DE886305C - Verfahren zur Herstellung von Alduronsaeuren bzw. deren Derivaten - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von Alduronsaeuren bzw. deren DerivatenInfo
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Description
(WiGBl. S. 175)
AUSGEGEBEN AM IS. AUGUST 1953
C 1937 IVd j
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Alduronsäure oder deren Derivaten.
Erfindungsgemäß ist dieses Verfahren dadurch gekennzeichnet, daß eine wäßrige Lösung eines Aldosederivates,
dessen Aldehydgruppe durch eine Acetalbindung geschützt ist und die eine freie primäre Alkoholgruppe
enthält, in Gegenwart eines Katalysators, wie Platin, Palladium oder deren Mischungen, mit einem
sauerstoffhaltigen Gas, wie Luft, bei Zimmertemperatur bis zu einer Temperatur, die unter der Zersetzungstemperatur des Aldosederivates oder des aus diesen
entstehenden Alduronsäurederivates liegt, so lange behandelt wird, bis ein beträchtlicher Anteil der primären
"Älkoholgruppen des Aldosederivates zu Carboxylgruppen oxydiert ist.
Die Herstellung einer Alduronsäure aus einem Aldosederivat erfordert die Oxydation der primären Alkoholgruppe
des Zuckers ohne Angriff auf die Aldehydgruppe. Da diese sehr empfindlich gegenüber oxydativem
Angriff ist, wird bei der ungehinderten Oxydation eines Aldosederivates niemals eine wesentliche Menge
der entsprechenden Alduronsäure erhalten.
Die Oxydation der primären Alkoholgruppe eines Aldosederivates, dessen Aldehydgruppe in geeigneter
Weise geschützt ist, bietet ein Mittel zur Erzeugung von Alduronsäurederivaten in einer Form, die für die
Herstellung der freien Alduronsäuren oder deren Lactone brauchbar ist. Indessen ist kein Oxydationsmittel
bekannt, welches die primäre Alkoholgruppe solcher Aldosederivate spezifisch angreift. Einige der
sekundären Alkoholgrtippen werden gleichzeitig mitoxydiert,
und dieser Umstand verursacht eine verringerte Ausbeute an Alduronsäurederivaten und an
Gemischen von Reaktionsprodukten, aus welchen das gewünschte Alduronsäurederivat schwer abzuscheiden
ist. Diese Schwierigkeit bedingt umständliche und wenig wirtschaftliche Verfahren zur Erzeugung von
Alduronsäuren aus Kohlehydraten.
Beispielsweise wurde Glukuronsäure nach einem Verfahren hergestellt, bei welchem i, 2-Isopropylidenglukose
erst aus Glukose hergestellt und dann in i, 2-Isopropyliden-3,5-benzalglukose
umgewandelt wurde. Dieses wurde dann mit Kaliumpermanganat unter Bildung von i, 2-Isopropyliden-3, 5-benzalglukuronsäure
oxydiert (Berichte der Deutschen Chem. Ges. Bd. 66, S. 1326, [1931]). jS-d-Glukose-i, 2" 3, 4-tetraacetat
wurde in ähnlicher Weise oxydiert und das erhaltene Produkt unter Gewinnung von Glukuronsäure verseift
(J. Chem. Soc. [1939], S. 1530). Die Ausbeute an GIukuronsäure
war nach diesen beiden Methoden niedrig, und die Verfahren waren zu kompliziert, um praktisch
wirtschaftliche Bedeutung zu erlangen.
Glukuronsäure wurde auch durch Hydrolysieren von Verbindungen, wie Bornyglukuronosid erhalten. Solche
Glukuronsäurederivate können aus dem Urin von Tieren extrahiert werden, welche mit geeigneten Stoffen
ernährt wurden. Dieses Verfahren ist langwierig, kostspielig und offenbar für eine Erzeugung von Glukuronsäure
in größerem Maßstab vollständig ungeeignet. Wirtschaftlich durchführbare Verfahren zur Erzeugung
von Glukuronsäure, deren Lacton, Salzen oder sonstigen Derivaten sind erstrebenswert, da einige
dieser Verbindungen als therapeutisch wertvoll erkannt wurden. Beispielsweise ist bekannt (Journal
Lancet, Bd. 67, S. 451 [1947]), daß Glukuronsäure oder deren Salze bei der Behandlung von Arthritis
brauchbar sind. Verbindungen aus Streptomycin und Glukuronsäurelacton sind zur Sterilisation von Darmfäden
vor dem chirurgischen Gebrauch als brauchbar befunden worden (Bulletin U. S. Medical Department,
Bd. 9, S. 265 [1949]; vgl. auch Pulaski, Connell und Seely in der 98. Annual Session A. M. A. vom
8. 6.1949).
Es ist bekannt, daß bei Zuckerderivaten, bei welchen die Aldehydgruppe hinlänglich geschützt ist, Stickstoffdioxyd
die primäre Alkoholgruppe selektiv oxydiert. Wenn ein Methylglukosid mit Stickstoffdioxyd
oxydiert wird, erreicht man eine Ausbeute an Alduronsäure bis zu 40 % der Theorie, aber die starke Säure
wirkt bis zu einem gewissen Grad verseifend auf die Acetalbindung und führt zur Bildung von unerwünschten
Carbonsäuren. Weiter ist Stickstoffdioxyd ein derartig starkes Oxydationsmittel, daß eine beträchtliche
Oxydation auch an der übrigen Kohlenstoffkette stattfindet. Dabei entstehen Ketosäuren und durch Bruch
der Kohlenstoffkette Carbonsäuren mit weniger Kohlenstoffatomen, als der ursprüngliche Zucker sie besaß,
sowie Spaltprodukte, welche das Reaktionsgemisch färben. Außerdem kann eine Isomerisierung einiger
Kohlenhydrate oder deren Derivate in der starken Säure stattfinden. Diese unerwünschten Reaktionen
führen alle zu einer Verringerung der Ausbeute an Alduronsäure und zur Bildung komplizierter .Gemische
von Reaktionsprodukten, aus welchen das Alduronsäurederivat schwer zu isolieren ist. Außerdem wirkt
das Gemisch von Kohlenhydratderivaten mit Stickstoffdioxyd stark korrodierend, und die Oxydation
verläuft stark exotherm und entzieht sich einer Kontrolle, was zu Explosionen führen kann, wenn die Reaktionsbedingungen
nicht in strengen Grenzen gehalten werden. Beträchtliche Störungen können daher
bei diesem Verfahren auftreten. Trotz dieser Einschränkungen wurden bisher Stickstoffdioxyd zur Erzeugung
von Alduronsäuren verwendet.
Demgemäß ist Gegenstand der vorliegenden Erfindung ein verbessertes Verfahren zur Erzeugung von
Alduronsäuren und deren Derivaten durch selektive Oxydation der primären Alkoholgruppe von Aldosederivaten,
wobei höhere Ausbeuten erhalten werden und die oben geschilderten Schwierigkeiten wegfallen.
Es hat sich herausgestellt, daß bei der Oxydation von Aldosen, deren Aldehydgruppen in geeigneter
Weise geschützt sind, mit Sauerstoff oder sauerstoffhaltigen Gasen in Gegenwart eines geeigneten Katalysators
die primäre Alkoholgruppe in weitgehend selektiver Weise oxydiert wird, und zwar mit höherer Ausbeute
als bisher.
In der Hauptsache umfaßt die vorliegende Erfindung die Oxydation einer wäßrigen Lösung eines Aldosederivates,
dessen Aldehydgruppe in geeigneter Weise geschützt ist, in Gegenwart von bestimmten Katalysatoren
mit einem sauerstoffhaltigen Gas bei Temperaturen zwischen Zimmertemperatur und Zersetzungstemperatur des Aldosederivates oder dessen Oxydationsproduktes,
wobei im Oxydationssystem Vorzugsweise ein bestimmtes pn eingehalten wird.
Bei der Durchführung des vorliegenden Verfahrens wird das Aldosederivat beispielsweise in Form seines
Glukosids erst in Wasser gelöst, das vorzugsweise eine gewisse Menge alkalischer Pufferstoffe enthält, damit
die Lösung während der Reaktion nicht stark sauer werden kann. Die erhaltene Lösung wird mit dem
Katalysator versetzt und bei geeigneter Temperatur mit Luft oder Sauerstoff behandelt. Nach Beendigung
der Oxydation kann verschieden verfahren werden, um aus dem Oxydationsgemisch die reine Alduronsäure
zu gewinnen. Gefärbte Stoffe können beispielsweise durch Behandlung mit Kohle oder durch Extraktion
mit Lösungsmitteln, wie Butanol, einem Handelsgemisch
von Amylalkoholen, oder mit Cyclohexanol entfernt werden. Saure Bestandteile des Gemisches
können von nicht sauren durch geeignete Behandlung mit ionenaustauschenden Harzen abgetrennt werden.
Dicarbonsäuren, die durch Nebenreaktion gebildet werden, können ausgefällt und entfernt werden, beispielsweise
in Form ihres Calcium- oder Bariumsalzes. Die erhaltenen Alduronsäurederivate können in jeder
geeigneten Weise hydrolysiert werden, so beispielsweise durch Erhitzen mit Schwefelsäure, Phosphorsäure,
Chlorwasserstoffsäure, Äthansulfonsäure oder mit irgendeinem kationenaustauschenden Harz. Die Hydrolyse
kann bei Atmosphärendruck oder bei höherem Druck durchgeführt werden. Die Alduronsäure oder
deren Lacton kann aus der Lösung durch Eindampfen zur Kristallisation gebracht werden, wobei der hydrolysierend
wirkende Stoff entfernt oder auch darin be-
lassen werden kann. Die Kristallisation kann aus wäßriger Lösung oder aus verschiedenartigen Lösemitteln,
wie Essigsäure, Isopropylalkohol, Butanol, tert.-Butylalkohol, Aceton, Dioxan, oder Diacetonalkohol
erfolgen, welche zur Unterstützung der Kristallisation zugefügt werden können. Ein geeignetes Verfahren
zur Isolierung einer Alduronsäure geht z. B. folgendermaßen vor sich:
Die das oxydierte Aldosederivat, z. B. in Form seines
Die das oxydierte Aldosederivat, z. B. in Form seines
ίο Glukuronids enthaltende Lösung wird von dem Katalysator
abgetrennt, dann mit einem Kationenaustauscher zur Entfernung von Metallionen und anschließend
mit einem säureabsorbierenden Harz zur Abtrennung der Säureanteile von den neutralen Stoffen behandelt.
Das Glukuronid, das auf dem säureabsorbierenden Harz absorbiert ist, wird mit einem alkalischen Mittel
herausgelöst, beispielsweise mit einer Lösung von Natriumhydroxyd. Die alkalische Lösung wird dann mit
einem Kationenaustauscher behandelt, und die das
so Glukuronid enthaltende Lösung mit Säure, beispielsweise
Schwefelsäure, hydrolysiert. Die erhaltene Lösung wird bei niedriger Temperatur konzentriert, wobei
das hydrolysierend wirken.de Mittel entfernt werden,
oder auch darin verbleiben kann, worauf man die Glukuronsäure oder deren Lacton auskristallisieren
läßt.
Zur Durchführung des Verfahrens kann jedes wasserlösliche
Aldosederivat verwendet werden, dessen Aldehydgruppe in geeigneter Weise geschützt ist, z. B.
d-und /3-Glukoside, wie Propylglukosid, Isopropylglukosid,
Butylglukosid, Methylglukosid, Äthylglukosid, Phenylglukosid, Benzylglukosid, Cyclohexylglukosid,
und /3-Oxyäthylglukosid; i, 2-Isopropylidenglukose,
ferner Saccharese, Maltose und Trehalose können auch verwendet werden. Andere Glukoside, wie Methyl-,
Äthyl-, oder Propylgaläktoside und die entsprechenden Mannoside, Xyloside und Arabinoside sind ebenfalls
geeignet. Auch können Gemische von Glukosiden benutzt werden.
Die Behandlung des zu oxydierenden Materials mit dem Katalysator und dem Oxydationsmittel kann in
üblicher Weise erfolgen. Beispielsweise kann der Katalysator in einer Kolonne untergebracht werden und die
Lösung der Aldose durch die Kolonne mit oder im Gegenstrom zu dem sauerstoffhaltigen Gas geleitet
werden. Eine Rückführung des während des ersten Durchgangs nicht oxydierten Ausgangsmaterials im
Kreisprozeß ist ebenfalls möglich.
Die Oxydation kann diskontinuierlich durchgeführt werden; in diesem Fall wird der Katalysator in die zu
oxydierende Lösung eingebracht und durch geeignetes Rühren in Suspension gehalten, während das sauerstoffhaltige
Gas durch das Gemisch perlt.
Da bei der Oxydation Carbonsäuren entstehen und die Oxydation bei niedrigem pn-Wert langsamer verläuft,
bildet sich das Uronsäurederivat schneller, wenn genügend alkalisches Puffermaterial in der Oxydationslösung vorhanden ist oder während der Oxydation der
Lösung zugeführt wird, um den pn-Wert während der ■ ganzen Reaktion in den bevorzugten Grenzen von
4 bis 11 zu halten. Jedes Salz, das eine Puff erwirkung
besitzt und keine zersetzende Wirkung auf den Katalysator ausübt, kann zur Aufrechterhaltung des
Ph-Wertes in dem gewünschten Bereich verwendet
werden, z.B. ist Natriumcarbonat oder Kaliumcarbonat, Natriumbicarbonat, Dinatriumphospbat, Natriumtetraborat
und Natriumhydroxyd hierfür geeignet. Natriumcarbonat wird als Puffermaterial bevorzugt.
Die Oxydationstemperatur kann, wie bereits bemerkt, von Zimmertemperatur bis zu einer Temperatur
gehen, die nicht über der Zersetzungstemperatur des verwendeten Aldosederivates odsr des erzeugten Uronsäurederivates
liegt. Der bevorzugte Temperaturbereich liegt zwischen 40 und 1200. Die Oxydation kann
auch unter Druck durchgeführt werden.
Die Zeitdauer der Reaktion hängt von der Aktivität des Katalysators, seiner Menge, der Temperatur, dem
Ph und der Konzentration des Sauerstoffes ab. Die Reaktion geht bei über Zimmertemperatur liegenden
Temperaturen und in neutralem oder etwas alkalischem Medium schneller vor sich.
Katalysatoren, die für die Durchführung des Verfahrens geeignet sind, sind z.B. Platin, Palladium und
deren Gemische. Diese Katalysatoren können auf geeigneten Materialien, wie Tonerde, Kohle oder Silikagel,
niedergeschlagen sein.
Die nachstehenden Beispiele' sollen das Verfahren näher erläutern.
Es wurde eine wäßrige Lösung aus 5,82 g je 100 ecm
Methyl-a-d-glukosid (99 % α-Isomeres) und 3,0 g
Natriumbicarbonat je 100 ecm der Lösung hergestellt.
Die Lösung ließ man langsam (12 bis 20 ecm je Stunde)
durch eine Kolonne tropfen, welche 150 g auf Tonerde niedergeschlagenen Platinkatalysator enthielt. (Der
verwendete Katalysator enthielt 0,5 % Platin.) Die Kontaktzeit betrug etwa 2,5 bis 3 Stunden. Der Kolonneninhalt
wurde durch einen die Kolonne umgebenden Mantel mit zirkulierendem Wasser auf einer Temperatur
von 700 gehalten. Man ließ einen Überschuß von Sauerstoff durch die Kolonne im Gegenstrom zu
dem Flüssigkeitsfluß streichen (Strömungsgeschwindigkeit 20 bis 26 1 je Stunde).
Ein Teil der aus der Kolonne abfließenden Flüssigkeit, welche Methylglukuronid enthielt, was einem Gehalt
an 24 g Glukuronsäure entsprach, wurde durch eine weitere Kolonne geleitet, welche einen handelsüblichen
Kationenaustauscher enthielt, und dann durch eine dritte Kolonne mit einem handelsüblichen
Anionenaustauscher zur Trennung der sauren Anteile von den neutralen Anteilen der Lösung. Der Anionenaustauscher,
auf welchem das Methylglukuronid adsorbiert war, wurde mit 4°/0iger Natriumhydroxydlösung
ausgelaugt. Die Auslaugflüssigkeit wurde nochmals durch eine Kolonne geleitet, welche einen Kationenaustauscher
enthielt.
Die erhaltene Lösung wurde im Vakuum konzentriert, bis ihr Feststoffgehalt 10 bis 15 % betrug. Dann
wurde genügend Schwefelsäure zu der konzentrierten Lösung zugefügt, um eine Normalität von 0,7 zu erhalten.
Darauf wurde die Lösung 8 Stunden am Rückflußkühler erhitzt, um das Methylglukuronid zu Glukuronsäure
zu verseifen. Das Hydrolysat wurde zweimal mit x/4 seines Volumens an Butanol extrahiert.
Der pji-Wert des extrahierten Hydrolysats wurde
mit aufgeschlämmtem Bariumhydroxyd auf etwa 2,o eingestellt und das angefallene Bariumsulfat
durch. Filtration abgetrennt. Das Filtrat wurde im Hochvakuum (i bis 5 mm) auf etwa 50 ecm konzentriert.
100 ecm Essigsäure wurden zugefügt und die sich ergebende Lösung im schwachen Vakuum (60 bis
65°) im Dampfraum bei 20 bis 25 mm Druck auf etwa 75 ecm konzentriert. Beim Abkühlen erhielt man 10 g
ίο kristallinisches Glukuronsäurelacton, das durch Filtration
abgetrennt wurde.
a) 20,6 g i, 2-Isopropylidenglukose und 9,4 g Natriumbicarbonat
wurden in 625 ecm Wasser gelöst. Zu der Lösung wurden 75 g gepulverter Platin-Tonerde-Katalysator
zugefügt, der 0,5 °/0 Platin enthielt, worauf die Suspension auf 60° erwärmt wurde. Die
Suspension wurde 10 Tage bei dieser Temperatur unter Durchperlen von Sauerstoff gehalten. Der
Katalysator wurde dann durch Filtration entfernt nnd das Filtrat enthielt 74,5 % der theoretischen Ausbeute
an Isopropylidenglukuronsäure, bestimmt nach der sog. Naphthoresorcin-Methode.
b) 61,6 g i, 2-Isopropylidenglukose wurden in 11,
30 g Natriumbicarbonat enthaltendem Wasser gelöst und 240 g gepulverter Platin-Tonerde-Katalysator mit
einem Platingehalt von 0,5 % zugefügt. Die erhaltene Suspension wurde auf 60° erwärmt und 18 Stunden
unter Rühren bei dieser Temperatur unter gleichzeitigem dauerndem Durchperlen von Sauerstoff gehalten.
Man erhielt 66,4 °/0 der theoretischen Ausbeute
an Isopropylidenglukuronsäure.
Der Katalysator wurde durch Filtration entfernt und die Lösung durch eine Kolonne gegeben, die einen
handelsüblichen Kationenaustauscher, und sodann durch eine Kolonne, die einen handelsüblichen Anion enaustauscher
enthielt. Der Anionenaustauscher wurde mit 4 °/0 Nätriumhydroxydlösung zur Gewinnung des
Uronsäurederivates ausgelaugt, die Auslaugeflüssigkeit über ein kationenaustauschendes Harz geleitet
und dann auf 12 % Fettstoffgehalt konzentriert. Die konzentrierte Lösung wurde, bezogen auf Schwefelsäure,
0,1 η gemacht und 3 Stunden zur Hydrolyse der Isopropylidenglukuronsäure am Rückflußkühler erhitzt.
Das Hydrolysat wurde mit Butanol extrahiert und die wäßrige Schicht im Vakuum konzentriert,
worauf man sie kristallisieren ließ. Man erhielt 19,9 g kristallisiertes Glukuronsäurelacton entsprechend
37,2 °/0 der Theorie, berechnet auf 1, 2-Isopropylidenglukose.
Man stellte eine Lösung von 97,5 g Saccharose und 56,3 g' Natriumbicarbonat in 1875 ecm Wasser her.
Zu dieser Lösung wurden 225 g gepulverter -Platin-Tonerde-Katalysator
mit einem Platingehalt von 0)5 °/o zugefügt. Das erhaltene Gemisch wurde auf 6o°
erhitzt und unter Durchperlen von Sauerstoff gerührt. Nach östündiger Behandlung enthielt die Lösung
60 °/0 der theoretischen Ausbeute an dem entsprechenden
Glukuronsäurederivat (bestimmt nach der Naphthoresorcin-Methode).
a) Man stellte eine wäßrige 5,8°/oige Lösung von
Methyl-a-d-glukosid her, die genügend Natriumcarbonat enthielt, um das System auf einen pH-Wert
von 11 zu puffern. Ein handelsüblicher gepulverter Palladium-Tonerde-Katalysator mit einem Palladiumgehalt
von 5 % wurde in einer 2,0 % Palladium entsprechenden Menge, auf Methylglukosid berechnet,
zugefügt. Die dabei erhaltene Suspension wurde auf 6o° erwärmt und Sauerstoff mit einer Geschwindigkeit
von 445 ecm je Minute durchgeperlt. Nach 8stündiger Behandlung waren 48 °/„ des Methylglukosids in
Methylglukuronid übergeführt, bestimmt mittels der Naphthoresorcin-Methode.
b) Es wurde in gleicher Weise verfahren wie in a), mit dem Unterschied, daß ein handelsüblicher Palladiumkatalysator
auf aktivierter Holzkohle mit einem Palladiumgehalt von 5 % benutzt wurde. Das Methylglukosid
wurde in 6 Stunden in Methylglukuronid in 45 % der theoretischen Ausbeute übergeführt, bestimmt
mittels der Naphthoresorcin-Methode. Der Katalysator wurde in demselben Verhältnis Palladium
zu Glukosid verwendet, wie in a) beschrieben.
c) Man stellte eine wäßrige Lösung aus 5,82 °/0
Methyl-a-d-glukosid und 1,89 °/0 Natriumcarbonat
her. Diese Lösung wurde durch eine Kolonne geleitet, die 158 g geschroteten Platin-Tonerde-Katalysator
mit einem Platingehalt von 0,5 °/o enthielt, und zwar mit einer Durchflußgeschwindigkeit von 0,862 g
Methylglukosid je Stunde. Sauerstoff wurde kontinuierlich im Gegenstrom zum Flüssigkeitsfluß mit einer
Geschwindigkeit von 24 je Stunde durchgeleitet. Der Inhalt der Kolonne wurde auf einer Temperatur von
70° gehalten. Bei dieser Arbeitsweise wurden 40,5 °/0 des in der zugeführten Lösung enthaltenen Methylglukosids
in Methylglukuronid bei einem einmaligen Durchlauf durch die Kolonne erhalten.
Die aus der Oxydationskolonne ablaufende Flüssigkeit
passierte einen Kationenaustauscher und dann einen Anionenaustauscher. Der Trockengehalt der aus
dem Anionenaustauscher abfließenden Flüssigkeit (in der Hauptsache Methylglukosid) betrug 44,7 % der
ursprünglichen, der Kolonne zugeführten Methylglukosidmenge. Diese ablaufende Flüssigkeit wurde
auf 5,7 °/0 Trockengehalt konzentriert, mit Natriumcarbonat
gepuffert und wieder durch die Oxydationskolonne unter den gleichen, zuerst für die ursprüngliche
Methylglukosidlösung angewendeten Bedingungen geleitet. Das aus diesem wiederholten Prozeß
erhaltene Produkt wurde dann in der im Beispiel 1 beschriebenen Weise aufgearbeitet, mit der Ausnahme,
daß die für die Hydrolyse verwendete Schwefelsäure nicht entfernt wurde. Die Ausbeute an kristalünisiertem
Glukuronsäurelacton betrug 12,5 °/0 der Theorie,
wobei die gesamte organische Trockensubstanz in der zum zweitenmal durchgesandten Flüssigkeit als
Methylglukosid angenommen wurde.
' d) Es wurde eine wäßrige Lösung aus 2,9 °/0 Methyla-d-glukosid und 0,92 °/0 Natriumcarbonat hergestellt. Zu der Lösung wurden 12 °/0 feinverteilter Palladium-
' d) Es wurde eine wäßrige Lösung aus 2,9 °/0 Methyla-d-glukosid und 0,92 °/0 Natriumcarbonat hergestellt. Zu der Lösung wurden 12 °/0 feinverteilter Palladium-
Tonerde-Katalysator mit einem Palladiumgehalt von 0,5 % zugefügt. Durch die erhaltene Lösung wurde
unter Rühren bei einer Temperatur von 70° Sauerstoff hindurchgeperlt. Nach a,stündiger Behandlung waren
58% des Methylglukosids in Methylglukuronid umgewandelt.
e) Es wurde eine wäßrige Lösung aus 5,82 % Methyla-d-glukosid
und 1,3 °/0 der Menge Natriumcarbonat, die für die Neutralisation der Lösung erforderlich gewesen
wäre, wenn das gesamte Methylglukosid in Methylglukuronid umgewandelt worden wäre, mit
verschiedenen Durchflußgeschwindigkeiten durch eine Kolonne geleitet, welche 158 g geschroteten Platin-Tonerde-Katalysator
mit einem Platingehalt von
>5 °.5 °/o enthielt, während gleichzeitig Sauerstoff im
Gegenstrom durchgeleitet wurde. Der Kolonneninhalt wurde auf einer Temperatur von 700 gehalten.
Bei einer Beschickungsgeschwindigkeit mit Methylglukosid von i,o6, 1,36 und 1,77 g je Stunde betrug
dieMenge des erzeugten Methylglukuronids 0,262, 0,291 bzw. 0,386 g je Stunde.
f) Zu einer wäßrigen Lösung von 5,82 % eines Rohmethylglukosids, das bei der Herstellung von Methylglukosid
erhalten wurde, wurde die i,3fache Menge Natriumbicarbonat zugefügt, die notwendig gewesen
wäre, um die Lösung zu neutralisieren, wenn alles Methylglukosid in Methylglukuronid umgewandelt
worden wäre. Die sich ergebende Lösung wurde in einer Kolonne, die mit geschrotetem Platin-Ton erde-Katalysator
beschickt war, unter den gleichen Bedingungen, wie im Beispiel 4 e beschrieben, oxydiert. Bei
einer Durchlaufgeschwindigkeit, die 0,826 g je Stunde Methylglukosid entsprach, betrug die Erzeugung von
Methylglukuronid (als Glukuronsäure) 0,220 g je Stunde.
Ein Teil der durch Oxydation des rohen Gemisches von Methylglukosiden, wie oben beschrieben, erhaltenen
Reaktionsmasse wurde, wie im Beispiel 1 beschrieben, behandelt, mit der Ausnahme, daß zur
Gewinnung des Glukuronsäurelactons die für die Hydrolyse benutzte Schwefelsäure nicht entfernt
wurde. Die Menge des erhaltenen kristallisierten Glukuronsäurelactons betrug 60 °/0, bezogen auf die
Menge des, in der aus der Oxydationskolonne abfließenden Flüssigkeit enthaltenen Methylglukuronids.
g) Es wurde ein Platinkatalysator auf Kohle in folgender Weise hergestellt: 4,0 g Platin wurden in
Form von Platinchlorwasserstoffsäure in 21 Wasser gelöst, 57,5 g Natriumcarbonat zugefügt und das
Gemisch bis zur völligen Lösung gerührt. Dann wurden 46,5 g Aktivkohle und nach 10 Minuten langem
Rühren 27,5 ecm einer 36°/0igen Formaldehydlösung
zugefügt. Das Gemisch wurde ζ Stunden bei 8o°
gerührt, dann auf Zimmertemperatur abgekühlt und abfiltriert. Der Filterkuchen wurde mit Natriumchloridlösung
in wachsender Verdünnung (Gesamtvolumen etwa 241) und schließlich mit 11 Wasser
gewaschen. Der Katalysator wurde bei 40 bis 500 getrocknet und in luftdichten Flaschen aufbewahrt.
48,0 g technisches Methyl-ct-d-glukosid wurden in
825 ecm Wasser gelöst, das 25,1 g Natriumbicarbonat und 12,4 g des oben beschriebenen, etwa 10 °/0 Platin
enthaltenden Katalysators enthielt. Die Suspension wurde unter Aufrechterhaltung einer Temperatur von
6o° etwa 24 Stunden unter heftigem Durchperlen von Sauerstoff gerührt, dabei wurden 46,4 % Methylglukosid
in Methylglukuronid umgewandelt.
Das Material wurde, wie im Beispiel 1 beschrieben, behandelt und 5,5 g Glukuronsäurelacton erhalten.
h) Eine mit Dinatriumphosphat auf einen p^-Wert
von 8,8 gepufferte wäßrige Lösung yon 5,8 % Methylglukosid wurde bei 60° und einem Sauerstoffdrück von
9 kg/2,5 cm2 m Gegenwart eines wie im Beispiel 4 a
hergestellten Platinkätalysators auf Aktivkohle oxydiert. Der Katalysator enthielt 3,26 °/0 Platin und
wurde in einer Menge zugesetzt, die 2% Platin, auf Methylglukosid berechnet, entsprach. Nach" 3-stündiger
Reaktion waren 21,4 °/„ des Methylglukosids in Methylglukuronid umgewandelt.
i) Eine mit Natriumtetraborat auf ein pH von 9,0
gepufferte wäßrige, 5,8°/0ige Methylglukosidlösung wurde bei 6o° und einem Sauerstoffdruck von 6,75 kg/·
2j5 cm2 in Gegenwart eines gemäß der im Beispiel 4 g
beschriebenen "Methode hergestellten Platin-Kohle-Katalysators
einer Oxydation unterworfen. Der Katalysator enthielt 3,26 °/0 Platin und wurde in einer
Menge zugeführt, die 2 % Platin, auf Methylglukosid berechnet, entsprach. Nach 21Z2StUtIdIgCr Reaktionszeit
waren 19,4% Methylglukosid in Methylglukuronid umgewandelt.
k) Ein Platin-Kieselgel-Katalysator mit einem Gehalt von 1,25 % Platin wurde zu einer 5,8°/0igen, mit
Natriumcarbonat gepufferten Methylglukosidlösung zugefügt. Die Menge des angewandten Katalysators
entsprach 2 % Platin, berechnet auf Methylglukosid. Durch dieses Gemisch ließ man bei 6o° Sauerstoff hindurchperlen.
Nach 8stündiger Behandlung waren 56 % des Methylglukosids in Methylglukuronid umgewandelt.
1) Eine wäßrige, 58,2 g Methylglukosid und 30 g Natriumbicarbonat je Liter enthaltende Lösung wurde
durch eine Kolonne geleitet, die 158 g Platin-Tonerde-Katalysator mit 0,5 °/0 Platingehalt enthielt, und zwar
mit einer solchen Geschwindigkeit, daß 0,505 g Methylglukosid je Stunde der Kolonne zugeführt wurden.
Im Gegenstrom wurde Luft mit einer Geschwindigkeit von 48 1 je Stunde durch die Kolonne geleitet.
Der Kolonneninhalt wurde auf 700' Temperatur gehalten. Bei einer Gesamtreaktionsdauer von 884 Stunden
wurde Methylglukuronid mit einer Ausbeute von 30,3 % der Theorie erhalten.
m) Es wurde eine wäßrige, 5,8%ige Methylglukosidlösung, mit Natriumcarbonat gepuffert, hergestellt.
Eine genügende Menge eines handelsüblichen gekörnten Platin- und Palladium-Tonerde-Katalysators 1.15
wurde zugefügt, so daß das Gesamtgewicht von Platin -\- Palladium 2 % des Gewichtes des vorhandenen
Metlrylglukosids betrug. Das Gemisch wurde auf 6o° erwärmt und unter ständigem Rühren Sauerstoff
durchgeperlt. Nach östündiger Behandlung waren 38 °/0 des Methylglukosids in Methylglukuronid
umgewandelt.
n) Eine wäßrige, mit Natriumcarbonat gepufferte Methyl-a-d-glukosid-Lösung wurde bei einem Sauerstoffdruck
von 225 kg/2,5 cm% und 120° in Gegenwart
eines handelsüblichen Platin-Tonerde-Katalysators
mit einem Platingehalt von 0,5 °/0 in einer Menge von
2% Platin, auf Methylglukosid berechnet, oxydiert. In 3stündiger Reaktion wurden 30% des Methylglukosids
in Methylglukuronid übergeführt.
5
5
Es wurde eine Lösung aus 0,3 Mol rohem Äthylglukosid und 0,39 Mol Natriumbicarbonat je 100 ecm
Wasser hergestellt. Zu dieser Lösung wurden 2,42 g gepulverter Platin-Tonerde-Katalysator je 100 ecm
Lösung hinzugefügt (0,5 % Platingehalt). Man ließ Sauerstoff durch die erhaltene Suspension perlen,
wobei die Temperatur auf öo° gehalten wurde. Nach
östündiger Behandlung waren Ö8°/O des Äthylen-
glukosids in Äthylglukuronid umgewandelt (bestimmt mittels der Naphthoresorcinol-Methode).
Eine Oxydation wurde genau.so, wie im Beispiel 5 beschrieben, durchgeführt mit dem Unterschied, daß
die zu oxydierende Lösung 0,3 MbI /?-Oxyäthylglukosid
an Stelle von Äthylglukosid enthielt. Nach östündiger Behandlung waren 18% des /?-Oxyäthylglukoside
in /3-Oxyäthylglukuronid umgewandelt.
Die Oxydation wurde genau,, wie im Beispiel 5 beschrieben,
durchgeführt mit der Ausnahme, daß die Oxydationslösung 0,3 Mol Methylmannosid an Stelle
von Äthylglukosid enthielt. Nach östündiger
Behandlung waren 61 % des Methylmannosids in
Methylmannuronid übergeführt.
Die Oxydation wurde in der gleichen Weise durchgeführt, wie im Beispiel5 beschrieben, mit dem Unterschied,
daß die zu oxydierende Lösung 0,3 Mol Methylgalactosid an Stelle von Äthylglukosid enthielt. Nach
östündiger Behandlung waren 81 °/0 des Methylgalactosids
in Methylgalacturonid übergeführt.
/ Beispiel 9
Die Oxydation wurde, wie im Beispiels beschrieben,
durchgeführt mit dem Unterschied, daß die zu oxydierende Lösung 0,3 Mol Methylarabinosid. an Stelle
von Äthylglukosid enthielt. Nach östündiger Behandlung
waren 27 °/0 des Methylarabinosids in das entsprechende Methylarabinuronid umgewandelt.
Claims (7)
1. Verfahren zur Herstellung von Alduronsäuren bzw. deren Derivaten, dadurch gekennzeichnet,
daß eine wäßrige Lösung eines Aldosederivates, dessen Aldehydgruppe durch eine Acetalbindung
geschützt ist und das eine freie primäre Alkoholgruppe enthält, in Gegenwart eines Katalysators,
wie Platin, Palladium oder deren Mischungen, mit einem sauerstoffhaltigen Gas, wie Luft, bei Zimmertemperatur
bis zu einer Temperatur, die unter der Zersetzungstemperatur des Aldosederivates oder
des aus diesem entstehenden Alduronsäurederivates liegt, so lange behandelt wird, bis ein beträchtlicher
Anteil der primären Alkoholgruppe des Aldosederivates zur Carbonylgruppe oxydiert ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch'gekennzeichnet,
daß man das erhaltene Alduronsäurederivat an ein säurebindendes Harz adsorbiert und
anschließend von diesem Harz abtrennt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Alduronsäurederivat
hydrolysiert und die erhaltene Alduronsäure aus der Reaktionsmischung entfernt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der pn-Wert der Lösung
während der Reaktion zwischen 4 und 11 gehalten wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1, 3 oder 4, dadurch
gekennzeichnet, daß die Temperatur der Lösung während der Oxydation bei etwa 40 bis I2o° liegt.
ö. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß man nach Adsorption des Alduronsäurederivates an ein säurebindendes Harz die
abfließende, nicht oxydierte Aldosederivate enthaltende Flüssigkeit in Gegenwart des genannten
Katalysators nochmals oxydiert und die gebildete Alduronsäure abtrennt.
7. Verfahren nach den vorstehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß das Aldosederivat
aus einem Glukosid, wie 1, 2-Isopropylidenglukose,
einem Methyl- oder Äthylglukosid oder aus Saccharose besteht.
5322 8.53
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