Reichstein-Synthese
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:
- Hydrierung von D-Glucose zu D-Sorbit als Startreaktion (eine rein chemische Reaktion) mit Nickel als Katalysator unter hoher Temperatur und hohem Druck
- Mikrobiologische Oxidation (Fermentation) von D-Sorbit zu L-Sorbose (mit Acetobacter<ref>Wittko Francke, Wolfgang Walter: Lehrbuch der Organischen Chemie. 24., überarb. Auflage. S. Hirzel Verlag, Stuttgart 2004, ISBN 3-7776-1221-9, S. 480.</ref>) bei pH 4-6 und 30-35 °C
- Schutz von 4 Hydroxygruppen der L-Sorbose durch Umsetzung mit Aceton und Säure zu Diaceton-L-sorbose (2,3:4,6-Diisopropyliden–α–L–sorbose)
- Oxidation mit alkalischer Kaliumpermanganat-Lösung ergibt eine Carbonsäure, die 2-Keto-L-gulonsäure
- Entfernung der Schutzgruppen durch Erhitzen mit Wasser ergibt 2-Keto-L-gulonsäure
- in einem letzten Reaktionsschritt erfolgt Ringschluss (γ-Lactonisierung unter Wasserabspaltung) zu L-Ascorbinsäure.<ref>T. Reichstein, A. Grüssner: Eine ergiebige Synthese der L-Ascorbinsäure (C-Vitamin). In: Helv. Chim. Acta. 17,1934, S. 311–328, doi:10.1002/hlca.19340170136.</ref>
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>Patent CH174208A: Verfahren zur Herstellung von 1-Ascorbinsäure (C-Vitamin). Angemeldet am 25. Oktober 1933, veröffentlicht am 1. April 1935, Erfinder: Tadeus Reichstein.</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, urn:nbn:de:hbz:5N-20434, 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" />Vitamin C Synthese ( vom 19. Februar 2012 im Internet Archive)
Einzelnachweise
<references />