Research Collection Doctoral Thesis Versuch zu einem neuen Aufbau von Ketohexosen Synthese des d-Gluco-3-keto-octonsäurelactons und der d- Xylosonsäure Author(s): Prince, Roger Publication Date: 1937 Permanent Link: https://doi.org/10.3929/ethz-a-000097564 Rights / License: In Copyright - Non-Commercial Use Permitted This page was generated automatically upon download from the ETH Zurich Research Collection . For more information please consult the Terms of use . ETH Library
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Research Collection
Doctoral Thesis
Versuch zu einem neuen Aufbau von KetohexosenSynthese des d-Gluco-3-keto-octonsäurelactons und der d-Xylosonsäure
Würde eines Doktors der technischen Wissenschaften
genehmigte
Promotionsarbeit
vorgelegt von
Roger Prince
Diplomierter Ingenieur-Chemiker
aus Neuchâtel
Referent : Herr Prof. Dr. L. Ruzicka
Korreferent : Herr Prof. Dr. T. Reichstein
Turbenthal 1937 Buchdruckerei Robert Furrers Erben
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MEINEN LIEBEN ELTERN!
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Herrn Prof. Dr. T. REICHSTEIN
unter dessen Leitung vorliegende Arbeiten
ausgeführt wurden, möchte ich für sein
weitgehendes Entgegenkommen und Inter¬
esse auch an dieser Stelle meinen ergeben¬
sten Dank aussprechen. Es ist mir eine
angenehme Pflicht, Herrn Prof. Dr. L.
RUZICKA für sein Wohlwollen zu danken.
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INHALTSVERZEICHNIS
I. TEIL: Versuch zu einem neuen Aufbau von Keto-
hexosen 9
Allgemeines 9
a) Versuch mit Dibenzal-tf-xylonsäure 11
b) Herstellung von Diaceton-/-arabit und Versuch zur
Überführung desselben in Diaceton-/-arabonsäure 13
c) Herstellung von Diaceton-/-sorbit und Versuch zur
Oxydation desselben zu einer Diaceton-pentonsäure 14
Experimenteller Teil 14
rf-Xylonsäure 15
Dibenzal-fif-xylonsäure 16
Dibenzal-rf-xylonsäurechlorid 16
rf-Sorbose 17
/-arabit 18
Diaceton-/-arabit 18
Diaceton-/-arabonsäure 19
Triaceton-/-sorbit 21
Diaceton-/-sorbit 21
Oxydation des Diaceton-/-sorbits 21
II. TEIL: Synthese des rf-Gluco-3-keto-octonsàure-
lactons (rf-Glucohepto-ascorbinsäure) 23
Experimenteller Teil 26
£?~Glucoheptonsäurelacton 27
d-Glucoheptose 28
rf-Glucoheptosazon 29
rf-Glueoheptoson 29
tf-Glucohepto-imidoascorbinsäure 31
Molekülverbindung 32
III. TEIL: Synthese der rf-Xylosonsäure 35
Experimenteller Teil 39
Kaliumsalz der Monoaceton-rf-xylosonsäure 39
Monoaceton-tf-xylosonsäure 40
rf-Xylosonsäure 41
Literaturverzeichnis 44
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I. Teil
Versuch zu einem neuen Aufbau
von Ketohexosen
Es sind verschiedene Methoden bekannt, um zu Ketohexosen
zu gelangen. Nur eine aber, und zwar die Totalsynthese aus Gly-
cerinaldehyd und Dioxyaceton, besteht zugleich in einem Aufbau.
Diese Synthesen werden hier kurz zusammengefaßt.
1. Eine Aldose wird in das Osazon überführt, dessen Reduktion
Desaminierung mittelst salpetriger Säure in eine Ketose über-
geht (1).
CHO CH:N.NHC6H5 CH2NH2 CH,OH
! I'
I IHC—OH C:N.NHC6H5 CO CO
I I I !
Eine Verbesserung dieses Vorganges ist neuerdings von Mau¬
rer und S c h i e d t (2) beschrieben worden. Die genannten Au¬
toren erhielten Isoglucosaminacetat durch Hydrierung des Osazons
mit Pd-acetat und Wasserstoff in einer Ausbeute von 60 °/o.
2. Das Osazon wird mit Salzsäure oder Benzaldehyd aufgespal¬ten und das gebildete Oson reduziert (3).
CH:N.NHC6H, CHO CH2OHI
'
I IC : N. NHC6H5 CO CO
I I I
3. Umlagerung einer Aldose mittelst wässeriger Alkalien (4).
Dabei entstehen durch weitere Epimerisation Nebenprodukte, die
die Reinherstellung außerordentlich erschweren.
CHO HC—OH CH2OH CH2OHI II I 1
HC—OH C-OH CO,
CO
1 I 1+1HO-CH HO—CH HO-CH HC-OH
Besser als Alkalien wirkt wasserfreies Pyridin (Danilow-Fischer (5)). Dies Verfahren zeichnet sich ersterem gegenüberdurch einheitlicheren Verlauf aus. So wurde z. B. aus Galaktose
Tagatose ohne nachweisbare Beimengung von Sorbose erhalten.
Diese Umlagerung läßt sich durch die Annahme einer Endiol-Zwi-
schenstufe einfach erklären.
4. Oxydative Gärung von Zuckeralkoholen mittelst der Sorbose-
Bakterien. Für die meisten der in Frage kommenden Mikroorganis¬men gilt die Regel von Bertrand (6), daß Alkohole, die fol¬
gende Gruppierung aufweisen, d. h. cis-ständige Hydroxylgruppenin 2,3 Stellung besitzen, oxydierbar sind. Vorzugsweise gelingt die
oxydative Gärung, wenn die Hydroxylgruppen an C-Atome 2 und 3
linksständig sind.
CH2OH CH2OHI
HO-CH CO
I iHO-CH HO—CH
I I
5. Die totale Synthese. Ausgehend von Glycerose (Gemisch von
Glycerinaldehyd und Dioxyaceton) findet unter der Einwirkungvon Alkalien Kondensation statt. Es bilden sich dabei überwiegendix- und /9-Acrose, nebst kleinen Mengen Nebenprodukten (7). Die
«-Acrose besteht aus d, Z-Fructose, die /»'-Acrose aus d, Z-Sorbose.
CH,OHi
CH2OHi
CH2OH1
CO1
COI
CO]
CH2OH HO-CHi
HC—OH
CHO1
HC-OHj
HO—CH1
HC—OHj
HC-OH1
HC-OH1
CH2OH CH2OH CH2OH
Eine neue Methode ist von mir versucht worden. Die besteht
im wesentlichen darin, daß man ein Zuckersäurechlorid durch An¬
lagerung von Diazomethan ins zugehörige Diazoketon überführt
und die Diazogruppe dann gegen Hydroxyl austauscht. Es müßte
so das nächst höhere Keton entstehen.
Die Umsetzung von Säurechlorid mit Diazomethan ist schon
länger bekannt und besonders für die Herstellung von co-Chlor-keto-
nen verwertet worden (Nierenstein (8)). Es ist das Verdienst
10
von Arndt (9), die Verhältnisse bei der Anlagerung von Säure¬
chlorid und Diazomethan geklärt zu haben. In den meisten Fällen,wo man die Diazomethanlösung zu der Säurechloridlösung gibt,bilden sich co-Chlor-methyl-ketone. So reagiert z. B. Benzoylchloridmit Diazomethan und gibt CD-Chlor-acetophenon unter Bildung von
Ist hingegen ein Ueberschuß von Diazomethan vorhanden, was
der Fall ist, wenn man die Chloridlösung in die überschüssige
Diazolösung gießt, so reagiert die frei werdende Salzsäure mit
Diazomethan unter Bildung von Chlormethyl und Stickstoff.
CH2N2 + HCl ^CH3C1 + N2
Das Diazoketon dagegen wird nur wenig angegriffen.Diese Umsetzung wurde besonders von Robinson, Brad-
1 e y und Schwarzenbach (10) bei Synthesen im Gebiet der
Anthocyane angewendet.Die Diazoketone lassen sich mit den verschiedensten Säuren
zur Reaktion bringen. Mit Chlorwasserstoffsäure entstehen wie
oben w-Chlorketone —COCHN2 + HCl * —C0CH2C1 Mit Es¬
sigsäure die Ester von co-Oxyketonen, —COCHN2 + HOOCCH'j
—>- —COCH2OCOCH3, welche durch Verseifung in co-Oxyketone
übergeführt werden können. Durch Schwefelsäure können die
letzteren auch direkt erhalten werden, vielleicht über einen
labilen Schwefelsäureester. Für die Zuckerchemie ist die Reaktion
meines Wissens bisher nie benützt worden. Da die Herstellung von
Chloriden aus Polyoxysäuren nicht möglich ist, so versuchte ich als
Ausgangsmaterial Derivate von Zuckersäuren mit freier Carboxyl-
gruppe, aber geschützten Hydroxylen, zu verwenden. Als erstes
Versuchsobjekt wurde die bekannte Dibenzal-d-xylonsäure (II)
(11) verwendet, die sich durch Einwirkung von Benzaldehyd auf
«Z-Xylonsäure (I) bereiten läßt. Es zeigte sich, daß aus derselben in
der Tat das Chlorid (III) erhalten werden kann. Dieses wurde auf
einen Überschuß von Diazomethan zur Einwirkung gebracht und
das nicht rein isolierte Diazoketon (IV) direkt mit Essigsäure um¬
gesetzt, wobei das Acetat (V) zu erwarten wäre, das ebenfalls
direkt verarbeitet wurde. Nach der Abspaltung der Benzaldehyd¬reste resultierte ein Zuckersyrup, der starkes Reduktionsvermögen
11
gegen Fehling'sche Lösung zeigte, aber wegen der geringen Mengenicht kristallisiert werden konnte. Er lieferte jedoch d-Gulosazon,
was beweist, daß die erwartete d-Sorbose (VI) in der Tat gebildetwurde. Es war somit gezeigt, daß die Reaktion prinzipiell möglichist, hingegen ist die Dibenzalxylonsäure durch direkte Einwirkungvon Benzaldehyd auf Xylonsäure nur in sehr schlechter Ausbeute
erhältlich. Es wurde daher auf die weitere Verfolgung dieser Re¬
aktion verzichtet und versucht, ob nicht geeignete Pentonsäuren
mit geschützten Hydroxylgruppen auf anderem Wege leichter zu¬
Der Körper stellt ein farbloses, dickflüssiges öl dar.
Oxydation des Diacetonsorbits
5,4 g Diacetonsorbit werden in 100 ccm Wasser gelöst, 5 g feste
Kalilauge zugegeben und mit einer Lösung von 10 g Kaliumper-
21
manganat in 180 ccm Wasser versetzt. Man schüttelt eine Stunde
auf der Maschine, läßt noch eine weitere Stunde stehen und neu¬
tralisiert die vom Braunstein filtrierte Lösung durch Einleiten von
Kohlensäure und Einrühren von verdünnter Schwefelsäure bis
Phenolphtalein nicht mehr gerötet wird, Lackmus aber eine deut¬
liche alkalische Reaktion zeigt. Aus der zur Trockne eingedampf¬ten Lösung werden Spuren von unverändertem Diacetonsorbit mit
Äther extrahiert. Das Kaliumsalz wird nun in abs. Alkohol auf¬
genommen, die Pottasche abfiltriert und nachgewaschen und die
alkoholische Lösung zur Trockne eingedampft. Es bleiben 3.4 g
schlecht kristallisierte Kaliumsalze zurück, die in Wasser gelöstund unter Eiszusatz mit Salzsäure zerlegt werden. Die gebildeteSäure wird möglichst rasch und unter Kühlung ausgeäthert. Sorg¬
fältige Kühlung, sowie ein rasches Aufarbeiten sind hier Haupt¬
bedingungen, da sonst die Diacetonpentonsäure leicht hydrolisiertwird. Durch Hochvacuumdestillation wird eine uneinheitliche Säure
erhalten, die zwischen 130 und 140 übergeht (unter 0,5 mm). Aus
dem Ol werden einige Kristalle gewonnen, welche wegen der klei¬
nen Menge nicht umkristallisiert werden können und sehr unscharf
bei 70—77° schmelzen.
[a]^ + 23,4" (c = 0,984 in Aceton)
In Wasser nimmt der Drehwert, wahrscheinlich infolge der Hydro¬
lyse, dauernd ab.
Nach der Auflösung [a]g>' = 20,4° (c = 1,272)Nach 12 Stunden [a]g»' = 15,7°
Nach 8 Tagen [a]g»=12,6°
Der Körper stellt wahrscheinlich die Diaceton-d-arabonsäure dar.
22
II. Teil
Synthese des t/-Gluco-3-keto-octonsäurelactons
(t/-Glucohepto-ascorbinsäure)
Die Ascorbinsäuregruppe ist durch die Formel (V) charakteri¬
siert. Von dieser Gruppe wurden bisher Vertreter mit 4, 5, 6 und
7 Kohlenstoffatomen beschrieben. Es zeigte sich dabei, daß das
Maximum der antiskorbutischen Wirkung wahrscheinlich in der
Ce-Eeihe liegt Ferner, daß für die Wirksamkeit in erster Linie die
sterische Konfiguration am vierten Kohlenstoffatom maßgebend
ist (14). Trägt dieses das Hydroxyl auf der rechten Seite (in der
üblichen Fischer'schen Projektionsart), so ist die betreffende Ver¬
bindung sowohl in der C6-, wie in der C7-Reihe wirksam*, wobei
jedoch die Körper der C7-Reihe durchschnittlich weniger aktiv
sind, als diejenigen, die 6 Kohlenstoffatome enthalten. Es stellte
sich die Frage, ob die weitere Verlängerung der Kohlenstoffkette
noch Stoffe mit antiskorbutischer Wirksamkeit ergibt. Aus diesem
Grunde wurde versucht eine Art Ascorbinsäure mit 8 Kohlenstoff¬
atomen zu synthetisieren, welche die richtige Konfiguration an
vierter Stelle besitzt.
Für die Synthese einer solchen Verbindung kommt in erster
Linie die Oson-Blausäure-Methode in Betracht (15), die zwar recht
mühsam ist, sich jedoch für die Herstellung von fast jedem be¬
liebigen Körper dieser Klasse verwenden läßt. Die Synthese ver¬
läuft prinzipiell wie folgt (siehe nachfolgende Formelseite) :
* Allerdings sind noch nicht alle Vertreter in der CrReihe durchgeprüft.
23
HCO
ICO
!HC-OH
IR
(I)
CN
HC-OH
ICO
I
HC—OH
IR
(II)
CN
IC—OH
IIC--OH
IHC-OH
IR
(III)
CNH—
IC-OH
I!C-OH
IHC
IR
(IV)
O
CO—
C-OH
IIC-OH
IHC
IR
(V)
o
HCO
ICO
IHC-OH
IHO CH
IHC—OH
IHC- OH
ICH2OH
(VI)
CNH—
C—OH
uC-OH
IHC
0
HO-CHI
HC-OH
1HC-OH
1
CH2OH
(VII)
CO—
IC—OH
IIC-OH
IHC
IHO-CH
IHC—OH
HC—OH
CH,
0
OH
(VIII)
Lactonring 1,4 nur bei Ascorbinsaure sicher bewiesen.
Urn cine Ascorbinsaure mit 8 Kohlenstoffatomen und der rich¬
tigen Konfiguration an vierter Stelle auf diesem Wege aufzubauen,
ist somit ein Heptoson mit rechtständigem Hydroxyl an dritter
Stelle als Ausgangsprodukt zu verwenden. Von den verschiedenen
Heptosonen, die in Frage kommen, ist das tZ-Glucoheptoson (VI)
bei weitem am leichtesten zugänglich und wurde daher als Aus¬
gangsmaterial gewählt.Es zeigte sich, daß wie erwartet, die Addition von Blausäure
normal verläuft. Ferner konnte ein besonders gut kristallisiertes
Zwischenprodukt isoliert werden, dem nach der Analyse und sei¬
nen Eigenschaften wahrscheinlich Formel (VII) einer d-Gluco-
heptoimidoascorbinsäure zukommt. Analoge Produkte sind bisher
aus e?-Glucoson (16) und aus Galaktoson (17) erhalten worden. Die
Isolierung dieses Zwischenproduktes ist in diesem Falle ganz be¬
sonders vorteilhaft, wie aus nachfolgendem hervorgeht.
24
Während nämlich solche Imidoascorbinsäuren in den bisher
untersuchten Fällen sich recht gut durch Erwärmen mit wässerigeroder alkoholischer Salzsäure zu den freien Ascorbinsäuren und
Ammonchlorid spalten ließen, scheint diese Spaltung in unserem
Falle besonders schwierig zu verlaufen, sodaß schließlich recht
drastische Bedingungen gewählt werden mußten. Mit wässerigerSalzsäure ist dies nicht möglich, da die Zersetzung dabei viel zu
groß wird. Es war bekannt, daß Ascorbinsäure beim Erhitzen mit
alkoholischer Salzsäure jedoch viel beständiger ist, sodaß dieses
Verfahren für die Hydrolyse vorteilhafter ist. Eine kleine MengeWasser ist selbstverständlich für die Reaktion notwendig. In den
meisten Fällen genügt ca. 30stündiges Erwärmen mit 5 °/oiger alko¬
holischer Salzsäure auf 50°, um die Spaltung soweit zu treiben,
daß sich nachher die entsprechende freie Ascorbinsäure isolieren
läßt. Da in unserem Falle auch dieses Verfahren zum größten Teil
unveränderten Imidoäther lieferte, mußten noch energischere Be¬
dingungen gewählt werden. Es wurde gefunden, daß vierstündigesKochen mit 8 %iger alkoholischer Salzsäure (in Gegenwart von
etwas mehr als 1 Mol Wasser) ungefähr das Maximum darstellt,
was man den Körpern der Ascorbinsäuren-Reihe zumuten kann,
ohne zu große Zersetzungen herbei zu führen. Aber auch unter
diesen Bedingungen wurde in unserem Fall noch nicht aller
Stickstoff abgespalten. Bei der präparativen Aufarbeitung konnte
nämlich die freie «/-Glucoheptoascorbinsäure nicht kristallisiert
erhalten werden. Als einzige kristallisierte Produkte wurden nach
fraktionierter Trennung über die Bleisalze wenig unveränderter
Imidokörper und eine weitere stickstoffhaltige Verbindung isoliert.
Die letztere kristallisierte schön und anscheinend einheitlich. Nach
der Verbrennung und Titration könnte es sich um eine Molekül¬
verbindung aus einem Mol Imidokörper (VII) und einem Mol
freier Ascorbinsäure (VIII) handeln, wenn keine Mischkristalle
vorliegen.Die Menge dieser Kristalle war relativ gering, sodaß für die
biologische Prüfung* ein nicht kristallisiertes unreines Präparatverwendet werden mußte, dessen Gehalt durch Jodtitration fest¬
gestellt worden war. Es zeigte sich, daß der Körper eine sehr
* Die Prüfung erfolgte wie üblich an Meerschweinchen, und zwar durch
Herrn Dr. V. Demole im physiologischen Laboratorium der Firma F. Hoffmann-
La Roche & Co., Basel, denen ich hier meinen besten Dank aussprechen möchte.
25
geringe antiskorbutische Wirksamkeit entfaltet, die ca. ein Hun¬
dertstel derjenigen der /-Ascorbinsäure beträgt. Dieser Wert ist
nur als ganz grobe Annäherung anzusehen und zwar besonders aus
zwei Gründen.
Erstens war das Präparat so unrein, daß es nicht in genügend
großen Dosen verfüttert werden konnte, um eine vollständige Hei¬
lung herbei zu führen. Bei ca. 25 mg mit Jod titrierbarer Substanz
täglich wurde jedoch ein deutlicher, wenn auch unvollkommener
antiskorbutischer Effekt erzielt, der ungefähr der Verabreichung
von 0,25 mg i-Ascorbinsäure entspricht. Aus diesem folgt der un¬
gefähre Faktor 1 zu 100.
Die zweite Unsicherheit, welche eine zu geringe Aktivität vor¬
täuschen könnte, wird dadurch verursacht, daß es unsicher ist,
wieviel von dem titrierten Gehalt wirklich freie Ascorbinsäure
und wieviel noch unveränderter Imidokörper ist. Der letztere ver¬
braucht zwar genau so viel Jod, wie die freie Ascorbinsäure, ist
jedoch völlig inaktiv bis zur Dosierung von 30 mg täglich. (Siehe
Fußnote Seite 25.)
Experimenteller Teil
Übersicht
Aus Glucose wird nach Hudson (18) durch Natriumcyanid-
anlagerung das c?-Glucoheptonsäurelacton und daraus durch Na¬
triumamalgam-Reduktion die Glucoheptose gewonnen Bei dem
Reduktionsverfahren von Fischer (19), das später von Phi¬
lippe (20) ausgearbeitet wurde, zeigte es sich, daß die energisch
gerührte Lösung nur knapp sauer gehalten sein muß. Es ist mir
gelungen, aus 50 g Lacton eine Menge Zucker, die im Reduktions¬
wert gegen Fehling'sche Lösung, 33 g Glucose entsprechen würde,
in der Lösung nachzuweisen. Reduktionsversuche mit bleihaltigem
Natriumamalgam (21) (2,5 % Na. und 1,5 %o Pb.) haben keine
bessere Ausbeute geliefert. Das Osazon wurde nach der üblichen
Methode, Kochen des Zuckers mit Phenylhydrazin in essigsaurer
Lösung, hergestellt (22) und war sofort ziemlich rein. Es ist schwer
löslich in Alkohol, was seine Reinigung erleichtert.
26
Das Oson wurde auf zwei verschiedenen Wegen erhalten, ein¬
mal nach Fischer mit Salzsäure (23), ein andermal mit Benzal¬
dehyd (24). Die zweite Methode ist angenehmer in der Ausfüh¬
rung und liefert ungefähr die gleiche Ausbeute, wie die Aufspal¬
tung mit Salzsäure.
Man schwemmt das Osazon in heißem Wasser auf, setzt Alko¬
hol, Eisessig und Benzaldehyd zu und kocht unter gutem Rühren.
Aus der filtrierten und ausgeätherten Lösung gewinnt man das
Oson durch Einengen. Die Anlagerung von Kaliumcyanid muß
unter Luftabschluß erfolgen. Dazu wird in mit Stickstoff ausge¬
kochtem Wasser gelöst und dauernd in Stickstoff und nach be¬
endigter Anlagerung in Kohlendioxydatmosphäre gearbeitet. Der
Gehalt an aktiven Substanzen wird durch Jodtitration in saurer
Lösung ermittelt. Bei dem Vorgang bildet sich der Imidoäther
(VII) als gut isolierbares Zwischenprodukt. Letzterer wurde der
Verseifung unterworfen und zeigte die schon erwähnte auffallende
Widerstandsfähigkeit gegen alle Verseifungsversuche. Es wurde 4
Stunden in alkoholischer Salzsäurelösung, unter Zugabe von wenig
reiner, konzentrierter, wässeriger Säure gekocht und die Lösung
eingedampft. Der Rückstand wurde nun in abs. Alkohol aufge¬nommen und aus der abfiltrierten Lösung, die C8-Ascorbinsäure als
Bleisalz fraktioniert gefällt, mit Schwefelwasserstoff zerlegt und
die Lösung vom Bleisulfid filtriert. Nach dem Einengen kristal¬
lisiert das noch stickstoffhaltige Endprodukt aus.
d-Glucoheptonsäurelacton aus Glucose
Nach den Angaben von Hudson (18) werden 540 g Glucose
in einer filtrierten Lösung von 200 g wasserfreiem Calciumchlorid
und 163 g Natriumcyanid in 5 1 Wasser gelöst. Die Temperatur der
Lösung steigt in einer Stunde von 20° auf 30°. Nach 2 Stunden
sind 94 % der theoretisch möglichen Menge Ammoniak durch
Destillation einer kleinen Probe nachweisbar. Die Reaktion ist
nach 22 Stunden beendet. Nun werden 222 g Calciumhydroyd
zugegeben und nach kurzer Zeit fallen die basischen Calciumsalze
der Glucoheptonsäure aus. Diese werden abgenutscht und mit kal¬
tem Kalkwasser nachgewaschen, bis nur noch eine Spur Chlorion
nachweisbar ist.
27
Nun werden die Calciumsalze mit der genauen Menge Oxal¬
säure heiß zerlegt und die calciumfreie Lösung zum Sirup ein¬
gedampft. Man verdünnt dann sorgfältig, um die Entstehung eines
flockigen Niederschlages zu vermeiden, mit Methylalkohol und
läßt kristallisieren. Das ausgefällte Lacton wird abgesaugt und
zuerst mit 70 °/oigem, dann mit reinem Methanol nachgewaschen.Aus den Mutterlaugen werden Verunreinigungen mittelst Methanol
niedergeschlagen und die klare Lösung eingedampft. Durch Zugabevon warmem Methanol wird keine Fällung mehr erzeugt. Man
impft und läßt auskristallisieren.
Erhalten: 270 g, entsprechen 42 °/o der Theorie. Smp. 150 bis
151°.
d-Glucoheptose
Ansätze von 50 g Lacton werden in der zehnfachen MengeWasser gelöst und unter kräftigem Rühren und bei einer Tempe¬ratur von 0° bis 4° mit 750 g 2,5 %igem Natriumamalgam versetzt.
Das Amalgam wird in großen Portionen von 250 g zugegeben und
die Lösung durch Zugabe von 10 n. Schwefelsäure dauernd knappsauer gehalten, sodaß Kongopapier eben grau gefärbt wird. Nach
1^ Stunden steigt die Reduktionskraft gegen Fehling'sche Lösungnicht mehr. Sie entspricht insgesamt einer Menge von ca. 33 g
Glucose. Nach Beendigung der Reduktion wird die Lösung vom
Quecksilber abdekantiert und mit wässeriger Natronlauge versetzt,
bis sie eben dauernd alkalisch ist, um das noch vorhandene Lacton
in das Natriumsalz überzuführen. Nach einer halben Stunde ver¬
setzt man mit Schwefelsäure bis zur eben Lackmus-sauren Reak¬
tion. Nun wird die etwa 700 ccm betragende wässerige Lösung mit
der achtfachen Menge abs. Alkohol versetzt. Man sorgt durch
vorsichtige Zugabe des Alkohols und häufiges Umschütteln für
kristallinische Ausfällung des Sulfats und des Natriumsalzes. Nach
halbstündigem Stehen filtriert man ab. Den noch zuckerhaltigen
Niederschlag löst man warm in wenig Wasser und fällt mit der
acht- bis zehnfachen Menge Alkohol die Natriumsalze wieder aus.
Nach zwei- bis dreimaligem Ausfällen bleibt eine praktisch zucker¬
freie Masse zurück. Ich verzichtete auf die Rückgewinnung des
unverbrauchten Lactons. Die gesamten alkoholischen Zuckerlösun¬
gen werden dann zum dicken Sirup eingedampft, in wenig Wasser
28
gelöst, durch Kohlefilter gesaugt und aus der klaren Lösung die
noch vorhandenen Natriumsalze, wie oben beschrieben, ausgefällt.Beim Einengen der alkoholischen Lösung kristallisiert die Gluco-
heptose sehr schön aus. Ausbeute 26 g, d. h. 52 % der Theorie.
Smp. 196.Der Zucker zeichnet sich durch sein großes Kristalli¬
sationsvermögen aus.
d-Glucoheptosazon
20 g Glucoheptose, in der 20fachen Menge Wasser gelöst, wer¬
den mit 60 ccm Eisessig und 60 ccm Phenylhydrazin 'A Stunde
auf dem Wasserbad erhitzt. Es hat sich als zweckmäßig erwiesen,
die Reaktion unter Kohlendioxyddruck durchzuführen, um schmie¬
rige Oxydationsprodukte zu vermeiden. Dann wird die Lösung ab¬
gekühlt, das ausgeschiedene Osazon abgesaugt, mit Wasser, wenig
Alkohol und gut mit Äther nachgewaschen. Das rohe Produkt ist
schon recht rein, es ist hellgelb und schmilzt bei 198°. Durch Um¬
kristallisieren aus Alkohol, in welchem das Osazon sogar in der
Wärme ziemlich schwer löslich ist, erhielt ich schöne, wollige Na¬
deln. Smp. 206°. Ausbeute: 20 g. Auch die Mutterlaugen des kri¬
stallisierten Zuckers sind für die Osazonherstellung geeignet.
Herstellung des Osons
Es stehen zwei Wege zur Verfügung. Der eine nach Fischer
(23) mit Salzsäure, der zweite mit Benzaldehyd (24). Beide wur¬
den probiert und ergaben ziemlich gleiche Ausbeuten. Die Benzal¬
dehydmethode wurde jedoch vorgezogen, weil sie angenehmer in
der Ausführung ist.
A. Salzsäure-Methode. 10 g feingepulvertes Osazon werden bei
Zimmertemperatur in 100 g Salzsäure vom spez. Gew. 1,119 ein¬
getragen. Beim Schütteln löst sich ein Teil mit dunkelroter Farbe
auf, während sich der Rest in das schwerlösliche Hydrochlorid
umwandelt. Man erwärmt jetzt rasch auf 35°, hält die Lösung eine
Minute bei dieser Temperatur und kühlt wieder ab auf 25°. Dabei
scheidet sich salzsaures Phenylhydrazin aus. Nach 10 bis 15 Min.
ist in der Regel die Reaktion beendet. Hierauf kühlt man K
Stunde lang mit Eis-Kochsalzmischung und saugt das salzsaure
29
Phenylhydrazin auf Glasfilter ab. Der Rückstand wird mit wenigkonzentrierter Salzsäure nachgewaschen, das Filtrat mit 1 Liter
Wasser verdünnt. Diese Lösung wird jetzt unter Kühlung mit auf¬
geschlämmtem Bleiweiß versetzt, bis sie gerade nicht mehr kongo¬sauer reagiert, und das gebildete Bleichlorid sofort abfiltriert. Für
die Isolierung des Osons macht man von der Unlöslichkeit seines
Bleisalzes Gebrauch. Dabei ist es wichtig genügend Blei-ionen der
Lösung zuzuführen und die Temperatur niedrig zu halten. Dazu
gibt man 50 ccm einer 10 °/oigen wässerigen Bleiacetatlösung, läßt
zur gut gerührten und auf 0° gekühlten Lösung kaltes Barytwas¬ser zutropfen, bis die Farbe in Gelb umschlägt und auch nach 15
Minuten noch eine eben deutliche alkalische Reaktion auf Phenol-
phtalein vorhanden ist. Hierauf fällt das Oson nahezu vollständigmit dem Bleihydroxyd als wenig gefärbter Niederschlag aus. Der¬
selbe wird zunächst auf einem Faltenfilter gesammelt, dann auf
ein Saugfilter übergespült und völlig ausgewaschen. Wenn die Fäl¬
lung mit Barytwasser richtig ausgeführt wird, so enthält der Nie¬
derschlag kein Chlorid. Letzterer wird noch feucht mit etwa 60
ccm Wasser und einem geringen Ueberschuß von Schwefelsäure
geschüttelt. (2 bis 3 g reine, konzentrierte Säure, mit wenig Wasser
verdünnt, genügen.) Die völlige Zersetzung der Bleiverbindung er¬
kennt man leicht an Form und Farbe des Niederschlages, sowie an
der dauernd starken Acidität der Lösung. Die überschüssige Schwe¬
felsäure wird nun, ohne vorhergehende Filtration, durch Zusatz
von frisch gefälltem Bariumcarbonat entfernt (bis Kongopapiernicht mehr gebläut wird.) Die Lösung wird noch bis zur gänzlichen
Entfärbung mit Kohle behandelt, filtriert und im Vacuum auf ca.
100 ccm eingedampft.Diese Lösung wird nun, wie weiter unten beschrieben, für die
Anlagerung von Kaliumcyanid verwendet.
B. Benzaldehydmethode. In einem 5 Liter Rundkolben mit
Rührer, Quecksilberverschluß und Rückflußkühler werden 30 g
Osazon in 3,2 1 heißem, destilliertem Wasser aufgeschwemmt und
geben, und 3 Stunden auf dem Wasserbad gekocht. Dann wurde
unter Rühren V* Stunde lang erkalten gelassen und dann rasch
durch Zugabe von Eisstücken abgekühlt. Das ausgeschiedene Benz-
aldehydphenylhydrazon wird abfiltriert und die gelb-braune Lö-
30
sung durch fünfmaliges Ausäthern von Resten Benzaldehyd und
dessen Hydrazon befreit. Die wässerige Lösung wird im Vacuum
bei 40° Badtemperatur auf 1—2 Liter eingeengt, mit bester Blut¬
kohle gereinigt, bis sie blaß-gelb erscheint, im Vacuum zur Trockne
eingedampft und schließlich im Hochvacuum ca. 1 Stunde bei 35°
von Essigsäureresten befreit. Das rohe, noch unreine Oson wiegt5 g. Man nimmt in 300 ccm mit Stickstoff ausgekochtem Wasser
auf, filtriert über wenig Kohle und neutralisiert mit Natronlauge,bis nur noch eine Spur Säure nachweisbar ist.
Kaliumcyanidanlagerung
Die Osonlösung aus 30 g Osazon, mit Benzaldehyd gespalten,wird nun durch Durchleiten von Stickstoff während 20 Minuten
vollständig von Luft befreit und mit der Lösung von 3 g Kalium-
cyanid umgesetzt, und 20 Minuten in Stickstoffatmosphäre, bei
Zimmertemperatur gelassen. Man verfolgt durch zeitweise Jodtitra¬
tion den Reaktionsverlauf. Vor der Titration ist es notwendig, bis
zur kongosauren Reaktion Salzsäure zuzufügen, da sonst Blausäure
an und für sich Jod verbrauchen würde. Nach 20 Minuten beträgtder Verbrauch an n/10 Jodlösung insgesamt 360 ccm entsprechend
4,2 g lmido-äther und 3,7 g Oson. Daraufhin säuert man mit Salz¬
säure bis zur eben deutlich kongosauren Reaktion an, dampft im
Vacuum unter Kohlendioxydverschluß gänzlich zur Trockne und
trocknet rasch im Hochvacuum. Wichtig ist dabei, daß man recht
ansäuert (Kongopapier muß eben richtig gebläut werden), weil sonst
der lmido-äther in schlechterer Ausbeute auskristallisiert. Den trok-
kenen Rückstand nimmt man in frisch destilliertem Methanol auf,
filtriert vom Ammon- und Kaliumchlorid ab und wäscht zunächst
mit Methanol, dann mit abs. Alkohol nach, bis der Niederschlagfrei von organischen Substanzen bleibt. Aus dem klaren, evtl. etwas
konzentrierten Filtrat, kristallisiert der lmido-äther nach einigen
Stunden aus. Ausbeute: 1,7 g Smp. 190.In der Mutterlauge sind
noch 1,4 g aktive Substanz enthalten.
Dies alles muß in möglichst rascher Reihenfolge geschehen, da
sonst die Ausbeute stark abnimmt. Das noch in Lösung befindliche
aktive Material wird über die Bleiverbindung isoliert. Zu diesem
Zweck fügt man zur Lösung methylalkoholisches Bleiacetat hinzu,
bis eine auszentrifugierte Probe der Lösung eben inaktiv geworden
31
ist. Eine vollständige Ausfällung des Bleisalzes wird erst durch
Zugabe von abs. Alkohol erzielt. Hierauf wird das Ganze auszen-
trifugiert, das feuchte Bleisalz wird in viel Methanol aufge¬
schlemmt, mit Schwefelwasserstoff zerlegt und das Bleisulfid
abfiltriert. Aus dem eingeengten Filtrat kristallisiert evtl. reiner
Imido-äther aus. Ist dies nicht der Fall, so muß man eine weitere
Reinigung durchführen, und zwar durch fraktionierte Bleifällung.Dies geschieht, indem man das Bleiacetat portionsweise zufügt, bis
die auszentrifugierte Lösung gerade keine Chloridreaktion mehr
gibt. (Prüfung der salpetersauren Lösung mit Silbernitrat.) Dieser
chlorhaltige Niederschlag wird nun getrennt aufgearbeitet. Aus der
chlorfreien Lösung fällt man das Bleisalz vollständig aus, zerlegt
es mit Schwefelwasserstoff und dampft das Filtrat ein. Der reine
Imido-äther kristallisiert dann aus. Zur Analyse wird er wie folgtumkristallisiert. Man löst in möglichst wenig kochendem Wasser,
filtriert und konzentriert das Filtrat im Vacuum. Der auskristal¬
lisierte Imido-äther wird abgesaugt und mit Methanol, Äthanol,
Aceton und schließlich mit Äther nachgewaschen. Trocknen im
Hochvacuum bei 70°. Snip. 194° Zers. (Reichert-Mikroskop.) Der
Körper ist löslich in ca. 4 Teilen kochendem Wasser, bedeutend
weniger in kaltem. Im Methanol ist er in kristallisiertem Zustand
recht wenig löslich, in der Hitze jedoch merklich. Abs. Alkohol
löst noch weniger, Aceton, Essigester fast gar nicht.
3,762 mg Subst. gaben 0,186 ccm N
C8H1307N Ber. N 5,95%Gef. N 5,44 °/o
[a]{f - + 113° (c = 0,55 %> in Wasser)
Verseifung des Imido-äthers
1 g Imido-äther wird mit 50 ccm 8 %>iger alkoholischer Salz¬
säure und mit 1 ccm reiner konzentrierter, wässeriger Salzsäure
versetzt und 4 Stunden unter Kohlendioxydverschluß auf dem
Wasserbad unter Rückfluß gekocht. Hierauf dampft man im Va¬
cuum vollständig ein und trocknet schließlich noch eine Stunde
bei 35° im Hochvacuum, um die Salzsäure möglichst vollständig zu
entfernen. Dabei ist, zum Schutz der Pumpe, ein großes, mit
Natronkalk gefülltes Rohr vor diese zu schalten. Die schaumige
32
Masse wird in cp. 30 ccm abs. Alkohol aufgenommen und durch
Filtration von anorganischen Salzen befreit, diese werden mit abs.
Alkohol nachgewaschen, bis sie ganz inaktiv gegen Jodlösung ge¬
worden sind. Zum Filtrat gibt man eine methylalkoholische Lösungvon Bleiacetat bis die gesamte aktive Substanz ausgefällt wird und
vervollständigt die Fällung durch Zugabe von abs. Alkohol. Darauf¬
hin zentrifugiert man das Bleisalz aus, wäscht mit abs. Alkohol,
suspendiert es dann in Methanol und zerlegt mit Schwefelwasser¬
stoff. Das vom Bleisulfid befreite Filtrat wird nunmehr im Vacuum
eingedampft, der Rückstand wieder in abs. Alkohol aufgenommenund diesmal, wie oben beschrieben, fraktioniert gefällt. Hierauf
wird auszentrifugiert. Aus der chlorfreien Lösung wird das chlor¬
freie Bleisalz erhalten, welches nun wie oben zerlegt wird. Nach
Eindampfen der Lösung zum Sirup, kristallisiert ein Teil allmäh¬
lich aus. Es wird mit wenig Methanol verdünnt, abgesaugt und mit
Methanol gewaschen. Snip, des rohen Produktes: ca. 190°. Zur
Reinigung wird aus wenig heißem Wasser umkristallisiert unter
Zusatz von etwas Methanol. Smp. 194—195°. (Reichert Mikroskop.)
[a]^ = 64° (c = 1 in Wasser).
Der Körper erwies sich als stickstoffhaltig.
3,858 mg Subs, gaben 0,114 ccm N
3,118 mg Subs, gaben 5,897 mg C02 und 2.05 mg H20
11,220 mg Subs, verbr. 1,33 ccm 0,02 n. NaOH
11,220 mg Subs, verbr. 9,38 ccm 0,01 Jodlösung
Gef. C 41,05 % H 5,85 % N 3,25 %
Alkaliäquiv. 421,8 Jodäquiv. 119,6
Diese Werte liegen zwischen denjenigen des Imidokörpers und
denjenigen der Säure.
Ber. für Imido-äther Ber. für Säure
C 40,83% 40,66 °/o
H 5,57 % 5,13 %
N 5,6 % 0
Alkali 0 ccm 2,38 ccm 0,02 n
Jod 9,50 9,50 ccm 0,01 n
Da der Körper einen ganz einheitlichen Eindruck macht, so
handelt es sich entweder um ein isomorphes Gemisch oder noch
wahrscheinlicher um eine Molekülverbindung aus je 1 Mol Imido-
33
äther und 6?-Glucohepto-ascorbinsäure. Eine solche Verbindunghätte die Zusammensetzung C16H25O15N, für welche sich die folgen¬den Werte berechnen:
C 40,75 H 5,35 N 2,97 % Alkaliäquiv. 471,2 Jodäquiv. 117,8
Nach den bei der Alkalititrationen gefundenen Werten, ist
jedoch etwas weniger als 1 Mol der Imidoverbindung vorhanden,
falls es sich um ein Gemisch handeln sollte. Zur definitiven Ent¬
scheidung ist nun die N-Bestimmung und die Alkalititration geeig¬net. Die letztere war jedoch nicht mit so hoher Präzision durch¬
geführt worden, um dies sicher zu stellen. Auch scheint die reine
Imidoverbindung kleine Mengen Alkali zu verbrauchen, wodurch
das gesamte Alkaliäquivalent erniedrigt wird.
34
III. TEIL
Synthese der üf-Xylosonsäure
Die letzten Synthesen auf dem Gebiet der ascorbinsäureähn-
lichen Körper haben die Aufmerksamkeit verschiedener Forscher
auf die Tautomerieverhältnisse zwischen 2-Keto-säuren und den
dazu gehörigen Endiolformen gelenkt. Es ist insbesonders von
Reichstein und Grüssner (25) anläßlich der Synthese der
Z-Ascorbinsäure, deren letzter Schritt in der Umlagerung einer
Hexosonsäure besteht, auf die Eigenart dieser Umlagerung hinge¬
wiesen worden. Beim Vergleich der l-Gulosonsäure (I) mit der
Z-Ascorbinsäure (II), wäre zu erwarten, daß zwischen den zwei Ver¬
bindungen ein Tautomeriegleichgewicht besteht und daß sie, in
Lösung, sich selbsttätig ineinander umlagern. Die Bildung des Lac-
tonringes ist in diesem Zusammenhang nicht von großer Bedeu¬
tung; es wurde damals angenommen, daß sich der Anhydroring
nach erfolgter Enolisierung bildet.
COOH
CO
HO-CH HO—CH
COOH
OH
HC—OH
IHO—CH
ICH2OH
(I)
HC—OH ÖI
HO—CH
ICH2
(la)
CO—
!HO—C
IIHO—C O
IHO—CH
CH2OH
(II)
Es hat sich aber erwiesen., daß die zwei Isomeren nicht in einem
Tautomeriegleichgewicht miteinander stehen, und daß die Um¬
lagerung sich erst unter ziemlich energischen Bedingungen voll¬
zieht. Bei den üblichen, zur Erzielung von Enolisierung meist ver¬
wendeten alkalischen Mitteln, wie Pyridin, Alkalien, Alkoholaten,
35
sind Temperaturen von über 100" erforderlich. Es ist selbstver¬
ständlich, daß bei solch hohen Temperaturen, die Ascorbinsäure
rasch weiter zersetzt wird.
Sehr leicht dagegen verläuft diese alkoholische Umlagerung bei
den Estern von Hexosonsäuren (H. O h 1 e und Maurer und
Schiedt (26)). Bei saurer Reaktion ist diese auch mit freien
Hexosonsäuren durchführbar, so z. B. durch Erhitzen der wässeri¬
gen Lösung auf 100°, wobei Zusatz von Säure oder von sauren
Salzen beschleunigend wirkt.
Der in kristallisiertem Zustand erhaltenen /-Gulosonsäure (la)
wurde aus Analogiegründen mit der rf-Glucosonsäure (27) ein py-
roider Lactolring zugeschrieben. Eine Stütze für die Annahme, daß
ein Lactolring vorhanden ist, bildet auch die Tatsache, daß es
bis jetzt unmöglich war, ein Lacton der Säure zu erhalten. Diese
Schwierigkeit ein Lacton zu liefern ist durch die Annahme eines
relativ beständigen pyroiden Lactolringes erklärlich.
Nun wird die Existenzfähigkeit in Lösung der i-Gulosonsäure
(I resp. Ia), sowie ihres Isomeren mit der Endiolgruppe (II) auch
durch die Annahme des beständigen pyroiden Anhydroringes ge¬
rechtfertigt. Der Beweis für die Richtigkeit dieser Vermutung ist
auch von Reichstein (28) erbracht worden. Er zeigte, daß bei
einer Pentosonsäure (III), bei welcher nur ein furoider Lactolring
möglich ist, der sich bekanntlich viel leichter als ein solcher mit
pyroider Struktur öffnet, die Umlagerung viel leichter stattfindet.
COOH
/OCH,
1
'
COOH
CO
COOH
/OHc-
|
0
0-
-CH C
1-CH
j
i HO-
HO-
-CH
1-CH
i
HO- CH
1 o
0—CH
CHa-1
CH2 OH1CR,
(V) (III) (lila)
R _ CHa\c/~
ch/C\
o
-CO
C OH
11C—OH
1-CH
i
CH2OH (oder
(IV)f-Lacton)
Es konnte dies allerdings nur indirekt an einem Derivat der l-
Ribosonsäure (III resp. lila), nämlich ihrem 3,4-Monoaceton-me-
thyllactolid (V) gezeigt werden, da freie Pentosonsäuren in reinem
36
Zustand bisher unbekannt sind. Aus dem Körper (V) sollte durch
saure Hydrolyse die freie Osonsäure (III) entstehen. Erhalten wird
jedoch nur (IV), offenbar deswegen, weil die Umlagerung von (III)zu (IV) ebenso oder noch rascher verläuft, als die Bildung von
(III) aus (V). Daß tatsächlich Pentosonsäuren viel rascher in die
4scorbinsäuren umgelagert werden als Hexosonsäuren wurde in¬
direkt aus der Ausbeute geschlossen. Bei einstündigem Erwärmen
des Lactolids (V) mit 0,05 n. Salzsäure auf 90 wird (IV) in einer
Ausbeute von ca. 70 °/o erhalten. Unter diesen Bedingungen ver¬
läuft die Bildung von Ascorbinsäure aus Hcxosonsäure nur zu ca.
8%.
Zur Sicherstellung dieser Ergebnisse und zur Abklärung der
Frage, wie weit Pentosonsäuren überhaupt beständig sind und wie
schnell ihre Umlagerung zur Endiolform erfolgt, wurde in vorlie¬
gender Arbeit versucht, einen solchen Körper herzustellen.
Wie erwähnt, läßt sich aus der Verbindung (V) die freie Pento-
sonsäure nicht bereiten, da die Abspaltung von Methylalkohol und
Aceton zu energische Bedingungen erfordert, unter denen die Eno-
lisierung weitgehend verläuft. Dies konnte durch titrimetrische Ver¬
folgung der Reaktion weiter sichergestellt werden. Schuld daran
ist wahrscheinlich die glucosidische Methylgruppe, die zu energi¬sche Hjdrolysebedingungen zur Abspaltung erfordert. Um eine
Osonsäure auf ähnlichem Wege zu bereiten, wurde daher ein ande¬
res 4usgangsmaterial gewählt, das vor allem keine Glucosidbin-
dung enthielt. Als geeignet erweist sich die Monoaceton-d-xyloson-säure (IX), welche auf folgendem Wege hergestellt wurde.
Als \usgangsmaterial diente d-Xyloketose (VII) (29). Um grö¬
ßere Mengen dieses Körpers zu bereiten, ist es am einfachsten von
(/-Arabinose auszugehen, diese mit Nickel und Wasserstoff zu hy¬drieren (Ausbeute 85 °/o) und diese mit Sorbose-Bakterium oxy-
dativ zu vergären. Man erhält ca. 100 °/o d-Xyloketose (roh), welche
direkt, ohne Reinigung über das Bromphenylhydrazon acetoniert
wird und in guter Ausbeute kristallisierte Monoaceton «/-xyloketose
(VIII) liefert. Der Körper ist erstmalig von L e v e n e (30) bereitet
worden, ohne genaue Angaben der Konstitution. Daß ihm die ge¬
nannte Formel zukommt, folgt aus der Tatsache, daß er Fehling'-sche Lösung nicht reduziert und ferner aus dem Verlauf der
Oxydation. Durch Oxydation mit alkalischem Permanganat wird
nämlich in einer Ausbeute von ca. 20 °/o das Kaliumsalz einer
37
Säure erhalten, die noch sämtliche Kohlenstoffatome des Ausgangs¬materials enthält, und der somit die Formel (IX) zukommen muß.
Aus dem Kaliumsalz konnte auch die freie Säure schön kristalli¬
siert erhalten werden. Sie reduziert Fehling'sche Lösung erst nach
saurer Hydrolyse.Diese Hydrolyse wurde etwas eingehender untersucht. Wässerige
Lösungen von (IX) wurden bei verschiedener Acidität bei Zimmer¬
temperatur stehen gelassen und nach bestimmten Zeitabschnitten
CH,OHI
HO—CH
IHO—CH
IHC—OH
CH2OH
(VI)
CH2OHICO
IHO—CH
IHC—OH
ICH2OH
(VII)
0
CH2OH
C—0|
n—ROCH
IHC—OH
ICH,
(VIII)
O
COOH
-R
O-CH
IHC—OH
ICH2
(IX)
COOH
ICO
IHO—CH
IHC-OH
CH2OH
(X)
COOH
l/OHc-
HO—CH
IHC—OH
I
CH2
(Xa)
O
CO—
IC-OH
IIC—OH
IHC
CH2OH
(XI)
O
CH,
CH,(y-Lacton willkürlich)
in herauspipetierten Proben die Reduktionskraft gegen Fehling'¬sche, sowie gegen Jodlösung bestimmt. Es zeigte sich nun, daß
in diesem Fall tatsächlich zwei Stufen unterschieden werden kön¬
nen. Zunächst tritt Reduktionswirkung gegen Fehling'sche Lösungein, erst viel später gegen Jodlösung. In der genannten ersten
Stufe, wo noch kein Jod verbraucht wird, muß somit freie d-Xylo-sonsäure (X resp. Xa) vorliegen. Kristallisiert wurde der Körperbisher nicht erhalten, jedoch wurden Lösungen gewonnen, die ein
Reduktionsvermögen gegen Fehling'sche Lösung zeigten, welches,
38
wenn die Osonsäure die gleiche Reduktionskraft wie die Glucose
hätte, einer Ausbeute von ca. 60 °/o entspricht.Der Körper ist ziemlich empfindlich, schon bei kurzem Erwär¬
men mit verd. Mineralsäuren, mit stärkeren Mineralsäuren schon
in der Kälte, tritt bald Reduktionsvermögen gegen Jodlösung ein.
Dies ist auf die Umlagerung zu (XI) zurückzuführen.
Gleichzeitig wurden zum Vergleich analoge Hydrolyseversuchemit dem 3,4 Monoaceton-l-ribosonsäure-methyl-lactolid (V) durch¬
geführt. Es zeigte sich nicht nur erneut, daß der Körper viel
schwerer hydrolysierbar ist, sondern auch, daß die zwei Stufen hier
kaum von einander getrennt werden können. Sobald ein Reduk¬
tionsvermögen gegen Fehling'sche Lösung eintritt, was recht lange
dauert, so wird bereits eine meßbare Menge Jod verbraucht.
Zusammenfassend kann man also sagen:
Pentosonsäuren lagern sich, wenigstens bei saurer Reaktion, ganz
bedeutend schneller in die Endiolform um, als die Hexosonsäuren.
Experimenteller Teil
Kaliumsalz der Monoaceton-d-xylosonsäure
7,9 g Monoaceton-d-xyloketose (VIII) werden in 105 ccm Wasser,
enthaltend 4,3 g feste Kalilauge, gelöst und unter starkem Rühren
und Eiskühlung tropfenweise mit einer Lösung von 8,9 g Kalium¬
permanganat in 200 ccm Wasser versetzt. Das Eintropfen soll in ca.
2 Stunden erfolgen. Die Reaktion wird weiter laufen gelassen, bis
alles Permanganat verbraucht wird. Hierauf neutralisiert man mit
Schwefelsäure soweit, daß Phenolphtalein nicht mehr gerötet, aber
Lackmus noch blau gefärbt wird, wärmt auf 50° auf und filtriert
vom Braunstein ab. Das Filtrat wird bei 40° eingeengt, der feste
Rückstand in Methanol aufgenommen und das Kaliumsulfat ab¬
filtriert. Die eingedampfte methylalkoholische Lösung hinterläßt
einen dunkel gefärbten Rückstand, welcher durch mehrmaliges
Auskochen mit abs. Alkohol extrahiert wird. Die rot-braune Lö¬
sung reinigt man mit sorgfältig gewaschener Tierkohle und filtriert
heiß. Bei Einengen kristallisiert das Kaliumsalz aus. Das rohe Pro¬
dukt wird aus 90 °/oigem Alkohol umkristallisiert. Die in abs. Alko-
39
hol unlöslichen Teile, sowie die Kohle, werden mit Methanol heiß
ausgezogen und nochmals analog gereinigt und geben noch eine
geringe Menge Ausbeute: insgesamt 2,2 g glimmerähnliche Kristall-
blattchen (22 °/o der Theorie) Smp. 264°.
Löslichkeit: sehr leicht in Wasser
ziemlich leicht in Methanol
schwer in abs. Alkohol
sehr schwer in Aceton
unlöslich in abs. Äther
Zur Analyse wurde die Substanz bei 80 im Vacuum getrocknet.
Sie enthielt noch X> Mol. Kristallwasser.
4,88 mg Subs, gaben 6,85 mg C02 und 2,11 mg H20
8,415 mg Subs, gaben 3,07 K2S04
Trocknung: 5,695 mg Subs. 30 Min. bei 125°/0,1 mm.
Abnahme: 0,168 mg.
C8H„06K. KEO Gef. C 38,27 H 4,84 K 15,44 H20 3,15%
Ber. C 38,24 H 4,78 K 15,54 H20 3,59%
Monoaceton-d-xylosonsäure
0,1 g Kaliumsalz der Monoaceton-d-xylosonsäure werden mit
der äquivalenten Menge normaler Schwefelsäure versetzt, darauf
sofort 20 ccm Aceton zugegeben. Das ausgefällte Kaliumsulfat wird
abgesaugt und die Lösung in der Kälte im Vacuum eingedampft.Nachtrocknen im Hochvacuum. Der kristallisierte Rückstand wird
in wenig Aceton gelöst, mit viel abs. Äther versetzt und die trübe
Lösung abfiltriert. Hierauf dampft man die Lösung bis zum Sirup
ein, setzt etwas Benzol zu und engt weiter bis zum Kristallisations¬
beginn ein.
Umkristallisieren aus Aceton unter Zugabe von wenig Benzol.
Da die Ueberführung des Kaliumsalzes in die Monoaceton-rf-
Xylosonsäure keine quantitative ist, wurden die Versuche, um Ver¬
luste zu meiden, nicht mit der freien Säure, sondern mit dem Salz
durchgeführt.Es werden 0,1 g Substanz, in einem 2,5 ccm fassenden Meßkol¬
ben gewogen und mit der Schwefelsäure-Lösung bis zum Strich ein¬
gefüllt. Um 0,1 g Kaliumsalz genau zu neutralisieren, sind 0,41 ccm
n. Schwefelsäure erforderlich. Dabei entstehen theoretisch 0,08424
g Monoaceton-d-xylosonsäure, die nun bei vollständiger Hydrolyse,
0,0677 g d-Xylosonsäure liefern würden. Die Lösung wäre dann 2,7
%. Es werden zeitweise aliquote Teile von 0,1 ccm herauspipeliertund mit Fehling'scher Lösung, sowie mit n/100 Jodlösung geprüft.Die Ergebnisse sind in nachstehender Tabelle wiedergegeben. Die
Temperatur wird dauernd auf ca. 21° gehalten.In der ersten Kolonne ist die Reaktionszeit angegeben. Zweite
Kolonne: Reduktionskraft der Lösung gegen Fehling'sche Lösungin «Prozent-Glucose». Es ist hier angegeben, wieviel Prozent Glu¬
cose eine wässerige Lösung enthalten muß, um dasselbe Reduk¬
tionsvermögen zu haben. Das gibt ein ungefähres Maß für den
Gehalt an Osonsäure + Erythroascorbinsäure. In vierter Kolonne
ist dieses auf Ausbeute umgerechnet. (Hierbei haben die Zahlen
nur relative, keine absolute Gültigkeit, da die Reduktionskraft der
Xylosonsäure und Erythroascorbinsäure unbekannt ist, hier will¬
kürlich gleich der von Glucose eingesetzt wurde.) Die dritte Ko¬
lonne gibt den Jodverbraueh entsprechend dem Gehalt an Erythro¬ascorbinsäure. Die fünfte Kolonne diese Werte in Ausbeute-Prozent
umgerechnet (siehe Tabelle Seite 42).
Demnach soll man für die präparative Darstellung der (/-Xylo¬sonsäure das Kaliumsalz, resp. die freie Säure, 50 Stunden bei 20°
in einer 2 n. Salzsäurelösung stehen lassen. Es wird hier Salzsäure
vorgezogen, weil sie nach beendigter Reaktion, durch bloßes Eva¬
kuieren zu entfernen ist. Schwefelsäure hingegen mußte mit Ba¬
riumkarbonat ausgefällt werden.
41
Dauer Ketosäure- u. Verbrauch Ketosäure u. Erythroascorbin
Erythroascorbin- an 0,01 n. Jod- Erythroascorbin- säure
säure-Gehalt lösung in säure Ausbeute
in Glucose % ccm Ausbeute in °/o in%
Versuch mit 0,1 n. Schwefelsäure
1 Std. 0,05 0 2 0
4 Std. 0,1 0 4 0
24 Std. 0,2 0 7,5 0
Versuch mit 0,8 n. Schwefelsäure
1 Std. 0,05 0 2 0
16 Std. 0,5 0 20 0
24 Std. 0,6 0 22 0
48 Std. 0,8 0,04 30 1,2
72 Std. 1 0,09 37 2,3
Versuch mit 2,2 n. Schwefelsäure
3 Std. 0,5 0 20 0
20 Std. 0,8 0 30 0
27 Std. 1 0,04 37 1,2
43 Std. 1,2 0,13 44 3,8
51 Std. 1,7 0,18 63 5,4
67 Std. 1,7 0,22 63 6,6
75 Std. 1,7 0,27 63 8,1
d-Xylosonsäure
0,050 g Monoaceton-d-xylosonsäure werden in 2,5 ccm 2 n.
Salzsäure gelöst und 40 Stunden bei 22°, unter ständiger Beobach¬
tung der Drehungsvariationen, stehen gelassen.
Abgelaufene Zeit
10 Min. [a]»30 Min. [a]2D°-3 Std. 15 Min. [a]2D°-
45 Min. [a]»
Nun wird die Lösung in einen Vacuumexsiccator gebracht und
über Natronkalk getrocknet. Erfolgt die Verdunstung nicht rasch
6 Std.
24 Std.
40 Std.
Drehung
= —8
= —9,5— —6,5
:-- —6
:-- —5,5
= —5,2
42
genug, so lagert sich die Säure gern in die Endiolform um, welche
auskristallisiert. Bei gelungener Operation reduziert die ölige Säure
Jodlösung nicht. Durch die Versuche, die Säure zum kristallisieren
zu bringen, wird diese rasch in die Endiolform umgelagert, welche
Umlagerung mit Silbernitratpapier leicht wahrzunehmen ist. Die
Ueberführung in Kaliumsalz durch genaue Neutralisation mit Kali¬
lauge gab ein schmieriges Produkt, welches Silbersalze reduzierte.
Die Mikroanalysen wurden im mikrochemischen Laboratorium
der Eidg. Technischen Hochschule unter der Leitung von Herrn
Dr. M. Furter und der Mitarbeit von Fräulein T. Ziegler und Herrn
Dr. H. Gysel ausgeführt.
43
LITERATURVERZEICHNIS
1 E Fischer, B, 19, 1920 (1886), B 20, 2569 (1887)
2 Maurer u Schiedt, B 68, 2187 (1935)
3 E Fischer, B 22, 87 (1889)
4 Bruyn u van Ekenstein R, 16, 265 (1897)
5 Danilow B 63, 2271 (1930), HOL Fischer, B 60, 479 (1927), vergl auch Le
vene u Hill, J biol Ch 102,563 (1933), Schmidt u Treiber, B 66, 1765 (1933)
