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Verfahren zur Herstellung von Vitamin C
Für die Herstellung von Vitamin C ist bereits eine grössere Zahl von Verfahren bekannt (siehe u. a. die ungarischen Patentschriften Nr. 112852, 114352,116608, 119101,119102 und 119103 und ferner die deutschen Patentschriften Nr. 676011, 684725,696810). Bei einem Teil der bekannten Verfahren werden als Ausgangsstoffe Ester der 2-Ketogulonsäure oder deren Bis-methylen- äther verwendet. Der Nachteil dieser Verfahren besteht einerseits in der schwierigen Zugänglichkeit dieser Ester, andererseits in den oft nicht befriedigenden Ausbeuten. Ein anderer Teil der bekannten Verfahren geht von der freien Ketogulonäure oder deren Bis-methylenäther als Ausgangsstoffe aus. Bei einem in der ungarischen Patentschrift Nr. 114352 beschriebenen Verfahren erwärmt man den vorerwähnten Ausgangsstoff bei saurer Reaktion.
Bei der hier mitgeteilten Arbeitsweise ist die Umwandlung des Ausgangsstoffes zu Vitamin C nur eine teilweise ; um eine Verbesserung der geringen Ausbeuten zu erreichen, ist es erforderlich, die nach dem Isolieren des Vitamin C erhaltenen Mutterlaugen mehrere Male der Behandlung zu unterwerfen. So erhält man gemäss Beispiel 1 der zuletzt genannten Patentschrift aus 100 Teilen Ketogulonsäure nur 8 Teile Ascorbinsäure, während 82.5 Teile des Ausgangsstoffes unverändert bzw. wiedergewinnbar bleiben.
Es wurde ferner schon vorgeschlagen (deutsche Patentschrift Nr. 676011), Diaceton-2-ketogulonsäure mit konzentrierter wässeriger Salzsäure zu behandeln, welche Behandlung aus Erwärmen oder aber-wie dies z. B. aus Beispiel 2 der erwähnten Patentschrift zu entnehmen istaus Stehenlassen bei Zimmertemperatur besteht.
Bei der Arbeitsweise mit konzentrierter wässeriger Salzsäure tritt jedoch eine sehr starke Verkohlung ein ; überdies ist auch die Ausbeute nicht befriedigend. Das durch Stehenlassen bei Zimmertemperatur erhaltene Reaktionsgemisch zeigt beim Titrieren mit Jod zwar die Gegenwart von 60% an Vitamin C an, doch sind beim Isolieren nur wesentlich geringere Mengen an Vitamin C erhältlich.
Die Bis-methylenäther der Ketogulonsäure oder deren Salze sind direkte Oxydationsprodukte der Bis-methylenäther der Sorbose und sind daher die geeignetsten Ausgangsstoffe für die Herstellung von Vitamin C. Erfindungsgemäss werden diese Ausgangsstoffe, aber auch die Ketogulonsäure selbst oder deren Monomethylenäther oder die Salze dieser Verbindungen in Vitamin C dadurch umgewandelt, dass man diese Ver- bindungen-ohne Erwärmen-im praktisch wasserfreien oder wasserfreien ameisensauren Mittel der Einwirkung von wasserfreien Halogenwasserstoffsäuren, wie z. B. der Einwirkung von trockenem Chlorwasserstoffgas, unterwirft.
Als Ausgangsstoff verwendet man vorteilhaft die Diacetonketogulonsäure. Zweckmässig verwendet man praktisch wasserfreie Ameisensäure, z. B. über 99% ige Ameisensäure. Die Ausführung des erfindungsgemässen Verfahrens geschieht vorteilhaft in der Weise, dass man den Ausgangsstoff, wie z. B. die Diacetonketogulonsäure, mit konzentrierter Ameisensäure übergiesst und unter Kühlen mit trockenem Chlorwasserstoffgas sättigt. Das so gewonnene Reaktionsgemisch wird hierauf mehrere Tage lang, zweckmässig verschlossen, z. B. in einer zugeschmolzenen Glasampulle, stehengelassen. In 5-9 Tagen ist die Umsetzung praktisch beendet. Man erhält eine dunkelbraune, aber klare Lösung, in welcher keine kohligen Ausscheidungen zugegen sind.
Eine aus dem Reaktionsgemisch entnommene Probe weist bei der jodometrischen Titration eine einer 90-bis sogar 98% igen Ausbeute entsprechenden Menge an Vitamin C auf. Die Aufarbeitung des Reaktionsgemisches kann derart geschehen, dass man den Chlorwasserstoff und die Ameisensäure- unter mässigem Erwärmen-im Vakuum einer Wasserstrahlpumpe wegdampft und den zurückgebliebenen Sirup der Kristallisation überlässt.
Es ist zweckmässig, den Sirup mit wenig Butanol, gegebenenfalls mit Essigäther usw., zu versetzen.
Das Vitamin C scheidet sich in Form eines reichen Kristallbreies aus und bildet in isolierter Form ein schwach gefärbtes kristallines Pulver, welches bei der jodometrischen Titration einen 95% igen oder noch höheren Gehalt an Vitamin C zeigt.
Die Menge der isolierten Kristalle entspricht einer ausgezeichneten Ausbeute ; die Ausbeute ist im allgemeinen über 80 % und kann sogar in
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einigen Fällen 90 % erreichen. Eine allfällige weitere Reinigung des Produktes kann nach den bereits bekannten Methoden geschehen.
Weitere Einzelheiten des Verfahrens sind in den nachstehenden Beispielen zu finden :
Beispiele :
1. Man löst 20 Diaceton-2-ketogulonsäure- hydrat in 70 cm3 980. piger oder noch konzentrierterer Ameisensäure und leitet unter Eiskühlung trockenes Chlorwasserstoffgas ein. Die Gewichtszunahme beträgt ungefähr 12 - 13 g.
Man lässt das Gemisch in einer zugeschmolzenen Glasampulle bei Zimmertemperatur 8 Tage lang stehen. Hiernach entfernt man-unter mässigem Erwärmen-im CO.-Strom den Chlorwasserstoff und die Ameisensäure im Vakuum. Es bleiben 20 an einem braunen Öl zurück, welches man mit 20 cm3 Butylalkohol vermischt. Auf Einimpfen erstarrt das Gemisch kristallin. Man nutscht im CO2-Strom und wäscht mit Essigäther und/oder Äther. Beim Trocknen im Vakuum
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Vitamin C, welches sich bei der jodometrischen Titration als zig erweist. Dieses Rohprodukt schmilzt bei 179 oder darüber. Aus den Mutterlaugen können noch weitere Mengen gewonnen werden.
2. Man geht von den im Beispiel 1 verwendeten Mengen aus, leitet jedoch 17 Chlorwasserstoffgas in das Reaktionsgemisch ein. Man lässt dann das Gemisch 9 Tage lang verschlossen bei Zimmertemperatur stehen. Eine entnommene Probe zeigt bei der jodometrischen Titration eine 96% ige Ausbeute an Vitamin C. Die Aufarbeitung wird wie im vorangehenden Beispiel ausgeführt. Man erhält 9. 3-9. 7 g an schwach drapp gefärbtem, rohem Vitamin C, welches bei der jodometrischen Titration einen Reinheitsgrad von 96 bis 97 % aufweist.
Die Reinigung der nach den vorangehenden Beispielen bereiteten Rohprodukte kann nach irgendeiner der bekannten Methoden ausgeführt werden, z. B. in der Weise, dass man das Produkt in Wasser oder Methanol löst, mit wenig Tierkohle behandelt, filtriert und zur Trocke verdampft.
Der Rückstand kristallisiert. Diese Reinigungsmassnahmen werden zweckmässig in einer Kohlensäureatmosphäre ausgeführt.
Anstatt der Diaceton-ketogulonsäure kann man auch andere Bis-methylenäther, wie z. B. die mit Cyklohexanon, Benzaldehyd usw. gebildeten Bis-methylenäther verwenden. Anstatt der freien Säure kann man auch eines ihrer Salze verwenden, wie dies im nachstehenden Beispiel gezeigt wird.
3. Man löst 4 des Kaliumsalzes der Diaceton- 2-ketogulonsäure in 14 c1fi3 98-99% iger Ameisensäure und leitet unter Eiskühlung 3. 3 g Chlorwasserstoffgas ein. Man lässt die so erhaltene Lösung in einer zugeschmolzenen Glasampulle 9 Tage lang stehen. Eine aus der Lösung entnommene Probe zeigt bei der jodometrischen Titration eine 99% igue Ausbeute an Vitamin C.
Die Aufarbeitung wird entsprechend den vorangehenden Beispielen ausgeführt. Die erhaltenen Vitamin-C-Kristalle enthalten jedoch auch Kaliumchlorid. Die Trennung davon kann nach der gleichen bereits bekannten Arbeitsmethode erfolgen wie die Trennung von Kochsalz und Vitamin C.
Als Ausgangsstoff kann man auch die Ketogulonsäure selbst oder deren Monomethylenäther oder solche enthaltende Gemische verwenden, weil auch in diesem Falle die Verwendung von Ameisensäure als Reaktionsmedium wie auch die Ausführung der Umsetzung bei einer die Zimmertemperatur nicht übersteigenden Temperatur von wesentlichem Vorteil ist. Die Umsetzung kann auch bei einer niedrigeren Temperatur als Zimmertemperatur ausgeführt werden. So z. B. kann man das Reaktionsgemisch im Eisschrank stehenlassen. In diesem Falle ist das Reaktionsgemisch noch blasser gefärbt.
PATENTANSPRÜCHE : 1. Verfahren zur Herstellung von Vitamin C, dadurch gekennzeichnet, dass man 2-Ketogulon- säure oder deren Methylenäther oder die Salze dieser Verbindungen-ohne Erwärmen-im praktisch wasserfreien oder wasserfreien ameisensauren Mittel der Einwirkung von wasserfreien Halogenwasserstoffsäuren, zweckmässig der Einwirkung von Chlorwasserstoffgas, unterwirft.