PL21437B1 - Sposób wytwarzania 3-ketonokwasów szeregu cukrowego wzglednie ich bezwodników. - Google Patents

Description

Przedstawiciele 3-ketonokwasów szeregu cukrowego byly do niedawna zupelnie nie¬ znane. Dopiero w ostatnim czasie rózni ba¬ dacze udowodnili (Zeitschrift f. physiologi- sche Chemie, 215, 1933, str. 215; Journ. Soc.Chem. Ind. 52, 1933, str. 221, Nature 131, 1933, str. 617), ze kwas „askorbinowy", otrzymany z róznych zwierzecych i roslin¬ nych materjalów przez Szent-Gyórgyi'ego (Biochemical Journal 22, 1928, istr, 1387) i uznany przezen jako wlasciwy czynnik (wi¬ tamina C), dzialajacy przeciwskorbutowo (Nature 130, 1932, str. 576), posiada budo¬ we bezwodnika kwasu 3-keto-J-threo-hekso- nowego, o wzorze: CO I H-C-OH I c=o I H-C HO-C-H I CH2OH Stwierdzono, ze przez traktowanie oso- nów, dajacych sie otrzymac w znany spo¬ sób przez utlenienie cukrów, kwasem cyja¬ nowodorowym lub jego solami dochodzi sie do produktów, które przechodza przy zmy-dlartki W 5-kfttonokwtóy ttafblizszych wyz¬ szych cukrów wzglednie,w ich bezwodniki (laktony). Dotad nie wiadomo, w którem stadjum reakcji zachodzi odwodnienie, ale w stosunku do wyniku koncowego nie ma to wielkiego znaczenia. Wedlug obecnego sta¬ nu badan, nalezy jako najlepszy uklad wzo¬ ru kwasu askorbinowego uwazac pierscien y-laktonowy (Nature 131, 1933, str. 617; Journ. Vet. Akad. Arkiv. f. Kemi Band 11, 1933, str. 14; Zeitschrift f. phys. Chemie 218, 1933 str. 280; Helv. Chim. Acta 16, 1933, str. 1019). Mozna przypuszczac, przez analogje, ze równiez wszystkie nizsze lub wyzsze ho- mologi posiadaja taki sam pierscien, o ile krystalizuja jako bezwodniki. Przyjmujac postac laktonu za sluszna, mozna przedsta¬ wic synteze np. kwasu askorbinowego z 1- ksylosonu, jak nastepuje: OH I CO- CHO + HCN CO-CHOH OH I I OH OH HOCH*- CH-CH-^HOCH2- CH- CH CN— OH —? HO-C2H-CH-CH CO \ / o CO-CHOH OH OH I I wzglednie OH C = C HO-CH2-CH-CHCO \ / O kwas f-askorbinowy.Dotad nie jest rzecza rozstrzygnieta, czy w innych przypadkach powstaja tez y-laktony, jak wspomniano wyzej. Wspólna cecha wszystkich tych bezwodników 3-ketonokwa- sów, wyprowadzajacych sie od .cukrów, jest silna zdolnosc redukowania, pochodzaca od wspólnej prawej polowy czasteczki, wyka¬ zujacej tautomerje ketono-enolowa wedlug nastepujacego wzoru: ^ OH OH I I -CO~CHOH-C=C ; I I CO CO / / Stalej, krystalicznej fazie nalezy zatem przypisac strukture endiolowa.Ciala te odbarwiaja 2,6"dwuchlorofeno- lo-indofenol w roztworze obojetnym i kwas¬ nym, a równiez kwasny roztwór jodu. Z kwasnych roztworów soli srebra i zlota wy¬ tracaja one metal, moga byc zatem uzyte jako odczynniki na te metale szlachetne.Przylaczanie kwasu cyjanowodorowego moze byc uskuteczniane w rozmaity sposób* Mozna np. dzialac na oson, rozpuszczony w wodzie, alkoholu lub innym rozpuszczalniku, kwasem cyjanowodorowym, uzytym w ilosci równowaznej lub tez w nadmiarze, przez dluzszy czas w zwyklej lub podwyzszonej temperaturze. W celu skrócenia czasu trwa¬ nia reakcji i uzupelnienia jej moga byc do¬ dane katalizatory. Jako takie czynne sa or¬ ganiczne i nieorganiczne zwiazki o odczynie zasadowym, jak wodorotlenek potasu, soda, cyjanek potasu, siarczyn sodu, amonjak, dwuetyloamina, piperydyna i i d. Moziia — 2 —tez zastosowac oson pod postacia soli lub luznego zwiazku z innemi cialami; to samo dotyczy i kwasu cyjanowodorowego. Oson moze byc zastosowany bezposrednio jako sól olowiu, otrzymana wedlug Emi'1'a Fische¬ ra (Ber. d. Deutschen Chem. Ges. 22, 1889, str. 87), lub miesza sie oson z malym nad¬ miarem roztworu dwusiarczynu sodu i doda¬ je do tego roztworu nadmiar cyjanku pota¬ su w roztworze wodnym. Reakcja w krót¬ kim czasie dobiega do konca.Zmydlenie otrzymanego produktu zapo- moca silnych kwasów w roztworze wodnym przeprowadza sie, pozostawiajac mieszanine na dluzej w temperaturze pokojowej, lub szybciej przez ogrzanie, przyczem nie nale¬ zy ogrzewac powyzej 100°, wtedy bowiem zachodzi latwo silny rozklad. Poniewaz cia¬ la, powstajace jako produkty przylaczenia cyjanowodoru, sa bardzo czule na utlenie¬ nie, nalezy je chronic od dostepu powietrza i innych wplywów utleniajacych.Przyklad I. 100 g surowego rf-ksylosc? nu rozpuszcza sie w 1500 g 3% -owego wod¬ nego kwasu cyjanowodorowego, dodaje 10 g silnego amonjaku i pozostawia w tempera¬ turze pokojowej na 24 godziny, po odpedze¬ niu powietrza dwutlenkiem wegla. Po za¬ kwaszeniu kwasem solnym i odparowaniu w prózni rozpuszcza sie pozostalosc w 600 g 7,5%-owego kwasu solnego i ogrzewa do temperatury 50° w atmosferze dwutlenku wegla w przeciagu 1 h- 2 dni. Nastepnie roztwór odparowuje sie w prózni do suchosci i pozostalosc "wyciaga mocnym alkoholem, ptrzyczem chlorek amonu i inne substancje nieorganiczne, (pochodzace z surowego ksy¬ losonu) pozostaja nierozpuszdzone. Inne za¬ nieczyszczenia moga byc usuniete przez do¬ danie eteru, wolnego od nadtlenku. Odsa¬ czony klarowny roztwór daje wszystkie re¬ akcje kwasu askoilnnowego, skreca jed¬ nak plaszczyzne spolaryzowanego swiatla na lewo. Produkt oczyszcza sie przez frak¬ cjonowane wytracanie alkoholowym roz- lworan octanu: olowiu* Najpierw wypadaja czesciowo zanieczyszczenia, pózniej calko¬ wicie kwas (/-askorbinowy jako sól olowiu.Sól te, oddzielona i wymyta alkoholem, roz¬ klada sie siarkowodorem. Otrzymany kwas w ilosci okolo 30 -h- 50 g, odpowiednio do czystosci uzytego ksylosonu, moze byc prze- krystalizowany z % czesci goracej wody lub alkoholu. Krysztaly posiadaja sklad C6H806t wykazuja punkt topnienia okolo 189*0 przy rozkladzie i Wszystkie znane wlasnosci na¬ turalnego kwasu askorbinowego, tylko optyczne skrecanie jest odwrócone mianowi¬ cie — 49° (c = 1 w metanolu). Równiez mniej czynne jest to cialo biologicznie, niz odmiana /. Do oczyszczania moze sluzyc tez zwiazek acetonowy, otrzymany w znany spo¬ sób (Nature 130, 1932, str. 847), który przy ogrzewaniu z woda odszczepia aceton i po odparowaniu do suchosci pozostawia zupel¬ nie czysty kwas.Przyklad II. 100 g /-ksylosonu rozpu¬ szcza sie w 5 litrach wody destylowanej, z której powietrze usuwa sie zapomoca azo¬ tu, dodaje roztwór 60 g cyjanku potasu w 1 litrze wody, pozbawionej powietrza, i mie¬ szanine pozostawia sie w temperaturze 15°C na % godziny. Nastepnie dodaje sie stezo¬ nego kwasu solnego az do reakcji kwasnej na kongo (okolo 110 cm3 stezonego kwasu solnego), odparowuje w prózni w tempera¬ turze kapieli 40^C do objetosci 300 cm3, i wyplókuje osad do kolby szklanej o po« jemnosci 1 litra woda, nasycona dwutlen¬ kiem wegla, az do uzyskania objetosci 800 cm3 cieczy. Do roztworu tego dodaje sie i miesza 200 cm3 stezonego kwasu solnego, wypiera powietrze dwutlenkiem wegla i ogrzewa dobrze zamknieta kolbe 24 -r- 30 godzin do temperatury 48° -s- 50°.Roztwór uwalnia sie od malych ilosci ciemnej wydzieliny przez odsaczenie i od¬ parowuje w prózni w temperaturze 35° -s- 40°C do suchosci. Pozostalosc rozpuszcza sie w alkoholu absolutnym i odsacza od soli nieorganicznych, przemywajac alkoholem.Otrzymuje sie 1 litr roztworu Sole pozo- — 3 —staly nieczynne. Z roztworu alkoholowego inne zanieczyszczenia moga byc wytracone przez dodanie eteru, wolnego od nadtlenku.Parzylem jednak wytraca sie zawsze za pierwszym razem troche substancji czynnej, nalezy wiec powtórzyc wytracenie osadu rozpuszczonego w alkoholu. Przez odparo¬ wanie odsaczonego roztworu w prózni w temperaturze 40°C otrzymuje sie syrop, któ¬ ry po zaszczepieniu kwasem askorbinowym natychmiast zaczyna krystalizowac, a nie- zaszczepiony -— dopiero po dluzszem staniu.Krystalizacje przyspiesza sie przez czeste poruszanie, wreszcie pozostawia sie produkt na kilka godzin w temperaturze okolo 0°, odsysa, przemywa mala iloscia alkoholu ab¬ solutnego; nastepnie alkoholem butylowym i suszy W prózni. Z lugu pokrystalizacyjne- gó mozna odzyskac dalsze ilosci substancji, jesli rozcienczy sie go mala iloscia alkoholu i zada duza iloscia alkoholowego roztworu octanu olowiu az do ukonczenia wytracania osadu/ Wytracona jasnozólta sól olowhi przemywa sie po odwirowaniu alkoholem, przeprowadza w zawiesine w destylowanej wodzie, rozklada siarkowodorem i roztwór, odsaczony ód wytraconego siarczku olowiu, odparowuje w prózni w temperaturze 40°C do konsystencji syropu. Syrop ten poddaje sie ponownej krystalizacji. Laczna wydaj¬ nosc siega okolo 40 g odpowiednio do jako¬ sci uzytego 1-ksylosonu. O ile produkt nie bylby zupelnie czysty, mozna np. przekry- stalizowac go z % czesci wody. Otrzyma¬ ne bezbarwne platki krystaliczne wykazuja wszystkie wlasnosci naturalnego kwasu as¬ korbinowego, a wiec punkt topnienia 189°C z rozkladem, (a)™ = + 49° (c= 1 w me¬ tanolu) . Równiez posrednie porównanie kwa¬ sów, jak tez niektórych pochodnych, wska¬ zuje na calkowita tozsamosc, wreszcie do¬ swiadczenia biologiczne ze swinkami mor- sfciemi wykazuja pelnowartosciowa witami¬ ne Ci Przyklad III. 100 g d- glukosomt roz¬ puszcza sie w 3 Utr&fh 'wody, pozbawionej powietrza, zadaje roztworem 50 g cyjanku potasu w 2 litrach wody bez powietrza i pozostawia na % godziny w atmosferze tlenku wegla w temperaturze pokojowej.Nastepnie zakwasza sie slabo kwasem siar¬ kowym, az papierek kongo zaniebieszczy sie nieco, i odparowuje w prózni do objetosci 1 litra. Po zadaniu 200 cm3 stezonego kwa¬ su solnego ogrzewa sie przez 30 godzin w temperaturze 48° -s- 50^C, doprowadza oko¬ lo 100 g weglanu baru w celu usuniecia kwasu, po ukonczeniu podstawienia odsacza i klarowny roztwór suszy w prózni w moz¬ liwie niskiej temperaturze. Sucha pozosta¬ losc wyciaga sie suchym etanolem, az po¬ zostana tylko sole nieprganiczne, i roztwór uwalnia od innych zanieczyszczen przez do¬ danie duzej ilosci eteru, wolnego od nad¬ tlenku. Wreszcie po odparowaniu w prózni otrzymuje sie najczesciej natychmiast kry¬ stalizujacy lakton kwasu 3-ketono-c?-arabi- noheptonowego. W celu oczyszczenia moz¬ na go przekrystalizowac z % czesci wody.Otrzymane czyste biale krysztaly zawieraja wtedy 1 mol wody krystalizacyjnej, latwo uchodzacej przy ogrzewaniu w prózni* Krysztaly topia sie nieostro w temperaturze okolo 96aC, wydzielajac gaz; powyzej tem¬ peratury 100°C zachodzi zazwyczaj samo¬ rzutne ponowne krzepniecie; w temperatu¬ rze okolo 190^ bezwodny zwiazek C7H10O7 topi sie, rozkladajac sie. Optyczne skreca¬ nie zwiazku bezwodnego wynosi {a))}5 = —16,8° (c = 1,8 w n/100 wodnym kwasie solnym). Wydajnosc 50 -*- 70 g.Przyklad IV. 10 g f-arabinosonu rozpu¬ szcza sie w 1 litrze wody, zawierajacej 7,5 g dwusiarczynu sodu i wiolnej od tlenu. Do tego roztworu dodaje sie roztwór 12 g cy¬ janku potasu w malej ilosci wody. Podsta¬ wienie konczy sie po uplywie 10 minut, jak wykazuje miareczkowanie. Zmydlenie i przeróbka moze nastapic podobnie, jak w przykladach I i III, przyczem wkoncu prze¬ prowadza sie frakcjonctarane stracanie z roztworu alkoholowego zapomoca octanu p-* — 4 —lowili, i czynne frakcje rozklada siarkowo¬ dorem. W celu oczyszczenia krystalizuje sie z y% czesci wody goracej. Wydajnosc 2 g.Krysztaly posiadaja sklad C6/7806, sa zatem bezwodne, wykazuja punkt top¬ nienia okolo 169°C z rozkladem, skrecanie (a) $* = -f 21,5° (c = 0,93 w metanolu) wzglednie +17° (c = 1,82 w n/100 wod¬ nym kwasie solnym). Produkt moze byc u- znany za lakton kwasu i-erytro-3-ketono- heksonctwego.Przyklad V. W podobny, sposób z 10 g rf-galaktosonu mozna otrzymac 4 h- 6 g lak- tonu kwasu jtf-lykso-3-ketonoheksonowego.Z % Czesci wody tworza sie wieksze kry¬ sztaly o wzorze C7H12QS1 a wiec zawiera¬ jace 1 mol wody krystalizacyjnej, która dosc trudno zostaje oddana. Substancja uwod¬ niona topi sie nieostro w temperaturze oko¬ lo 94°C, wydzielajac pare i stopniowo roz¬ kladajac sie. Bezwodna substancja topi sie w temperaturze 134° -h 135°. (a)^5 zwiazku bezwodnego = — 5,8° (c = 2,17° w n/100 wodnym kwasie solnym). PL

Claims (3)

1. Zastrzezenia patentowe. 1. Sposób wytwarzania 3-ketonokwa- sów szeregu cukrowego wzglednie ich bez¬ wodników, znamienny tern, ze osony, 'wy¬ tworzone z odpowiednio nizszych cukrów, traktuje sie kwasem cyjanowodorowym i zmydla powstajace zwiazki.
2. 2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tern, ze przylaczanie kwasu cyjanowodoro¬ wego przeprowadza sie w obecnosci malych ilosci cial o odczynie zasadowym, stosowa¬ nych w charakterze katalizatorów.
3. 3. Sposób wedlug zastrz. 1 i 2, zna¬ mienny tern, ze uzyte w reakcji osony lub kwas cyjanowodorowy, ewentualnie oba te skladniki, stosuje sie pod postacia soli lub luznych zwiazków z innemi cialami. F. Hoffmann - La Roche & Co. Aktiengesellschaft. Zastepca: Inz. Cz. Raczynski, rzecznik patentowy. Druk L. Boguslawskiego i Ski, Warszawa. PL