<Desc/Clms Page number 1>
Procédé pour la préparation d'acides-3 cétoniques de la sé- rie dessucres resp. de leurs anhydrides.
Les représentants des acides-3 oétoniques de la série des sucres étaient inconnus jusqutil y a peu de temps. Tout récemment différents auteurs ont montré (Zeit- sohrift f. physiologische Chemie 215, 1933, p. 215; Journ.
Soc. Chem. Ind. 52, 1933, p. 221; Nature 131, 1933, p. 617) que l'acide ascorbique que Szent-Györgyi (Biochemi- oal Journal 22, 1928, p.1387) avait obtenu à partir de di- vers matériaux d'origine animale et végétale et qui avait été reoonnu par lui comme le principe antisoorbutique actif (Vitamine-0) (Nature 130, 1932, p.576), possédait la consti-
<Desc/Clms Page number 2>
EMI2.1
tution d'un anhybàde de l'acide-3 oéto-1-thréo-héxonique.
On ne connaissait pas de méthodes pour la pré- paration artificielle de tels corps. On a alors trouvé que des osones, qui peuvent être obtenues par oxydation de sucre au moyen de méthodes connues, traitées par l'acide cyanhydrique ou ses sels, donnent des corps qui, par saponification, peuvent être transformés dans des acides-3-cétoniques du sucre homo- logue supérieur resp. en leurs anhydrides (lactone?). On ne sait pas jusqu'ici à quel étappe de la réaction se forment les anhydrides, mais cela est sans importance pour le résultat final. En ce qui concerne la situation du noyau anhydro, il faut admettre que pour l'acide ascorbique, un noyau- lacto nique est le plus probable dans l'état actuel des recherches.
EMI2.2
(Nature 131, 1933, P61j;ourn. yet.Akad. Arkiv f.
Kemi tome 11, 19331 p.14; Zeitsohrift f. physionomie 218, 1933, p.28o; Helv.
Chim. Acta 16, 1933, p.1019). Par analogie, on peut également supposer que tous les homologues inférieurs et supérieurs, possèdent également un tel noyau, pour autant qu'ils cristal- lisent comme anhydrides. Si l'on admet que la formule lactonique est juste, on peut formuler comme suit la synthèse, p. ex. de l'acide ascorbique à partir de la 1-xylosone:
EMI2.3
aaide-1 ascorbique.
Il n'est toutefois jusqu'ici pas établi si, dans les autres cas, il se forme également des-lactones.
Tous ces anhydrides 3 cétoniques, qui dérivent de sucres, ont ceci en commun: la moitié droite de la molécule possède un pou- voir fortement réducteur, qui démontre une tautomérie céto-éno-
<Desc/Clms Page number 3>
lique, dans le sens des formules suivantes:
EMI3.1
Il faut par conséquent admettre que la phase solide et de cristallisation est soumise à une structure "endiol".
EMI3.2
Ces corps décolorent le 2,6-dichlorphénol-indo- phénol en solution neutre et acide, ainsi que la solution acide d'iode. Ils précipitent le métal des solutions acides de sels d'argent et d'or, de telle sorte qu'ils peuvent être utilisés comme réactif de ces métaux nobles.
On peut procéder de différentes façons pour le traitement à l'acide cyanhydrique. L'osone peut être traitée, par exemple, en solution aqueuse, alcoolique ou dans un solvant approprié, par l'acide cyanhydrique en quantité équivalente ou en grand excès, pendant un temps prolongé, à la température habituelle ou élevée. On peut ajouter des oatalysateurs pour abréger le temps de réaction et pour parfaire la réaction.
Comme tels on peut utiliser des bases organiques ou inorganiques, telles que la potasse caustique, le carbonate de sodium, le cy- anure de potassium, le sulfite de sodium, l'ammonisque, la dié- thylamine, la pipéridine, etc. On peut également utiliser l'o- sone sous forme de sels ou de produits d'addition peu stables avec d'autres corps, également l'acide cyanhydrique ou les 2 oonstistuants. On peut utiliser également l'osone directement comme sel de plomb tel qu'on l'obtient selon Emile Fischer (Beriohte der Deutschen Chemischen Gesellschaft 22, 1889, p,87) ou on mélange l'osone avec un léger excès d'une solution aqueuse de bisulfite de sodium et on ajoute cette solution un excès de cyanure de potassium dissout dans l'eau. La réaction est ra- pidement terminée.
<Desc/Clms Page number 4>
La saponification du produit d'addition, s'opère de préférence avec les acides forts en solution aqueuse à la température ordinaire, après un repos prolongé ou bien rapidement en chauffant, dans lequel cas, 11 est indiqué de ne pas dépasser 100 , afin d'éviter une forte décomposition. Les produits ob- tenus tels les produits d'addition de l'acide cyanhydrique, sont très oxydables. Il faut, par conséquent, lors de la préparation, les protéger autant que possible de l'air et d' autres possi- bilités d'oxydation,
Exemple 1.
100 g de d-xylosone brutte sont dissous dans 1500 g de solution aqueuse à 3% d'acide cyanhydrique; on ajoute 10 g d'ammoniaque fort et après avoir chassé l'air par l'oxyde de carbone, on laisse reposer pendant 24 heures à la tempéra- ture habituelle. Après acidification avec de l'acide chlorhy- drique et évaporation au vacuum, on chauffe à 500 le résidu dissout dans 600 g d'acide chlorhydrique à 7,5% et dans une atmosphère d'acide carbonique pendant 1 ou 2 jours.
On évapore ensuite au vacuum jusqu'à siccité, on reprend le résidu aveo de l'alcool fort qui laisse insoluble le chlorure d'ammonium et d'autres corps inorganiques (qui proviennent de la xylosone brutte). On peut éliminer d'autres impuretés par adjonction d'éther sans peroxyde. La solution filtrée et claire donne toutes les réactions connues pour l'acide ascorbique, mais dé- vie la lumière polarisée à gauche, On continue la purification après forte évaporation par fractionnement et on préoipite avec une solution alcoolique d'acétate de plomb. Il précipite d'a- bord quelques impuretés, puis l'acide-d-asoorbique en totalité sous forme de sel de plomb.
On décompose par l'acide sulfurique ce sel, qu'on a séparé et lavé à l'alcool. L'acide obtenu, soit
<Desc/Clms Page number 5>
environ 30 à 50 g, selon le degré de pureté de la xylosone, peut être recristallisé dans partie d'eau chaude ou dans l'alcool. Les cristaux possèdent la formule C6H806, ont un point de fusion à environ 189 ou ils se décomposent et toutes les propriétés connues de l'acide ascorbique naturel ; seule, o la déviation optique est inverse, soit -49 (c=l dans le métha- nol). Ce corps est aussi au point de vue biologique moins actif que la forme lévogyre.
On peut aussi utiliser le composé acé- tonique pour la purification, qui peut être préparé selon la méthode connue (Nature 130, 1932,p.847) et qui, en chauffant avec de l'eau, donne naissance à de l'acétone et qui, enfin, par évaporation jusqu'à siccité, laisse l'acide à l'état pur.
Exemple 2.
100 g de 1-xylosone sont dissous dans 5 litres d'eau distillée. L'air est remplacé par de l'azote et on ajoute ensuite une solution de 60 g de cyanure de potassium dans un litre d'eau débarrassée d'air. On laisse ensuite le mélange à environ 15 pendant un quart d'heure. On ajoute alors de l'a- cide chlorhydrique fort jusqu'à réaotion au congo (environ 110 ce d'acide chlorhydrique concentré), on évapore au vaouum (tempéra- ture du bain 40 ) jusqu'à l'obtention de 300 ce, on lave le ré- sidu avec de l'eau saturée d'acide oarbonique dans un ballon en verre d'un litre, de telle façon qu'on obtienne 800 ce de liquide; on ajoute 200 cc d'acide concentré, on chasse l'atmosphère par de l'acide carbonique et on chauffe le ballon bien fermé pendant 24 à 30 heures, à la température de 48-500.
La solution est débarrassée d'un léger précipité de couleur foncée par filtration et évaporée au vacuum à 35-400 jusqu'à siccité. On épuise le résidu avec de l'alcool absolu,
<Desc/Clms Page number 6>
on filtre les sels inorganiques et on les lave ensuite de nou- veau avec de l'alcool. On obtient en tout un litre de solution.
Les sels sont devenus inactifs. On peut débarrasser la solu- tion alcoolique d'autres impuretés, en les précipitant par de l'éther, libre de peroxyde. Il se produit ici toutefois con- stamment une légère précipitation de substance active, de telle sorte qu'il est nécessaire de reprécipiter dans l'al- cool. Par évaporation dans le vide à 40 ,de la solution fil- trée, on obtient une solution sirupeuse, qui commence à cri- stalliser immédiatement, lorsqu'on ajoute un peu diacide ascor- bique ; sans cela, la cristallisation ne commence qu'après un temps de repos prolongé. Enfin, on soumet le tout quelques heures à une température de 0 , on siphonne, on traite par un peu d'alcool absolu, on lave ensuite avec de l'alcool bu- tylique et on sèche au vacuum.
On obtient une nouvelle quan- tité à partir des eaux-mères, si l'on dilue celles-ci avec un peu d'alcool et qu'on les traite aveo une quantité de solution alcoolique d'acétate de plomb jusqu'à ce qu'il ne se produise plus de précipitation. Le sel de plomb jaune-clair, précipité et centrifugé, lavé à l'alcool, suspendu dans de l'eau distil- lée, décomposé par l'acide sulfhydrique et la solution obtenue par filtration du sulfure de plomb, est évaporée dans le vaouum à 40 , jusqu'à consistance d'un sirop. On obtient une deuxième cristallisation comme cela a été décrit ci-dessus. Le rendement total est environ 40 g, selon la qualité de la 1-xylosone utili- sée. Si le produit n'est pas tout à fait pur, on peut le re- oristalliser dans 1/2 partie d'eau.
Les cristaux incolores se pré- sentent sous forme de petites paillettes et ont toutes les pro- priétés connues de l'acide ascorbique naturel, comme par exemple le point de fusion de 1890 (corr.) aveo décomposition [Ó] 20 =
D + 49 (c=l dans le méthanol). En outre, la comparaison directe
<Desc/Clms Page number 7>
de l'acide et de quelques dérivés a montré une identé complète et enfin les essais biologiques sur cobaye indiquent qu'il s'a- gissait de la vitamine-C pure.
Exemple 3.
100 g de d-glycosone sont dissous dans 8 litres d'eau débarrassée d'air. On ajoute 50 g d'une solution de cy- anure de sodium dans 2 litres d'eau débarrassée d'air et on laisse le mélange dans une atmosphère d'oxyde de carbone, heure à la température habituelle. On acidifie légèrement au oongo avec de l'acide sulfurique et on concentre dans le va- cuum jusqu'à réduction du volume à 1 litre. Après adjonction de 200 ce d'acide chlorhydrique concentré, on chauffe 30 heures à 48-50 . On agite avec environ 100 g de carbonate de baryum, neutralise l'acide et on filtre une fois la réaction est ter- minée. On évapore la solution limpide dans le vacuum à une tem- pérature aussi basse que possible.
Le résidu sec est extrait au moyen d'éthanol anhydre jusqu'à ce qu'il ne reste plus que des sels inorganiques et on libère la solution d'autres impure- tés, par adjonction d'une grande quantité d'éther, libre de peroxyde. On obtient la laotone de l'acide 3-céto-d-arabino- heptonique, qui cristallise la plupart du temps immédiatement en évaporant et pour finir au moyen du vacuum. On peut puri- fier en recristallisant dans * partie d'eau. Les cristaux par- faitement blancs obtenus, contiennent une molécule d'eau de cri- stallisation, qu'on peut facilement éliminer en chauffant au vaouum. Ces cristaux fondent d'une façon indistincte à 96 avec dégagement de gaz; à une température supérieure de 1000, la masse se prend de nouveau et à environ 190 , la combinaison anhydre C7H10 7 fond en se décomposant.
La déviation optique est de [Ó] 14,5 16,8 (0=1,8 dans une solution aqueuse
D d'acide chlorhydrique n/100) pour la combinaison anhydre. Ren- dement 50-70g.
<Desc/Clms Page number 8>
Exemple 4.
10 g de 1-arabinosone sont dissous dans un litre d'eau contenant 7,5 g de bisulfite de sodium; l'eau doit être libre d'oxygène. On ajoute ensuite une solution de 12 g de cyanure de potassium dans un peu d'eau. La réaction est terminée dans 10 minutes comme l'indique la titration.
La saponification et la suite des opérations se fait de la même façon comme pour les exemples 1 et 3. Toutefois, il est indiqué de fractionner en solution alcoolique, de précipiter par l'acétate de plomb et de décomposer les fractions actives au moyen de l'hydrogène sulfuré. On purifie en recristalli- sant dans 2 partie d'eau chaude. Rendement environ 2 g. Les cristaux possèdent la formule C6H8O6, sont anhydres, possédant un point de fusion situé à environ 169 à laquelle température ils se décomposent; la déviation est de [Ó] 16,5 = + 21,50 (c=0,93 dans le méthanol) resp. = +17 (o=1,82 dans une solu- tion d'acide chlorhydrique aqueuse, n/100. On peut désigner ce corps comme la lactone de l'acide l-érythro-3-céto-héxonique.
Exemple 5.
On peut obtenir de la même façon environ 4-6 g de la lactone de l'acide d-lyxo-3-céto héxonique à partir de 10 g de d-galactosone. On obtient dans ) partie d'eau de beaux cristaux possédant la formule C7H12O8 contenant une molécule d'eau de cristallisation, qu'ils perdent difficilement. Cette substance hydratée fond indistinctement vers 94 , avec dégagement de vapeur et en se décomposant insensiblement. Le dérivé anhydre fond à 134-135 , [Ó] 14,5 = -5,80 (0=2,17 dans une solution D aqueuse d'acide chlorhydrique n/100) pour le dérivé anhydre.
Revendications.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.
<Desc / Clms Page number 1>
Process for the preparation of 3-ketonic acids from the sugar series resp. of their anhydrides.
The representatives of the 3-oetonic acids of the sugar series were not known until recently. Quite recently various authors have shown (Zeitsohrift f. Physiologische Chemie 215, 1933, p. 215; Journ.
Soc. Chem. Ind. 52, 1933, p. 221; Nature 131, 1933, p. 617) that the ascorbic acid which Szent-Györgyi (Biochemi- oal Journal 22, 1928, p.1387) had obtained from various materials of animal and vegetable origin and which had been recognized by him as the antisoorbutic principle active (Vitamin-0) (Nature 130, 1932, p.576), possessed the consti-
<Desc / Clms Page number 2>
EMI2.1
tution of an anhydride of 3-oeto-1-threo-hexonic acid.
No methods were known for the artificial preparation of such bodies. It was then found that osones, which can be obtained by oxidation of sugar by means of known methods, treated with hydrocyanic acid or its salts, give bodies which, by saponification, can be transformed into 3-ketonic acids. higher homologous sugar resp. in their anhydrides (lactone?). It is not known so far at what stage of the reaction the anhydrides are formed, but this is irrelevant for the end result. With regard to the situation of the anhydro nucleus, it must be admitted that for ascorbic acid, a lacton nucleus is most probable in the present state of research.
EMI2.2
(Nature 131, 1933, P61j; ourn. Yet.Akad. Arkiv f.
Kemi volume 11, 19331 p.14; Zeitsohrift f. physiognomy 218, 1933, p.28o; Helv.
Chim. Acta 16, 1933, p.1019). By analogy, it can also be assumed that all lower and higher homologs also have such a nucleus, provided that they crystallize as anhydrides. If we admit that the lactonic formula is correct, we can formulate the synthesis as follows, p. ex. ascorbic acid from 1-xylosone:
EMI2.3
ascorbic acid-1.
However, it has so far not been established whether in other cases lactones also form.
All of these 3-ketone anhydrides, which are derived from sugars, have this in common: the right half of the molecule possesses a strong reducing power, which demonstrates keto-eno- tautomerism.
<Desc / Clms Page number 3>
lique, in the sense of the following formulas:
EMI3.1
It must therefore be admitted that the solid and crystallization phase is subjected to an "endiol" structure.
EMI3.2
These bodies decolorize 2,6-dichlorphenol-indophenol in neutral and acidic solution, as well as acidic iodine solution. They precipitate the metal from acidic solutions of silver and gold salts, so that they can be used as a reagent for these noble metals.
There are a number of ways to proceed for the hydrocyanic acid treatment. Osone can be treated, for example, in aqueous or alcoholic solution or in a suitable solvent, with hydrocyanic acid in an equivalent amount or in large excess, for a prolonged time, at the usual or elevated temperature. Oatalysts can be added to shorten the reaction time and to improve the reaction.
As such, organic or inorganic bases can be used, such as caustic potash, sodium carbonate, potassium cyanide, sodium sulphite, ammonia, diethylamine, piperidine, etc. O-sone can also be used in the form of salts or adducts which are not very stable with other substances, also hydrocyanic acid or the other substances. Osone can also be used directly as a lead salt as obtained according to Emile Fischer (Beriohte der Deutschen Chemischen Gesellschaft 22, 1889, p, 87) or the osone is mixed with a slight excess of a solution of sodium bisulfite and to this solution is added an excess of potassium cyanide dissolved in water. The reaction is quickly terminated.
<Desc / Clms Page number 4>
The saponification of the adduct is preferably carried out with the strong acids in aqueous solution at room temperature, after standing for a long time or quickly with heating, in which case it is indicated not to exceed 100, in order to 'avoid strong decomposition. The products obtained, such as the adducts of hydrocyanic acid, are highly oxidizable. It is therefore necessary, during preparation, to protect them as much as possible from air and other possibilities of oxidation,
Example 1.
100 g of crude d-xylosone are dissolved in 1500 g of a 3% aqueous solution of hydrocyanic acid; 10 g of strong ammonia are added and, after expelling the air with carbon monoxide, the mixture is left to stand for 24 hours at the usual temperature. After acidification with hydrochloric acid and evaporation in a vacuum, the residue dissolved in 600 g of 7.5% hydrochloric acid and in a carbonic acid atmosphere is heated to 500 for 1 or 2 days.
It is then evaporated in a vacuum to dryness, the residue is taken up with strong alcohol which leaves the ammonium chloride and other inorganic bodies (which come from the crude xylosone) insoluble. Other impurities can be removed by adding ether without peroxide. The filtered and clear solution gives all the reactions known for ascorbic acid, but lives in left-polarized light. The purification is continued after strong evaporation by fractionation and the precipitation is carried out with an alcoholic solution of lead acetate. It precipitates a few impurities first, then all of the d-asoorbic acid in the form of lead salt.
This salt is decomposed with sulfuric acid, which has been separated and washed with alcohol. The acid obtained, either
<Desc / Clms Page number 5>
about 30 to 50 g, depending on the degree of purity of the xylosone, can be recrystallized in part of hot water or in alcohol. The crystals have the formula C6H806, have a melting point of about 189 or they decompose and all of the known properties of natural ascorbic acid; only, where the optical deviation is inverse, ie -49 (c = 1 in methanol). This body is also biologically less active than the levorotatory form.
The acetone compound can also be used for purification, which can be prepared according to the known method (Nature 130, 1932, p.847) and which, on heating with water, gives rise to acetone and which, finally, by evaporation to dryness, leaves the acid in the pure state.
Example 2.
100 g of 1-xylosone are dissolved in 5 liters of distilled water. The air is replaced by nitrogen and then a solution of 60 g of potassium cyanide in a liter of water free of air is added. The mixture is then left at about 15 for a quarter of an hour. Strong hydrochloric acid is then added until reaction with the congo (approximately 110 cc of concentrated hydrochloric acid), the mixture is evaporated in vouum (bath temperature 40) until 300 cc is obtained, the residue is washed with water saturated with carbonic acid in a 1 liter glass flask, so that 800 cc of liquid is obtained; 200 cc of concentrated acid are added, the atmosphere is removed with carbonic acid and the well-closed flask is heated for 24 to 30 hours, to a temperature of 48-500.
The solution is freed from a light dark precipitate by filtration and evaporated in a vacuum at 35-400 to dryness. The residue is exhausted with absolute alcohol,
<Desc / Clms Page number 6>
the inorganic salts are filtered off and then washed again with alcohol. A total of one liter of solution is obtained.
The salts have become inactive. Other impurities can be freed from the alcoholic solution by precipitating them with ether, free of peroxide. Here, however, a slight precipitation of active substance constantly occurs, so that it is necessary to reprecipitate in alcohol. By evaporation in a vacuum at 40, of the filtered solution, a syrupy solution is obtained, which begins to crystallize immediately, when a little ascorbic diacid is added; otherwise, crystallization begins only after a prolonged standing time. Finally, the whole is subjected to a temperature of 0 for a few hours, siphoned off, treated with a little absolute alcohol, then washed with butyl alcohol and dried in a vacuum.
A new quantity is obtained from the mother liquors if they are diluted with a little alcohol and treated with a quantity of alcoholic solution of lead acetate until 'There is no more precipitation. The light yellow lead salt, precipitated and centrifuged, washed with alcohol, suspended in distilled water, decomposed with hydrogen sulphide and the solution obtained by filtration of the lead sulphide, is evaporated in the voodoo at 40, until syrup consistency. A second crystallization is obtained as described above. The total yield is about 40 g, depending on the grade of 1-xylosone used. If the product is not quite pure, it can be re-crystallized in 1/2 part of water.
The colorless crystals appear in the form of small flakes and have all the known properties of natural ascorbic acid, for example the melting point of 1890 (corr.) With decomposition [Ó] 20 =
D + 49 (c = 1 in methanol). In addition, the direct comparison
<Desc / Clms Page number 7>
acid and some derivatives showed a complete identification and finally biological tests on guinea pigs indicate that it was pure vitamin-C.
Example 3.
100 g of d-glycosone are dissolved in 8 liters of water freed from air. 50 g of a solution of sodium cyanide in 2 liters of air-free water are added and the mixture is left in an atmosphere of carbon monoxide for one hour at the usual temperature. It is slightly acidified in oongo with sulfuric acid and concentrated in the va- cuum until the volume is reduced to 1 liter. After adding 200 cc of concentrated hydrochloric acid, the mixture is heated for 30 hours at 48-50. Stir with about 100 g of barium carbonate, neutralize the acid and filter when the reaction is complete. The clear solution is evaporated in a vacuum at as low a temperature as possible.
The dry residue is extracted with anhydrous ethanol until all that remains is inorganic salts and the solution is freed from other impurities, by adding a large amount of ether, free of peroxide. Laotone is obtained from 3-keto-d-arabinoheptonic acid, which crystallizes most of the time immediately by evaporating and finally by means of vacuum. It can be purified by recrystallizing from 1 part water. The perfectly white crystals obtained contain a molecule of crystallization water, which can easily be removed by heating in a voodoo. These crystals melt indistinctly at 96 with the evolution of gas; at a temperature above 1000 the mass sets again and at about 190 the anhydrous combination C7H10 7 melts and decomposes.
The optical deviation is [Ó] 14.5 16.8 (0 = 1.8 in aqueous solution
D hydrochloric acid n / 100) for the anhydrous combination. Yield 50-70g.
<Desc / Clms Page number 8>
Example 4.
10 g of 1-arabinosone are dissolved in one liter of water containing 7.5 g of sodium bisulfite; the water must be free of oxygen. Then a solution of 12 g of potassium cyanide in a little water is added. The reaction is complete in 10 minutes as indicated by the titration.
The saponification and the continuation of the operations are carried out in the same way as for Examples 1 and 3. However, it is advisable to fractionate in an alcoholic solution, to precipitate with lead acetate and to decompose the active fractions by means of l. hydrogen sulfide. Purify by recrystallizing from 2 parts hot water. Yield about 2 g. The crystals have the formula C6H8O6, are anhydrous, having a melting point of about 169 at which temperature they decompose; the deviation is [Ó] 16.5 = + 21.50 (c = 0.93 in methanol) resp. = +17 (o = 1.82 in aqueous hydrochloric acid solution, n / 100. This body can be referred to as the lactone of 1-erythro-3-keto-hexonic acid.
Example 5.
In the same way, about 4-6 g of the d-lyxo-3-ketohexonic acid lactone can be obtained from 10 g of d-galactosone. One obtains in) part of water beautiful crystals having the formula C7H12O8 containing a molecule of water of crystallization, which they are difficult to lose. This hydrated substance indiscriminately melts at around 94, with the release of vapor and imperceptibly decomposing. The anhydrous derivative melts at 134-135, [Ó] 14.5 = -5.80 (0 = 2.17 in aqueous solution D of n / 100 hydrochloric acid) for the anhydrous derivative.
Claims.
** ATTENTION ** end of DESC field can contain start of CLMS **.