DE3819045A1

DE3819045A1 - Herstellung von l-ascorbinsaeure

Info

Publication number: DE3819045A1
Application number: DE3819045A
Authority: DE
Inventors: Kunio Takanohashi; Mitsutaka Tanaka; Toru Yamano
Original assignee: Takeda Chemical Industries Ltd
Current assignee: BASF SE
Priority date: 1987-06-08
Filing date: 1988-06-04
Publication date: 1988-12-29
Anticipated expiration: 2008-06-05
Also published as: CN1015985B; IE61556B1; CN88103422A; DK306388A; DE3819045C2; GB2205567B; DK306388D0; IE881696L; US5902885A; GB2205567A; GB8813412D0

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von L-Ascorbinsäure, bei dem 2-Keto-L-gulonsäure als Ausgangsstoff eingesetzt wird.

Als eines der Verfahren zur Herstellung von L-Ascorbinsäure ist ein Verfahren bekannt, das 2-Keto-L-gulonsäure als Ausgangsstoff einsetzt und man eine Säure darauf einwirken läßt, um L-Ascorbinsäure in einem Schritt herzustellen.

Zu den bekannten Verfahren zählen beispielsweise

(1) ein Verfahren, bei dem man konzentrierte Salzsäure auf 2-Keto-L-gulonsäure einwirken läßt und Essigsäure als Lösungsmittel verwendet [US-PS 21 85 383 (1940)],
(2) ein Verfahren, das die Zugabe von Ethanol und Aceton zu dem Natrium-Salz der 2-Keto-L-gulonsäure, die Neutralisation mit Salzsäure, die Abtrennung des ausgefällten Natriumchlorids durch Filtration und anschließend das Halten der Reaktionsmischung bei Temperaturen im Bereich von 25°C bis 75°C umfaßt, wodurch L-Ascorbinsäure erhalten wird (JP-OS 58-1 77 986),
(3) ein Verfahren, bei dem man eine Mineralsäure in einem inerten Lösungsmittel in Gegenwart eines grenzflächenaktiven Mittels auf 2-Keto-L-gulonsäure einwirken läßt (JP-AS 48-15 931), und
(4) ein Verfahren, bei dem man eine Aufschlämmung von im wesentlichen wasserfreier 2-Keto-L-gulonsäure in einem ein grenzflächenaktives Mittel enthaltenden inerten organischen Lösungsmittel erzeugt und dann einen im wesentlichen wasserfreien Säure-Katalysator auf diese Aufschlämmung einwirken läßt, wodurch L-Ascorbinsäure erhalten wird [PCT, WO 87/00839 (1987)].

Auf der anderen Seite hat man fermentative Methoden zur Herstellung von 2-Keto-L-gulonsäure in großen Mengen aus L-Sorbose vorgeschlagen (z. B. US-PS 45 43 331, EP- 1 32 308), und infolgedessen besteht der Wunsch, so rasch wie möglich ein Verfahren zur industriellen Herstellung von L-Ascorbinsäure in einem Zuge unter Einsatz dieses Ausgangsstoffes einzuführen.

Die oben genannten, bekannten Verfahren weisen jedoch, auch wenn z. B. eine gewisse Verbesserung hinsichtlich der Ausbeute zu verzeichnen ist, noch einige Nachteile auf, darunter eine noch immer ungenügende Ausbeute unter dem Gesichtspunkt der industriellen Herstellung und einen hohen Gehalt gefärbter Sustanzen als Verunreinigungen im Reaktionsgemisch, die unvermeidlich das Reinigungsverfahren belasten, so daß sie dem Einsatz dieser Verfahren im industriellen Maßstab entgegenstehen.

Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben eine Untersuchung über Verfahren zur Herstellung von L-Ascorbinsäure unter Verwendung von 2-Keto-L-gulonsäure als Ausgangsmaterial durchgeführt und haben ein industriell vorteilhaftes Verfahren ausgearbeitet, das eine hohe Ausbeute des gewünschten Produkts von etwa 90% oder mehr unter geringer Erzeugung von Verunreinigungen liefert. Insbesondere haben die Erfinder der vorliegenden Erfindung gefunden, daß die Reaktion in vorteilhafter Weise glatt abläuft, wenn man die Lactonisierung der 2-Keto-L-gulonsäure in einem Mischlösungsmittel aus einem inerten organischen Lösungsmittel, z. B. Toluol, Benzol etc., und einem aliphatischen Keton, z. B. Aceton, Methylethylketon etc. durchführt. Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben außerdem gefunden, daß die Reaktion noch vorteilhafter abläuft, wenn man die Mengen an Wasser und einem Säure-Katalysator in geeigneter Weise gezielt beeinflußt.

Die vorliegende Erfindung betrifft dementsprechend ein Verfahren zur Herstellung von L-Ascorbinsäure, bei dem man eine Säure auf 2-Keto-L-gulonsäure in einem Mischlösungsmittel aus einem inerten organischen Lösungsmittel und einem aliphatischen Keton in Gegenwart von Wasser und einem grenzflächenaktiven Mittel einwirken läßt.

Die Reaktion der vorliegenden Erfindung wird in einem Mischlösungsmittel durchgeführt, das durch Zusatz einer vorgegebenen Menge eines aliphatischen Ketons zu einem inerten organischen Lösungsmittel hergestellt ist.

Zu inerten organischen Lösungsmitteln, die für die vorliegende Erfindung einsetzbar sind, zählen aromatische Kohlenwasserstoffe, die durch Halogen oder Alkyl substituiert sein können, etwa Benzol, Toluol, Xylol und Chlorobenzol, halogenierte aliphatische Kohlenwasserstoffe wie Chloroform und Ethylenchlorid, aliphatische Kohlenwasserstoffe wie Hexan, Heptan und Octan, sowie Ether wie Tetrahydrofuran, Dioxan und Isopropylether oder deren Mischungen. Bevorzugt werden aromatische Kohlenwasserstoffe wie Benzol oder Toluol.

Zu aliphatischen Ketonen, die für die vorliegende Erfindung einsetzbar sind, zählen Ketone, die Alkyl mit 1 bis 6 Kohlenstoff-Atomen enthalten, und cyclische Ketone, die Cycloalkyl mit 5 bis 6 Kohlenstoff-Atomen enthalten.

Das Alkyl kann ein geradkettiges oder ein verzweigtes sein, vorzugsweise eines mit 1 bis 4 Kohlenstoff-Atomen. Die beiden an Carbonyl gebundenen Alkyl-Gruppen können gleich oder voneinander verschieden sein. Praktische Beispiele für solche Ketone umfassen Aceton, Methylethylketon, Diethylketon, Methylisobutylketon und Cyclohexanon, vorzugsweise Aceton und Methylethylketon.

Es ist erforderlich, daß ein solches Keton, wie es im Vorstehenden beispielhaft angegeben ist, in einer bestimmten festgelegten Menge in dem inerten organischen Lösungsmittel vorhanden ist. Die Menge des zuzumischenden Ketons beträgt etwa 0,02 bis 0,3 Volumen-Teile, vorzugsweise 0,05 bis 0,2 Volumen-Teile, bezogen auf 1 Volumen-Teil des inerten organischen Lösungsmittels. Dadurch, daß die Keton-Konzentration während der gesamten Reaktion in diesem Bereich gehalten wird, kann man die Reaktion glatter ablaufen lassen. Das Keton kann auch im Laufe der Reaktion ergänzt werden, so lange die Menge des Ketons nicht von dem oben genannten Bereich abweicht.

Wenn die Menge eines zuzumischenden Ketons außerhalb des oben bezeichneten Bereichs liegt, nimmt die Menge der Abbau-Produkte zu, wodurch eine stärkere Färbung der Reaktionsmischung verursacht wird; dadurch wird der Arbeitsgang der Reinigung kompliziert, was einem industriell vorteilhaften Verfahren fernliegt. Wenn die Menge eines Ketons den oben bezeichneten Bereich überschreitet, besteht die Tendenz zu einer Zunahme der unumgesetzten Stoffe, wodurch die Ausbeute der Ziel-Verbindung erniedrigt wird.

In der vorliegenden Erfindung wird die Lactonisierung der 2-Keto-L-gulonsäure in dem oben genannten Mischlösungsmittel durchgeführt. Die Konzentration der 2-Keto-L-gulonsäure relativ zu dem Mischlösungsmittel unterliegt keinerlei speziellen Einschränkungen, jedoch beträgt sie gewöhnlich 5 bis 40 Gew.-%, unter wirtschaftlichem Gesichtspunkt vorzugsweise 10 bis 30 Gew.-%.

Gemäß der vorliegenden Erfindung läßt man die Reaktion dadurch ablaufen, daß man eine Säure in Gegenwart von Wasser und einem grenzflächenaktiven Mittel zusetzt. In diesem Fall werden die Mengen an Wasser bzw. Säure vorzugsweise wie folgt beschränkt: Die Menge Wasser beträgt das 1,5- bis 3,5fache, als Stoffmengen-Verhältnis, vorzugsweise das 1,8- bis 3fache, als Stoffmengen-Verhältnis, der Menge der 2-Keto-L-gulonsäure. Man läßt Wasser in einer in diesem Bereich liegenden Menge bei Durchführung der Reaktion in dem Lösungsmittel zugegen sein. Wenn der Ausgangsstoff 2-Keto-L-gulonsäure beispielsweise hydratisiert ist oder Wasser enthält, ist dieses Wasser bei der Berechnung der Wasser-Menge zu berücksichtigen. Ebenfalls bei der Berechnung der Wasser-Menge zu berücksichtigen ist auch die Menge Wasser, die in einem Säure-Katalysator zur Förderung der Reaktion oder in einem dann eingesetzten Mischlösungsmittel vorhanden ist. Wenn die Wasser-Menge von dem oben angegebenen Bereich abweicht, nimmt die Menge der Zersetzungs- Produkte zu, wodurch eine Erniedrigung der Ausbeute bewirkt wird.

Zu grenzflächenaktiven Mitteln, die in der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, zählen nicht-ionische grenzflächenaktive Mittel wie Polyoxyethylenalkylarylether, Polyoxyethylenalkylether etc., kationische grenzflächenaktive Mittel wie quaternäre Ammonium-Salze, Pyridinium-Salze etc. und anionische grenzflächenaktive Mittel wie höhere aliphatische Alkylarylsulfonate etc. Jedes grenzflächenaktive Mittel kann für sich allein oder in Kombination mit einem oder mehreren anderen verwendet werden. Für die vorliegende Erfindung wünschenswerte grenzflächenaktive Mittel sind kationische, insbesondere quaternäre Ammonium-Salze wie Trimethyl-tetradecylammoniumchlorid, Trimethyl-dodecylammoniumchlorid, Trimethyl-cetylammoniumchlorid, Trimethyl-octylammoniumchlorid, Dimethylethylcetylammoniumchlorid, Trimethylstearylammoniumchlorid, Dimethylbutylcetylammoniumbromid und Trimethyl-dodecylammoniumbromid. Die Menge des zuzusetzenden grenzflächenaktiven Mittels liegt im Bereich von 0,01 bis 10 Gew.-%, vorzugsweise von 0,05 bis 3,0 Gew.-%, bezogen auf 2-Keto-L-gulonsäure.

Als Katalysator einsetzbare Säuren werden beispielhaft verkörpert durch Mineralsäuren, darunter beispielsweise Salzsäure, Phosphorsäure etc., und Salzsäure ist besonders bevorzugt. Die Säure-Menge, die zuzusetzen ist, damit die Reaktion in Gegenwart einer im oben angegebenen Bereich liegenden Wasser-Menge vorteilhaft abläuft, beträgt das 0,5- bis 2fache, als Stoffmengen-Verhältnis, vorzugsweise das 0,5- bis 1,5fache, als Stoffmengen- Verhältnis, der Menge der 2-Keto-L-gulonsäure. Da Wasser für die Reaktion benötigt wird, wird bevorzugt, Salzsäure in einer Konzentration von 20 bis 45%, gewöhnlich eine solche mit einer Konzentration von 35% einzusetzen. Die Hydrogenchlorid enthaltende Keton-Lösung ist zur Einstellung der Säure-Menge verwendbar. Die Zugabe einer Säure kann in zwei Teilschritten innerhalb des oben angegebenen Bereichs vorgenommen werden.

Unter den im Vorstehenden angegebenen Bedingungen wird der Ausgangsstoff 2-Keto-L-gulonsäure durch die Wirkung einer Säure zu L-Ascorbinsäure lactonisiert. Die Reaktion läuft in einem heterogenen System ab. Mit fortschreitender Reaktion wird die 2-Keto-L-gulonsäure haferschleimartig bis ölig (gewöhnlich 10 Minuten bis 1 Stunde nach dem Auslösen der Reaktion). Zu diesem Zeitpunkt werden vorzugsweise die Mengen an Wasser und Säure auf die vorgegebenen Werte eingestellt. Es ist auch möglich, das Volumen des in der Reaktionsmischung verbleibenden Wassers durch Eliminieren von in der Reaktionsmischung vorhandenem Wasser mittels herkömmlicher Entwässerungsverfahren einzustellen, etwa durch azeotrope Destillation. Die Zeitdauer für diesen Entwässerungsvorgang sollte vorzugsweise so kurz wie möglich gehalten werden. Wenn das aliphatische Keton oder der Säure-Katalysator zusammen mit dem Wasser abdestilliert wird, beispielsweise durch azeotrope Entwässerung, können sie in geeigneter Weise ergänzt werden. Die Reaktionstemperaturen liegen im Bereich von etwa 40°C bis etwa 80°C, vorzugsweise von 50°C bis 70°C. Die Reaktion ist gewöhnlich nach 3 bis 8 Stunden vollständig.

Zur Abtrennung der Ziel-Verbindung aus der Reaktionsmischung ist ein an sich übliches Verfahren anwendbar, beispielsweise eine Filtration, Konzentrierung, Extraktion etc. Falls erforderlich, kann die Ziel-Verbindung in eine hochgereinigte Form überführt werden, zum Beispiel durch Umkristallisieren.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren kann L-Ascorbinsäure in einer hohen Ausbeute von 90% oder mehr hergestellt werden. Außerdem ist wegen der geringen Menge der Verunreinigungen (z. B. Zersetzungsprodukte), die das Auftreten von Färbungen bewirken können, kein aufwendiges und mühsames Reinigungsverfahren erforderlich, was industriell von großem Vorteil ist.

Die vorliegende Erfindung wird durch die folgenden Beispiele und Vergleichsbeispiele im einzelnen erläutert.

Beispiel 1

Zu einem Mischlösungsmittel aus Toluol (570 ml) und einer 23,5 Gew.-% Hydrogenchlorid enthaltenden Aceton- Lösung (65 ml als Aceton) wurde 2-Keto-L-gulonsäure (Gehalt 91,2%, Wasser-Gehalt 8,4%) (100 g) hinzugefügt. Zu dieser Lösung wurden weiterhin Wasser (7,7 ml) und Trimethylcetylammoniumchlorid (110 mg) hinzugegeben (der Wasser-Gehalt betrug das 1,90fache, als Stoffmengen-Verhältnis, relativ zu 2-Keto-L-gulonsäure). Die Reaktionsmischung wurde 6 h gerührt und dabei auf 60°C erhitzt und dann auf 20°C abgekühlt. Das resultierende Produkt wurde in Wasser (1 Liter) gegossen, und die Mischung wurde gerührt und danach stehen gelassen, und anschließend wurde die wäßrige Schicht abgetrennt. Zu der organischen Schicht wurde Wasser (400 ml) zur erneuten Extraktion hinzugefügt. Die wäßrigen Schichten wurden vereinigt und der quantitativen Analyse mittels Hochleistungs-Flüssigkeitschromatographie unterworfen, um das Vorliegen von L-Ascorbinsäure nachzuweisen (78,2 g (Ausbeute 94,5%)), während unumgesetzte 2-Keto-L-gulonsäure in einer Menge von 2,7% verblieb. Die Extinktion (E ) dieser wäßrigen Schicht betrug 0,160.

Die Hochleistungs-Flüssigkeitschromatographie wurde unter den folgenden Bedingungen durchgeführt (diese Bedingungen wurden auch bei allen folgenden Beispielen und Vergleichsbeispielen angewandt).

- Säule: Aminex HPX-87H, hergestellt von Bio Rad Co.
- Elutionsmittel: 0,1 M Ammoniumsulfat
- Säulentemperatur: Raumtemperatur
- Nachweis: UV_{210 nm} und Brechungsindex.

Beispiel 2

Zu einem Mischlösungsmittel aus Toluol (576 ml) und Aceton (30 ml) wurde 2-Keto-L-gulonsäure (Gehalt 89,9%, Wasser-Gehalt 8,4%) (101,4 g) hinzugefügt. Zu dieser Lösung wurde Trimethyltetradecylammoniumchlorid (110 mg) hinzugegeben, wonach weiterhin 35proz. Salzsäure (10 ml) (d = 1,17; 4,1 g als HCl; 7,7 g als Wasser) zugegeben wurde. Der Wasser-Gehalt in der Reaktionsmischung wurde zu 16,2 g errechnet (entsprechend dem 1,19fachen, als Stoffmengen-Verhältnis, relativ zu 2-Keto-L-gulonsäure).

Die Reaktionsmischung wurde auf 60°C erhitzt und 1 h gerührt, wodurch die Kristalle der 2-Keto-L-gulonsäure ölig wurden; dann wurde eine Hydrogenchlorid (15,8 Gew.-%) enthaltende Aceton-Lösung (51,8 g) (8,18 g als HCl, 55 ml als Aceton) zugegeben. Die gesamte Mischung wurde 5 h bei der gleichen Temperatur gerührt und dann auf 20°C abgekühlt (die Gesamt-Menge an Säure relativ zu der 2-Keto-L-gulonsäure betrug das 0,72fache, als Stoffmengen-Verhältnis).

Die Reaktionsmischung wurde in Wasser (1 Liter) gegossen, und die Mischung wurde gerührt und danach stehen gelassen. Anschließend wurde die wäßrige Schicht abgetrennt. Zu der organischen Schicht wurde Wasser (600 ml) zur erneuten Extraktion hinzugefügt. Die wäßrigen Schichten wurden vereinigt.

Die quantitative Bestimmung der resultierenden L-Ascorbinsäure mittels Hochleistungs-Flüssigkeitschromatographie ergab, daß 77,7 g (Ausbeute 94,0%) der Verbindung erzeugt wurden, während unumgesetzte 2-Keto-L- gulonsäure in einer Menge von 2,3% verblieb. Die Extinktion (E ) dieser Reaktionsmischung betrug 0,17.

Beispiel 3

Zu einem Mischlösungsmittel aus Toluol (576 ml) und Methylethylketon (24 ml) wurde 2-Keto-L-gulonsäure (Gehalt 89,9%, Wasser-Gehalt 8,4%) (101,4 g) hinzugefügt. Zu dieser Lösung wurde Trimethylcetylammoniumchlorid (110 mg) hinzugegeben, wonach weiterhin 35proz. Salzsäure (13,2 ml) (d = 1,17; 5,4 g als HCl; 10,0 g als Wasser) zugegeben wurde. Der Wasser-Gehalt in der Reaktionsmischung wurde zu 18,5 g errechnet (entsprechend dem 2,14fachen, als Stoffmengen-Verhältnis, relativ zu 2-Keto-L-gulonsäure).

Die Reaktionsmischung wurde 1 h bei 60°C gerührt, wonach die Kristalle der 2-Keto-L-gulonsäure ölig wurden; dann wurde eine 18 Gew.-% Hydrogenchlorid enthaltende Methylethylketon-Lösung (45 g) (8,1 g als HCl, 46 ml als Methylethylketon) zugegeben. Die gesamte Mischung wurde 5 h bei der gleichen Temperatur gerührt und dann auf 20°C abgekühlt (die Gesamt-Menge an Säure relativ zu der 2-Keto-L-gulonsäure betrug das 0,79fache, als Stoffmengen-Verhältnis).

Die quantitative Bestimmung der resultierenden L-Ascorbinsäure mittels Hochleistungs-Flüssigkeitschromatographie ergab, daß 76,9 g (Ausbeute 93,0%) der Verbindung erzeugt wurden, während unumgesetzte 2-Keto-L- gulonsäure in einer Menge von 2,0% verblieb. Die Extinktion (E ) dieser Reaktionsmischung betrug 0,155.

Beispiele 4 bis 6

Nach genau der gleichen Arbeitsweise wie in Beispiel 2, lediglich mit der Abweichung, daß an Stelle des Methylethylketons jeweils Methylisobutylketon, Diethylketon oder Cyclohexanon eingesetzt wurden, wurden die nachstehenden Ergebnisse erhalten.

Beispiel 7

Zu einem Mischlösungsmittel aus Benzol (180 ml) und Aceton (20 ml) wurde 2-Keto-L-gulonsäure (Gehalt 91,2%, Wasser-Gehalt 8,4%) (32 g) hinzugefügt. Zu dieser Lösung wurde Trimethylcetylammoniumchlorid (140 mg) hinzugegeben, wonach weiterhin 35proz. Salzsäure (10 ml) (d = 1,17; 4,09 g als HCl) zugegeben wurde. Der Wasser-Gehalt in der Reaktionsmischung wurde zu 10,3 ml errechnet (entsprechend dem 3,8fachen, als Stoffmengen- Verhältnis, relativ zu 2-Keto-L-gulonsäure). Die Reaktionsmischung wurde 1 h bei 60°C gerührt, wonach die Kristalle der 2-Keto-L-gulonsäure ölig wurden; dann wurde die Reaktionsmischung der Destillation mit Hilfe eines Soxhlet-Extraktors unterworfen, wobei etwa 8 ml als Destillat (wäßrige Schicht) unter vermindertem Druck abdestillierten. Es wurde nachgewiesen, daß die wäßrige Schicht aus Wasser (3,8 g), Aceton (3,0 g) und HCl (0,8 g) bestand.

Die Lösung wurde 5 h bei der gleichen Temperatur gerührt und dann auf 20°C abgekühlt. Die Reaktionsmischung wurde in Wasser (300 ml) gegossen, und die Mischung wurde gerührt und danach stehen gelassen. Anschließend wurde die wäßrige Schicht abgetrennt. zu der organischen Schicht wurde Wasser (200 ml) zur erneuten Extraktion hinzugefügt. Die wäßrigen Schichten wurden vereinigt und der quantitativen Hochleistungs-Flüssigkeitschromatographie zur Bestimmung der L-Ascorbinsäure unterworfen, die ergab, daß die Verbindung in einer Menge von 24,9 g (Ausbeute 94,1%) erzeugt wurde und unumgesetzte 2-Keto- L-gulonsäure in einer Menge von 4,6% verblieb. Die Extinktion (E ) der wäßrigen Schicht betrug 0,170.

Beispiel 8

Zu einem Mischlösungsmittel aus Benzol (90 ml) und Aceton (8 ml) wurde 2-Keto-L-gulonsäure (15 g) (Gehalt 99,4%, Wasser-Gehalt 0,5%) hinzugefügt. Zu dieser Mischung wurde Trimethylcetylammoniumchlorid (100 mg) und 35proz. Salzsäure (6 ml) (d = 1,17; 2,46 g als HCl) hinzugegeben. Der Wasser-Gehalt in der Reaktionsmischung wurde zu 4,6 g errechnet (entsprechend dem 3,3fachen, als Stoffmengen-Verhältnis, relativ zu 2-Keto-L-gulonsäure). Die Reaktionsmischung wurde etwa 75 min bei 60°C bis 65°C gerührt, wonach ölige 2-Keto-L-gulonsäure erhalten wurde; dann wurde die Reaktionsmischung der Destillation unter vermindertem Druck mit Hilfe eines Soxhlet-Extraktors unterworfen, wobei etwa 2,5 ml (Gewicht: 2,4 g) als Destillat (wäßrige Schicht) eliminiert wurden. Es wurde nachgewiesen, daß die wäßrige Schicht aus Wasser (1,4 g), Aceton (0,8 g) und HCl (0,1 g) bestand.

Die Lösung wurde 3 h bei der gleichen Temperatur gerührt und dann auf 30°C abgekühlt. Danach wurde der entstandene Niederschlag durch Filtration gesammelt. Der Niederschlag wurde mit einem kleinen Volumen Benzol gewaschen und dann unter vermindertem Druck gewaschen, wonach gräuliche rohe L-Ascorbinsäure (13,4 g) (Reinheit: 94,2%; Ausbeute: 93,4%) erhalten wurde. Das kristalline Rohprodukt enthielt 2-Keto-L-gulonsäure (0,16 g; verbliebener Anteil: 1%). Dieses kristalline Rohprodukt wurde in Wasser gelöst, und die Extinktion (E ) der wäßrigen Schicht betrug 0,145. Die Mutterlauge wurde zweimal mit jeweils 50 ml Wasser extrahiert. Die wäßrige Schicht wurde der quantitativen Hochleistungs-Flüssigkeitschromatographie zur Bestimmung der L-Ascorbinsäure unterworfen, die ergab, daß die Ausbeute 0,23 g (1,7%) betrug, während die 2-Keto-L-gulonsäure in einer Menge von 0,36 g (Restanteil: 2,4%) nachgewiesen wurde.

Beispiel 9

Zu einem Mischlösungsmittel aus Toluol (120 ml) und Aceton (10 ml), in dem Hydrogenchlorid (3 g) gelöst worden war, wurde 2-Keto-L-gulonsäure (Gehalt 91,2%, Wasser-Gehalt 8,4%) (30 g) hinzugefügt. Zu dieser Lösung wurde Trimethylcetylammoniumchlorid (300 mg) hinzugegeben, und die gesamte Mischung wurde dann auf 65°C erhitzt. Zu der Reaktionsmischung wurde 35proz. Salzsäure (3 ml) (d = 1,17; 1,23 g als HCl) zugegeben. Der Wasser-Gehalt in der Reaktionsmischung wurde zu 4,8 ml errechnet (entsprechend dem 1,89fachen, als Stoffmengen-Verhältnis, relativ zu 2-Keto-L-gulonsäure). Die Reaktionsmischung wurde etwa 1 h gerührt, und dann wurden etwa 1,5 ml (Gewicht: 1,3 g) als wäßrige Schicht unter vermindertem Druck abdestilliert. Die wäßrige Schicht bestand aus Wasser (0,3 g), Aceton (0,9 g) und HCl (0,1 g). Die Reaktionsmischung wurde 3 h bei der gleichen Temperatur gerührt, danach auf 30°C oder darunter abgekühlt und zweimal mit jeweils 300 ml Wasser extrahiert. Die wäßrigen Schichten wurden vereinigt und der quantitativen Hochleistungs-Flüssigkeitschromatographie zur Bestimmung der L-Ascorbinsäure unterworfen, die ergab, daß Ascorbinsäure in einer Menge von 23,5 g (Ausbeute 94,9%) erzeugt wurde, während unumgesetzte 2-Keto-L-gulonsäure in einer Menge von 0,4 g (Restanteil 1,5%) verblieb. Die Extinktion (E ) der Extrakt- Lösung betrug 0,19.

Beispiel 10

Zu einem Mischlösungsmittel aus Toluol (580 ml) und Aceton (30 ml), in dem Hydrogenchlorid (11,1 g) gelöst war, wurde 2-Keto-L-gulonsäure (Gehalt 89,9%, Wasser- Gehalt 8,4%) (100 g) hinzugefügt. Zu dieser Lösung wurden weiterhin 35proz. Salzsäure (11,8 g) (d = 1,17; 4,1 g als HCl) und Trimethylcetylammoniumchlorid (0,12 g) hinzugegeben. Der Wasser-Gehalt in der Reaktionsmischung wurde zu 16,1 ml errechnet (entsprechend dem 1,93fachen, als Stoffmengen-Verhältnis, relativ zu 2-Keto-L-gulonsäure). Die Reaktionsmischung wurde 6 h bei 60°C gerührt und dann auf 20°C abgekühlt und in Wasser (1 Liter) gegossen. Die gesamte Mischung wurde gerührt und danach stehen gelassen. Anschließend wurde die wäßrige Schicht abgetrennt. Zu der organischen Schicht wurde Wasser (400 ml) zur erneuten Extraktion hinzugefügt. Die wäßrigen Schichten wurden vereinigt und der quantitativen Hochleistungs-Flüssigkeitschromatographie zur Bestimmung der L-Ascorbinsäure unterworfen, die ergab, daß die Verbindung in einer Menge von 76,6 g (Ausbeute 93,9%) erzeugt wurde, während unumgestzte 2-Keto-L-gulonsäure in einer Menge von 1,4% verblieb. Die Extinktion (E ) des wäßrigen Extrakts betrug 0,168.

Beispiel 11

Zu einem Mischlösungsmittel aus Toluol (580 ml) und Aceton (110 ml), in dem Hydrogenchlorid (11,1 g) gelöst war, wurde 2-Keto-L-gulonsäure (Gehalt 89,9%, Wasser- Gehalt 8,4%) (100 g) hinzugefügt. Zu dieser Lösung wurden weiterhin 35proz. Salzsäure (11,8 g) (d = 1,17; 4,1 g als HCl) und Trimethylcetylammoniumchlorid (0,12 g) hinzugegeben. Der Wasser-Gehalt in der Reaktionsmischung wurde zu 16,1 ml errechnet (entsprechend dem 1,93fachen, als Stoffmengen-Verhältnis, relativ zu 2-Keto-L-gulonsäure). Die Reaktionsmischung wurde auf 60°C erhitzt und 6 h gerührt und dann auf 20°C abgekühlt und in Wasser (1 Liter) gegossen. Die gesamte Mischung wurde gerührt und danach stehen gelassen. Anschließend wurde die wäßrige Schicht abgetrennt. Zu der organischen Schicht wurde Wasser (400 ml) zur erneuten Extraktion hinzugefügt. Die wäßrigen Schichten wurden vereinigt. Die erzeugte L-Ascorbinsäure wurde mittels Hochleistungs-Flüssigkeitschromatographie quantitativ bestimmt. Die Analyse ergab, daß die Verbindung in einer Menge von 74,6 g (Ausbeute 91,5%) erzeugt wurde, während unumgesetzte 2-Keto-L-gulonsäure in einer Menge von 2,5% verblieb. Die Extinktion (E des wäßrigen Extraks betrug 0,135.

Vergleichsbeispiel 1

In Benzol (180 ml) wurde 2-Keto-L-gulonsäure (Gehalt 91,2%, Wasser-Gehalt 8,4%) (32 g) suspendiert. Zu dieser Suspension wurde Trimethylcetylammoniumchlorid (140 mg) hinzugegeben, und dann wurde 35proz. Salzsäure (10 ml) (d = 1,17; 4,09 g als HCl) zugegeben. Der Wasser-Gehalt in der Reaktionsmischung wurde zu 10,3 ml errechnet (entsprechend dem 3,8fachen, als Stoffmengen- Verhältis, relativ zu 2-Keto-L-gulonsäure).

Die Reaktionsmischung wurde auf 60°C erhitzt und etwa 1 h gerührt, wodurch die Kristalle der 2-Keto-L-gulonsäure ölig wurden. Dann wurde ein Teil der wäßrigen Schicht (ca. 8 ml) mit Hilfe eines Soxhlet-Extraktors unter vermindertem Druck abdestilliert. Der Rückstand wurde weiter 5 h bei der gleichen Temperatur gerührt und dann auf 30°C abgekühlt. Die Reaktionsmischung wurde in Wasser (300 ml) gegossen und danach stehen gelassen. Anschließend wurde die wäßrige Schicht abgetrennt. Zu der organischen Schicht wurde Wasser (200 ml) zur erneuten Extraktion hinzugefügt.

Die wäßrigen Schichten wurden vereinigt und der quantitativen Bestimmung der resultierenden L-Ascorbinsäure mittels Hochleistungs-Flüssigkeitschromatographie unterworfen. Die Analyse ergab, daß die Verbindung in einer Menge von 22,1 g (Ausbeute 83,5%) vorlag, während unumgesetzte 2-Keto-L-gulonsäure in einer Menge von 1,3% verblieb. Die Extinktion (E ) dieser Reaktionsmischung betrug 0,45.

Vergleichsbeispiel 2

In Toluol (80 ml) wurde 2-Keto-L-gulonsäure (Gehalt 92,1%, Wasser-Gehalt 8,3%) (20 g) suspendiert. Zu dieser Suspension wurde Hexadecyltrimethylammoniumchlorid (200 mg) hinzugegeben, und die Mischung wurde auf 65°C erhitzt. Dann wurde zu der Mischung 35proz. Salzsäure (1,2 ml) hinzugefügt, und anschließend wurde Hydrogenchlorid 150 min mit einer Rate von 80 ml/min eingeleitet. Dann wurde das Lösungsmittel unter vermindertem Druck abdestilliert, wobei die Temperatur von 30°C nicht überschritten wurde. Dem Rückstand wurde Toluol (100 ml) zugsetzt, und die Mischung wurde genügend gerührt. Danach wurde das Lösungsmittel unter vermindertem Druck abdestilliert, wobei die Temperatur von 30°C nicht überschritten wurde. Dem Rückstand wurde wiederum Toluol (100 ml) zugesetzt, und die Mischung wurde genügend gerührt und danach auf eine Temperatur von nicht weniger als 20°C abgekühlt. Der entstandene Niederschlag wurde durch Filtration gesammelt, mit einem kleinen Volumen Toluol gewaschen und dann unter vermindertem Druck getrocknet.

Das Produkt wurde in Wasser (100 ml) gelöst, und die Lösung wurde der quantitativen Bestimmung der erzeugten L-Ascorbinsäure mittels Hochleistungs-Flüssigkeitschromatographie unterworfen. Die Analyse ergab, daß die Verbindung in einer Menge von 14,1 g (Ausbeute 84,4%) vorlag, während unumgesetzte 2-Keto-L-gulonsäure nicht nachgewiesen wurde. Die Extinktion (E ) dieser wäßrigen Lösung betrug 0,47.

Die Mutterlauge wurde unter vermindertem Druck zur Trockne eingeengt, und der Rückstand wurde in Wasser (300 ml) gelöst. Die quantitative Bestimmung der L-Ascorbinsäure mittels Hochleistungs-Flüssigkeitschromatographie ergab, daß die Verbindung in einer Menge von 0,18 g (Ausbeute 1,1%) vorhanden war.

Vergleichsbeispiel 3

Zu Toluol (552 ml) wurde 2-Keto-L-gulonsäure (Gehalt 91,2%, Wasser-Gehalt 8,4%) (92,4 g) hinzugefügt. Zu der Mischung wurde Trimethylcetylammoniumchlorid (100 mg) hinzugegeben, und dann wurde weiter konzentrierte, 35proz. Salzsäure (9,4 ml) (d = 1,17; 3,85 g als HCl, 7,1 g als Wasser) zugegeben. Das Volumen des in der in der Reaktionsmischung enthaltenen Wassers wurde zu 14,9 g errechnet (entsprechend dem 1,9fachen, als Stoffmengen-Verhältnis, relativ zu 2-Keto-L-gulonsäure). In die Reaktionsmischung wurde unter Erhitzen auf 60°C Hydrogenchlorid (10,4 g) eingeleitet, was 6 h dauerte, und anschließend wurde die Mischung auf 20°C abgekühlt (die gesamte Menge der Säure betrug das 0,9fache, als Stoffmengen-Verhältnis, relativ zu 2-Keto-L-gulonsäure). Die nach Verarbeitung der Reaktionsmischung in ähnlicher Weise wie in Beispiel 1 erzeugte Menge an L-Ascorbinsäure wurde mittels Hochleistungs-Flüssigkeitschromatographie quantitativ bestimmt. Die Analyse ergab, daß die Verbindung in einer Menge von 30,6 g (Ausbeute 40%) vorlag. Die Menge der unumgesetzten 2-Keto-L-gulonsäure betrug 46,3 g (Restanteil: 55%). Die Extinktion (E ) dieser Extrakt-Lösung betrug 0,12.

Vergleichsbeispiel 4

Zu einem Mischlösungsmittel aus Toluol (550 ml) und Aceton (40 ml) wurde 2-Keto-L-gulonsäure (Gehalt 91,2%, Wasser-Gehalt 8,4%) (92,4 g) hinzugefügt. Zu dieser Lösung wurde Trimethyltetradecylammoniumchlorid (100 mg) hinzugegeben, wonach weiterhin konzentrierte, 35proz. Salzsäure (11 ml) (d = 1,17; 4,55 g als HCl; 8,45 g als Wasser) zugegeben wurde. Die Reaktionsmischung wurde auf 60°C erhitzt und 1 h gerührt, worauf eine Aceton-Lösung (200 g), die 9,55 g Hydrogenchlorid enthielt, hinzugefügt wurde. Die gesamte Reaktionsmischung wurde 5 h bei der gleichen Temperatur gerührt und dann auf 20°C abgekühlt (die gesamte Menge der Säure betrug das 0,9fache, als Stoffmengen-Verhältnis, relativ zu 2-Keto-L- gulonsäure).

Die Reaktionsmischung wurde in ähnlicher Weise wie in Beispiel 1 zur Gewinnung von L-Ascorbinsäure verarbeitet; deren Menge wurde mittels Hochleistungs-Flüssigkeitschromatographie quantitativ bestimmt. Die Analyse ergab, daß die Verbindung in einer Menge von 64,9 g (Ausbeute 84,9%) vorlag. Die Menge der unumgesetzten 2-Keto-L-gulonsäure betrug 8,4 g (Restanteil: 10,0%). Die Extinktion (E ) dieser Extrakt-Lösung betrug 1,5.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung von L-Ascorbinsäure, bei dem man eine Säure auf 2-Keto-L-gulonsäure in einem Mischlösungsmittel aus einem inerten organischen Lösungsmittel und einem aliphatischen Keton in Gegenwart von Wasser und einem grenzflächenaktiven Mittel einwirken läßt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil des aliphatischen Ketons in dem Mischlösungsmittel etwa 0,02 bis 0,3 Volumen-Teile, bezogen auf 1 Volumen-Teil des inerten organischen Lösungsmittels beträgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das inerte organische Lösungsmittel ein aromatischer Kohlenwasserstoff ist.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das aliphatische Keton ein Alkyl mit 1 bis 6 Kohlenstoff-Atomen enthaltendes Keton oder ein Cycloalkyl mit 5 bis 6 Kohlenstoff-Atomen enthaltendes cyclisches Keton ist.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Säure Salzsäure ist.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das grenzflächenaktive Mittel ein quaternäres Ammoniumsalz ist.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge des Wassers das 1,5- bis 3,5fache, als Stoffmengen-Verhältnis ("Mol-Verhältnis"), bezogen auf die Menge der 2-Keto-L-gulonsäure, und die Menge der Säure das 0,5- bis 2fache, als Stoffmengen-Verhältnis, bezogen auf die Menge der 2-Keto-L-gulonsäue, beträgt.