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DE2754719A1 - Verfahren zur herstellung eines gemischs von 2-ketogulonsaeure und 2-ketogluconsaeure oder deren salze - Google Patents

Verfahren zur herstellung eines gemischs von 2-ketogulonsaeure und 2-ketogluconsaeure oder deren salze

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DE2754719A1
DE2754719A1 DE19772754719 DE2754719A DE2754719A1 DE 2754719 A1 DE2754719 A1 DE 2754719A1 DE 19772754719 DE19772754719 DE 19772754719 DE 2754719 A DE2754719 A DE 2754719A DE 2754719 A1 DE2754719 A1 DE 2754719A1
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acid
diketogluconate
carried out
mixture
carbon atoms
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Glenn Colton Andrews
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Pfizer Corp Belgium
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Pfizer Corp Belgium
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    • C07ORGANIC CHEMISTRY
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Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines Gemische von 2-Ketogulonsäure und 2-Ketogluconsäure oder deren Salzen durch selektive Reduktion von 2,5-Diketogluconsäure, deren Alkylestern oder Salzen. Das Gemisch von 2-Ketogulonsäure und 2-Ketogluconsäure ist zur Herstellung von Ascorbin- und Erythorbinsäure brauchbar. Ascorbinsäure oder Vitamin C ist für die menschliche Ernährung erforderlich und findet sowohl in Tablettenfomi als auch als Zusatz zu anderen Nahrungsmitteln breite Verwendung, um diesem Bedürfnis entgegenzukommen. Erythorbinsäure oder Isoascorbinsäure ist als Antioxydans zur Verwendung in Nahrungsmitteln brauchbar.
2,5-Diketogluconsäure ist leicht durch bakterielle Einwirkung auf Glucose herstellbar, wofür verschiedene Arten Acetobacter und Pseudomonas brauchbar sind. Die JA-PS 14493 (1964) beschreibt die Verwendung von Pseudomonas
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sesam! für diese Herstellung.
Die bisherigen Arbeiten, die sich auf die Reduktion von 2,5-Diketogluconsäure mit Natriumborhydrid beziehen, beschränkten sich auf die vollständige Reduktion beider, der 2-Keto- und 5-Keto-Gruppen zu Hydroxylgruppen unter Einsatz eines großen Überschusses an Natriumborhydrid, und nach diesseitiger Kenntnis ist die Herstellung von 2-Ketogulonsäure und 2-Ketogluconsäure durch stereoselektive und regioselektive nicht-katalytische Reduktion nicht berichtet worden. Wakisaka, Agr. Biol. Chem. 28, 819 (1964), reduzierte 2,5-Diketogluconsäure sowohl in der 2- als auch 5-Ketostellung durch die Einwirkung überschüssigen Natriumborhydrids. Die vier erhaltenen Isomeren wurden als D-GIuconsäure, D-Mannonsäure, L-Idonsäure und L-Gulonsäure angegeben. Die Ruff-Oxydation des erhaltenen Gemische dieser Isomeren ergab D-Arabinose und L-Xylose. Die erzielte Ausbeute an D-Arabinose war größer als die von L-Xylose, was Wakisaka entweder der stereospezifischen Reduktion, der Gegenwart von Isomeren oder Umwandlungen zwischen verschiedenen Strukturisomeren zuschrieb. Die höhere Ausbeute an D-Arabinose legt nahe, daß die Reduktion durch Hydrid zu den D-Isomeren größer war als die zu den L-Isomeren im Gegensatz zum vorliegenden Verfahren, das nicht nur regioselektive Reduktion an der 5-Keto-Stellung, sondern stereoselektive Reduktion zur Bildung größerer Mengen des gewünschten L-Isomeren der 2-Ketogulonsäure liefert. Vollständige Reduktion von 2,5-Diketogluconsäure mit überschüssigem Natriumborhydrid wurde auch von Katznelson, J. Biol. Chem., 204, 43 (1953) berichtet, der eine "Gluconsäure" erhielt, die als vermutlich aus vier Isomeren bestehend angesehen wurde, die in seinen Versuchen nicht aufgelöst werden konnten. Ähnlich wurde die vollständige Reduktion von Calcium-2,5-diketogluconat mit Natriumborhydrid von Bernaerts et al., Antonie van Leeuwenhoeck, 37, 185 (1971) berichtet.
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Die katalytische Reduktion von 2,5-Diketogluconsäure unter Verwendung eines Raney-Nickel-Katalysators und von Wasserstoff führt gemäß Wakisaka, Agr. Biol. Chem. 28, 819 (1964) nachweislich zu geringen Ausbeuten an einem Gemisch von 2-Ketogulonsäure und 2-Ketogluconsäure, wobei 2-Ketogluconsäure das Hauptprodukt ist. Dies ist unerwünscht, wenn man bestrebt ist, das Gemisch zur Herstellung und Isolierung der wertvolleren Ascorbinsäure in hohen Ausbeuten zu verwerten. Pur solche Zwecke ist ein Gemisch mit einem Hauptanteil an 2-Ketogulonsäure wünschenswert, da 2-Ketogulonsäure die Vorstufe der Ascorbinsäure ist, während 2-Ketogluconsäure die Vorstufe für Isoascorbinsäure oder Erythorbinsäure ist.
Die katalytische Reduktion eines 5-Keto-D-gluconats unter Verwendung von Edelmetallkatalysatoren zur Herstellung eines Gemischs eines L-Idonats und eines D-Gluconats ist ebenfalls bekannt. Die Selektivität für das L-Idonat wird durch die Verwendung eines Metallborid-Katalysators erhöht, der durch Behandeln eines Edelmetallsalzes mit Natriumborhydrid hergestellt wird, Chen et al., Chem. Pharm, Bull., 18, 1305 (1970). Auch die Reduktion von 5-Keto-D-gluconsäure mit Natriumborhydrid wurde beschrieben, J.A.C.S., 76, 3543 (1954), sie ist aber nicht stereoselektiv und liefert etwa gleiche Mengen an D-Gluconsäure und L-Idonsäure.
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines Gemischs eines 2-Ketogulonats und eines 2-Ketogluconats, bei dem ein 2,5-Diketogluconat aus der Gruppe 2,5-Diketogluconsäure, einem n-Alkylester der 2,5-Diketogluconsäure mit Alkylgruppen mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen und Salzen der 2,5-Diketogluconsäure mit einem Gegenion der Gruppe der Alkali- und Erdalkalimetalle, Ammonium und Tetraalky!ammonium mit Alkylgruppen mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen selektiv reduziert wird. Die selektive Reduktion erfolgt durch Kontaktieren des 2,5-Diketogluconats
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in Lösung bei einem pH über 5 mit etwa 0,8 bis 1,1 Äquivalenten eines Alkai ΐmetallborhydride pro Mol 2,5-Diketogluconat bei einer Temperatur von -30°C bis 50°C· Bas erhaltene Gemisch des 2-Ketogulonats und des 2-Ketogluconats kann in Ascorbin- und Erythorbinsäure tiberführt werden. Ferner werden neue Alkylester der 2,5-Diketogluconsäure und deren 5,5-Dialkylacetale offenbart.
Unerwarteterweise hat sich gezeigt, daß das erfindungsgemäße Verfahren die regioselektive und stereoselektive nicht-katalytische Reduktion eines 2,5-Diketogluconats in 5-Keto-Stellung in guter Gesamtausbeute zu einem Gemisch eines 2-Ketogulonats und eines 2-Ketogluconats ermöglicht. Das Produktverhältnis in dem erhaltenen Gemisch kann von etwa 85:13 bis etwa 45:55 variiert werden, in Abhängigkeit von den verwendeten Bedingungen und Reagen- tien, wie nachfolgend ausführlicher beschrieben wird. Von besonderem Interesse ist, daß das erfindungsgemäße Verfahren in guter Ausbeute ein Gemisch liefert, das überwiegend 2-Ketogulonsäure enthält, die in guter Ausbeute in die wertvollere Ascorbinsäure überführt werden kann. Gemische mit etwa gleichen Mengen an 2-Ketogulonat und 2-Eetogluconat jedoch sind nützliche Quellen für die Herstellung sowohl von Ascorbin- als auch Isoascorbinsäure, und das erfindungsgemäße Verfahren bietet daher die Vorteile der Flexibilität für die Herstellung unterschiedlicher Mengen an Ascorbin- und Isoascorbinsäure·
Das erfindungsgemäß verwendete 2,5-Diketogluconat kann entweder 2,5-Diketogluconsäure oder ein Salz dieser Säure sein. Geeignete Salze sind z.B. solche, die als Gegenionen ein Alkalimetall, ein Erdalkalimetall, Ammonium und Tetraalkylammonium haben, wobei die Alkylgruppen 1 bis 4 Kohlenstoff atome aufweisen. Ebenfalls brauchbar als Ausgangsstoffe für das erfindungsgemäße Verfahren sind die neuen n-Alkylester der 2,5-Diketogluconsäure, deren Alkylgruppen
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1 bis 4 Kohlenstoffatome aufweisen. Die hier verwendeten Bezeichnungen 2,5-Diketogluconat, 2-Ketogulonat und 2-Ketogluconat schließen die freien Säuren und geeignete Alkylester sowie Salze ein, wie zuvor beschrieben. Die 2,5-Diketogluconsäure und deren Salze können in auf dem Fachgebiet bekannter Weise hergestellt werden. Im allgemeinen wird das 2,5-Diketogluconat als Calciumsalz in wässriger Lösung durch Fermentation nach auf dem Gebiet der Fermentation gut bekannten Methoden hergestellt, vgl. z.B. die JA-PS 14493, und dieses kann direkt als Ausgangsmaterial für das erfindungsgemäße Verfahren eingesetzt werden. Das 2,5-Diketogluconat kann auch durch Fermentation in Gegenwart anderer Ionen, wie Natrium, hergestellt werden, und das erhaltene Natrium-2,5-diketogluconat wird ebenso direkt als Ausgangsmaterial eingesetzt. Bei einem Alternatiwerfahren wird das 2,5-Diketogluconat in herkömmlicher Weise als Calcium-2,5-diketogluconat hergestellt und durch Zusatz eines als Fällungsmittel für Calcium wirksamen Salzes in die gewünschte Verbindung überführt, wobei das 2,5-Diketogluconat mit dem gewünschten Gegenion in Lösung bleibt. So kann z.B. Natrium- oder Ammonium-2,5-diketogluconat durch Zusatz von Natrium- bzw. Ammoniumcarbonat zu einer Lösung von durch Fermentation hergestelltem CaI-cium-2,5-diketogluconat hergestellt werden. Calcium wird als Calciumcarbonat ausgefällt und hinterläßt das 2,5-Diketogluconat mit Natrium- oder Ammoniumgegenionen in Lösung. Die freien Säuren können auch mit einem geeigneten Hydroxid oder einem anderen Salz neutralisiert werden. Wenn gewünscht, kann das 2,5-Diketogluconat isoliert, gereinigt und erneut gelöst werden.
Die n-Alkylester der 2,5-Diketogluconsäure mit Alkylresten mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen sind neue Verbindungen, die als Ausgangsstoffe beim erfindungsgemäßen Verfahren brauchbar sind. Die Ester können durch Erwärmen einer Lösung von
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2,5-Diketogluconsäure oder einem geeigneten Salz der Säure in dem geeigneten n-Alkanol bei 50 bis 100°C in Gegenwart einer katalytischen Menge einer starken Säure, wie konzentrierter Schwefelsäure, Salzsäure, p-Toluolsulfonsäure und dergleichen, unter Bildung des entsprechenden Alkyl-2,5-diketogluconat-5,5-dialkylacetals hergestellt werden. Geeignete Salze der 2,5-Diketogluconsäure sind die Alkalimetall-, Erdalkalimetall-, Ammonium- und Tetraalkylammonium~ salze, wobei jede Alkylgruppe des Tetraalkylammoniumions 1 bis 4 Kohlenstoffatome aufweist. Das Acetal wird dann mit wässriger Säure bei einer Temperatur zwischen etwa -100C und 30°C zu dem gewünschten Alkylester der 2,5-Diketogluconsäure hydrolysiert. Geeignete Säuren sind wässrige Salzsäure, Trifluoressigsäure, Schwefelsäure, SuIfonsäure, Ionenaustauscher-Harze und dergleichen» Die Alkyl-2,5-diketogluconat-5,5-dialkylacetal-Zwischenstufen sind auch neue Verbindungen. Ein bevorzugtes Acetal und Ester aus ihrer Hydrolyse sind Methyl-2,5-diketogluconat-5,5-dimethylacetal bzw. Methyl-2,5-diketogluconat.
Wird ein Alkalimetall-2,5-diketogluconat als Ausgangsmaterial eingesetzt, wird das Natriumsalz bevorzugt. Das Natriumsalz hat sich als besonders erwünschtes Ausgangsmaterial zur Herstellung von Gemischen eines 2-Ketogulonats und eines 2-Ketogluconots mit 2-Ketogulonat als Hauptprodukt erwiesen, wodurch die Ascorbinsäuresynthese erleichtert wird. Ein bevorzugtes Erdalkali-2,5-diketogluconat ist das Calciumsalz. Werden Tetraalkylammoniumsalze verwendet, ist wegen der Kosten und der Verfügbarkeit das Tetramethylammonium bevorzugt. Ein bevorzugtes Alkylester-Ausgangsmaterial ist Methyl-2,5-diketogluconat.
Eine Lösung des 2,5-Diketogluconats wird mit einem Alkalimetallborhydrid zusammengebracht. Vorzugsweise erfolgt die Reaktion in wässriger Lösung, gegebenenfalls mit einem Gehalt organischer Cosolventien, wie Alkanolen mit 1 bis 4
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Kohlenstoffatomen, Alkandiolen mit 2 bis 4 Kohlenstoffatomen, Acetonitril, Dimethylsulfoxid lind Dimethylformamid, jedoch ohne Beschränkung hierauf. Methanol ist ein bevorzugtes Cosolvens. Die Konzentration des 2,5-Diketogluconats ist unkritisch, liegt aber vorzugsweise zwischen 5 und 20 Gewichtsprozent. Die Konzentration des durch Fermentation gebildeten 2,5-Diketogluconats liegt im allgemeinen in diesem Bereich, und sie liefert eine geeignete wässrige Lösung des Ausgangsmaterials zur Verwendung im erfindungsgemäßen Verfahren. Wenn ein Alkylester als Ausgangsmaterial verwendet wird, kann die Reaktion in wasserfreien Lösungsmitteln, wie Alkanolen, insbesondere Methanol, Dimethylsulfoxid und Dimethylformamid, durchgeführt werden. In allen Fällen ist ea nicht nötig, daß das 2,5-Diketogluconat vollständig im Lösungsmittel gelöst wird, vorausgesetzt, daß ein erheblicher Anteil des Ausgangsmaterials in Lösung ist.
Das Alkalimetallborhydrid kanu entweder in Form von Lösung oder als Feststoff verwendet werden. Das bevorzugte Borhydrid zur Verwendung im erfindungsgemäßen Verfahren ist Natriumborhydrid. Es hat sich gezeigt, daß die Verwendung dieser Natriumverbindung, insbesondere beim Einsatz mit Natrium-2,5-diketogluconat als Substrat, zu hohen Verhältnissen von 2-Ketogulonat im Produktgemisch führt. Die Verwendung anderer Alkalimetallborhydride zeigte im Ergebnis etwas geringere Mengen an 2-Ketogulonat, und durch Wahl der Reagentien können Gemische mit Verhältnissen von 2-Ketogulonat :2-Ketogluconat von 85:15 bis 4-5:55 hergestellt werden. Dies ermöglicht eine gewisse Flexibilität bei der Verwendung dieser Gemische, um entweder Ascorbinsäure oder Isoascorbinsäure zu liefern.
Gute Ausbeuten an einem Gemisch eines 2-Ketogulonats und eines 2-Ketogluconats können durch Verwendung von etwa 0,8 bis 1,1 Äquivalenten des Alkalimetallborhydrids pro
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Mol 2,5-Diketogluconat erhalten werden. Mit einem Äquivalent Alkalimetallborhydrid ist die stöchiometrische Menge gemeint, die nötig ist, um die 5-Keto-Gruppe des 2,5-Diketogluconats in die Hydroxylgruppe zu überführen. Dies kann auch durch 0,8 bis 1,1 Äquivalente Hydridion ausgedrückt werden. Ein Mol Alkalimetallborhydrid enthält 4 Äquivalente Hydridionen, und die Menge des erforderlichen Reagens kann dementsprechend als 0,200 bis 0,275 Mol Alkalimetallborhydrid ausgedrückt werden· Es versteht sich, daß das Alkalimetallborhydrid in Mengen von weniger als etwa 0,8 Äquivalenten pro Mol 2,5-Diketogluconat zur selektiven Reduktion des 2,5-Diketogluconats verwendet werden kann. In diesem Pail jedoch wird die Ausbeute an Gemisch der 2-Ketosäuren entsprechend niedriger sein. Das erfindungsgemäße Verfahren ist auf die Erzielung optimaler Gesamtausbeuten des gewünschten Produktgemischs gerich tet. Die vorliegende Beschreibung sowie die Ansprüche umfassen eine Methode zur praktischen Durchführung des erfin dungsgemäßen Verfahrens, wobei nur ein Teil des 2,5-Diketo gluconats umgesetzt wird und nicht-umgesetztes Ausgangsmaterial anschließend zur weiteren Reaktion rückgeführt werden kann.
Während der Reaktion des 2,5-Diketogluconats mit dem Alkalimetallborhydrid sollte der pH-Wert der Lösung über 5 gehalten werden, vorzugsweise zwischen 6 und 10,5. Wird 2,5-Diketogluconsäure als Ausgangsmaterial verwendet, sollte der pH vor der Zugabe des Alkalimetallborhydrids auf über 5 eingestellt werden. Der pH-Wert einer wässrigen, durch Fermentation erzeugten Lösung von Natrium- oder Calcium-2,5-diketogluconat liegt gewöhnlich unter 5, und der pH sollte ebenso auf einen Wert über 5 eingestellt werden, bevor das Borhydrid zugesetzt wird. Dies kann durch Zugabe irgendeiner Base geschehen, vorzugsweise aber wird eine Natriumverbindung, wie Natriumcarbonat oder Natrium-
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hydroxid, verwendet. Alternativ kann der pH-Wert gleichzeitig mit der Borhydridzugabe eingestellt werden, indem das Borhydrid in einer basischen Lösung, wie Natriumhydroxid, gelöst wird, so daß bei Zugabe der basischen Borhydridlösung der pH der wässrigen Lösung sofort auf einen Wert über 5 eingestellt wird. In diesem Falle sollte ein Zuschuß für die kleine Menge an Borhydrid erfolgen, der durch die sauren Bedingungen zersetzt wird, bevor der pH-V/ert auf über 5 eingestellt ist, indem ein geringer Überschuß über die stöchiometrisch erforderliche Menge zugegeben wird.
Das Borhydrid kann in Teilmengen langsam über eine gewisse Zeitspanne zugegeben werden, z.B. durch Zutropfen der basischen Lösung des Borhydrids unter Rühren der Lösung des 2,5-Diketogluconats. Vorzugsweise wird das Borhydrid zu Beginn der Reaktion in einer Charge bei einer Temperatur unter 25°C zugesetzt.
Die Reduktion kann auch in einem Pließreaktionssystem durchgeführt werden, wenn allgemein eine Lösung des Alkalimetallborhydrids mit dem das 2,5-Diketogluconat enthaltenden Strom gemischt oder in diesen eingespritzt wird.
Die zur Vervollständigung der Reaktion erforderliche Zeit hängt von der Temperatur der Reaktion und der Zugabegeschwindigkeit des Borhydrids zu dem 2,5-Diketogluconat ab, im allgemeinen aber sind die Reaktionszeiten verhältnismäßig kurz, und die Reaktion ist in Zeiten von etwa 10 min bis etwa 2 h beendet.
Während der Zugabe des Alkalimetallborhydrids sollte die Temperatur der wässrigen Lösung zwischen etwa -300C und 500C und vorzugsweise zwischen -250C und 25°C gehalten werden· Über 500C kann Zersetzung der Reaktionskomponenten festzustellen sein.
Vorteilhafterweise kann die Reduktionsreaktion in Gegenwart eines Bor komplexierenden Mittels durchzuführen sein, das
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im Reaktionsmedium gelöst oder dispergiert ist. Durch die Reduktionsreaktion entsteht Borsäure, und diese kann mit dem 2,5-Diketoglttconat-Ausgangsmaterial komplexieren. Mit einem Bor komplexierenden Mittel ist jede Verbindung oder jeder Stoff gemeint, der das Komplexieren der Borsäure mit dem 2,5-Diketogluconat hemmt oder verhindert, z.B. bevorzugt durch Reaktion mit oder Adsorption von Borsäure, ohne aber die Reaktion zu stören. Geeignete Bor komplexierende Mittel sind Alkalimetallfluoride, Ammoniumfluorid und Bor adsorbierende Ionenaustauscherharze. Eine Reihe solcher Harze sind im Handel erhältlich. Ein besonders brauchbares Beispiel für letztere ist Amberlite XE-243. Es sollte genügend Bor komplexierendes Mittel vorhanden sein, um die gebildete Borsäure zu komplexieren. So sollten etwa 4 Mol KLuorid für jedes Mol zur Reduktion eingesetzten Natriumborhydrids verwendet werden. Die Menge des verwendeten Ionenaustauscherharzes beträgt gewöhnlich etwa 0,5-1 Volumen Harz zu 1 Volumen 2,5-Diketogluconat-Lösung in einem ansatzweisen Verfahren, die eingesetzte Menge wird aber notwendigerweise mit dem bestimmten verwendeten Harz und den Reaktionsbedingungen variieren.
Am Ende der selektiven Reduktion zur Bildung des Gemische eines 2-Ketogulonats und eines 2-Ketogluconats kann nichtumgesetztes 2,5-Diketogluconat zur weiteren Umsetzung rückgeführt oder durch Erwärmen mit Säure oder Base wirksam entfernt werden. Soll das nicht-umgesetzte 2,5-Diketogluconat weiteren Reduktionsreaktionen unterworfen werden, wird die anfängliche Reduktion, vorzugsweise in Gegenwart eines Bor komplexierenden Mittels, wie vorstehend beschrieben, durchgeführt.
Das Gemisch der 2-Ketogulonsäure und der 2-Ketogluconsäure kann durch Filtrieren des Reaktionsgemische und Einstellen des Piltrats auf einen pH zwischen 1,5 und 2 durch Zugabe von Säuren, wie konzentrierter Schwefelsäure, und Abfil-
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trieren und Verwerfen jedes gebildeten Niederschlags isoliert werden. Die 2-Ketogulonsäure und die 2-Ketogluconsäure können durch Entfernen des Wassers oder des Wassers mit dem organischen Cosolvens, beispielsweise durch Gefriertrocknen, gewonnen werden. Das Verhältnis von 2-Ketogulonsäure zu 2-Ketogluconsäure in dem Gemisch kann durch Flüssigchromatographie der Methylester unter Verwendung eines Gemischs von Borsäure (0,6 m) und Ammoniumformiat (0,4 m) in Wasser als mobiler Phase mit Aminexharz Typ A 25 einer Teilchengröße entsprechend einer lichten Maschenweite von 0,30 - 0,147 mm (50 - 100 mesh) als stationärer Phase oder durch Dünnschichtchromatographie unter Verwendung eines Celluloseträgers bestimmt werden.
Das Gemisch von 2-Ketogulonsäure und 2-Ketogluconsäure kann leicht in Ascorbin- und Erythorbinsäure überführt werden. Das Gemisch der 2-Ketosäuren kann durch Rückflußkochen in Methanol in Gegenwart eines sauren Katalysators, wie Salzsäure oder eines Sulfon-Ionenaustauscherharzes für 3 bis 24 h in die Methylester überführt werden. Andere Ester können auf diese Weise unter Einsatz des geeigneten Alkohols hergestellt werden. Die Ester bilden sich direkt, wenn ein Alkylester der 2,5-Diketogluconsäure das Ausgangsmaterial für die selektive Reduktion ist. Das Gemisch der Methylester kann getrennt werden und wird dann in Methanol in Gegenwart einer Base, wie Natriumbicarbonat, in inerter Atmosphäre rückflußgekocht. Beim Abkühlen fallen Natriumascorbat und Natriumisoascorbat aus. Die Rohsalze werden abfiltriert, mit Wasser gemischt und mit einem Kationenaustauscherharz, wie Dowex 50, entionisiert. Das Wasser wird entfernt, und die Ascorbinsäure und die Isoascorbinsäure werden aus Methanol/Wasser umkristallisiert, um ein Gemisch von Ascorbin- und Isoascorbinsäure zu ergeben. Wenn gewünscht, kann Ascorbinsäure durch Umkristallisieren aus einer 4:1-Methanol/Wasser-Lösung erhalten werden. Andere
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geeignete Lösungsmittel oder Cosolventien können, wenn gewünscht, verwendet werden· Gewünschtenfalls können die Methylester der 2-Ketogulonsäure und der 2-Ketogluconsäure getrennt und in Ascorbinsäure bzw· Isoascorbinsäure unter Anwendung der gleichen Bedingungen, wie oben für das Gemisch der Ester beschrieben, überführt werden·
Bei einem bevorzugten Verfahren kann Ascorbinsäure selektiv aus einem Gemisch von 2-Ketogulonsäure und 2-Ketogluconsäure hergestellt werden. Dies ist besonders vorteilhaft, wenn das einen hohen Anteil an 2-Ketogulonsäure enthaltende Gemisch entstanden ist, ζ·Β· durch Reduktion von Natrium-2,5-diketogluconat mit Natriumborhydrid· Das durch die Reduktion mit Borhydrid erhaltene Säuregemisch wird in einem geeigneten organischen Lösungsmittel, wie Xylol, auf etwa 50 bis 1300C, vorzugsweise 60 bis 900C, in Gegenwart einer Säure der Gruppe Salzsäure, Bromwasserstoffsäure, Schwefelsäure und Austauscherharze mit Sulfonsäuregruppen erwärmt. Die bevorzugte Säure ist Chlorwasserstoffsäure. Nach 3- bis 12-stündigem Erwärmen, je nach der angewandten Temperatur, ist die Lacton-Bildung der 2-Ketogulonsäure zu Ascorbinsäure praktisch abgeschlossen. Hierbei entsteht keine Isoascorbinsäure, was zu einer einfachen Methode der selektiven Bildung von Ascorbinsäure aus Gemischen von 2-Ketogulonsäure und 2-Ketogluconsäure führt, gebildet durch Reduktion eines 2,5-Diketogluconats durch Borhydrid· Diese säurekatalysierte Lacton-Bildung kann auch eingesetzt werden, um Gemische der Allylester der 2-Ketogulonsäure und der 2-Ketogluconsäure in Ascorbinsäure zu überführen.
Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele weiter veranschaulicht, ohne natürlich auf die Einzelheiten dieser Beispiele beschränkt zu sein.
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Beispiel 1
Zu einer rasch gerührten Lösung von 20 1 filtrierter roher Fermentationsbrühe mit einem Gehalt von 10 % Calcium-2,5-diketogluconat (CgH7O7-I,5 H2O, MG 238, 0,84 m) bei 0° (Eiswasserbad) wurden 42,4 ml an 2,2 Mol NaBH. in 7 m NaOH (0,93 m an H) mit einer Geschwindigkeit von 1 ml/min gegeben. Der pH der Lösung stieg rasch von 3,65 auf 10,2. Die erhaltene Aufschlämmung wurde filtriert, das Piltrat mit konzentrierter HpSO. auf pH 1,6 eingestellt und der erhaltene Niederschlag abfiltriert und verworfen. Entfernen des Wassers durch Gefriertrocknen lieferte 246 g gefriergetrocknete Feststoffe. Ein Teil hiervon wurde verestert und durch Flüssigchromatographie mit einem internen Standard analysiert und ergab ein Verhältnis von 78:22 an 2-Ketogulonsäure zu 2-Ketogluconsäure in einer Gesamtausbeute von 79 %.
Eine Lösung von 10 g der gefriergetrockneten 2-Ketogulonsäure und 2-Ketogluconsäure aus der obigen Reduktion in 50 ml MeOK wurde mit 1 g Dowex 50-Harz behandelt und 12 h rückflußgekocht. Beim Abkühlen wurde das Harz abfiltriert, und die rohen Methylester nach Entfernen des Lösungsmittels als Öl isoliert.
Dieses rohe Methylestergemisch wurde mit 1,5 Äquivalenten NaHCO-, in Methanol gebracht und 6 h unter Stickstoffatmosphäre rückflußgekocht. Beim Abkühlen fielen die Natriumsalze der Ascorbin- und Isoascorbinsäure aus der Lösung aus. Die Rohsalze wurden abfiltriert, in Wasser gebracht und mit Dowex 5O-Kationenaustauscherharz entionisiert. Nach Entfernen des Wassers kristallisierte der rohe Ascorbin/lsoascorbinsäurerückstand aus Methanol/Wasser und lieferte ein Gemisch von Ascorbin- und Isoascorbinsäure. Umkristallisieren aus 4:1 Methanol/Wasser lieferte Ascorbinsäure.
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Beispiel 2
Eine 10 #ige wässrige Lösung von Natrium-2,5-diketogluconat wurde auf einen pH von 6,1 durch Zugabe von Natriumcarbonat eingestellt, Methanol wurde zu 50 Volumenprozent zugesetzt, und die Lösung wurde auf -15 bis -250C gekühlt. Ein Äquivalent Natriumborhydrid wurde der gekühlten Lösung zugesetzt, die 6 h bei -15 bis -250C und über Nacht bei Raumtemperatur gerührt wurde. Durch Ausfällung mit Methanol und Filtrieren wurde ein Gemisch von Natrium-2-Ketogulonat und-2-ketogluconat isoliert. Analyse der Methylester durch Flüssigchromatographie zeigte ein 78:22-Verhältnis von 2-Ketogulonsäure zu 2-Ketogluconsäure im Produktgemisch.
Beispiel 3
Unter Anwendung der Methode des Beispiels 2 erfolgte eine Reduktion von Calcium-2,5-diketogluconat mit Natriumborhydrid bei O0C und verschiedenen pH-Werten. Die Gemische des gebildeten 2-Ketogulonats und 2-Ketogluconats wurden durch Flüssigchromatographie zur Bestimmung des Verhältnisses von 2-Ketogulonsäure und 2-Ketogluconsäure analysiert. Die erhaltenen Ergebnisse waren wie folgt:
pH Lösungsmittel 2-Ketogulonsäure:
2-Ketogluconsäure-VerhäH;nJ1g 6,37 Wasser:Methanol (a) 69:31
8,23 Wasser:Methanol 68:32
8,65 Wasser 45:55
(a) 1:1 Volumenverhältnis.
Beispiel 4
Unter Anwendung der Methode des Beispiels 2 wurde Natrium-2,5-Diketogluconat mit Natriumborhydrid in Wasser/Methanol-Lösung (Volumenverhältnis 1:1) zwischen -15 und -200C bei
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verschiedenen pH-Werten reduziert. Die gebildeten Gemische von 2-Ketogulonat und 2-Ketogluconat wurden durch Plüssigchromatographie zur Bestimmung des Verhältnisses von 2-Ketogulonsäure zu 2-Ketogluconsäure analysiert. Die erhaltenen Ergebnisse waren wie folgt:
2-Ketogulonsäure:
p_H 2-Ketogluconsäure-Verhältnis
6,10 78:22
8,60 77:23
8,80 77:23
10,20 71:29
Beispiel 5
Unter Anwendung der Methode des Beispiels 2 wurde Natrium-2,5-diketogluconat in Wasser/Methanol-Lösung bei pH zwischen 7,9 und 8,6 bei verschiedenen Temperaturen mit Natriumborhydrid reduziert. Die Verhältnisse von 2-Ketogulonsäure zu 2-Ketogluconsäure in den erhaltenen Produkten wurden durch Flüssigchromatographie bestimmt. Die erhaltenen Ergebnisse waren wie folgt:
2-Ketogulonsäure:
Temp. C 2-Ketogluconsäure-Verhältnis
24 77:23
0 80:20
-15 bis -20 77:23
Beispiel 6
Unter Anwendung der Methode des Beispiels 2 wurde Natrium-2,5-diketogluconsäure in Wasser bei O0C und einem pH von 8 sowie verschiedenen Konzentrationen an Natrium-2,5-diketogluconat mit Natriumborhydrid reduziert. Die Verhältnisse
der 2-Ketogulonsäure zur 2-Ketogluconsäure in den erhaltenen Produkten wurden durch Plüssigchromatographie bestimmt. Die erhaltenen Ergebnisse waren wie folgt:
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41
Konzentration an Natrium 2,5-diketogluconat. Gew.9
10
20
2-Ketogulonsäure: 2-Ketogluconsäure-Verhältni3
75:25 79:21 56:44
Beispiel 7
Die Reduktionsreaktion wurde unter Verwendung verschiedener Alkalimetallborhydride und 2,5-Diketogluconate verschiedener Gegenionen durchgeführt· Die Verhältnisse von 2-Ketogulonsäure zu 2-Ketogluconsäure in den erhaltenen Gemischen wurden durch Flüssigchromatographie bestimmt. Die Bedingungen der Reaktionen und die erzielten Ergebnisse waren wie folgt:
Borhydrid- Li 2,5-Diketo- -15 Temt -20 PH 2-Ketogulonsäure:
Ion Na gluconat -15 OC -20 2-Ketogluconsäure-
Na -15 -20 Verhältnis
Na Li -15 bis -20 8,26 48:52
K Li -15 bis -20 8,06 63:37
Na Na -15 bis -20 8,60 77:23
Na K bis 8,08 64:36
Li K bis 7,97 67:33
Li NMe. bis 8,61 63:37
Na Ca 4 8,65 45:55
Na Li 0 8,0 48:52
Na 0 Beispiel 8 8,0 47:53
Li 0 8,0 63:37
Na 0 8,0 79:21
Die Reduktion von Calcium-2,5-diketogluconat mit 4,4 Mol Natriumborhydrid in 14 Mol Natriumhydroxid wurde bei O0C in Wasser, das verschiedene Cosolventien enthielt, durchgeführt. Die Verhältnisse von 2-Ketogulonsäure zu 2-Ketogluconsäure in den erhaltenen Gemischen wurden durch Flüssigchromatographie bestimmt. Die erhaltenen Ergebnisse waren wie folgt:
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Cosolvens Wasser: Cosol- 2-Ketogulonsäure:
vens-Verhältnis 2-Ketogluconsäure-
Verhältnis
Äthylenglykol 6:1 72:28
Acetonitril 4:1 76:24
Dimethylformamid 4:1 72:28
Dimethylsulfoxid 6:1 71:29
kein - 77:23
Beispiel 9
15 g isoliertes Calcium^, 5-diketogluconat wurden in 150 ml Wasser gelöst, und 6,61 g Natriumcarbonat vrurden bei O0C unter Rühren der Lösung zugesetzt. Der pH der Lösung stieg auf 9,57. 0,49 g Natriumborhydrid wurden der Lösung bei 00C zugesetzt. Nach 15-minütigem Rühren wurde das Gemisch filtriert und das Piltrat über ein saures Ionenaustauscherharz geführt. Nach Gefriertrocknen und Herstellung der Methylester, wie in Beispiel 1 beschrieben, ergab die Flüssigchromatographie-Analyse ein Verhältnis von 2-Ketogulonsäure zu 2-Ketogluconsäure von 85:15.
Beispiel 10
Eine geeignete Methode zur Herstellung von Ascorbinsäure ist wie folgt:
In einen Reaktionsbehälter werden 10 g eines 80:20-Gemischs von 2-Ketogulonsäure und 2-Ketogluconsäure gegeben. Hierzu werden 15 ml Xylol und 2 ml konzentrierte Salzsäure gegeben und das Gemisch dann 5 h auf 65 erwärmt, wobei kräftig gerührt wird. Aus dem Reaktionsgemisch kann Ascorbinsäure gewonnen und durch Umkristallisieren gereinigt werden.
Beispiel 11 Zu 50 ml 20 %igen Natrium-2,5-diketogulonats bei O0C wur-
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den 0,8 ml 10 %iges Natriumhydroxid zur Einstellung des pH von 5,15 auf 9,70 gegeben. Natriumborhydridpulver (11,26 mMol) wurde sofort zugesetzt. Bei einem pH von 10,60 nach 10 min wurde das Gemisch auf einen pH von 7 mit konzentrierter Schwefelsäure eingestellt. Analyse des reduzierten Gemischs durch Hochdruck-Flüssigchromatographie (HPLC; Aminex A-25-Harz, 0,5 m NHZ1HCO2" als Elutionsmittel) zeigte saubere Reduktion zu einem Gemisch von Natrium-2-ketogulonat und Natrium-2-ketogluconat in 85 % Ausbeute.
Zur Bestimmung des Verhältnisses von 2-Ketogulonat zu 2-Ketogluconat wurde der gefriergetrocknete Peststoff aus 5 ml des reduzierten Gemischs mit 15 ml Methanol und 0,275 ml konzentrierter Schwefelsäure verestert. Der erhaltene Methylester wurde gaschromatographisch als persilyliertes Derivat (hergestellt durch Behandlung mit "Tri-Sil/TBT") analysiert. Auftrennung an einer 3 % OV-210-Säule bei 1350C (30 ml/min Strömungsgeschwindigkeit) zeigte ein 85:15-Verhältnis von Methyl-2-ketogulonat zu Methyl-2-ketogluconat.
Beispiel 12
In einen 1 1 fassenden Dreihals-Rundkolben mit einem Stickstoffauslaß, Rückflußkühler und mechanischem Rührer wurden 100 g (0,42 Mol) Calcium-2,5-diketogluconsäure-Trihydrat, 800 ml Methanol und 37 ml (0,84 Mol) konzentrierte Schwefelsäure gegeben. Das Gemisch wurde über Nacht unter Rühren rückflußgekocht. Nach dem Abkühlen auf Raumtemperatur wurde das Gemisch zum Entfernen auegefallenen Calciumsulfate filtriert und über 500 ml Amberlyst A-21 schwach basisches Ionenauetauscherharz geführt. Nach dem Entfernen von Lösungsmittel aus dem blaßgelben Filtrat fällt eine kristalline Verbindung aus der Lösung aus. Nach dem Filtrieren wurde der Rückstand
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mit kaltem Methanol gewaschen und lieferte 24,6 g (23 %) Methyl-2,5-diketogluconat-5,5-dimethylacetal: Schmp. 170-172°; ^cZ23 = 37,97° (1 = 1 cm, H2O); Massenspektrum m/e (70 eV) 203, 191, 175, 161, 157, 143, 133; IR (KBr), cm"1: 1754 (C=O), 3333 (OH); NMR-(DMS0-d6) SR 6,55 (s, 1, OH), 4,64 (Dublette, 2, -OH) 3,68 (s, 3, CH3OO), 3,33 und 3,22 (Singuletts, 6, (CH,O-)9C-); NMR (DMSO-d^) Sn 170,71 (s, 1,
O JC- DC
-CO-), 98,46 (s, 1, anomer), 97,17 (s, 1 anomer), 74,59 (d, 1, -C-OH), 72,60 (d, 1, -C-OH), 60,90 (t, 1, -CH2-O), 53,96 (q, 1, CH3O-), 49,73 (q, 1 CH3-O), 52,02 (q, 1, CH3-O-),
Analyse, ber. für C9H16O8: C, 42,86; H, 6,39; gef: 43,13; H, 6,09.
Beispiel 13
In einen 2 1-Dreihals-Rundkolben mit einem Stickstoffauslaß, einem Soxhlet-Extraktor und mechanischem Rührer wurden 28 g (112 mMol) gefriergetrocknetes Natrium-2,5-diketogluconat, 1300 ml Methanol und 5 ml (90 mMol) konzentrierte Schwefelsäure gegeben. Das Gemisch wurde 11,5 h rückflußgekocht. Das Methanolkondensat wurde kondensiert und dann über 20 g Linde-Molekularsiebe Nr. 4A in einem Soxhlet-Extraktionsfinger geführt und in das Reaktionsgemisch zurückgeführt. Nach dem Abkühlen auf Raumtemperatur wurde dae Gemisch zum Entfernen ausgefallenen Natriumsulfats filtriert und über 200 ml Amberlyst A-21 schwach basisches Ionenaustauscherharz geführt. Behandlung mit entfärbender Kohle und anschließendes Filtrieren ergab ein schwach orangefarbenes Filtrat, das im Vakuum eingeengt wurde und eine weiße kristalline Verbindung lieferte. Der Feststoff wurde gesammelt und mit kaltem Methanol gewaschen und ergab 7,0 g (24 %) Methyl—2,5—diketogluconat—5,5—dimethylacetal, in der Zusammensetzung identisch mit dem aus dem Calciumsalz der 2,5-
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Diketogluconsäure erhaltenen, wie in Beispiel 12 gezeigt.
In gewissen Fällen wurde gefunden, daß der weiße kristalline Niederschlag aus einem Gemisch des gewünschten 5,5-Dimethylacetals und von Methylcomenat besteht. NMR-Spektrum von Methyl-2,5-diketogluconat-5,5-dimethylacetal
(DMSO-d,): 3,68 (s, 3, -C-OCH,), 3,65 (s, 2, -CHp-), 3,51
OH
(d, 2, -CH-, j = 2Hz), 3,33 (s, 3, -OCH3) und 3,22 (s, 3, -OCH3)O; Methylcomenat (DMSO-dg): SH 8,19 (s, 1, -H), 6,98 (s, 1 -H), und 3,86 (s, 3, -C-OCH3). Das Vorhandensein dee Methylcomenats kann durch fraktioniertes Eluieren an der Amberlyst A-21-Säule beseitigt werden; das Methylcomenat wird zuletzt mit Methanol eluiert.
Beispiel 14
Ein 250 ml-Rundkolben mit 5,0 g (19,8 mMol) Methyl-2,5-diketogluconat-5,5-dimethylacetal, 150 ml Wasser und 3 ml 6 η Salzsäure wurde 45 min bei 80° gerührt, gekühlt, und die wässrige Lösung wurde über eine Säule mit 40 ml Amberlyst A-21-Ionenaustauscherharz geführt. Die neutralisierte Elutionsflüssigkeit wurde dann gefriergetrocknet und lieferte 2,2 g (100 %) Methyl-2,5-diketogluconat als bröckeliges, instabiles gelbes Pulver, nach Hochdruckflüssigkeits· Chromatographieanalyse homogen (Aminex A-25-Harz, 0,5 m NH4 +HCO2" als Elutionsmittel): IR (EBr) cm"1 3330 (s, OH), 1736 (s, Me-ester); NMR (D2O) 6Q 170,00 (s, Ester-Kohlenstoff), 96,86 und 92,84 (Singuletts, anomer), 73,20 und 71,50 (Dubletts, -CH-OH), 65,99 (t, -CH2-O-), 53,95 (q, CH3-O).
Beispiel 15
Eine 500 mg (1,98 mMol)-Probe Methyl-2,5-diketogluconat-5,5-dimethylacetal, versetzt mit 5 ml 95:5 Trifluoressigsäure/HgO, wurde 5 min unter Stickstoff bei Raumtemperatur
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gerührt. Trifluoressigsäure/Wasser wurde durch 20-minütiges Einengen im Vakuum entfernt. Methyl-2,5-diketogluconat wurde als weißer Peststoff in 100 % Ausbeute isoliert und erwies sich nach HPLC-Analyse (Aminex A-25-Harz, 0,5 m NH4 +HCO2" als Elutionsmittel) als homogen.
Beispiel 16
Das Produkt von Beispiel 14 wurde in 150 ml Wasser gebracht, auf 0° gekühlt, und der pH wurde mit 1 η NaOH auf 7,5 eingestellt. Zu dem rasch gerührten Gemisch wurden 215 mg Natriumborhydrid gegeben. Nach 1 min wurde das Gemisch über 40 ml einer Ionenaustauschersäule mit 50 % Dowex 50 und 50 ^Amberlyst A-21-Harz geführt. Das Piltrat wurde im Vakuum zu einem festen Gemisch von Methyl-2-ketogulonat und Methyl-2-ketogluconat, 3,7 g, eingeengt. Der rohe Feststoff wurde mit 5,99 g Natriumbicarbonat in 50 ml 95 %iges Äthanol gebracht und 4 h unter Stickstoff rückflußgekocht. Nach dem Abkühlen wurde das Reaktionsgemisch mit überschüssigem Dowex 50 entionisiert und dann im Vakuum zu einem gelben Öl eingeengt. GLPC-Analyse des pertrimethylsilylierten Reaktionsgemischs (150°, 1,5 m-Säule OV-210) ergibt ein 78:22~Verhältnis von Ascorbinsäure zu Isoascorbinsäure in einer Gesamtausbeute von 20 % nach Jodtitration.
Beispiel 17
Zu 50 ml 12 %igen wässrigen Natrium-2,5-diketogluconata (28,04 mMol) wurden 45 ml Amberlite XE-243-Ionenaustauscherharz gegeben. Das Gemisch wurde in einem Eis/Wasser-Bad bei O0C gerührt. Unter Zutropfen 10 %igen Natriumhydroxids wurde der pH auf 10,8 eingestellt. Nach 10-minütiger Behandlung mit 0,265 g Natriumborhydrid (7,01 mMol) wurde mit konzentrierter Schwefelsäure auf pH 7 eingestellt. Halbstündiges Rühren lieferte nach dem Filtrieren des Harzes ein reduziertes Gemisch, von dem ca. 50 % des anfangs vor-
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handenen Bors entfernt wurde. Ein 85:15-Geinisch von 2-Zetogulonsäure und 2-Ketogluconsäure wurde in 90 %iger Ausbeute erhalten.
Beispiel 18
Zu 50 ml 12 %iger wässriger Natrium-2,5-diketogluconsäure. (28,04 mMol) wurden 35 ml Amberlite XE-243-Ionenaustauscherharz gegeben. Das Gemisch wurde in einem Eis/Wasser-Bad bei O0C gerührt. Unter Zutropfen 10 #igen Natriumhydroxids wurde der pH auf 10,8 eingestellt. Nach Zugabe von 0,212 g Natriumborhydrid (5,61 mMol) wurde ein pH-Anstieg auf 11,55 beobachtet. Nach 10 min wurde das Gemisch mit konzentrierter Schwefelsäure zur Einstellung des pH von 11,2 auf 7 versetzt. Nach halbstündigem Rühren wurde das teilweise reduzierte Gemisch zur Entfernung des Harzes filtriert.
Zu der teilweise reduzierten Losung wurden weitere 10 ml Amberlite XE-243-Harz gegeben. Nach dem Abkühlen auf O0C wurde die Lösung mit 10 #igem Natriumhydroxid auf pH 10,8 eingestellt. Weitere 53 mg (1,40 mMol) Natriumborhydrid wurden zugesetzt. Nach 10 min wurde konzentrierte Schwefelsäure zur Einstellung des pH auf 7 zugesetzt. Nach viertelstündigem Rühren wurde das Gemisch filtriert. HPLC-Analyse zeigte vollständige Reduktion von Natrium-2,5-diketogluconat zu Natrium-2-ketogulonat und Natrium 2-ketogluconat. Sehr wenig Borsäure oder mögliche Oberreduktionsprodukte wurden beobachtet. Unter Anwendung der HPLC-Analyse mit 2-Imidazolidon als internem Standard wurde eine 96 i&Lge Ausbeute an 85:15-Gemisch von 2-Ketogulonsäure und 2-Ketogluconsäure ermittelt.
Beispiel 19
Zu einer rasch gerührten 12 tfigen wässrigen Lösung von- Natrium-2,5-diketogluconat (28,04 mMol), in einem Eis/Wasser-
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Bad auf O0C gekühlt, wurden 2,355 g (56,08 mMol) Natriumfluorid gegeben. Unter Zutropfen 10 %igen Natriumhydroxids wurde der pH von 4,3 auf 10,8 eingestellt. Zehn Minuten nach der Zugabe von 0,530 g Natriumborhydrid (14,02 mMol) wurde der pH mit konzentrierter Schwefelsäure auf 7 eingestellt. HPLC-Analyse (Aminex A-25-Harz, 0,5 m NH4 +HCO2"" als Elutionsmittel) zeigte weniger Bor anwesend als ohne das Harz. Nach dem Rühren des Gemischs über Nacht schied sich eine kleine Menge weißen Peststoffs aus und wurde abfiltriert. Die Ausbeute an einem 85:15-Gemisch. von 2-Ketogulonsäure und 2-Ketogluconsäure wurde zu 90 % bestimmt.
Beispiel 20
Zu einer rasch gerührten Lösung von 55 mMol Natrium-2,5-diketogluconsäure in 150 ml HpO bei 0° und einem pH von 9,5 wurden 12,7 mMol Natriumborhydrid über 15 min zugegeben. Nach beendeter Zugabe wurde der pH der Lösung mit 6 η Salzsäure auf etwa 7 eingestellt und gefriergetrocknet, um 16,3 g Feststoffe zu ergeben. Eine 15,0 g-Portion des gefriergetrockneten Peststoffs wurde in 250 ml Methanol:Wasser/95: 5 mit 100 ml Amberlyst 15-Ionenaustauscherharz gelöst und über Nacht rückflußgekocht. Nach dem Abkühlen wurde das Harz abfiltriert, das Pil trat über 4-0 ml Amberlyst A-21-Ionenaustauscherharz geführt und im Vakuum eingeengt. Kristalle, die beim Stehen auftraten, wurden abfiltriert und mit Aceton gewaschen und lieferten 2,21 g (21 %) Methyl-2-ketogulonaMSchmp. 150-154°, Lit. 155-157°), nach HPLC-Analyse und ^C-Spektroskopie zu 97 % isomerenrein. Das Methyl-2-ketogulonat kann durch Erwärmen mit Natrlumbicarbonat unter Stickstoff in Ascorbinsäure überführt werden.
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Claims (22)

Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung eines 2-Ketogulonat- und 2-Ketogluconat-Gemisehs, dadurch gekennzeichnet, daß ein 2,5-Diketogluconat aus der Gruppe 2,5-Diketogluconsäure, n-Alkylester dieser Säure mit Alkylgruppen mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen und Salze dieser Säure mit einem Gegenion aus der Gruppe Alkalimetall, Erdalkalimetall, Ammonium- und Tetraalkylammonium mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen in jeder Alkylgruppe pro Mol mit etwa 0,8 bis 1,1 Äquivalenten eines Alkalimetallborhydrids in Lösung bei einem pH über 5 und einer Temperatur zwischen etwa -300C und 50°C zusammengebracht wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Temperatur von etwa -25°C bis +250C zusammengebracht wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß es bei einem pH zwischen etwa 6 und 10,5 durchgeführt wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es bei einer Konzentration des 2,5-Diketogluconats zwischen etwa 5 und 20 Gewichtsprozent der lösung durchgeführt wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es mit Natrium als Alkalimetall-Gegenion durchgeführt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß es mit Calcium als Erdalkalimetall-Gegenion durchgeführt wird.
ORtGWAL INSPECTED 809824/0815
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es mit Methyl-2,5~diketogluconat als Alkylester der 2,5-Diketogluconsäure durchgeführt wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4» dadurch gekennzeichnet, daß es mit Tetramethylammonium als dem Tetraalkylammonium-Gegenion durchgeführt wird.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es mit Natriumborhydrid als Alkalimetallborhydrid durchgeführt wird.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es in wässriger Lösung durchgeführt wird.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß es in wässriger Lösung, die ein Cosolvens aus der Gruppe einee Alkanols mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, eines Alkandiols mit 2 bis 4 Kohlenstoffatomen, Acetonitril, Dimethylsulfoxid und Dimethylformamid enthält, durchgeführt wird.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß es mit Methanol als Cosolvens durchgeführt wird.
13· Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es in Gegenwart eines Bor komplexierenden Mittels aus der Gruppe eines Alkalimetallfluoride, Ammoniumfluorid und Bor adsorbierendes Ionenaustauscherharz durchgeführt wird.
14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gemisch des 2-Ketogulonats und des 2-Ketogluconats mit einer Säure aus der Gruppe Salzsäure, Bromwasserstoffsäure, Schwefelsäure und sulfonierter Ionenaustauscherharze bei einer Temperatur zwischen etwa 50 und 1300C bis zu praktisch
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vollständiger Lacton-Bildung zu Ascorbinsäure in Kontakt gebracht wird.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß es mit Salzsäure durchgeführt wird·
16. Verfahren nach Anspruch 15» dadurch gekennzeichnet, daß es bei einer Temperatur von etwa 60 bis 90°C durchgeführt wird.
17. n-Alkylester der 2,5-Diketogluconsäure mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen in der Alkylgruppe.
18. Ester nach Anspruch 17 mit Methyl, Äthyl oder n-Propyl als Alkylgruppe.
19. Methyl-2,5-diketogluconat*
20. Alkyl-2,5-diketogluconat-5,5-dialkylacetal jeweils mit einer n-Alkylgruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen,
21. Methyl-2,5-diketogluconat-5»5-dimethylacetal·
22. Verfahren zur Herstellung eines n-Alkylesters der 2,5-Diketogluconsäure, dadurch gekennzeichnet, daß (a) eine Lösung von2,5-Diketogluconsäure oder deren Salz mit einem Gegenion aus der Gruppe Alkalimetall, Erdalkalimetall, Ammonium oder Tetraalkylammonium mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen in jeder Alkylgruppe in einem n-Alkanol mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen bei einer Temperatur von etwa 50 bis 1000C erwärmt und (b) das Produkt der Stufe (a) mit wässriger Säure bei einer Temperatur zwischen etwa -100C bis 30°C bis zur praktisch vollständigen Überführung in den gewünschten n-Alkylester hydrolysiert wird.
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