DE684725C

DE684725C - Verfahren zur Herstellung von Ascorbinsaeure

Info

Publication number: DE684725C
Application number: DEM133204D
Authority: DE
Inventors: Dr Otto Zima
Original assignee: E Merck AG
Current assignee: Merck KGaA
Priority date: 1936-01-15
Filing date: 1936-01-15
Publication date: 1939-12-04

Description

Verfahren zur Herstellung von Ascorbinsäure Im Hauptpatent 676 oii ist ein Verfahren zur Herstellung von Ascorbinsäure beschrieben, das darin besteht, daß man auf Diaceton-2-keto-igulonsäure konzentrierte Salzsäure einwirken läßt und die gebildete Ascorbinsäure aus der Reaktionsmischung nach üblichen Methoden gewinnt.
Bei der weiteren Ausarbeitung der Erfindung wurde gefunden, daß man nicht nur die Diaceton-2-keto-i-gulonsäure, sondern auch andere Methylenätherderivate der 2-Keto-i-gulonsäure der oben charakterisierten Umsetzung unterwerfen kann.
Es ist bekannt, diese Reaktion mit verdünnter Salzsäure durchzuführen. Als besonders günstig wird dafür der PH-Bereich 0,3 bis 3,¢ angegeben; das entspricht einer 0,0004 bis 0,5 n/Salzsäure. Dabei werden jedoch nur sehr schlechte Ausbeuten erzielt, so daß dieses Verfahren zur Herstellung von Ascorbinsäure keine praktische Anwendung gegenüber anderen Verfahren finden konnte, nach denen sich diese Säure durch Behandlung von Ketogulonsäuremethylester mit alkalischen Mitteln in guter Ausbeute gewinnen läßt.
Bei der bekannten Empfindlichkeit der Ascorbinsäure gegen Salzsäure ist sehr überraschend, daß es nach der Erfindung gelingt, durch Arbeiten mit konzentrierter Salzsäure den Umsetzungsgrad von der Größenordnung 2o bis 30% der Theorie (beim Arbeiten mit verdünnter Salzsäure) auf über 8o0% der Theorie (mit konzentrierter Säure) zu heben.
Die Durcharbeitung der Erfindung zeigte, daß die Einwirkung der konzentrierten Salzsäure auf die eingangs erwähnten Derivate der Ketogulonsäure weitgehend analog der im Hauptpatent beschriebenen Einwirkung der konzentrierten Salzsäure auf die Diacetonketogulonsäure verläuft. Die Ausbeute an Ascorbinsäure steigt im allgemeinen mit der Konzentration der angewendeten Salzsäure, wenn man die übrigen Bedingungen - Menge der Säure, Temperatur und Zeitdauer der Reaktion - auf günstigste Werte ei--istellt...: Es ist danach also vorteilhaft, die beim S:Ei@=@° hitzen weggehende Salzsäure durch dauerndes Einleiten von Salzsäuregas in die Reaktioüs-" flüssigkeit zu ersetzen oder im geschlossenen Gefäß (also unter Druck) zu arbeiten. Änderungen der Temperatur innerhalb praktisch anwendbarer Grenzen bedingen keine wesentlichen Veränderungen der Ausbeuten, nur ist dann die Zeitdauer stark verschieden, innerhalb der die Höchstausbeute an Ascorbinsäure erreicht wird. Wenn man nämlich den Reaktionsverlauf durch Herausnahme von Proben und Titration auf Ascorbinsäure verfolgt, sieht man unter allen Bedingungen, daß die titrierbare Ascorbinsäure bis zu einer gewissen höchsten Ausbeuteziffer ansteigt, um dann (langsamer) wieder abzufallen. Dieser Abfall ist auf die Zersetzung der Ascorbinsäure durch die vorhandene Salzsäure zurückzuführen. -Für die technische Ausnutzung der Reaktion sind Umsetzungstemperaturen unterhalb der ZimmertemFeratur zu zeitraubend, während man bei Reaktionstemperaturen oberhalb etwa 8o' so rasch arbeiten müßte, daß dies nur durch besondere apparative Mittel durchzuführen wäre. Die für die Praxis am besten brauchbaren Zeiten liegen bei Reaktionstemperaturen zwischen 40 und 6o', die deshalb vorzuziehen sind.
Die Menge der Salzsäure im Verhältnis zum angesetzten Ketogulonsäurederivat ist nicht ohne Einfluß auf den Reaktionsverlauf. Es ist z. B. günstiger, io Teile Salzsäure auf einen Teil Substanz zu nehmen, als mit gleichen Teilen zu arbeiten.
Aus diesen Ergebnissen ist zu entnehmen, daß für jeden abgeänderten Ansatz die günstigste Dauer der Reaktion zunächst durch Titration von laufend entnommenen Proben ermittelt werden muß. Weitere Ansätze unter genau gleichen Bedingungen können dann zum so ermittelten günstigsten Zeitpunkt abgebrochen werden. Die Aufarbeitung der Reaktionslösung auf reine Ascorbinsäure erfolgt nach den üblichen Methoden. Man kann z. B. die dunkel gefärbte Reaktionslösung durch Tierkohle aufhellen, dann die Salzsäure eindampfen und den Rückstand aus Wasser umkristallisieren. Wegen der Empfindlichkeit der Ascorbinsäure gegen Salzsäure wird man das Eindampfen der Salzsäure vorzugsweise unter Vakuum und bei niederer Temperatur vornehmen. Man kann die Salzsäure natürlich auch neutralisieren, hat aber dann mit der Unbequemlichkeit zu rechnen, die Ascorbinsäure von Salzen abtrennen zu müssen.
Neben komplizierteren Verfahren, die für die praktische Technik kein Interesse haben, ist es bekannt, Ascorbinsäure dadurch herzustellen, daß man 2-Keto-i-gulonsäureinethylester in absolutem Methanol mit Natriummethylat behandelt, wobei die Um1_agerung zur Ascorbinsäure stattfindet. Bei diesem Verfahren wird >-in wasserfreien organischen Lösungsmitteln 'gearbeitet, während nach dem neuen Verfahren in wässeriger Lösung gearbeitet werden kann. Für die Technik bedeutet der Ersatz eines organischen Lösungsmittels durch Wasser in jedem Falle einen erheblichen Fortschritt.
Ferner wird beire -bekannten Verfahren Natriummethylat, Nätriumäthylat oder Natriumamid benutzt, Substanzen, die unter Verwendung von metallischem Natrium hergestellt werden müssen. Letzteres ist bekanntlich eine mit besonderer Vorsicht zu handhabende Substanz, und es bedeutet für- die Technik eine Erleichterung, statt dessen mit ungefährlicheren Mitteln arbeiten zu können.
Die beim bekannten Verfahren zugesetzten Alkalien müssen vor der Gewinnung der Ascorbinsäure durch Zusatz von Mineralsäuren neutralisiert werden. Es entstehen also in der Lösung wasserlösliche Alkalisalze (praktisch Natriumchlorid), von denen die Ascorbinsäure, die- in Wasser ebenfalls leicht löslich ist, durch fraktionierte Kristallisation oder unter Verwendung organischer Lösungsmittel abgetrennt werden muß.
Nach der Erfindung erhält man eine wässerige Lösung, die neben Ascorbinsäure nur die leichtflüssige Salzsäure und etwas gleichfalls leicht flüchtiges Aceton (bzw. ein anderes Keton und bzw. oder einen niederen Alkohol) enthält. Durch einfaches Eindampfen im Vakuum kann man also die genannten Produkte leicht entfernen und die Ascorbinsäure aus der zurückbleibenden Lösung frei von Alkalisalz gewinnen. Dieser Vorzug des neuen Verfahrens hat sich für die Herstellung von reiner Ascorbinsäure als außerordentlich wertvoll erwiesen, da es recht schwer ist, Ascorbinsäure in wohlfeiler Weise von beigemischtem Kochsalz zu reinigen. Beispiele i. i Teil Diformalketogulonsäure wird mit io Teilen konzentrierter Salzsäure (D. = i,i9) so lange auf 6o bis 7o' erhitzt, bis eine entnommene Probe den Höchstwert an Jodverbrauch erreicht bzw. eben überschritten hat. Dies ist nach etwa il/, Stunden der Fall. Dann wird sofort auf Eis gegossen, die Lösung über Kohle filtriert und bei tiefer Temperatur möglichst rasch eingeengt. Ausbeute an umkristallisierter Säure etwa 5o bis 6o0/0 der Theorie.
2. Ein Teil Dibenzalketogulonsäure wird in der gleichen Weise wie im Beispiel i behandelt.
Das Maximum des Reduktionswertes ist nach etwa i Stunde erreicht. Ausbeute an reiner Säure etwa 6o bis 7o0/0 der Theorie.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Herstellung von Ascorbinsäure nach Patent 676 oli, dadurch gekennzeichnet, daß man an Stelle von Diaceton-2-keto-i-gulonsäure andere Methylenätherderivate der 2-Keto-i-gulonsäure mit, konzentrierter Salzsäure behandelt und die gebildete Ascorbinsäure aus der Reaktionsmischung nach üblichen Methoden gewinnt.
2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß man die Behandlung mit konzentrierter Salzsäure unter Druck vornimmt.
3. Verfahren nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man als Reaktionstemperatur eine solche zwischen Zimmertemperatur und 8o', vorzugsweise zwischen 40 und 6o', wählt.