1972 P. Moeller 191 Liebigs Ann. Chem. 755, 191 -193 (1972)

Darstellung von 2.3.4.6-Tetramethyl-~-glucono-l.5-lacton von Peter Moeller*j

Aus der Abteilung fur Biotechnologie der Universitat Hohenheim, D-7000 Stuttgart

Eingegangen am 15. Oktober 1971

Durch einstufige Methylierung mit Dimethylsulfat in Gegenwart von Ba(0H)z und BaO wird a-Methyl-D-glucopyranosid unter Verwendung von Dimethylformamid/Dimethylsulfoxid ( 5 : 2) als Losungsmittel in das a-Methyl-2.3.4.6-tetramethyl-~-glucopyranosid iibergefuhrt. - Das permethylierte Produkt wird mittels stark sauren Kationenaustauschers spezifisch an der glykosidischen Gruppe verseift. Die entstandene 2.3.4.6-Tetramethyl-o-g1ucopyranose wird durch Brom zur entsprechenden Tetramethylgluconsaure oxydiert und diese auf iibli- chem Wege zum Lacton umgesetzt.

Preparation of 2,3,4,6-Tetrarnethyl-o-glucono-I.5-lactone

By one-step-methylation with dimethyl sulfate in presence of Ba(0H)z and BaO a-methyl- o-glucopyranoside is converted to a-methyl-2,3,4,6-tetraniethyl-~-glucopyranoside using dimethylformamide/dimethyl sulfoxide (5 : 2) as solvent. - The permethylated product is saponified specifically at the glycosidic group by a strongly acidic cation exchanger giving 2,3,4,6-tetramethyl-~-glucopyranose. This compound is oxidized with bromine and the corresponding tetramethylgluconic acid obtained is converted to the lactone in the conven- tional way.

Die Lactone der Gluconsaure liegen in wal3riger Losung als Gleichgewicht zwischen pyranoider und furanoider Form vor. Um ein Lacton mit eindeutiger Sechsring- Struktur ohne Isomerisierungsmoglichkeit zu erhalten, wurden vor der Lactoni- sierung die Hydroxylgruppen der Glucose in Methylathergruppen verwandelt. Als Ausgangsverbindung hierfur diente cr-Methyl-D-glucopyranosid.

Purdi und Zrvinel) sowie Haworth und Mitarbeiter 2 ) fiihrten die Methylierung in mehreren Schritten unter Verwendung von Methyljodid/Silberoxid bzw. Dimethylsulfat/Natronlauge durch. Von Kuhn und Mitarbb.3-5) sowie Srivastava und Mitarbb.6) wurden Methoden zur

*) Anschrift: D-7000 Stuttgart 70, Garbenstr. 25. 1) T. Purdie und I. L. Zrvine, J. chem. SOC. [London] 83, 1021 (1903). 2) W. N. Haworth und Mitarbeiter, J. chem. SOC. [London] 1928,2681 ; 1932, 2270. 3) R. Kuhn, H. Trischmann und I . Liiw, Angew. Chem. 67, 32 (1955). 4) R. Kuhn und H. Trischmann, Chem. Ber. 96, 284 (1963). 5 ) K . Wallenfels, G . Bechtler, R . Kuhn, H. Trischmann und H. Egge, Angew. Chem. 75,

6 ) H. C. Srivastava, P . P . Singh, S . N . Harshe und K. Virk, Tetrahedron Letters [London] 1014 (1963).

1964, 493.

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Einstufenmethylierung rnit Dimethylsulfat sowie Bariumoxid und/oder Bariumhydroxid in N.N-Dimethyl-formamid (DMF) und Dimethylsulfoxid (DMSO) als Losungsmittel ent- wickelt.

Fur die hier rnit Dimethylsulfat, Bariumoxid und Bariumhydroxid durchgefuhrte Methylierung des a-Methyl-D-glucopyranosids erwies sich ein Losungsmittelver- haltnis von DMSO : DMF = 2 : 5 als am geeignetsten. Die diinnschichtchromato- graphische Prufung zeigte, daB ein einheitliches Methylierungsprodukt entstan- den war.

Die Uberfiihrung des erhaltenen cc-Methyl-2.3.4.6-tetramethyl-~-glucopyranosids in 2.3.4.6-Tetramethyl-~-glucopyranose ist bisher 1) durch Verseifung der glykosi- dischen Gruppe rnit 8proz. Salzsaure ausgefuhrt worden. Durch Verwendung von stark saurem Kationenaustairscher (Ionenaustauscher I ; Merck) lie13 sich dieses Ver- fahren vereinfachen. Nach Aufarbeitung und Umkristallisation lag ein chromato- graphisch einheitliches Produkt vor.

Die Oxydation der 2.3.4.6-Tetramethyl-~-glucopyranose rnit Brom zur 2.3.4.6- Tetramethyl-D-gluconsaure sowie deren RingschluB zum 1.5-Lacton wurde in Anleh- nung an das bei Lit. 1) beschriebene Verfahren ausgefuhrt. Das erhaltene Lacton wurde nach den Angaben von Lipmann und Tuttle7) sowie Hestring) identifiziert, wozu es rnit Hydroxylamin zur Hydroxamsaure umgesetzt wurde, welche rnit FeC13 unter Komplex-Bildung reagiert.

Frau I. R e i f sei an dieser Stelle fur zuverlassige experimentelle Mitarbeit gedankt. - Herrn Prof. Dr. E.-E. Bruchmunn danke ich fur wertvolle, anregende Diskussionen. - Die Deutsche Forschungsgemeinschuft ermoglichte dankenswerter Weise diese Arbeit durch Bereit- stellung einer Sachbeihilfe.

Beschreibung der Versuche

a-Methyl-2.3.4.6-tetramethyl-~-glucopyranosid. - 10 g u-Methyl- D-glucopyranosid werden in 20 ml Dimethylsulfoxid (DMSO) + 50 ml Dimethylformamid (DMF, iiber Bariumoxid getrocknet) gelost. Die klare Losung wird unter Ruhren auf 0" abgekuhlt und rnit 20 g fein- gepulvertem Bariurnoxid sowie 20 g Bariurnhydroxid versetzt. Nach etwa 20 Min. werden unter Beibehaltung der Kiihlung und unter Riihren 50 ml Dirnethylsulfat im Laufe von 4 Stdn. zugetropft. Nach weiteren 30 Min. wird die Kiihlung entfernt und noch 17 Stdn. bei Raum- temperatur geruhrt, wonach eine fast klare, gelbliche Losung entstanden ist. Uberschiissiges Dimethylsulfat wird rnit 25 ml 25proz. Ammoniak zersetzt und dann der Ansatz rnit 300 ml Chloroform sowie etwa 100 ml Wasser (zur besseren Phasentrennung) geschiittelt. Nach Ab- lassen der Chloroformschicht wird die waI3rige Phase noch mehrfach rnit je etwa 100ml Chloroform extrahiert. Die vereinigten Chloroformausziige werden mit Wasser neutral gewa- schen, mit NazS04 getrocknet und i. Vak. vom Losungsmittel befreit. Es bleibt ein farbloses,

7) F. Lipmann und L. C. Tuttle, J. biol. Chem. 159, 21 (1945). 8) S. Hestrin, J. biol. Chem. 180, 249 (1949).

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stark viskoses 01 zuriick, das man bei 120" (Bad)/lO-) Torr destilliert. Sdp.o,oo, 90"; Ausbeute 9.5 g (74%). D C 5 ) : Auf Kieselgel G (Merck) mit Benzol/Athanol ( 5 : 1); Entwicklung mit SOproz. Schwefelslure und anschlieRendem Erhitzen auf 130".

2.3.4.6-Tc~tr~iirirt/lyI- ~-glucopq.runose. ~ I 5 g u- Methyl-2.3.4.6-tetminethyl- D-glucopyrunosid i n 250 ml Wasser wurden mit 20g vorbehandeltem (s. u.) Ionenoustcirisclier I (Merck) 20 Stdn. unter Riihren und RiickfluB erhitzt. Das Harz wird abgesaugt, das gelbe Filtrat durch kurzes Aufkochen mit Aktivkohle geklart und i. Vak. eingedampft. Es bleibt ein farbloses 61 zuriick, das durch Zusatz van etwas Benzol und erneutes Abziehen des Losungsmittels i. Vak. von restlichem Wasser befreit w i d N u n wird in etwa 100 ml Petrolather (40-60") aufgenommen und zum Sieden erhitzt, wobei sich tlas Verseifungsprodukt lost. Die heiBe Losung wird durch einen beheizten Trichter filtriert; bereits wlhrend des Abkiihlens setzt Kristallisation ein. Nach Umkristallisation BUS Petrollther (40 --60") liegen 11.4 g ( S O Y / , ) lange Nadeln vom Schmp. 6X" vor; [a111 I 93" (Anfang)'--> i- 82" (240 Min.) [c - 5.0, Wasser].

CI(,H2(10h (136.2) Ber. C 50.84 H 8.53 Gef. C 50.77 H 8.53

Vorhclitriidlilrrrig cles lor,c~iruustriuschers: Der lonenaustaiischer I (Merck) wird mehrfach mit Wasser dekantiert, anschlieBend in eine Glasfrittensaule eingeschlammt und mit Wasser (etwa SO0 nil) gewaschen, bis ein farbloses Filtrat vorliegt. Danach wird ca. I I 3 n HCI mit einer Geschwindigkeit von etwa 250 ml/Stde. durch die SIule geschickt, niit Wasser bis zur neutralen Reaktion des Filtrats gewaschen und das Harz auf Filterpapier an der Luft getrock- net.

2.3.4.6-T~~trrrriiethyl-u-glircoiio-l.S-lrrrton. - In einem Kolben (mit Ruhrer, Tropftrichter uiid Kiihler) werdeii zu I 3 g 2.3.4.6-Trtrtin~rthyl-o-gl~iropyranose in 65 ml Wasser unter kraf- tigern Riihren 10 ml Brwr sehr langsam getropft. Dann wird noch 15 Stdn. kraftiggeriihrt u n d anschlieBend unter Riihren und leichtem Erwarmen das iiberschiissige Brom i. Vak. abge- zogen. Unter Eiskiihlung wird n u n mit hosisrhetn BIc,iccirhonut geflllt, filtriert und das Filtrat mit Silh~ro.uid versetzt, bis die Reaktion auf Bromid negativ ist bzw. im Filtrat Silber-Ionen nachgewiesen werden konnen. Der UberschuB an Ag": wird mit H2S beseitigt. Nach dem Ein- dampfen i. Vak. bleibt ein oliger Riickstand, der in Ather aufgenommen wird. Es wird von unloslicheii Bestandteilen abfiltriert und der Ather abgedampft. Das erhaltene fdrblose 0 1 wird bei lOO'/O.O5 Torr destilliert; Ausbeute 10 g (78'x). Versuche, das Lacton kristallin zu erhalten, sind bisher nicht gelungen; [a]" I 107.4' ( c 3.64, absol. Athanol).

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Liebigs Ann. Chem. Bd. 755