Verfabren zur Herstellung von Ribose. In der Grossfabrikation von Ribose war es bisher nötig, den Zucker aus rohen Ge- mischen, z.
B. von Beduktiansprodukten von Ribolacton und von natürlichen Hydro- lysaten von Nucleinsäuren, Nucleotiden und Nucleosiden,
zii isolieren. Dieses Verfahren erfordert gewöhnlich eine intensive Reini- gung der Lösungen und in den meisten Fällen eine nachträgliche Isolierung der Ribose über ihre Derivate, z.
B. mit dem teuren Bromphenylhydrazin oder Diphenyl- hydrazin. Überdies ist Bromphenylhydrazin unbeständig und deshalb für die gross- technische Fabrikation ungeeignet. Die so erhaltenen Hydrazone müssen isoliert und gereinigt werden.
Sie werden anschliessend in Gegenwart von Formaldehyd und Benz- aldehyd hydrolisiert. Die Hydrazane die ser Aldehyde (ebenso der Überschuss an Aldehyden) müssen daraufhin entfernt wer den.
Diese Massnahme bereitet oft beträcht liche Schwierigkeiten zufolge der erforder lichen vdederholten Extraktionsbehandlun- gen. Solche Verfahren sind auch vom Stand punkt der Ausbeute aus unbefriedigend und die dabei erhaltene Ribase ist gewöhnlich sirupösausserdem sind weitere umstInd- liche Behandlungen zur Gewinnung kristal liner <RTI
ID="0001.0065"> Produkte erforderlich. In, dem von Fischer und Piloty (Ber. 24 [1891], 4214) beschriebenen und von Steiger (Helv. chim, acta, 19 [1936], 193) modifizierten Ver fahren wird die komplexe Natur des ge nannten Verfahrens erläutert. Gemäss vorliegendem Verfahren 'kann nun Ribose aus relativ unreinem, rohem Ausgangsmaterial isoliert werden, und zwar, im Gegensatz zu den bisherigen Verfahren, durch eine rasche;
einfache und billige Me thode.
Durch Kondensation von primären aro matischen Aminen und Pentosen in Lösung bei Zimmertemperatur und einem pH-Wert zwischen 2 und 8 lässt sich eine neue Masse von Pentosiden darstellen.
Diese neuen Ver bindungen zeigen ein ausgeprägtes Kiistalli- sationsvermögen, wodurch sie leicht vom Lö- sungsmittel abgetrennt werden können; zum Teil in. Form ihrer Komplexverbindungen mit löslichen Alkali- oder Ammoniumsalzen. Dieses Kristallisiervermögen ist auch sehr augenscheinlich, wenn relativ unreine Zucker lösungen verwendet werden.
Kuhn und Birkhofer (Ber. 71, [1938], 629) beschreiben eine andere Klasse von N-Pentosiden, welche bei der Kondensation van primären aromatischen Aminen mit Pentosen unter Einwirkung von Wärme ge bildet werden.
Es wurde nun, gefunden, dass beide Klassen von N-Pentosiden in ausgezeichne ten Ausbeuten zu reinen Pentosen hydroly- siert werden können.
Gegenstand des vorliegenden Patentes ist ein. Verfahren zur Herstellung von. Ribose in derWeise, dass ein N-Riboisidsines@primären aromatischen Amins in Gegenwart von Wasser bis zur vollständigen Hydrolyse er- wärmt,
das frei gewordene primäre aroma tische Amin abgeschieden und die Ribose isoliert wird.
Die Hydrolyse kann z. B. durch Kochen der wässrigen oder wässrigen alkoholischen Lösung oder Suspension des N-Ribosids, am Rückfluss bis zur vollständigen Verseifung durchgeführt werden und kann, wenn nötig, durch Messung der optischen Drehung kon trolliert werden. Der zur Hydrolyse vorteil hafte pH-Wert liegt zwischen 2 und 9.
Die Spaltung des N-Ribosids kann dadurch er leichtert werden, dass das in Freiheit gesetzte Amin, während der Reaktion an einen Al dehyd, wie Benzaldehyd, substituierte aro matische Benzaldehyde, Formaldehyd usw., gebunden wird.:
Vorteilhaft wird gleichzeitig auch eine geringe Menge einer leicht flüchtigen niederen Fettsäure, wie Ameisen-, Essig- oder Propionsäure, oder Spuren einer starken Säure, zugegeben, obwohl letztere die Zersetzung eines kleinen Teils derRiböse veranlasst. Man arbeitet vorteilhaft in Ge genwart _ eines nichtoxydierenden Gases, z.
B. durch Verdrängen der Luft durch C02 oder N, Die Hydrolyse und die Entfernung des Amins kann auch durch andere. Mittel er reicht werden;<B>so</B> z.
B. durch Wasserdampf- destillation einer wässrigen Lösung oder Suspension des N-Ribosids. Beim Eindamp- fen der Flüssigkeiten erhält man Ribose. Das in Freiheit gesetzte primäre Amin ergibt :n diesem Fälle ein sehwach alkalisches Reak tionsmedium.
Die Wasserdampfdestillation kann sowohl unter Druck als auch im Va kuum durchgeführt werden, gegebenenfalls auch in Gegenwart eines inerten Gases.
Des weiteren wurde gefunden, dass an Stelle der reinen N-Riboside auch Komplex- verbindungen aus den N-Ribosiden und wässerlösliehen Alkali- oder Ammonium- salzen angewandt werden können. Diese Komplexverbindungen können einen grösseren oder . geringeren Gehalt an Alkali- oder Ammoniumsalz,. -wie z..
B. Natriumsulfat; Natriumphosphat, Natriumchlorid, Natrium nitrat, Nätriumcitrat, Natriumacetat, - Ammo- niumchlorid usw.,
aufweisen sowie an Wäs- ser oder andern zur Kristallisation ver- wendeten Lösungsmitteln. In. diesem Fall kann zur Isolierung - der Ribose die wäss- rige Lösung nach der Entfernung des Amins zur Trockne verdampft und die Ri- bose aus dem Salzrückstand durch Extrak tion mit einem
geeigneten Lösungsmittel, wie z. B. Alkohol, abgetrennt werden. Es besteht auch die Möglichkeit, die Komplex verbindung, falls sie zur Hydrolyse genü gend Wasser enthält, in Alkohol zu suspen dieren und die Hydrolyse in Gegenwart von Benzaldehyd, wie beschrieben, durchzufüh- ren. Anschliessend kann das unlösliche Salz abfiltriert;
Wasser zugefügt, der -Alkohol entfernt und die Benzalverbindung in üblicher Weise abgetrennt werden. Es wurde gefun- den, dass die genannten Komplexsalze in sehr guten Ausbeuten zugänglich sind.
Die Rückgewinnbarkeit des aromatischen Amins aus dem Kondensationsprodukt wäh rend oder nach der Hydrolyse stellt einen weiteren Vorteil des erfindungsgemässen Ver fahrens dar und trägt zur Reduktion der Verfahrenskosten bei.
Beispiel <I>1:</I> 16 g Anilin - d - ribosid --Natriumsulfat- Komplexverbindung, enthaltend 7;92 g reines Ribosid, werden in 200 cm' 0;25 %iger Essigsäure gelöst.
Die Luft in der Appa ratur wird durch Stickstoff verdrängt und so die Lösung wird in einer Stickstoff- atmosphäre wasserdampfdestilliert, bis alles Anilin entfernt ist. Der verbleibende Rück stand wird mit Entfärbungskohle verrührt, filtriert und im Vakuum zur Trockne ver- 8s dampft.
Der Rückstand wird zweimal mit. warmem absolutem Alkohol extrahiert, der Extrakt filtriert und zur Trockne verdampft. Der verbleibende Sirup kristallisiert sofort nach Impfen mit einem Kristall d-Ribose. so Smp: _ 84-86 C.
EMI0002.0167
<I>Beispiel 2:</I> 29 g Anilin - d - ribosid - Natriumsulfat- Komplexverbindung, enthaltend 70%- Ri- bosid (bestimmt - durch Titration mit Fehling- scher Lösung), werden in 90 cm3 absolutem Alkohol suspendiert, 17,
5 cm@ frisch destil lierter Benzaldehyd zugegeben und das Ge misch eine halbe Stunde am Rückfluss ge kocht. Nach Abkühlen wird vom Natrium sulfat abfiltriert. Zum Filtrat fügt man 45 cm@ Wasser und extrahiert die Lösung mit Äther. Die wässrige Lösung wird darauf hin mit einer kleinen Menge Kohle entfärbt, filtriert und zur Trockne verdampft.
Bei der Kristallisation aus 18 cm' Alkohol erhält man reine Ribose in 71%iger Ausbeute. <I>Beispiel 3:</I> 29 g Anilin - d - ribosid - Natriumsulf at- Komplexverbindung, enthaltend<B>70%</B> Ribo- sid, werden in 90 cm:3 Wasser suspendiert und mit 17,5 cm' frischem Benzaldehyd ver setzt.- Die Mischung wird eine halbe Stunde in einer Stickstoffatmosphäre am Rückfluss gekocht und dann abgekühlt.
Das Benzal- anilin wird durch Extraktion mit Äther entfernt, der wässrige Rückstand mit einer kleinen Menge Kohle entfärbt, zur Trockne verdampft und aus Alkohol umkristallisiert. Die Ausbeute beträgt 10,0g = 73,5/15 der Theorie.
<I>Beispiel</I> 4,0g Anilin-d-ribosid werden in 200 emg 0,25 % iger Essigsäure gelöst. Die Lösung wird in einer Kohlendioxydatmosphäre wasserdampfdestilliert, bis alles Anilin ent fernt ist, worauf die Lösung mit 0,25 g Kohle behandelt und gerührt wird.
Anschlie ssend wird filtriert. Die klare Lösung wird zur Trockne verdampft; der Rückstand er gibt beim Umkristallisieren aus 4 cm' ab solutem Alkohol 2,3 g reine kristallisierte Ribose. Ausbeute 86,2 %.
<I>Beispiel 5:</I> 4,0 g Anilin-d-ribosid werden in 200 em@ 0,25 % iger Essigsäure gelöst und die Lösung in einer Stickstoffatmosphäre wasserdampf- destilliert. Ist alles Anilin entfernt, so wird die verbleibende Lösung mit 0,25g Ent- färbungskohle entfärbt, filtriert und im Va- kuum zur Trockne verdampft.
Der Rück stand wird zweimal in absolutem Alkohol aufgenommen und wieder zur Trockne ver dampft, worauf der entstehende Sirup in 4em' absolutem Alkohol aufgenommen wird, aus. welchem sofort 2,4 g Ribose auskristallisie ren. Smp. 86-87 .
EMI0003.0070
<I>Beispiel 6:</I> 45 g Anilin-N-d-ribosid werden in einem mit Rührer und Rüekflusskühler versehenen Dreihalskolben in 2250 cm' Wasser gelöst. Die Reaktionsmischung wird erwärmt, bis das Glukosid in Lösung gegangen ist., worauf 35 cm# Benzaldehyd zugefügt wer den können.
Das Gemisch wird eine halbe Stunde unter Stickstoff am Rückfluss ge kocht, über Nacht abgekühlt und dann das Benzalanilin abfiltriert. Das wässrige Filtrat wird mit Äther extrahiert, um Spuren Benzalanilin zu entfernen, dann mit Kohle entfärbt und zu einem Sirup eingedampft.
Der Sirup wird durch Aufnehmen in Alko hol und Wiedereindampfen getrocknet und dann in Alkohol im Verhältnis 5 g Sirup zu 6,5 cm# Alkohol gelöst. Beim Animpfen kristallisiert die Ribose in 95 % iger Ausbeute aus. Smp. 86-87 .
Process for making ribose. In the large-scale production of ribose it was previously necessary to extract the sugar from raw mixtures, e.g.
B. of Beductian products of ribolactone and of natural hydrolysates of nucleic acids, nucleotides and nucleosides,
isolate zii. This process usually requires intensive purification of the solutions and, in most cases, subsequent isolation of the ribose via its derivatives, e.g.
B. with the expensive bromophenylhydrazine or diphenylhydrazine. In addition, bromophenylhydrazine is unstable and therefore unsuitable for large-scale production. The hydrazones thus obtained must be isolated and purified.
They are then hydrolyzed in the presence of formaldehyde and benzaldehyde. The hydrazanes of these aldehydes (as well as the excess of aldehydes) must then be removed.
This measure often causes considerable difficulties as a result of the necessary repeated extraction treatments. Such processes are also unsatisfactory from the point of view of the yield and the ribase obtained is usually syrupy
ID = "0001.0065"> Products required. In the process described by Fischer and Piloty (Ber. 24 [1891], 4214) and modified by Steiger (Helv. Chim, acta, 19 [1936], 193), the complex nature of the process mentioned is explained. According to the present process, ribose can now be isolated from relatively impure, crude starting material, specifically, in contrast to the previous process, by a rapid;
simple and cheap method.
By condensing primary aromatic amines and pentoses in solution at room temperature and a pH value between 2 and 8, a new mass of pentosides can be produced.
These new compounds show a pronounced ability to crystallize, as a result of which they can easily be separated from the solvent; partly in the form of their complex compounds with soluble alkali or ammonium salts. This crystallizability is also very evident when using relatively impure sugar solutions.
Kuhn and Birkhofer (Ber. 71, [1938], 629) describe another class of N-pentosides which are formed in the condensation of primary aromatic amines with pentoses under the action of heat.
It has now been found that both classes of N-pentosides can be hydrolyzed to pure pentoses in excellent yields.
The present patent is a. Process for the production of. Ribose in such a way that an N-riboisidsines @ primary aromatic amine is heated in the presence of water to complete hydrolysis,
the released primary aromatic amine is deposited and the ribose is isolated.
The hydrolysis can e.g. B. by boiling the aqueous or aqueous alcoholic solution or suspension of the N-riboside, can be carried out at reflux until complete saponification and, if necessary, can be controlled by measuring the optical rotation. The pH value advantageous for hydrolysis is between 2 and 9.
The cleavage of the N-riboside can be made easier by binding the liberated amine to an aldehyde such as benzaldehyde, substituted aromatic benzaldehyde, formaldehyde, etc. during the reaction:
At the same time, it is advantageous to add a small amount of a volatile lower fatty acid such as formic, acetic or propionic acid, or traces of a strong acid, although the latter causes a small part of the ribose to decompose. It is advantageous to work in the presence of a non-oxidizing gas, e.g.
B. by displacing the air with C02 or N, the hydrolysis and the removal of the amine can also be done by others. Funds are achieved; <B> so </B> e.g.
B. by steam distillation of an aqueous solution or suspension of the N-riboside. When the liquids are evaporated, ribose is obtained. The primary amine released results in: In this case a weakly alkaline reaction medium.
The steam distillation can be carried out either under pressure or in vacuo, optionally also in the presence of an inert gas.
It has also been found that instead of the pure N-ribosides, complex compounds composed of the N-ribosides and water-soluble alkali or ammonium salts can also be used. These complex compounds can be a larger or. lower content of alkali or ammonium salt. -like z ..
B. sodium sulfate; Sodium phosphate, sodium chloride, sodium nitrate, sodium citrate, sodium acetate, - ammonium chloride, etc.,
as well as on water or other solvents used for crystallization. In. In this case, to isolate the ribose, the aqueous solution can be evaporated to dryness after the amine has been removed and the ribose can be extracted from the salt residue by extraction with a
suitable solvent, such as. B. alcohol, are separated. There is also the possibility of suspending the complex compound, if it contains enough water for hydrolysis, in alcohol and carrying out the hydrolysis in the presence of benzaldehyde, as described. The insoluble salt can then be filtered off;
Added water, removed the alcohol and separated the benzal compound in the usual way. It was found that the complex salts mentioned can be obtained in very good yields.
The recoverability of the aromatic amine from the condensation product during or after the hydrolysis represents a further advantage of the process according to the invention and contributes to reducing the process costs.
Example <I> 1: </I> 16 g of aniline - d - riboside - sodium sulfate complex compound, containing 7; 92 g of pure riboside, are dissolved in 200 cm '0; 25% acetic acid.
The air in the apparatus is displaced by nitrogen and so the solution is steam distilled in a nitrogen atmosphere until all aniline has been removed. The remaining residue is stirred with decolorizing charcoal, filtered and evaporated to dryness in vacuo.
The residue is used twice. extracted with warm absolute alcohol, the extract filtered and evaporated to dryness. The remaining syrup crystallizes immediately after inoculation with a crystal of d-ribose. so m.p .: 84-86 C.
EMI0002.0167
<I> Example 2: </I> 29 g aniline - d - riboside - sodium sulfate complex compound, containing 70% - riboside (determined - by titration with Fehling's solution), are suspended in 90 cm3 of absolute alcohol, 17 ,
5 cm @ freshly distilled benzaldehyde was added and the mixture was refluxed for half an hour. After cooling, the sodium sulfate is filtered off. 45 cm @ water is added to the filtrate and the solution is extracted with ether. The aqueous solution is then decolorized with a small amount of charcoal, filtered and evaporated to dryness.
When crystallizing from 18 cm 'alcohol, pure ribose is obtained in 71% yield. <I> Example 3: </I> 29 g of aniline - d - riboside - sodium sulfate complex compound, containing <B> 70% </B> riboside, are suspended in 90 cm: 3 of water and at 17.5 cm 'of fresh benzaldehyde. The mixture is refluxed for half an hour in a nitrogen atmosphere and then cooled.
The benzalaniline is removed by extraction with ether, the aqueous residue is decolorized with a small amount of charcoal, evaporated to dryness and recrystallized from alcohol. The yield is 10.0 g = 73.5 / 15 of theory.
<I> Example </I> 4.0 g of aniline-d-riboside are dissolved in 200 emg of 0.25% acetic acid. The solution is steam distilled in a carbon dioxide atmosphere until all the aniline has been removed, whereupon the solution is treated with 0.25 g of charcoal and stirred.
It is then filtered. The clear solution is evaporated to dryness; the residue he gives on recrystallization from 4 cm 'from solute alcohol 2.3 g of pure crystallized ribose. Yield 86.2%.
<I> Example 5: </I> 4.0 g of aniline-d-riboside are dissolved in 200 em @ 0.25% acetic acid and the solution is steam-distilled in a nitrogen atmosphere. When all aniline has been removed, the remaining solution is decolorized with 0.25 g decolorizing charcoal, filtered and evaporated to dryness in a vacuum.
The residue is taken up twice in absolute alcohol and evaporated to dryness again, whereupon the resulting syrup is taken up in 4em 'absolute alcohol. which immediately crystallize out 2.4 g of ribose. Mp. 86-87.
EMI0003.0070
<I> Example 6: </I> 45 g of aniline-N-d-riboside are dissolved in a three-necked flask equipped with a stirrer and reflux condenser in 2250 cm 2 of water. The reaction mixture is heated until the glucoside has gone into solution, whereupon 35 cm # of benzaldehyde can be added.
The mixture is refluxed under nitrogen for half an hour, cooled overnight and then the benzalaniline is filtered off. The aqueous filtrate is extracted with ether to remove traces of benzalaniline, then decolorized with charcoal and evaporated to a syrup.
The syrup is dried by being taken up in alcohol and re-evaporating and then dissolved in alcohol in a ratio of 5 g of syrup to 6.5 cm # of alcohol. When inoculated, the ribose crystallizes out in 95% yield. M.p. 86-87.