RU2455296C2 - Method of producing aldonic acids and derivatives thereof - Google Patents

Method of producing aldonic acids and derivatives thereof Download PDF

Info

Publication number
RU2455296C2
RU2455296C2 RU2009120594/04A RU2009120594A RU2455296C2 RU 2455296 C2 RU2455296 C2 RU 2455296C2 RU 2009120594/04 A RU2009120594/04 A RU 2009120594/04A RU 2009120594 A RU2009120594 A RU 2009120594A RU 2455296 C2 RU2455296 C2 RU 2455296C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
lactone
temperature
water
gluconic acid
reaction
Prior art date
Application number
RU2009120594/04A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2009120594A (en
Inventor
Александр Чарльз УЭЙМУТ-УИЛСОН (GB)
Александр Чарльз УЭЙМУТ-УИЛСОН
Роберт КЛАРКСОН (GB)
Роберт КЛАРКСОН
Original Assignee
Си.Би. ФЛИТ КОМПАНИ, ИНК.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from GB0621669.1A external-priority patent/GB2443410B/en
Application filed by Си.Би. ФЛИТ КОМПАНИ, ИНК. filed Critical Си.Би. ФЛИТ КОМПАНИ, ИНК.
Publication of RU2009120594A publication Critical patent/RU2009120594A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2455296C2 publication Critical patent/RU2455296C2/en

Links

Abstract

FIELD: chemistry.
SUBSTANCE: described is a method of producing L-gluconic acid and salt thereof, which involves treatment of aqueous solution of 6-bromo-6-deoxy-2,3-anhydro-D-manno-1,4-lactone with a base at pH equal to at least 12 and temperature from 45 to 60°C to obtain aqueous solution of L-gluconic acid. The invention also describes methods of producing 6-bromo-6-deoxy-2,3-anhydro-D-manno-1,4-lactone by reacting 2,6-dibromo-2,6-dideoxy-D-mannono-1,4-lactone with a Lewis base in a ketone solvent in the presence of catalytic amounts of water.
EFFECT: methods have high output and are realised with less expenses and without anhydrous solvents.
11 cl, 5 ex

Description

Предпосылки создания изобретенияBACKGROUND OF THE INVENTION

Природная глюкоза существует в виде D-изомера и этот изомер является предпочтительным для большинства областей применения, поскольку он является биологически активным изомером. Однако, в некоторых случаях, биологическая неактивность L-изомера является полезной. Например, L-глюкоза может быть использована в качестве слабительного средства или продукта для очистки кишечника, который может быть полезным, например, если требуется сканирование ободочной и прямой кишки.Natural glucose exists as a D-isomer and this isomer is preferred for most applications because it is a biologically active isomer. However, in some cases, the biological inactivity of the L-isomer is useful. For example, L-glucose can be used as a laxative or bowel cleanser, which can be useful, for example, if a scan of the colon and rectum is required.

Однако поскольку она широко не распространена в природе, оказался трудным и дорогостоящим синтез L-глюкозы и ее аналогов. В предшествующих способах синтеза L-глюкозы обычно в качестве исходного вещества использовали L-арабинозу. L-арабиноза представляет собой природный сахар, который доступен для получения в значительных количествах из свекловичного жома по способу, описанному в Chemical Abstracts: 142135v, Vol.75, 1971. В соответствии с этим способом сухой свекловичный жом обрабатывают серной кислотой с получением экстрактного раствора, который последовательно ферментируют, упаривают и фильтруют. Затем L-арабинозу кристаллизуют из полученного в результате фильтрата.However, since it is not widely distributed in nature, the synthesis of L-glucose and its analogues proved to be difficult and expensive. In previous methods for the synthesis of L-glucose, L-arabinose was usually used as the starting material. L-arabinose is a naturally occurring sugar that is available in large quantities from beet pulp according to the method described in Chemical Abstracts: 142135v, Vol. 75, 1971. In accordance with this method, dry beet pulp is treated with sulfuric acid to obtain an extract solution, which are subsequently fermented, evaporated and filtered. Then L-arabinose is crystallized from the resulting filtrate.

L-глюкозу можно получать из L-арабинозы по способу Sowden and Fischer, J.A.C.S., Vol. 69 (1947), pp. 1963-1965. В соответствии с этим способом L-арабинозу конденсируют с нитрометаном в присутствии метоксида натрия с получением натриевых солей нитроспиртов. Натриевые соли легко преобразуются в соответствующие сахара посредством Nef-реакции.L-glucose can be obtained from L-arabinose according to the method of Sowden and Fischer, J.A.C.S., Vol. 69 (1947), pp. 1963-1965. In accordance with this method, L-arabinose is condensed with nitromethane in the presence of sodium methoxide to give sodium salts of nitro alcohols. Sodium salts are readily converted to the corresponding sugars through the Nef reaction.

Lundt et al. (I. Lundt, C. Pedersen, Synthesis, 7, 669-672, (1992)) сообщают, что 6-бром-6-дезокси-2,3-ангидро-D-манно-1,4-лактон может быть получен по реакции 2,6-дибром-2,6-дидезокси-D-манноно-1,4-лактона с фторидом калия в жестко безводных условиях. Реакцию, описанную Lundt et al., осуществляют, используя безводный фторид калия в безводном ацетоне, причем неоднократно подчеркивается важность безводных условий.Lundt et al. (I. Lundt, C. Pedersen, Synthesis , 7 , 669-672, (1992)) report that 6-bromo-6-deoxy-2,3-anhydro-D-manno-1,4-lactone can be obtained by the reaction of 2,6-dibromo-2,6-dideoxy-D-mannono-1,4-lactone with potassium fluoride under severely anhydrous conditions. The reaction described by Lundt et al. Is carried out using anhydrous potassium fluoride in anhydrous acetone, and the importance of anhydrous conditions is repeatedly emphasized.

Способ преобразования D-глюконо-1,5 лактона или его соли в 2,6-дибром-2,6-дидезокси-D-манноно-1,4-лактон описан Lundt et al. (I. Lundt, C. Pedersen, Synthesis, 7, 669-672, (1992)). В этом способе исходное вещество глюконолактон перемешивают с ледяным бромоводородом при комнатной температуре в течение 18 часов, реакционную смесь охлаждают и гасят метанолом, затем, после отстаивания в течение ночи, реакционную смесь концентрируют до сиропа, совместно упаривают с метанолом и затем водой. После этого добавляют воду и продукт экстрагируют эфиром.A method for converting D-glucono-1,5 lactone or a salt thereof to 2,6-dibromo-2,6-dideoxy-D-mannono-1,4-lactone is described by Lundt et al. (I. Lundt, C. Pedersen, Synthesis , 7 , 669-672, (1992)). In this method, the starting material gluconolactone is stirred with ice-cold hydrogen bromide at room temperature for 18 hours, the reaction mixture is cooled and quenched with methanol, then, after settling overnight, the reaction mixture is concentrated to syrup, evaporated together with methanol and then water. After that, water is added and the product is extracted with ether.

Сущность изобретенияSUMMARY OF THE INVENTION

Настоящее изобретение относится к способу синтеза L-глюконовой кислоты, который имеет более высокий выход и может осуществляться с меньшими затратами, чем традиционные способы. Конкретно, способ относится к способу преобразования 6-бром-6-дезокси-2,3-ангидро-D-манно-1,4-лактона в L-глюконовую кислоту. Кроме того, способ необязательно включает дополнительные стадии получения исходного вещества, 6-бром-6-дезокси-2,3-ангидро-D-манно-1,4-лактона из легко доступного соединения D-глюконо-1,5-лактона. Дополнительно, он включает необязательные стадии преобразования L-глюконовой кислоты в L-глюкозу и аналоги L-глюкозы. Настоящее изобретение может быть распространено на получение эпоксидов из бромгидринов.The present invention relates to a method for the synthesis of L-gluconic acid, which has a higher yield and can be carried out at a lower cost than traditional methods. Specifically, the method relates to a method for converting 6-bromo-6-deoxy-2,3-anhydro-D-manno-1,4-lactone to L-gluconic acid. In addition, the method optionally includes additional steps for the preparation of the starting material, 6-bromo-6-deoxy-2,3-anhydro-D-manno-1,4-lactone from the readily available D-glucono-1,5-lactone compound. Additionally, it includes optional steps for converting L-gluconic acid to L-glucose and L-glucose analogs. The present invention may be extended to the preparation of epoxides from bromohydrins.

ОпределенияDefinitions

Бромгидрин представляет собой органическое соединение, содержащее бром и гидроксил на соседних атомах углерода.Bromohydrin is an organic compound containing bromine and hydroxyl on adjacent carbon atoms.

Эпоксид представляет собой органическое соединение с трехчленным кольцом, содержащим два атома углерода и атом кислорода. Химическая реакция, в которой образуется эпоксид, представляет собой эпоксидирование.An epoxide is an organic compound with a three-membered ring containing two carbon atoms and an oxygen atom. The chemical reaction in which the epoxide is formed is epoxidation.

Лактон представляет собой органическое соединение с кольцом, содержащим фрагмент -О-С(О)-.Lactone is an organic compound with a ring containing a —O — C (O) - moiety.

α-Бромгидринлактон представляет собой органическое соединение, которое является как бромгидрином, так и лактоном, и атом брома бромгидрина находится на атоме углерода, соседним с карбонилом (т.е. фрагментом С(О)) лактона.α-Bromohydrinlactone is an organic compound that is both bromohydrin and lactone, and the bromohydrin bromine atom is located on the carbon atom adjacent to the carbonyl (i.e., C (O) fragment) of the lactone.

Альдоновая кислота представляет собой соединение формулы НООС-(СНОН)n-СН2ОН, где n равно от 1 до 7. Предпочтительно, n равно 3 или 4. Предпочтительно, альдоновая кислота представляет собой L- или D-глюконовую кислоту.Aldonic acid is a compound of the formula HOOC- (CHOH) n —CH 2 OH, where n is from 1 to 7. Preferably, n is 3 or 4. Preferably, the aldonic acid is L- or D-gluconic acid.

Альдонолактон представляет собой лактон альдоновой кислоты, предпочтительно содержащий от 3 до 9 атомов углерода, более предпочтительно 5 или 6 атомов углерода.Aldonolactone is an aldonic acid lactone, preferably containing from 3 to 9 carbon atoms, more preferably 5 or 6 carbon atoms.

α-Бромгидринальдонолактон представляет собой органическое соединение, которое является как бромгидрином, так и альдонолактоном, и атом брома бромгидрина находится на атоме углерода, соседним с карбонилом (т.е. фрагментом С(О)) лактона. Предпочтительно, α-бромгидринальдонолактон содержит от 3 до 9 атомов углерода, более предпочтительно 5 или 6 атомов углерода.α-Bromohydrinaldonolactone is an organic compound that is both bromohydrin and aldonolactone, and the bromohydrin atom is on the carbon atom adjacent to the carbonyl (i.e., C (O) fragment) of the lactone. Preferably, α-bromohydrinaldalolactone contains from 3 to 9 carbon atoms, more preferably 5 or 6 carbon atoms.

Эпоксиальдонолактон представляет собой альдонолактон, который является эпоксидом. α-Эпоксиальдонолактон представляет собой эпоксиальдонолактон, в котором атом кислорода эпоксида находится на атоме углерода, соседним с карбонилом (т.е. фрагментом С(О)) лактона. Предпочтительно, эпоксиальдонолактон содержит от 3 до 9 атомов углерода, более предпочтительно 5 или 6 атомов углерода.Epoxyaldonolactone is aldonolactone, which is an epoxide. α-Epoxyaldonolactone is an epoxyaldonolactone in which the oxygen atom of the epoxide is located on the carbon atom adjacent to the carbonyl (i.e., C (O) fragment) of the lactone. Preferably, epoxyaldonolactone contains from 3 to 9 carbon atoms, more preferably 5 or 6 carbon atoms.

Органический растворитель является растворителем, содержащим углерод.An organic solvent is a solvent containing carbon.

Моносахарид представляет собой молекулу с химической формулой (СН2О)n+m, с химической структурой Н(СНОН)nC=О(СНОН)mH, где m и n являются целыми числами и m+n равно, по меньшей мере, двум. Если либо n или m равны нулю, то моносахарид содержит альдегидную группу и называется альдозой; в ином случае, он содержит кетоновую группу и называется кетозой. По меньшей мере, половина некарбонильных атомов углерода моносахарида имеет гидроксильный заместитель. Примеры моносахаридов включают альдотетрозы, такие как эритроза и треоза; кетотетрозу, такую как эритрулоза; альдопентозы, такие как арабиноза, ликсоза, рибоза и ксилоза; кетопентозы, такие как рибулоза и ксилулоза; альдогексозы, такие как аллоза, альтроза, галактоза, глюкоза, гулоза, идоза, манноза и талоза; кетогексозы, такие как фруктоза, псикоза, сорбоза и тагатоза; кето-гептозы, такие как манногептулоза и седогептулоза; октозы, такие как октолоза и 2-кето-3-дезоксиманнооктонат; нонозы, такие как сиалоза.A monosaccharide is a molecule with the chemical formula (CH 2 O) n + m , with the chemical structure H (CHOH) n C = O (CHOH) m H, where m and n are integers and m + n is at least to two. If either n or m is zero, then the monosaccharide contains an aldehyde group and is called an aldose; otherwise, it contains a ketone group and is called a ketose. At least half of the non-carbonyl carbon atoms of the monosaccharide have a hydroxyl substituent. Examples of monosaccharides include aldotetrosis, such as erythrose and threose; ketotetrosis, such as erythrulose; aldopentoses, such as arabinose, lyxose, ribose and xylose; ketopentoses, such as ribulose and xylulose; aldohexoses, such as allose, altrose, galactose, glucose, gulose, idose, mannose and talose; ketohexoses, such as fructose, psychosis, sorbose and tagatose; keto-heptoses, such as mannoheptulose and sedoheptulose; octoses such as octolose and 2-keto-3-deoxymethano-octonate; nonoses, such as sialose.

Олигосахарид представляет собой полимер, содержащий от двух до десяти моносахаридных компонентов. Примеры олигосахаридов включают сахарозу, лактозу, мальтозу, трегалозу и целлобиозу.An oligosaccharide is a polymer containing from two to ten monosaccharide components. Examples of oligosaccharides include sucrose, lactose, maltose, trehalose and cellobiose.

Полисахарид представляет собой сахаридный полимер, содержащий более десяти моносахаридных компонентов. Примеры полисахаридов включают крахмал, целлюлозу и декстран.A polysaccharide is a saccharide polymer containing more than ten monosaccharide components. Examples of polysaccharides include starch, cellulose and dextran.

Сахарид представляет собой моносахарид, олигосахарид или полисахарид и сахариды с одним и более заместителями, где заместителями могут быть, например, галогенид, амин, С15 алкил, аминокислота, белок, нуклеозид, нуклеотид, фосфат, сульфат и карбокси.A saccharide is a monosaccharide, oligosaccharide or polysaccharide and saccharides with one or more substituents, where the substituents can be, for example, a halide, amine, C 1 -C 5 alkyl, amino acid, protein, nucleoside, nucleotide, phosphate, sulfate and carboxy.

Подробное описаниеDetailed description

Настоящее изобретение основано на открытии нового способа получения L-глюконовой кислоты из D-глюконо-1,5-лактона, который включает три различных аспекта настоящего изобретения: получение 2,6-дибром-2,6-дидезокси-D-манноно-1,4-лактона из D-глюконо-1,5-лактона (третий аспект настоящего изобретения); получение 6-бром-6-дезокси-2,3-ангидро-D-манно-1,4-лактона из 2,6-дибром-2,6-дидезокси-D-манноно-1,4-лактона (второй аспект настоящего изобретения); и получение L-глюконовой кислоты из 6-бром-6-дезокси-2,3-ангидро-D-манно-1,4-лактона (первый аспект настоящего изобретения). Этот способ может быть дополнительно расширен за счет преобразования L-глюконовой кислоты в L-глюконолактон и затем преобразования L-глюконолактона в L-глюкозу.The present invention is based on the discovery of a new method for producing L-gluconic acid from D-glucono-1,5-lactone, which includes three different aspects of the present invention: obtaining 2,6-dibromo-2,6-dideoxy-D-mannono-1, 4-lactone from D-glucono-1,5-lactone (third aspect of the present invention); preparation of 6-bromo-6-deoxy-2,3-anhydro-D-manno-1,4-lactone from 2,6-dibromo-2,6-dideoxy-D-mannono-1,4-lactone (second aspect of the present inventions); and preparation of L-gluconic acid from 6-bromo-6-deoxy-2,3-anhydro-D-manno-1,4-lactone (first aspect of the present invention). This method can be further expanded by converting L-gluconic acid to L-gluconolactone and then converting L-gluconolactone to L-glucose.

Второй аспект настоящего изобретения может быть расширен до получения эпоксидов из бромгидринов. Конкретно, во втором аспекте настоящего изобретения используется преимущество открытия того, что получение эпоксидов из бромгидринов протекает особенно хорошо, если в реакционной смеси присутствует каталитическое количество воды. Достигаются более короткие значения времени реакции и более высокие выходы по сравнению с жестко безводными условиями, ранее применявшимися для осуществления реакции, благодаря чему получают лучшие результаты без дорогих безводных растворителей.The second aspect of the present invention can be expanded to obtain epoxides from bromohydrins. Specifically, the second aspect of the present invention takes advantage of the discovery that the preparation of epoxides from bromohydrins is particularly good if a catalytic amount of water is present in the reaction mixture. Shorter reaction times and higher yields are achieved compared to the harshly anhydrous conditions previously used to carry out the reaction, thereby obtaining better results without expensive anhydrous solvents.

Получение L-глюконовой кислоты из 6-бром-6-дезокси-2,3-ангидро-D-манно-1,4-лактона известно (I. Lundt, R. Madsen, Top. Curr. Chem., 215, 177-191, (2001)), но прежде всегда проводилось путем добавления ледяного основания к исходному веществу с последующим обеспечением протекания реакции в течение трех дней. Напротив, в способе по настоящему изобретению реакция обычно протекает до завершения в течение не более чем 6 часов. При этой повышенной температуре можно было бы ожидать, что при высоком рН, необходимом для протекания реакции, исходное вещество, 6-бром-6-дезокси-2,3-ангидро-D-манно-1,4-лактон, будет распадаться, но неожиданно обнаружено, что этого не происходит. По-видимому, возможность потери исходного вещества, вероятно, была причиной того, что прежде реакцию проводили при 0°C.The preparation of L-gluconic acid from 6-bromo-6-deoxy-2,3-anhydro-D-manno-1,4-lactone is known (I. Lundt, R. Madsen, Top. Curr. Chem., 215 , 177- 191, (2001)), but previously it was always carried out by adding an ice base to the starting material, followed by ensuring the course of the reaction for three days. In contrast, in the method of the present invention, the reaction usually proceeds to completion within no more than 6 hours. At this elevated temperature, one would expect that at the high pH required for the reaction, the starting material, 6-bromo-6-deoxy-2,3-anhydro-D-manno-1,4-lactone, will decompose, but unexpectedly discovered that this is not happening. Apparently, the possibility of losing the starting material was probably the reason that the reaction was carried out at 0 ° C before.

В случае получения L-глюконовой кислоты способом по изобретению, реакция протекает до завершения в течение не более чем 6 часов, обычно не более 5 часов и, более предпочтительно, не более 4 часов. Напротив, традиционный способ занимает три дня для протекания до завершения. Это уменьшение по времени обеспечивает значительное сбережение затрат и удобство способа по изобретению по сравнению с известными способами. Изобретатели обнаружили, что температура реакции является важной, причем предпочтительная температура реакции составляет 45-55°C и более предпочтительно, 45-50°C. Реакцию можно проводить в водном растворителе, предпочтительно, в смеси органического растворителя и воды. Подходящими органическими растворителями являются полярные растворители, такие как кетоны, например ацетон или метилизобутилкетон (MIBK).In the case of obtaining L-gluconic acid by the method according to the invention, the reaction proceeds to completion within no more than 6 hours, usually not more than 5 hours and, more preferably, not more than 4 hours. In contrast, the traditional method takes three days to flow to completion. This reduction in time provides significant cost savings and convenience of the method according to the invention in comparison with known methods. The inventors have found that the reaction temperature is important, with the preferred reaction temperature being 45-55 ° C and more preferably 45-50 ° C. The reaction can be carried out in an aqueous solvent, preferably in a mixture of an organic solvent and water. Suitable organic solvents are polar solvents such as ketones, for example acetone or methyl isobutyl ketone (MIBK).

Значение рН, при котором проводят реакцию, также является важным, причем минимальным значением является рН 12. Однако предпочтительно, значение pH реакционной смеси составляет 12,5, более предпочтительно, 13 и, наиболее предпочтительно, приблизительно 13,5-14.The pH at which the reaction is carried out is also important, with a minimum value of pH 12. However, preferably, the pH of the reaction mixture is 12.5, more preferably 13, and most preferably about 13.5-14.

Основанием, используемым в способе по изобретению, предпочтительно является гидроксид щелочного или щелочноземельного металла, например гидроксид калия, натрия или кальция, хотя более благоприятных результатов добиваются, используя гидроксид калия и натрия. Изобретатели обнаружили, что наилучших результатов достигают, используя молярное отношение гидроксида к 6-бром-6-дезокси-2,3-ангидро-D-манно-1,4-лактону в интервале между 1:2 и 1:4, но предпочтительно 1:3. Использование этого количества основания гарантирует, что реакционная смесь является достаточно щелочной для протекания реакции.The base used in the method according to the invention is preferably an alkali or alkaline earth metal hydroxide, for example potassium, sodium or calcium hydroxide, although more favorable results are obtained using potassium and sodium hydroxide. The inventors have found that the best results are achieved using a molar ratio of hydroxide to 6-bromo-6-deoxy-2,3-anhydro-D-manno-1,4-lactone in the range between 1: 2 and 1: 4, but preferably 1 : 3. Using this amount of base ensures that the reaction mixture is sufficiently alkaline for the reaction to proceed.

Продуктом реакции является соль, противоион которой зависит от основания, используемого в способе. Однако, если требуется, свободную кислоту можно получить подкислением смеси продуктов, предпочтительно, сильной кислотой, такой как хлористоводородная кислота, до рН, равного приблизительно 1-2,5, или путем ионно-эксклюзионной хроматографии. Если используют кислотный метод, продукт может быть выделен из раствора с использованием общепринятых методов, например выпариванием растворителя.The reaction product is a salt, the counterion of which depends on the base used in the method. However, if desired, the free acid can be obtained by acidification of the product mixture, preferably with a strong acid, such as hydrochloric acid, to a pH of about 1-2.5, or by size exclusion chromatography. If the acid method is used, the product can be isolated from the solution using conventional methods, for example, by evaporation of the solvent.

Также можно получать соли с альтернативными противоионами из раствора свободной кислоты нейтрализацией до рН 7, используя водный раствор основания, имеющего подходящий противоион. Например, если требуется кальциевая соль, кислотный раствор может быть обработан основанием, таким как карбонат кальция или ацетат кальция. Соль глюконата кальция является не особенно растворимой и может быть выделена осаждением и фильтрованием. Другие более растворимые соли, например соли натрия и калия, могут быть получены нейтрализацией подкисленного раствора, как отмечено выше, с последующей перекристаллизацией требуемой соли.You can also get salts with alternative counterions from a solution of the free acid by neutralization to pH 7 using an aqueous solution of a base having a suitable counterion. For example, if a calcium salt is required, the acid solution may be treated with a base such as calcium carbonate or calcium acetate. The calcium gluconate salt is not particularly soluble and can be isolated by precipitation and filtration. Other more soluble salts, for example sodium and potassium salts, can be obtained by neutralizing the acidified solution, as noted above, followed by recrystallization of the desired salt.

Способ может включать выделение продукта, L-глюконовой кислоты или ее соли, но для многих областей применения, например, если продукт предназначен для использования в еще одной реакции, выделение не является необходимым, и смесь продуктов из способа можно применять без дополнительной очистки.The method may include isolating the product, L-gluconic acid or its salt, but for many applications, for example, if the product is intended to be used in another reaction, isolation is not necessary, and the mixture of products from the method can be used without further purification.

L-глюконовая кислота или ее соль могут, в свою очередь, быть преобразованы в L-глюконолактон и, необязательно, в L-глюкозу. Таким образом, способ необязательно дополнительно включает:L-gluconic acid or its salt can, in turn, be converted to L-gluconolactone and, optionally, to L-glucose. Thus, the method optionally further includes:

(ai) преобразование L-глюконовой кислоты или ее соли в L-глюконолактон; и необязательно(ai) converting L-gluconic acid or a salt thereof to L-gluconolactone; and optional

(aii) преобразование L-глюконолактона в L-глюкозу.(aii) conversion of L-gluconolactone to L-glucose.

Стадии (ai) и (aii) могут быть осуществлены известными способами. Например, раствор соли L-глюконовой кислоты может быть преобразован в кислоту подкислением сильной кислотой, как описано выше. Раствор можно нагреть до температуры, равной приблизительно 40-60°C, и концентрировать путем удаления большей части растворителя. Затем спиртовой растворитель можно добавить для образования L-глюконолактона.Stage (ai) and (aii) can be carried out by known methods. For example, a salt solution of L-gluconic acid can be converted to acid by acidification with a strong acid, as described above. The solution can be heated to a temperature of approximately 40-60 ° C and concentrated by removing most of the solvent. Then, an alcohol solvent may be added to form L-gluconolactone.

L-глюконолактон может быть преобразован в L-глюкозу обработкой восстановителем, таким как боргидрид натрия. Реакция обычно проходит при температуре от -10 до 5°C в водном растворителе, и продукт может быть очищен ионным обменом с последующей кристаллизацией, обычно из воды и/или спиртового растворителя.L-gluconolactone can be converted to L-glucose by treatment with a reducing agent, such as sodium borohydride. The reaction usually takes place at a temperature of from -10 to 5 ° C in an aqueous solvent, and the product can be purified by ion exchange followed by crystallization, usually from water and / or an alcohol solvent.

Во втором аспекте настоящего изобретения представлен способ получения эпоксидов (таких как 6-бром-6-дезокси-2,3-ангидро-D-манно-1,4-лактон) путем взаимодействия бромгидрина (такого как 2,6-дибром-2,6-дидезокси-D-манноно-1,4-лактон) с основанием Льюиса в присутствии каталитического количества воды.In a second aspect of the present invention, there is provided a process for preparing epoxides (such as 6-bromo-6-deoxy-2,3-anhydro-D-manno-1,4-lactone) by reacting bromohydrin (such as 2,6-dibromo-2, 6-dideoxy-D-mannono-1,4-lactone) with a Lewis base in the presence of a catalytic amount of water.

Неожиданно автор настоящего изобретения обнаружил, что реакция не протекает особенно хорошо в жестко безводных условиях и то, что усовершенствования, касающиеся времени реакции и выхода, получают, если в реакционной смеси присутствует каталитическое количество воды. Тот факт, что реакция в действительности протекает быстрее в присутствии каталитического количества воды, является преимуществом, поскольку исключается необходимость применения дорогих безводных реагентов.Unexpectedly, the author of the present invention found that the reaction does not proceed particularly well under harsh anhydrous conditions and that improvements in reaction time and yield are obtained if a catalytic amount of water is present in the reaction mixture. The fact that the reaction actually proceeds faster in the presence of a catalytic amount of water is an advantage since the need for expensive anhydrous reagents is eliminated.

Как правило, реакцию осуществляют в органическом растворителе, обычно в кетоне, таком как ацетон и/или метилизобутилкетон (MIBK). Другие возможные растворители включают неполярный растворитель, например гексан, бензол, толуол, диэтиловый эфир, хлороформ, этилацетат и дихлорметан; полярный апротонный растворитель, например диоксан, тетрагидрофуран, ацетон, метилизопропилкетон, метилизобутилкетон, бутанон, мезитилоксид, ацетонитрил, диметилформамид и диметилсульфоксид; и, менее предпочтительно, полярный протонный растворитель, такой как метанол, этанол, н-пропанол, изопропанол, н-бутанол, муравьиная кислота и уксусная кислота. Предпочтительные растворители включают кетоны, например ацетон, метилизопропилкетон, метилизобутилкетон, мезитилоксид и бутанон. Также рассматриваются смеси двух или более растворителей.Typically, the reaction is carried out in an organic solvent, usually in a ketone, such as acetone and / or methyl isobutyl ketone (MIBK). Other possible solvents include a non-polar solvent, for example hexane, benzene, toluene, diethyl ether, chloroform, ethyl acetate and dichloromethane; a polar aprotic solvent, for example dioxane, tetrahydrofuran, acetone, methyl isopropyl ketone, methyl isobutyl ketone, butanone, mesityl oxide, acetonitrile, dimethylformamide and dimethyl sulfoxide; and, less preferably, a polar protic solvent such as methanol, ethanol, n-propanol, isopropanol, n-butanol, formic acid and acetic acid. Preferred solvents include ketones, for example acetone, methyl isopropyl ketone, methyl isobutyl ketone, mesityl oxide and butanone. Mixtures of two or more solvents are also contemplated.

Термин “каталитическое количество воды” относится к содержанию воды в реакционном растворителе, которое может составлять от приблизительно 0,05 до 2 масс.%. Однако предпочтительно, чтобы реакционный растворитель содержал от приблизительно 0,2 до 0,8% или от 0,2 до 0,9 масс.%, более предпочтительно, приблизительно от 0,4 до 0,6% или от 0,4 до 0,9 масс.%, и обычно приблизительно 0,5 масс.% или от 0,75 до 0,8 масс.%, например 0,77 масс.% воды.The term “catalytic amount of water” refers to the water content in the reaction solvent, which may be from about 0.05 to 2 wt.%. However, it is preferred that the reaction solvent contains from about 0.2 to 0.8% or from 0.2 to 0.9% by weight, more preferably from about 0.4 to 0.6% or from 0.4 to 0 , 9 wt.%, And usually approximately 0.5 wt.% Or from 0.75 to 0.8 wt.%, For example 0.77 wt.% Water.

Может быть использовано любое подходящее основание Льюиса, но примеры особенно подходящих оснований включают фториды и карбонаты щелочных металлов, например фторид калия, карбонат калия, карбонат цезия и фторид рубидия. Фторид калия является особенно подходящим, поскольку он недорог и легко доступен. Авторы настоящего изобретения обнаружили, что наиболее благоприятных результатов достигают, используя высушенный распылением фторид калия в качестве основания Льюиса.Any suitable Lewis base may be used, but examples of particularly suitable bases include alkali metal fluorides and carbonates, for example potassium fluoride, potassium carbonate, cesium carbonate and rubidium fluoride. Potassium fluoride is particularly suitable as it is inexpensive and readily available. The present inventors have found that the most favorable results are achieved using spray dried potassium fluoride as a Lewis base.

Реакция может быть осуществлена с любым подходящим бромгидрином. Предпочтительные бромгидрины включают бромгидрины альдоновых кислот и альдонолактонов и лактоны α-бромгидрина. Особенно предпочтительные бромгидрины включают альдонолактоны α-бромгидрина, например аллонолактон, альтронолактон, галактонолактон, глюконолактон, гулонолактон, идонолактон, маннонолактон и талонолактон. Продуктом реакции предпочтительно является эпоксиальдонолактон, такой как α-эпоксиальдонолактон.The reaction can be carried out with any suitable bromohydrin. Preferred bromohydrins include bromohydrins of aldonic acids and aldonolactones and lactones of α-bromohydrin. Particularly preferred bromohydrins include α-bromohydrin aldonolactones, for example, allonolactone, altronolactone, galactonolactone, gluconolactone, gulonolactone, idonolactone, mannolactone and talonolactone. The reaction product is preferably epoxyaldonolactone, such as α-epoxyaldonolactone.

Реакцию предпочтительно осуществляют при температуре от 20 до 45°C, включая комнатную температуру, т.е. 20-25°C; более предпочтительно 30-45°C, еще более предпочтительно 30-40°C. Обычно температуру реакции поддерживают приблизительно при 40°C. Реакция протекает относительно быстро и обычно завершается в течение приблизительно 1 часа.The reaction is preferably carried out at a temperature of from 20 to 45 ° C, including room temperature, i.e. 20-25 ° C; more preferably 30-45 ° C, even more preferably 30-40 ° C. Typically, the reaction temperature is maintained at approximately 40 ° C. The reaction proceeds relatively quickly and usually ends within about 1 hour.

Способ по второму аспекту изобретения может сопровождаться преобразованием продукта в последующей реакции, например преобразованием 6-бром-6-дезокси-2,3-ангидро-D-манно-1,4-лактона в L-глюконовую кислоту, которого можно достичь, используя способ по первому аспекту изобретения.The method of the second aspect of the invention may be accompanied by conversion of the product in a subsequent reaction, for example, conversion of 6-bromo-6-deoxy-2,3-anhydro-D-manno-1,4-lactone to L-gluconic acid, which can be achieved using the method according to the first aspect of the invention.

В третьем аспекте настоящего изобретения представлен способ получения 2,6-дибром-2,6-дидезокси-D-манноно-1,4-лактона:In a third aspect of the present invention, a method for producing 2,6-dibromo-2,6-dideoxy-D-mannono-1,4-lactone is provided:

(ci) взаимодействие D-глюконо-1,5-лактона или его соли с галогеноводородом при температуре от 40 до 60°C;(ci) the interaction of D-glucono-1,5-lactone or its salt with hydrogen halide at a temperature of from 40 to 60 ° C;

(cii) добавление метанола в реакционную смесь, доводя температуру реакционной смеси до 40-55°C и поддерживая эту температуру вплоть до завершения реакции.(cii) adding methanol to the reaction mixture, bringing the temperature of the reaction mixture to 40-55 ° C and maintaining this temperature until the completion of the reaction.

Предпочтительными галогеноводородами являются бромоводород, который может использоваться в растворителе, таком как уксусная кислота, и хлороводород, который может находиться в растворе или в газообразном виде.Preferred hydrogen halides are hydrogen bromide, which can be used in a solvent such as acetic acid, and hydrogen chloride, which can be in solution or in gaseous form.

Требуемую температуру можно поддерживать, доводя температуру до 40-50°C после стадии (ci) и регулируя скорость, при которой метанол добавляют к реакционной смеси, для уверенности в том, что требуемая температура достигнута и поддерживается. После завершения добавления метанола температуру реакции поддерживают при 45-55°C вплоть до завершения реакции.The desired temperature can be maintained by adjusting the temperature to 40-50 ° C after step (ci) and adjusting the rate at which methanol is added to the reaction mixture to ensure that the desired temperature is reached and maintained. After completion of the methanol addition, the reaction temperature is maintained at 45-55 ° C. until the reaction is complete.

Возможно определить завершение реакции путем мониторинга через определенные интервалы времени. Это может быть сделано, например, с использованием тонкослойной хроматографии через определенные интервалы времени методом, известным специалистам в данной области. Реакция завершена либо когда все исходное вещество исчезает, либо когда количество исходного вещества остается неизменным от одного измерения до другого.It is possible to determine the completion of the reaction by monitoring at specific intervals. This can be done, for example, using thin-layer chromatography at certain time intervals by a method known to specialists in this field. The reaction is completed either when the entire starting material disappears, or when the amount of the starting material remains unchanged from one measurement to another.

Температура, при которой осуществляют реакцию, является важной характеристикой. Если температура реакции очень низкая, реакция будет протекать со скоростью, которая является неприемлемо низкой, в то время как если она очень высокая, образуются большие количества побочного продукта, получаемого при побочной реакции элиминирования. Предпочтительный температурный интервал для стадии (ci) реакции составляет от 50 до 60°C, причем интервал 50-55°C или 53-57°C является более предпочтительным, и наиболее предпочтительно, если температура поддерживается как можно ближе к 55°C. Время реакции для стадии (ci) обычно составляет от 40 до 60 или 80 минут, например приблизительно 45 минут или 60 минут.The temperature at which the reaction is carried out is an important characteristic. If the reaction temperature is very low, the reaction will proceed at a rate that is unacceptably low, while if it is very high, large amounts of by-product are obtained from the side elimination reaction. The preferred temperature range for reaction step (ci) is from 50 to 60 ° C, with a range of 50-55 ° C or 53-57 ° C being more preferred, and most preferably, the temperature is kept as close as possible to 55 ° C. The reaction time for step (ci) is usually from 40 to 60 or 80 minutes, for example about 45 minutes or 60 minutes.

На стадии (cii) обычно требуется некоторое охлаждение перед добавлением метанола, причем температуру реакции предпочтительно доводят до приблизительно 25-35°C, например приблизительно 30°C. Далее, метанол, предпочтительно, добавляют с такой скоростью, что температура достигает пика при значении ниже 55°C. Было обнаружено, что добавление метанола в течение периода приблизительно от 12 до 20 минут обычно является удовлетворительным, если температуру реакции доводят до приблизительно 30°C перед добавлением метанола. В этом случае экзотермическая реакция, которая происходит при добавлении метанола, обычно достигает пика приблизительно при 40-45°C. После добавления метанола предпочтительная температура реакции составляет 50-55°C и, как правило, реакция протекает до завершения приблизительно за 4 часа после добавления метанола.In step (cii), some cooling is usually required before the methanol is added, the reaction temperature being preferably brought to about 25-35 ° C, for example about 30 ° C. Further, methanol is preferably added at such a rate that the temperature reaches a peak below 55 ° C. It has been found that the addition of methanol over a period of about 12 to 20 minutes is usually satisfactory if the reaction temperature is brought to about 30 ° C. before the methanol is added. In this case, the exothermic reaction that occurs when methanol is added usually reaches a peak at about 40-45 ° C. After the addition of methanol, the preferred reaction temperature is 50-55 ° C. and, as a rule, the reaction proceeds to completion approximately 4 hours after the addition of methanol.

Как только реакция завершена, для выделения и очистки продукта могут быть использованы дополнительные стадии. Особенно эффективный необязательный способ для выделения продукта включает:Once the reaction is complete, additional steps can be used to isolate and purify the product. A particularly effective optional process for isolating a product includes:

(ciii) перегонку продукта стадии (cii);(ciii) distilling the product of step (cii);

(civ) растворение продукта стадии (ciii) в метилизобутилкетоне (MIBK) и промывку раствора гидрокарбонатом натрия и водой; и необязательно(civ) dissolving the product of step (ciii) in methyl isobutyl ketone (MIBK) and washing the solution with sodium bicarbonate and water; and optional

(cv) экстракцию продукта кристаллизацией или выпариванием растворителя.(cv) product extraction by crystallization or evaporation of the solvent.

Метилизобутилкетон (MIBK) является особенно пригодным растворителем для выделения продукта, поскольку он растворяет требуемый продукт, 2,6-дибром-2,6-дидезокси-D-манноно-1,4-лактон, но не растворяет более полярный побочный продукт.Methylisobutylketone (MIBK) is a particularly suitable solvent for isolating the product since it dissolves the desired product, 2,6-dibromo-2,6-dideoxy-D-mannono-1,4-lactone, but does not dissolve the more polar by-product.

При необходимости использовать продукт, 2,6-дибром-2,6-дидезокси-D-манноно-1,4-лактон, для синтеза 6-бром-6-дезокси-2,3-ангидро-D-манно-1,4-лактона, обычно предпочтительно пропустить стадию (cv) и использовать раствор, полученный на стадии (civ), непосредственно на следующей стадии, особенно когда растворитель, используемый на стадии (civ), представляет собой метилизобутилкетон. Однако, в этом случае, полезно промыть продукт стадии (civ) слабым основанием, таким как гидрокарбонат натрия, так, чтобы довести рН раствора до 6-7 и довести содержание воды в растворе до приблизительно 0,5-2%, более типично 0,7-1,5% и, как правило, приблизительно 1 масс.%.If necessary, use the product, 2,6-dibromo-2,6-dideoxy-D-mannono-1,4-lactone, for the synthesis of 6-bromo-6-deoxy-2,3-anhydro-D-manno-1,4 -lactone, it is usually preferable to skip step (cv) and use the solution obtained in step (civ) directly in the next step, especially when the solvent used in step (civ) is methyl isobutyl ketone. However, in this case, it is useful to wash the product of step (civ) with a weak base, such as sodium bicarbonate, so as to bring the pH of the solution to 6-7 and bring the water content in the solution to about 0.5-2%, more typically 0, 7-1.5% and, as a rule, approximately 1 wt.%.

Используя первый, второй и третий способы, описанные выше, возможно преобразование D-глюконо-1,5-лактона в L-глюконовую кислоту.Using the first, second and third methods described above, it is possible to convert D-glucono-1,5-lactone to L-gluconic acid.

ПРИМЕРЫEXAMPLES

Пример 1 - Синтез 2,6-дибром-2,6-дидезокси-D-манноно-1,4-лактонаExample 1 - Synthesis of 2,6-dibromo-2,6-dideoxy-D-mannono-1,4-lactone

СхемаScheme

Figure 00000001
Figure 00000001

МетодикаMethodology

D-глюконо-1,5-лактон (300 г) загружают в реактор с рубашкой объемом 6 л, снабженный установленной сверху механической мешалкой. Загружают ледяной 33% HBr (885 мл) и реакционную смесь нагревают до 50-55°C и выдерживают при 50-55°C в течение 60 минут. Раствор охлаждают до 30°C, затем добавляют метанол (342 мл) в течение 13 минут, при этом экзотермическая реакция достигает пика при 42°C. Раствор нагревают до 50-55°C и выдерживают при этой температуре в течение 4 часов. Растворитель удаляют при пониженном давлении, с установленной температурой рубашки реактора при 40°C до тех пор, пока объем продукта в реакторе не достигнет приблизительно 500 мл. Добавляют MIBK (1000 мл) и раствор охлаждают до 0°C. Холодный раствор промывают насыщенным водным раствором гидрокарбоната натрия (1000 мл и 200 мл), затем водой (200 мл). MIBK отгоняют в вакууме и проверяют содержание воды для уверенности в том, что оно находится ниже 1%. Раствор можно использовать для следующей стадии.D-glucono-1,5-lactone (300 g) is loaded into a 6-liter jacketed reactor equipped with a mechanical stirrer mounted on top. Ice-cold 33% HBr (885 ml) was charged and the reaction mixture was heated to 50-55 ° C and kept at 50-55 ° C for 60 minutes. The solution was cooled to 30 ° C, then methanol (342 ml) was added over 13 minutes, while the exothermic reaction peaked at 42 ° C. The solution is heated to 50-55 ° C and maintained at this temperature for 4 hours. The solvent is removed under reduced pressure, with the reactor jacket temperature set at 40 ° C. until the product volume in the reactor reaches approximately 500 ml. MIBK (1000 ml) was added and the solution was cooled to 0 ° C. The cold solution is washed with saturated aqueous sodium hydrogen carbonate solution (1000 ml and 200 ml), then with water (200 ml). MIBK is distilled off in vacuo and the water content is checked to ensure that it is below 1%. The solution can be used for the next step.

Rf: 0,3 (толуол:ацетон 4:1)Rf: 0.3 (toluene: acetone 4: 1)

Т.пл. 133-135°CMp 133-135 ° C

1Н ЯМР δ (CD3CN): 4,94 (1H, д, J2,34,40Гц, H-2), 4,57 (1H, дт, J3,24,40Гц, J3,42,96Гц, H-3), 4,42 (1H, дд, J4,32,96Гц, J4,58,85Гц, H-4), 4,15 (1H, м, H-5), 4,12 (1H, д, J5,80Гц, H-OH), 3,55 (1H, дд, Jreм11,08Гц, J6,52,8Гц, H-6), 3,5 (1H, д, 6,12Гц, H-OH), 3,68 (1H, дд, Jгем 11,08Гц, J6,55,16Гц, H-6). 1 H NMR δ (CD 3 CN): 4.94 (1H, d, J 2.3 4.40Hz, H-2), 4.57 (1H, dt, J 3.2 4.40Hz, J 3, 4 2.96Hz, H-3), 4.42 (1H, dd, J 4.3 2.96Hz, J 4.5 8.85Hz, H-4), 4.15 (1H, m, H-5 ), 4.12 (1H, d, J 5.80Hz, H-OH), 3.55 (1H, dd, J rem 11.08Hz, J 6.5 2.8Hz, H-6), 3.5 ( 1H, d, 6.12 Hz, H-OH), 3.68 (1H, dd, J hem 11.08 Hz, J 6.5 5.16 Hz, H-6).

Пример 2 - Синтез 6-бром-6-дезокси-2,3-ангидро-D-манно-1,4-лактонаExample 2 - Synthesis of 6-bromo-6-deoxy-2,3-anhydro-D-manno-1,4-lactone

СхемаScheme

Figure 00000002
Figure 00000002

Раствор 2,6-дибром-2,6-дидезокси-D-манноно-1,4-лактона (1100 г) в MIBK (2840 г) загружают в емкость объемом 6 л, снабженную установленной сверху механической мешалкой. Содержание воды в растворе доводят до 0,77%. Раствор затем нагревают до 40°C, после чего добавляют карбонат калия (1009 г, 2,2 молярных эквивалента) с последующим добавлением фторида калия (636,5 г, 5 молярных эквивалентов). Суспензию перемешивают в течение 1 часа при 40°C, по прошествии этого времени реакция завершена. Суспензию отфильтровывают и осадок на фильтре промывают дополнительным MIBK (4×400 мл). Раствор, содержащий 6-бром-6-дезокси-2,3-ангидро-D-манно-1,4-лактон в MIBK, используют для следующей стадии без дополнительной очистки.A solution of 2,6-dibromo-2,6-dideoxy-D-mannono-1,4-lactone (1100 g) in MIBK (2840 g) is loaded into a 6 L container equipped with a mechanical stirrer mounted on top. The water content in the solution was adjusted to 0.77%. The solution was then heated to 40 ° C, after which potassium carbonate (1009 g, 2.2 molar equivalents) was added, followed by potassium fluoride (636.5 g, 5 molar equivalents). The suspension is stirred for 1 hour at 40 ° C, after which time the reaction is complete. The suspension is filtered off and the filter cake washed with additional MIBK (4 x 400 ml). A solution containing 6-bromo-6-deoxy-2,3-anhydro-D-manno-1,4-lactone in MIBK was used for the next step without further purification.

Пример 3 - Синтез L-глюконовой кислотыExample 3 - Synthesis of L-gluconic acid

Раствор, содержащий 6-бром-6-дезокси-2,3-ангидро-D-манноно-1,4-лактон в MIBK, загружают в емкость объемом 6 л, снабженную установленной сверху механической мешалкой. К перемешиваемому раствору добавляют воду (1 мл на каждые 4 мл раствора MIBK) с последующим добавлением 3N раствора гидроксида натрия до достижения рН>13. Через 30 минут мешалку останавливают и собирают водный слой. Слой MIBK промывают водой (1 мл на каждые 4 мл раствора MIBK). Водные слои объединяют и затем нагревают при 45-50°C в течение 4-5 часов, по прошествии этого времени реакция завершена. Доводят рН до 5-7 добавлением водного HCl.A solution containing 6-bromo-6-deoxy-2,3-anhydro-D-mannono-1,4-lactone in MIBK was charged into a 6 L container equipped with a mechanical stirrer mounted on top. Water (1 ml for every 4 ml of MIBK solution) was added to the stirred solution, followed by the addition of a 3N sodium hydroxide solution until a pH> 13 was reached. After 30 minutes, the stirrer was stopped and the aqueous layer was collected. The MIBK layer is washed with water (1 ml for every 4 ml of MIBK solution). The aqueous layers are combined and then heated at 45-50 ° C for 4-5 hours, after which time the reaction is complete. The pH was adjusted to 5-7 by the addition of aqueous HCl.

Образование и характеризацию кальциевой соли проводят следующим образом:The formation and characterization of calcium salt is carried out as follows:

Раствор от реакции перегруппировки (который содержит 2,9 г эпоксида) подкисляют до рН 2 добавлением хлористоводородной кислоты. К подкисленному раствору добавляют карбонат калия до достижения рН 7. Через 2 дня кристаллический кальций-L-глюконат выделяют фильтрованием, промывкой холодного осадка на фильтре холодным водным метанолом (7:3, 5 мл). Продукт сушат в вакууме с получением грязно-белого твердого вещества 1,42 г, 54% за две стадии.The solution from the rearrangement reaction (which contains 2.9 g of epoxide) is acidified to pH 2 by the addition of hydrochloric acid. Potassium carbonate was added to the acidified solution until pH 7 was reached. After 2 days, crystalline calcium-L-gluconate was isolated by filtration, washing the cold precipitate on the filter with cold aqueous methanol (7: 3, 5 ml). The product was dried in vacuo to give an off-white solid 1.42 g, 54% in two steps.

[α]d22 -5,5° (с=3, вода)[α] d 22 -5.5 ° (c = 3, water)

1Н ЯМР δ (D2O): 4,16 (1H, дд, J1,2Гц и J3,4Гц), 4,05 (1H), 3,79 (1H, дд), 3,76 (1H, м), 3,73 (1H, дд), 3,64 (дд, J4,88Гц и 11,6Гц). 1 H NMR δ (D 2 O): 4.16 (1H, dd, J1.2Hz and J3.4Hz), 4.05 (1H), 3.79 (1H, dd), 3.76 (1H, m ), 3.73 (1H, dd), 3.64 (dd, J4.88Hz and 11.6Hz).

Пример 4 - Синтез L-глюконолактонаExample 4 - Synthesis of L-gluconolactone

МетодикаMethodology

Перемешиваемый раствор неочищенного глюконата калия (0,24 моль) в воде подкисляют до рН 2,5 концентрированной HCl и затем нагревают до приблизительно 50°C, приблизительно 80% воды удаляют в условиях вакуумной перегонки. К теплому раствору добавляют изопропанол (800 мл) и раствор нагревают при температуре кипения с обратным холодильником, проводя азеотропную сушку до конечного объема раствора, равного 200 мл. Это приводит к образованию 1,4-лактона (основной продукт) и 1,5-лактона (минорный продукт). Раствор охлаждают до комнатной температуры и нейтрализуют добавлением триэтиламина с получением рН 7. Неорганические соли удаляют фильтрованием и фильтрат собирают и используют для следующей стадии без дополнительной очистки.A stirred solution of crude potassium gluconate (0.24 mol) in water is acidified to pH 2.5 with concentrated HCl and then heated to approximately 50 ° C, approximately 80% of the water is removed under vacuum distillation. Isopropanol (800 ml) was added to the warm solution and the solution was heated at the boiling point under reflux, performing azeotropic drying to a final solution volume of 200 ml. This leads to the formation of 1,4-lactone (main product) and 1,5-lactone (minor product). The solution was cooled to room temperature and neutralized by the addition of triethylamine to give a pH of 7. Inorganic salts were removed by filtration and the filtrate was collected and used for the next step without further purification.

Пример 5 - Синтез L-глюкозыExample 5 - Synthesis of L-glucose

МетодикаMethodology

Раствор лактона (100 мл), содержащий приблизительно 0,14 молей, охлаждают до -5°C и добавляют к нему воду со льдом (100 мл). К раствору добавляют боргидрид натрия (5,1 г) в 135 мл воды, поддерживая в то же время температуру ниже 5°C. Раствор перемешивают в течение 20 минут и затем гасят уксусной кислотой (2 мл). Раствор концентрируют до приблизительно 100 мл и затем очищают ионообменной хроматографией, пропуская через кислотную колонку (Dowex 50-X4™, 100 мл) и затем через слабоосновную колонку (Dowex MWA-2™, 200 мл), фракции, содержащие L-глюкозу, собирают и продукт концентрируют до сиропа. Продукт кристаллизуют из воды, метанола и изопропанола с получением 9 г кристаллической L-глюкозы, показывающей равное, но с противоположным знаком вращение по сравнению с D-глюкозой с идентичным ЯМР-спектром.A solution of lactone (100 ml) containing approximately 0.14 moles was cooled to -5 ° C and ice water (100 ml) was added thereto. Sodium borohydride (5.1 g) in 135 ml of water was added to the solution, while maintaining the temperature below 5 ° C. The solution was stirred for 20 minutes and then quenched with acetic acid (2 ml). The solution was concentrated to approximately 100 ml and then purified by ion exchange chromatography, passing through an acid column (Dowex 50-X4 ™, 100 ml) and then through a weakly basic column (Dowex MWA-2 ™, 200 ml), fractions containing L-glucose were collected and the product is concentrated to syrup. The product is crystallized from water, methanol and isopropanol to give 9 g of crystalline L-glucose showing an equal but opposite sign of rotation compared to D-glucose with the identical NMR spectrum.

ССЫЛКИLINKS

1. E. Fischer, Ber. Dtsch. Chem. Ges. 23, (1890), 2611-2624.1. E. Fischer, Ber. Dtsch. Chem. Ges. 23, (1890), 2611-2624.

2. J.С. Sowden, H.O.L. Fischer, J. Am. Chem. Soc, 69, (1947), 1963-1965.2. J.S. Sowden, Hol Fischer, J. Am. Chem. Soc. 69, (1947), 1963-1965.

3. R. Kuhn, P. Klesse, Chem. Ber., 91, (1958), 1989-1991.3. R. Kuhn, P. Klesse, Chem. Ber., 91 , (1958), 1989-1991.

4. V. Bilik, Chem. Zvesti, 26, (1972), 187-189.4. V. Bilik, Chem. Zvesti, 26, (1972), 187-189.

5. W. Sowa, Can. J. Chem., 47, (1969), 3931-3934.5. W. Sowa, Can. J. Chem., 47, (1969), 3931-3934.

6. J. Hajko, A. Liptak, V. Pozsgay, Carbohydrate Res., 321, (1999), 116-120.6. J. Hajko, A. Liptak, V. Pozsgay, Carbohydrate Res., 321, (1999), 116-120.

7. W.A. Szarek, G.W. Hay, D.M. Vyas, E.R. Ison, L.J.J. Hronowski, Can. J. Chem., 62, (1984), 671-674.7. WA Szarek, GW Hay, DM Vyas, ER Ison, LJJ Hronowski, Can. J. Chem., 62, (1984), 671-674.

8. M. Shiozaki. J. Org. Chem., 56, (1991), 528-532.8. M. Shiozaki. J. Org. Chem., 56, (1991), 528-532.

9. S.Y. Ко, A.W.M. Lee, S. Masamune, L.A. Reed III, К.В. Sharpless, F.J. Walker, Tetrahedron, 46, (1990), 245-264.9. SY Co., AWM Lee, S. Masamune, LA Reed III, C.V. Sharpless, FJ Walker, Tetrahedron, 46, (1990), 245-264.

10. M. Bednarski, S. Danishefsky, J. Am. Chem, Soc, 108, (1986), 7060-7067.10. M. Bednarski, S. Danishefsky, J. Am. Chem, Soc. 108, (1986), 7060-7067.

11. С.R. Johnson, A. Golebiowski, D.H. Steenma, J. Am. Chem Soc, 114, (1992), 9414-9418.11.C.R. Johnson, A. Golebiowski, DH Steenma, J. Am. Chem Soc, 114, (1992), 9414-9418.

12. I. Lundt, С. Pedersen, Synthesis, 7, 669-672, (1992).12. I. Lundt, C. Pedersen, Synthesis, 7, 669-672, (1992).

13. Chemical Abstracts: 142135v, Vol. 75, (1971).13. Chemical Abstracts: 142135v, Vol. 75, (1971).

14. I. Lundt, R. Madsen, Top. Curr. Chem., 215, 177-191, (2001).14. I. Lundt, R. Madsen, Top. Curr. Chem., 215, 177-191, (2001).

Claims (11)

1. Способ получения 6-бром-6-дезокси-2,3-ангидро-D-манно-1,4-лактона, включающий: взаимодействие 2,6-дибром-2,6-дидезокси-D-манноно-1,4-лактона с основанием Льюиса в кетоновом растворителе, включающем каталитическое количество воды, где основание Льюиса представляет собой фторид или карбонат щелочного металла, каталитическое количество воды составляет от 0,05 до 2% от массы растворителя, и процесс проводят при температуре от 20 до 45°С.1. The method of obtaining 6-bromo-6-deoxy-2,3-anhydro-D-manno-1,4-lactone, comprising: the interaction of 2,6-dibromo-2,6-dideoxy-D-mannono-1,4 -lactone with a Lewis base in a ketone solvent including a catalytic amount of water, where the Lewis base is alkali metal fluoride or carbonate, the catalytic amount of water is from 0.05 to 2% by weight of the solvent, and the process is carried out at a temperature of from 20 to 45 ° FROM. 2. Способ по п.1, где каталитическое количество воды составляет от 0,75 до 0,8% от массы растворителя.2. The method according to claim 1, where the catalytic amount of water is from 0.75 to 0.8% by weight of the solvent. 3. Способ по п.1, где основание Льюиса выбрано из фторида калия, карбоната цезия, фторида рубидия, карбоната калия и их комбинаций.3. The method according to claim 1, where the Lewis base is selected from potassium fluoride, cesium carbonate, rubidium fluoride, potassium carbonate, and combinations thereof. 4. Способ получения L-глюконовой кислоты или ее соли, включающий: взаимодействие 6-бром-6-дезокси-2,3-ангидро-D-манно-1,4-лактона с основанием при рН, равном, по меньшей мере, 13, и при температуре от 45 до 55°С в течение периода времени не более 6 ч, с образованием L-глюконовой кислоты, и, необязательно, превращение L-глюконовой кислоты в ее соль.4. A method for producing L-gluconic acid or a salt thereof, comprising: reacting 6-bromo-6-deoxy-2,3-anhydro-D-manno-1,4-lactone with a base at a pH of at least 13 and at a temperature of from 45 to 55 ° C for a period of not more than 6 hours, with the formation of L-gluconic acid, and, optionally, the conversion of L-gluconic acid to its salt. 5. Способ получения 6-бром-6-дезокси-2,3-ангидро-D-манно-1,4-лактона, включающий:
(а) взаимодействие D-глюконо-1,5-лактона или его соли с галогеноводородом при температуре от 40 до 60°С с образованием реакционной смеси; и
(b) добавление метанола в реакционную смесь с образованием 2,6-дибром-2,6-дидезокси-D-манноно-1,4-лактона,
(c) взаимодействие 2,6-дибром-2,6-дидезокси-D-манноно-1,4-лактона с основанием Льюиса в кетоновом растворителе, включающем каталитическое количество воды, где основание Льюиса представляет собой фторид или карбонат щелочного металла, каталитическое количество воды составляет от 0,05 до 2% от массы растворителя, и стадию (с) проводят при температуре от 20 до 45°С.
5. A method for producing 6-bromo-6-deoxy-2,3-anhydro-D-manno-1,4-lactone, comprising:
(a) the interaction of D-glucono-1,5-lactone or its salt with hydrogen halide at a temperature of from 40 to 60 ° C with the formation of the reaction mixture; and
(b) adding methanol to the reaction mixture to form 2,6-dibromo-2,6-dideoxy-D-mannono-1,4-lactone,
(c) the interaction of 2,6-dibromo-2,6-dideoxy-D-mannono-1,4-lactone with a Lewis base in a ketone solvent comprising a catalytic amount of water, where the Lewis base is an alkali metal fluoride or carbonate, a catalytic amount water is from 0.05 to 2% by weight of the solvent, and stage (c) is carried out at a temperature of from 20 to 45 ° C.
6. Способ по п.5, где после добавления метанола реакционную смесь выдерживают при температуре от 40 до 55°С перед стадией (с).6. The method according to claim 5, where after adding methanol, the reaction mixture is maintained at a temperature of from 40 to 55 ° C before stage (s). 7. Способ по п.5, где галогеноводород представляет собой бромоводород.7. The method according to claim 5, where the hydrogen halide is hydrogen bromide. 8. Способ по п.5, где стадию (а) проводят при температуре от 50 до 60°С.8. The method according to claim 5, where stage (a) is carried out at a temperature of from 50 to 60 ° C. 9. Способ получения L-глюкозы, включающий:
(a) взаимодействие 2,6-дибром-2,6-дидезокси-D-манноно-1,4-лактона с основанием Льюиса в кетоновом растворителе, включающем каталитическое количество воды, с образованием 6-бром-6-дезокси-2,3-ангидро-D-манно-1,4-лактона, где основание Льюиса представляет собой фторид или карбонат щелочного металла, каталитическое количество воды составляет от 0,05 до 2% от массы растворителя, и стадию (а) проводят при температуре от 20 до 45°С;
(b) взаимодействие 6-бром-6-дезокси-2,3-ангидро-D-манно-1,4-лактона с основанием при рН, равном, по меньшей мере, 13, и при температуре от 45 до 55°С в течение периода времени не более 6 ч, с образованием L-глюконовой кислоты;
(c) превращение L-глюконовой кислоты в соль L-глюконовой кислоты;
(d) взаимодействие соли L-глюконовой кислоты со спиртом с образованием раствора лактона; и
(e) взаимодействие раствора лактона с восстановителем в водном растворителе при температуре от -10°С до 5°С с образованием L-глюкозы.
9. A method for producing L-glucose, including:
(a) the interaction of 2,6-dibromo-2,6-dideoxy-D-mannono-1,4-lactone with a Lewis base in a ketone solvent including a catalytic amount of water to form 6-bromo-6-deoxy-2,3 -anhydro-D-manno-1,4-lactone, where the Lewis base is an alkali metal fluoride or carbonate, a catalytic amount of water is from 0.05 to 2% by weight of the solvent, and step (a) is carried out at a temperature of from 20 to 45 ° C;
(b) the interaction of 6-bromo-6-deoxy-2,3-anhydro-D-manno-1,4-lactone with a base at a pH of at least 13 and at a temperature of from 45 to 55 ° C for a period of time not exceeding 6 hours, with the formation of L-gluconic acid;
(c) the conversion of L-gluconic acid to a salt of L-gluconic acid;
(d) reacting a salt of L-gluconic acid with an alcohol to form a lactone solution; and
(e) the interaction of a solution of lactone with a reducing agent in an aqueous solvent at a temperature of from -10 ° C to 5 ° C with the formation of L-glucose.
10. Способ по п.9, где спирт представляет собой изопропанол.10. The method according to claim 9, where the alcohol is isopropanol. 11. Способ по п.9, где восстановитель представляет собой боргидрид натрия. 11. The method according to claim 9, where the reducing agent is sodium borohydride.
RU2009120594/04A 2006-10-31 2007-10-31 Method of producing aldonic acids and derivatives thereof RU2455296C2 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GB0621669.1A GB2443410B (en) 2006-10-31 2006-10-31 A process for the preparation of 6-bromo-6-deoxy-2,3-anhydro-D-manno-1,4-lactone
GB0621669.1 2006-10-31

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2009120594A RU2009120594A (en) 2010-12-10
RU2455296C2 true RU2455296C2 (en) 2012-07-10

Family

ID=42113705

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2009120594/04A RU2455296C2 (en) 2006-10-31 2007-10-31 Method of producing aldonic acids and derivatives thereof

Country Status (3)

Country Link
BR (1) BRPI0718259A2 (en)
IL (1) IL198274A0 (en)
RU (1) RU2455296C2 (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
LUNDT I. et al. // Top. Curr. Chem. v.215 (2001), p.177-191. ВОСK С. et al. // Carbohydrate Research, v.68 (1979), p.313-319. LUNDT I. et al. // Synthesis, v.7 (1992), p.669-672. *

Also Published As

Publication number Publication date
RU2009120594A (en) 2010-12-10
IL198274A0 (en) 2009-12-24
BRPI0718259A2 (en) 2014-03-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4674297B2 (en) Method for producing D-erythro-2,2-difluoro-2-deoxy-1-oxoribose derivative
US20060084800A1 (en) Synthesis of aldonolactones, aldarolactones, and aldarodilactones using azeotropic distillation
US20090112002A1 (en) Process for preparation of aldonic acids and derivatives thereof
EP0091223B1 (en) Process for production of sugar ketals
JP2008515769A (en) Synthesis of aldonolactone, aldarolactone, and aldodilactone using azeotropic distillation
RU2455296C2 (en) Method of producing aldonic acids and derivatives thereof
US4659809A (en) Process for production of sugar ketals
JP7194947B2 (en) Method for producing cyclopentenone derivative
JPH058200B2 (en)
JPH04230275A (en) (5s)-3-fluorotetrahydro-5-((hydroxy)methyl)-2(3h)-furanone and preparation thereof
JP3703509B2 (en) Method for producing D-mannosamine derivative
US6294666B1 (en) Methods of preparing optically pure sugars
KR100375961B1 (en) Process for the preparation of protected 3-amino-1,2-dihydroxypropane acetal and derivatives thereof
US6239311B1 (en) Process for the preparation of 3,4-dihydroxybutanoic acid and salts and lactones derived therefrom
Horneman et al. Highly Functionalised Cyclopentanes by Radical Cyclisation of Unsaturated Bromolactones III. Preparation of Carbaaldohexofuranoses. Determination of the Relative Configuration at C-4/C-5 of 2, 3-Unsaturated Heptono-1, 4-lactones by Means of 1H NMR Spectroscopy
JPH0665274A (en) Preparation of sugar ester
JP3987285B2 (en) Synthesis of 3,4-dihydroxybutanoic acid and derivatives from substituted pentoses
JP2869745B2 (en) Optically active dichlorlactone compound, method for producing the same, and method for producing optically active diol compound using the same
JP2005538080A (en) Method for synthesizing 2-deoxy-L-ribose
KR100469944B1 (en) Manufacturing Method of Hydroxytetrahydrofuran
JP2004175694A (en) Method for producing gallic acid glycoside
JPS6212796B2 (en)
CA2523096A1 (en) Improved process for the preparation of 3,4-dihydroxybutanoic acid
三浦大介 et al. Application of asymmetric aqueous aldol reaction using water-compatible organocatalysts: Stereoselective synthesis of carbohydrates and spiroacetals
JPH08119985A (en) Production of sugar acetonide

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20131101