DE2816268A1

DE2816268A1 - L-sucrose und verfahren zu deren herstellung

Info

Publication number: DE2816268A1
Application number: DE19782816268
Authority: DE
Inventors: John Kenyon Netherton Pr Jones; Walter Anthony Prof Szarek
Original assignee: Queens University at Kingston
Current assignee: Queens University at Kingston
Priority date: 1977-04-22
Filing date: 1978-04-14
Publication date: 1978-11-02
Also published as: AR215926A1; BR7802499A; GB1556007A; JPS53132515A; JPS5516596B2; BE866171A; SE7804594L; NL7804309A; NO781388L; NZ187048A; IT7849018A0; IL54497A0; IT1109313B; ZA782282B; US4207413A; AU3526278A; FR2387994A1; CA1074308A

Description

L-Sucrose und Verfahren zu deren Herstellung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Süssstoffe und ein Verfahren zu deren Herstellung, insbesondere auf die Erzeugung von L-Sucrose {/& -L-Fructofuranosyl-tf..-L-glucopyranosid ).

Sucrose (Saxharose) ist natürlich der wichtigste Süssstoff mit Nährwert der menschlichen Ernährung und kommt in sehr vielen Pflanzen vor. In Pflanzen dient sie als Energiequelle für Stoffwechselvorgähge und als Kohlenstoffquelle bei der Biosynthese von Zellbestandteilen. Sucrose für den menschlichen Verbrauch ist schon seit vielen tausend Jahren aus verschiedenen natürlichen Vorkommen gewonnen worden, insbesondere aus Rohrzucker und Zuckerrüben und anderen wie Zuckerahorn und Sorghum. Sucrose, C. 2^22^11' ist ein Disaccharid und kann daher theoretisch in vier stereoisomeren Formen vorkommen. In sämtlichen natürlichen Vorkommen liegt Sucrose als das D-Enantiomer vor, und das Vorkommen des L-Enantiomeis in der Natur wurde noch nicht beobachtet. Viele Versuche zur Synthese von Sucrose mit einer o^-Glycosid-Struktureinheit, dessen Aufbau eines der klassischen Probleme der Kohlenhydratchemie war, sind schon vorgenommen worden, und der erste Erfolg wurde von Lemieux und Huber (J. A. C. S. 75, 4118 (1953)) über die Herstellung von D-Sucrose berichtet. Bisher war das Spiegelbild (Enantiomer) des D-Sucrosemoleküls unbekannt, und dessen Synthese wird zum ersten Male hierin beschrieben. Obschon

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die Enantiomeren sämtlicher chiralen. Verbindungen chemisch, identisch sind, unterscheiden sie sich in ihren optischen Eigenschaften und in den meisten Fällen in ihren biologischen Eigenschaften einschliesslich der οrganoleρtischen Eigenschaften. Beispielsweise wurde L-Fructose, ein in der Natur noch nicht entdeckter Zucker, 1890 von Fischer durch Umsetzung von cX--Acrose mit Phenylhydrazin hergestellt. Das erhaltene D,L-Glucose-Phenylosazon wurde isoliert und dann zur Glycosulose hydrolysiert, welche schliesslich zu D,L-Fructose reduziert wurde. Die D-Fructose wurie dann mittels Hefe vergoren, und man erhielt L-Fructose. Daraus geht hervor, dass D-Fructose von Hefe vergoren wird, während L-Fructose von ihr nicht angegriffen wird. Viele ähnliche Beispiele lassen sich bei anderen Zuckern mit Hefe und anderen Enzymen beobachten. Es ist bekannt, dass Enzyme für bestimmte Enantiomere spezifisch sind und dass sie sich normalerweise nicht auf den Angriff anderer Enantiomere anpassen, wenn nicht ein spezifischer latenter Auslösemechanismus vorliegt. Da L-Sucrose in der Natur nicht bekannt ist, gibt es keinen Grund anzunehmen, dass in der Natur ein Enzym für L-Sucrose existiert und dass bestehende Enzyme sich an L-Sucrose anpassen könnten. Daher wird angenommen, dass L-Sucrose, welche an sich süss ist, im menschlichen Körper nicht abgebaut wird und daher lein Narungsmittel darstellt, sondern höchstens einen Nahrungsmittelziisatz.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein neuartiger Süssstoff aus L-Sucrose, einem Zucker, der in der Natur nicht aufgefunden wurde.

Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von L-Sucrose.

Erfindungsgemäss wird demgemäss «3 -L-Fructofuranosyl-oC-L-glycopyranosid zur Verfugung gestellt.

Weiterhin umfasst diese Erfindung ein Verfahren

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zur Herstellung von /3 -L-Pructofuranosyl-iX-L-glycopyranosid, dadurch gekennzeichnet, dass man eine Verbindung der Formel

mit einer Verbindung der Formel

CH₂OR

umsetzt unter Bildung einer Verbindung der Formel

CH₂OR

worin X für Chlor, Brom oder Jod und R für Aralkyl, Niederalkyl oder Niederalkenyl steht, und dass man die erhaltene Verbindung unter Bildung einer Verbindung der Formel

CH₂OH

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■umsetzt.

L-Sucrose ist ein Disaccharid der Formel

CH OH

(30)

d.h. L-Glucopyranose und L-Pructofuranose, die über ihre anomeren Zentren durch eine Λ-Bindung des erstgenannten Moleküls und eine /3 -Bindung des zweitgenannten Moleküls verbunden sind. Da keines der beiden genannten Moleküle leicht zugänglich ist, besteht eine Voraussetzung zur Synthese von L-Sucrose in der Herstellung geeigneter Derivate von L-Glucopyranose und L-Fructofuranose.

Zum Aufbau dieser Vorprodukte geht man von der leicht zugänglichen L-Arabinose (33) aus und erzeugt ein epimeres Gemisch von Kohlenhydraten mit 6 C-Atomen, welches man trennen und die Bestandteile einzeln weiterbehandeln kann, so dass man die gewünschte L-Glucopyranose (31) und L-Mannopyranose (36) erhält. Dies kann durch eine Nitromethan-Kondensation von L-Arabinose unter Erhalt eines epimeren Gemisches von 1-Desoxy-1-nitro-hexitolen (34, 35) geschehen, die man dann trennt und einzeln mit .einer starken Säure behandelt. Die Umwandlung von L-Mannopyranose zur gewünschten L-Fructose (32) kann dann ausgeführt werden, indem man zunächst das Osazon (37) herstellt und die Stickstoffunktionen durch Sauerstoff austauscht unter Bildung von L-Arabino-Hexosulose (38), die man dann selektiv zu L-Fructose (32) reduzieren kann.

80984 A/07 48

HOCH

I HCOH

I HOCH

CH₂OH C34)

(33)

CH₂NO₂ HCOH HCOH

HOCH HOCH

CH₂OH

(35)

(31)

HOH₂C

CH₂OH

(32)

OH

(36)

CH-R C = R HCOH

HOCH

I CH₂OH

(37) R= NNHPh

(38) R=O

8098ΑΛ /07A8

Die nachfolgende Kondensation von L-Glucopyranose mit L-Fructofuranose unter Bildung von L-Sucrose erfordert, dass eines der Moleküle in ein geeignet blockiertes Glycosylhalogenid umgewandelt wird, während das andere Molekül derart geschützt wird, dass ausser der anomeren Stellung keine andere Gruppe reagiert. Für diese Art der Reaktion gibt es eine Anzahl von Blockierungsgruppen, und für die Synthese von L-Sucrose ist die Benzyloxyfunktion besonders geeignet, wie sie bereits von Ness und Fletscher (Carbohyd. Res. 17, 465 (1971)) bei ihrer Synthese von D-Sucrose benutzt wurde.

Der Weg zur L-Sucrose besteht in der Bildung von 1,3,4,6-Tetra-O-benzyl-L-mannitol (51) aus L-Mannose (36) über das L-Mannitol (46). Die endständige Symmetrie des Mannitols bedeutet, dass die Hydroxylgruppen in Verbindung (51) äquivalent sind. Die Oxydation einer dieser Hydroxylgruppen wird von einer schnellen Bildung eines Hemiacetals gefolgt, wodurch die zweite Hydroxylgruppe vor weiterer Oxydation wirksam geschützt wird und sich die gewünschte 1 13,4,6-Tetra-O-benzyl-L-fructofuranose (45) ergibt.

Die Kondensation der L-Arabinose (33) mit Nitromethan in alkalischem Methanol kann nach der Arbeitsweise geiiiäss Sowden (J. A. C. S. 69, 1963 (1947)) unter Bildung eines Gemisches der Witroalkohole (34) und (35) ausgeführt werden. Das Umkristallisieren des abgetrennten 1-Desoxy-1-nitro-L-glucitols (34) ergibt ein reines Produkt, welches bei der Synthese von L-Glucose nach Behandlung des Natrium-r salzes mit konzentrierter Schwefelsäure verwendet werden kann (Abbau nach Nef).

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(36)

(45)

CH₂OH

HCOH

I HCOH

HOCH HOCH

CH₂OH (46)

CH₂OR HCOH

HCOR ROCH HOCH

CH₂OR

(51) R

CH₂Ph

CH₂O

H₂C

HCO

HCO ι OCH

I ι

OCH

CH„

-OCH₂ (47)

ft

,OR

HCO

H₂C

HCOR' R'OCH OCH

CH₂OR

(48) R «= Ac; R¹ = CH₂OAc

(49) R " H; R' = H

(50) R=R¹= CH₀Ph

Die Herstelliong von Methyl-L-glucopyranosid (39) kann ausgeführt werden, indem man wasserfreie «X-L-Glucopyranose mit Methanol kondensiert, vorzugsweise in Gegenwart eines Kationaustauscherharzes als Katalysator nach der Methode von Bollenback (Methods Carbohyd. Chem. 2, 326 (1963)). Der Schutz des Methyl-L-glucopyranosids, beispielsweise durch Benzylierung und nachfolgende Hydrolyse zur 2,3,4,6-Tetra-O-benzyl-o*—L-glucopyranose (41), kann nach verschiedenen Methoden ausgeführt werden. Zunächst kann Methyl-2,3,4,6-tetra-0-benzyl-L-glucopyranosid (40) aus dem syropösen Methyl-L-glucopyranosid nach der Methode von Täte und Bishop (Can. J. Chem. 41, 1801 (1963)) hergestellt werden, wobei die Reaktion in 1 ,4-Dioxan mit gepulvertem Kaliumhydroxyd sowie Benzylchlorid ausgeführt wird. Das

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erhaltene Reaktionsgemiseh kann beträchtliche Mengen an Benzylalkohol und Dibenzyläther erhalten, die beide schwierig zu entfernen sind, zusammen mit einem anomeren Gemisch der Me thy1-2,3,4,ö-Tetra-O-benzyl-L-glucopyranoside.

Ein anderes, sehr wirksames Verfahren, welches auf der Arbeit von Iwashige und Saeki beruht (Chem. Pharm. Bull. Jap. 15, 1803 (1967)), besteht in einer Alkylierung mit Dimethylsulfoxyd bei niederen Temperaturen, mit nur kleinen Ueberschüssen an basischem Reagens und Benzylchlorid.

Die Hydrolyse des Methyl-2,3,4,6-Tetra-0-benzyl-L-glucopyranosids kann in Eisessig und verdünnter Schwefelsäure nach Täte und Bishop (siehe oben) durchgeführt werden, wobei man 2,3,4,6-Tetra-O-bensyl-L-glucopyranose erhält, die dann mit Thionylchlorid unter Bildung des 2,3,4,b-Tetra-O-benzyl-L-glucopyranosylchlorids umgesetzt werden kann. Eine Halogenierung der 2,3,4,6-Tetra-O-benzyl-L-glucopyranose mit Zinkchlorid/Thionylchlorid ergibt als Produkt homogenes 2,3,4,6-Tetra-O-benzyl- oC-L-glucopyranosylchlorid. Nach einem anderen Verfahren kann man Methyl-2,3,4,6-tetra-O-benzyl-OC-L-glucopyranosid mit Thionylchlorid am Rückfluss kochen (48 Stunden bei 5°C), wobei man 2,3,4,6-Tetra-O-benzyl-L-glucopyranosylchlorid erhält.

Zur Bildung von 1,3,4,6-Tetra-O-benzyl-L-fructofuranose

(45)

worin R = C₆H₅CH₂ ist,

ROCH₂

aus L-Kannose reduziert man L-Mannose (36) zu L-Mannitol (46), aus welchem man leicht das cyclische Acetal 2,5-0-Methylen-L-mannitol (49) erhält. Die Alkylierung mit

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Benzylchlorid mit nachfolgender Spaltung der Acetalbrücke führt zu 1 ,3,4,6-Tetra-O-benzyl-L-mannitol (51). Da die beiden Enden des Mannitols symmetrisch sind, besteht /,.äquivalenz der Hydroxylgruppen im Molekül (51).

Die Reduktion von L-Mannose zu L-Maiinitol kann auf verschiedenen Wegen erfolgen, beispielsweise mit ITatriuiaborhydrid in Wasser. Da L-Mannitol etwas schwierig kristallisiert, ist es zweckmässig, die L-Kannitoilösung mit konzentrierter Salzsäure und Formaldehyd zu behandeln, wobei man gut kristallisierendes 1,5:2,5:4,6-?ri-0-methylen-L-mannitol (47) erhält:

L-Mannose ^1TaBH4

wässr. Ls

•icon
i

HCOH
I

HOCH

CII₂OH

L-Mannitol
(46)

.C -

H'

konz.

HCO

OCH

•OCH

-OCH

CH„

2,

Acetanhydrid Essigsäure

Ac-CH₃-C

1 ,3:2,5:4,6-Tri-0-methylen-L-mannitoi (47)

CH₀OAc ²

HCO

„. HCO-CH₀OAc OAc 1

H₀C- OCH

I

OCH

CH₂OAc

1,6-Di-O-acetyl-3,4-di-O-(acetoxymethyl)-2,5-0-methylen-L-manitol (48)

8098AA/07A

Die nachfolgende Ringspaltung von (47) unter Bildung von 1 ,6-ii-0-Acet_<7l-3,4-di-ü-(acetoxymethyl)-2,5-0-raethylen-L-inannitol (48) kann mit einem Acetolysegemisch aus Acetanhydrid, Essigsäure und Schwefelsäure ausgeführt werden. Auch kann ein Gemisch aus Trifluoressigsäure und Essigsäure verwendet werden, was jedoch weniger bevorzugt ist. Die Verbindung 48 kann auf verschiedene Weise des-üacetyliert werden, beispielsweise durch Verwendung von 0,2N-IiIethanolischem Natriummethoxid unter Bildung von kristallinem 2,5-0-Methylen-L-mannitol (49), welches dann beisoielswciae durch Aralkylierung mit Benzylchlorid geschützt werden kann, wobei man 1,3,4,6-Tetra-0-benzyl-2,5-O-methylen-L-mannitol (50) erhält.

NaOCH,
CH₃OH"

H₂OH

CH₀

-I

HCO

HCOH

I HOCH

-OCH

^C6^H5^CH2^C1 . gepulv. KOH¹

C,H ,.CH₀Br DMF,NaH

CH₂OH

CH OR

2,5-O-Methylen-L-mannitol (49)

1,3,4,6-Tetra-O-benzyl-2,5-0-me thylen-L-mannitol (50)

Die Hydrolyse von 50 zur Bildung von 1,3,4,6-Tetra-O-benzyl-L-mannitol (51) kann durch Kochen mit 0,6 M-HCl und Phloroglucin am Rückfluss ausgeführt werden. Zu diesem Zweck kann auch 90 9^-ige wässrige Trifluoressigsäure verwendet werden.

Der nächste Schritt, die Oxydation von 51 zu 1»3,4,ö-Tetra-O-benzyl-L-fructofuranose (45) kann auf an sich bekannte Weise durchgeführt werden, wobei die Verwendung des Jones-Reaktionsmittels (ein Gemisch aus Chromtrioxyd, Schwefelsäure und Wasser) bevorzugt ist.

(50) Phloroglucin CH₂OH

Rückfluss·* CrO HC'

SOH

I HCOR

I ROCH

. I

!HOCH

CH₂OR

^H2^S04 H₂O

1,3,4,6-Tetra-O-benzyl-L-mannitol (51)

ROCH

1 ,3,4,6-Tetra-O-benzyl-L-fructofuranose (45)

Die Kondensation von 1,3,4,6-Tetra-O-benzyl-L-fructofuranose (45) mit 2,3,4,6-Tetra-O-benzyl-uC-L-glucopyranosylchlorid (42) kann unter Verwendung von Silberperchlorat, Silbercarbonat und Molekularsieben in trockenem Benzol, unter Stickstoff und im Dunkeln ausgeführt werden, wobei man zwei Komponenten erhält, von denen die eine chromatographisch identisch mit der bereits bekannten Octa-O-benzyl-D-sucrose ist und die andere eine chromatographische Beweglichkeit aufweist, die etwas geringer als die erste Komponente ist. Durch Fraktionierung an Kieselsäuregel erhielt man eine Verbindung 1,3,4,6-Tetra-O-benzyl-/3-L-f ructofuranosyl-2, 3 > 4,6-tetra-O-benzyl- v<,-L-glucoOyranosid, und die katalytische Entbenzylierung über 5 ί° Palladium auf Aktivkohle in Methanol ergibt L-Sucrose, deren physikalische Konstanten mit denjenigen des D-Enantiomers übereinstimmen.

OR AgClO.

η Benzol, Molekularsieb 2 (Typ -■

Dunkelheit, Zimmertemp.

Kieselsäuregelfraktionierung

H₂/^:5 70 Pd auf C MeÖH ^

Octo-O-benzyl-L-sucrose

L-Sucrose

CH₂OH

OH

Beispiel 1

1-Desoxy-i-nitro-L-glucitol (34) und 1-Desoxy-1-nitro-L-

mannitol (35)

Eine Suspension von 100 g handelsüblicher ß-L-Arabinose in 200 ml absolutem Methanol und 360 ml trockenem Nitromethan wird in einem zwei Liter fassenden Dreihalskolben, der mit einem wirksamen mechanischen Rührer und einem Calciumchlorid-Trockenrohr versehen ist, mit 700 ml einer 1,3-N-methanolischen Natriummethoxydlösung vermischt. Nach 20-ständigem kräftigen Rühren wurden die abgeschiedenen Natriumsalze der Aci-nitro-Alkohole abfiltriert und mit wenig kaltem Methanol und danach mit kaltem Petroläther (60-80 ) gewaschen. Die feuchten, stark hygroskopischen Salze wurden sofort in 800 ml Eiswasser gelöst und die Lösung entweder durch Durchleiten über eine Kolonne mit 800 ml Austauscherharz Dowex 50W-X8 (H⁺) oder durch drei aufeinanderfolgende Behandlungen mit je 300 ml frischem Harz entionisiert. Die Abläufe und Waschflüssigkeiten (insgesamt 2,5-3,0 Liter bei Kolonnenbehandlung und 1,5-2,0 Liter bei absatzweiser Behandlung) wurden dann unter reduziertem Druck bis zu einer halbkristallinen Masse eingedampft, die

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weiter unter Zugabe einiger Portionen von absolutem Aethanol zwecks Entfernung des restlichen Wassers konzentriert wurde. Die so erhaltene kristalline Masse wurde mit Hilfe von kaltem Aethanol filtriert und das FiItrat wie oben bearbeitet, wobei man zwei zusätzliche Ausbeuten an Kristallen erhielt. Die erhaltenen 70 g Rohprodukt wurden durch fraktionierte Kristallisation aus Aethanol in das weniger lösliche 1-Desoxy-i-nitro-L-mannitol (30 g) und das löslichere 1-Desoxy-i-nitro-L-glucitol (25 g) aufgetrennt. Zwei weitere Umkristallisierungen von Proben der ilitroalkohole ergaben 1-Desoxy-i-nitro-L-glucitol, Fp. 106-107°,

_b + 7,44° (c 3,2, Wasser) verglichen mit dem Fp. 107-108°, l'^J-Q + 9,5° (c 6,7, Wasser); sowie 1-Desoxy-i-nitro-L-mannitol, Fp. 133-134°, r°Q'_D + 6,67° (c 5,4, Wasser) verglichen mit Fp. 133-134°, Γ^-J-q + 7,0° (c 6,2, Wasser).

Beispiel 2

<* -L-G-luc oyyvano se (31)

5,0 g 1-Desoxy-i-nitro-L-glucitol wurden in 15 ml 2N-Natriumhydroxyd gelöst und die Lösung sofort in eine gerührte, am Eisbad gekühlte Lösung von 7,5 ml Schwefelsäure in 9,0 ml Wasser eingetropft. Die Lösung wurde dann mit 175 ml Wasser verdünnt und mit warmer Bariumhydroxydlösung gegen Kongorot neutralisiert. Das ausgefällte Bariumsulfat wurde abzentrifugiert und das verbleibende Sulfat mit einem leichten Ueberschuss von Bariumacetat aiJSgefällt. Die Lösung wurde dann durch ein Bett aus CeIiIe filtriert und das FiItrat in einer Kolonne mit 50 ml Austauscherharz Dowex 50W-X8 (H⁺) entionisiert. Das Eluat und die Waschflüssigkeiten wurden unter vermindertem Druck zu einem Sirup eingedickt, der mit wenigen Tropfen Aethanol verdünnt, auf 50° erwärmt, mit Kristallen aus früheren Versuchen angeimpft und zum Kristallisieren stehen gelassen wurde. Die erhaltenen Kristalle wurden mit Hilfe von kaltem Aethanol· filtriert, und man erhielt nach Umkristallisieren 2,4 g öC-L-Glucopyranose, Fp. 146-147°, Γ°<%_D ~ 100°-> -53,3° (24 Std.; c 2,15, Wasser), verglichen mit Fp. 146-147°, £"°^/t) -53° (im Gleichgewicht; c 2,6, Wasser). Das Filtrat,

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welches L-Glucose enthielt (Dünnschichtchromatographie, n-Propanol/Aethylacetat/Wasser im Volumenverhältnis 3:1:1) wurde zur Verwendung in nachfolgenden Herstellungen von L-Glucose aufbewahrt.

Beispiel 3

Methyl- oL -L-glucopyranosid (39)

Ein Gemisch aus 5,4 g <X -L-G-lucopyranose, 30 ml Methanol und 2 g Kationenaustauscherharz (Dowex 50W-X8 (H ), 50-100 Mesh, vorher durch Behandlung mit Methanol hergestellt) wurde mit einem Magnetrührer bei Rückflusstemparatur 24 Stunden lang in einem 50-ml-Rundkolben gerührt. Die Lösung, die einen negativen Test ergab, wurde dann abgekühlt und filtriert. Das Harz wurde mehrmals mit Methanol gewaschen, und das FiItrat und die Waschflüssigkeiten wurden unter vermindertem Druck auf Sirupkonsistenz eingedampft (5,63 g, 96 ?o), welcher keine L-Glucose enthielt (Papierchromatographie, n-Butanol/Aethanol/Wasser im Volumenverhältnis 40:11:19)^ 1,0 g wurden als Probe in 2 ml kochendem Methanol gelöst und das Gemisch langsam auf Zimmertemperatur abkühlen gelassen, wobei kristallines Methyl-L-glucopyranosid anfiel. Die Kristalle wurden in Aethanol zur Bildung eines 10 fo-±gen Gemisches (Gewicht/Volumen) suspendiert und das Gemisch bis zur Auflösung gekocht. Nach Abkühlen des Gemisches schied sich reines Methyl-o^-L-Glucopyranosid ab, Fp. 166,5-168°, C^-q -156° (c 2,5, Wasser). Diese Werte ergeben einen guten Vergleich mit denjenigen für Methyl-c^-D-glucopyranosid, Fp. 167-169°, Ρ\7_Ώ + 157° (c 2, Wasser).

Beispiel 4 Methyl-2,3,4,6-Tetra-O-benzyl-L-glucopyranosid (40)

(a) Unter Verwendung von Kaliumhydroxyd und Benzylchlorid

25 g gepulvertes Kaliumhydroxyd wurde zu einer magnetisch gerührten Lösung von 4,8 g syropösem Methyl-L-Glucopyranosid in 30 ml trockenem 1,4-Dioxan gegeben. Diese gerührte Lösung wurde am Oelbad zum schwachen Rück-

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fluss erwärmt, und im Verlaufe einer Stunde wurden 32 ml frisch destilliertes Benzylchlorid tropfenweise zugegeben. Es wurde nun weitere vier Stunden lang erwärmt und gerührt, dann wurde das Dioxan abdestilliert und der Rückstand abgekühlt, mit 200 ml Wasser verdünnt und mit 3 x 75 ml Chloroform extrahiert. Die Chloroformextrakte wurden mit verdünnter Salzsäure und dann mit Wasser gewaschen. Die Chloroformschicht wurde über Natriumsulfat getrocknet und dann unter vermindertem Druck zu einem Sirup eingedampft (17 g), der drei Komponenten enthielt (DünnschichtChromatographie, Benzol/Aethylacetat im Volumenverhältnis 10:1), wobei sich R_p-Werte von etwa 0,4, 0,48 und 0,73 ergaben. Der Vergleich durch DünnschichtChromatographie (Benzol/ Aethylacetat im Volumen 10:1) dieses Gemisches mit zuvor hergestellten Methy1-2,3,4,6-tetra-O-benzyl-D-glucopyranosiden und auch mit Benzyläther zeigte, dass die Komponente mit der grö'ssten Beweglichkeit Benzyläther war und diejenige mit der geringsten Beweglichkeit wahrscheinlich das oi. -Anomer und die mittlere Komponente das /3-Anomer darstellte. Ein kleiner Anteil dieses Reaktionsgemisches wurde durch Säulenchromatographie an Kieselsäuregel gereinigt, indem man zunächst mit Benzol eluierte, um den Benzyläther zu entfernen, und dann mit einem Gemisch 10:1 aus Benzol und Aethylacetat. Man erhielt schliesslich Methy1-2,3,4,6-tetra-O-benzyl-oc-L-glucopyranosid als Sirup mit /ul/jj -25,4° (c 3,8, Chloroform) verglichen mit /öl7_d +23,8°

(c 3,42, Chloroform) oder /o^ + 18,7° (c 1,5, Chloroform) für Methyl-2,3,4,6-tetra-0-benzyl-«>C-D-glucopyranosid, und das kristalline Methyl-2,3,4,6-tetra-0-benzyl- ■ i-L-glucopyranosid mit einem Fp. 69,5-70°, /^;x/_D -12,1° (c 4,2, Dioxan) verglichen mit Pp. 68-69°, /'<-/_D +11° (c 5,3, Dioxan) für Me thy 1-2,3,4,6-te tra—0-benzyl- ,. ■' -D-glucopyranosid.

(b) Unter Verwendung von Natriumhydrid/DimethyI-sulfoxyd und Benzylchlorid.

2,0 g Methyl-Ii-glucopyranosid in 10 ml Dime thy 1-sulfoxyd wurden in eine Lösung von 1,0 g Natriumhydrid in 10 ml Dimethylsulfoxyd eingetropft, wobei die Lösung unter

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Stickstoff gerührt wurde. Nach der Zugabe des Glycoside wurde die Lösung bei Zimmertemperatur noch 40 Minuten nachgerührt, und dann wurden 8,0 g Benzylchlorid eingetropft und die Lösung noch 1,5 Std. nachgerührt. Das Gemisch wurde in 50 ml Eiswasser gegossen und die Lösung mit 3 x 50 ml Aether extrahiert. Die Aetherschicht wurde über Magnesiumsulfat getrocknet und im Vakuum zu einem Sirup eingedampft, der ein Gemisch aus Tetra-O-benzylglycosiden zusammen mit etwas Benzylchlorid enthielt (Dünnschichtchromatographie, Benzöl/Aethylacetat im Yolumen 10:1). Der Sirup wurde über 150 g Kieselsäuregel chromatographiert, und es wurde zuerst mit Benzol zur Entfernung des Benzylchlorids eluiert und dann mit einem Gemisch 10:1 aus Benzol und Aethylacetat, wobei man ein anorneres Gemisch der Me thy 1-2,3,4,6-tetra-O-benzyl-L-glucopyranoside erhielt (5,1 g, 89 /Ό).

Beispiel 5

2,3,4,6-Tetra-O-benzyl- ι -L-glucopyranose (41)

16 g des Rohgemisches des Methyl-tetra-O-benzyl-L-glucopyranosids wurden in 275 ml Eisessig gelöst und die Lösung am Dampfbad erwärmt. Zur erwärmten Lösung wurden dann 75 ml 2N-Schwefelsäure im Verlaufe von 2 Std. portionenweise zugegeben, so dass die Bildung eines Sirups vermieden wurde. Danach wurden weitere 60 ml 2N-Schwefelsäure vorsichtig zugegeben und die Lösung weitere 20 Stunden erwärmt. Das Reaktionsgemisch wurde dann abgekühlt, in 1 Liter Wasser eingegossen und die Mischung bei 5 über Nacht stehen gelassen. Die gebildete Fällung wurde abfiltriert und aus Methanol umkristallisiert, wobei man reine 2,3,4,6-Te tra-0-benzyl--'.-L-glucopyranose erhielt, Fp. 1 45 ,5-1 46,5°i /"'V₁) -21,1° (c 2,8, Chloroform), verglichen mit Fp. 151-152° (korr.), /"'V₁₃ + 21,7° (c 2,19, Chloroform) der für das D-Isomer beobachteten Werte. Protonenmagnetische Resonanz : "*. 2,6-2,8 (20 aromatische Protonen), "£" 4,7 (1-Protonenmultiplett, anomerisch.es Proton), · £ 5 ,1 -6, 6 (15 Protonen, Ringprotonen und benzylische CHp-Gruppe), '^~" 6,8

(1-Protonendublett, anomerische OH-Gruppe, nit DpO austauschbar). Wenn man DpO zur pmr-Probe gab, brach das 1-Protonensignal bei Γ'6,8 zusammen, und das 1-Protonensignal bei ) 4,7 wurde ein Düblett mit einer Kupplungskonstante von «L· 2 ^ 4 Hz, was anzeigt, dass in der Tat das '■' -Anomer erhalten worden war.

Beispiel 6

2,3,4,o-Tetra-O-benzyl-L-glucopyranosylchlorid (42)

Verfahren A

500 mg reine 2,3,4,6-Tetra-O-benzyl- -x-L-glueopyranose wurden in einem 25-ml-Rundkolben, der mit einem Kühler und einem Trockenrohr versehen war, in gereinigtem Thionylchlorid gelöst, und die Lösung wurde magnetisch bei 70° am Oelbad gerührt. Das Portschreiten der Reaktion wurde durch Dünnschichtchromatographie verfolgt (Benzol/ Diäthyläther im Volumen 6:1), und nach 4 Stunden wurde eine Hauptkomponente mit R~ - 0,8 und zwei Nebenkomponenten mit R~ ~ 0,5 sichtbar. Auch beobachtete man eine Spur an Ausgangsmaterial, jedoch ergab sich, dass dieses durch Hydrolyse des Produktes auf der Dünnschichtplatte entstanden war, eine Annahme, die schon zuvor bei Reaktionen der D-Reihen bestätigt worden war. Die Lösung wurde dann abgekühlt und im Vakuum zu einem rötlichen Sirup konzentriert. Ueberschüssiges Thionylchlorid wurde durch Destillation mit 4 x 10 ml trockenem Toluol und dann mit 2 χ 10 ml trockenem Benzol entfernt. Der dunkle Sirup wurde dann in 10 ml trockenem Benzol gelöst und unmittelbar zur Disaccharidsynthese oder in folgenden Reaktionen verwendet.

Verfahren B

400 mg 2,3,4,6-Tetra-O-benzyl- ^-L-glucopyranose wurden in einem Rundkolben, der mit einem Calciumchlorid-Trockenrohr und einem Einlassrohr für Stickstoff versehen war, in 25 ml trockenem Benzol gelöst. Zur magnetisch gerührten Lösung gab man 1,1 g Zinkchlorid und dann 0,55 ml Thionylchlorid, wobei sorgfältig atmosphärische Feuchtigkeit

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ausgeschlossen wurde. Die durch Dünnschichtchromatographie (Lösungsmittel D) verfolgte Reaktion war nach ungefähr 45 Minuten vollständig. Die Lösung wurde dann durch ein 3 cm dickes Bett von Kieselsäuregel auf einer Glasfiltemutsche abgesaugt und der Rückstand mit trockenem Benzol gewaschen. Das Filtrat wurde sonach im Vakuum au einem farblosen Sirup eingedickt, der an einem Bad von "50° mit 40 ml trockenem Benzol abgedampft wurde, um Spuren von Thionylchlorid zu verjagen. Die erhaltenen 0,31 g des farblosen Sirups waren gemäss Dünnschichtchromatographie (Benzol/Diäthyläther im Volumen 10:1) homogen und zeigten ein /V/ρ von -62,5° (c 2,1, Chloroform) und die folgenden protonenmagnetischen Resonanz werte: /. 2,7 (20 aromatische Protonen), - 3,9 (1 Proton, H-1, Dublett mit J₁ ₀ -'3 Hz), L 5,1-6,6 (15 Protonen, Ringprotonen und benzylische CHo-G-ruppen). Das entsprechende D-Isomer hatte folgende Eigenschaften: /"V_D +109° (c 1, Benzol), + 62° (c 1, Chloroform) gemäss Grob et al (Carbohyd. Res. 10, 595 (1964)) und /-*-./* +95 (c 4,0, Benzol), +66 (c 6,3, Beazol) gemäss Austin et al (J. Chem. Soc, 2128 (1964)).

Beispiel 7 L-Mannose (36)

20 g 1-Desoxy-i-nitro-L-mannitol wurden in 60ml 2N-Natriurnhydroxyd gelöst und die Lösung sofort in eine gerührte Lösung von 30 ml Schwefelsäure in 36 ml Wasser bei Zimmertemperatur eingetropft. Leichtes Kühlen durch ein Eisbad war nötig, um die Reaktionsmischung bei 22 + 5 zu halten. Die Lösimg wurde dann mit Wasser auf 400 ml verdünnt, mit festem Uatriumbicarbonat gerade neutralisiert, und dann wurde eine Lösung von 12 ml Pheny!hydrazin in 28 ml Eisessig zugegeben. Das Gemisch wurde über Nacht bei 5°C gerührt und dann filtriert, und das erhaltene L-Mannosephenylhydrazon wurde mit kaltem Wasser, Aethanol und Aether gewaschen. Umkristallisieren aus Aethanol ergab reines L-Mannose-Phenylhydrazon, Fp. 198-199°, /•¹/_D-33,5° (c 2,5,

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Pyridin) verglichen mit Fp. 199-200°, /"/β +34° für das D-Isomer.

20 g des Hydrazons wurden 3 Stunden lang mit einer Mischung aus 200 ml Wasser, 40 ml Aethanol, 25 ml Benzaldehyd und 2,5 g Benzoesäure am Rückfluss gekocht. Die Lösung wurde abgekühlt und dann vom Benzaldehydphenylhydrazon dekantiert, dreimal mit Chloroform extrahiert, mit Kohle entfärbt und bei vermindertem Druck konzentriert. Der erhaltene Sirup wurde weiter mit mehreren Anteilen absolutem Aethanol abgedampft, um zurückbleibendes Wasser zu entfernen, und der am Schluss erhaltene Sirup (10g) wurde zum Kristallisieren stehen gelassen. Die Kristalle wurden mit Hilfe von Aethanol filtriert, und man erhielt •A-L-Mannopyranose, Pp. 125-126°, /··-/_D -26,9° - -14,4° (24 Std., c 2,0, Wasser) verglichen mit Pp. 128-132°, /■v/ t14,5° (Gleichgewicht,c 3,4, Wasser).

L-Mannose konnte ebenfalls unmittelbar aus der Nitromethan-Kondensation, Ausführung des Abbaus nach Nef an den abgeschiedenen Natrium-aci-nitroalkoholen und anschliessende Phenylhydrazonbildung, bei der nur das wasserunlösliche L-Mannose-Phenylhydrazon aus der wässrigen Lösung ausfällt, erhalten werden. Die Spaltung des Stickstof fderivats wurde dann wie oben beschrieben ausgeführt.

Beispiel 8 L-Mannitol (46)

Eine Lösung von 2,0 g Natriumborhydrid in 50 ml Wasser wurde tropfenweise und unter Rühren einer Lösung von 15 g L-Mannose in Wasser im Verlaufe von 15 Minuten bei einer Temperatur unterhalb 50°C zugegeben. Man liess die Lösung weitere 15 Minuten stehen, wonach ein mit 10 i°- iger¹ Essigsäure neutralisierter aliquoter Teil einen negativen Test mit Pehlingscher Lösung ergab. Nun gab man Ionenaustauscherharz (Dowex 50W-X8, H⁺) zu, bis sich kein

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Gas mehr entwickelte, und die Mischling wurde bei Zimmertemperatur eine Stunde nachgerührt. Dann wurde filtriert, das Harz mit zusätzlichem V/asser gewaschen und das Piltrat bei vermindertem Druck und einer Badtemperatur von 35 eingedampft, wobei die letzten Spuren von Wasser durch Codestillation mit absolutem Aethanol entfernt wurden. Man erhielt siropöses L-Mannitol in praktisch quantitativer Ausbeiite. Ein kleiner Anteil, ca. 0,25 g, wurde durch Auflösen in heissem Methanol und Abkühlen auf Zimmertemperatur kristallisiert. Das kristalline L-Mannitol hatte die gleiche chromatographische Beweglichkeit (n-Butanol/ Pyridin/Wasser im Volumen 10:3:3) wie D-Mannitol, einen Fp. von 164,5-165° und /«-"-/^ von -0,9° (c 2,2, Wasser). Diese physikalischen Konstanten sind in guter Uebereinstimmung mit denen für D-Mannitol.

Beispiel 9

1,3:2,5:4,6-Tri-0-methylen-L-mannitol (47)

Zu 50 g L-Mannitol in einem 500-ml-Rundkolben wurden 100 ml einer 36 $-igen Formaldehydlösung und 100 ml konzentrierte Salzsäure gegeben. Der Kolben war mit einem Calciumchlorid -Trockenrohr versehen, und die Lösung wurde an einem Wasserbad mit 90° 3 Stunden lang unter öfterem Umrühren erwärmt und danach noch 20 Stunden lang bei 75 · Die ausgefallenen feinen Kristalle wurden am Eisbad abgekühlt und auf einer Glasfritte abgesaugt und dann mit wenig kaltem Wasser gewaschen. Das Filtrat ergab bei Behandlung mit weiterer Formaldehylösung und Salzsäure eine zusätzliche Ausbeute, und dieser Schritt wurde normalerweise ausgeführt. Die kristalline Masse wurde an der Luft getrocknet und dann in einem Exsikkator über Caliumhydroxyd unter vermindertem Druck, und man erhielt 55 g reines Tri-O-methylen-L-mannitol (Ausbeute 92 %), Fp. 226-227°, /■' /_Ώ +105° (_c 2,0, Chloroform). Diese Werte passen gut zu denjenigen für Tri-0-methylen-D-mannitol mit einem Fp. von 232-233 (korr.) und /·ν/_υ - 104,2° (c 2,19, Chloroform).

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Beispiel 10 1 , e-Di-O-

maimitol (48)

Die oben erhaltene Verbindung wurde einer Acetolyse unterworfen. Man gab 32 g gepulvertes, trockenes Tri-0-methylen-L-mannitol unter Rühren zu 160 ml einer eiskalten Acetolysemischung (hergestellt durch Eintropfen von 2 ml konzentrierter Schwefelsäure in ein eiskaltes Gemisch von 140 ml Acetanhydrid und 60 ml Eisessig). Innerhalb von 15 - 20 Minuten verfestigte sich das Reaktionsgemisch zu einer Masse aus feinen, nadeiförmigen Kristallen. Die Masse wurde zerkleinert, in drei Liter Eiswasser gebracht und bei 5° etwa 80 Stunden lang aufbewahrt. Die Fällung wurde dann abfiltriert und an der Luft getrocknet. Ein Chloroformextrakt der Mutterlauge ergab eine kleine zusätzliche Menge an Produkt. Das Produkt wurde aus Aethanol umkristallisiert, und man erhielt in 90 $-iger Ausbeute 54 g reines Material, Pp. 123-124°, /^;</_Ό -58° (c 1,0, , Chloroform). Das ursprünglich von Ness, Harm und Hudson (J. A. C. S. 65, 2215 (1943)) besass einen Fp. von 129-130° und ein /"W-n von +57,6° (c 1,1, Chloroform).

Beispiel 11 2,5-0-Methylen-L-mannitol (49)

Zu einer gerührten Lösung von 19 g 1,6-di-0-Acetyl-3,4-di-O-(acetoxymethyl)-2,5-0-methylen-L-mannitol in 200 ml trockenem Chloroform, abgekühlt am Eisbad auf 0°, gab man 19 ml 0,2N methanolisches Natriummethoxyd. Innerhalb einer Stunde ergab sich eine kristalline Ausfällung. Das Gemisch wurde dann bei 5° im Kühlschrank 4 Stunden lang gerührt, bevor das Produkt abfiltriert wurde. Die Mutterlauge wurde mit weiteren 10 ml der Natriummethoxydlösung versetzt, und nach 2 weiteren Tagen in der Kälte ergab sich eine zusätzliche Menge an Produkt. Die vereinigten Produkte wurden aus 95 $-igem Aethanol durch Umkristal-

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- 2b -

lisieren als weisse prismatische Nadeln erhalten, die dann abfiltriert und an der Luft getrocknet wurden. Die Mutterlaugen wurden im Vakuum eingeengt und ergaben nach Abkühlen eine zweite Menge an Kristallen. Die erhaltenen 8,6 g (95 io) an reinem 2,5-O-Kethylen-L-mannitol hatten einen Fp. von 174,5-175,5° und ein /·» /_Q von + 51,3° (c 3,1, Wasser) verglichen mit Fp. 173-174° (korr.) und / ■ /_D -51,4 (c 1,2, Wasser) für das D-Isomer.

Beispiel 12

1,3,4,6-Tetra-0-benzyl-2,5-0-methylen-L-mannitol· (50)

Ein stark gerührtes Gemisch von 8,0 g 2,5-0-Methylen-L-mannitol, 80,0 ml Benzylchlorid und 40,0 g gepulvertem Kaliumhydroxyd wurde langsam auf 115-125 erwärmt und bei dieser Temperatur 6 Stunden lang gehalten. Das Gemisch wurde dann abgekühlt, mit 200 ml Wasser versetzt und schliesslich 5 Stunden lang dampfdestilliert. Die Lösung wurde dann abgekühlt, die organische, untere Schicht in einem Scheidetrichter abgetrennt und die wässrige Schicht dreimal mit je 100 ml Aether extrahiert, wobei die Extrakte anschliessend der organischen Schicht beigefügt wurden. Die vereinigte organische Schicht wurde dann mit dreimal 100 ml Wasser extrahiert, über Magnesiumsulfat getrocknet und im Vakuum zu einem Sirup eingedampft. Der Sirup wurde in 35 ml Methanol gelöst und die Lösung in einem Eisbad gekühlt. Dann wurde Wasser zugegeben, bis eine Trübung nicht mehr verschwand, und die Lösung bei 5 über Nacht stehen gelassen. Das abgeschiedene kristalline Produkt wurde abfiltriert, in Isopropyläther gelöst, dem man etwas Methanol zugegeben hatte, und die erhaltene Lösung auf 5° abgekühlt, wobei eine Kristallisation auftrat. Die abfiltrierten Kristalle wurden mit einer Mischung aus Pentan und Isopropyläther (1:2 nach Volumen) gewaschen und an der Luft getrocknet. Man erhielt in 71 °&-iger Ausbeute 16,2 g reines 1,3,4,6-Tetra-O-benzyl-2,5-O-methylen-L-mannitol mit einem Fp. von 53-54° und einem Ι/^ί-η von +6,4°

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(c 1,09, Chloroform) verglichen mit einem Pp. von 55-56° und einem /.^l*-7n ^νοη -6,6° (c 1,02, Chloroform), die für das D-Isomer gefunden wurden.

Beispiel 13

1 ,3,4,6-Tetra-O-benzyl-L-mannitol (51 )

7,5 g 1 ,3,4-,6-Tetra-O-benzyl-2,5-O-methylen-L-mannitol und 14,3 g Phloroglucin wurden in 400 ml 1 ,4-Dioxan gelöst und die Lösung mit 290 ml 0,6M Salzsäure versetzt. Das Reaktionsgemisch wurde unter schwachem Rückfluss 24 Stunden lang gekocht, und zu diesem Zeitpunkt ergab ein dünnschichtchromatographischer Versuch, dass die Hydrolyse vollständig war. Zu dieser Lösung wurden dann 30 ml konzentrierte Salzsäure gegeben und das Ganze weitere 12 Stunden erhitzt. Das Gemisch wurde dann abgekühlt und im Vakuum zu einer trockenen kristallinen Masse eingedampft, die dann mit 75 ml Dichlormethan bei Zimmertemperatur geschüttelt wurde. Unverändertes Phloroglucin wurde abfiltriert und mit 40 ml Dichlormethan gewaschen. Die vereinigten Filtrate und Waschflüssigkeiten wurden mit einer gesättigten Lösung von Natriumbicarbonat gewaschen und dann mit Wasser. Die Lösung wurde über Magnesiumsulfat getrocknet, durch ein Bett aus Celit und Entfärbekohle filtriert und dann zu einem Sirup eingedickt, der in einem Gemisch aus Aether und Pentan (5:6) gelöst wurde. Man liess den Sirup bei 5° kristallisieren, und man erhielt in 75 ^-iger Ausbeute 5,5 g des Produktes in zwei Teilen. Das Produkt wurde aus Isopropyläther umkristallisiert, und man erhielt reines 1,3,4,6-Tetra-O-benzyl-L-mannitol, Fp. 52,5-53°, /^l^/_D - 31,5° (c 2,6, Chloroform). Diese Werte entsprechen den für das D-Isomer erhaltenen Werten, näiLlich Fp. 55-56° und /^;<-/_D + 31,2° (c 0,87, Chloroform).

Beispiel 14

1,3,4,6-Tetra-O-benzyl-L-fructofuranose (45)

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Zu einer magnetisch gerührten Lösung von 1,0g 1,3,4,6-Tetra-O-benzyl-L-mannitol in 100 ml Aceton wurde tropfenweise eine Lösung von Jones-Reagens gegeben (tropfenweise Zugabe von 8,7 ml Schwefelsäure zu einer auf 0° gekühlten Lösung aus 10,3 g Chromtrioxyd in 30 ml Wasser). Nach der Zugabe von 1,65 ml dieses Reaktionsmittels blieb die rote Färbung des Reaktionsgemisches aufrechterhalten, in Kontrast zur vorhergehenden grünen Färbung, die auf den Chromsalzen beruht. Dünnschichtchromatographie des Reaktionsgemisches mit Lösungsmittel D zeigte, dass kein Ausgangsmaterial mehr vorhanden war und dass sich zwei neue Komponenten gebildet hatten. Die vorherrschende Komponente hatte ein R~ von ungefähr 0,4 und das Nebenprodukt von 0,74, gegenüber einem beobachteten Wert R- von ungefähr 0,21 für das Ausgangsmaterial. Nun gab man noch 0,05 ml des Reagens dazu und rührte die Lösung für weitere 15 Minuten. Sie wurde dann mit 100 ml Wasser verdünnt und das Gemisch mit 3 x 75 ml Aether extrahiert. Die Aetherschicht neutralisierte man mit wässrigem Natriumbicarbonat, wusch mit Wasser, trocknete über Magnesiumsulfat und konzentrierte im Vakuum bis zur Sirupkonsistenz (1,0 g). Dieser Sirup wurde an einer Kolonne mit 50 g Kieselsäuregel chromatographiert, und man erhielt 0,122 g der schnelleren Ifebenkomponente und 0,714 g des Hauptbestandteils. Die sirupöse Nebenkomponente zeigte im Infrarotspektrum eine starke Carbonylabsorption und keine für Hydroxylgruppen charakteristische Absorption. Das pmr-Spektrum stimmte damit überein, indem kein Hydroxylprotonsignal beobachtet werden konnte und insgesamt 34 Protonen vorlagen. Nach Auflösung dieses Sirups in Isopropyläther und Aufbewahrung der Lösung bei 5° während einer längeren Zeit, wobei das Lösungsmittel langsam verdampfen konnte, trat Kristallisation dieses Produktes ein. Das kristalline Produkt hatte ein mit demjenigen des Sirups identisches Infrarotspektrum, Fp. 68-69°, /-*-/_D - 16,2° (c 5,0, Chloroform). Es wird angenommen, dass diese Verbindung die Diketose ist, die sich bei der Oxydation beider freien Hydroxylgruppen des 1,3,4,6-Tetra-O-benzyl-L-mannitols bildet.

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Die Hauptkomponente (Sirup) war chromatographisch (DünnschichtChromatographie, Benzol/Diäthyläther im Volumen 6:1) von zuvor hergestellter, kristalliner 1,3,4,6-Tetra-O-benzyl-D-fructofuranose nicht zu unterscheiden (Fp. 42-43°, Z'-^/j) + ⁶»°° ·*·+ 11 »4° (24 Std., c 1,5, Chloroform) verglichen mit Pp. 42-43°, Z.W_D +6,5° ^ +8,7° (25 Std., c 1,43, Chloroform), welche Werte zuvor für dieses D-Isomer angegeben worden waren). Das pmr-Spektrum zeigte Absorptionen bei Γ2,7 (20 aromatische Protonen), ν5,4-6,5 (16 Protonen, Ringprotonen, benzylische CH_?-Gruppe) und ein mit DgO austauschbares Hydroxylproton bei t. 6,0. Dieses Spektrum war identisch mit demjenigen, was man am kristallinen D-Isomer erhält. Weiterhin hatte diese siropöse Verbindung ein /^l<-7j) von - 12,6° (c 3,7, Chloroform), verglichen mit einem Gleichgewichtswert von /"-/-n + 11,4° I'Sf-Q +8,7 , welche zuvor für das D-Isomer erhalten

wurden.

Die katalytische Hydrierung einer Probe dieser Verbindung in Methanol bei 2,1 atü während 2 Stunden an einem Katalysator (5 ⁰A Palladium auf Aktivkohle) ergab einen Sirup, der auf Papier homogen war (n-Butanol/Pyridin/ Wasser im Volumen 10:3:3) und dessen Beweglichkeit derjenigen von D-Pructose gleich war.

Beispiel 15

1.3.4.6-Tetra-O-benzyl- .· *' -L-f ructofuranosyl-2,3,4,6-tetra- 0-benzyl-^-L-glucopyranosid (Octa-0-benzyl-L-sucrose)

Eine Suspension aus 2,5 g Molekularsieb Typ 3A und 0,5 g Silbercarbonat in einer Lösung von 0,5 g 1,3,4,6-Tetra-O-benzyl-L-fructofuranose in 3 ml trockenem Benzol wurde unter Stickstoff im Dunkeln bei Zimmertemperatur 10 Minuten lang gerührt. Zum Gemisch wurden noch 50 mg Silberperchlorat gegeben, welches zuvor durch Abdampfen von trockenem Benzol vom Salz getrocknet worden war, und das Rühren wurde fortgesetzt. Eine Lösung von 2,3,4,6-Tetra-

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O-benzyl-L-glucopyranosylchlorid, wie vorstehend beschrieben aus C, 5 g 2,3_!,4?6-Tetra-0-benzyl-'ⁱ~-Ij-glucopyranose
hergestellt, in 10 ml trockenem Benzol wurden dann im Verlaufe von 10 Minuten eingetropft. Innerhalb von 10 Minuten nach der letzten Zugabe zeigte eine probeweise
uünnschichtchromatographie (Benzol/Diäthyläther im Volumen 6:1) die Anwesenheit zweier neuer Komponenten mit Beweglichkeiten von 0,84 und 0,8 an, verglichen mit der Beweglichkeit des Glycosylhalogenids, wogegen das Fructosederivat eine Beweglichkeit von 0,46 und die 2,3,4,6-Tetra-0-benzyl-■■v-L-glucopyranose eine solche von 0,26 aufweist. Die Reaktion wurde durch Dünnschichtchromatographie kontinuierlich verfolgt, und nach 42 Stunden, als kein Glycosylchlorid mehr festgestellt werden konnte, wurde die
Keaktionsmischung durch ein Bett aus Celite und Entfärbungskohle filtriert. Der Rückstand wurde mehrmals mit
trockenen Benzol gewaschen und die vereinigten Filtrate
im Vakuum zu einem Sirup (0,954 g) eingedickt. Der Sirup
wurde auf eine Kieselgelsäule gebracht (200 g, in Dichlormethan vorverdichtet und vor der Verwendung mit 50 ml Benzol behandelt) und mit einem Gemisch aus Benzol und Aether 6:1 eluiert. Die Fraktionen mit den zwei schnellsten Komponenten wurden vereinigt und im Vakuum bis zu einem Sirup (0,342 g) eingedampft, der auf eine zweite Kolonne von
150 g gebracht wurde, worauf man mit einem Gemisch 25:1
aus Benzol und Aether eluierte, um die Trennung der beiden Komponenten zu versuchen. Dieses Trennverfahren ergab
zwei chromatographisch homogene Komponenten, wobei die
schneller bewegliche Komponente (72 mg) die gleiche Beweglichkeit wie diejenige zuvor hergestellter Octa-0-benzyl-D-sucrose hatte (Dünnschichtchromatographie, Benzol/Diäthyläther im Volumen 6:1).

Das Infrarotspektrum der schnelleren Komponente (Octa-0-benzyl-L-sucrose) war identisch mit demjenigen der Octa-0-benzyl-D-sucrose. Auch die pmr-Spektren waren
identisch; i"2,6-2,8 (40 aromatische Protonen), i 4,3

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(1-Protonendublett, <L· ^ ■ungefähr 4 Hz, das anomere Proton der Glucopyranosylhälfte), "? 5,2-6,8 (29 Protonen, Ringprotonen und benzylische CHp-Gruppen). Um nachzuweisen, dass sich die richtige ■*— .:·-Verknüpfung gebildet hatte, führte man ein nmr-Spektrum mit 13 C dieser Probe aus und verglich es mit demjenigen von Octa-0-benzyl-D-sucrose. Im letzteren Spektrum wurden die Absorptionen bei J „m„ 104,6 und ^J ^₃ 89,8 zum anomeren Kohlenstoff der Fructofuranosylhälfte und dem anomeren Kohlenstoff der Glucopyranosylhälfte zugeordnet, wobei die übrigen Kohlenstoffabsorptionen nicht zugeordnet wurden. Das Spektrum der Octa-0-benzyl-L-sucrose zeigte den gleichen "Fingerabdruck" der Absorptionen im Gebiet von ./ ^₃ 68-84 (Ring-C-Atome mit Ausnahme der anomeren Kohlenstoffatome und die Methylen C-Atome der Benzyläthergruppen), sowie :l ™,_ρ 127-139 (aromatische Kohlenstoffatome). Noch wichtiger war jedoch das Auftreten von Signalen anomerer Kohlenstoffatome bei '⁰ ^⁰"^{1 der}

'■'TMS ^⁰'⁰

104,6 (C-2 der Fructofuranosylhälfte)» Diese Absorptionswerte bestätigten, dass die isolierte Verbindung in der Tat eine . ^;-Fructofuranosyl--X-glucopyranosidverknüpfung aufwies.

Die in Chloroform aufgelöste Verbindung zeigte weiterhin eine spezifische Drehung von /«λ/^ - 35,6° (c 4,Q5, Chloroform), wogegen Werte von +38,6 und + 31,6° für das D-Isomer in diesem Lösungsmittel bekannt waren. Die katalytische Hydrierung (Katalysator: 5 % Palladium auf Aktivkohle) bei 2,45 atü und während drei Stunden in Methanol ergab eine Verbindung, deren Beweglichkeit auf Papier (n-Butanol/Pyridin/Wasser im Volumen 10:3:3) derjenigen von D-Sucrose gleich war. Nach Filtrieren der Hydrierungsmischung und Eindampfen des Filtrates im Vakuum ergab sich ein Sirup, der in wenig Wasser aufgelöst und die Lösung in einen evakuierten Exsikkator gebracht wurde, welcher Kaliumhydroxyd enthielt. Nach mehreren Tagen enthielt der Exsikkator trockene Kristalle mit einem Fp.

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von 186-188° mit starker Linksdrehung. Der normale Schmelzpunkt von D-ßucrose beträgt 184-185°.

Die langsamer bewegliche Komponente (60 mg), zeigte eine spezifische Drehung von /'*-fn - 41,5 (c 3,44, Chloroform). Das pmr-Spektrum zeigte ein Einzelprotonen-Dublett bei Γ 4,3 mit J₁ ₀ ungefähr 3 Hz, ein Signal, wel-

' inches für ein >>c -Glucopyranosid-Derivat charakteristisch ist. Die Absorptionen im Gebiet ; 5,0-6,8 waren ähnlich denjenigen von Octa-0-benzyl-D- oder -L-sucrose, unterschieden sich aber deutlich von diesen. Das C-NMR-Spektrum war wiederum sehr ähnlich demjenigen der Octa-0-benzyl-D- oder -L-sucrose. Die Absorption, die auf dem anomeren Kohlenstoffatom der Fructofuranosylhälfte (C-2) beruht, trat jedoch bei «i „-,„ 108,6 auf. Diese Verschiebung von 4 ppm nach unterem Feld gehört zu einem 'X-Fructofuranosidderivat. Daraus schloss man, dass diese zweite Verbindung .1 , 3,4,6-Tetra-0-benzyl-'-^-L-fructofuranosyl-2,3,4,6-tetra-0-benzyl-■ v.-L-glucopyranosid war.

Aus dem ursprünglichen Reaktionsgemisch konnte man 0,217 g 1,3,4,6-Tetra-O-benzyl-L-fructofuranose zusammen mit 0,173 g kristalliner 2,3,4,6-Tetra-O-benzyl-"C-L-glucopyranose gewinnen. Bezogen auf die 1,3,4,6-Tetra-O-benzyl-L-fructofuranose, die nicht reagiert hatte, wurde die Octa-0-benzyl-L-sucrose mit 13 °/° Ausbeute zusammen mit einer 10 ?o-igen Ausbeute des al, .jL-verknüpften Octa-O-benzyl-disaccharids erhalten.

Beispiel 16 j

Nach der Arbeitsweise des Beispiels 15 erhielt man etwa 100 mg L-Sucrose. Eine kleine Probe davon wurde von einem Forscher untersucht und als süss befunden.

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2816288

Beispiel 17 Stoffwechseltest mit dem Enzym der Schwanzrandmembran

des nüchternen Hamsters (Hamster .ie.jurial brush border enzyme)

11 mg der erhaltenen L-sucrose wurden in 0,60 ml Maleatpuffer (pH 6,0 gelöst und die Lösung in zwei Teile von je 0,3 ml aufgeteilt. 70 mg gereinigtes "brush border enzyme", gelöst in 0,2 ml Maleatpuffer, wurde der einen Probe zugegeben, und zur anderen Probe, der Blindprobe, gab man 0,2 ml Maleatpuffer allein. Untersuchungsprobe und Blindprobe wurden dann in einem Schüttelbad mit 60 Hub pro Minute und bei einer Temperatur von 37 C 30 Minuten lang inkubiert. Die Reaktion wurde nicht abgestoppt. Nach weiterer 24-stündiger Inkubation bei 37 0 ohne Schütteln wurden beide Proben auf mit Kieselgel 60F-254 beschichtete Glasplatten (Merck) gebracht, die mit 0,5 M NaHpPO, impregniert waren (Hansen, J. Ohromatog. 107 (1975) 224). Ein Gemisch aus Glucose, Fructose und Sucrose wurde ebenfalls auf die Platten getüpfelt, um Bezugspunkte zu erhalten. Das Chromatogramm wurde dann in Isopropanol/Aceton/0,1M Milchsäure im Volumenverhältnis 4:4:2 entwickelt. Die Komponenten wurden durch Besprühen der entwickelten Platte mit Anilin/Diphenylamin/Aceton/80 % Η,ΡΟ, (4 ml/4 g/200 ml/ 30 ml) und 30-minutiges Erwärmen auf 105 C sichtbar gemacht. Der Glueosevergleich erschien als blauer Fleck, der Fructosevergleich als roter Fleck und der Sucrosevergleich als violetter Fleck. Sowohl Blindprobe als auch die Untersuchungsprabe zeigten einen einzigen violetten Fleck, der sowohl bezüglich Lage als auch Färbung dem Sucrosefleck auf der gleichen Platte entsprach. Die R--Werte waren die folgenden: Sucrose 0,39» Fructose 0,35, Glucose 0,28, Blindprobe 0,39 und Untersuehungsprobe 0,39. Diese Resultate zeigen, dass keine spürbaren Mengen an freier Glucose oder fructose in der Untersuchungsprobe als Ergebnis der Einwirkung von L-Sucrose auf die Sucrosen der Schwanzrandmembran des nüchternen Hamsters (hamster jejunal brush border membrane) anwesend waren. Eine identische

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Behandlung , jedoch in Abwesenheit des Enzyms, zeigte, dass in der Blindprobe ebenfalls keine freie Glucose oder Fructose anwesend waren. Aus obigem wird geschlossen, dass nach den üblichen Stoffwechselversuchen L-Sucrose nicht umgesetzt wird.

Beispiel 18 Geschmacksuntersuchung von L-Sucrose

(a) Von einem einzigen Experimentator wurden in Gegenwart eines Zeugen Untersuchungslösungen von jeweils 0,5 ml hergestellt, die (a) 2,5 Gew.-fa L-Sucrose und (b) 1,25 Gew.-$ D-Sucrose, jeweils in Wasser, enthielten. Auch wurde eine Reihe von Blindlösungen von je 0,5 ml hergestellt, die nur destilliertes Wasser enthielten. Die Probengläschen wurden jeweils am Boden mit Zeichen versehen, die nur dem Experimentator und dem Zeugen bekannt waren, und fünf Probengläschen wurden in einem Kreis auf einem Tablett zusammen mit einem Glas Mundspülwasser vom Zeugen angeordnet. Auf jedem Tablett befand sich eine Probe mit L-Sucrose, eine mit D-Sucrose und drei Blindproben. Eine dritte Person, die bei dieser Herstellung nicht anwesend war, trug die so vorbereiteten Tabletts in den Untersuchungsraum, der vom Herstellungsraum getrennt und nicht sichtbar war, und lud eine Versuchsperson, die es sich zuvor bequem gemacht hatte, ein, von den Gläschen in beliebiger Reihenfolge zu kosten und anzugeben, ob die Probe süss war oder nicht und, wenn möglich, wie aüss sie im Vergleich zu den anderen Proben war. Dabei konnte die Versuchsperson den gesamten Inhalt oder einen beliebigen Teil der Probegläschen zu sich nehmen, und es wurde darauf geachtet, dass sie ihren Hund zwischen zwei Kostproben mit Wasser gründlich ausspülte, damit kein Nachgeschmack der vorhergehenden Probe zurückblieb. Die Antworten wurden aufgezeichnet, der Bericht unterzeichnet und durch Zeugen beglaubigt, und schliesslich wurden in den Versuchsbericht die Werte der Lösungen eingetragen.

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Versuchsperson A

Probe	Antwort	Probeninhalt
1	nicht sttss	Wasser
2	süss	2,5 °/o L-Sucrose
3	nicht süss	Wasser
4	süss	1 ,25 $ D-Sucrose
5	nicht süss	Wasser
Versuchsperson B
Probe	Antwort	Probeninhalt
1	nicht süss	Wasser
2	süss	1,25 Io D-Sucrose
3	nicht süss	Wasser
4	süss	2,5 % L-Sucrose
5	nicht süss	Wasser

(b) Nach der oben beschriebenen, geheim bleibenden Arbeitsweise wurde eine zweite Reihe von Proben mit je 0,1 ml hergestellt und anderen Versuchspersonen verabreicht, wobei für jede Lösung eine Pipette bereitstand. Vorn auf die Zunge wurden drei bis vier Tropfen aufgebracht, und die Versuchsperson liess die Probe über die Zunge fliessen. Die Antworten für"süss " oder "nicht süss" wurden wie vorstehend aufgezeichnet. Die Versuchsperson konnte das Abschmecken jeder Probe wiederholen, um ihre Antwort zu bestätigen oder zu ändern, und es wurde darauf geachtet, dass die Person den Mund mit Wasser zwischen den Abschmeckproben spülte, damit kein Nachgeschmack einer vorhergehenden Probe verbleiben konnte.

Versuchsperson G

Antwort

süss

nicht süss

Vergleich
süsser als 5

süsser als 5, und
so süss wie t

PrObeninhalt 3,75 ^u/° D-Sucrose 10 $> L-Sucrose

Wasser

80 38 44/07 48

Probe

Antwort

Vergleich

Probeninhalt

4 süss	D	weniger	süss	10 y
5 süss		süsser	als 4	5 '/
Versuchsperson
Probe	Antwort		>o L-3ucrose
	£ D-Sucrose

Probeninhalt

suss

10 ^c/o L-Sucrose

Obwohl eine relative Süssigkeit nach einem empirischen Test dieser Art schwierig aufzustellen ist, zeigen die obigen Resultate in klarer Weise, dass die L-Sucrose sämtlichen Versuchspersonen als süss erscheint.

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Claims

Patentanwälte Dipl. Ing. Herbert Tischer Dipl. Ing. Wolfgang Kern Albert- Rosshaupter - Straße 65 D-θθθθ München 70 QUEEN'S UNIVERSITY AT KINGSTON Kingston, Ontario, Canada K7L 3N6 Patentansprüche

1. ß-L-Fructofuranosyl-cC-L-glucopyranosid.

2. Verfahren zur Herstellung von ß-L-FructofuranosyloC-L-glucopyranosid, dadurch gekennzeichnet, dass man eine Verbindung der Formel

mit einer Verbindung der Formel

zu einer Verbindung der Formel

0.

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kondensiert, worin X für Chlor, Brom oder Jod und R für Aralkyl, ITiederalkyl oder Niederalkenyl stehen, und dass man dieses Produkt in eine Verbindung der Formel

_H0/Ih₂oh X^-

OH

umwandelt.

3- Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass X für Chlor und R für Benzyl steht.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass man 2,3,4,6-Tetra-O-benzyl- ,^-L-glucopyranosylchlorid durch Umsetzung von Methyl-2,3,4,6-tetra-O-benzyl- oL-L-glucopyranosid oder 2,3,4,6-Tetra-O-benzyl-L-glucopyranose mit Thionylchlorid herstellt.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass man die genannte 2,3,4,6-Tetra-O-benzyl-L-glucopyranose durch Auflösen von Methyl-2,3,4,6-tetra-O—benzyl-eC-L-glucopyranosid in Essigsäure und Umsetzung mit Schwefelsäure herstellt.

6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass man Methyl-oL-L-glucopyranosid mit Benzylchlorid unter Bildung des genannten Methyl 2,3,4,6-Tetra-O-benzyl- oC-L-glucopyranosids umsetzt.

7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass man Methyl-cL-L-glucopyranosid mit Benzylchlorid unter Bildung des genannten Methyl-2, 3 , 4, 6-tetra-O-benzyl-cjL-lglucopyranosids umsetzt.

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8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass man od-L-Olucopyranose mit Methanol in saurem Medium unter Bildung des genannten Methyl-οζ,-L-glucopyranosids umsetzt.

9. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass man 1,3,4,6-Tetra-O-benzyl-L-marinitol in saurem Medium unter Bildung von 1,3,4,6-Tetra-O-L-fructofuranose oxidiert.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass man 1,3,4,6-Tetra-O-benzyl-2,5,Q-methylen-L-mannitol mit Phloroglucin unter Bildung des genannten 1,3,4,6-Tetra-O-benzyl-L-mannitols umsetzt.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass man 2,5-0-Methylen-L-mannitol in alkalischem Medium unter Bildung von 1,3,4,b-Tetra-O-benzyl-2,5-0-methylen-L-mannitol benzyliert.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass man 1,6-Di-O-acetyl-3,4-di-0-(acetoxymethyl)-2,5-0-methylen-L-mannitol mit methanolischem Natriummethoxid unter Bildung von 2,5-0-Methylen-L-mannitol umsetzt.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass man 1,3:2,5:4,6-Tri-O-methylen-L-mannitol mit Acetanhydrid und Essigsäure acetolysiert unter Bildung von 1,6-Di-0-acetyl-3,4-di-0-(acetoxymethyl)-2,5-0-methylen-L-mannitol.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass man L-Mannitol mit Formaldehyd unter Bildung von 1,3: 2,5:4,6-Tri-0-methylen-L-mannitol umsetzt.

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15- Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass man L-Mannitol durch Umsetzung von L-MannoGe mit Natriumborhydrid herstellt.

16. Verfahren nach Anspruch 8 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass man L-Arabinose mit Nitromethan unter Bildung von 1-Desoxy-l-nitro-L-glucitol und l-Desoxy-l-nitro-L-mannitol umsetzt, das L-G-lucitol vom L-Mannitol trennt und das abgetrennte L-Glucitol und L-Mannitol unter Bildung von L-Glucopyranose und L-Mannose hydrolysiert.

17. Süssender Nahrungsmittelzusatz, gekennzeichnet durch eine Verbindung mit der Bezeichnung ß-L-Fructofuranosylc£.-L-glucopyranosid.

18. Nahrungsmittelzusatz nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass er ohne Nährwert ist.

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