процесс Райхштейна

Процесс Райхштейна в химии представляет собой комбинированный химический и микробный метод производства аскорбиновой кислоты из D-глюкозы , который происходит в несколько этапов. ^[1] Этот процесс был разработан лауреатом Нобелевской премии Тадеушем Райхштейном и его коллегами в 1933 году во время работы в лаборатории ETH в Цюрихе . [ ^{необходима хронологическая ссылка ]}

Шаги реакции

Этапы реакции следующие:

гидрирование D - глюкозы в D - сорбит , органическая реакция с никелем в качестве катализатора при высокой температуре и высоком давлении.
Микробное окисление или ферментация сорбита в L - сорбозу с помощью ацетобактера ^[2] при pH 4-6 и 30 °C.
защита 4 гидроксильных групп в сорбозе путем образования ацеталя с ацетоном и кислотой до диацетон-L-сорбозы (2,3:4,6−диизопропилиден−α−L−сорбозы)
Органическое окисление перманганатом калия (до дипрогуловой кислоты ) с последующим нагреванием с водой дает 2-кето-L-гулоновую кислоту.
Заключительным этапом является этап замыкания кольца или гамма- лактонизация с удалением воды. ^[3]
Промежуточное соединение 5 также можно получить непосредственно из соединения 3 с использованием кислорода и платины.

Микробное окисление сорбитола в сорбозу важно, поскольку оно обеспечивает правильную стереохимию .

Важность

Этот процесс был запатентован и продан компании Hoffmann-La Roche в 1934 году. ^{[ необходима хронологическая ссылка ]} Первым коммерчески продаваемым продуктом с витамином C был Cebion от Merck или Redoxon от Hoffmann-La Roche. ^{[ необходима цитирование ]}

Даже сегодня промышленные методы производства аскорбиновой кислоты могут быть основаны на процессе Райхштейна. Однако в современных методах сорбоза напрямую окисляется платиновым катализатором (разработанным Куртом Хейнсом (1908–2005) в 1942 году). Этот метод позволяет избежать использования защитных групп. Побочным продуктом с особой модификацией является 5-кето-D-глюконовая кислота. ^[4]

Более короткий биотехнологический синтез аскорбиновой кислоты был анонсирован в 1988 году компаниями Genencor International и Eastman Chemical . Глюкоза преобразуется в 2-кето-L-гулоновую кислоту в два этапа (через промежуточное соединение 2,4-дикето-L-гулоновая кислота) по сравнению с пятью этапами в традиционном процессе. ^[5]

Хотя многие организмы синтезируют свой собственный витамин С, этапы могут быть разными у растений и млекопитающих. Смирнофф пришел к выводу, что «...мало что известно о многих ферментах, участвующих в биосинтезе аскорбата, или о факторах, контролирующих поток через пути». ^[6] Существует интерес к поиску альтернатив процессу Рейхштейна. Эксперименты показывают, что генетически модифицированные бактерии могут быть коммерчески пригодными. ^[7]

Ссылки

^ Телес, Дж. Энрике; Германс, Айв; Франц, Герхард; Шелдон, Роджер А. (2015). «Окисление». Энциклопедия промышленной химии Ульмана . С. 1–103. doi :10.1002/14356007.a18_261.pub2. ISBN 978-3-527-30385-4.
^ Виттко Франке и Вольфганг Вальтер: Lehrbuch der Organischen Chemie . С. Хирцель Верлаг Штутгарт; 24. überarb Auflage 2004, ISBN 3-7776-1221-9 ; С. 480
^ Райхштейн, Т. и Грюсснер, А. (1934): Eine ergiebige Synthese der L-Ascorbinsäure (витамин C) , Helv. Хим. Акта 17 , С. 311–328.
^ Brönnimann, C. et al. (1994): Прямое окисление L-сорбозы в 2-кето-L-гулоновую кислоту молекулярным кислородом на катализаторах на основе платины и палладия . В: J. Catal. 150 (1), S. 199–211; doi :10.1006/jcat.1994.1336
^ Гарольд А. Витткофф, Брайан Г. Рубен, Джеффри С. Плоткин (2012). Промышленные органические химикаты . John Wiley & Sons, стр. 370
^ Смирнофф, Николас. Биосинтез L-аскорбиновой кислоты . В: Витамины и гормоны 2001; 61 :241-66. doi :10.1016/s0083-6729(01)61008-2 PMID 11153268.
^ Hancock, Robert D. и Viola, Roberto. (2002): Биотехнологические подходы к производству L-аскорбиновой кислоты . В: Тенденции в биотехнологии 20 (7); S. 299–305; PMID 12062975; doi :10.1016/S0167-7799(02)01991-1

Литература

Boudrant, J. (1990): Микробные процессы для биосинтеза аскорбиновой кислоты: обзор . В: Enzyme Microb Technol. 12 (5); 322–9; PMID 1366548; doi :10.1016/0141-0229(90)90159-N
Бремус, К. и др. (2006): Использование микроорганизмов в производстве L-аскорбиновой кислоты . В: J Biotechnol. 124 (1); 196–205; PMID 16516325; doi :10.1016/j.jbiotec.2006.01.010

Внешние ссылки

http://www.chemieunterricht.de/dc2/asch2/a-synthe.htm
Der Schweizerische Weg zur Viamin-C-Synthese