DE69107062T2 - Verfahren zur Herstellung von 3,4-Dihydroxybuttersäure und ihrer Salze. - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von 3,4-Dihydroxybuttersäure und ihrer Salze.Info
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Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von 3,4-Dihydroxybuttersäure und Salzen davon aus einer D-Hexosequelle, insbesondere einer Glukosequelle, enthaltend Glukose als einen Substituenten. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Herstellen von (S)-3,4-Dihydroxybuttersäure und Salzen davon.
- Während der Entwicklung durch Synthesen für natürlich auftretende langkettige (R)-3-Hydroxyfettsäuren, wurden verschiedene Synthesewege für (S)-4-Brom-3-hydroxybuttersäuremethyl- oder -ethylester untersucht. Die allgemeine Annäherung war, dieses chirale Fragment aus einer geeignet modifizierten Kohlenhydratstruktur herauszuschneiden. Anfängliche Versuche umfaßten das selektive Schützen und strukturelle Modifizieren von Methyl-alpha-D-glukopyranosid und anschließende Spaltung, um ein 4-Kohlenstofffragment, enthaltend die erforderlichen Funktionalitäten, zu ergeben. Obwohl diese Annährung sich als ziemlich brauchbar erwies, erwies sie sich als nicht so direkt, wie erhofft.
- Eine Reaktion, in der etwas des gewünschten Produkts in weniger Stufen aus billigen Ausgangsmaterialien erzeugt wird, wurde in Betracht gezogen. Die Behandlung von Cellobiose, ein Beta-1,4-verknüpftes Glukosedisaccharid, Maltose (das Alpha-1,4-verknüpfte Isomer) und anderer, verwandter Verbindungen mit Alkali erzeugte niedrige Ausbeuten des gewünschten Materials zusammen mit D,L-2,4-Dihydroxybuttersäure, Glykolsäure, Isosaccharinsäuren, Ketonen, Diketonen, Glycerinsäuren und unzähligen anderen Abbau- und Kondensationsprodukten (Corbett, W.M., et al., J. Chem., 1431-1437 (1955); Green, J.W., J. Amer. Chem. Soc. 78: 1894-1897 (1956); und Rowell, R.M., et al., Carbohydr. Res., 11: 9-16 (1969)). Stärke und Zellulose ergeben auch ähnliche Produkte in einer als "Peeling-Reaktion" bekannten Reaktion. Von diesem Verfahren nimmt man allgemein an, daß es kein synthetisches Potential hat. Die meisten der in diesen Reaktionen gebildeten Produkte werden aus dem Zwischenprodukt Dicarbonyl(Diulose)-Verbindung F, in Figur 1 gezeigt, gemäß dem von Isbell (Isbell, H.S., J. Res. Natl. Bur. Stand., 29: 227 (1942)) vogeschlagenem Mechanismus gebildet. Die Dicarbonylverbindung F wird rapide durch Alkali angegriffen, um ein teeriges Gemisch und die Bildung von 3,4-Dihydroxybuttersäure (1) und Glykolsäure (4), wie in Figur 1 gezeigt, in niedriger Ausbeute zu ergeben, und sie ist langsam und sauerstoffabhängig.
- Alkalisches Wasserstoffperoxid spaltet rapide Diketone, um Carbonsäuren zu ergeben, und Diulosen und andere Kohlenhydrate werden auf diese Weise mit Wasserstoffperoxid behandelt (Moody, G.J., Advances in Carbohydr. Chem., 19: 149-180 (1964)). Die Druckschrift beschreibt nicht die Verwendung von Wasserstoffperoxid zum Spalten einer Glukosequelle, enthaltend eine 1,4-Glukoseverknüpfung. Eine frühere Arbeit über die Oxidation von Maltose (Glattfeld, J.W.E., et al., J. Amer. Chem. Soc. 40: 973 (1918)), worin Base und Wasserstoffperoxid verwendet wurden, ergab nicht 3,4-Dihydroxybuttersäure, sondern Glykolsäure, Arabonsäure, D-Erythronsäure, Oxalsäure und Ameisensäure. In dieser Arbeit wurde die Reaktion für einen sehr langen Zeitraum (13 Tage) bei Raumtemperatur und anschließend für undefinierte Zeit bei 50ºC durchgeführt. Die Molverhältnisse von Base und Wasserstoffperoxid waren jeweils das acht- bis neunfache des Zuckeranteils. Diese Bedingungen führen zu einer vollständigen Umwandlung des Produkts zu Ameisensäure.
- 3,4-Dihydroxybuttersäure ist ein wertvolles chirales Bauelement, und die allgemeinen Strategien, um sie und ihre Derivate zu erhalten, sind von der Entwicklung enzymatischer Systeme, die Beta-Ketoester als Substrate benutzen, abhängig (Nakamura, N., et al., Tetrahedron Letters 30: 2245-2246 (1989); Zhou, B., et al., J. Amer. Chem. Soc., 105: 5925-5926 (1983); und Nakamura, N., et al., Tetrahedron Letters, 31: 267-270 (1990)).
- Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Herstellen einer 3,4-Dihydroxybuttersäure aus einer D-Hexosequelle bereitzustellen. Es ist weiterhin eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren bereitzustellen, das einfach, ökonomisch und kostengünstig ist. Diese und andere Aufgaben werden unter Bezugnahme auf die folgende Beschreibung und Zeichnungen immer mehr offensichtlich werden.
- In den Zeichnungen
- Figur 1 zeigt den Mechanismus des alkalischen Peroxidabbaus einer 4-verknüpften Glukose.
- Figur 2 zeigt das 300 MHz ¹H-NMR-Spektrum eines rohen Reaktionsgemisches nach Behandlung von Maltose mit 0,16 M Natriumhydroxid bei 70ºC für 24 Stunden.
- Figur 3 zeigt das 300 MHz ¹H-NMR-Spektrum eines rohen Reaktionsgemisches nach Behandlung von Maltose mit 0,16 M Natriumhydroxid und 1,3 Äquivalenten Wasserstoffperoxid für 24 Stunden bei 70ºC.
- Figur 4 zeigt das ¹³C-NMR-Spektrum eines rohen Reaktionsgemisches nach Behandlung von Maltose mit 0,16 M Natriumhydroxid und 1,3 äquivalenten Wasserstoffperoxid für 24 Stunden bei 70ºC.
- Figur 5 zeigt das 300 MHz ¹H-Spektrum von (S)-3-Hydroxybutyrolacton.
- Figur 6 zeigt das 300 MHz ¹H-NMR-Spektrum des rohen Reaktionsgemisches nach Behandlung von Stärke mit 0,16 M Natriumhydroxid und 1,3 Äquivalenten Wasserstoffperoxid für 24 Stunden bei 70ºC. Zu beachten sind die Signale zwischen 2 und 2,5 ppm aufgrund der C-2-Methylengruppe der 3,4-Dihydroxybuttersäure (1).
- Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren für die Umwandlung einer Hexosequelle, enthaltend D-Hexose als einen Substiuenten und einen anderen, an den D-Hexose-Substituenten in der Position 4 an 3,4-Dihydroxybuttersäure gebundenen Zucker und Glykolsäure, welches die folgenden Stufen umfaßt: Reagierenlassen der Glukosequelle mit einer Base, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus einem Alkalimetallhydroxid und einem Erdalkalimetallhydroxid, und eines Peroxidoxidationsmittels in einem Reaktionsgemisch, bis 3,4-Dihydroxybuttersäure und Glykolsäure gebildet werden; und Abtrennen der 3,4-Diyhdroxybuttersäure und der Glykolsäure aus dem Reaktionsgemisch.
- Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere ein Verfahren für die Umwandlung einer Glukosequelle, enthaltend Glukose als einen Substituenten und einen anderen Zucker, gebunden an den Glukosesubstituenten, in der Position 4 an 3,4-Hydroxybuttersäure und Glykolsäure, welches die folgenden Schritte umfaßt: Reagierenlassen der Glukosequelle mit einer Base, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus einem Alkalimetallhydroxid und einem Erdalkalimetallhydroxid, und Wasserstoffperoxid in einem Reaktionsgemisch, bis 3,4-Diyhdroxybuttersäure und Glkykolsäure gebildet werden; und Abtrennen des Polypeptids von dem Reaktionsgemisch. Die bevorzugte Glukosequelle ist Stärke oder Maltose.
- Die Hexosen in der Hexosequelle können irgendeine D-Hexose, wie Galactose, Mannose, Glukose oder dergleichen, sein. Diese Zucker werden die 3,4-Dihydroxybuttersäure durch das Verfahren der vorliegenden Erfindung produzieren. Die Reaktion kann auch auf Zellulose angewandt werden. Sowohl Zellulose als auch Stärke sind die am besten verfügbaren Materialien. Das Verfahren der vorliegenden Erfindung wandelt diese und ähnliche verbreitete, erneuerbare Resourcen zu sonst unzugänglichen Zwischenprodukten um, die in der pharmazeutischen, chemischen und Polymerindustrie verwendet werden können und unsere Abhängigkeit von Mineralölerzeugnissen reduziert.
- Das Peroxidoxidationsmittel kann irgendein Peroxid sein, das die 3,4-Dihydroxybuttersäure produziert. Diese umfassen Erdalkalimetallperoxide, wie Bariumperoxid, die Alkalimetallperoxide, wie Natriumperoxid, und Wasserstoffperoxid. Die Wahl des Peroxids erfolgt gemäß Fachwissen.
- Die Base ist ausgewählt aus Alkalimetall- und Erdalkalimetallhydroxiden. Diese umfassen Zinkhydroxid, Calciumhydroxid (Kalk), Kaliumhydroxid, Natriumhydroxid und dergleichen. Die Auswahl der Base erfolgt gemäß Fachwissen.
- Vorzugsweise beträgt die molare Konzentration des Natriumhydroxids oder Kaliumhydroxids und des Wasserstoffperoxids das Ein- bis Zweifache der gesamten 4-verknüpften Hexose. Eine Konzentration bis zum Vierfachen kann verwendet werden, jedoch mit zunehmendem Abbau des erwünschten Produkts. Die D-Hexosequelle beträgt vorzugsweise mindestens etwa 0,05 % bis zu etwa 80 %, bezogen auf das Gewicht, pro Volumen des Reaktionsgemisches. Vorzugsweise wird die Reaktion der Base mit der Glukosequelle mindestens etwa vier Stunden, vorzugsweise zwischen etwa 14 und 24 Stunden, durchgeführt. Die Reaktion wird bei einer bevorzugten Temperatur von etwa 25 bis 80ºC durchgeführt.
- Die bevorzugten Reaktionen sind in den folgenden Schemas I, II und III gezeigt: Glukosequelle + Alkalimetallhydroxid Stunden Säure Wärme Säure Destillation verminderter Druck
- Spaltung der Bindung zwischen den beiden Carbonylgruppen der Diulose F, resultierend aus dem Abbau der Glukosequelle, findet in Anwesenheit von alkalischem Wasserstoffperoxid vor irgendwelchen konkurrierenden Reaktionen statt, um das erforderliche (1) zu ergeben, das für die weitere Reaktion stabil ist. Durch Ansäuerung des Reaktionsgemisches ist (1) einer spontanen Cyclisierung ausgesetzt, um das Gamma-Lacton (2) zu ergeben, das durch Erwärmen in Anwesenheit von Säure dehydriert wird, um das ungesättigte Lacton (3) zu ergeben. Die Behandlung des Lactons (2) mit Bromwasserstoff in Essigsäure in Anwesenheit von Ethanol sollte bereitwillig (S)-4-Brom-3-hydroxybuttersäureethylester, das Schlüsselelement in unseren chiralen 3-Hydroxyfettsäure-Synthesen, ergeben.
- (S)-3,4-Dihydroxybuttersäure (1) und Glykolsäure (4) waren die einzigen Produkte, die aus den 4-substituierten Glykosylresten von Maltose oder Stärke gebildet wurden, wenn diese Verbindungen mit alkalischem Wasserstoffperoxid bei 70ºC 24 Stunden behandelt wurden. Die Ansäuerung des Reaktionsgemisches und Konzentration zur Trockenheit führte zur vollständigen Umwandlung der Hydroxybuttersäure zu dem Gamma-Lacton (2). Dieses konnte durch Chromatographie auf Kieselgel isoliert werden oder durch Destillation des sauren Reaktionsgemisches unter vermindertem Druck zu 2(5H)-Furanon(3) umgewandelt werden. Man nimmt an, daß die Reaktion von Maltose oder Stärke unter diesen Bedingungen durch Spaltung zwischen den beiden Carbonylgruppen eines Zwischenprodukts 4-Deoxy-D-glycerohex-2,3-diulose (F), wie in Figur 1 gezeigt, stattfindet. In Abwesenheit von Wasserstoffperoxid wird ein komplexes Reaktionsgemisch gebildet, worin die erwünschten Produkte nicht vorherrschen. Diese Reaktion öffnet den Weg für die Herstellung großer Mengen wertvoller chiraler Bauelemente aus einer billigen, erneuerbaren, natürlichen Quelle in hoher Ausbeute.
- NMR-Spektren wurden auf einem bei 300 MHz für Protonenfrequenzen betriebenen Varian GEMINI Spektrophotometer aufgenommen. Chemische Verschiebungen sind bezogen auf externes TMS angegeben. IR-Spektren wurden auf einem NICOLET 710 Spektrophotometer in Chloroformlösung aufgenommen.
- Maltosemonohydrat (0,10 g, 0,28 mMol) wurde in 0,16 M Natriumhydroxidlösung (5 ml, 0,8 mMol) aufgelöst, und 30 % Wasserstoffperoxid (40 l, 0,37 mMol) wurden zugefügt. Das Gemisch wurde bei 70ºC 24 Stunden erwärmt, um (S)-3,4- Dihydroxybuttersäure und Glykolsäure in dem Reaktionsgemisch, das durch Flüssigchromatographietechniken, falls nötig oder erwünscht, aufgetrennt werden kann, herzustellen.
- Wenn die Reaktion unter Verwendung der gleichen Reagenzien in gleichen Mengen, aber unter Zugabe von 1,3 Moläquivalenten Wasserstoffperoxid durchgeführt wurde, trat in dem Reaktionsgemisch keine Dunkelfärbung auf. Die ¹H-NMR-Analyse zeigte an, daß die einzige Verbindung, die Signale in dem Bereich von 0 bis 3 ppm verursachte, (S)-3,4-Dihydroxy buttersäure war. Die Analyse des Reaktionsgemisches durch ¹³C-NMR zeigte an, daß die Reaktion nicht beendet war, was durch Signale, die für den anomerischen Kohlenstoff eines glykosidisch verknüpften Glukoserestes zurückblieben, bestätigt wurde. Wenn die Basenkonzentration jedoch auf 0,16 M erhöht wurde, schritt die Reaktion bis zur Vervollständigung fort (obwohl eine leichte Verfärbung festgestellt wurde) und die Signale für die erforderliche Verbindung (1) und Glykolsäure dominierten das ¹H- und ¹³C-Spektrum (Figuren 3 und 4). Die Signale für (1) in dem ¹H-NMR-Spektrum konnten leicht zugeordnet werden. Ein Dublett von Dubletts (J = 15 Hz und 8,6 Hz) bei 2,29 ppm wurde einem C-2-Proton zugeordnet, und das andere C-2-Proton war auch ein Dublett von Dubletts (J = 15 Hz und 4,8 Hz) bei 2,38 ppm. Ein ähnliches Paar eines Dubletts von Dubletts erschien zwischen 3,3 und 3,6 ppm. Diese wurden den Protonen an C-4 zugeordnet. Das Dublett von Dubletts bei 3,52 ppm (J = 15,8 Hz und 4,1 Hz) wurde dem Proton an C-4 zugeordnet, das anti zu der C-3 OH-Gruppe angeordnet ist, und das andere C-4-Proton erschien als ein Dublett von Dubletts (J = 15,8 Hz und 8,6 Hz) bei 3,42 ppm. Ein Multiplett bei 3,39 ppm wurde H-3 zugeordnet. Das ¹³C-Spektrum war auch ziemlich definitiv. Der Methylenkohlenstoff neben dem Carbonylkohlenstoff erschien bei 45,2 ppm. Dies war nur die Resonanz upfield von 60 ppm (Figur 4).
- Der pH-Wert des Reaktionsgemisches von Beispiel 1 wurde auf pH 3,0 mit konzentrierter HCl eingestellt und dann zur Trockenheit konzentriert. Der Rückstand wurde in einem minimalen Volumen von Methanol aufgelöst und in eine in Chloroform/Methanol (9:1) gepackte Kieselgelsäule eingegeben und mit Chloroform eluiert, um 23,7 mg (85 % Ausbeute) des Gamma-Lactons (2) als einen hellgelben Sirup zu erhalten. ¹H-NMR: δ 2,28 (dd, 1H, J18,0 und 0,2 Hz), 2,74 (dd, 1H, J18 und 5,9 Hz), 4,13 (dd, 1H, J9,75 und 0,2 Hz), 4,32 (dd, 1H, J9,75 und 4,5 Hz), 4,49 (m, 1H). νmax (Chloroform) 1783, 1737 cm&supmin;¹.
- Die Lactonisierung der Säure trat ziemlich ruhig auf. Dies war aus einer "downfield"-Verschiebung aller Protonresonanzen (bezogen auf die in dem Natriumsalz beobachteten) ersichtlich. Beide Methylengruppen erschienen immer noch als Paare eines wechselseitig gekuppelten Dubletts von Dubletts (Figur 5). Der fünfgliedrige Ring war nicht konformationsmobil und in einer Envelope-Konformation blockiert. Die Kupplungskonstante von nahe 0 Hz zwischen H-3 und einem der C-4-Protonen (was einen 90ºC diedrischen Winkel zwischen zweien anzeigt) deutete auf die in Figur 5 gezeigte Konformation hin. Es war aus dem IR-Spektrum offensichtlich, daß das Gamma-Lacton gebildet worden war, da die Carbonyldehnung an ihrer charakteristischen Position von 1782 cm&supmin;¹ auftrat. Es war auch offensichtlich aus den NMR-Spektren, daß keine Racemisierung der Position 3 aufgetreten war. Diese Möglichkeit wird auch durch den Mechanismus für die Bildung des Produkts ausgeschlossen.
- Das Lacton (2) wurde in Methanol (2 ml) aufgelöst, und eine stöchiometrische Menge von 0,1 M Natriumhydroxid (äquivalent) wurde zugefügt. Das Gemisch wurde dann zur Trockenheit konzentriert, ¹H-NMR: δ 2,27 (dd, 1H, J15,0 und 8,6 Hz), 2,39 (dd, 1H, J15,0 und 4,8 Hz), 3,41 (dd, 1H , J15,8 und 7,9 Hz) 3,51 (dd, 1H, J15,8 und 4,1 Hz), 3,99 (m, 1H).
- Das Lacton (2) wurde aus 80 g Maltosemonohydrat wie vorstehend beschrieben hergestellt, mit der Ausnahme, daß alle der Reagenzien mit einem Faktor von 800 multipliziert wurden. Nach der Ansäuerung und Konzentration des rohen Gemisches wurde es jedoch einer Destillation unter vermindertem Druck ausgesetzt, um eine leicht strohfarbige Flüssigkeit (3), die bei 60ºC siedete (25 mmHg), zu erhalten, die Glykolsäure und Wasser enthielt. Eine spätere Fraktion wurde bei einer Badtemperatur von 160ºC gesammelt, die redestilliert wurde, um 14,2 g (76 %) des ungesättigten Lactons (3) zu ergeben. ¹H-NMR: δ 4,88 (t, 2H, 1,5 Hz), 6,13 (at, 1H, 6 und 1,5 Hz), 7,56 (dt, 1H, 6 und 1,5 Hz). νmax (Chloroform) 1779, 1747, 3022 cm&supmin;¹.
- Es wurde kein Versuch unternommen, die Bedingungen für die Dehydrierung von (2), um das ungesättigte Lacton (3) zu erhalten, zu optimieren. Der Umwandlungsgrad war jedoch ziemlich hoch. Das rohe 2(5H)-Furanon (3) wurde durch eine einfache Kugel-zu-Kugel-Destillation des angesäuerten Reaktionsgemisches erhalten, und die NMR-Analyse zeigte, daß es außer etwa 15 % des gesättigten Hydroxylactons (2) die einzige Komponente war. Das Produkt (3) wurde durch eine andere Destillation leicht gereinigt, um das reine, ungesättigte Furanon (3) mit einer Ausbeute von 76 % zu ergeben.
- Lösliche Stärke (0,10 g) wurde in 0,16 M Natriumhydroxid (5 ml) aufgelöst, und die Lösung wurde bei 70ºC 48 Stunden erwärmt. Das Reaktionsgemisch wurde zur Trockenheit konzentriert und direkt durch ¹H-NMR-Spektroskopie analysiert. Die Behandlung von Maltose mit 0,16 M Natriumhydroxid in Abwesenheit von Wasserstoffperoxid für 24 Stunden führte zur Bildung eines schwarzen komplexen Gemisches. Diese Verfärbung war nach nur 15 Min. offensichtlich. Das ¹H-NMR-Spektrum des rohen Reaktionsgemisches war ziemlich komplex, und es gab verschiedene Resonanzen zwischen 0 und 3 ppm (Figur 2). Diese wurden Methylen- und Methylgruppen von 2,4-Dihydroxybuttersäure, Acetylaceton, Acetat und anderen Abbauprodukten zugeordnet. Ein Paar eines wechselseitig gekoppelten Dubletts von Dubletts, zentriert bei 2,34 ppm, wurde den Methylenprotonen von (S)-3,4-Dihydroxybuttersäure (4) zugeordnet.
- Anwendung der alkalischen Peroxidoxidation auf lösliche Stärke auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 über einen Zeitraum von 48 Stunden ergab eine gute Umwandlung zu der Dihydroxybuttersäure (1) und Glykolsäure (4). Die ¹H-NMR-Spektroskopie (Figur 6) zeigte deutlich, daß dieses die einzigen Produkte waren, die gebildet wurden.
- Die gleichen Reaktionsbedingungen, ausgeschlossen Wasserstoffperoxid, ergaben wieder komplexe Serien von Signalen zwischen 0 und 3 ppm, wie in Beispiel 5. Die Reaktion der Stärke war nach 48 Stunden nicht beendet, aber die Vorhydrolyse in 0,5 M HCl bei 100ºC für 20 Min. und anschließend der gleichen Behandlung ergab eine bessere Umwandlung.
- Die Reaktionsrate mit Stärke ist zu der Konzentration der Zucker mit reduzierendem Ende proportional. Aufgrund ihres höheren Molekulargewichts hat Stärke eine geringere Rate als Maltose. Die effektive Konzentration könnte durch Vorhydrolysieren der Stärke, um kleinere Einheiten zu ergeben, erhöht werden. Da das Produkt durch Ablösen entlang dem Stärkemolekül von dem reduzierenden Ende zu dem nicht-reduzierenden Ende und Freisetzen eines neuen reduzierenden Endes in jedem Zyklus erzeugt wird, und da keines des erforderlichen Produkts aus dem nicht-reduzierenden Ende hergestellt werden kann, gibt es einen Kompromiß zwischen der Reaktionsrate und der Gesamtausbeute, der während der Vorhydrolyse berücksichtigt werden muß. Wenn die Ausbeute quantitativ und die Kettenlänge unbegrenzt ist, ist die maximale Massenumwandlung, die erhältlich ist, etwa 74 %. Anders ausgedrückt, 100 g Stärke werden 74 g der Dihydroxybuttersäure ergeben. Die Reaktionsrate wird jedoch extrem langsam sein. Wenn das Polymer zu Oligomeren mit einer durchschnittlichen Kettenlänge von 10 Glukoseeinheiten vorhydrolysiert ist, wird die Ausbeute 66 g Produkt aus 100 g Material oder eine Ausbeute von 66 % sein. Dies ist eine nicht viel geringere Ausbeute, und die Reaktion wird in sehr kurzer Zeit beendet.
- Es ist beabsichtigt, daß die vorhergehende Beschreibung die vorliegende Erfindung nur veranschaulicht und daß die vorliegende Erfindung nur durch die nachstehend beigefügten Ansprüche begrenzt wird.
Claims (17)
1. Verfahren zur Umwandlung einer Hexosequelle, enthaltend
D-Hexose als einen Substituenten und einen anderen, an den
D-Hexosesubstituenten an der Position 4 gebundenen Zucker,
in 3,4-Dihydroxybuttersäure und Glykolsäure, welches:
(a) das Reagierenlassen der Hexosequelle mit einer Base,
ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus einem
Alkalimetallhydroxid und einem Erdalkalimetallhydroxid, und
einem Peroxid-Oxidationsmittel in einem
Reaktionsgemisch, bis die 3,4-Dihydroxybuttersäure und
Glykolsäure gebildet werden; und
(b) das Abtrennen der 3,4-Dihydroxybuttersäure und
Glykolsäure aus dem Reaktionsgemisch
umfaßt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Hexosequelle eine
Glukosequelle, enthaltend Glukose als einen Substituenten
und einen anderen, an den Glukosesubstituenten in Position 4
gebundenen Zucker.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Hexosequelle
ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Maltose,
Lactose und Maltodextranen.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Hexosequelle
ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Stärke und
Stärkehydrolysaten.
5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Hexosequelle
Cellulose ist.
6. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die
Basenkonzentration zwischen etwa 0,005 M und 0,2 M, die
Wasserstoffperoxidkonzentration zwischen etwa 0,05 M und 0,2 M und die
Hexosekonzentration mindestens etwa 0,05 Gew.-%, pro Volumen
des Reaktionsgemisches ist.
7. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Glukolsäure
von dem Reaktionsgemisch durch Destillation abgetrennt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das
Reaktionsgemisch angesäuert wird, um die 3,4-Dihydroxybuttersäure in
einen internen, cyclischen Ester umzuwandeln, und wobei der
Ester aus dem Reaktionsgemisch durch Destillation entfernt
wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei der interne Ester ein
Lacton ist.
10. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das
Peroxid-Oxidationsmittel ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus
Alkalimetallperoxiden, Erdalkalimetallperoxiden und
Wasserstoffperoxid.
11. Verfahren nach Anspruch 2, wobei die
3,4-Dihydroxybuttersäure (S)-3,4-Dihydroxybutansäure ist.
12. Verfahren nach Anspruch 11, wobei zusätzlich das
Reaktionsgemisch angesäuert und erwärmt wird, um die
(S)-3,4-Dihydroxybutansäure in (S)-3,4-Dihydroxybutansäure-
Gammalacton umzuwandeln.
13. Verfahren nach Anspruch 12, wobei zusätzlich das
Gammalacton in 2(5H)-Furanon durch Destillation des angesäuerten
und konzentrierten Reaktionsgemisches, um das 2(5H)-Furanon
als Destillat herzustellen, umgewandelt wird.
14. Verfahren nach Anspruch 12, wobei das Lacton mit einer
zweiten Base, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus einem
Alkalimetallhydroxid und einem Erdalkalimetallhydroxid,
erwärmt wird, um 3,4-Dihydroxybutansäuresalz herzustellen.
15. Verfahren nach Anspruch 14, wobei die Base ein
Alkalimetallhydroxid, das Alkalimetallhydroxid Natriumhydroxid und
das Salz das Natriumsalz ist.
6. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Reaktion
zwischen etwa 25 und 80ºC mindestens etwa 4 h durchgeführt
wird.
17. Verfahren nach Anspruch 16, wobei die Reaktion bei etwa
70ºC zwischen etwa 14 bis 24 h durchgeführt wird.
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