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Reichstein-Synthese

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Die Reichstein-Synthese ist ein kombiniertes chemisch-mikrobiologisches Verfahren zur Herstellung von Ascorbinsäure aus D-Glucose, das in mehreren Schritten abläuft. Sie wurde vom Nobelpreisträger Tadeus Reichstein und seinen Kollegen Andreas Grüssner und Rupert Oppenauer 1933 in den Laboratorien der ETH in Zürich entwickelt.<ref>T. Reichstein, A. Grüssner, R. Oppenauer: Die Synthese der d-Ascorbinsäure (d-Form des C-Vitamins). In: Helv. Chim. Acta. 16, 1933, S. 561–565, doi:10.1002/hlca.19330160177.</ref><ref>H. Trommer, R. Böttcher, R. H. H. Neubert: Ascorbinsäure – Ein Vitamin wie Dr. Jekyll & Mr. Hyde. In: Pharmazeutische Zeitung Online. 2002.</ref>

Reaktionsschritte

Die einzelnen Reaktionsschritte sind:

Datei:Synthesis ascorbic acid.svg
D-Glucose (1) wird katalytisch zu D-Sorbit (2) reduziert. Biochemisch erfolgt die Dehydrierung durch Mikroorganismen zu L-Sorbose (3). Bei der Reichstein-Synthese wird dieses durch Verwendung von Acetonschutzgruppen in 2,3:4,6-Diisopropyliden–α–L–sorbose (4) überführt. Anschließend erfolgt nach Oxidation und anschließender Abspaltung der Acetonschutzgruppen Ringöffnung zu 2-Keto-L-gulonsäure (5). Alternativ kann 5 auch durch Sauerstoff am Platinkontakt dargestellt werden. In beiden Fällen wird dieses schließlich mit verdünnter Säure zur L-Ascorbinsäure (6) umgesetzt.

Die mikrobiologische Oxidation von D-Sorbit zu L-Sorbose ist aus stereochemischen Gründen erforderlich.

Bedeutung

Die Synthese wurde im Jahre 1933 zum Patent angemeldet<ref>{{#if:{{#ifexpr:{{#if:CH|0|1}} or {{#if:174208|0|1}}|1}}|Fehlender Parameter {{#if:CH||„Land“{{#if:174208|| und }}}}{{#if:174208||„V-Nr“}}|}}{{#if: {{#invoke:Expr|TemplateBooland}}|{{#ifeq:|Patentanmeldung|Patentanmeldung|{{#ifeq:|Gebrauchsmuster|Gebrauchsmuster|Patent}}}} {{#if:{{#invoke:TemplUtl|faculty|}}|CH174208A|{{#switch: {{{DB}}} | DEPATIS =CH174208A | WIPO = CH174208 | Google = CH174208A | #default =CH174208A }}}}{{#if:Verfahren zur Herstellung von 1-Ascorbinsäure (C-Vitamin)1933-10-251935-04-01Tadeus Reichstein|:|.}}{{#if:Verfahren zur Herstellung von 1-Ascorbinsäure (C-Vitamin)| Verfahren zur Herstellung von 1-Ascorbinsäure (C-Vitamin).}}{{#if:1933-10-25| Angemeldet am {{#iferror:{{#invoke:Vorlage:FormatDate|Execute}}|}}{{#if:1935-04-01Tadeus Reichstein|,}}}}{{#if:1935-04-01|{{#if:1933-10-25| veröffentlicht am | Veröffentlicht am }}{{#iferror:{{#invoke:Vorlage:FormatDate|Execute}}|}}{{#if:Tadeus Reichstein|,}}}}{{#if:| Anmelder: {{{Anmelder}}}{{#if:Tadeus Reichstein|,}}}}{{#if:Tadeus Reichstein| Erfinder: Tadeus Reichstein}}{{#if:| ({{{Kommentar}}})}}{{#if:1933-10-251935-04-01Tadeus Reichstein|.}}‌}}{{#invoke:TemplatePar|match |template= Vorlage:Patent |cat= {{#ifeq: 0 | 0 | Wikipedia:Vorlagenfehler/Vorlage:Patent}} |format= |preview=@@@ |1=Land= ABC+ |2=V-Nr= /^[0-9A-Z]+$/ |3=Titel= * |4=Erfinder= * |5=Anmelder= * |6=A-Datum= * |7=V-Datum= * |8=Typ= ASCII |9=Code= ASCII |10=Kommentar= * |11=KeinLink= ASCII |12=DB=ASCII }}</ref> und später an Hoffmann-La Roche verkauft. Das erste kommerziell hergestellte Vitamin-C-Produkt war das Cebion von Merck.

Auch heute noch basieren alle großtechnischen Verfahren zur Produktion von Ascorbinsäure mehr oder weniger auf dem von Reichstein entdeckten Syntheseweg.

Üblich ist jedoch mittlerweile die Direktoxidation von Sorbose zur 2-Keto-L-gulonsäure, z. B. an Platin-Trägerkatalysatoren (nach Kurt Heyns, 1942). Dabei wird das aufwendige Einführen von Schutzgruppen und deren anschließend notwendige Entfernung umgangen. Als Nebenprodukt entsteht bei diesem Syntheseweg 5-Keto-D-gluconsäure.<ref>C. Brönnimann u. a.: Direct oxidation of L-sorbose to 2-Keto-L-gulonic acid with molecular oxygen on Platinum- and Palladium-based catalysts. In: J. Catal. 150(1), 1994, S. 199–211, doi:10.1006/jcat.1994.1336.</ref> Daneben gibt es verschiedene Wege zur mikrobiellen Synthese,<ref>Brigitte Osterath: Prozessentwicklung zur Produktion von 2-Keto-L-Gulonsäure, einer Vitamin C-Vorstufe. Dissertation, Universität Bonn, 2009, {{#invoke:Vorlage:URN|f|errHide=1|errNS=0|errClasses=error editoronly|errCat=Wikipedia:Vorlagenfehler/Parameter:URN}}{{#if: | Vorlage:URN – Parameter 3= wird nicht mehr unterstützt; bitte verwende resolver=}}, S. 6.</ref> seit kurzem erlauben gentechnisch modifizierte Stämme auch eine Einschritt-Fermentation.<ref>R. D. Hancock, R. Viola: Biotechnological approaches for L-ascorbic acid production. In: Trends in Biotechnology. 20(7), 2002, S. 299–305. PMID 12062975.</ref>

Literatur

  • J. Boudrant: Microbial processes for ascorbic acid biosynthesis: a review. In: Enzyme Microb Technol. 12(5), 1990, S. 322–329. PMID 1366548, doi:10.1016/0141-0229(90)90159-N.
  • C. Bremus u. a.: The use of microorganisms in L-ascorbic acid production. In: J Biotechnol. 124(1), 2006, S. 196–205. PMID 16516325, doi:10.1016/j.jbiotec.2006.01.010.

Weblinks

  • chemieunterricht.de: Ascorbinsäure
  • ETH Technikgeschichte: <templatestyles src="Webarchiv/styles.css" />{{#if:20120219133923
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Einzelnachweise

<references />

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