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Dokumentenidentifikation DE69933578T2 21.06.2007
EP-Veröffentlichungsnummer 0001131329
Titel HERSTELLUNG VON HOCHREINER L-RIBOSE AUS L-ARABINOSE
Anmelder Danisco Sweeteners Oy, Kotka, FI
Erfinder JUMPPANEN, Juho, FIN-02780 Espoo, FI;
NURMI, Juha, FIN-02400 Kirkkonummi, FI;
PASTINEN, Ossi, FIN-02460 Kantvik, FI
Vertreter HOFFMANN & EITLE, 81925 München
DE-Aktenzeichen 69933578
Vertragsstaaten AT, BE, CH, CY, DE, DK, ES, FI, FR, GB, GR, IE, IT, LI, LU, MC, NL, PT, SE
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 15.11.1999
EP-Aktenzeichen 999559941
WO-Anmeldetag 15.11.1999
PCT-Aktenzeichen PCT/EP99/08771
WO-Veröffentlichungsnummer 2000029417
WO-Veröffentlichungsdatum 25.05.2000
EP-Offenlegungsdatum 12.09.2001
EP date of grant 11.10.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 21.06.2007
IPC-Hauptklasse C07H 3/02(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, EP

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Herstellung und Gewinnung von L-Ribosekristallen aus einer Lösung von L-Arabinose. Spezifischer ausgedrückt, es wird ein Verfahren zur Herstellung einer L-Ribosefraktion, die eine Reinheit von über 90 % hat, unter Verwendung von L-Arabinose als Ausgangsmaterial bereitgestellt. Das Verfahren zur Herstellung der L-Ribosefraktion hoher Reinheit umfaßt eine katalytische Umwandlung von L-Arabinose zu L-Ribose in Gegenwart einer Mo-Verbindung unter Bedingungen, bei denen kein Gleichgewicht erhalten wird, und danach Trennung der L-Ribose aus der katalytischen Lösung unter Verwendung eines selektiven Ionenaustauscherharzes, das hohe Selektivität für L-Ribose hat.

Ebenfalls bereitgestellt wird ein Verfahren zur Kristallisierung und Gewinnung von L-Ribosekristallen hoher Reinheit (> 95 % Reinheit), die im wesentlichen wasserfrei sind (weniger als 0,5 % H2O), aus der L-Ribosefraktion. Es wird betont, daß das Kristallisierungsverfahren der vorliegenden Erfindung Monohydrat-L-Ribosekristalle bildet, die zu der wasserfreien Form umgewandelt werden können.

Diese jeweiligen Verfahren sind in ein unitäres kontinuierliches Verfahren zur Herstellung von L-Ribosekristallen mit einer Reinheit von über 95 % integriert. die durch die Verfahren der vorliegenden Erfindung produzierten L-Ribosekristalle haben im wesentlichen keine Verunreinigungen und geringe oder nicht detektierbare Mengen an L-Zuckern oder anderen Verunreinigungen außer der darin vorhandenen L-Ribose. Dies stellt einen deutlichen Fortschritt gegenüber den Verfahren des Standes der Technik dar, bei denen chirale Verunreinigungen und andere L-Zucker oftmals in L-Ribosekristallen vorliegen.

In der pharmazeutischen Industrie sind im allgemeinen Reaktanden hoher Reinheit als Ausgangsmaterialien zur Herstellung von Arzneimitteln zur Behandlung von Personen, die an einer spezifischen Krankheit leiden, erforderlich. Typischerweise wird verlangt, daß die Reaktanden hoher Reinheit geringe oder keine detektierbaren Mengen an Verunreinigungen darin vorliegen haben, da Verunreinigungen, selbst wenn sie in geringen Mengen vorliegen, auf das produzierte Endprodukt übertragen werden können. Somit ist selbst das Vorliegen von Spurenmengen an Verunreinigungen in den Reaktanden unerwünscht, da sie das Endprodukt ungünstig beeinflussen können oder in extremen Fällen Nebenreaktionen bei dem Patienten verursachen können, dem das Arzneimittel verabreicht wird.

Ein Gebiet, auf dem hochreine chirale Reaktanden gesucht werden, ist die Entwicklung neuer und verbesserter Arzneimittel, die eine Benzimidazolribosid-Verbindung enthalten. Diese Verbindung wird derzeit zur Behandlung verschiedener Störungen bei Menschen, zum Beispiel HIV, eingesetzt. Um Benzimidazolribosid-Verbindungen hoher Qualität und in großer Menge zu produzieren, sind hochreine L-Ribosekristalle als Reaktand erforderlich.

Obgleich der Stand der Technik eine Unzahl von Verfahren zur Herstellung von Ribose (D- oder L-Form) enthält, bilden solche Verfahren des Standes der Technik, einschließlich der unten beschriebenen, keine L-Ribosekristalle mit ausreichender Reinheit, die die Herstellung von Benzimidazolribosid-Verbindungen hoher Reinheit erlauben.

Im Stand der Technik wurde D-Ribose im allgemeinen industriell durch ein Verfahren hergestellt, in dem D-Glucose mit Sauerstoff in einer wäßrigen Alkalilösung unter Bildung von D-Arabonsäure oxidiert wird, welche in Form eines Metallsalzes, zum Beispiel das Quecksilberzinksalz, isoliert wird und epimerisiert und lactonisiert wird, wodurch D-Ribonolacton erhalten wird; das letztgenannte wird danach mit Natriumamalgan zu D-Ribose reduziert. Ein Erwärmen von D-Arabonsäure in einer wäßrigen Alkalilösung liefert ein Gemisch, in dem das Gleichgewichtsverhältnis von D-Arabonsäure zur D-Ribonsäure 70:30 ist. In diesem Verfahren des Standes der Technik ist es unmöglich, ein Gemisch zu erhalten, das mehr als 30 % D-Ribonsäure enthält. Darüber hinaus sind große Mengen an Quecksilber, die Schwierigkeiten in dem Verfahren verursachen, zur Bildung des Amalgams erforderlich.

Bilik et al. beschrieben, daß verschiedene Saccharide in einer wäßrigen Lösung in Gegenwart eines Molybdänsäurekatalysators epimerisiert werden könnten, einschließlich der Epimerisierung von L-Arabinose zu L-Ribose (siehe zum Beispiel Tschechoslowakisches Pat. Nr. 149,472; Chemical Abstracts 81, 78 189 K).

Auf der Basis dieses Wissens wurde ein Verfahren entwickelt, in dem D-Gluconsäure zu D-Arabinose anstatt zu D-Arabonsäure oxidiert wurde. Hypochlorit wurde als Oxidationsmittel verwendet. D-Arabinose wurde dann in einer wäßrigen Lösung in Gegenwart eines Molybdän-Katalysators epimerisiert, wodurch D-Ribose erhalten wurde (siehe japanische vorläufig veröffentlichte Anmeldung Nr. 164,699, 1980 und europäisches Patent Nr. 20,959 und US-Patent Nr. 4,355,158). Dieses Verfahren erreicht ein Epimerisierungsverhältnis (Verhältnis von Ribose in einem Gleichgewichtsgemisch) von nur etwa 25 %. Dennoch ist dieses Verfahren einem oben beschriebenen überlegen, da kein Quecksilber verwendet wird und weniger Schritte erforderlich sind. In einer Version dieses Verfahrens wird ein Hauptteil der Arabinose in kristalliner Form isoliert und der Epimerisierungsreaktion wieder zugeführt. Um die Abtrennung der Molybdänsäure aus der Epimerisierungslösung zu erleichtern, wurden die Verwendung eines Molybdänsäure-tragenden Ionenaustauscherharzes anstelle von Molybdänsäure (siehe japanische Patentpublikation Nr. 40 700/1981) oder die Verwendung einer Molybdänsäure tragenden Ionenaustauscherfaser (siehe japanische vorläufig veröffentlichte Anmeldung Nr. 76 894/1980) beschrieben. Das Epimerisierungsverhältnis von D-Arabinose zu D-Ribose ist 69,4:30,6. Die japanische vorläufig veröffentlichte Anmeldung Nr. 54 197/1982 offenbart ein Epimerisierungsverhältnis von 27,2 % für D-Ribose.

Es ist auch bekannt, daß durch Erhitzen von L-Arabinose in Dimethylformamid in Gegenwart von Dioxobis-(2,4-pentadionat-0,0')-molybdän(VI) 36 % der L-Arabinose zu L-Ribose epimerisiert wird (siehe Abe et al., Chemical and Pharmaceutical Bulletin, 28 (1980), 1324).

Eine weitere Verbesserung bei der Riboseselektivität wird durch Zusatz von Borverbindungen in einer 2- bis 3-fach molaren Menge zu dem Epimerisierungsgemisch erreicht (siehe JP-OS Nr. 1,890,976/83, JP-OS Nr. 223,187/83 und deutsche Offenlegungsschrift Nr. DOS 3,437,571). Dies ergibt ein Epimerisierungsgleichgewicht von etwa 60 % in wäßrigen Lösungen und bis zu 94 % in nicht-wäßrigen Lösungen. Der Nachteil dieses Verfahrens ist, daß Borsäure nicht zu einem Grad abgetrennt werden kann, der zur Vitamin B2-Herstellung geeignet ist, ohne daß Ribose und Arabinose auch entfernt werden, das heißt die Ausbeute an Gesamtzuckern nimmt mit jeder Maßnahme, um Borsäure abzutrennen, stark ab. Darüber hinaus kann die nicht-umgewandelte Arabinose in der Borsäureenthaltenden Lösung nicht von Ribose abgetrennt und wieder verwendet werden.

Andere Referenzen, die alternative Verfahren zur Herstellung von D-Ribose aus D-Arabinose offenbaren, werden in den US-Patenten Nr. 4,778,531 (und der korrespondierenden europäischen Publikation Nr. A-0-252 361) und 5,015,296 (und der entsprechenden europäischen Patentpublikation Nr. A-0-288 847) beschrieben. In dem '531-Patent wird die Epimerisierung von D-Arabinose zu D-Ribose in einer wäßrigen Lösung in Gegenwart einer Mo(IV)-Verbindung und eines Metallsalzes der Formel MeX2, worin Me Mg, Ca, Sr, Ba oder Zn ist und X Cl oder Br ist, durchgeführt. Für das '296-Patent wird die Epimerisierungsreaktion in Gegenwart eines basischen Kationenaustauschers durchgeführt, der mit einer Mo(VI)-Verbindung beladen ist.

JP-A-11-012294 offenbart die Isomerisierung von L-Arabinose zu L-Ribose durch Bewegen einer wäßrigen Lösung, die L-Arabinose und einen Verbundkatalysator, bestehend aus einem Molybdänsäurederivat (z.B. MoO3) und 0,1-5 Äquivalenten, bezogen auf das Molybdänsäurederivat, einer Base umfaßt, unter Rühren. Darauf folgt eine Abtrennung und Reinigung des Reaktionsproduktes.

US-A-4,718,405 offenbart ein Verfahren zur Verbesserung der Ausbeute an L-Glucose auf präparativem Weg unter Verwendung einer Hydrocyanierung von L-Arabinose durch Einbau einer durch lösliches Molybdat katalysierten Epimerisierungsstufe bei einem pH unter 3,0.

WO-A-89/07602 bezieht sich auf ein Verfahren zur Epimerisierung von Aldose oder Adlose-Analoga unter Verwendung eines Festbetts aus Molybdat-ausgetauschtem Anionenaustauscherharz.

Trotz des derzeitigen Standes der Technik gibt es einen anhaltenden Bedarf, ein neues und verbessertes Verfahren zu entwickeln, das effizient und kontinuierlich ausgehend von einer L-Arabinoselösung L-Ribosekristalle hoher Reinheit produzieren kann. Dies gilt speziell für die pharmazeutische Industrie, in der L-Ribosekristalle von hoher Reinheit als Ausgangsmaterial zur Herstellung, zum Beispiel antiviraler Arzneimittel, benötigt werden. Insbesondere werden L-Ribosekristalle hoher Reinheit, die keine chiralen Verunreinigungen haben, als Ausgangsmaterialien zur Herstellung von Benzimidazolribosid-Verbindungen gesucht. Von solchen Benzimidazolribosid-Verbindungen wurde kürzlich berichtet, daß sie ein wirksamer Inhibitor der Cytomegalovirus-DNA-Synthese sind, ohne daß sie bei Patienten, die mit der Benzimidazolribosid-Verbindung behandelt werden, deutliche Nebenwirkungen aufweisen. Wie es den Fachleuten in der HIV-Forschung bekannt ist, verursacht das Cytomegalovirus Blindheit bei mit HIV infizierten Patienten.

Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zur Herstellung einer L-Ribosefraktion von hoher Reinheit aus einer L-Arabinoselösung bereit.

Die vorliegende Erfindung stellt auch ein Verfahren zur Herstellung einer L-Ribosefraktion von hoher Reinheit aus einer L-Arabinoselösung bereit, in dem die Umwandlungseffizienz maximiert ist und die Menge an Nebenprodukten minimiert ist.

Die vorliegende Erfindung ist außerdem auf ein Trennverfahren gerichtet, daß eine hohe Affinität für L-Ribose im Vergleich zu anderen L-Zuckern hat.

Noch weiter bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Verfahren, durch das eine L-Ribosefraktion hoher Reinheit zu L-Ribosekristallen von hoher Reinheit kristallisiert werden kann, die geringe oder im wesentlichen keine Verunreinigungen darin haben.

Insbesondere richtet sich die vorliegende Erfindung auf ein verbessertes Verfahren zur Herstellung einer L-Ribosefraktion, die eine Reinheit von größer als 90 % hat, die erreicht wird, indem der Umwandlungsgrad von L-Arabinose zu L-Ribose kontrolliert wird und indem ein stark saurer Kationenaustauscher in Pb+2-Form verwendet wird, um L-Ribose von anderen Materialien, zum Beispiel L-Zuckern, die in der Epimerisierungsreaktion vorliegen, abzutrennen. Die Umwandlungsreaktion wird in Abwesenheit von Metallsalzen und unter Bedingungen, unter denen keinen Gleichgewicht erreicht wird, durchgeführt.

Spezifischer ausgedrückt, in einem Aspekt der vorliegenden Erfindung werden L-Ribosekristalle von hoher Reinheit durch ein Verfahren hergestellt und gewonnen, umfassend die Schritte:

  • (a) Aufheizen einer Lösung von L-Arabinose in einer gerührten Reaktionszone und in Gegenwart von etwa 0,05 bis etwa 5 mol%, auf der Basis der gesamten Menge von L-Arabinose in besagter Lösung, einer Mo-Verbindung unter Bedingungen, bei denen das Reaktionsgleichgewicht nicht erreicht wird und die Umwandlung von L-Arabinose zur L-Ribose kontrolliert wird, wodurch 10-35 Gew.% besagter L-Arabinose zu L-Ribose umgewandelt werden, und zwar in einer Menge der besagten L-Arabinose, die weniger als unter Reaktionsgleichgewicht ist;
  • (b) Trennung von besagter L-Ribose aus der erhitzten Lösung von Schritt (a) unter Verwendung eines stark sauren Kationenaustauscherharzes in Pb2+-Form, um zumindest eine Fraktion zur Verfügung zu stellen, welche L-Ribose enthält, mit einer Reinheit von größer als 90 Gew.%, worin ausgewählte andere Fraktionen zurücktransferiert werden zu besagter gerührter Reaktionszone oder in einen chromatographischen Trennungsschritt.
  • (c) Kristallisieren besagter L-Ribosefraktion unter Bedingungen, die wirksam sind, um Monohydrat-L-Ribosekristalle zu bilden; und
  • (d) Gewinnen der L-Ribosekristalle von hoher Reinheit.

In einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Kristallisierung und Gewinnung von L-Ribosekristallen aus einer chromatographisch getrennten L-Ribosefraktion bereitgestellt. Spezifisch umfaßt dieser Aspekt der vorliegenden Erfindung die Schritte:

  • (a) Eindampfen einer L-Riboselösung mit einem L-Ribosegehalt größer als 90 %, um eine Mischung zu bilden, die einen Gehalt an trockenen Feststoffen von 85 % oder darüber hat;
  • (b) Kühlen besagter Mischung, enthaltend besagte L-Ribose, unter 40°C;
  • (c) Impfen besagter gekühlter Mischung mit wasserfreien Ribosekristallen, um das Wachstum von Monohydrat-L-Ribosekristallen zu bewirken; und
  • (d) Gewinnen der L-Ribosekristalle.

Wie oben festgestellt wurde, bezieht sich ein Aspekt der vorliegenden Erfindung auf ein kontinuierliches Verfahren zur Herstellung einer L-Ribosefraktion, die eine Reinheit von größer als 90 % hat, ausgehend von einer Lösung, die L-Arabinose enthält. Bevorzugter ist die Reinheit der L-Ribosefraktion, die durch das Verfahren der vorliegenden Erfindung produziert wird, etwa 95 bis etwa 99 %.

Gemäß diesem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird L-Ribose durch katalytische Umwandlung einer Lösung von L-Arabinose in L-Ribose produziert. Diese katalytische Umwandlung wird hierin als eine Epimerisierungsreaktion bezeichnet. Ohne eine Bindung an irgendeine Theorie zu wünschen, wird hierin postuliert, daß die Umwandlung von L-Arabinose in L-Ribose die Bildung eines Ribulose-Intermediats involviert. Diese Behauptung scheint durch die Tatsache bestätigt zu werden, daß die Reaktionslösung nach Erhitzen eine Ribulosefraktion enthält, die vor der vorliegenden Erfindung schwer von den anderen produzierten Fraktionen abzutrennen war. Es wird betont, daß durch Verwendung der folgenden Reaktions-, Trennungs- und Kristallisierschritte die endgültigen L-Ribosekristalle weniger als 0,03 % Ribulose enthalten, was gut unter der GC/MS-Detektionsgrenze für diese Verbindung liegt.

Die in der vorliegenden Erfindung verwendete L-Arabinoselösung umfaßt etwa 1 bis etwa 60 % L-Arabinose, die in einem Lösungsmittel vorliegt, das fähig ist, die L-Arabinose zu lösen. Bevorzugter umfaßt die Ausgangslösung von L-Arabinose etwa 10 bis etwa 15 % L-Arabinose in einem Lösungsmittel, das fähig ist, die L-Arabinose zu lösen. Es wird betont, daß die L-Arabinoselösung auch andere L-Zucker und/oder Verunreinigungen außer L-Arabinose enthalten kann. Die in der vorliegenden Erfindung verwendete L-Arabinose kann aus Arabinose-enthaltendem Hemicellulosehydrolysat wie Hartholzprähydrolysat, verbrauchtem Hartholzaufschluß oder Zuckerrübenpulpenhydrolysat, gewonnen werden.

Geeignete Lösungsmittel, die in der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, um die L-Arabinose zu lösen, umfassen, sind aber nicht beschränkt auf: Wasser, Alkohole, zum Beispiel Methanol oder Ethanol, oder Ether wie zum Beispiel Ethylenglykol oder Ethylenglykolether. Mischungen dieser Lösungsmittel können ebenfalls in Betracht gezogen werden. In einer hochbevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das Lösungsmittel, das zum Lösen der L-Arabinose verwendet wird, Wasser.

Die Epimerisierungsreaktion der vorliegenden Erfindung wird spezifischerweise durch Erhitzen bzw. Aufheizens einer L-Arabinoselösung in Gegenwart einer Mo-Verbindung unter Bedingungen durchgeführt, bei denen etwa 10 bis etwa 35 % der genannten L-Arabinose in L-Ribose umgewandelt werden. Bevorzugter werden etwa 15 bis etwa 25 % L-Arabinose in L-Ribose umgewandelt, wobei die Epimerisierungsreaktionsbedingungen verwendet werden, die unten beschrieben sind. Dieser Schritt des Aufheizens wird in einer kontinuierlichen gerührten Reaktionszone durchgeführt, die einen kontinuierlichen gerührten Tankreaktor umfaßt, aber nicht auf diesen beschränkt ist.

Wie oben angegeben wurde, sind die im Aufheizschritt verwendeten Bedingungen so, daß typischerweise von etwa 10 bis etwa 35 % der besagten L-Arabinose in L-Ribose umgewandelt werden. Anders als in Verfahren des Standes der Technik sind demnach die Epimerisierungsreaktionsbedingungen, die in der vorliegenden Erfindung verwendet werden, so, daß kein vollständiges Gleichgewicht der Reaktion erreicht wird. In der Praxis wird der Grad der Umwandlung unter den ausgewählten Arbeitsbedingungen der vorliegenden Erfindung so kontrolliert, daß die maximale Produktumwandlung (Ausbeute) ohne Entwicklung von unerwünschten Farbkörpern sichergestellt wird. Darüber hinaus wird die Epimerisierungsreaktion der vorliegenden Erfindung nicht in Gegenwart eines Metallhalogenids durchgeführt, wie es zum Beispiel im US-Patent Nr. 4,778,531 beschrieben und verlangt wird.

Die Menge an Mo-Verbindung, die in der vorliegenden Erfindung zur Erreichung der obigen Umwandlung verwendet wird, ist etwa 0,05 bis etwa 5 mol%. Bevorzugter wird die Umwandlung von L-Arabinose zu L-Ribose in Gegenwart von etwa 0,1 bis etwa 1 mol%, bezogen auf die Gesamtmenge der L-Arabinose, an Mo-Verbindung durchgeführt. Am bevorzugtesten ist die Menge an Mo-Verbindung, die im Umwandlungsschritt verwendet wird, etwa 0,3 bis etwa 0,5 mol%.

Geeignete Mo-Verbindungen, die in der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden können, umfassen Verbindungen wie zum Beispiel MoO3, H2MoO4, (NH4)2MoO4 und andere Salze von MoO2– 4, sind aber nicht auf diese beschränkt. Gemische dieser Mo-Verbindungen werden hier ebenfalls in betracht gezogen. Von den vorstehenden Mo-Verbindungen ist in hohem Maße bevorzugt, daß die Mo-Verbindung MoO3 ist.

Der Erhitzungsschritt der vorliegenden Erfindung, welcher die gewünschte Umwandlung von L-Arabinose zu L-Ribose ausführt, wird bei einer Temperatur von etwa 60° bis 110°C über einen Zeitraum von etwa 0,1 bis etwa 24 Stunden durchgeführt. Bevorzugter wird der Schritt des Erhitzens bei einer Temperatur von etwa 92° bis etwa 98°C für einen Zeitraum von etwa 2 bis etwa 3 Stunden durchgeführt.

Ein anderer Aspekt des Erhitzungsschritts der vorliegenden Erfindung ist der, daß die Reaktandenlösung, die die L-Arabinoselösung und die Mo-Verbindung enthält, keine Einstellung des pHs erfordert, was typischerweise im Stand der Technik verlangt wird, um das Gleichgewicht aufrecht zu erhalten. Da ein Gleichgewicht der Epimerisierungsreaktion in der vorliegenden Erfindung nicht gewünscht ist, braucht der pH der Reaktandenlösung nicht eingestellt zu werden.

Bei Verwendung der obigen Reaktionsbedingungen wird eine im wesentlichen klare Reaktionslösung, die ein Gemisch aus L-Arabinose, L-Ribose, Ribulose, Xylose, Galactose, Lyxose und Mo-Verbindung umfaßt, erhalten. Es können auch andere L-Zucker neben den oben erwähnten vorliegen. Mit "im wesentlichen klar" ist gemeint, daß die Reaktionslösung nach Erhitzen im wesentlichen keine gefärbten Körper enthält, welche verhindern würden, daß Licht durch die Lösung hindurchgeht.

Dies ist anders als bei den Verfahren des Standes der Technik, die Lösungen produzieren, die im allgemeinen gefärbt sind. Somit ist eine erforderliche Konsequenz im Stand der Technik, die in der vorliegenden optional und im allgemeinen unnötig ist, die, daß die gefärbt Lösung vor der Durchführung einer chromatographischen Trennung entfärbt wird.

Die so erhaltene Reaktionslösung, die das Gemisch aus L-Arabinose, L-Ribose, Ribulose, Mo-Verbindung und anderen L-Zuckern umfaßt, wird dann aus der gerührten Reaktionszone in eine Trennungszone transferiert. Die Reaktionslösung kann gegebenenfalls einer herkömmlichen Ionenaustauscherchromatographie unterworfen werden, wobei im Umwandlungsschritt eingesetztes überschüssiges Mo daraus entfernt werden kann, obgleich dies durch die vorliegende Erfindung nicht erforderlich ist. Wenn ein solcher Schritt verwendet wird, kann ein Ionenaustauscherharz eingesetzt werden, das eine hohe Affinität für Mo hat. Ein solches Beispiel für ein Ionenaustauscherharz, das in der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann, ist DOW 66. DOW 66 ist ein sphärisches Ionenaustauscherharz, das eine Hauptkette aus Styroldivinylbenzol hat, und das makroporös ist. Die aktive Gruppe in dem Harz ist Dimethylammonium. Das Harz ist kationisch, auf diese Weise bindet es Anionen aus der Lösung. Da es tertiäre Amin-Gruppen enthält, ist es ein schwaches Anionenaustauscherharz.

Die Reaktionslösung oder gegebenenfalls die ionenausgetauschte Lösung wird dann einer Flüssigkeitschromatographie unterworfen, um so wenigstens eine Fraktion bereitzustellen, die L-Ribose mit einer Reinheit von mehr als 90 % hat. Es wird betont, daß, wenn andere eluierte Fraktionen erhalten werden, sie entweder zu der gerührten Reaktionszone zurückgeführt werden können oder einer weiteren chromatographischen Trennung unterworfen werden können. Spezifischerweise wird die L-Ribosefraktion von hoher Reinheit aus dem Reaktionsgemisch abgetrennt, indem dieselbe in eine Trennzone transferiert wird, die eine Ionenaustauscherharz enthält, und dann dieselbe durch das Ionenaustauscherharz eluiert wird, und zwar unter Bedingungen, daß die L-Ribosefraktion, die die gewünschte Reinheit hat, bereitgestellt wird.

Geeignete Ionenaustauscherharze, die in der vorliegenden Erfindung verwendet werden, sind solche, die einen hohen Kapazitätswert, d.h. hohe Affinität für L-Ribose im Vergleich zu anderen L-Zuckern haben. Typischerweise ist das in der vorliegenden Erfindung verwendete Ionenaustauscherharz ein stark saures Kationenaustauscherharz, das vorzugsweise ein Polystyrol/Divinylbenzol-Gerüst enthält. Bevorzugter ist das in der vorliegenden Erfindung verwendete Ionenaustauscherharz in der Pb+2-Form. Ein in hohem Maße bevorzugtes Ionenaustauscherharz in der Pb+2-Form, das in der vorliegenden Erfindung verwendet wird, ist ein sulfoniertes Polystyrolharz, das mit etwa 3 bis etwa 16, bevorzugter 8 bis 10 % Divinylbenzol vernetzt ist.

Durch Verwendung der Pb+2-Form des Ionenaustauscherharzes haben die Anmelder in unerwarteter Weise festgestellt, daß das Trennverfahren selektiver als zuvor bereichtet ist, indem Ca+2-, La+2- oder Ba+2-Austauscher verwendet werden. Spezifischerweise haben die Anmelder festgestellt, daß der Selektivitätswert für die Trennung von Ribose von Ribulose unter Verwendung der Pb+2-Form des Austauschers (1,22) höher ist als die der Ca+2-Austauscher (1,05), La+2-Austauscher (1,04) oder Ba+2-Austauscher (1,14). Diese erhöhte Selektivität ermöglicht eine kombinierte selektive und effiziente Trennung mit ultrahoher Kapazität von L-Ribose speziell von L-Ribulose, die üblicherweise die Schlüsselverunreinigung ist, die in L-Ribose gefunden wird. Selektivitätswerte für die Trennung von Ribose von Arabinose mit entsprechenden Harzen sind: Pb 2,8; Ca 2,3; La 4,0 und Ba 1,6. Die Verwendung von Harz in der Pb+2-Form liefert die besten Resultate, da die Selektivität für Ribose gegenüber allen anderen L-Zuckern, die in der Reaktionsmischung vorliegen, gut ist.

Die in der vorliegenden Erfindung verwendete Trennungszone kann in Form einer Chargensäule oder in einer simulierten Bewegungsbettform sein. Die Reaktionslösung wird durch die Trennungszone mit einer Fließgeschwindigkeit von etwa 0,2 bis etwa 10 linearen Meter pro Stunde bei einer Temperatur von etwa 10° bis etwa 90°C fließen gelassen. Bevorzugter wird die Reaktionslösung mit einer Fließgeschwindigkeit von etwa 1 bis etwa 3 linearen Meter pro Stunde bei einer Temperatur von etwa 50° bis etwa 65°C eluiert.

Der oben beschriebene Trennungsschritt liefert wenigstens eine Fraktion, die eine Reinheit von größer als 90 % hat. Typischerweise enthält eine solche Fraktion etwa 95 bis etwa 99 % L-Ribose. Andere Hauptfraktionen, die durch das Verfahren abgetrennt werden, enthalten L-Arabinose, Ribulose, Xylose, Glucose, Galactose und Lyxose. In einem typischen Trennungsverfahren enthalten die anderen eluierten Fraktionen etwa 20 bis etwa 90 % L-Arabinose, etwa 0 bis etwa 10 % Xylose, etwa 0 bis etwa 2 % Glucose, etwa 0 bis etwa 2 % Galactose, etwa 0 bis etwa 5 % Lyxose und etwa 0 bis etwa 5 % Ribulose. Bevorzugter enthält die eluierte Fraktion etwa 97 bis etwa 98 % L-Ribose, etwa 0 bis etwa 0,5 % L-Arabinose, etwa 0 bis etwa 0,5 % Xylose, etwa 0 bis etwa 2 % Ribulose und etwa 0 bis etwa 0,5 % Lyxose. Andere Bereiche sind ebenfalls möglich, was von dem angewendeten Trennungsbedingungen abhängt.

Die L-Ribosefraktion von hoher Reinheit, die aus der Trennungszone erhalten wird, kann dann einem Kristallisieren und einer Gewinnung, wie sie unten definiert ist, unterworfen werden. Spezifischer ausgedrückt, die Fraktion mit hohem L-Ribosegehalt, die oben erhalten wurde, (Reinheit 90 % oder höher), wird unter Bedingungen zur Bildung einer Mischung, die einen hohen Gehalt an trockenen Feststoffen von etwa 85 % oder darüber hat, eingeengt. Bevorzugter wird das Eindampfen bzw. Einengen durchgeführt, bis ein Gehalt an trockenen Feststoffen von etwa 88 bis etwa 92 % erhalten wird. Der Schritt des Eindampfens wird unter Vakuum bei einer Temperatur von etwa 30° bis etwa 75°C und für einen Zeitraum von etwa 0,5 bis etwa 15 h durchgeführt. Bevorzugter wird das Einengen bzw. Eindampfen bei einer Temperatur von etwa 35° bis etwa 55°C und für einen Zeitraum von etwa 1 bis etwa 5 h durchgeführt.

Nach Eindampfen der L-Ribosefraktion wird die eingeengte Lösung dann unter etwa 40°C, bevorzugter unter etwa 38°C, abgekühlt und ein Kristallisieren wird bei der genannten Temperatur durchgeführt, indem die gekühlte Verdampfungslösung mit Ribosekristallen geimpft wird. Es wird betont, das Ribose-Monohydrat-Kristalle bei höheren Temperaturen nicht auftreten. Der Grund ist, daß die Löslichkeit der L-Ribosekristalle bei höheren Temperaturen sehr wahrscheinlich größer ist als der Wassergehalt der Kristalle. In einem Verfahren des Kristallisierungsprozesses wird das Kühlen fortgesetzt, bis eine Temperatur von etwa 10°C bis etwa 30°C erreicht ist, und dann wird die Lösung für einen Zeitraum von etwa 0 bis etwa 100 Stunden bei der Temperatur gehalten. Bevorzugter wird die Lösung für einen Zeitraum von etwa 5 bis etwa 10 Stunden bei der genannten Temperatur gehalten. Typischerweise wird eine Ausbeute an den Kristallen von 45 % oder mehr, bezogen auf den Gehalt an trockenen Feststoffen, erhalten.

Im allgemeinen wird in der vorliegenden Erfindung das Kühlen und die Kristallisation bei einer maximalen Rate von etwa 5 bis etwa 0,2°C/h fortgesetzt. Die Gesamtzeit zur Kristallbildung ist im allgemeinen etwa 5 bis etwa 100 Stunden und bevorzugter etwa 10 bis etwa 50 Stunden. Die Ribosekristalle, die zum Beimpfen eingesetzt werden, enthalten weniger als 5 % Wasser und haben typischerweise eine Partikelgröße von etwa 5 bis etwa 100 &mgr;m. Gemäß der vorliegenden Erfindung werden der eingeengten Lösung etwa 0,001 bis etwa 1 Gew.% Impfkristalle zugesetzt.

Wenn die Viskosität der eingeengten Mischung für eine zweckmäßige Handhabung zu dick ist, oder wenn sie während des Kristallisierungsprozesses zu dick wird, kann ein herkömmliches Viskosität-verringerndes Mittel zugesetzt werden. Geeignete Viskosität-verringernde Mittel, die in der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden können, umfassen, sind aber nicht beschränkt auf: Alkohole, Kohlenwasserstoffe und andere mit Wasser mischbare Lösungsmittel. In einer hochbevorzugten Ausführungsform ist das Viskosität-verringernde Mittel ein Alkohol, wobei Ethanol der am bevorzugtesten Alkohol ist. Wenn Ethanol verwendet wird, wird er während des Kühlungs-Kristallisierungs-Verfahrens bei einer Temperatur von unter 35°C zugesetzt.

Um ein Kristallwachstum durchzuführen, wird der Kristallisierungsschritt in Gegenwart eines Rührmittels, zum Beispiel eines mechanischen Rührers, durchgeführt, der bei der Bildung nadelartiger L-Ribosekristalle mit einer Partikelgröße von weniger als 500 &mgr;m wirksam ist. Eine bevorzugte Partikelgröße der genannten L-Ribosekristalle, die erhalten werden, ist etwa 20 bis etwa 100 &mgr;m. Die durch die vorliegende Erfindung gebildeten Produktkristalle können in Salzform oder als Hydrate, Alkoholate und anderen ähnlichen Formen vorliegen.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die gewünschte Kristallgröße unter Verwendung eines Rührers, der unter hohen Scherbedingungen arbeitet, d.h. bei einer Temperatur von etwa 10° bis etwa 40°C und mit einer Mischgeschwindigkeit von etwa 0,5 bis etwa 50 Upm, erhalten.

Die so produzierten L-Ribosekristalle werden dann aus der Mutterlauge abgetrennt und gewonnen, d.h. aus der Lösung, aus welcher L-Ribosekristalle kristallisiert werden, und zwar mit herkömmlichen Verfahren, die dem Fachmann gutbekannt sind. Dies beinhaltet Zentrifugation, Waschen, d.h. Reinigung, Dehydratisierung, Filtration oder eine Kombination davon. Nachdem diese Techniken angewendet wurden, wird typischerweise eine Trocknung bei einer Temperatur von etwa 0° bis etwa 40°C für einen Zeitraum von etwa 0,5 bis etwa 50 Stunden durchgeführt. Bevorzugter wird eine Trocknung bei einer Temperatur von etwa 10° bis etwa 30°C für einen Zeitraum von etwa 1 bis etwa 10 Stunden durchgeführt.

In einer optionalen, aber hochbevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden die Monohydrat-L-Ribosekristalle nach dem Kühlungsschritt gereinigt und partiell dehydratisiert, indem sie wenigstens einmal mit einem umkristallisierenden, d.h. dehydratisierenden, Lösungsmittel, zum Beispiel Alkohol oder wasserfreier Ether, gewaschen werden. In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird Ethanol als Umkristallisierungslösungsmittel eingesetzt. Dieses Umkristallisieren, d.h. der Reinigungs- und Dehydratisierungsschritt, liefert wasserfreie L-Ribosekristalle von hoher Reinheit (H2O-Gehalt von weniger als etwa 0,5 %) mit der gewünschten Größe und Reinheit. Nach der Umkristallisierung werden die gewaschenen Kristalle unter Verwendung der oben genannten Trocknungsbedingungen getrocknet.

Die oben definierten Schritte produzieren L-Ribosekristalle von hoher Reinheit (95 % oder höhere Reinheit), die geringe oder keine chiralen Verunreinigungen oder andere Verunreinigungen, zum Beispiel Pb, Mo, Ribulose usw., haben. Wenn darüber hinaus die Reinigungs- und Partialdehydratisierungsschritte verwendet werden, haben die L-Ribosekristalle, die gemäß der vorliegenden Erfindung produziert werden, einen geringen Wassergehalt, weniger als 0,5 % und werden als freifließendes weißes Pulver mit feinen Abmessungen, das eine Partikelgröße von etwa 50 bis 100 &mgr;m hat, charakterisiert. Ein solches Produkt ist speziell als Ausgangsmaterial bei der Herstellung von Benzimidazolribosid-Verbindungen einsetzbar, die sich kürzlich in der Behandlung von Cytomegalovirus als vielversprechend gezeigt haben.

Die Mutterlauge aus dem Kristallisierungsschritt kann zu dem Kristallisierungsschritt oder zurück in die Trennungszone transferiert werden, und kann wie vorstehend beschrieben behandelt werden. Somit wird in der vorliegenden Erfindung auch ein kontinuierliches Verfahren zur Herstellung von L-Ribosekristallen von hoher Reinheit offenbart. Das kontinuierliche Verfahren beinhaltet alle Verfahrensschritte, die oben genannt wurden.

Die folgenden Beispiele werden zur Erläuterung des Rahmens der Erfindung angegeben. Da diese Beispiele nur zur Erläuterungszwecken angeführt werden, sollte die darin dargestellte Erfindung nicht darauf beschränkt werden.

Beispiel 1

In den Beispielen 1 bis 7, die folgen, wird der Umwandlungsschritt der vorliegenden Erfindung beispielhaft dargestellt.

Eine Lösung, die durch Zusetzen von 40 g L-Arabinose, 400 ml Wasser und 2,0 g MoO3 erhalten worden war, wurde durch Erhitzen bei 95°C für 3 Stunden unter Rühren umgesetzt. Die Reaktionslösung wurde gekühlt und durch HPLC analysiert. Es wurde festgestellt, daß die Lösung L-Arabinose (89 %), L-Ribose (10 %) enthielt. Die Umwandlungseffizient war 90 %. In der vorliegenden Erfindung bezeichnet der Ausdruck "Umwandlungseffizienz" die Menge an L-Ribose, die bezüglich der Menge an L-Arabinose, die in der Epimerisierungsreaktion verwendet wurde, gebildet wurde.

Beispiel 2

Eine Lösung, die durch Zugeben von 100 g L-Arabinose, 200 ml Wasser und 0,50 g H2MoO4 erhalten worden war, wurde durch Erhitzen bei 95°C für 3 Stunden unter Rühren umgesetzt. Die Reaktionslösung wurde gekühlt und ionenausgetauscht, um den Katalysator zu entfernen. Es wurde festgestellt, daß die Lösung L-Arabinose (71,3 %), L-Ribose (17,3 %) und Spuren an Xylose und Lyxose enthielt. Die Umwandlungseffizienz war 61 %.

Beispiel 3

Eine Lösung, die durch Zusammengeben von 100 g L-Arabinose, 200 ml Wasser und 1,0 g H2MoO4 erhalten worden war, wurde durch Erhitzen bei 95°C für 3 Stunden unter Rühren umgesetzt. Die Reaktionslösung wurde gekühlt und durch HPLC analysiert. Es wurde festgestellt, daß die Lösung L-Arabinose (59,4 %), L-Ribose (18,6 %) und Xylose und Lyxose enthielt. Die Umwandlungseffizienz war 45,8 %.

Beispiel 4

Eine Lösung, die durch Zusammengeben von 100 g L-Arabinose, 200 ml Wasser und 2,0 g H2MoO4 erhalten worden war, wurde durch Erhitzen bei 95°C für 3 Stunden unter Rühren umgesetzt. Die Reaktionslösung wurde abgekühlt und durch HPLC analysiert. Es wurde festgestellt, daß die Lösung L-Arabinose (57 %), L-Ribose (18,9 %) und Xylose und Lyxose enthielt. Die Umwandlungseffizienz war 44,0 %.

Beispiel 5

Eine Lösung, die durch Zusammengeben von 100 g L-Arabinose, 400 ml Wasser und 2,0 g H2MoO4 erhalten worden war, wurde durch Erhitzen bei 95°C für 3 Stunden unter Rühren umgesetzt. Die Reaktionslösung wurde abgekühlt und durch HPLC analysiert. Es wurde festgestellt, daß die Lösung L-Arabinose (57,8 %), L-Ribose (22,6 %) und Spuren von Xylose und Lyxose enthielt. Die Umwandlungseffizienz war 53,7 %.

Beispiel 6

Eine Lösung, die durch Zusammengeben von 10 g L-Arabinose, 100 ml Wasser und 500 ppm MoO3 erhalten worden war, wurde durch Erhitzen bei 95°C für 3 Stunden unter Rühren umgesetzt. Die Reaktionslösung wurde abgekühlt und durch HPLC analysiert. Es wurde festgestellt, daß die Lösung L-Arabinose (69,2 %), L-Ribose (19,1 %) und Spuren an Xylose und Lyxose enthielt. Die Umwandlungseffizienz war 61 %.

Beispiel 7

Eine Lösung, die durch Zusammengeben von 40 g L-Arabinose, 400 ml Wasser und 2,0 g (NH4)2MoO4 erhalten worden war, wurde durch Erhitzen auf 95°C für 3 Stunden unter Rühren umgesetzt. Die Reaktionslösung wurde abgekühlt und durch HPLC analysiert. Es wurde festgestellt, daß die Lösung L-Arabinose (54,6 %) und L-Ribose (21,8 %) enthielt. Die Umwandlungseffizienz war 48,1 %.

Beispiel 8

Zu einer wäßrigen Lösung von L-Arabinose, die 10-30 Gew.% L-Arabinose enthielt, wurden 0,5-2 Gew.% eines Mo(IV)-Katalysators gegeben. Die Epimerisierungsreaktion erfolgte unter Rühren bei etwa 95 bis 98°C für etwa 2 bis 3 Stunden mit einer Effizienz von bis zu 90 %. Der Katalysator war MoO3.

Etwa 0,5 % MoO3 wurden zu 10 Gew.% L-Arabinoselösung gegeben und die Mischung wurde für 3 Stunden auf 97°C erhitzt. Die epimerisierte Lösung enthielt etwa 20 % L-Ribose der Trockensubstanz, wobei der Rest L-Arabinose und Spuren anderer Zucker war.

L-Ribose wurde aus der epimerisierten Mischung von L-Ribose und L-Arabinose, die Spuren anderer Materialien enthielt, durch Chromatographie an einem Kationenaustauscher in Pb2+-Form getrennt.

Eine chromatographische Säule wurde aus einem Polystyrol-DVB-Harz (d.h. Finex C 16 S, 8 % DVB, dp = 0,34 mm) hergestellt. Die Höhe der Säule war etwa 5 m. Die Zuckerlösung wurde durch die Säule bei einer Temperatur von 60°C und einer Geschwindigkeit von etwa einem linearen Meter/Stunde fließen gelassen.

Aus dem Ausfluß wurde eine L-Ribose-reiche Fraktion zur weiteren Behandlung gesammelt, während die L-Arabinose-reiche Fraktion zu der Epimerisierungszone zurückgeführt wurde.

150 l einer ionenausgetauschten Zuckerlösung, die L-Ribose (20 %) und L-Arabinose (78 %) der Trockensubstanz enthielt, wurden bei 40°C im Vakuum zu 40 Gew.% (Karl Fischer-Analyse) eingeengt. Eine Säule mit einem Durchmesser von 0,225 m und einer Höhe von 5,5 m wurde mit Finex C 13 S-Harz in Pb2+-Form gefüllt und die Zuckerlösung wurde bei Atmosphärendruck durch die Säule fließen gelassen. Die Temperatur war 60°C und die Fließgeschwindigkeit war etwa 1 linearer Meter/Stunde. Aus dem Ausfluß wurden 115 l einer etwa 2 Gew.%igen L-Ribose-reichen Lösung gesammelt. Die Reinheit der L-Ribosefraktion war über 96 Gew.% (HPLC-Analyse). Die Lösung wurde einem Kationenaustausch unterworfen, um Spuren von Pb und anderer Metalle zu entfernen.

Die L-Ribose-reiche wäßrige Lösung, die Spuren von anderen Zuckern, Metallsalzen und organischen Substanzen enthielt, wurde durch Ionenaustauschchromatographie und gegebenenfalls durch eine zweite chromatographische Trennung gereinigt.

Die L-Ribose-reiche Lösung wurde durch Ionenaustausch an einem Kationenaustauscher (d.h. IMAC C 16 P) in H+-Form unter Entfernung von Spuren von Metallen gereinigt. Die Lösung wurde dann auf etwa 60 Gew.% eingeengt und gegebenenfalls einer zweiten chromatographischen Trennung an einem Kationenaustauscher (d.h. Finex CS 11 GC, 5,5 % DVB, dp = 0,34 mm) in Na-Form unterworfen. Die Säulenhöhe war etwa 5 m, die Temperatur war etwa 6%°C und die Fließgeschwindigkeit war etwa 1 linearer Meter/Stunde. Die L-Ribose-reiche Fraktion wurde zur weiteren Behandlung gesammelt, wobei die unreine Fraktion entweder zu der ersten oder zu der zweiten chromatographischen Trennung zurückgeführt wurde. Die L-Ribose-reiche Lösung wurde durch Kationenaustauscherchromatographie und durch Farbentfernung an Säulen, die Harze in H+- bzw. OH-Form enthielten (d.h. IMAC C 16 P-Kationenaustauscher und Dowex Optipore-Adsorbens) gereinigt.

Eine 40 Gew.%ige Lösung mit über 96 % Ribosereinheit (HPLC) wurde einer chromatographischen Trennung an einer Kationenaustauschersäule in Na+-Form unterworfen, um Verunreinigungen zu entfernen. Die Chromatographiesäule war 5,5 m hoch bei einem Durchmesser von 0,225 m. Die Säule wurde mit einem Finex CS 11-GC-Harz in Na+-Form gefüllt. Die Zuckerlösung wurde bei Atmosphärendruck bei einer Temperatur von 60°C mit einer Geschwindigkeit von 1 linearen Meter/Stunde durch die Säule fließen gelassen. 30 l einer L-Riboselösung mit 12 Gew.% und 98 % Reinheit wurden aus dem Ausfluß gesammelt. Die Ribosefraktion wurde einem Kationenaustausch (IMAC C 16 P in H+-Form) und einer Farbentfernung (Dowex Optipore in OH+-Form) unterworfen. Beide Säulen war etwa 1,5 m hoch und hatten einen Durchmesser von 0,10 m.

Die L-Riboselösung, die über 98 Gew.% L-Ribose, bezogen auf die Trockensubstanz, enthielt, wurde unter Vakuum bei einer Temperatur von 60°C auf eine Konzentration von etwa 90 Gew.% eingeengt. Die Temperatur wurde dann auf etwa 35 bis 40°C gesenkt und die Lösung wurde mit etwa 1 % pulverisierter wasserfreier, kristalliner L-Ribose beimpft. Das Kühlen wurde bei einer maximalen Rate von etwa 1°C/Stunde fortgesetzt, was die L-Ribosemonohydratkristalle wachsen ließ. Als sich die Viskosität der Kristallmasse erhöhte, wurde Ethanol bei einem Ethanol/Wasser-Verhältnis von 1:1-2:1 zu der Masse gegeben. Das Kühlen wurde auf Umgebungstemperatur oder darunter fortgesetzt. Die L-Ribosekristalle, die etwa 45 % der Masse ausmachten, wurden durch Zentrifugation abgetrennt und in Luft bei 20-50°C getrocknet-

Eine Analyse der getrockneten Kristalle zeigte, daß die nadelförmigen Kristalle wasserfrei waren und eine Reinheit von über 99 % hatten (HPLC).

Beispiel 9

8,63 kg chromatographisch angereicherter und eingeengter Ribosesirup (TS (trockene Feststoffe) 68,1 % G/G, Ribose 93,5 %/TS) wurde mit einem Vakuumverdampfer weiter eingeengt (sich drehender Kolben in 60°C-Wasserbad). Die 6,0 kg Sirup (TS 92,4 % G/G) wurden in einen 6 l-Vertikalkühlungskristallisator, der mit einem Rührer und einer Heiz/Kühl-Wasserummantelung ausgestattet war, gegeben.

Der Sirup wurde auf 36°C gekühlt und mit getrockneten wasserfreiem Ribosekristallen geimpft. Die Kristallisation begann nach Beimpfen kräftig. Die Kühlung wurde infolge der sehr dicken Masse nur auf 35°C fortgesetzt. Dann wurde die Masse bis zu 40°C erwärmt, mit 70 ml Wasser verdünnt (TS 91,6 %), auf 25°C gekühlt und erneut mit 70 ml Wasser verdünnt (TS 90,6 %). Die Mutterlaugenkonzentration wurde durch ein Refraktometer gemessen und es wurden einige mikroskopische Aufnahmen gemacht.

Gemäß den Analyseresultaten und den Materialrestberechnungen waren die Kristalle zu Beginn Monohydrate (Hydratwasser 10,5 %). Allerdings änderte sich die Kristallform zu wasserfrei, als die Mutterlaugenkonzentration 96 % G/G, die Supersättigung 4 und die Riboseausbeute 55 % waren. Infolge der Freisetzung von Wasserkristallen fiel die Konzentration der Mutterlauge unter 97 % und die Masse wurde weniger viskos. Das Kristallisierverfahren war nach den Messungen und dem Materialrest wie folgt: worin TS = gemessene Ribosekonzentration (g/100 g Lösung) und TS1 = Löslichkeit von Ribose in Wasser (g/100 g Lösung) bei einer gemessenen Temperatur.

Kristallabtrennungstests wurden mit einer kleinen Zentrifuge durchgeführt, die einen Stoff auf 0,15 mm Sieb hat, (5500 Upm/10 min, kein Waschen) mit guter Mutterlaugenflüssigkeitsentfernung. Kristalle und Mutterlaugenflüssigkeits-TS und Reinheit wurden analysiert.

Eine Kristallabtrennung wurde mit einer großen Zentrifuge mit einer 0,15 mm Sieböffnung und einem Stoff durchgeführt (6300 Upm/5 min, kein Waschen). Aus 1078 g Kristallisationsmasse wurden 517 g Kristallkuchen bei guter Mutterlaugenflüssigkeitsentfernung erhalten. Die Trennungsausbeute war 47,9 %. Die Analysenresultate der Proben sind wie folgt:

  • – TS wird mit der Karl-Fischer-Methode gemessen
  • – pH und Leitfähigkeit werden bei Raumtemperatur mit einer 5 % G/G-Lösung gemessen
  • – Ribosegehalt wird durch HPLC mit Pb2+-Harz gemessen.

Beispiel 10

11,47 kg chromatographisch getrennter und eingeengter Ribosesirup (TS 62,7 % G/G, Ribose 95 %/TS) wurde mit einem Vakuumverdampfer weiter eingeengt (rotierender Kolben in 60°C-Wasserbad). Etwa 8 kg Sirup (TS 89,4 % G/G) wurden in einen 10 l-Vertikalkühlungskristallisator eingegeben, der mit einem Rührer und einem Heiz/Kühlwassermantel ausgestattet war.

Der Sirup wurde auf 35°C gekühlt und mit getrockneten wasserfreien Ribosekristallen eingeimpft. Nach dem Beimpfen begann eine kräftige Kristallisierung. Das Kühlen wurde infolge der sehr dicken Masse nur auf 33°C fortgesetzt. Die Mutterlaugenkonzentration wurde mittels Refraktometer gemessen und es wurden einige mikroskopische Aufnahmen gemacht. Nach den Analyseresultaten und den Materialausgleichsberechnungen waren die Kristalle monohydrat. Die Mutterlaugenkonzentration änderte sich trotz der sehr hohen Kristallisationsausbeute nicht stark (sowohl Mutterlauge als auch Kristalle haben einen gewissen Wassergehalt). Ein Fortschreiben der Kristallisation war nach den Messungen und dem Materialausgleich wie folgt:

Kristalltrennungstests wurden mit einer kleinen Zentrifuge, die einen Stoff auf einem 0,15 mm-Sieb hat, durchgeführt (5500 Upm/10 min, kein Waschen). 11,5 g Kristallkuchen wurden aus 20,5 g Kristallisationsmasse durch gute Mutterlaugenentfernung erhalten. Die Trennungsausbeute war 56 %. Kristall- und Mutterlaugen-TS und Reinheit wurden analysiert.

Eine Kristalltrennung wurde mit einer großen Zentrifuge mit einer 0,15 mm-Sieböffnung und Stoff durchgeführt (6300 Upm/5 min, 80 ml, 99,5 % EtOH-Waschen). Aus 714 g Kristallisationsmasse wurden bei guter Mutterlaugenentfernung 255 g Kristallkuchen erhalten. Die Trennungsausbeute war 35,7 %. Die Analysenresultate der Probe sind wie folgt:

  • – TS wird nach dem Karl-Fischer-Verfahren gemessen
  • – pH und Leitfähigkeit werden bei Raumtemperatur aus einer 5 % G/G-Lösung gemessen
  • – Ribosegehalt wird durch HPLC mit Pb2+-Harz gemessen.

Beispiel 11

500 g getrocknete wasserfreie Ribosekristalle und 50 g Wasser wurden in einem 1000 ml-Vertikalkühlungskristallisator, der eine Heiz/Kühlwasserummantelung hat, gemischt. Die Kristalle ganz bei 60°C gelöst.

Der Sirup (TS 91,0 % G/G, Ribose 98,6 Flächen-%) wurde auf 40°C gekühlt und mit getrockneten wasserfreien Ribosekristallen beimpft und dann wurde das Kühlen bis 35°C fortgesetzt. Die Kristallisationsmasse wurde sehr dick und wurde mit Wasser verdünnt (TS 84,5 % G/G). Das Kühlen wurde dann bis 20°C fortgesetzt und dann wurde eine Kristalltrennung mit einer großen Zentrifuge (0,15 mm Sieböffnung und Stoff, 3000 Upm/10 min, Waschen mit 20 ml Wasser) durchgeführt. Insgesamt wurden 85 g Kristallkuchen aus 29 g Kristallisationsmasse mit guter Mutterlaugenentfernung erhalten. Die Trennungsausbeute war 28,4 %.

Der nasse Kristallkuchen wurde weiter gereinigt und getrocknet, indem mit 94%igem EtOH gewaschen wurde. 34,6 g Kuchen und 35 g EtOH wurden bei Raumtemperatur gemischt; dann wurden Kristalle durch Zentrifugieren abgetrennt. Insgesamt wurden 30 g Kristallkuchen aus 70 g Masse mit sehr guter Mutterlaugenentfernung erhalten. Trennungsausbeute 43,0 %. Die Analysenresultate der Probe sind wie folgt:

Beispiel 12

300 g getrocknete wasserfreie Ribosekristalle und 47 g Wasser wurden in einem 100 ml-Vertikalkühlungskristallisator, der eine Heiz/Kühlwasser-Ummantelung hat, vermischt. Kristalle wurden bei 55°C vollständig gelöst.

Der Sirup wurde auf 35°C gekühlt und mit getrockneten wasserfreien Ribosekristallen beimpft. Die Kristalle blieben in der Lösung. Dann wurde das Kühlen bis 29,5°C fortgesetzt. Die Mutterlaugenkonzentration wurde durch Refraktometer gemessen und es wurden einige mikroskopische Aufnahmen gemacht. Ribose- und DS-Gehalt der Kristallisationsmasse wurden mit 98,6 Flächen-% und 86,4 % G/G analysiert. Nach dem Analysenresultaten und den Materialausgleichsberechnungen war die kristalline Form monohydrat. Ein Fortschreiten der Kristallisation entsprechend den Messungen und dem Materialausgleich sind wie folgt:

Die Kristallabtrennung wurde mit einer kleinen Zentrifuge mit einer 0,15 mm-Sieböffnung und einem Stoff durchgeführt (5500 Upm/10 min, kein Waschen). Insgesamt wurden 8,11 g Kristallkuchen aus 21,5 g Kristallisationsmasse mit guter Mutterlaugenentfernung erhalten. Dies entspricht einer Trennungsausbeute von 33,7 % und einer Riboseausbeute von 39,4 %.

Die Kristallabtrennung wurde mit einer großen Zentrifuge mit einer 0,15 mm-Sieböffnung und einem Stoff durchgeführt (3000 Upm/1 min, kein Waschen). Insgesamt wurden 155 g Kristallkuchen aus 218 g Kristallisationsmasse mit schlechter Mutterlaugenentfernung erhalten. Die Abtrennungsausbeute war 71,1 %.

Der nasse Kristallkuchen wurde weiter gereinigt und getrocknet, indem er mit 94%igem EtOH gewaschen wurde. Spezifisch ausgedrückt, 90,5 g Kuchen und 41,7 g EtOH wurden für 30 Minuten bei Raumtemperatur vermischt. Die Kristalle wurden dann durch Zentrifugieren abgetrennt (300 Upm/3 min, kein Waschen). 48 g Kristallkuchen wurden aus 123 g Masse mit sehr guter Mutterlaugenentfernung erhalten. Die Trennungsausbeute war 53,0 %. Der mit EtOH gewaschene Kristallkuchen wurde bei Raumtemperatur für etwa 2 h getrocknet. Die Analysenresultate der Proben sind wie folgt:

  • – TS wird mit dem Karl-Fischer-Verfahren gemessen
  • – pH wird bei Raumtemperatur mit einer 30-50 % G/G-Lösung gemessen
  • – Ribosegehalt wird durch HPLC mit Pb2+-Harz gemessen.

Einige getrocknete Kristalle wurden weiter getrocknet (1 h/40°C, dann 1 h/60°C und 16 h in einem Exsikkator über trockenen Silicagel). Die Kristalle wurden mit einem Differentialscanningkalorimeter mit einer Heizgeschwindigkeit von 10°C/min analysiert. Es gab nur einen endothermen Peak in den Thermogrammen: getrocknete Kristalle bei 91,4°C und extra getrocknete Kristalle bei 89,2°C.


Anspruch[de]
Verfahren zur Herstellung und Gewinnung von L-Ribosekristallen von hoher Reinheit aus einer Lösung von L-Arabinose, umfassend die Schritte:

(a) Aufheizen einer Lösung, enthaltend L-Arabinose in einer gerührten Reaktionszone in der Gegenwart von 0,05 bis 5 mol-%, auf Basis der Gesamtmenge von L-Arabinose in besagter Lösung, einer Molybdänverbindung unter Bedingungen, wodurch das Reaktionsgleichgewicht nicht erreicht wird und der Grad der Umwandlung von L-Arabinose zu L-Ribose kontrolliert wird, wodurch 10 bis 35 Gew.-% besagter L-Arabinose zu L-Ribose umgewandelt werden;

(b) Trennung von besagter L-Ribose aus der erhitzten Lösung von Schritt (a) unter Verwendung eines stark sauren Kationenaustauscherharzes in Pb2+-Form, um zumindest eine Fraktion zur Verfügung zu stellen, welche L-Ribose enthält, mit einer Reinheit von größer als 90 Gew.-%, worin zumindest ein Teil der verbleibenden Fraktionen zurück transferiert werden zu besagter gerührter Reaktionszone oder in einen chromatographischen Trennungsschritt;

(c) Kristallisieren besagter L-Ribose aus der abgetrennten L-Ribosefraktion, um Monohydrat-L-Ribosekristalle zu bilden; und

(d) Gewinnen der L-Ribosekristalle von hoher Reinheit davon mit einem L-Ribosegehalt von größer als 95 Gew.-% und einem Wassergehalt von weniger als 0,5 Gew.-%.
Verfahren gemäß Anspruch 1, worin das Aufheizen in Schritt (a) ausgeführt wird in der Abwesenheit von Metallsalzen. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, worin 0,1 bis 1 mol% von besagter Molybdänverbindung in Schritt (a) verwendet wird, auf Basis der Menge besagter L-Arabinose. Verfahren gemäß einem der voranstehenden Ansprüche, worin 15 bis 25 Gew.-% von besagter L-Arabinose in Schritt (a) zu L-Ribose umgewandelt werden. Verfahren gemäß einem der voranstehenden Ansprüche, worin die L-Riboselösung in Schritt (b) von dem Kationenaustauscherharz eluiert wird. Verfahren gemäß einem der voranstehenden Ansprüche, worin Schritt (c) das Verdampfen besagter L-Ribosefraktion umfasst, um eine Mischung zu bilden mit einem Gehalt an trockenen Feststoffen von zumindest 85 Gew.-%; Kühlen von besagter Mischung, enthaltend besagte L-Ribosefraktion unter 40°C, und Impfen von besagter gekühlter Mischung mit Ribosekristallen. Verfahren gemäß Anspruch 6, worin ein Viskositätsverringerungsagens während des Kühlschritts hinzugefügt wird. Verfahren gemäß Anspruch 6 oder 7, worin nach dem Kühlen die L-Ribosekristalle gereinigt werden und teilweise dehydriert werden durch zumindest einmal Waschen mit einem dehydrierenden Lösungsmittel. Verfahren gemäß Anspruch 8, worin besagtes dehydrierendes Lösungsmittel ein Alkohol oder ein wasserfreier Ether ist. Verfahren gemäß Anspruch 1, worin:

(i) Heizen in Schritt (a) ausgeführt wird in der Gegenwart von 0,1 bis 1 mol%, auf Basis der Gesamtmenge von L-Arabinose in besagter Lösung, der Molybdänverbindung, um 15 bis 25 Gew.-% von besagter L-Arabinose zu L-Ribose umzuwandeln;

(ii) der Trennungsschritt (b) zumindest eine Fraktion zur Verfügung stellt, welche L-Ribose mit einer Reinheit von zumindest 97 Gew.-% enthält;

(iii) der Kristallisierungsschritt (c) die Schritte umfasst:

(1) Verdampfen von besagter L-Ribosefraktion, um eine Mischung zu bilden mit einem Gehalt an trockenen Feststoffen von zumindest 85 Gew.-%;

(2) Kühlen besagter Mischung, enthaltend besagte L-Ribose unter etwa 40°C; und

(3) Impfen von besagter gekühlter Mischung mit wasserfreien Ribosekristallen, um das Wachstum von Monoyhdrat-L-Ribosekristallen zu bewirken.
Verfahren zur Kristallisierung und Gewinnung von L-Ribosekristallen aus einer chromatographisch getrennten L-Riboselösung, umfassend die Schritte:

(a) Verdampfen einer L-Riboselösung mit einem L-Ribosegehalt größer als 90 Gew.-%, um eine Mischung zu bilden, mit einem Gehalt an trockenen Feststoffen von zumindest 85 Gew.-%;

(b) Kühlen besagter Mischung, enthaltend besagte L-Ribose unter 40°C;

(c) Impfen besagter gekühlter Mischung mit wasserfreien Ribosekristallen, um das Wachstum von Monohydrat-L-Ribosekristallen zu bewirken; und

(d) Gewinnen der L-Ribosekristalle.
Produkt, umfassend kristalline L-Ribose mit einem L-Ribosegehalt größer als 95 Gew.-% und einem Wassergehalt von weniger als 0,5 Gew.-%. Produkt gemäß Anspruch 12, worin besagte kristalline L-Ribose eine Teilchengröße von 50 bis 100 &mgr;m hat.






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