DE2754719B2

DE2754719B2 - Verfahren zur Herstellung von Gemischen aus 2-Ketogulonsäure und 2-Ketogluconsäure oder deren Salzen

Info

Publication number: DE2754719B2
Application number: DE2754719A
Authority: DE
Inventors: Glenn Colton Waterford Conn. Andrews (V.St.A.)
Original assignee: Pfizer Inc
Current assignee: Pfizer Inc
Priority date: 1976-12-10
Filing date: 1977-12-08
Publication date: 1980-03-27
Also published as: GB1561324A; FR2373511A1; CA1110637A; LU78666A1; NL170288B; PT67381A; JPS5384916A; PL202800A1; MX4533E; AU498866B1; AT354470B; DD135204A5; NO774233L; NL170288C; PH13701A; NZ185917A; PT67381B; IE46106L; DE2754719A1; NL7713365A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Gemischen aus 2-Ketogulonsäure und 2-Ketogluconsäure oder deren Salzen durch selektive Reduktion,

Das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhaltene Gemisch von 2-Ketogulonsäure und 2-Ketogluconsäure oder deren Salzen ist zur Herstellung von Ascorbin- und Erythorbinsäure brauchbar.

Ascorbinsäure (Vitamin C) ist für die menschliche Ernährung erforderlich und findet sowohl in Tablettenform als auch als Zusatz zu anderen Nahrungsmitteln Verwendung. Erythorbinsäure oder Isoascorbinsäure ist als Antioxydans zur Verwendung in Nahrungsmitteln brauchbar.

23-Diketögluconsäure ist leicht durch bakterielle Einwirkung auf Glucose herstellbar, wofür verschiedene Arten Acetobacter und Pseudomonas brauchbar sind. Die JA- PS 14 493 (1964) beschreibt die Verwendung von Pseudomonas sesami für diese Herstellung.

Die bisherigen Arbeiten, die sich auf die Reduktion von 2,5-Diketogluconsäure mit Natriumborhydrid beziehen, beschränkten sich auf die vollständige Reduk tion beider, der 2-Keto- und 5-Keto-Gruppen zu Hydroxylgruppen unter Einsatz eines großen Oberschusses an Natriumborhydrid, und nach diesseitiger Kenntnis ist die Herstellung von 2-Ketogulonsäure und 2-Ketogluconsäure durch stereoselektive und regioselektive nicht-katalytische Reduktion nicht berichtet worden. Wakisaka, Agr. BioL Chem. 28, 819 (1964), reduzierte 2,5-Diketogluconsäure sowohl in der 2- als auch 5-Ketostellung durch die Einwirkung überschüssigen Natriumborhydrids. Die vier erhaltenen Isomeren wurden als D-Gluconsäure, D-Mannonsäure, L-Idonsäure und L-GIuconsäure angegeben. Die Ruff-Oxydation des erhaltenen Gemischs dieser Isomeren ergab D-Arabinose und L-Xylose. Die erziel ie Ausbeute an D-Arabinose war größer als die von L-Xylose, was Wakisaka entweder der stereospezifischen Reduktion, der Gegenwart von Isomeren oder Umwandlungen zwischen verschiedenen Strukturisomeren zuschrieb. Die höhere Ausbeute an D-Arabinose legt nahe, daß die Reduktion durch Hydrid zu den D-Isomeren größer war als die zu den L-Isomeren im Gegensatz zum vorliegenden Verfahren, das nicht nur regioselektive Reduktion an der 5-Keto-Stellung, sondern stereoselektive Reduktion zur Bildung größerer Mengen des gewünschten L-Isomeren der 2-Ketogulonsäure liefert. Vollständige Reduktion von 2,5-Diketogluconsäure mit überschüssigem Natriumborhydrid wurde auch von Katznelson, J. Biol Chem, 204, 43 (1953) berichtet, der eine »Gluconsäure« erhielt, die als vermutlich aus vier Isomeren bestehend angesehen wurde, die in seinen Versuchen nicht aufgetrennt werden konnten. Ähnlich wurde die vollständige Reduktion von Calcium-2,5-diketogluconat mit Natriumborhydrid von Bernaerts et al., Antonie van Leeuwenhoeck,37,185(1971) berichtet.

Die katalytische Reduktion von 2,5-Diketogluconsäure unter Verwendung eines Raney-Nickel-Katalysators und von Wasse toff führt gemäß Wakisaka, Agr. Biol. Chem. 28, 819 (1964) nachweislich zu geringen Ausbeuten an einem Gemisch von 2-Ketogulonsäure und 2-Ketogluconsäure. wobei 2-Ketogluconsäure das Hauptprodukt ist. Dies ist unerwünscht, wenn man bestrebt ist, das Gemisch zur Herstellung und Isolierung der wertvolleren Ascorbinsäure in hohen Ausbeuten zu verwerten. Für solche Zwecke ist ein Gemisch mit einem Hauptanteil an 2-Ketogulonsäure wünschenswert, da 2-Ketogulonsäure die Vorstufe der Ascorbinsäure ist, während 2-Ketogluconsäure die Vorstufe für Isoascorbinsäure oder Erythorbinsäure ist.

Die katalytische Reduktion eines "5-Keto-D-gluconats unter Verwendung von Edelmetallkatalysatoren zur Herstellung eines Gemisches eines L-Idonats und eines D-Gluconats ist ebenfalls bekannt. Die Selektivität für das L-Idonat wird durch die Verwendung eines Metallborid-Katalysators erhöht, der durch Behandeln eines Edelmetallsalzes mit Natriumborhydrid hergestellt wird, Chen et al., Chem. F'harm. Bull., 18, 1305 (1970). Auch die Reduktion von f'-Keto-D-gluconsäure mit Natriumborhydrid wurde beschrieben, J.A.C.S., 76, 3543 (1954), sie ist aber nicht stereoselektiv und liefert etwa gleiche Mengen an D-Gluconsäure und L-Idonsäure.

Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich dadurch aus, daß man 2,5-Diketogluconsäure oder deren Alkalimetall-, Erdalkalimetall-, Ammonium- oder Tetraalkylammoniumsalze mit I bis 4 Kohlenstoffatomen in jede Alkylgruppe mit etwa 0,8 bis 1,1 Äquivalenten eines Alkalimetallborhydrids pro Mol des eingesetzten 2,5-Diketogluconats in Lösung bei einem pH über 5 und

einer Temperatur von etwa -25° C bis +25"C reduziert Die selektive Reduktion erfolgt durch Kontaktieren des 2,5-DiketogIuconats in Lösung bei einem pH über 5 mit dem Alkalimetallborhydrid. Das Gemisch aus 2-Ketogulonsäure und 2-Ketogluconsäure oder deren Salzen kann in Ascorbin- und Erythorbinsäure überführt werden.

Unerwarteterweise hat sich gezeigt, daß das erfindungsgemäße Verfahren die regioselektive und stereoselektive nicht-katalytisch Reduktion eines 2,5-Diketogluconats in 5-Keto-Stellung in guter Gesamtausbeute zu einem Gemisch eines 2-Ketogulonats und eines 2-Ketogluconats ermöglicht Das Produktverhältnis in dem erhaltenen Gemisch kann von etwa 85 :15 bis etwa 45:55 variiert werden, in Abhängigkeit von den verwendeten Bedingungen und Reagentien, wie nachfolgend ausführlicher beschrieben wird. Von besonderem Interesse ist, daß das erfindungsgemäße Verfahren in guter Ausbeute sin Gemisch liefert, das überwiegend 2-Ketogulonsäure enthält, die in guter Ausbeute in die wertvollere Ascorbinsäure überführt werden kann. Gemische mit etwa gleichen Mengen an 2-Ketogulonat und 2-Ketogluconat jedoch sind nützliche Quellen für die Herstellung sowohl von Ascorbin- als auch Isoascorbinsäure, und das erfindungsgemäße Verfahren bietet daher die Vorteile der Flexibilität für die Herstellung unterschiedlicher Mengen an Ascorbin- und Isoascorbinsäure. Die 2,5-DiketogIuconsäure und deren Salze können in auf dem Fachgebiet bekannter Weise hergestellt werden. Im allgemeinen wird das 2,5-Diketo- jo gluconat als Ci''dumsalz in wäßriger Lösung durch Fermentation nach auf dem Gehiet der Fermentation gut bekannten Methoden hergestellt vgl. z. B. die JA-PS 14 493, und dieses kann direkt als A'isgangsmaterial für das erfindungsgemäße Verfahren eingesetzt werden, j-, Das 2,5-Diketogluconat kann auch durch Fermentation in Gegenwart anderer Ionen, wie Natrium, hergestellt werden, und das erhaltene Natrium-2,5-diketogluconat wird ebenso direkt als Ausgangsmaterial eingesetzt. Bei einem Alternativverfahren wird das 2,5-Diketogluconat 4η in herkömmlicher Weise als Calcium-2,5-diketogluconat hergestellt und durch Zusatz eines als Fällungsmittel fü^r Calcium wirksamen Salzes in die gewünschte Verbindung überführt, wobei das 2,5-Diketogluconat mit dem gewünschten Gegenion in Lösung bleibt. So kann z. B. 4; Natrium- oder Ammonium-2,5-diketogluconat durch Zusatz von Natrium- bzw. Ammoniumcarbonat zu einer Lösung von durch Fermentation hergestelltem Calcium-2,5-diketogIuconat hergestellt werden. Calcium wird als Calciumcarbonat ausgefällt und hinterläßt das 2,5-Dike- ->o togluconat mit Natrium- oder Ammoniumgegenionen in Lösung. Die freien Säuren können auch mit einem geeigneten Hydroxid oder einem anderen Salz neutralisiert werden. Wenn gewünscht, kann das 2,5-Diketogluconat isoliert, gereinigt und erneut gelöst werden. -,-,

Wird ein Alkalimetall-2,5-diketogluconat als Ausgangsmaterial eingesetzt, wird das Natriumsalz bevorzugt. Das Natriumsalz hat sich als besonders erwünschtes Ausgangsmaterial zur Herstellung von Gemischen eines 2-Ketogulonats und eines 2-Ketogluconats mit mi 2-Ketogulonat als Hauptprodukt erwiesen, wodurch die Ascorbinsäuresynthese erleichtert wird. Ein bevorzugtes Erdalkali-23-diketogluconat ist das Calciumsalz. Werden Tetraalkylammoniumsalze verwendet, ist wegen der Kosten und der Verfügbarkeit das Tetramethyl- _h% ammonium bevorzugt.

Eine Lösung des 2,5-Diketogluconats wird mit einem Alkalimetallborhydrid zusammengebracht. Vorzugsweise erfolgt die Reaktion in wäßriger Lösung, gegebenenfalls mit einem Gehalt organischer Cosolventien, wie Alkanolen mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, Alkandiolen mit 2 bis 4 Kohlenstoffatomen, Acetonitril, Dimethylsulfoxid und Dimethylformamid, Methanol ist ein bevorzugtes Cosolvens. Die Konzentration des 2,5-Diketogluconats ist unkritisch, liegt aber vorzugsweise zwischen S und 20 Gewichtsprozent Die Konzentration des durch Fermentation gebildeten 2,5-Diketogiuconats liegt im allgemeinen in diesem Bereich, und sie Hefen eine geeignete wäßrige Lösung des Ausgangsmaterials zur Verwendung im erfindungsgemäßen Verfahren.

In allen Fällen ist es nicht nötig, daß das 2,5-Diketogluconat vollständig im Lösungsmittel gelöst vvird, vorausgesetzt, daß ein erheblicher Anteil des Ausgangsmaterials in Lösung ist

Das Alkalimetallborhydrid kann entweder in Form von Lösung oder als Feststoff verwendet werden. Das bevorzugte Borhydrid zur Verwendung im erfindungsgemäßen Verfahren ist Natriumborhydrid. Es hat sich gezeigt, daß die Verwendung dieser Natriumverbindung, insbesondere beim Einsatz mit Natrium-2,5-diketogluconat als Substrat, zu hohen Verhältnissen von 2-Ketogulonat im Produktgemisch führt Die Verwendung anderer Alkalimetallborhydride zeigte im Ergebnis etwa geringere Mengen an 2-Ketogulonat und durch Wahl der Reagentien können Gemische mit Verhältnissen von 2-Ketogulonat: 2-Ketogluconat von 85 : 15 bis 45 :55 hergestellt werden. Dies ermöglicht eine gewisse Flerjbilität bei der Verwendung dieser Gemische, um entweder Ascorbinsäure oder Isoascorbinsäure zu liefern.

Gute Ausbeuten an einem Gemisch eines 2-Ketogulonats und eines 2-Ketogluconats werden durch Verwendung von etwa 0,8 bis 1,1 Äquivalenten des Alkalimetallborhydrids pro Mol 2,5-Diketogluconat erhalten. Mit einem Äquivalent Alkalimetallborhydrid ist die stöchiometrische Menge gemeint, die nötig ist, um die 5-Keto-Gruppe des 2,5-Dike'.oglucv.nr.ts in die Hydroxylgruppe zu überführen. Dies kann auch durch 0,8 bis 1,1 Äquivalente Hydridion ausgedrückt werden. Ein Mol Alkalimetallborhydrid enthält 4 Äquivalente Hydridionen, und die Menge des erforderlichen Reagens kann dementsprechend als 0,200 bis 0,275 Mol Alkalimetallborhydrid ausgedrückt werden.

Während der Reaktion des 2,5-DikcUigiuconats mit dem Alkalimetallborhydrid wird der pH-Wert der Lösung über 5 gehalten, vorzugsweise zwischen 6 und 10,5. Wird 2,5-Diketogliuconsäure als Ausgangsmaterial verwendet, sollte der pH vor der Zugabe des Alkalimetallborhydrids auf über 5 eingestellt werden. Der pH-Wert einer wäßrigen, durch Fermentation erzeugten Lösung von Natrium- oder Calcium-2,5-diketogluconat liegt gewöhnlich unter 5, und der pH sollte ebenso auf einen Wert über 5 eingestellt werden, bevor das Borhydrid zugesetzt wird. Dies kann durch Zugabe irgendeiner Base geschehen, vorzugsweise aber wird eine Natriumverbindung, wie Natriumcarbonat oder Natriumhydroxid, verwendet. Alternativ kann der pH-Wert gleichzeitig mit der Borhydridzugabe eingestellt werden, indem das Borhydrid in einer basischen Lösung, wie Natriumhydroxid, gelöst wird, so daß bei Zugabe der basischen Borhydridlösung der pH der wäßrigen Lösung sofort auf einen Wert über 5 eingestellt wird. In diesem Falle sollte ein Zuschuß für die kleine Menge an Borhydrid erfolgen, der durch die sauren Bedingungen zersetzt wird, bevor der pH-Wert auf über 5 eingestellt ist, indem ein geringer Überschuß

über die stöchiometrisch erforderliche Menge zugegeben wird.

Das Borhydrid kann in Teilmengen langsam über eine gewisse Zeitspanne zugegeben werden, z. B. durch Zutropfen der basischen Lösung des Borhydrids unter Rühren der Lösung des 2^-DiketogIuconats. Vorzugsweise wird das Borhydrid zu Beginn der Reaktion in einer Charge bei einer Temperatur unter HS⁰C zugesetzt

Die Reduktion kann auch in einem Fließreaktionssystem durchgeführt werden, wenn allgemein eine Lösung des Alkalimetallborhydrids mit dem das 2^-DiketogIuconat enthaltenden Strom gemischt oder in diesen eingespritzt wird.

Die zur Vervollständigung der Reaktion erforderliche Zeit hängt von der Temperatur der Reaktion und der Zugabegeschwindigkeit des Borhydrids zu dem 2,5-Dikecogluconat ab, im allgemeinen aber sind die Reaktionszeiten verhältnismäßig kurz, und die Reaktion ist in Zeiten von etwa 10 min bis etwa 2 h beendet.

Vorteilhafterweise führt man die Reduktionsreaktior, in Gegenwart eines Borationen kvmplexierenden Mittels durch, das im Reaktionsmedium gelöst oder dispergiert ist. Durch die Reduktionsreaktion entsteht Borsäure, und diese kann mit dem 2,5-DiketogIuconat-Ausgangsmaterial komplexieren. Mit einem Borationen kornplexierenden Mittel ist jede Verbindung oder jeder Stoff gemeint, der das Komplexieren der Borsäure mit dem 2,5-Diketogluconat hemmt oder verhindert, z. B. bevorzugt durch Reaktion mit der Adsorption von Borsäure, ohne aber die Reaktion zu stören. Geeignete Borationen komplexierende Mittel sind Alkalimetallfluoride, Ammoniumfluorid und Borationen adsorbierende Ionenaustauscherharze. Eine Reihe solcher Harze sind im Handel erhältlich. Ein besonders brauchbares Beispiel für letztere ist Amberiite XE-243® (ein schwach basisches Styrol-Divinylbenzol-Copolymer auf Basis von N-Methylglucamin).

Es sollte genügend Borat komplexierendes Mittel vorhaHen sein, um die gebildete Borsäure zu komplexieren. So sollten etwa 4 Mol Fluorid für jedes MoI zur Reduktion eingesetzten Natriumborhydrids verwendet werden. Die Menge des verwendeten Ionenaustauscherharzes beträgt gewöhnlich etwa 0,5— 1 Volumen Harz zu 1 Volumen 2,5-DiketogIuconat-Lösung in einem ansatzweisen Verfahren, die eingesetzte Menge wird aber notwendigerweise mit dem bestimmten verwendeten Harz und den Reaktionsbedingungen variieren.

Am Ende der selektiven Reduktion zur Bildung des Gemischs eines 2-Ketogulonats und eines 2-Ketogluconats kann nichtumgesetztes 2,5-Diketogluconat zur weiteren Umsetzung rückgeführt oder durch Erwärmen mit Säure oder Base wirksam entfernt werden. Soll das nicht-umgesetzte 2,5-Diketogluconat weiteren Reduktionsreaktionen unterworfen werden, wird die anfängliche Reduktion vorzugsweise in Gegenwart eines ßorationen komplexierenden Mittels, wie vorstehend beschrieben, durchgeführt.

Das Gemisch der 2-Ketogluconsäure kann durch Filtrieren des Reaktionsgemischs und Einstellen des Filtrats auf einen pH zwischen 1,5 und 2 durch Zugabe von Säuren, wie konzentrierter Schwefelsäure, und Abfiltrieren und Verwerfen jedes gebildeten Niederschlags isoliert werden. Die 2-Ketogulonsäure und die 2-K.etogluconslure können durch Entfernen des Wassers oder des Wessers mit dem organischen Cosolvens, beispielsweise durvh Gefriertrocknen, gewonnen werden. Das Verhältnis von 2-Ketogulonsäure zu 2-Ketogluconsäure in dem Gemisch kann durch Flüssigchromatographie der Methylester unter Verwendung eines Gemischs von Borsäure (0,6 m) und Ammoniumformiat (0,4 m) in Wasser als mobiler Phase mit Aminex 2-25® (ein stark basisches Styrol-Divinylbenzol-Copolymer auf Basis eines quaternären Ammoniumsalzes, 8% quervernetzt) einer Teilchengröße entsprechend einer lichten Maschenweite von 0,30-0,147 mm als stationärer Phase oder durch Dünnschichtchromatographie unter Verwendung eines Celluloseträgers bestimmt werden.

Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele weiter veranschaulicht

Beispiel 1

Zu einer rasch gerührten Lösung von 201 filtrierter roher Fermentationsbrühe mit einem Gehalt von 10% Calcium-^S-diketogluconat (C₆H₇O₇ · 1,5 H₂O, MG 238,0,84 m) bei 0° (EiswasserbrJ) wurden 42,4 ml an 2,2 Mo! NaBH₄ in 7 m NaOH (0,23 ~, an H) mit einer Geschwindigkeit von 1 ml/min gegeben. Der pH der Lösung stieg rasch von 3,65 auf 10,2. Die erhaltene Aufschlämmung wurde filtriert, das Filtrat mit konzentrierter H2SO1 auf pH 1,6 eingestellt und der erhaltene Niederschalg abfiltriert und verworfen. Entfernen des Wassers durch Gefriertrocknen lieferte 246 g gefriergetrocknete Feststoffe. Ein Teil hiervon wurde verestert und durch Flüssigchromatographre mit einem internen

jo Standard analysiert und ergab ein Verhältnis von 78 : 22 an 2-Ketogulonsäure zu 2-Ketogluconsäure in einer Gesamtausbeute von 79%.

Beispiel 2

j5 Eine 10%ige wäßrige Lösung von Natrium-2,5-dikelogluconat wurde auf einen pH von 6,1 durch Zugabe von Natriumcarbonat eingestellt. Methanol wurde zu 50 Volumenprozent zugesetzt, und die Lösung wurde auf

- 15 bis —25° C gekühlt. Ein Äquivalent Natriumborhydrid wurde der gekühlten Lösung zugesetzt, die 6 h bei

— 15 bis — 25°C und über Nacht bei Raumtemperatur gerührt wurde. Durch Ausfällung mit Methanol und Filtrieren wurde ein Gemisch von Natrium-2-ketogulonat und -2-ketogluconat isoliert. Analyse der Methylester durch Flussigchromatographio zeigte ein 78 :22-Verhältnis von 2-Ketogulonsäure zu 2-Ketogluconsäure im Produktgemisch. Die Gesamtausbeute war mit derjenigen von Beispiel 1 vergleichbar.

Beispiel 3

Unter Anwendung der Methode des Beispiels 2 erfolgte eine Reduktion von Calcium-2,5-diketogIjconat mit Natriumborhydrid bei 0°C und verschiedenen pH-Werten. Die Gemische des gebildeten 2-KetoguIo-,5 nats und 2-Kctogluconats wurden durch Flüssigchromatographie zur Bestimmung des Verhältnisses von 2-Ketogulonsäure und 2-Ketogluconsäure analysiert. Die erhaltenen Ergebnisse waren wie folgt:

pM

Lösungsmittel

2'KcIogulonjäure

2-Kctigluconsäure-

Verhällnis

6,37 Wasser : Methanol (a) 69 :31

9,23 Wasser: Methanol 68:32

8,65 Wasser 45:55

(a) I : 1 Volumenverhältnis.

Die Gesamtausbeute war mit derjenigen von Beispiel I vergleichbar.

Beispiel 4

Temp. C

2-Ketogulonsäure : 2-Keioglticonsäure-Verhältnis

Unter Anwendung der Methode des Beispiels 2 wurde Natrium-2,5-diketogluconat mit Natriumborhydrid in Wasser/Methanol-Lösung (Volumenverhältnis 1 :1) zwischen -15 und -20⁰C bei verschiedenen pH-Werten reduziert. Die gebildeten Gemische von 2-Ketogulonat und 2-Ketoglueonai wurden durch Flüssigchromatographie zur Bestimmung des Verhältnisses von 2-Ketogulonsäure zu 2-Ketogluconsäure analysiert. Die erhaltenen Ergebnisse waren wie folgt:

?-KrWi.Julnn<.üiirr ■ ?-Krtn
gluconsäiire-Verhältnis

78:22
77 :23
77 :2i
71 : 29

Die Gesamtausbeute war mit derjenigen von Beispiel 1 vergleiiJibar.

Beispiel 5

Unter Anwendung der Methode des Beispiels 2 wurde Natrium-2,5-diketoglucona( in Wasser/Methanol-Lösung bei pH zwischen 7,9 und 8,6 bei verschiedenen Temperaturen mit Natriumborhydrid reduziert. Die Verhältnisse von 2-Ketogulonsäure zu 2-Ketogluconsäure in den erhaltenen Produkten wurden durch Flüssigchromatographie bestimmt. Die erhaltenen Ergebnisse waren wie folgt:

24
0
-15 bis -20

77 :23
80:20
77 :23

Die Gesamtausbeute war mit derjenigen von Beispiel 1 vergleichbar.

Beispiel 6

Unter Anwendung der Methode des Beispiels 2 wurde Natrium-2,5-diketogluconat in Wasser bei OT und einem pH von 8 sowie verschiedenen Konzentrationen an Natrium-2,5-diketogluconat mit Natriumborhydrid reduziert. Die Verhältnisse der 2-Ketogulonsäure zur 2-Ketogluconsa'ure it, den erhaltenen Produkten wurden durch FlüssiEchromatograrhie bestimmt. Die erhaltenen Ergebnisse waren wie folgt:

Konzentration an Natrium-2.5-diketogluconat. Ciew.%

2-Ketogulonsäure : 2-Ketogluconsäure-Verhältnis

75:25
79:21
56:44

Die Gesamtausbeute war mit derjenigen von Beispiel vergleichbar.

Beispiel 7

Die Reduktionsreaktion wurde unter Verwendung verschiedener Alkalimetallborhydride und 2,5-Diketogluconate verschiedener Gegenionen durchgeführt. Die Verhältnisse von 2-Ketogulonsäure zu 2-Ketogluconsäure in den erhaltenen Gemischen wurden durch Flüssigchromatographie bestimmt. Die Bedingungen der Reaktionen und die erzielten Ergebnisse waren wie folgt:

Borhydrid	2.5-Diketo-	Temp.	pH	2-Ketogulonsaure :
ion	giuconai			2 Ke!og!ucor.!.äure-
		C		Verhäiinis
Li	Li	-15 bis -20	8,26	48.52
Na	Li	-15 bis -20	8.06	63:37
Na	Na	-15 bis -20	8.60	77 :23
Na	K	-15 bis -20	8,08	64:36
K	K	-15 bis -20	7.97	67 :33
Na	NMe₁	-15 bis -20	8,61	63 :37
Na	Ca	0	8,65	45:55
Li	Li	0	8,0	48:52
Li	Na	0	8,0	47:53
Na	Li	0	8,0	63:37
Na	Na	0	8,0	79:21

Die Gesamtausbeute war mit derjenigen von Beispiel 1 vergleichbar.

Beispiel 8

Die Reduktion von Calcium-23-diketogluconat mit 4,4 Mol Natriumborhydrid bei einem Verhältnis von etwa 1,1 Äquivalent Borhydrid pro Mol 2,5-DiketogIuconat in 14 m Natriumhydroxid, wobei der pH-Wert bei Zugabe der Natriumborhydridlosung — wie in Beispiel 1 — etwa bei 11 lag, wurde bei 0°C in Wasser, das verschiedene Cosolventien enthielt durchgeführt. Die Verhältnisse von 2-Ketogulonsäure zu 2-Ketogluconsäure in den erhaltenen Gemischen wurden durch Flüssigchromatographie bestimmt Die erhaltenen Ergebnisse warer, wie folgt:

9	Cosolvens	27 54 719	10
Äthylenglykol Acetonitril Dimethylformamid Dimethylsulfoxid Kein	Wasser : Cosolvens- Verhältnis	2-Ketogulonsäure : 2-Keto- giuconsäure- Verhältnis
6:1 4:1 4: I 6:1	72:28 76:24 72:28 71 :29 77:23

Die Gesamtaijsbeute war mit derjenigen von Beispiel I vergleichbar.

Beispiel 9 ''

15 g isoliertes Calcium^.S-diketogluconat wurden in 150 ml Wasser gelöst, und 6,61g Natriumcarbonat wurden uei 0"C uriici Rui'ii'ci'i uci' LöMifig ZUgCSCtZi. Der pH der Lösung stieg auf 9,57. 0,49 g Natriumborhydrid _>n wurden der Lösung bei 0⁰C zugesetzt. Nach 15minütigem Rühren wurde das Gemisch filtrier», und das Filtrat über ein saures lonenaustauscherharz geführt. Nach Gefriertrocknen und Herstellung der Methylester, wie in Beispiel 1 beschrieben, ergab die Flüssigchromatogra- j-, phie-Analyse ein Verhältnis von 2-Ketogulonsäure zu 2-Ketogluconsäure von 85:15. Die Gesamtausbeute war mit derjenigen von Beispiel 1 vergleichbar.

Beispiel 10

Zu 50 ml 20%igen Natrium^.S-diketogluconat bei O⁰C wurden 0,8 ml I0°/oiges Natriumhydroxid zur Einstellung des pH von 5,15 auf 9,70 gegeben. Natriumborhydridpulver (11,26 mMol) wurde sofort zugesetzt. Bei einem pH von 10,60 nach 10 min wurde r> das Gemisch auf einen pH von 7 mit konzentrierter Schwefelsäure eingestellt. Analyse des reduzierten Gemischs durch Hochdruck-Flüssigchromatographie (HPLC; Aminex® 2-25-Harz (ein stark basisches Styrol- Divinylbenzol-Copolymer, auf Basis eines quaternären Ammoniumsalzes, 8% quervernetzt) 0,5 m Ammoniumformiat als Elutionsmittel) zeigte saubere Reduktion zu einem Gemisch von Natrium-2-ketogulonat und Natrium-2-ketogluconat in 85% Ausbeute.

Zur Bestimmung des Verhältnisses von 2-Ketogulu- 4-, nat zu 2-Ketogluconat wurde der gefriergetrocknete Feststoff aus 5 ml des reduzierten Gemischs mit 15 ml Methanol und 0,275 ml konzentrierter Schwefelsäure verestert. Der erhaltene Methylester wurde gaschromatographisch als persilyliertes Derivat (hergestellt durch -,<> Behandlung mit einem handelsüblichen Silylierungsmittel) analysiert. Auftrennung an einer 3°/o Silikonölpolymer-Säule bei 135° C (30 ml/min Strömungsgeschwindigkeit) zeigte ein 85 :15-Verhältnis von MethyI-2-ketogulonat zu Methyl-2-ketogluconat

Beispiel 11

Zu 50 ml 12%igen wäßrigen Natrium-2^>-diketogIuconats (28,04 mMol) wurden 45 ml Amberlite® XE-243-Ionenaustauscherharz) (ein schwach basisches Styrol- ω Divinylbenzol-Copolymer auf Basis von N-Methylglucamin) gegeben. Das Gemisch wurde in einem Eis/Wasser-Bad bei 0⁰C gerührt Unter Zutropfen 10%igen Natriumhydroxids wurde der pH auf 10,8" eingestellt Nach lOminütiger Behandlung mit 0,265 g Natriumborhydrid (7,01 mMol) wurde mit konzentrierter Schwefelsäure auf pH 7 eingestellt Halbstündiges Rühren lieferte nach dem Filtrieren des Harzes ein reduziertes Gemisch, von dem ca. 50% Jer anfangs vorhandenen Borationen entfernt wurde. Ein 85:15-Geniisch von 2-Ketogulonsäure und 2-Ketogluconsäure wurde in 90%iger Ausbeute erhalten.

Beispiel 12

conats (28,04 mMol) wurden 35 ml Amherlite® XE-243-lonenaustauscherharz (ein schwach basisches Styrol-Divinylbenzol-CopoIymer auf Basis von N-Methylglucamin) gegeben.

Das Gemisch wurde in einem Eis/Wasser-Bad bei O⁰C gerührt. Unter Zutropfen 10%igen Natriumhydroxids wurde der pH auf 10,8 eingestellt. Nach Zugabe von 0,212 g Natriumborhydrid (5,61 mMol) wurde ein pH-Anstieg auf 11,55 beobachtet. Nach 10 min wurde das Gemisch mit konzentrierter Schwefelsäure zur Einstellung des pH von 11,2 auf 7 versetzt. Nach halbstündigem Rühren wurde das teilweise reduzierte Gemisch zur Entfernung des Harzes filtriert.

Zu der teilweise reduzierten Lösung wurden weitere 10 ml Amberlhe® XE-243-Harz gegeben. Nach dem Abkühlen auf 0⁰C wurde die Lösung mit 10%igem Natriumhydroxid auf pH 10,8 eingestellt. Weitere 53 mg (1,40 mMol) Natriumborhydrid wurden zugesetzt. Nach 10 min wurde konzentrierte Schwefelsäure zur Einstellung des pH auf 7 zugesetzt. Nach viertelstündigem Rühren wurde das Gemisch filtriert. HPLC-Analyse zeigte vollständige Reduktion von Natrium-2,5-diketogluconat zu Natrium-2-ketogulonat und Natrium-2-ketogluconat. Sehr wenig Borsäure oder mögliche Überreduktionsprodukte wurden beobachtet. Unter Anwendung der HPLC-Analyse mit 2-lmidazolidon als internem Standard wurde eine 96%ige Ausbeute an 85 : 15-Gemisch von 2-Ketogulonsäure und 2-Ketogluconsäure ermittelt.

Beispiel 13

Zu einer rasch gerührten 12%igen wäßrigen Lösung von Natrium-2,5-diketogluconat (28,04 mMo!), in einem Eis/Wasser-Bad auf 0°C gekühlt wurden 2355 g (56,08 mMol) Natriumfluorid gegeben. Unter Zutropfen 10%igen Natriumhydroxids wurde der pH von 43 auf 10,8 eingestellt Zehn Minuten nach der Zugabe von 0,530 g Natriumborhydrid (14,02 mMol) wurde der pH mit konzentrierter Schwefelsäure auf 7 eingestellt HPLC-Analyse (Aminex® 2-25-Harz (ein stark basisches Styrol-Divinylbenzol-Copolymer auf Basis eines quaternären Ammoniumsalzes, 8% quervernetzt), 0,5 m Ammoniumformiat als Elutionsmittel) zeigte weniger Borationen anwesend als ohne Natriumfluorid. Nach dem Rühren des Gemischs über Nacht schied sich eine kleine Menge weißen Feststoffs aus und wurde abfiltriert Die Ausbeute an einem 85 :15-Gemisch von 2-Ketogulonsäure und 2-Ketogluconsäure wurde zu 90% bestimmt

Beispiel 14

Zu einer rasch gerührten Lösung von 55 mMol Natrium-2,5-diketogluconat in 150 ml H₂O bei 0° und einem pH von 9,5 wurden 12,7 mMol Natriumborhydrid über 15 min zugegeben. Nach beendeter Zugabe wurde

der pH der Lösung m't 6 η Salzsäure auf etwa 7 eingestellt und gefriergetrocknet, um 16,3 g Feststoffe zu ergeben. HPLC-Analyse(Aminex® A 25-Harz) zeigte eine vollständige Reduktion des 2,5-Diketogluconats zu einer Mischung von 2-Ketogulonat und 2-K.etogluconat, deren Mischungsverhältnis nicht bestimmt wurde.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von Gemischen aus 2-Ketogulonsäure und 2-Ketogluconsäure oder deren Salzen, dadurch gekennzeichnet, daß man 2^-DiketogIuconsäure oder deren Alkalimetall-, Erdalkalimetall-, Ammonium- oder Tetraalkylammoniumsalze mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen in jeder Alkylgruppe mit etwa 0,8 bis 1,1 Äquivalenten eines Alkalimetallborhydrids pro Mol des eingesetzten 2£-Diketogluconats in Lösung bei einem pH über 5 und einer Temperatur von etwa —25° C bis +25⁰C reduziert

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Reduktion bei einem pH zwischen etwa 6 und 10,5 durchführt.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man es bei einer Konzentration des 2^-Diketogluconats zwisehen etwa 5 und 20 Gewichtsprozent der Lösung durchführt

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß man die Reduktion mit Natriumborhydrid durchführt.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man es ί:■ wäßriger Lösung durchführt.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet daß man es in wäßriger Lösung unter jo Zugabe eines Alkanols mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, eines Alkandiols mit 2 bis 4 Kohlenstoffatomen, von Acetonitril, Dimethylsulfoxid oder Dimethylformamid als Cosolvens durchführt.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekenn- y, zeichnet, daß man es mit Methanol als Cosolvens durciiführt.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man es unter Zugabe eines Alkalimetallfluorids, von Ammoniumfluorid oder eines Borat-Ionen adsorbierenden lonenaustauscherharzes als Borat-Ionen komplexierendes Mittel durchführt.