?,3-didesoxy-D-glyceropent-2-enose in einer Ausbeute von 3,36% mit Siedepunkt 55°C/10~3 Torr [a]l° = 17,1 (c = 1,7 CCl₄) und Molekulargewicht (NMR) = 154 (Bi) gebildet

Das allgemeine Verfahren der Beispiele 24-34 kann nochmals durch die Beschreibung des Beispiels 28 erläutert werden

Die Suspension von 18,9 g(141 mMol)2-Desoxy-D-nbose in 60 ml Toluol, zusammen mit 7,9 g (47 mMol) Athylboroxin wurde auf 110⁰C unter Ruhren erhitzt Das azeotrope Gemisch Wasser/Toluol wurde abdestilliert Danach wurden 2,4 g reines 4,5-O-Athylborandiyl- ^-didesoicy-D-glycero-pent^-enose im Vakuum bei einem Siedepunkt von 55^cC/10-³ Torr (Ausbeute 22%) als auch 11,9 g eines Gemisches (¹H-NMR etwa 50% XXIV und 50% V) abdestilliert Es verblieb ein dunkelbrauner Ruckstand von 3,4 g

10

15

Beispiel 35
Abtrennung von D-Xylose aus Xylit

10 g (66,6 mMol) D-Xylose und 10 g (65,7 mMol) Xylit wurden in 90 ml Benzol gemischt und danach 23,3 g (138,7 mMol) Athylboroxin zugegeben Nach quantitativer Entfernung des azeotropen Gemisches Wasser/ Benzol ergab die Vakuumdestillation 16,4 g des Pioduktes III vom Siedepunkt 74°C/10-³ Torr (Ausbeute 96%) 16,6 g Ruckstand enthielt das O-Athylborandiyldenvat des Xylits Um die reine D-Xylose aus III zu isolieren, wurden 200 ml Methanol zum Vakuumdestillat getropft und der leicht fluchtige Anteil laufend abdestilhert 9,2 g farbloser, fester D-Xylose mit einem Schmelzpunkt von 142° C wurden isoliert (Ausbeute 95,8%) Der Ruckstand wurde mit 40 ml eines 1 1-Gemisches von Athylenglykol/Äthanol gemischt und die Mischung unter hohem Vakuum destilliert Der Ruckstand von 10,2 g ist roher Xylit (Ausbeute 102%)

Tabelle 7

Herstellung von 0-Athylborandiyl-Zuckern aus Athylboroxin

Beispiel	30	Erhaltene	Polyhydroxyverbmdung	g	Athylbor	Ausbeute	%	Siedepunkt	909530/407
		Verbindung		(mMol)	oxin
	31			30,8	e	g	95,8
				(205,2)	(mMol)	(mMol)		( C710~³ Torr)
24a	32	1	D-Ribose	10,2	27,8	44,4	96,7	78
				(68,0)	(165,9)
24 b	33	1		3,0	14,3	14,8	97,8	85/5 10³ Torr
				(20,0)	(85,1)
25		II	L-Arabinose	20,0	3,4	4,4	90	68-69
				(95,2)	(20,0)
26	34	III	D-Xylose	4,1	16	27	91,5	74
				(24,9)	(95,2)
27a		IV	L-Rhamnose	20,8	5,3	5,4	95	77
			(126,7)	(31,5)
27 b	XVII		18,9	7,1	24,4	18	-
			(141)	(42,3)		3,6
28	V	2-Desoxy-D-nbose	97,7	7,9		74	95
	XXIV		(542,5)	(47)			55
29a	a/ß-Vl	D-Mannose	31,8	60,8	101,7	82,5	126
			(176,5)	(361,9)
b	a/ß-Vl		13,5	19,8	37,2	99,6	126
	9 1		(74,9)	(117,6)
C	XXII		37,1	50,3	20,5	85	-
			(205,1)	(299,6)
VIl	D-Glucose	18	23,1	44,8	85,5	120
		(100)	(137,5)
VIII	D-Galactose	20	11,2	21,8	84,5	119
		(103,1)	(66,6)
X	a-Methyl-D-glucopyranosid	100	5,8	20,2	90,2	140
		(555,2)	(34,4)
XlI	D-Fructose	28,3	62,2	128	99,7	99
		(110,6)	(370,2)
XXIII		100	5,8	30,3	90,2	(viscos)
		(555,1)	(34,5)
XIIt	L-Sorbose		64,9	128		120
		(386,3)

Beispiel 36

Trennung von Cellobiose und Cellulose

Eine Mischung von 4,4 g (12,85 mmol) Cellobiose und 4,4 g (27,1 mVal) Cellulose in 50 ml Pyndin wird mit 12 ml Athylboroxin 2 h auf max 8O⁰C erhitzt Anschließend entfernt man 10 ml leicht fluchtige Anteile im Vakuum (10~³ Torr) Die unlösliche Cellulose wird abfiltriert, mit 20 ml Methanol gewaschen und getrocknet 4,3 g Cellulose wurden isoliert (Ausbeute 93%) Aus dem klären Filtrat erhielt man nach Abziehen der fluchtigen Anteile im Vakuum und Entboryherung mit 50 ml Methanol 4,3 g farblose, feste Cellobiose (Ausbeute 98%)

Beispiel 37
Trennung von Polyvinylalkohol und Amylose

Eine Mischung von 3 g (68,2 mVal) Polyvinylalkohol und 3 g (18,5 mVal) Amylose in 20 ml Benzol und 30 ml Pyndin wird mit 10 ml Athylboroxin versetzt, und 10 ml Wasser/Benzol wurden abdestilliert Die unlösliche Amylose wurde abfiltriert, mit 20 ml Pyndin, 30 ml THF und 20 ml Pentan gewaschen und getrocknet Ausbeute

2,8 g (93%) Amylose Aus dem Filtrat erhielt man nach Abziehen der flüchtigen Anteile im Vakuum 4,3 g O-athylborandiylisierten Polyvinylalkohol (Ausbeute 100%), der nach Entboryherung mit 50 ml Methanol 2,9 g festen Polyvinylalkohol gibt (Ausbeute 97%)

Beispiel 38

Trennung von D-Glucose und Amylose

5 g (27,7 mMol) D-Glucose und 5 g (30,85 mVal) Amylose wurden in 40 ml Benzol gemischt und danach Athylboroxin (10 g, 59,5 mmol) zugegeben Nach quantitativer Entfernung des azeotropen Gemisches Wasser/ Benzol wurde von der Amylose abfiltriert, mit 20 ml Benzol gewaschen und getrocknet 5 g farblose Amylose wurden isoliert (Ausbeute 100%) Aus dem farblosen, vollkommen klaren Filtrat erhielt man nach Abziehen der fluchtigen Anteile ι Vak 7,6 g XXI (Ausbeute 100%) Der Ruckstand wurde mit 40 ml eines 1 1-Gemisches von Athylenglykol/Äthanol gemischt und die Mischung unter hohem Vakuum eingeengt Der Ruckstand von 4,9 g ist farblose, feste D-Glucose (F 149°C) (Ausbeute 98%).

Claims

Patentanspruch

Verfahren zur Trennung und/oder Reinigung von Ohgo- und Polyhydroxyverbindungen durch Einfuhrung und anschließende Abspaltung von Schutzgruppen, dadurch gekennzeichnet, daß man Ohgo- und Polyhydroxyverbindungen mit Bis(athylpivaloyloxy)-diboroxan oder Athylboroxin, gegebenenfalls in inerten Losungsmitteln bei etwa -10⁰C bis etwa 150⁰C umsetzt, die erhaltenen O-Athylborandiyldenvate der Hydroxyverbindungen abtrennt und die O-Athylborandiyl-Schutzgruppen in an sich bekannter Weise durch Einwirkung von Methanol oder 1,2-Athandiol abspaltet

Ohgo- und Polyhydroxy-Verbindungen bekommen immer größere technische Bedeutung als Ausgangsbzw Zwischenstoffe fur Pharmaka oder als Gerustverbmdungen fur umweltfreundliche Kunststoffe Reinigungs- und Trennungsverfahren sind daher zur Verarbeitung der hydroxyhaltigen Verbindungen gleichermaßen von Bedeutung So wird beispielsweise die Trennung von Glucose und Xylose aus dem bisher chemisch kaum verwerteten Hartholzmark oder die Trennung der Starkebestandteile mit Hilfe neuer Verfahren im technischen Maßstab angestrebt Fur derartige Prozesse sind vielfach möglichst selektive Denvatisierungen notwendig Man benotigt daher fur die Hydroxyl-Funktionen geeignete Schutzgruppen, deren Einfuhrung und Wiederabspaltung unter möglichst milden Bedingungen erfolgen soll Das Grundgerust der Hydroxy-Verbindungen darf nicht verändert werden Es gibt zwar seit langem eine große Zahl von sogenannten Schutzgruppen, die viele der an sie gestellten Erwartungen erfüllen, doch werden sie öfters auch den Ansprüchen nicht gerecht So ist ζ B die sehr viel eingesetzte Isopropyliden-Gruppe erst bei Einwirkung von Saure wieder zu entfernen Dabei werden aber oft O-Acylreste, ζ B am glykosidischen C-Atom, sehr leicht und vollständig wieder abgespalten

In Liebigs Ann Chem 1975, 1625-1636, S 1914-1925 und S 1926-1933 sind O-Athylborandiylverbmdungen genannt Diese Veröffentlichungen befassen sich mit dem Umsatz von Di- bzw Tetraolen oder Xylit mit Bortnathyl In diesen Literaturstellen ist weder von einer Reinigung oder Trennung von Oligo- oder Polyolen die Rede, noch kommen Verbindungen vom Typ Bis(athylpivaloyloxy)diboroxan oder -boroxm zum Einsatz Die beschriebene Verwendung von Bortnathyl ist wesentlich teurer Darüber hinaus gehen ²h der B - C-Bindungen verloren

Es wurde nun gefunden, daß die bifunktionelle O-Athylborandiyl-Gruppe die erwähnten Anforderungen an eine Schutzfunktion fur Polyhydroxy-Verbindungen besser erfüllen kann als die bisher eingesetzten bifunktionellen Reste wie ζ B O-Isopropyliden- und O-Benzyhden-Reste Darüber hinaus bieten die O-Athylborandiyl-Gruppen gleichermaßen Möglichkeiten zu ren regio- bzw stereoselektiven Umwandlungen bestimmter Hydroxylgruppen von Ohgo- und Polyhydroxyverbindungen

Die O-Athylborandiyl-Gruppen lassen sich erfmdungsgemaß mit Hilfe von Bis(athylpivaloyloxy)diboroxan (BEPDIB), Herstellung gemäß R Koster, H Bellut und W Fenzl, Liebigs Ann Chem, 1974, Seite54, dem Anhydrid der Athylpivaloyloxyborsaure oder Athylboroxin (EtBo)3, Herstellung gemäß G F Hennion, P A McCusher, E C Ashby und A J Rutkowski, J Am Chem Soc 79, 5194 (1957), m die Hydroxy verbindung einfuhren

H₅C, O C₂H₅