DE102016116121A1

DE102016116121A1 - Process for the epimerization of saccharides

Info

Publication number: DE102016116121A1
Application number: DE102016116121.7A
Authority: DE
Inventors: Marcus Rose; Irina Delidovich; Regina Palkovits
Original assignee: Rheinisch Westlische Technische Hochschuke RWTH
Current assignee: Rheinisch Westlische Technische Hochschuke RWTH
Priority date: 2016-08-30
Filing date: 2016-08-30
Publication date: 2018-03-01

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Epimerisierung von Sacchariden durch Erhitzen eines in einem Lösungsmittel gelösten Saccharids in Gegenwart eines Metall-haltigen Katalysators, wobei man eine Aldose mit einem festen metall-organischen Katalysator kontaktiert, wobei der metall-organische Katalysator ein vernetztes, poröses Polymer ausbildet, welches Metallatome M enthält, die durch jeweils zwei bis vier organische Linkermoleküle L kovalent miteinander verbunden sind, wobei L ein substituierter oder unsubstituierter, acyclischer oder cyclischer Alkylenrest oder ein substituierter oder unsubstituierter Arylenrest mit 5 bis 50 C-Atomen ist, und wobei der metall-organische Katalysator wenigstens eine Hydroxygruppe an wenigstens einem Metallatom M aufweist.The invention relates to a process for the epimerization of saccharides by heating a saccharide dissolved in a solvent in the presence of a metal-containing catalyst, wherein an aldose is contacted with a solid metal-organic catalyst, wherein the metal-organic catalyst forms a cross-linked, porous polymer containing metal atoms M covalently linked together by in each case two to four organic linker molecules L, wherein L is a substituted or unsubstituted, acyclic or cyclic alkylene radical or a substituted or unsubstituted arylene radical having 5 to 50 C atoms, and wherein the metal -organic catalyst has at least one hydroxyl group on at least one metal atom M.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Epimerisierung von Sacchariden. The invention relates to a process for the epimerization of saccharides.

Die Epimerisierung von Sacchariden, also Zuckern unterschiedlicher Art, ist eine einfache und effiziente Methode um seltene und teurere Zucker aus einfachen, gut verfügbaren Zuckern wie Glucose herzustellen. Zucker stellen den größten Anteil der aus Biomasse erhältlichen organischen Verbindungen, und die Verwertung und Umwandlung häufig vorkommender Zucker erfährt derzeit großes wirtschaftliches Interesse. Biopolymere dienen als Quelle diverser Aldosen und 2-Ketosen. Sieben Monosaccharide, D-Glucose, D-Fruktose, D-Xylose, L-Arabinose, D-Ribose, D-Mannose und D-Galaktose, überwiegend jedoch deutlich, wobei D-Glucose den häufigsten Baustein pflanzlicher Biomasse darstellt. Die Epimerisierung aus Biomasse erhältlicher Monosaccharide am C2-Atom führt zu seltenen Monosacchariden mit interessanten Eigenschaften. So sind beispielsweise D-Lyxose, D-Arabinose und D-Talose zur Synthese von Antitumormitteln verwendbar. The epimerization of saccharides, sugars of various kinds, is a simple and efficient method for producing rare and more expensive sugars from simple, readily available sugars such as glucose. Sugar accounts for the largest share of organic compounds available from biomass, and the recovery and conversion of common sugars is currently enjoying great economic interest. Biopolymers serve as a source of various aldoses and 2-ketoses. Seven monosaccharides, D-glucose, D-fructose, D-xylose, L-arabinose, D-ribose, D-mannose and D-galactose, but mostly clear, with D-glucose being the most abundant component of plant biomass. The epimerization of biomass monosaccharides available at the C2 atom leads to rare monosaccharides with interesting properties. For example, D-lyxose, D-arabinose and D-talose are useful for the synthesis of antitumour agents.

Die Anzahl verfügbarer Katalysatoren für die selektive Epimerisierung von Aldosen ist äußerst begrenzt. Üblicherweise werden Enzyme zur enantioselektiven Umwandlung organischer Verbindungen verwendet. Biotechnologische Verfahren zur Epimerisierung sind jedoch oft sehr teuer, da die Epimerase-Enzyme jeweils nur für ausgewählte Substrate und oft nicht für freie Zucker eingesetzt werden können. Insbesondere sind Enzyme für die Epimerisierung am C2-Atom nicht effizient, da das Aldosemolekül zunächst mit einer Phosphat- oder Nukleotidgruppe aktiviert werden muss. Lösliche Metallverbindungen sind ebenfalls für die Epimerisierung von Aldosen verwendbar. Zwar ist die Calcium-katalysierte Epimerisierung seit dem Jahr 1936 bekannt, dennoch ist die Anzahl an verwendbaren Chemokatalysatoren beschränkt. Die durch Metallionen katalysierte Epimerisierung verläuft über eine Umstrukturierung der Kohlenstoffbindungen, wobei die Bindung vom C3-Kohlenstoff zum C2-Kohlenstoff und zum C1-Kohlenstoff verschoben wird, wodurch eine invertierte Konfiguration am C2-Kohlenstoff möglich wird. Obwohl eine Epimerisierung über Komplexbildung mit Calcium- oder Nickelionen unter milden Bedingungen abläuft, benötigt diese einen bezogen auf das Substrat äquimolaren oder noch höheren Anteil an komplexbildendem Metall. The number of available catalysts for the selective epimerization of aldoses is extremely limited. Usually, enzymes are used for the enantioselective conversion of organic compounds. However, biotechnological processes for epimerization are often very expensive, since the epimerase enzymes can only be used for selected substrates and often not for free sugars. In particular, enzymes for epimerization at the C2 atom are not efficient because the aldose molecule must first be activated with a phosphate or nucleotide group. Soluble metal compounds are also useful for the epimerization of aldoses. Although calcium-catalyzed epimerization has been known since 1936, the number of useful chemocatalysts is limited. The metal ion catalyzed epimerization proceeds through restructuring of the carbon bonds, shifting the bond from the C3 carbon to the C2 carbon and to the C1 carbon, thereby allowing an inverted configuration at C2 carbon. Although epimerization proceeds via complex formation with calcium or nickel ions under mild conditions, this requires an equimolar or even higher proportion of complex-forming metal relative to the substrate.

Industriell verfügbare und derzeit verwendete Katalysatoren sind zumeist lösliche, molekulare Mo(VI)-Verbindungen, die ebenfalls eine Epimerisierung unter milden Bedingungen erlauben. Diese lassen sich jedoch schlecht abtrennen und rezyklisieren. Daher wurden Anstrengungen unternommen, feste Katalysator-Systeme auf Basis von Molybdän(VI) zu entwickeln, um kontinuierliche Verfahren zu ermöglichen, beispielsweise mit Molybdän(VI)-Verbindungen beladene basische Ionenaustauscher-Harze. Zur Verbesserung der Selektivität werden vielfach Borverbindungen im Überschuss zusetzt. Der Zusatz von Borsäureverbindungen ist jedoch für technische Verfahren kaum geeignet, da die Borsäure nur schlecht wieder abgetrennt werden kann. Aus der Produktmischung kann Borsäure kaum auf eine für die Weiterverarbeitung des gewünschten Epimerisierungsproduktes tolerierbare Menge gesenkt werden, ohne dass dieses mit entfernt wird, so dass die Gesamtausbeute mit jeder Maßnahme zur Abtrennung der Borsäure stark abfällt. Auch kann nicht umgesetztes Saccharid aus borsäurehaltiger Lösung nur unvollständig und unter Verlusten abgetrennt werden. Auch die chromatographische Abtrennung der Borsäure ist schwierig. Die Schrift DE 3714473 offenbart eine Fortbildung eines kontinuierlichen Verfahrens zur Epimierisierung durch Erhitzen von in einem Lösungsmittel gelöstem Zucker in Gegenwart eines mit einer Molybdän(VI)-Verbindung beladenen basischen Anionenaustauschers, das in Abwesenheit nennenswerter Mengen an Borsäureverbindung abläuft. Langzeittests zeigen zudem, dass die Aktivität der festen Molybdän(VI)-Katalysatoren kontinuierlich abnimmt. Industrially available and currently used catalysts are mostly soluble molecular Mo (VI) compounds, which also allow epimerization under mild conditions. However, these are difficult to separate and recycle. Efforts have therefore been made to develop solid molybdenum (VI) catalyst systems to enable continuous processes, for example, molybdenum (VI) compound-loaded basic ion exchange resins. To improve the selectivity, boron compounds are often added in excess. However, the addition of boric acid compounds is hardly suitable for industrial processes, since boric acid is difficult to separate off again. Boric acid can hardly be reduced from the product mixture to an amount tolerable for the further processing of the desired epimerization product without this being removed, so that the overall yield drops sharply with each measure for the removal of the boric acid. Also unreacted saccharide can be separated only incomplete and with losses of boric acid-containing solution. The chromatographic separation of boric acid is difficult. The font DE 3714473 discloses a development of a continuous process for epimerization by heating sugar dissolved in a solvent in the presence of a basic anion exchanger loaded with a molybdenum (VI) compound which proceeds in the absence of appreciable amounts of boric acid compound. Long-term tests also show that the activity of solid molybdenum (VI) catalysts decreases continuously.

In Verbindung mit der Verwendung von Boratsalzen ist auch eine Verwendung von Zinnsilikaten mit β-Zeolith-Struktur zur Epimerisierung von Zuckern bekannt. So offenbaren Gunther, W. R. et al. in Nature Communications 3, 1109, 2012 , die Verwendung von Sn-β-Zeolith und Natriumborat der Formel Na₂[B₄O₅(OH)₄]·8H₂O. Ohne Zusatz von Boratsalzen ist jedoch die Isomerisierung zu Ketosen der dominierende Reaktionsweg. Also associated with the use of borate salts is the use of tin silicates having a β-zeolite structure to epimerize sugars. So reveal Gunther, WR et al. in Nature Communications 3, 1109, 2012 , the use of Sn-β-zeolite and sodium borate of the formula Na ₂ [B ₄ O ₅ (OH) ₄ ] .8H ₂ O. However, without addition of borate salts, the isomerization to ketoses is the dominant reaction route.

Daher besteht ein Bedarf an alternativen Katalysatoren und Verfahren für die Epimerisierung von Sacchariden. Der vorliegenden Erfindung lag daher die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, dass mindestens einen der vorgenannten Nachteile des Standes der Technik überwindet. Insbesondere lag der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren bereit zu stellen, das für eine technische Epimerisierung von Aldosen verwendbar ist. Therefore, there is a need for alternative catalysts and methods for the epimerization of saccharides. The present invention was therefore based on the object to provide a method that overcomes at least one of the aforementioned disadvantages of the prior art. In particular, the present invention was based on the object to provide a method that is useful for a technical epimerization of aldoses.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Epimerisierung von Sacchariden durch Erhitzen eines in einem Lösungsmittel gelösten Saccharids in Gegenwart eines Metall-haltigen Katalysators, wobei man eine Aldose mit einem festen metall-organischen Katalysator kontaktiert, wobei der metall-organische Katalysator ein vernetztes, poröses Polymer ausbildet, welches Metallatome M enthält, die durch jeweils zwei bis vier organische Linkermoleküle L kovalent miteinander verbunden sind, wobei L ein substituierter oder unsubstituierter, acyclischer oder cyclischer Alkylenrest oder ein substituierter oder unsubstituierter Arylenrest mit 5 bis 50 C-Atomen ist, und wobei der metall-organische Katalysator wenigstens eine Hydroxygruppe an wenigstens einem Metallatom M aufweist. This object is achieved by a process for the epimerization of saccharides by heating a saccharide dissolved in a solvent in the presence of a metal-containing catalyst, wherein an aldose is contacted with a solid metal-organic catalyst, wherein the metal-organic Catalyst forms a crosslinked, porous polymer containing metal atoms M, which are covalently linked together by in each case two to four organic linker molecules L, where L is a substituted or unsubstituted, acyclic or cyclic alkylene radical or a substituted or unsubstituted arylene radical having 5 to 50 C Atoms, and wherein the metal-organic catalyst has at least one hydroxy group on at least one metal atom M.

Überraschend wurde gefunden, dass das erfindungsgemäße Verfahren die Epimiersierung von Zuckern wie Glucose zu Mannose, Xylose zu Lyxose und Ribose zu Arabinose über feste metall-organische Katalysatoren mit hoher Selektivität erlaubt. Insbesondere Zinn-basierte organische poröse Polymere, die eine Zinn-Hydroxygruppe aufweisen, haben sich als effizient herausgestellt und zeigten eine hohe katalytische Aktivität und Selektivität für die Epimerisierung von Aldosen am C2-Kohlenstoff. Als feste Katalysatoren sind diese durch die leichte Abtrennbarkeit und Rezyklisierbarkeit für eine weitere technische und großtechnische Prozessentwicklung auf Basis heterogener Katalysatoren zur Epimerisierung unterschiedlicher Zucker gut geeignet. Hierdurch werden zum einen wirtschaftliche Verfahren zur Herstellung begehrter seltener Zucker ermöglicht. So erlaubt das chemokatalytische Verfahren beispielsweise auf Basis Zinn-basierter fester Katalysatoren die Herstellung verschiedener Zucker, die derzeit überwiegend über biotechnologische Verfahren hergestellt werden, deutlich effizienter und damit deutlich günstiger. Weiter können neue erneuerbarer Rohstoffe zur stofflichen Nutzung und damit neue Märkte erschlossen werden. Surprisingly, it has been found that the process according to the invention allows the epimerization of sugars such as glucose to mannose, xylose to lyxose and ribose to arabinose via solid metal-organic catalysts with high selectivity. In particular, tin-based organic porous polymers having a stannous hydroxy group have been found to be efficient and show high catalytic activity and selectivity for the epimerization of aldoses on C2 carbon. As solid catalysts, these are well suited for further technical and industrial process development on the basis of heterogeneous catalysts for the epimerization of different sugars due to their easy separability and recyclability. As a result, on the one hand economic process for the production of coveted rare sugar possible. For example, the chemocatalytic process based on tin-based solid catalysts allows the production of various sugars, which are currently predominantly produced by biotechnological processes, much more efficiently and thus significantly cheaper. Furthermore, new renewable raw materials for material use and thus new markets can be tapped.

Der Begriff „Saccharid“ umfasst im Sinne der vorliegenden Erfindung insbesondere die im engeren Sinne als „Zucker“ bezeichneten Monosaccharide, Disaccharide und Oligosaccharide. Unter dem Begriff „Aldose“ wird ein Monosaccharid verstanden, das die Carbonylgruppe am ersten Kohlenstoffatom, üblicherweise als C1 bezeichnet, also in endständiger Position, trägt. For the purposes of the present invention, the term "saccharide" includes in particular the monosaccharides, disaccharides and oligosaccharides which are referred to in the narrower sense as "sugars". The term "aldose" is understood to mean a monosaccharide which carries the carbonyl group on the first carbon atom, usually referred to as C1, ie in the terminal position.

Bevorzugt sind die Metallatome M Lewis-saure Metalle. Diese können die gewünschte Epimerisierung der Saccharide katalysieren. Insbesondere sind die Metallatome M ausgewählt aus der Gruppe umfassend Sn, Ti, Al und/oder Ge. Diese können stabile metall-organische Polymere ausbilden. Vorzugsweise sind die Metallatome M ausgewählt aus der Gruppe umfassend Sn, Ti und/oder Al. Insbesondere Sn, Ti und Al können eine gute katalytische Wirkung bei der Epimerisierung der Saccharide bewirken. Preferably, the metal atoms M are Lewis acidic metals. These can catalyze the desired epimerization of the saccharides. In particular, the metal atoms M are selected from the group comprising Sn, Ti, Al and / or Ge. These can form stable metal-organic polymers. Preferably, the metal atoms M are selected from the group comprising Sn, Ti and / or Al. In particular, Sn, Ti and Al can cause a good catalytic effect in the epimerization of the saccharides.

In besonders bevorzugten Ausführungsformen ist das Metall Zinn (Sn). Insbesondere erfindungsgemäße Zinn-basierte Polymere zeigen eine hohe katalytische Aktivität und Selektivität für die Epimerisierung von Aldosen. So überwog bei der Verwendung von Zinn-basierten Polymeren in allen Experimenten der Anteil der durch Epimerisierung gebildeten Aldose den der korrespondierenden, durch Isomerisierung gebildeten Ketose. Weiterhin wurde bei der Verwendung von Zinn-basierten Polymeren kein Auswaschen des Metalls in die Reaktionslösung beobachtet. Insbesondere Zinn eröffnet somit die Möglichkeit einer Alternative für die weithin in der technischen Zuckerchemie genutzten Molybdän-Katalysatoren. Ein Verfahren zur Epimerisierung von Sacchariden mit festen zinn-organischen Katalysatoren ist daher besonders bevorzugt. In particularly preferred embodiments, the metal is tin (Sn). In particular, tin-based polymers according to the invention show a high catalytic activity and selectivity for the epimerization of aldoses. Thus, using tin-based polymers in all experiments, the proportion of aldose formed by epimerization outweighed that of the corresponding ketose formed by isomerization. Furthermore, when using tin-based polymers, no washing out of the metal into the reaction solution was observed. In particular tin thus offers the possibility of an alternative for the molybdenum catalysts widely used in technical sugar chemistry. A process for the epimerization of saccharides with solid tin-organic catalysts is therefore particularly preferred.

Der metall-organische Katalysator weist wenigstens an einem Metallatom eine Hydroxygruppe auf, insbesondere eine an ein Metallatom gebunden Hydroxygruppe. Ohne auf eine bestimmte Theorie festgelegt zu sein, wird angenommen, dass die an das Metall gebundene Hydroxygruppe an der katalytischen Aktivität beteiligt ist, während die hydrophoben organischen Linker in wässriger Lösung einen Schutz des katalytischen Zentrums vor Wassermolekülen zur Verfügung stellen können. Vorzugsweise weist ein Metallatom eine Hydroxygruppe auf, bevorzugt jedoch nicht mehr als eine Hydroxygruppe. Die weiteren im metall-organischen Katalysator enthaltenen Metallatome können ebenfalls eine Hydroxygruppe aufweisen. Vorzugsweise weist der metall-organische Katalysator an einzelnen oder einigen Metallatomen eine Hydroxygruppe auf. The metal-organic catalyst has a hydroxyl group on at least one metal atom, in particular a hydroxy group bonded to a metal atom. While not wishing to be bound by theory, it is believed that the hydroxy group attached to the metal is involved in the catalytic activity while the hydrophobic organic linkers in aqueous solution can provide protection of the catalytic center from water molecules. Preferably, a metal atom has a hydroxy group, but preferably not more than one hydroxy group. The other metal atoms contained in the metal-organic catalyst may also have a hydroxy group. The metal-organic catalyst preferably has a hydroxyl group on one or several metal atoms.

Der metall-organische Katalysator bildet ein vernetztes, poröses Polymer aus. Hierbei sind die Metallatome M durch jeweils zwei bis vier organische Linkermoleküle L kovalent miteinander verbunden. Die kovalente Bindung zwischen den Metallatomen und den Kohlenstoffatomen kann hierbei mehr oder weniger polar ausgebildet sein. Ein Linkermolekül L kann ein substituierter oder unsubstituierter, acyclischer oder cyclischer Alkylenrest mit 5 bis 50 C-Atomen oder ein substituierter oder unsubstituierter Arylenrest mit 5 bis 50 C-Atomen sein. Diese können in vorteilhafter Weise hochvernetzte, poröses Polymere ausbilden. Die Linkermoleküle L können substituierte oder unsubstituierte cyclische Alkylenreste mit 5 bis 24 C-Atomen sein. Bevorzugt sind die Linkermoleküle L substituierte oder unsubstituierte Arylenreste mit 6 bis 48 C-Atomen, insbesondere 6 bis 24 C-Atomen, wobei der Arylenrest bevorzugt mindestens eine substituierte oder unsubstituierte Phenylgruppe enthält, die auch Teil eines größeren Ringssystems sein kann. In bevorzugten Ausführungsformen ist L ausgewählt aus substituierten oder unsubstituierten Arylenresten, die 1 bis 8 aromatische oder hereteroaromatische Ringe enthalten. Bei geeigneten hereteroaromatischen Verbindungen können in wenigstens einem Ring 1 bis 4 Kohlenstoffatome durch Stickstoff ersetzt sein. Vorzugsweise ist L ausgewählt aus Arylenresten, die mindestens eine substituierte oder unsubstituierte Phenylgruppe enthalten. Bevorzugt ist L ausgewählt aus substituierten oder unsubstituierten Ringsystemen, die 2 bis 7, insbesondere 2 bis 4, verknüpfte Phenylgruppen enthalten. Vorzugsweise sind die Phenylgruppen unsubstituiert. The metal-organic catalyst forms a crosslinked, porous polymer. In this case, the metal atoms M are covalently linked to each other by in each case two to four organic linker molecules L. The covalent bond between the metal atoms and the carbon atoms may be more or less polar. A linker molecule L may be a substituted or unsubstituted, acyclic or cyclic alkylene radical having 5 to 50 carbon atoms or a substituted or unsubstituted arylene radical having 5 to 50 carbon atoms. These can advantageously form highly crosslinked, porous polymers. The linker molecules L may be substituted or unsubstituted cyclic alkylene radicals having 5 to 24 carbon atoms. The linker molecules L are preferably substituted or unsubstituted arylene radicals having 6 to 48 C atoms, in particular 6 to 24 C atoms, wherein the arylene radical preferably contains at least one substituted or unsubstituted phenyl group, which may also be part of a larger ring system. In preferred embodiments, L is selected from substituted or unsubstituted arylene radicals containing from 1 to 8 aromatic or heteroaromatic rings. In suitable hereteroaromatic compounds, in at least one Ring 1 to 4 carbon atoms replaced by nitrogen. Preferably, L is selected from arylene radicals containing at least one substituted or unsubstituted phenyl group. Preferably, L is selected from substituted or unsubstituted ring systems containing 2 to 7, especially 2 to 4, linked phenyl groups. Preferably, the phenyl groups are unsubstituted.

Die Linkermoleküle L weisen wenigstens 2 bis 6, vorzugsweise 2, 3 oder 4 Bindungsstellen auf, die eine kovalente Verknüpfung mit den Metallatomen und/oder gegebenenfalls Heteroatomen erlauben. Bevorzugte organische Linkermoleküle L, die 2, 3 oder 4 Bindungsstellen für Metallatome, oder auch Heteroatome, aufweisen sind ausgewählt aus den folgenden Verbindungen der Formeln (1) bis (4):

wobei X jeweils unabhängig voneinander ausgewählt ist aus Wasserstoff, Halogen und/oder substituiertem oder unsubstituiertem C_1-5-Alkyl, C_2-5-Alkenyl, C_2-5-Alkinyl, C_1-5-Alkoxy. Bevorzuge Bindungsstellen für Metallatome M sind jeweils durch Striche ohne Bindungspartner angedeutet. Einzelne Positionen, die mit X markiert sind, können auch weitere oder alternative Bindungsstellen für M darstellen. In bevorzugten Ausführungsformen sind die Metallatome durch jeweils zwei bis vier organische Linkermoleküle L ausgewählt aus den Verbindungen der Formeln (1) bis (4), wobei X jeweils unabhängig voneinander ausgewählt ist aus Wasserstoff, Halogen, substituiertem oder unsubstituiertem C_1-5-Alkyl, C_2-5-Alkenyl, C_2-5-Alkinyl, C_1-5-Alkoxy, mit bevorzugt 1 bis 4 C-Atomen, kovalent miteinander verbunden. Bevorzugt sind Alkyl, Alkenyl, Alkinyl, Alkoxy mit 1 bis 4 C-Atomen, besonders bevorzugt 1, 2 oder 3 C-Atomen. Vorzugsweise ist X ausgewählt aus Wasserstoff und/oder C_1-5-Alkyl. Insbesondere kann X Wasserstoff sein. Solche hydrophoben Polymerlinker haben sich als zur Epimerisierung besonders geeignet erwiesen. The linker molecules L have at least 2 to 6, preferably 2, 3 or 4 binding sites which allow a covalent linkage with the metal atoms and / or optionally heteroatoms. Preferred organic linker molecules L which have 2, 3 or 4 bonding sites for metal atoms or else heteroatoms are selected from the following compounds of the formulas (1) to (4):

wherein each X is independently selected from hydrogen, halogen and / or substituted or unsubstituted C _1-5 alkyl, C _2-5 alkenyl, C _2-5 alkynyl, C _1-5 alkoxy. Preferred binding sites for metal atoms M are indicated in each case by dashes without binding partners. Individual positions marked X may also represent additional or alternative binding sites for M. In preferred embodiments, the metal atoms are each selected from the compounds of the formulas (1) to (4) by in each case two to four organic linker molecules L, where each X is independently selected from hydrogen, halogen, substituted or unsubstituted C _1-5 -alkyl, C _2-5 alkenyl, C _2-5 alkynyl, C _1-5 alkoxy, preferably having 1 to 4 carbon atoms, covalently bonded together. Preference is given to alkyl, alkenyl, alkynyl, alkoxy having 1 to 4 C atoms, particularly preferably 1, 2 or 3 C atoms. Preferably, X is selected from hydrogen and / or C _1-5 alkyl. In particular, X can be hydrogen. Such hydrophobic polymer linkers have been found to be particularly suitable for epimerization.

Je nach Metallatom, insbesondere der bevorzugten drei- oder vierwertigen Metalle ausgewählt aus Sn, Ti, Al und Ge, umfasst der metall-organische Katalysator vorzugsweise Struktureinheiten gemäß der folgenden allgemeinen Formeln (5) oder (6):

wobei jedes Linkermolekül L mit mindestens einer weiteren Struktureinheit verbunden ist, die M und L enthält, wobei die weiter enthaltenen Metallatome M ebenfalls eine Bindung zu einer Hydroxygruppe aufweisen können. Vorzugsweise sind die Linker L mit zwei oder drei weiteren Struktureinheiten verbunden, die M und L enthalten, wobei die weiter enthaltenen Metallatome M ebenfalls eine Bindung zu einer Hydroxygruppe aufweisen können. Depending on the metal atom, in particular the preferred trivalent or tetravalent metals selected from Sn, Ti, Al and Ge, the metal-organic catalyst preferably comprises structural units according to the following general formulas (5) or (6):

wherein each linker molecule L is linked to at least one further moiety containing M and L, wherein the further contained metal atoms M may also have a bond to a hydroxy group. Preferably, the linkers L are linked to two or three further structural units containing M and L, wherein the further contained metal atoms M may also have a bond to a hydroxy group.

In bevorzugten Ausführungsformen umfasst ein metall-organischer Katalysator enthaltend ein vierwertiges Metall M, insbesondere Sn, Struktureinheiten gemäß der folgenden allgemeinen Formeln (7) oder (8):

wobei der metall-organische Katalysator wenigstens eine Hydroxygruppe an wenigstens einem Metallatom M aufweist, jedes Metallatom M mit weiteren Struktureinheiten verbunden ist, die L und M enthalten, und wobei die Linker jeweils derart gewählt sind, dass diese mit einer oder zwei weiteren Metallatomen verbunden sind. Vorzugsweise sind in diesen weiteren Struktureinheiten die Metallatome jeweils wieder mit zwei bis vier organischen Linkermoleküle L verbunden. In preferred embodiments, a metal-organic catalyst comprising a tetravalent metal M, in particular Sn, structural units according to the following general formulas (7) or (8):

wherein the metal-organic catalyst has at least one hydroxyl group on at least one metal atom M, each metal atom M is connected to further structural units containing L and M, and wherein the linkers are each selected such that they are connected to one or two further metal atoms , Preferably, in these further structural units, the metal atoms are each again connected to two to four organic linker molecules L.

In bevorzugten Ausführungsformen umfasst der metall-organische Katalysator Struktureinheiten gemäß der folgenden allgemeinen Formeln (9) oder (10):

In preferred embodiments, the metal-organic catalyst comprises structural units according to the following general formulas (9) or (10):

Hierbei sind die Zinnatome mit weiteren Linkermolekülen verbunden und/oder weisen eine OH-Gruppe auf. Wenigstens ein Zinnatom weist wenigstens eine Hydroxygruppe auf. Vorzugsweise weisen die Zinnatom eine Hydroxygruppe auf, bevorzugt jedoch nicht mehr als eine Hydroxygruppe. Die weiteren Zinnatome können ebenfalls jeweils eine Hydroxygruppe aufweisen. Vorzugsweise weisen einzelne oder einige Zinnatome des metall-organischen Katalysators eine Hydroxygruppe auf. Here, the tin atoms are connected to other linker molecules and / or have an OH group. At least one tin atom has at least one hydroxy group. Preferably, the tin atom has a hydroxy group, but preferably not more than one hydroxy group. The other tin atoms may also each have a hydroxy group. Preferably, single or some tin atoms of the metal-organic catalyst have a hydroxy group.

Derartige metall-organische Katalysatoren sind beispielsweise herstellbar durch eine Umsetzung eines Metallsalzes mit einer Polyphenylverbindung. Beispielsweise sind metall-organische 4,4'-Biphenyl- oder 1,3,5 Triphenylbenzol-vernetzte Zinnhydroxid-Katalysatoren umfassend Struktureinheiten gemäß der allgemeinen Formeln (9) oder (10) herstellbar durch eine Umsetzung von SnCl₄ mit lithiierten, stark nukleophilen Derivaten von 4,4'-Dibrombiphenyl oder 1,3,5 Tris-(4-bromophenyl)-benzol. Die an Zinn gebundenen Hydroxygruppen können sich beispielsweise durch eine partielle Hydrolyse während der Synthese des Katalysators bilden. Die metall-organischen Katalysatoren können neben Struktureinheiten, wobei Zinnatome eine Hydroxygruppe aufweisen, Struktureinheiten umfassen, wobei Zinnatome mit vier Linkermolekülen verbunden sind, beispielsweise wie nachfolgend dargestellt:

Such metal-organic catalysts can be prepared, for example, by reacting a metal salt with a polyphenyl compound. For example, metal-organic 4,4'-biphenyl or 1,3,5-triphenylbenzene cross-linked tin hydroxide catalysts comprising structural units according to the general formulas (9) or (10) can be prepared by reacting SnCl ₄ with lithiated, strongly nucleophilic derivatives of 4,4'-dibromobiphenyl or 1,3,5-tris (4-bromophenyl) benzene. The hydroxy-bonded to tin can be formed for example by a partial hydrolysis during the synthesis of the catalyst. The metal-organic catalysts may comprise, in addition to structural units wherein tin atoms have a hydroxy group, structural units wherein tin atoms are connected to four linker molecules, for example as shown below:

In vorteilhafter Weise weist der metall-organische Katalysator ein Lewis-saures Metall und eine an das Metall gebundene Hydroxygruppe auf, sowie vorzugsweise voluminöse hydrophobe organische Linker, welche das katalytische Zentrum oder die katalytischen Zentren abschirmen. Die organischen Linker weisen selbst vorzugsweise keine Gruppen auf, die als Protonendonor fungieren. Advantageously, the metal-organic catalyst comprises a Lewis acidic metal and a hydroxyl group attached to the metal, and preferably bulky hydrophobic organic linkers which shield the catalytic center or sites. The organic linkers themselves preferably do not have groups that function as proton donors.

In Abhängigkeit von dem gewählten Syntheseweg und den verwendeten Linkern kann der metall-organische Katalysator Linkereinheiten enthalten, die ein substituierter oder unsubstituierter, acyclischer oder cyclischer Alkylenrest oder ein substituierter oder unsubstituierter Arylenrest mit 5 bis 50 C-Atomen ist, der keine Verknüpfung mit weiteren Struktureinheiten aufweist. Derartige Linkereinheiten können bedingt durch den Syntheseweg vereinzelt auftreten. Alternativ können Linkereinheiten, die keine Verknüpfung mit weiteren Struktureinheiten aufweisen, bewußt eingefügt werden, beispielsweise um den Vernetzungsgrad, die spezifische BET-Oberfläche und/oder das Mikroporenvolumen zu beeinflussen. Depending on the chosen synthetic route and the linkers used, the metal-organic catalyst can contain linker units which is a substituted or unsubstituted, acyclic or cyclic alkylene radical or a substituted or unsubstituted arylene radical having from 5 to 50 carbon atoms which is not linked to further structural units having. Such linker units may occur occasionally due to the synthesis route. Alternatively, linker units that do not have linkage with other moieties can be deliberately introduced, for example to influence the degree of crosslinking, the BET specific surface area and / or the micropore volume.

Der metall-organische Katalysator kann einen Anteil an Metall, beispielsweise Zinn, bezogen auf das Gesamtgewicht des Katalysators, im Bereich von 1 Gew.-% bis ≤ 40 Gew.-% aufweisen. Bevorzugt liegt der Anteil an Metall, beispielsweise Zinn, bezogen auf das Gesamtgewicht des Katalysators im Bereich von 10 Gew.-% bis ≤ 30 Gew.-%, vorzugsweise im Bereich von 15 Gew.-% bis ≤ 25 Gew.-%. Ein hoher Metallanteil kann eine hohe Dichte an katalytischen Zentren zur Verfügung stellen. Der Anteil an Kohlenstoff bezogen auf das Gesamtgewicht des Katalysators kann im Bereich von 30 Gew.-% bis ≤ 80 Gew.-% liegen. Bevorzugt liegt der Anteil an Kohlenstoff bezogen auf das Gesamtgewicht des Katalysators im Bereich von 40 Gew.-% bis ≤ 70 Gew.-%, vorzugsweise im Bereich von 50 Gew.-% bis ≤ 60 Gew.-%. The metal-organic catalyst may have a proportion of metal, for example tin, based on the total weight of the catalyst in the range of 1 wt .-% to ≤ 40 wt .-%. Preferably, the proportion of metal, for example tin, based on the total weight of the catalyst in the range of 10 wt .-% to ≤ 30 wt .-%, preferably in the range of 15 wt .-% to ≤ 25 wt .-%. A high metal content can provide a high density of catalytic sites. The proportion of carbon based on the total weight of the catalyst can be in the range from 30% by weight to ≦ 80% by weight. Preferably, the proportion of carbon based on the total weight of the catalyst in the range of 40 wt .-% to ≤ 70 wt .-%, preferably in the range of 50 wt .-% to ≤ 60 wt .-%.

Der metall-organische Katalysator weist in vorteilhafter Weise eine große spezifische Oberfläche auf. Der metall-organische Katalysator kann eine spezifische Oberfläche (BET) im Bereich von ≥ 1 m²g^–1 bis ≤ 1500 m²g^–1, bevorzugt im Bereich von ≥ 200 m²g^–1 bis ≤ 600 m²g^–1, aufweisen. Die BET-Oberfläche kann durch Bestimmung der spezifischen Oberfläche von Feststoffen durch Gasadsorption nach dem Brunauer-Emmett-Teller(BET)-Verfahren mittels der Adsorption von Stickstoff bestimmt werden. The metal-organic catalyst advantageously has a large specific surface area. The metal-organic catalyst can have a specific surface area (BET) in the range from ≥ 1 m ² g ^-1 to ≦ 1500 m ² g ^-1 , preferably in the range from ≥ 200 m ² g ^-1 to ≦ 600 m ² g ^-1 , exhibit. The BET surface area can be determined by determining the specific surface area of solids by gas adsorption by the Brunauer-Emmett-Teller (BET) method using the adsorption of nitrogen.

Der metall-organische Katalysator weist in vorteilhafter Weise eine hohe Porosität auf. Der metall-organische Katalysator kann ein Porenvolumen im Bereich von ≥ 0,01 cm³g^–1 bis ≤ 0,8 cm³g^–1, bevorzugt im Bereich von ≥ 0,2 cm³g^–1 bis ≤ 0,4 cm³g^–1, aufweisen. Eine hohe Porosität kann in vorteilhafter Weise zu einer guten Zugänglichkeit der aktiven Zentren für Zuckermoleküle führen. Insbesondere weist der metall-organische Katalysator vorzugsweise eine hohe Mikroporosität auf. Der metall-organische Katalysator kann eine spezifische Porenfläche (S_mikro) im Bereich von ≥ 1 m²g^–1 bis ≤ 1000 m²g^–1, bevorzugt im Bereich von ≥ 50 m²g^–1 bis ≤ 500 m²g^–1, aufweisen. The metal-organic catalyst advantageously has a high porosity. The metal-organic catalyst may have a pore volume in the range of ≥ 0.01 cm ³ g ^-1 to ≦ 0.8 cm ³ g ^-1 , preferably in the range of ≥ 0.2 cm ³ g ^-1 to ≦ 0.4 cm ³ g ^-1 , have. High porosity can advantageously lead to good accessibility of the active sites for sugar molecules. In particular, the metallic organic catalyst preferably has a high microporosity. The metal-organic catalyst may have a specific pore area (S _micro ) in the range of ≥ 1 m ² g ^-1 to ≦ 1000 m ² g ^-1 , preferably in the range of ≥ 50 m ² g ^-1 to ≦ 500 m ² g ^{. 1} , have.

Der metall-organische Katalysator ist in vorteilhafter Weise sehr stabil gegenüber Wasser. Dies erlaubt es, den Katalysator in wässriger Lösung einzusetzen. Grundsätzlich kann das Saccharid in verschiedenen Lösungsmitteln, auch organischen Lösungsmitteln, gelöst werden. Vorzugsweise ist jedoch Wasser als Lösungsmittel verwendbar. In bevorzugten Ausführungsformen ist das Lösungsmittel eine wässrige Lösung. Durch Verwendung von Wasser als Lösungsmittel kann der Aufwand der Reaktion deutlich reduziert und die Bedingungen vereinfacht werden. Der feste Katalysator kann nach der Reaktion leicht abgetrennt werden, beispielsweise durch einfache Filtration, und das Reaktionsgemisch kann ohne aufwändige Reinigung, insbesondere ohne Abtrennung toxischer Metallverbindungen, weiterverarbeitet werden. In vorteilhafter Weise kann damit ein einfaches und im technischen Maßstab durchführbares Verfahren zur Epimerisierung mit guter Ausbeute und hoher Selektivität gegenüber der konkurrierenden Isomerisierung zur Verfügung gestellt werden. The metal-organic catalyst is advantageously very stable to water. This allows the catalyst to be used in aqueous solution. In principle, the saccharide can be dissolved in various solvents, including organic solvents. Preferably, however, water is usable as a solvent. In preferred embodiments, the solvent is an aqueous solution. By using water as a solvent, the cost of the reaction can be significantly reduced and the conditions simplified. The solid catalyst can easily be separated off after the reaction, for example by simple filtration, and the reaction mixture can be further processed without expensive purification, in particular without separation of toxic metal compounds. Advantageously, a simple and technically feasible process for epimerization with good yield and high selectivity over the competing isomerization can thus be provided.

In bevorzugten Ausführungsformen enthält die wässrige Lösung einen Anteil an Alkohol. In vorteilhafter Weise kann hierdurch eine bessere Löslichkeit des Substrats erzielt werden. Weiter wurde festgestellt, dass dies zu einer erhöhten Reaktivität führen kann. Es wird vermutet, dass durch einen Zusatz an Alkohol ein Eindringen der Zucker in den porösen Katalysator erleichtert wird. Es wird hierbei davon ausgegangen, dass der Alkohol dazu führt, dass der hydrophobe Katalysator besser benetzt wird, und hierdurch mehr Substrat zu katalytischen Zentren gelangen kann. Vorzugsweise enthält die wässrige Lösung Alkohol im Bereich von ≥ 15 Vol.-% bis ≤ 50 Vol.-%, bevorzugt im Bereich von ≥ 30 Vol.-% bis ≤ 50 Vol.-%, insbesondere im Bereich von ≥ 40 Vol.-% bis ≤ 50 Vol.-%, bezogen auf das Gesamtvolumen der Lösung. In Mischungen mit Anteilen an Alkohol über 50 Vol.-% lösen sich Zucker wie Glucose schlechter oder können ausfallen. Vorzugsweise ist der Alkohol ausgewählt aus der Gruppe umfassend Methanol, Ethanol, Propanol, 2-Propanol, 2-Butanol und/oder 2-Methyl-2-propanol. Diese Alkohole sind gut in Wasser löslich. Bevorzugt ist der Alkohol ausgewählt aus Methanol oder Ethanol. In preferred embodiments, the aqueous solution contains a proportion of alcohol. Advantageously, a better solubility of the substrate can be achieved thereby. It has also been found that this can lead to increased reactivity. It is believed that the addition of alcohol facilitates the penetration of the sugars into the porous catalyst. It is believed that the alcohol causes the hydrophobic catalyst to be wetted better, and thus more substrate can reach catalytic centers. Preferably, the aqueous solution contains alcohol in the range of ≥ 15 vol.% To ≤ 50 vol.%, Preferably in the range of ≥ 30 vol.% To ≤ 50 vol.%, In particular in the range of ≥ 40 vol. % to ≤ 50 vol.%, based on the total volume of the solution. In mixtures with proportions of alcohol above 50% by volume, sugars such as glucose dissolve worse or may precipitate. Preferably, the alcohol is selected from the group comprising methanol, ethanol, propanol, 2-propanol, 2-butanol and / or 2-methyl-2-propanol. These alcohols are readily soluble in water. Preferably, the alcohol is selected from methanol or ethanol.

Die Epimerisierung von Sacchariden wird üblicherweise durch Erhitzen bzw. Erwärmen des in einem Lösungsmittel gelösten Saccharids in Gegenwart des Katalysators durchgeführt. In bevorzugten Ausführungsformen führt man die Epimerisierung bei einer Temperatur im Bereich von ≥ 40°C bis ≤ 140°C, bevorzugt im Bereich von ≥ 60°C bis ≤ 120°C, vorzugsweise bei einer Temperatur im Bereich von ≥ 80°C bis ≤ 100°C, durch. Die Epimerisierung läuft bereits bei Temperaturen ab 40°C mit guter Ausbeute ab, jedoch kann eine Erhöhung der Temperatur zu einem schnelleren Ablauf der Reaktion, und damit bei technischen Prozessen zu wertvoller Zeitersparnis, führen. Ab einer Temperatur von 120°C kann die Selektivität der Epimerisierung deutlich sinken und der Anteil an unerwünschten Nebenprodukten zunehmen. In Abhängigkeit von der Temperatur kann die Reaktionszeit im Bereich von ≥ 0,5 h bis ≤ 10 h liegen. Vorteilhaft liegt die die Reaktionszeit im Bereich von ≥ 1 h bis ≤ 3 h. Beispielsweise benötigt die Reaktion bei einer Temperatur im Bereich von ≥ 80°C bis ≤ 100°C nur ein bis zwei Stunden. The epimerization of saccharides is usually carried out by heating or heating the saccharide dissolved in a solvent in the presence of the catalyst. In preferred embodiments, the epimerization is carried out at a temperature in the range of ≥ 40 ° C to ≤ 140 ° C, preferably in the range of ≥ 60 ° C to ≤ 120 ° C, preferably at a temperature in the range of ≥ 80 ° C to ≤ 100 ° C, through. The epimerization proceeds at temperatures as low as 40 ° C with good yield, but an increase in the temperature can lead to a faster course of the reaction, and thus in technical processes to valuable time savings. From a temperature of 120 ° C, the selectivity of epimerization can drop significantly and increase the proportion of unwanted by-products. Depending on the temperature, the reaction time can be in the range of ≥ 0.5 h to ≤ 10 h. Advantageously, the reaction time is in the range of ≥ 1 h to ≦ 3 h. For example, the reaction at a temperature in the range of ≥ 80 ° C to ≤ 100 ° C requires only one to two hours.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist für eine Epimiersierung von Aldosen am C2-Kohlenstoff mit hoher katalytische Aktivität und Selektivität geeignet, beispielsweise für die Umwandlung von Glucose zu Mannose, Xylose zu Lyxose und Ribose zu Arabinose. Bevorzugt ist die Aldose ausgewählt aus der Gruppe umfassend Glucose, Mannose, Xylose, Lyxose, Arabinose, Ribose, Galactose und/oder Talose. Besonders bevorzugt ist Glucose als häufigste natürlich vorkommende Aldose. Auch Lyxose, Arabinose und Talose, deren Epimerisierungsprodukte zur Synthese von Antitumormitteln verwendbar sind, sind bevorzugt. The process according to the invention is suitable for epoxidation of aldoses on C2 carbon with high catalytic activity and selectivity, for example for the conversion of glucose to mannose, xylose to lyxose and ribose to arabinose. Preferably, the aldose is selected from the group comprising glucose, mannose, xylose, lyxose, arabinose, ribose, galactose and / or talose. Glucose is most preferred as the most abundant naturally occurring aldose. Also, lyxose, arabinose and talose, whose epimerization products are useful for the synthesis of antitumour agents, are preferred.

Insgesamt kann ein Verfahren zur Verfügung gestellt werden, das unter Verwendung fester metall-organischer Katalysatoren eine Epimerisierung von Aldosen mit hoher Selektivität und Ausbeute erlaubt. Insbesondere die Verwendung polyphenyl-vernetzter Zinnhydroxid-Katalysatoren hat sich als technisch einsetzbar erwiesen. Overall, a process can be provided which allows epimerization of aldoses with high selectivity and yield using solid metal-organic catalysts. In particular, the use of polyphenyl-crosslinked tin hydroxide catalysts has proven to be technically applicable.

Beispiele und Figuren, die der Veranschaulichung der vorliegenden Erfindung dienen, sind nachstehend angegeben. Examples and figures which serve to illustrate the present invention are given below.

Hierbei zeigt: Hereby shows:

1 ein IR-Spektrum fester metall-organischer Zinn-Hydroxid-Katalysatoren 1 an IR spectrum of solid metal-organic tin-hydroxide catalysts

2 eine Auftragung der Ausbeute an Mannose gegen die Zeit für eine Umsetzung für 1,5 h mit Katalysator (durchgezogene Linie) und eine Umsetzung, bei der der Katalysator nach 30 Minuten entfernt wurde (gestrichelte Linie). 2 a plot of the yield of mannose versus time for a 1.5 h reaction with catalyst (solid line) and a reaction in which the catalyst was removed after 30 minutes (dashed line).

3 ein Balkendiagramm für die Umsetzung von Glucose für frischen und rezyklisierten Zinn-Hydroxid-Katalysator. 3 a bar graph for the conversion of glucose for fresh and recycled tin-hydroxide catalyst.

Beispiel 1 example 1

Herstellung eines 4,4'-Biphenyl-vernetzten Zinnhydroxid-Katalysators (Sn-EOF1) Preparation of a 4,4'-biphenyl-crosslinked stannous hydroxide catalyst (Sn-EOF1)

Die Katalysatorsynthese erfolgte unter Argon-Atmosphäre und unter Verwendung von Schlenk-Technik. 3,12 g 4,4'-Dibrombiphenyl (10 mmol) wurden in 200 ml trockenem Tetrahydrofuren (THF) gelöst. Die Lösung wurde auf –10 °C (263 K) gekühlt und 8 ml einer 2,5 M Lösung (20 mmol) n-Butyllithium wurden tropfenweise zugefügt. Anschließend wurde die Mischung für 30 Minuten gerührt, bevor 1,3 g (5 mmol) SnCl₄ tropfenweise zugefügt wurden. Die Mischung wurde auf Raumtemperatur (20 ± 2 °C) erwärmen lassen und über Nacht gerührt. Es wurde ein Feststoff erhalten, der durch Vakuumfiltration isoliert und zwei Mal mit jeweils 200 ml THF, 200 ml destilliertem Wasser und 200 ml Ethanol gewaschen wurde. Es wurden 1,63 g eines blassgelben Pulvers erhalten. The catalyst synthesis was carried out under argon atmosphere and using Schlenk technique. 3.12 g of 4,4'-dibromobiphenyl (10 mmol) were dissolved in 200 ml of dry tetrahydrofuran (THF). The solution was cooled to -10 ° C (263 K) and 8 mL of a 2.5 M solution (20 mmol) of n-butyllithium was added dropwise. Subsequently, the mixture was stirred for 30 minutes before 1.3 g (5 mmol) of SnCl _{4 was} added dropwise. The mixture was allowed to warm to room temperature (20 ± 2 ° C) and stirred overnight. A solid was obtained which was isolated by vacuum filtration and washed twice with 200 ml each of THF, 200 ml of distilled water and 200 ml of ethanol. There was obtained 1.63 g of a pale yellow powder.

Beispiel 2 Example 2

Herstellung eines 1,3,5 Triphenylbenzol-vernetzten Zinnhydroxid-Katalysators (Sn-EOF2) Preparation of a 1,3,5-Triphenylbenzene Crosslinked Tin Hydroxide Catalyst (Sn-EOF2)

Die Synthese erfolgte ebenfalls unter Argon-Atmosphäre und unter Verwendung von Schlenck-Technik. 2,74 g (5mmol) 1,3,5 Tris-(4-bromophenyl)-benzol wurden in 140 ml Diethylether dispergiert. Die Lösung wurde auf –10 °C (263 K) gekühlt und 9,375 ml einer 1,6 M Lösung (15 mmol) n-Butyllithium wurden tropfenweise zugefügt. Anschließend wurde die Mischung für 30 Minuten gerührt, bevor 0,98 g (3,75 mmol) SnCl₄ tropfenweise zugefügt wurden. Die Mischung wurde auf Raumtemperatur (20 ± 2 °C) erwärmen lassen und über Nacht gerührt. Es wurde ein Feststoff erhalten, der durch Vakuumfiltration isoliert und mit 150 ml Diethylether, 150 ml THF, 150 ml destilliertem Wasser und 150 ml Ethanol gewaschen wurde. Nach Trocknen unter Vakuum bei Raumtemperatur wurden 1,01 g eines weißen Pulvers erhalten. The synthesis was also carried out under argon atmosphere and using Schlenck technique. 2.74 g (5 mmol) of 1,3,5-tris- (4-bromophenyl) -benzene were dispersed in 140 ml of diethyl ether. The solution was cooled to -10 ° C (263K) and 9.375 mL of a 1.6M solution (15 mmol) of n-butyllithium was added dropwise. The mixture was then stirred for 30 minutes before 0.98 g (3.75 mmol) of SnCl _{4 was} added dropwise. The mixture was allowed to warm to room temperature (20 ± 2 ° C) and stirred overnight. A solid was obtained which was isolated by vacuum filtration and washed with 150 ml of diethyl ether, 150 ml of THF, 150 ml of distilled water and 150 ml of ethanol. After drying under vacuum at room temperature, 1.01 g of a white powder was obtained.

Vergleichsbeispiel 3 Comparative Example 3

Herstellung eines Zinn-Zeolith-Katalysators Preparation of a tin-zeolite catalyst

H-Beta-Zeolith (SiO₂:Al₂O₃ = 23 mol:mol; S_BET = 583 m²g^–1, Clariant Produkte) wurde in Form eines Puders eingesetzt. 10 g H-Beta-Zeolith wurden durch Rühren für 20 Stunden bei 80 °C in 500 ml 7 M HNO₃ zunächst einer Dealuminierung unterzogen. Nach Waschen mit 10 l destilliertem Wasser wurde der dealuminierte Zeolith 80 °C an der Luft getrocknet. Vor der Beladung mit Zinn wurde der Zeolith über Nacht bei 150 °C in Luft erwärmt, um adsorbiertes Wasser zu entfernen. Der Zeolith wurde in 100 ml Isopropanol pro Gramm Zeolith gegeben, eine Lösung von 7,73 g (30 mmol pro Gramm Zeolith) SnCl₄ zugegeben, und für 7 Stunden unter Rückfluss erhitzt. Das erhaltene Material wurde filtriert, mit 100 ml Isopropanol gewaschen, an Luft bei 60°C getrocknet und mit folgendem Ablauf kalziniert:
Heizen mit 3 °C min^–1 auf 200 °C, Haltezeit 6 Stunden, weiteres Aufheizen mit 3 °C min^–1 auf 550 °C, Haltezeit 6 Stunden. H-Beta zeolite (SiO ₂ : Al ₂ O ₃ = 23 mol: mol; S _BET = 583 m ² g ^-1 , Clariant products) was used in the form of a powder. 10 g of H-Beta zeolite were first subjected to dealumination by stirring for 20 hours at 80 ° C in 500 ml of 7 M HNO ₃ . After washing with 10 liters of distilled water, the dealuminated zeolite was air dried at 80 ° C. Before loading with tin, the zeolite was heated overnight at 150 ° C in air to remove adsorbed water. The zeolite was added to 100 ml of isopropanol per gram of zeolite, a solution of 7.73 g (30 mmol per gram of zeolite) of SnCl ₄ added and heated at reflux for 7 hours. The resulting material was filtered, washed with 100 ml of isopropanol, dried in air at 60 ° C and calcined with the following procedure:
Heating at 3 ° C min ^-1 to 200 ° C, holding time 6 hours, further heating at 3 ° C min ^-1 to 550 ° C, holding time 6 hours.

Beispiel 4 Example 4

Charakterisierung der Katalysatoren Characterization of the catalysts

Der Zinnanteil des jeweiligen Katalysatormaterials wurde mittels optischer Emissionsspektrometrie mit induktiv gekoppeltem Plasma (ICP-OES, Spectro Analytical Instruments) bestimmt. Vor der Analyse wurde der Zinn-Zeolith-Katalysator (Sn-Beta) in einer Mischung aus HCl, HNO₃ und HF (5:5:1) gelöst. Die Bispphenyl- und Triphenylbenzol-vernetzten Zinnhydroxid-Katalysatoren Sn-EOF1 und Sn-EOF2 wurden in einer Mischung aus HF und H₂SO₄ (1:1) gelöst. Die Elementaranalyse wurde am Institut für Organische Chemie, RWTH Aachen University, durchgeführt. The tin content of the respective catalyst material was determined by means of inductively coupled plasma optical emission spectrometry (ICP-OES, Spectro Analytical Instruments). Prior to analysis, the tin zeolite catalyst (Sn-Beta) was dissolved in a mixture of HCl, HNO ₃ and HF (5: 5: 1). The bisphenyl and triphenylbenzene cross-linked tin hydroxide catalysts Sn-EOF1 and Sn-EOF2 were dissolved in a mixture of HF and H ₂ SO ₄ (1: 1). The elemental analysis was carried out at the Institute of Organic Chemistry, RWTH Aachen University.

Die Katalysatoren wurden ferner durch Niedrigtemperaturadsoption von N₂ unter Verwendung eines Quadrasorb SI Automated Surface Area & Pore Size Analyzer charakterisiert. Hierzu wurden die Proben zuvor unter Vakuum bei 100 °C für 20 h entgast. Die spezifische Oberfläche (S_BET) wurde mittels der Brunauer-Emmett-Teller (BET)-Theorie berechnet. Die Bestimmung der Oberfläche der Mikroporen und des Mikroporenvolumens erfolgte nach dem t-plot-Verfahren. Pulver-Röntgendiffraktometrie (XRD) erfolgte unter Verwendung eines a D5000 Siemens XRD Diffraktometer mit Cu-Kα Strahlung (λ = 1.54056 Å). Strom und Spannung lagen bei 45 kV und 40 mA. Beugungsmuster wurden im Bereich 3–90° 2Θ in 0,02°-Intervallen und einer Schrittzeit von 1 s aufgenommen. Fourier-Transformations-Infrarot (FT-IR) Spektren wurden unter Verwendung eines Vertex 70-Spektrometers (Bruker) im diffusen Reflexions-Modus (DRIFTS) mit getrocknetem KCl-Pulver als Referenz aufgenommen. Spektren wurden bei Raumtemperatur im Bereich von 850–4000 cm^–1 aufgenommen. Elektronische Rastermikroskop(SEM)-Aufnahmen und energiedispersive Röntgenspektroskopie (EDX) Spektren wurden unter Verwendung eines JEOL JSM-7000F Mikroskops (Beschleunigungsenergie 15 kV) kombiniert mit einem EDX/EBSD-System EDAX Pegasus aufgenommen. Vor der Rastermikroskop(SEM)-Untersuchung wurden die Proben mit Kohlenstoff beschichtet. The catalysts were further characterized by low temperature adsorption of N ₂ using a Quadrasorb SI Automated Surface Area & Pore Size Analyzer. For this purpose, the samples were previously degassed under vacuum at 100 ° C for 20 h. The specific surface area (S _BET ) was calculated using the Brunauer-Emmett-Teller (BET) theory. The surface area of the micropores and the micropore volume were determined by the t-plot method. X-ray powder diffraction (XRD) was performed using a D5000 Siemens XRD diffractometer with Cu-Kα radiation (λ = 1.54056 Å). Current and voltage were 45 kV and 40 mA. Diffraction patterns were recorded in the range 3-90 ° 2Θ at 0.02 ° intervals and a step time of 1 s. Fourier transform infrared (FT-IR) spectra were recorded using a Vertex 70 (Bruker) spectrometer in diffuse reflection mode (DRIFTS) with dried KCl powder as reference. Spectra were recorded at room temperature in the range 850-4000 cm ^-1 . Scanning electron microscope (SEM) and energy dispersive X-ray spectroscopy (EDX) spectra were recorded using a JEOL JSM-7000F microscope (15 kV acceleration energy) combined with EDAX Pegasus EDX / EBSD system. Before the scanning microscope (SEM) study, the samples were coated with carbon.

Die Ergebnisse für die einzelnen Katalysatoren sind in den folgenden Tabellen 1 und 2 zusammengefaßt. Tabelle 1: Zusammensetzung der Katalysatoren Zusammensetzung [Gew.-%] Material C H Al Sn Si Sn-EOF-1 57,74 4,23 - 22,95 - Sn-EOF-2 58,47 4,44 - 18,20 - Sn-Beta - - 0,54 0,45 27,9 Tabelle 2: Struktureigenschaften der Katalysatoren Struktureigenschaften Material SBET, m²g^–1 Smicro, m²g^–1 Sext, m²g^–1 Vtot, cm³g^–1 Sn-EOF-1 218 91 127 0,23 Sn-EOF-2 553 411 142 0,29 Sn-Beta 581 406 175 0,52 The results for the individual catalysts are summarized in Tables 1 and 2 below. Table 1: Composition of the catalysts Composition [% by weight] material C H al sn Si Sn-EOF-1 57.74 4.23 - 22.95 - Sn-EOF-2 58.47 4.44 - 18.20 - Sn-Beta - - 0.54 0.45 27.9 Table 2: Structural properties of the catalysts structural properties material SBET, m ² g ^-1 Smicro, m ² g ^-1 Sext, m ² g ^-1 Vtot, cm ³ g ^-1 Sn-EOF-1 218 91 127 0.23 Sn-EOF-2 553 411 142 0.29 Sn-Beta 581 406 175 0.52

Wie man den Tabellen 1 und 2 entnehmen kann, zeigte sich für die Bisphenyl- und Triphenylbenzol-vernetzten Zinnhydroxid-Katalysatoren Sn-EOF1 und Sn-EOF2, dass es sich jeweils um röntgenamorphe Materialien mit Mikro- und Mesoporosität handelte. Insbesondere wurde zusätzlich zu Kohlenstoff, Wasserstoff und Zinn mittels Rasterelektronenmikroskop und energiedispersiver Röntgenspektroskopie (SEM-EDX) die Anwesenheit von Sauerstoff nachgewiesen. Die 1 zeigt das IR-Spektrum der Verbindungen Sn-EOF1 und Sn-EOF2 sowie das von Sn(OH)Ph₃ als Referenz. Erkennbar ist aus 1 die Schwingungsbande der Sn-OH-Gruppe mit ν_OH 3640 cm^–1. As can be seen from Tables 1 and 2, the bisphenyl- and triphenylbenzene-crosslinked tin hydroxide catalysts Sn-EOF1 and Sn-EOF2 were found to be X-ray amorphous materials having microporous and mesoporosity, respectively. In particular, in addition to carbon, hydrogen and tin, the presence of oxygen was detected by scanning electron microscopy and energy dispersive X-ray spectroscopy (SEM-EDX). The 1 shows the IR spectrum of the compounds Sn-EOF1 and Sn-EOF2 and that of Sn (OH) Ph ₃ as a reference. Recognizable is off 1 the vibrational band of the Sn-OH group with ν _OH 3640 cm ^-1 .

Dies zeigt, dass die metall-organische Katalysatoren Sn-EOF1 und Sn-EOF2 eine vernetzte und poröse Struktur aufweisen, und einige an Zinn gebundene Hydroxygruppen aufweist. This indicates that the metal-organic catalysts Sn-EOF1 and Sn-EOF2 have a crosslinked and porous structure and have some hydroxy-bonded groups.

Allgemeine Arbeitsvorschrift für die Umsetzung der Saccharide:
Die Epimerisierungsreaktionen wurden in 20 mL-Autoklaven mit Glaseinlaß durchgeführt. In den Versuchen wurden 100 mg des jeweiligen Katalysators und 5 mL einer Lösung von 5 Gew.-% oder 10 Gew.-% des jeweiligen Substrats in dem Autoklaven vorgelegt, der Autoklav wurde versiegelt, Stickstoff mit ca. 30 bar aufgepresst auf die entsprechende Temperatur erhitzt. Während der Reaktionen wurde mit 750 rpm gerührt. Nach der jeweiligen Reaktionszeit wurde die Reaktionsmischung im Eisbad gekühlt und durch einen Polyamidspritzenvorsatzfilter mit einer Porengröße von 0,2 µm filtriert. General procedure for the implementation of saccharides:
The epimerization reactions were carried out in 20 mL autoclave with glass inlet. In the experiments, 100 mg of the respective catalyst and 5 ml of a solution of 5 wt .-% or 10 wt .-% of the respective substrate were placed in the autoclave, the autoclave was sealed, nitrogen pressed at about 30 bar to the appropriate temperature heated. During the reactions was stirred at 750 rpm. After each reaction time, the reaction mixture was cooled in an ice bath and filtered through a 0.2 μm pore size polyamide syringe filter.

Die Analyse der Produktlösungen erfolgte über Hochleistungsflüssigkeitschromatographie (HPLC) in einem Shimadzu Prominence LC-20 System ausgerüstet mit einem Brechungsindexdetektor. Mischungen von Glucose/Fructose/Mannose und Ribose/Ribulose/Arabinose wurden über Säulen-Chromatographie auf Accucore Amid-Hilic-Säulen mit 0,05M Trimethylamin (Thermo Fischer, 100 mm × 4,6 mm) bei 40 °C aufgetrennt. Als Eluent wurde eine Mischung von 90 Vol.% Acetonitril und 10 Vol.% 0,02 Trimethylamin in Wasser mit einer Flussrate von 1 mL min^–1 verwendet. Mischungen von Xylose/Xylulose/Lyxose wurden über Aminex HPX-87P Säulen (Bio-Rad, 300 mm × 7,8 mm) bei 80 °C unter Verwendung von Wasser mit einer Flussrate von 0,5 mL min^–1 als Eluent aufgetrennt. The analysis of the product solutions was carried out by high performance liquid chromatography (HPLC) in a Shimadzu Prominence LC-20 system equipped with a refractive index detector. Mixtures of glucose / fructose / mannose and ribose / ribulose / arabinose were obtained via column chromatography Accucore Amide Hilic columns with 0.05M trimethylamine (Thermo Fischer, 100 mm x 4.6 mm) separated at 40 ° C. The eluent used was a mixture of 90% by volume of acetonitrile and 10% by volume of 0.02% trimethylamine in water at a flow rate of 1 ml min ^-1 . Mixtures of xylose / xylulose / lyxose were separated on Aminex HPX-87P columns (Bio-Rad, 300 mm x 7.8 mm) at 80 ° C using water at a flow rate of 0.5 mL min ^-1 as the eluent.

Beispiel 5 Example 5

Untersuchung der Epimerisierung von Glucose und Mannose Investigation of the epimerization of glucose and mannose

Die Versuche zur Epimerisierung von Glucose und Mannose mit verschiedenen Katalysatoren wurden wie in der allgemeinen Arbeitsvorschrift beschrieben in wässriger Lösung durchgeführt, wobei 5 mL einer Lösung von 10 Gew.-% oder 5 Gew.-% an Glucose oder Mannose verwendet wurden. The experiments for the epimerization of glucose and mannose with different catalysts were carried out in aqueous solution as described in the general procedure using 5 ml of a solution of 10% by weight or 5% by weight of glucose or mannose.

Die Bedingungen und Ergebnisse der einzelnen Umsetzungen sind in den folgenden Tabellen 3 und 4 zusammengefaßt. Die Saccharidverteilung im Gleichgewicht ist Glucose:Mannose = 70:30. Tabelle 3: Reaktionsbedingungen der Umsetzungen von Glucose und Mannose Versuch Reaktionsbedingungen Katalysator Substrat Lösungsmittel Zeit, h Temperatur, °C 1 Sn-EOF-1 Glucose^d H₂O 1,5 80 2 Sn-EOF-1 Glucose^d H₂O 1,5 90 3 Sn-EOF-1 Glucose^d H₂O 1,5 100 4 Sn-EOF-1 Glucose^d H₂O 1,5 110 5 Sn-EOF-1 Glucose^d H₂O 1,5 120 6 Sn-EOF-1 Glucose^d 15%EtOH+85%H₂O 1,5 100 7 Sn-EOF-1 Glucose^d 30%EtOH+70%H₂O 1,5 100 8 Sn-EOF-1 Glucose^d 50%EtOH+50%H₂O 1,5 100 9 Sn-EOF-2 Glucose^d 50%EtOH+50%H₂O 1,5 100 10 Sn-Beta Glucose^d 50%EtOH+50%H₂O 1,5 100 11 Sn-Beta Glucose^d H₂O 1,5 100 12 Sn-EOF-1 Mannose^e 50%EtOH+50%H₂O 3 100 13 Sn-EOF-1 Mannose^d 50%EtOH+50%H₂O 1,5 100 14 Sn-EOF-2 Mannose^d 50%EtOH+50%H₂O 1,5 100 15 Sn-Beta Mannose^d 50%EtOH+50%H₂O 1,5 100 ^dReaktionsbedingungen: 5 mL einer 10 Gew.-%igen Lösung des Substrats, 100 mg Katalysator, 750 rpm; ^eReaktionsbedingungen: 5 mL einer 10 Gew.-%igen Lösung des Substrats, 100 mg Katalysator, 750 rpm. Tabelle 4: Ergebnisse der Umsetzungen von Glucose und Mannose Versuch Ergebnisse Verteilung der Monosaccharide, % Massenbilanz,% X^a, % S^b, % Y^c, % Glucose Mannose Fructose 1 8 88 7 92 7 1 100 2 9 100 9 90 9 1 100 3 12 92 11 88 11 1 100 4 16 75 12 86 12 3 99 5 18 67 11 86 12 3 95 6 16 100 16 82 16 2 100 7 17 100 17 82 17 1 100 8 23 91 21 77 21 2 100 9 12 83 10 89 10 1 100 10 20 10 2 80 2 17 99 11 33 15 5 68 5 27 98 12 29 86 25 25 70 5 100 13 14 79 11 11 87 2 99 14 11 73 8 8 88 4 100 15 32 13 4 4 63 33 100 ^aX beschreibt die Umsetzung; ^bS beschreibt die Selektivität für eine epimere Aldose; ^cY beschreibt die Ausbeute einer epimeren Aldose The conditions and results of the individual reactions are summarized in the following Tables 3 and 4. The saccharide distribution in equilibrium is glucose: mannose = 70:30. Table 3: Reaction conditions of the reactions of glucose and mannose attempt reaction conditions catalyst substratum solvent Time, h Temperature, ° C 1 Sn-EOF-1 Glucose ^d H ₂ O 1.5 80 2 Sn-EOF-1 Glucose ^d H ₂ O 1.5 90 3 Sn-EOF-1 Glucose ^d H ₂ O 1.5 100 4 Sn-EOF-1 Glucose ^d H ₂ O 1.5 110 5 Sn-EOF-1 Glucose ^d H ₂ O 1.5 120 6 Sn-EOF-1 Glucose ^d 15% EtOH + 85% H ₂ O 1.5 100 7 Sn-EOF-1 Glucose ^d 30% EtOH + 70% H ₂ O 1.5 100 8th Sn-EOF-1 Glucose ^d 50% EtOH + 50% H ₂ O 1.5 100 9 Sn-EOF-2 Glucose ^d 50% EtOH + 50% H ₂ O 1.5 100 10 Sn-Beta Glucose ^d 50% EtOH + 50% H ₂ O 1.5 100 11 Sn-Beta Glucose ^d H ₂ O 1.5 100 12 Sn-EOF-1 Mannose ^e 50% EtOH + 50% H ₂ O 3 100 13 Sn-EOF-1 Mannose ^d 50% EtOH + 50% H ₂ O 1.5 100 14 Sn-EOF-2 Mannose ^d 50% EtOH + 50% H ₂ O 1.5 100 15 Sn-Beta Mannose ^d 50% EtOH + 50% H ₂ O 1.5 100 ^d reaction conditions: 5 ml of a 10% strength by weight solution of the substrate, 100 mg of catalyst, 750 rpm; ^e Reaction conditions: 5 mL of a 10% by weight solution of the substrate, 100 mg of catalyst, 750 rpm. Table 4: Results of the reactions of glucose and mannose attempt Results Distribution of monosaccharides,% Mass balance,% X ^a ,% S ^b ,% Y ^c ,% glucose mannose fructose 1 8th 88 7 92 7 1 100 2 9 100 9 90 9 1 100 3 12 92 11 88 11 1 100 4 16 75 12 86 12 3 99 5 18 67 11 86 12 3 95 6 16 100 16 82 16 2 100 7 17 100 17 82 17 1 100 8th 23 91 21 77 21 2 100 9 12 83 10 89 10 1 100 10 20 10 2 80 2 17 99 11 33 15 5 68 5 27 98 12 29 86 25 25 70 5 100 13 14 79 11 11 87 2 99 14 11 73 8th 8th 88 4 100 15 32 13 4 4 63 33 100 ^a X describes the reaction; ^b S describes the selectivity for an epimeric aldose; ^c Y describes the yield of an epimeric aldose

Wie man den Versuchen 1 bis 9 der Tabelle 4 entnimmt, zeigte sich, dass die Verwendung der metall-organischen vernetzten Zinnhydroxid-Katalysatoren Sn-EOF-1 und Sn-EOF-2 bei der Umwandlung von Glucose zu einem deutlichen Überwiegen des Epimerisierungsproduktes Mannose führte, während Fruktose als Produkt der konkurrierenden Isomerisierung nur in geringem Ausmaß entstand. Für die Epimerisierung von Glucose zu Mannose wurde eine Ausbeute von bis zu 21% und eine Selektivität 91% erzielt, für die die Epimerisierung von Mannose zu Glucose eine Ausbeute von bis zu 25% und eine Selektivität 83%. Demgegenüber führte die Verwendung des Zeolith-Vergleichskatalysators Sn-Beta in den Versuchen 10 und 11 hauptsächlich zu Fruktose, während Mannose nur in geringem Ausmaß entstand. Dies wurde für sämtliche untersuchten Temperaturen von 80 °C bis 120 °C beobachtet, obwohl die Selektivität oberhalb von 100 °C leicht abnahm. As can be seen from the experiments 1 to 9 of Table 4, it was found that the use of the metal-organic crosslinked tin hydroxide catalysts Sn-EOF-1 and Sn-EOF-2 in the conversion of glucose led to a significant preponderance of the epimerization product mannose while fructose was the product of competitive isomerization to a limited extent. For the epimerization of glucose to mannose, a yield of up to 21% and a selectivity of 91% was achieved, for which the epimerization of mannose to glucose yielded up to 25% and selectivity 83%. In contrast, the use of the zeolite control catalyst Sn-Beta in Runs 10 and 11 mainly resulted in fructose, while mannose was only sparingly formed. This was observed for all temperatures tested from 80 ° C to 120 ° C, although the selectivity slightly decreased above 100 ° C.

Wie man anhand eines Vergleichs der Versuche 3, 6, 7 und 8 feststellen kann, führte die Verwendung eines Gemisches von Wasser und Ethanol zu einer Erhöhung der Ausbeute an Mannose, wobei die beste Umsetzung bei einer wässrigen Lösung aus 50 Vol.-% Wasser und 50 Vol.-% Ethanol erzielt wurde. In Mischungen mit einem Ethanolanteil über 50 Vol.-% war Glucose nur noch gering löslich. Es wird davon ausgegangen, dass der Alkohol dazu führt, dass der hydrophobe Katalysator besser benetzt wird, und hierdurch mehr Substrat zu katalytischen Zentren gelangen kann. As can be seen from a comparison of Experiments 3, 6, 7 and 8, the use of a mixture of water and ethanol resulted in an increase in the yield of mannose, the best reaction being with an aqueous solution of 50% by volume of water and water 50 vol .-% ethanol was achieved. In mixtures with an ethanol content above 50% by volume, glucose was only slightly soluble. It is believed that the alcohol causes the hydrophobic catalyst to be wetted better, and thus more substrate can get to catalytic centers.

Eine Elementaranalyse nach Ende der Reaktionen zeigte kein Zinn in der flüssigen Phase. Dies zeigt, dass Zinn unter den gewählten Versuchsbedingungen die Produktlösungen nicht verunreinigt. Diese sind somit für eine Weiterverarbeitung ohne aufwändige und kostspielige Abtrennung toxischer Metalle verwendbar. Elemental analysis after the end of the reactions showed no tin in the liquid phase. This shows that tin does not contaminate the product solutions under the chosen experimental conditions. These are thus suitable for further processing without costly and expensive separation of toxic metals.

Beispiel 6 Example 6

Untersuchung der Epimerisierung von Arabinose, Ribose, Xylose und Lyxose Investigation of the epimerization of arabinose, ribose, xylose and lyxose

Die Umsetzung wurde für die epimeren Paare Xylose/Lyxose und Ribose/Arabinose mit den Katalysatoren Sn-EOF-1 und Sn-EOF-2 und dem Vergleichskatalysator Sn-Beta wie in der allgemeinen Versuchsvorschrift beschrieben wiederholt. Als Lösungmittel wurde eine wässrige Lösung aus 50 Vol.-% Wasser und 50 Vol.-% Ethanol verwendet und die Umsetzungen wurden bei 100 °C durchgeführt, wobei entweder 5 mL einer Lösung von 5 Gew.-% oder 10 Gew.-% der jeweiligen Ausgangsaldose verwendet wurden. The reaction was repeated for the epimeric pairs xylose / lyxose and ribose / arabinose with the catalysts Sn-EOF-1 and Sn-EOF-2 and the comparative catalyst Sn-beta as described in the general experimental procedure. The solvent used was an aqueous solution of 50% by volume of water and 50% by volume of ethanol, and the reactions were carried out at 100 ° C. using either 5 ml of a solution of 5% by weight or 10% by weight of ethanol respective initial aldose were used.

Die Bedingungen und Ergebnisse der einzelnen Umsetzungen sind in den folgenden Tabellen 5 und 6 zusammengefasst. Die Saccharidverteilung im Gleichgewicht ist jeweils:
Xylose:Lyxose = 67:31; Arabinose:Ribose = 69:31 Tabelle 5: Reaktionsbedingungen und Ergebnisse der Umsetzungen von Arabinose, Ribose, Xylose und Lyxose Versuch Reaktionsbedingungen Ergebnis Katalysator Substrat Zeit, h X^a, % S^b, % Y^c, % 1 Sn-EOF-1 Arabinose^d 3 41 51 16 2 Sn-EOF-1 Arabinose^e 1.5 23 48 10 3 Sn-EOF-2 Arabinose^e 1.5 36 33 9 4 Sn-Beta Arabinose^e 1.5 49 39 16 5 Sn-EOF-1 Ribose^d 3 43 42 13 6 Sn-EOF-1 Ribose^e 1.5 39 31 9 7 Sn-EOF-2 Ribose^e 1.5 40 28 8 8 Sn-Beta Ribose^e 1.5 57 39 18 9 Sn-EOF-1 Xylose^d 3 34 74 22 10 Sn-EOF-1 Xylose^e 1.5 19 63 12 11 Sn-EOF-2 Xylose^e 1.5 19 53 9 12 Sn-Beta Xylose^e 1.5 54 72 31 13 Sn-EOF-1 Lyxose^d 3 48 52 19 14 Sn-EOF-1 Lyxose^e 1.5 18 61 11 15 Sn-EOF-2 Lyxose^e 1.5 25 32 7 16 Sn-Beta Lyxose^e 1.5 21 43 8 ^aX beschreibt die Umsetzung; ^bS beschreibt die Selektivität für eine epimere Aldose; ^cY beschreibt die Ausbeute einer epimeren Aldose; ^dReaktionsbedingungen: 5 mL einer 10 Gew.-%igen Lösung des Substrats, 100 mg Katalysator, 750 rpm; ^eReaktionsbedingungen: 5 mL einer 10 Gew.-%igen Lösung des Substrats, 100 mg Katalysator, 750 rpm. Tabelle 6: Verteilung der Monosaccharide der Umsetzungen von Arabinose, Ribose, Xylose und Lyxose Versuch Verteilung der Monosaccharide, % Massen bilanz,% Aldose epimere Aldose Ketose Arabinose Ribose Ribulose 1 76 21 3 77 2 87 11 2 88 3 85 12 3 76 4 63 19 18 82 5 77 18 5 73 6 85 12 3 76 7 86 11 3 70 8 53 22 25 80 Xylose Lyxose Xylulose 9 74 25 1 88 10 83 12 5 97 11 90 10 0 90 12 58 39 2 79 13 25 71 5 74 14 11 85 4 97 15 8 86 6 88 16 9 88 4 90 The conditions and results of the individual reactions are summarized in Tables 5 and 6 below. The saccharide distribution in equilibrium is in each case:
Xylose: lyxose = 67:31; Arabinose: ribose = 69:31 Table 5: Reaction conditions and results of the reactions of arabinose, ribose, xylose and lyxose attempt reaction conditions Result catalyst substratum Time, h X ^a ,% S ^b ,% Y ^c ,% 1 Sn-EOF-1 Arabinose ^d 3 41 51 16 2 Sn-EOF-1 Arabinose ^e 1.5 23 48 10 3 Sn-EOF-2 Arabinose ^e 1.5 36 33 9 4 Sn-Beta Arabinose ^e 1.5 49 39 16 5 Sn-EOF-1 Ribose ^d 3 43 42 13 6 Sn-EOF-1 Ribose ^e 1.5 39 31 9 7 Sn-EOF-2 Ribose ^e 1.5 40 28 8th 8th Sn-Beta Ribose ^e 1.5 57 39 18 9 Sn-EOF-1 Xylose ^d 3 34 74 22 10 Sn-EOF-1 Xylose ^e 1.5 19 63 12 11 Sn-EOF-2 Xylose ^e 1.5 19 53 9 12 Sn-Beta Xylose ^e 1.5 54 72 31 13 Sn-EOF-1 Lyxosis ^d 3 48 52 19 14 Sn-EOF-1 Lyxosis ^e 1.5 18 61 11 15 Sn-EOF-2 Lyxosis ^e 1.5 25 32 7 16 Sn-Beta Lyxosis ^e 1.5 21 43 8th ^a X describes the reaction; ^b S describes the selectivity for an epimeric aldose; ^c Y describes the yield of an epimeric aldose; ^d reaction conditions: 5 ml of a 10% strength by weight solution of the substrate, 100 mg of catalyst, 750 rpm; ^e Reaction conditions: 5 mL of a 10% by weight solution of the substrate, 100 mg of catalyst, 750 rpm. Table 6: Distribution of the monosaccharides of the reactions of arabinose, ribose, xylose and lyxose attempt Distribution of monosaccharides,% Mass balance,% aldose epimeric aldose ketosis arabinose ribose ribulose 1 76 21 3 77 2 87 11 2 88 3 85 12 3 76 4 63 19 18 82 5 77 18 5 73 6 85 12 3 76 7 86 11 3 70 8th 53 22 25 80 xylose lyxose xylulose 9 74 25 1 88 10 83 12 5 97 11 90 10 0 90 12 58 39 2 79 13 25 71 5 74 14 11 85 4 97 15 8th 86 6 88 16 9 88 4 90

Wie man den Tabellen 5 und 6 entnehmen kann, überwog bei der Verwendung der metall-organischen vernetzten Zinnhydroxid-Katalysatoren Sn-EOF-1 und Sn-EOF-2 die Bildung der epimeren Aldose für sämtliche getesteten Substrate jeweils deutlich die des konkurrierenden Isomerisierungsproduktes, während die isomerisierte Ketose bei Verwendung des Zeolith-Vergleichskatalysators Sn-Beta deutlich überwog. Für die Epimerisierung von Xylose zu Lyxose wurde eine Ausbeute von bis zu 25% und eine Selektivität 74% erzielt, für die die Epimerisierung von Lyxose zu Xylose eine Ausbeute von bis zu 25% und eine Selektivität 51%. Für die Epimerisierung von Arabinose zu Ribose wurde eine Ausbeute von bis zu 16% und eine Selektivität 51% erzielt, und für die die Epimerisierung von Ribose zu Arabinose eine Ausbeute von bis zu 18% und eine Selektivität 31%. As can be seen from Tables 5 and 6, with the use of the metal-organic crosslinked tin hydroxide catalysts Sn-EOF-1 and Sn-EOF-2, the formation of the epimeric aldose for each of the substrates tested clearly outweighed that of the competing isomerization product, respectively the isomerized ketose clearly outweighed using the zeolite control catalyst Sn-beta. For the epimerization of xylose to lyxose a yield of up to 25% and a selectivity of 74% was achieved, for the epimerization of lyxose to xylose a yield of up to 25% and a selectivity of 51%. For the epimerization of arabinose to ribose a yield of up to 16% and a selectivity of 51% was achieved, and for the epimerization of ribose to arabinose a yield of up to 18% and a selectivity of 31%.

Insgesamt zeigen die Umsetzungen der Aldosen, dass die Verwendung eines festen metall-organischen Katalysators, der ein vernetztes, poröses Zinn-basiertes Polymer ausbildet, das Zinn-Hydroxygruppen aufweist, eine Epimiersierung von Aldosen wie Glucose zu Mannose, Xylose zu Lyxose und Ribose zu Arabinose mit hoher katalytischer Aktivität und Selektivität erlauben. Overall, the reactions of the aldoses show that the use of a solid metal-organic catalyst forming a crosslinked, porous tin-based polymer having tin hydroxy groups, epimerizes aldoses such as glucose to mannose, xylose to lyxose, and ribose to arabinose with high catalytic activity and selectivity.

Beispiel 7 Example 7

Untersuchung der Katalysatoraktivität Investigation of the catalyst activity

Die Untersuchung des Katalysators wurde an dem gemäß Beispiel 1 hergestellten 4,4'-Biphenyl-vernetzten Zinnhydroxid-Katalysator (Sn-EOF1) durchgeführt. Dieser wurde wie in den allgemeinen Bedingungen beschrieben in einer Menge von 100 mg in 5 mL einer 10 Gew.%igen Lösung an Glucose in einem Lösungsmittelgemisch von 50 Vol.% H₂O und 50 Vol.% EtOH, bei einer Temperatur 100 °C für insgesamt 1,5 h reagiert, wobei die Lösung mit 750 rpm gerührt wurde. The investigation of the catalyst was carried out on the 4,4'-biphenyl-crosslinked stannous hydroxide catalyst (Sn-EOF1) prepared according to Example 1. This was as described in the general conditions in an amount of 100 mg in 5 mL of a 10 wt.% Solution of glucose in a solvent mixture of 50 vol.% H ₂ O and 50 vol.% EtOH, at a temperature 100 ° C. for a total of 1.5 hours, the solution was stirred at 750 rpm.

Die Reaktion wurde entsprechend den vorbeschriebenen allgemeinen Bedingungen gestartet und für 30 Minuten durchgeführt. Dann wurde die Umsetzung unterbrochen, eine Probe der Produktlösung genommen, der Katalysator aus einem Teil des Reaktionsansatzes heiß abfiltriert, und die ursprüngliche Probe sowie das Filtrat für eine weitere Stunde bei 100 °C erhitzt. Nach einer Reaktionszeit von insgesamt 45 Minuten wurden aus beiden Ansätzen eine weitere Probe entnommen. Nach Abschluß der Umsetzung wurden aus beiden Ansätzen weitere Proben der Produktlösung genommen, und der Anteil an Mannose in sämtlichen Produktlösungen über HPLC bestimmt. The reaction was started according to the general conditions described above and carried out for 30 minutes. The reaction was then stopped, a sample of the product solution taken, the catalyst hot filtered off from a portion of the reaction mixture, and the original sample and the filtrate heated at 100 ° C for an additional hour. After a total reaction time of 45 minutes, a further sample was taken from both batches. After completion of the reaction, further samples of the product solution were taken from both batches and the proportion of mannose in all product solutions was determined by HPLC.

Die 2 zeigt eine Auftragung der Ausbeute an Mannose gegen die Zeit. Die durchgezogene Linie beschreibt die Ausbeute an Mannose für die Probe mit Katalysator, die gestrichelte Linie die Ausbeute an Mannose für die Probe, bei der der Katalysator nach 30 Minuten entfernt wurde. Wie man der 2 entnimmt, fand nach der Entfernung des Katalysators keine Umsetzung mehr statt und der Anteil an Mannose blieb konstant. Dies zeigt, dass die Epimerisierung heterogen am Katalysator abläuft. Zudem ist eine gute Abtrennbarkeit des festen Katalysators gegeben. The 2 shows a plot of the yield of mannose versus time. The solid line indicates the yield of mannose for the sample with catalyst, the dotted line the yield of mannose for the sample in which the catalyst was removed after 30 minutes. How to get the 2 takes place after the removal of the catalyst, no reaction takes place and the proportion of mannose remained constant. This shows that the epimerization proceeds heterogeneously on the catalyst. In addition, a good separability of the solid catalyst is given.

Beispiel 8 Example 8

Untersuchung der Rezyklisierbarkeit der Katalysatoren Investigation of the recyclability of the catalysts

Der gemäß Beispiel 1 hergestellte 4,4'-Biphenyl-vernetzte Zinnhydroxid-Katalysator (Sn-EOF1) wurde wie in den allgemeinen Bedingungen beschrieben in einer Menge von 100 mg in 5 mL einer 10 Gew.%igen Lösung an Glucose in einem Lösungsmittelgemisch von 50 Vol.% H₂O und 50 Vol.% EtOH, bei einer Temperatur 100 °C für 1,5 h reagiert, wobei die Lösung mit 750 rpm gerührt wurde. Nach der Reaktion wurde der Katakysator abfiltriert, mit Ethanol gewaschen und unter gleichen Bedingungen erneut für eine Umsetzung verwendet. Der Anteil an Glucose, Fructose und Mannose der Produktlösungen wurde mittels HPLC bestimmt. The 4,4'-biphenyl-crosslinked stannous hydroxide catalyst (Sn-EOF1) prepared according to Example 1 was used as described in the general conditions in an amount of 100 mg in 5 ml of a 10% strength by weight solution of glucose in a solvent mixture of 50 vol.% H ₂ O and 50 vol.% EtOH, at a temperature of 100 ° C for 1.5 h, the solution was stirred at 750 rpm. After the reaction, the Katakysator filtered off, washed with ethanol and used again under the same conditions for a reaction. The content of glucose, fructose and mannose of the product solutions was determined by HPLC.

Das Balkendiagramm der 3 zeigt für die erste und zweite Umsetzung jeweils als rechten Balken die Umsetzung von Glucose und als jeweils linken Balken die Ausbeute an Mannose. Wie man der 3 entnimmt, zeigte der Katalysator auch bei der Rezyklisierung eine hohe Selektivität bezüglich der Epimerisierung zu Mannose, während die Umsetzungsrate leicht abnahm. Die Rezyklisierbarkeit erlaubt eine technische und großtechnische Prozessentwicklung. The bar chart of the 3 shows for the first and second reaction respectively as a right-hand bar the reaction of glucose and as each left bar the yield of mannose. How to get the 3 The catalyst also showed a high selectivity for epimerization to mannose during the recycle, while the conversion rate decreased slightly. The recyclability allows a technical and large-scale process development.

Beispiel 9 Example 9

Untersuchung zum Reaktionsmechanismus Investigation of the reaction mechanism

Der Mechanismus der Epimeriserung unter Verwendung des 4,4'-Biphenyl-vernetzten Zinnhydroxid-Katalysatoren (Sn-EOF1) wurde an Glucose als Substrat untersucht. Hierzu wurde unter den oben beschriebenen Standardbedingungen D-(¹³C-1)-Glucose als Substrat für 1,5 Stunden bei einer Temperatur 100 °C in einer Mischung von jeweils von 50 Vol.% Ethanol und Wasser als Lösungsmittel und mit Sn-EOF-1 als Katalysator durchgeführt. Das Lösungsmittel wurde bei 30 °C unter vermindertem Druck verdampft und der erhaltene dickflüssige Rückstand wurde in D₂O gelöst und mittels ¹³C NMR analysiert. Die ¹³C NMR Spektren wurden auf einem Bruker AV-400 bei Raumtemperatur aufgenommen. The mechanism of epimerization using the 4,4'-biphenyl-crosslinked stannous hydroxide catalyst (Sn-EOF1) was examined on glucose as a substrate. For this purpose, under the standard conditions described above, D- ( ¹³ C-1) -glucose was used as a substrate for 1.5 hours at a temperature of 100 ° C in a mixture of 50 vol.% Ethanol and water as solvent and with Sn-EOF -1 performed as a catalyst. The solvent was evaporated at 30 ° C under reduced pressure and the resulting viscous residue was dissolved in D ₂ O and analyzed by ¹³ C NMR. The ¹³ C NMR spectra were recorded on a Bruker AV-400 at room temperature.

Die eingesetzte Lösung von D-(1-¹³C)Glucose zeigte zwei starke Resonanzen bei 95,9 und 92,0 ppm korrespondierend jeweils zum C-1 von α-Glucopyranose und β-Glucopyranose. Die Reaktionslösung nach der Umsetzung zeigte zwei zusätzliche ¹³C Resonanzen bei 70,6 und 71,2 ppm korrespondierend jeweils zu α-Mannopyranose und β-Mannopyranose. Die Analyse der erhaltenen Produktmischung zeigte somit eine Bildung von D-(2-¹³C)Mannose als ein Produkt. Dies deutet darauf hin, dass die Reaktion über einen Umbau des Kohlenstoffgerüstes verläuft. The solution of D- (1- ¹³ C) glucose used showed two strong resonances at 95.9 and 92.0 ppm, corresponding respectively to the C-1 of α-glucopyranose and β-glucopyranose. The reaction solution after the reaction showed two additional ¹³ C resonances at 70.6 and 71.2 ppm corresponding to α-mannopyranose and β-mannopyranose, respectively. Analysis of the product mixture obtained thus showing the formation of D- (2- ¹³ C) Mannose as a product. This indicates that the reaction proceeds via a rearrangement of the carbon skeleton.

Beispiel 10 Example 10

Untersuchung des katalytischen Zentrums Investigation of the catalytic center

Die Struktur des katalytischen Zentrums wurde untersucht, indem Modelverbindungen für tetrakoordiniertes Zinn und teilweise hydrolysiertes Zinn der Polyphenyl-vernetzten Zinnhydroxid-Katalysatoren (Sn-EOF1 und 2) verwendet wurden. Tetraphenylzinn wurde als Repräsentant eines mit Linkern tetrakoordinierten Zinnatoms verwendet, und Triphenyl-Zinnhydroxid als molekulares Analog für teilweise hydrolisiertes Zinn verwendet. Hierzu wurden beide Verbindungen wie in den allgemeinen Bedingungen beschrieben in einer Menge von 100 mg in 5 mL einer 10 gew.%igen Lösung an Glucose in einem Lösungsmittelgemisch von 50 Vol.% H₂O und 50 Vol.% EtOH, bei einer Temperatur 100 °C für 1,5 h reagiert, wobei die Lösung mit 750 rpm gerührt wurde. The structure of the catalytic site was investigated using model compounds for tetracoordinate tin and partially hydrolyzed tin of the polyphenyl-crosslinked stannous hydroxide catalysts (Sn-EOF1 and 2). Tetraphenyltin was used as a representative of a tetracoordinated tin atom with linkers, and triphenyl-tin hydroxide was used as a molecular analog for partially hydrolyzed tin. For this purpose, both compounds were as described in the general conditions in an amount of 100 mg in 5 mL of a 10 wt.% Solution of glucose in a solvent mixture of 50 vol.% H ₂ O and 50 vol.% EtOH, at a temperature 100 ° C for 1.5 h, the solution was stirred at 750 rpm.

Tetraphenylzinn zeigte hierbei keine katalytische Aktivität in Bezug auf eine Isomerisierung der Glucose. Demgegenüber wurden unter Verwendung von Triphenyl-Zinnhydroxid als Katalysator Mannose und Fruktose mit einer jeweiligen Selektivität von 78 % und 10 %. Die Substratumsetzung war mit ca. 3 % allerdings deutlich niedriger als für die Polyphenyl-vernetzten Zinnhydroxid-Katalysatoren. Dies zeigt die Bedeutsamkeit der an das Zinn gebundenen Hydroxygruppe für die katalytische Aktivität. Tetraphenyltin showed no catalytic activity with respect to isomerization of glucose. On the other hand, using triphenyl tin hydroxide as a catalyst, mannose and fructose having a respective selectivity of 78% and 10% were used. The substrate conversion was, however, significantly lower at about 3% than for the polyphenyl-crosslinked tin hydroxide catalysts. This demonstrates the importance of the catalytic activity bound to the tin hydroxy group.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 3714473 [0004] DE 3714473 [0004]

Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

Gunther, W. R. et al. in Nature Communications 3, 1109, 2012 [0005] Gunther, WR et al. in Nature Communications 3, 1109, 2012 [0005]

Claims

Verfahren zur Epimerisierung von Sacchariden durch Erhitzen eines in einem Lösungsmittel gelösten Saccharids in Gegenwart eines Metall-haltigen Katalysators, dadurch gekennzeichnet, dass man eine Aldose mit einem festen metall-organischen Katalysator kontaktiert, wobei der metall-organische Katalysator ein vernetztes, poröses Polymer ausbildet, welches Metallatome M enthält, die durch jeweils zwei bis vier organische Linkermoleküle L kovalent miteinander verbunden sind, wobei L ein substituierter oder unsubstituierter, acyclischer oder cyclischer Alkylenrest oder ein substituierter oder unsubstituierter Arylenrest mit 5 bis 50 C-Atomen ist, und wobei der metall-organische Katalysator wenigstens eine Hydroxygruppe an wenigstens einem Metallatom M aufweist. Process for the epimerization of saccharides by heating a saccharide dissolved in a solvent in the presence of a metal-containing catalyst, characterized in that an aldose is contacted with a solid metal-organic catalyst, wherein the metal-organic catalyst forms a cross-linked, porous polymer, which contains metal atoms M which are covalently linked to each other by in each case two to four organic linker molecules L, where L is a substituted or unsubstituted, acyclic or cyclic alkylene radical or a substituted or unsubstituted arylene radical having 5 to 50 C atoms, and wherein the metallic organic catalyst has at least one hydroxy group on at least one metal atom M.

Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallatome M Lewissaure Metalle sind, insbesondere ausgewählt aus der Gruppe umfassend Sn, Ti, Al und/oder Ge, vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe umfassend Sn, Ti, und/oder Al, wobei M bevorzugt Sn ist. A method according to claim 1, characterized in that the metal atoms M Lewissaure metals are, in particular selected from the group comprising Sn, Ti, Al and / or Ge, preferably selected from the group comprising Sn, Ti, and / or Al, wherein M is preferred Sn is.

Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Linkermoleküle L ausgewählt sind aus substituierten oder unsubstituierten Arylenresten, die 1 bis 8 aromatische oder hereteroaromatische Ringe enthalten, wobei L vorzugsweise ausgewählt ist aus Arylenresten, die mindestens eine substituierte oder unsubstituierte Phenylgruppe enthalten. A method according to claim 1 or 2, characterized in that the linker molecules L are selected from substituted or unsubstituted arylene radicals containing 1 to 8 aromatic or heteroaromatic rings, wherein L is preferably selected from arylene radicals containing at least one substituted or unsubstituted phenyl group.

Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallatome durch jeweils zwei bis vier organische Linkermoleküle L ausgewählt aus den Verbindungen gemäß folgenden Verbindungen der Formeln (1) bis (4):

wobei X jeweils unabhängig voneinander ausgewählt ist aus Wasserstoff, Halogen, substituiertem oder unsubstituiertem C_1-5-Alkyl, C_2-5-Alkenyl, C_2-5-Alkinyl, C_1-5-Alkoxy, mit bevorzugt 1 bis 4 C-Atomen, kovalent miteinander verbunden. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the metal atoms by in each case two to four organic linker molecules L selected from the compounds according to the following compounds of the formulas (1) to (4):

each X is independently selected from hydrogen, halogen, substituted or unsubstituted C _1-5 alkyl, C _2-5 alkenyl, C _2-5 alkynyl, C _1-5 alkoxy, preferably having 1 to 4 carbon atoms, Atoms, covalently linked together.

Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der metall-organische Katalysator Struktureinheiten gemäß der folgenden allgemeinen Formeln (9) oder (10) umfasst:

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the metal-organic catalyst comprises structural units according to the following general formulas (9) or (10):

Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Lösungsmittel eine wässrige Lösung ist. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the solvent is an aqueous solution.

Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wässrige Lösung Alkohol enthält, vorzugsweise im Bereich von ≥ 15 Vol.-% bis ≤ 50 Vol.-%, bevorzugt im Bereich von ≥ 30 Vol.-% bis ≤ 50 Vol.-%, insbesondere im Bereich von ≥ 40 Vol.-% bis ≤ 50 Vol.-%, bezogen auf das Gesamtvolumen der Lösung. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the aqueous solution contains alcohol, preferably in the range of ≥ 15 vol .-% to ≤ 50 vol .-%, preferably in the range of ≥ 30 vol .-% to ≤ 50 vol. -%, in particular in the range of ≥ 40 vol .-% to ≤ 50 vol .-%, based on the total volume of the solution.

Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Alkohol ausgewählt ist aus der Gruppe umfassend Methanol, Ethanol, Propanol, 2-Propanol, 2-Butanol und/oder 2-Methyl-2-propanol. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the alcohol is selected from the group comprising methanol, ethanol, propanol, 2-propanol, 2-butanol and / or 2-methyl-2-propanol.

Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass man die Epimerisierung bei einer Temperatur im Bereich von ≥ 40°C bis ≤ 140°C, bevorzugt im Bereich von ≥ 60°C bis ≤ 120°C, vorzugsweise bei einer Temperatur im Bereich von ≥ 80°C bis ≤ 100°C, durchführt. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the epimerization at a temperature in the range of ≥ 40 ° C to ≤ 140 ° C, preferably in the range of ≥ 60 ° C to ≤ 120 ° C, preferably at a temperature in the range from ≥ 80 ° C to ≤ 100 ° C.

Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aldose ausgewählt ist aus der Gruppe umfassend Glucose, Mannose, Xylose, Lyxose, Arabinose, Ribose, Galactose und/oder Talose. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the aldose is selected from the group comprising glucose, mannose, xylose, lyxose, arabinose, ribose, galactose and / or talose.