DE727691C - Verfahren zur Herstellung von physiologisch wertvollen loeslichen Amidierungsprodukten aus Kohlenhydraten und Saeureamiden - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von physiologisch wertvollen loeslichen Amidierungsprodukten aus Kohlenhydraten und Saeureamiden

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DE727691C
DE727691C DEB175750D DEB0175750D DE727691C DE 727691 C DE727691 C DE 727691C DE B175750 D DEB175750 D DE B175750D DE B0175750 D DEB0175750 D DE B0175750D DE 727691 C DE727691 C DE 727691C
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    • A23FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
    • A23KFODDER
    • A23K50/00Feeding-stuffs specially adapted for particular animals
    • A23K50/10Feeding-stuffs specially adapted for particular animals for ruminants
    • A23K50/15Feeding-stuffs specially adapted for particular animals for ruminants containing substances which are metabolically converted to proteins, e.g. ammonium salts or urea

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Description

  • Verfahren zur Herstellung von physiologisch wertvollen löslichen Amidierungsprodukten aus Kohlenhydraten und Säureamiden Die Herstellung von physiologisch wertvollen löslichen Amidierungsprodukten aus Kohlenhydraten ist besonders in medizinischer, ernährungswirtschaftlicher und vor allem viehwirtschaftlicher Hinsicht von erheblichem Interesse. Derartige Produkte können u. a. als wirksames Beifutter in der Tierernährung benutzt werden und damit den nach Menge und Qualität nur begrenzten Anfall natürlicher Futtermittel ergänzen und ersetzen helfen.
  • Bisher sind nur wenige Versuche zur technischen Gewinnung von Amidierungsprodukten der Kohlenhydrate unternommen worden. Dies erklärt sich aus der grundsätzlichen Schwierigkeit, Aminostickstoff in die Kohlenhydrate einzuführen; die klassischen organischen Methoden bieten hierfür, wenn wirtschaftlich tragbare Herstellungsbedingungen eingehalten werden sollen, kaum eine Möglichkeit.
  • Unter Berücksichtigung dieser Sachlage wurde schon vorgeschlagen, Kohlenhydrate unter hohem Druck und bei hoher Temperatur mit Ammoniak zu behandeln. Auf diesem Wege gelangt man allerdings verhältnismäßig einfach zu einem stickstoffhaltigen Produkt; diesem kommt aber, da es zufolge gleichzeitig eintretend-er Humifizierung weitgehend unlöslich und physiologisch unverwertbar geworden ist, keinerlei praktische Brauchbarkeit zu.
  • Als bedingt gangbarer Weg, ein für die Milchviehfütterung geeignetes synthetisches Produkt zu erzeugen, wird neuerdings die Verkopplung von Kohlenhydraten mit Harnstoff angesehen. Bei Gegenwart von etwas Mineralsäure entstehen aus reduzierendem Kohlenhydrat und Harnstoff in wässeriger Lösung unter Wasseraustritt Harnstoffzucker; die bekannte Darstellungsmethode, die niedrige Temperatur von 5o° und Harnstoffüberschuß für notwendigerachtet, liefert, bei im übrigen völlig ungenügender Ausbeute, die Molekülverbindung von Zuckerharnstoff mit Harnstoff, aus cier in schwieriger Aufarbeitung der Harnstöffzucker gewonnen werden muß. Diese Methoden und Produkte kommen für eine technische Erzeugung von Zuckeramidierungsprodukten nicht in Frage, ihre physiologische Verwertbarkeit ist auch recht begrenzt.
  • Demgegenüber wurde gefunden, daß lösliche Amidierungsprodukte von gesteigerter und vor allem allgemeiner Verwertbarkeit für den tierischen Organismus erhalten werden, wenn lösliche Kohlenhydrate mit Carbonsäureamiden, insbesondere Harnstoff, in Gegenwart von kondensierend wirkenden anorganischen Säuren oder Salzen längere Zeit bei Temperaturen um ioo° behandelt werden. Wie sich überraschenderweise herausgestellt hat, erleiden die Kohlenhydrate selbst bei Gegenwart größerer Mengen konzentrierterer Mineralsäure bei gleichzeitiger Gegenwart von Säureamiden keine derartigen Umwandlungen und Zersetzungen, wie sie bei Einwirkung der Säuren allein eintreten würden. Offenbar üben die Säureamiden eine außerordentliche Schutzwirkung aus.
  • Die Erfindung ermöglicht, in Gegenwart von Säure bzw. sauer wirkendem Salz, Kondensationsreaktionen zwischen Kohlenhydrat und Säureamid zu vollziehen, die zu ganz neuen wertvollen, zufolge Ausschaltung der Säureschädigung völlig löslich bleibenden Produkten führen. Ferner unterbleibt bei der neuen Arbeitsweise das Entstehen von Additionsverbindungen zwischen Harnstoff und Zuckerharnstoff ; die Reaktion läuft also, indem sie sofort direkte und quantitative Bildung von Zuckerureiden bewirkt, auf ganz neuer Bahn. Ganz besonders offenbart sich die 1N euartigkeit der Reaktionsweise darin, daß es möglich ist, nicht nur die reduzierende Gruppe, sondern überraschenderweise auch gewöhnliche Hydroxylgruppen von Kohlenhydraten mit Säureamid in Reaktion zu bringen. Die Methode ist somit nicht auf reduzierendes Kohlenhydrat beschränkt.
  • Ferner ermöglicht die Erfindung erstmalig, mehrere Mole Säureamid mit einer C-Einheit in Verbindung zu bringen, z. B. auch beide Amidogruppen des Harnstoffes in die Kondensationsreaktion einzubeziehen.
  • Zur Durchführung des Verfahrens werden Kohlenhydrate mit Säureamid in Gegenwart von anorganischen Säuren, wie Phosphor-Säuren, Borsäuren bzw. deren Salzen, längere Zeit bei Temperaturen um ioo° zu einer nachhaltigen Umsetzung gebracht. Die hierbei unter Umständen vorteilhafte Benutzung von Lösungs- oder Verdünnungsmitteln richtet sich nach den jeweiligen Schmelzpunkts-. L öslichkeits- oder Ouellungsverhältnissen; passend wird nur so viel davon angewandt, wie erforderlich ist, um die Reaktionsmasse bei der Reaktionstemperatur ausreichend beweglich zu erhalten. Das Arbeiten in Gegenwart von Wasser ist wirtschaftlicher als mit organischen Lösungsmitteln. Vorhandene Wassermengen werden zweckmäßig durch im Laufe der Umsetzung erfolgendes kontinuierliches Abdestillieren bald weitmöglichst .verringert. Die Menge angewandten Säureamides ist maßgeblich für den Stickstoffgehalt des Endproduktes: man entspricht den in Betracht kommenden Zwecken im allgemeinen durch Anwendung von 0,5-z 1Zol Säureamid pro C,-Einheit.
  • Die Mengen angewandter Säuren bzw. Salze können in weiterem Umfange variiert werden. Um z. B. eine im sauren \,Zedium. insbesondere bei noch vorhandenem beträchtlichem Wassergehalt begünstigte selbständige Säureamidzersetzung zurückzudrängen, kann es zweckmäßig sein, das Säureamid allmählich zuzuführen. Die Säureamidzersetzung, die gleichzeitig Ammoniak frei werden läßt. verändert naturgemäß auch die PH-Reaktion in unerwünschter Weise. Dementsprechend werden erfindungsgemäß die Säure bzw. das verwandte saure Salz stufenweise zugeführt, z. B. in der Form, daß man erst mit fortschreitender Reaktion das Medium progressiv oder stufenweise saurer macht. Der Zusatz von Säureamid und Säure bzw. Salz kann also nach den jeweiligen Erfordernissen variabel gehandhabt werden.
  • Das Verfahren ist auch bei Anwendung höherpolymerer Kohlenhydrate durchführbar, wenn man in so saurem Medium arbeitet, daß gleichzeitig Hydrolyse erfolgt. In den nach dem Verfahren benutzten Gemischen von Säureamid und Säure unterliegen die polymeren Kohlenhydrate außerordentlich rasch und wirksam der Hydrolyse zu löslichen Kohlenhydraten, wobei das Säureamid wiederum eine ausgesprochene Schutzwirkung auf das Kohlenhydrat ausübt.
  • Die anzuwendenden Temperaturen liegen in dein Bereich um ioo°. Soweit eine Entfernung vorhandenen Wassers erfolgen soll, bestimmen naturgemäß die Siedepunkte der Gemische, die unter gewöhnlichem Druck etwas über ioo° liegen, die erforderlichen Arbeitstemperaturen; zweckmäßig erfolgt die Wasserentfernung unter Anwendung von Vakuum. Die nach dem Verfahren erhältlichen Produkte stellen wenig oder stärker verfärbte sirupöse bis feste Massen von glasiger, bei Erwärmen erweichender Natur dar, die kaum zum Kristallisieren zu bringen sind. Die Produkte sind praktisch völlig löslich und weisen Stickstoffgehalte entsprechend den Mengen angewandten Harnstoffes auf. Von den bekannten gut kristallisierenden Harnstoffzuckern unterscheiden sie sich vornehmlich durch die physiologische Wirksamkeit. Beispiele I. Das Gemisch von i So Teilen Traubenzucker, 6o Teilen Harnstoff, 2o Teilen Natriumphosphat, primär, und 5o Teilen Wassez wird io Minuten auf 8o° erwärmt, worauf die entstehende sirupöse Lösung bei von 8o° allmählich auf ioo° ansteigender Temperatur der Vakuumdestillation unterzogen wird, bis 7o Teile Wasser in die Vorlage übergegangen sind. Dieser Punkt wird nach il/2 Stunden erreicht. - Anschließend werden 2o Teile 86 °/oiger Phosphorsäure eingebracht, worauf der Ansatz weiter bei von 9o° allmählich bis auf io5° gesteigerter Temperatur 2 Stunden lang der Vakuumdestillation unterzogen wird. Es gehen dabei noch weitere 18 Teile Wasser in die Vorlage über. - Das nunmehr vorliegende Endprodukt, in der Wärme sehr viscos und schwer beweglich, ist nach dem Erkalten glasig und spröde. Das Endprodukt ist in Wasser mit hellbrauner Farbe völlig klar löslich und gibt noch in größerer Verdünnung intensive Ninhydrin-Reaktion. Die bewirkte Kondensation hat sich unter Austritt von 2 Mol Wasser vollzogen. Aufarbeitung des Produktes erfolgt, je nach dem Verwendungszweck, lediglich durch Neutralisieren mit Alkah oder Erdalkali. oder zusätzlich durch Abtrennung der Säure in Form der unlöslichen Erdalkaliverbindungen.
  • II. a) Dem Gemisch von 5o Teilen 4o °/oiger Schwefelsäure und 3o Teilen Harnstoff werden 9o Teile Zucker der Holzverzuckerung zugeführt. Man erhitzt das Gemisch 15 Minuten auf 8o° und unterzieht die entstehende klare Lösung der Vakuumdestillation, bis 48 Teile Wasser in die Vorlage übergegangen sind. Dieser Punkt wird bei von anfangs 8o° allmählich auf io5° gesteigerter Temperatur innerhalb von 2 Stunden erreicht. Es resultiert eine etwas verfärbte sirupöse Masse, die erkaltet von glasiger, aber sehr spröder Beschaffenheit ist. Das unter Austritt von 2 Mol Wasser entstandene Kondensationsprodukt ist völlig löslich. Aufarbeitung wie in Beispiel I.
  • b) Durch bei ioo bis 1o5° 12 Stunden lang weitergeführte Vakuumdestillation kann nach Zusatz von 3oTeilen Glycerin bzw. Glykol, welches die Masse wieder gut beweglich macht, noch ein drittes Mol Wasser abgespalten werden. Das erzielte Produkt ist in der Hitze völlig klar wasserlöslich und fällt beim Erkalten weitgehend in hellbraunen Flocken aus. - Bei Verwendung von Phosphorsäure an Stelle von Schwefelsäure resultieren völlig analoge Produkte.
  • III. In das Gemisch von 4o Teilen Harnstoff und 8oTeilen 5o°/oiger Schwefelsäure werden i 2o Teile Kartoffelstärke eingetragen. Nach gleichmäßiger Durchquellung der Stärke, die dabei in eine feste gallertige Masse übergeht, wird auf ioo° erhitzt. Innerhalb von 15 Minuten ist die Masse bereits verflüssigt, weiteres einstündiges Erhitzen auf ioo° führt bei kräftigem Rühren zu einem recht flüssigen, wenig verfärbten Sirup. Man unterzieht den Ansatz nunmehr während 3 Stunden der Vakuumdestillation. Innerhalb dieses Zeitraumes wird die Temperatur allmählich von 8o bis auf iio° gesteigert. Es gehen insgesamt 8o Teile Wasser in die Vorlage über. Die Kondensation erfolgt mithin unter Austritt von annähernd 3 Mol Wasser. Das Endprodukt stellt eine zähe sirupöse Masse von hellbrauner Farbe dar, die zu einem glasigen, spröden Produkt erstarrt. Das Produkt ist in der Hitze völlig klar wasserlöslich, in der Kälte erfolgt weitgehendes flockiges Ausfallen der Substanz. Aufarbeitung erfolgt gemäß Beispiel I. Analog kann Cellulose bzw. cellulosehaltiges Material verarbeitet werden.
  • IV. In das Gemisch von 3o Teilen Phosphorsäure 86 1%ig und 3o Teilen Formamid werden 9o Teile Stärkezucker eingebracht. Die beim Erwärmen entstehende klare sirupöse Lösung wird 1/2 Stunde lang auf 8o° erwärmt. Hierauf wird das Gemisch der Vakuumdestillation unterzogen, wobei die Temperatur, mit 8o° beginnend, so allmählich und vorsichtig gesteigert wird, daß nur ein ganz langsames Abdestillieren erfolgt. Nach 2 Stunden erfolgt nochmals Zusatz von 2o Teilen Foz-mamid, und es wird nach i/2 stündigem Erhitzen auf 8o°, wie beschrieben, weiterdestilliert. Innerhalb von 4 Stunden müssen bei zuletzt bis auf iio° erhöhter Temperatur 4.o Volumteile Destillat bzw. etwa 48 Gewichtsteile erzielt werden. Das Destillat besteht überwiegend aus Ameisensäure. - Das erkaltete Endprodukt ist ein zähfesber, brauner Körper, der in Wasser leicht und völlig klar mit hellroter Farbe löslich ist. Zusatz von Alkali zur wässerigen Lösung bewirkt fast vollständig Ausfällung, Säure löst wieder auf. Unter Bindung von 2 Mol Formamid und anschließend erfolgter Abspaltung von Ameisensäure ist ein Di'Aminozucker mit beständigen Aminogruppen entstanden. Aufarbeitung dieses Produktes kann durch Aikalisierung der wässerigen Lösung und Abtrennen des ausfallenden Aminozuckers erfolgen.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRÜCHE: z. Verfahren zur Herstellung von physiologisch wertvollen löslichen Amidierungsprodukten aus Kohlenhydraten und Säureamiden, dadurch gekennzeichnet, daß man lösliche Kohlenhydrate mit Carbonsäureamiden, insbesondere Harnstoff, in Gegenwart von kondensierend wirkenden anorganischen Säuren oder Salzen längere Zeit bei Temperaturen um ioo° behandelt. z. Verfahren nach Anspruch r, dadurch gekennzeichnet, daß im Reaktionsgemisch befindliches Wasser während des Prozesses kontinuierlich abdestilliert wird. 3. Verfahren nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zugabe der kondensierend wirkenden anorganischen Säuren oder Salze stufenweise erfolgt.
DEB175750D 1936-10-07 1936-10-07 Verfahren zur Herstellung von physiologisch wertvollen loeslichen Amidierungsprodukten aus Kohlenhydraten und Saeureamiden Expired DE727691C (de)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2237587A1 (en) * 1973-07-17 1975-02-14 Agronomique Inst Nat Rech Ruminant feedstuff contg. urea and hydrolysed starch - giving better utilisation of urea nitrogen
WO1978000017A1 (en) * 1977-06-10 1978-12-21 Battelle Memorial Institute Food for cattle and process for its preparation
EP0007136A1 (de) * 1978-07-07 1980-01-23 Battelle Memorial Institute Wiederkäuerfutter aus zum Teil hydrolysierten lignozellulosehaltigen Stoffen und Harnstoff und Verfahren zu seiner Herstellung
US6781664B1 (en) 1999-07-22 2004-08-24 Merck Patent Gmbh Liquid-crystal switching elements comprising a liquid-crystal layer which has extremely low optical retardation and liquid-crystal displays containing them

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