Verfahren zum Entfernen des Kupfers aus Cuprikomplexsalzen von a-Aminosäuren Vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entfernen des Kupfers aus Cuprikomplexsalzen von a-Aminosäuren der Formel:
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in der R ein Wasserstoffatom, eine Hydroxyl-, Alkyl- oder Hydroxyalkylgruppe, einen durch eine Schwefel enthaltende Gruppe substituierten Alkylrest, eine Aryl-, Hydroxyaryl-, Imidazolyl-methyl-, Aminoalkyl- oder Carboxyalkylgruppe bedeutet, welches dadurch gAennzeichnet ist, dass man die Cuprikomplexsalze mit Wasserstoffgas in einem flüssigen Medium umsetzt.
Die dabei zu Grunde liegende Reaktion verläuft nach folgender Gleichung:
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Bisher wurde zur Herstellung von a-Aminosäuren in freier Form folgendes Verfahren angewendet: Man stellte sich z. B. zuerst ein Cuprikomplexsalz einer bestimmten a-Aminosäure her, löste es in Wasser und b-.handelte es mit Schwefelwasserstoff, um die Kupferkomponente in Form von wasser-unlöslichem Cuprosulfid abzuscheiden. Das Reaktionsgemisch wurde dann filtriert und eingeengt, um die freie a-Ami- nosäure abzutrennen.
Bei diesem Verfahren traten jedoch folgende Stö rungen ein: <B>1.</B> Das entstandene Cuprisulfid lässt sich verhält- nismässig schwierig filtrieren; 2. wegen des verwendeten Schwefelwasserstoffs stellen sich verschiedene, unerwünschte Nebenreaktio nen ein, und es bilden sich sog.-nannte harzartige Nebenprodukte, die die anschliessende Reinigung stö ren, und <B>3.</B> enthält das nach der Schwefelwasserstoffbehand- lung anfallende Filtrat noch kolloidalen Schwefel, der sich schwer entfernen lässt und infolgedessen zu Nebenreaktionen führt, die die weitere Reinigung stö ren.
Beim Verfahren gemäss der Erfindung ist die er haltene Lösung der freien a-Aminosäure genügend rein, dass ein vergleichsweise sehr reines Produkt ohne Schwierigkeit durch anschliessendes Einengen und Um- kristallisieren erhalten werden kann, während die Kup ferkomponente als feines Kupfermetallpulver isoliert und von der Lösung leicht abfiltriert werden kann.
Ferner kann das beanspruchte Verfahren sowohl im Falle eines in dem verwendeten flüssigen Medium löslichen wie auch eines darin schwerlöslichen Cupri- komplexsalzres der a-Aminosäure gleich gut ausgeführt werden.
Bei der Durchführung des erfindungsgemässen Ver fahrens wird zweckmässig wie folgt vorgegangen: Ein Cuprikomplexsalz einer bestimmten a-Amino- säure wird zusammen mit dem flüssigen Medium, z. B. Wasser, in einen Autoklaven aus rostfreiem Stahl ein gebracht und dieser verschlossen. Dann wird Wasser stoff im überschuss in den Autoklaven aedrückt und der Autoklav unter Rühren erhitzt. Sobald die Reak tionstemperatur ca. 140'<B>C</B> erreicht, beginnt die<B>Ab-</B> sorption des Wasserstoffs.
Die Reaktion wird bis <B>1501 C</B> beschleunigt und hört dann bald auf. Die Reaktionsdauer beträgt weniger als eine Stunde. Dann filtriert man das im Autoklaven entstandene Reak tionsgemisch, um das metallische Kupfer von der im Filtrat befindlichen a-Aminosäure zu trennen. Das ge- reiniate Produkt erhält man aus dem Filtrat in üblicher Weise.
Es ist nicht immer nötig, dass das in der soeben beschriebenen Reaktion als Reaktionsmedium verwen dete Lösungsmittel imstande ist, die resultierende freie a-Aminosäure zu lösen. Es wird jedoch im Hinblick auf die weitere Behandlung, z. B. die Trennung, bevor zugt, Lösungsmittel zu verwenden, die die gebildete freie a-Aminosäure zu lösen verinöcen. Wasser ist für diesen Zweck am besten geeignet, aber man kann auch saure Lösungen, z. B. wässrige Essigsäurelösungen, oder alkalische Lösungen, z. B. wässrige Ammoniaklö- sungen, sowie Methanol und Benzol verwenden.
Wenn die a-Aminosäure im Reaktionsmedium löslich ist, kann man das metallische Kupfer direkt abfiltrieren, andernfalls erst nach Zusatz von Wasser zum Reak tionsgemisch.
Die Reaktion wird vorzugsweise bei einem Druck von 2 bis<B>500</B> at, insbesondere<B>5</B> bis 200 at, ausge führt, so dass das Reaktionsmedium auch bei höherer Temperatur flüssig bleibt. Man kann bei Temperaturen von Raumtemperatur bis<B>250' C,</B> vorzugsweise bei<B>50</B> bis 200'<B>C</B> arbeiten.
Nachfolgend werden einige physikalische Daten von gemäss der Erfindung erhaltenen a-Aminosäuren gezeigt: <I>Beispiele</I> <B>1. 35 g</B> Glycin, <B>73 g</B> Malachit und<B>100</B> cm3 Wasser werden vermischt und auf dem Wass#erbad 2 Stunden erhitzt. Das erhaltene Reaktionsgemisch filtriert man noch heiss, engt das dabei erhaltene Filtrat auf dem Wasserbad im Vakuum ein und lässt dann abkühlen. Aus dem so behandelten Filtrat kristallisiert ein rohes Cuprikomplexsalz des Glycins aus und wird gesam melt, mit Methanol 'gewaschen und im Vakuum ge trocknet.
So erhält man 41,5<B>g</B> reines Cpurikomplex- salz des Glycins. Diese 41,5<B>g</B> trägt man zusammen mit 220 cm3 Wasser in einen Autoklaven aus rostfreiem Stahl ein, dessen Fassungsvermögen<B>330</B> cm3 beträgt. Anschliessend drückt man Wasserstoff bis zu einem Anfangsdruck von<B>110</B> at bei normaler Temperatur auf. Während der Autoklav unter Erhitzen geschüttelt wird, wird beim Erreichen der Reaktionstemperatur von<B>1501 C</B> Wasserstoff absorbiert. Die Reaktion dau ert noch 22 Minuten und hört dann auf.
Der Wasserstoffdruck beträgt am Ende der Wasser stoffabsorption 45 at (theoretisch 44 at) bei<B>0' C.</B>
<B>11,1 -</B> feines Cu-Metallpulver (ca. <B>96,5</B> % Aus beute) und<B>215</B> cm3 einer durchsichtigen, aber leicht gefärbten Glycinlösung werden durch Filtrieren ge trennt.
Man erhält nach dem Einengen des Filtrats im Vakuum 24,2<B>g</B> leicht bräunlich gefärbte, rohe Glycin- kristalle (Ausbeute ca. <B>90</B> O/o). Farblose Kristalle von reinem Glycin (Schmelz punkt 239-240'<B>Q</B> erhält man aus den Rohkristallen, indem man sie einmal aus einem Methanol-Wasser-Ge- misch umkristallisiert.
2.<B>5,1 g</B> des Cuprikomplexsalzes von Glycin, das in ähnlicher Weise, wie in Beispiel<B>1</B> beschrieben, aus 4,5<B>g</B> Glycin erhalten wurde, und 200 cm3 Wasser wer den in einen Autoklaven ein-ebracht und Wasserstoff eingedrückt, bis ein Anfangsdruck von<B>65</B> at erreicht ist. Die Reaktion wird unter Schütteln während 2 Stun den bei 170-180' <B>C</B> ausgeführt, und man erhält in gleicher Weise wie im Beispiel<B>1 3 g</B> rohe Glycinkri- stalle.
<B>3.</B> Ein Cuprikomplexsalz des dj-Alanins, das in ähnlicher Weise wie im Beispiel<B>1</B> beschrieben aus<B>5 g</B> dj-Alanin erhalten wurde, und<B>230</B> cm3 Wasser wer den in einen Autoklaven eingebracht und Wasserstoff eingedrückt, bis ein Anfangsdruck von<B>65</B> at erreicht ist. Man führt die Reaktion während 2 Stunden unter Schütteln bei 170-180' <B>C</B> aus und erhält<B>-</B> in ähnli cher Weise wie im Beispiel 1-4,<B>9 g</B> rohe d,1-Alaninkri- stalle.
4. Ein Cuprikomplexsalz des dj-Valins, das in ähnlicher Weise wie im Beispiel<B>1</B> beschrieben aus<B>5 g</B> d,1-Valin erhalten wurde, und 200 cm3 Wasser werden in einen Autoklaven eingebracht und Wasserstoff ein gedrückt, bis der Anfangsdruck von<B>65</B> at erreicht ist. Man führt die Reaktion während 2 Stunden unter Schütteln bei 140'<B>C</B> aus und erhält<B>-</B> in ähnlicher Weise wie in Beispiel<B>1 - 3 g</B> rohe dj-Valinkristalle.
<B>5.</B> Ein Cuprikomplexsalz des d,1-Threonins, das in ähnlicher Weise wie in Beispiel<B>1</B> beschrieben aus<B>5,7 g</B> d,1-Threonin erhalten wurde, und<B>230</B> em3 Wasser werden in einen Autoklaven eingebracht und Wasser stoff eingedrückt, bis ein Anfangsdruck von<B>85</B> at er reicht ist.
Man führt die Reaktion während 2 Stunden unter Schütteln bei<B>150' C</B> aus und erhält neben 1,4<B>g</B> metallischem Kupfer eine durchsichtige, ganz schwach gefärbte Lösung von d,1-Threonin. Durch Einengen der Lösung zur Trockene im Vakuum erhält man<B>5 g</B> Kristalle von rohem dj Threonin, die durch Umkri- stallisieren aus einem Methanol-Wasser-Gemisch in farblose Kristalle von d,1-Threonin, die durch Umkri- stallisieren aus einem Methanol-Wasser-Gemisch in farblose Kristalle von d,
1-Threonin vom Schmelzpunkt 223-224'<B>C</B> übergeführt werden.
<B><I>6. 5</I> g</B> d,1-Asparaginsäure und eine Cupriammoni- aklösung, die aus<B>30 g</B> Malachit (Cupricarbonat) und 200 cm' 281/oiger wässriger Ammoniaklösung erhalten wurde, lässt man 4 Stunden bei Zimmertemperatur reagieren. Das dabei anfallende Reaktionsgemisch wird ohne weitere Behandlung in einen Autoklaven einge tragen und dann Wasserstoff bis zum Erreichen eines Anfangsdrucks von<B>75</B> at aufgedrückt.
Man lässt dann die Reaktion unter Schütteln während 2 Stunden bei <B>150' C</B> ablaufen und erhält<B>3 g</B> rohe d,1-Asparac,;nsäu- rekristalle in derselben Weise wie irn Beispiel<B>1</B> be schrieben.
<B>7. 5,1 g</B> Cuprikomplexsalz des Glyelns und<B>30</B> cm' Wasser werden in einen Autoklaven eingebracht und Wasserstoff aufgedrückt, bis ein Anfangsdruck von <B>5</B> at erreicht ist. Man lässt die Reaktion unter Schüt teln während<B>5</B> Stunden bei<B>160' C</B> ablaufen und er hält<B>3 g</B> rohe Glycinkristalle in der im Beispiel<B>1</B> be schriebenen Weise.
<B>8.</B> 40<B>g</B> Cuprikomplexsalz des Glycins und 220 cm3 Methanol werden in einen Autoklaven eingebracht.
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<B>COOH</B> <SEP> Glycin: <SEP> Schmelzpunkt
<tb> <B>cm</B> <SEP> 239-240'C <SEP> (Zersetzung);
<tb> N-Benzoylderivat:
<tb> <B><I>NIL</I></B> <SEP> Schmelzpunkt <SEP> <B>189-190'C</B>
<tb> <B>/ <SEP> COOH</B> <SEP> dj-Alanin: <SEP> Schmelzpunkt
<tb> CH3CH <SEP> über <SEP> <B>260'C;</B>
<tb> <B>Il\</B> <SEP> Phenylharnstoffderivat:
<tb> <B>NH2</B> <SEP> Schmelzpunkt <SEP> <B>167'C</B>
<tb> <B>CH3 <SEP> COOH</B> <SEP> dj-Valin:
<SEP> Schmelzpunkt
<tb> CH-CH <SEP> über <SEP> <B>280'C-,</B>
<tb> N-Benzoylden'vat:
<tb> <B>CH3 <SEP> NH2</B> <SEP> Schmelzpunkt <SEP> <B>130-131'C</B>
<tb> <B>CH3 <SEP> COOH</B> <SEP> d,1-Threonin:
<tb> <B>CH-CH</B> <SEP> Schmelzpunkt <SEP> <B>225-226'C</B>
<tb> OH <SEP> <B>NH2</B> Dann drückt man Wasserstoff ein, bis ein Druck von 74 at erreicht ist, und lässt die Reaktion in 4 Stunden bei 1401<B>C</B> ablaufen. Die Reaktion hört jedoch nach <B>75</B> % Entkupferung auf. Danach verläuft die Wasser stoffabsorption nur langsam, wenn man auf höhere Temperatur erhitzt.
Process for removing copper from cupric complex salts of α-amino acids The present invention relates to a process for removing copper from cupric complex salts of α-amino acids of the formula:
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in which R is a hydrogen atom, a hydroxyl, alkyl or hydroxyalkyl group, an alkyl radical substituted by a sulfur-containing group, an aryl, hydroxyaryl, imidazolyl-methyl, aminoalkyl or carboxyalkyl group, which is characterized in that the Reacts cupric complex salts with hydrogen gas in a liquid medium.
The underlying reaction is based on the following equation:
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So far, the following process has been used for the production of a-amino acids in free form. B. first produced a cupric complex salt of a certain a-amino acid, dissolved it in water and b-traded it with hydrogen sulfide in order to deposit the copper component in the form of water-insoluble cuprous sulfide. The reaction mixture was then filtered and concentrated in order to separate off the free α-amino acid.
In this process, however, the following problems occurred: <B> 1. </B> The resulting cupric sulfide is relatively difficult to filter; 2. Because of the hydrogen sulfide used, various undesirable side reactions occur, and so-called resinous by-products are formed which interfere with the subsequent cleaning, and <B> 3. </B> contains this after the hydrogen sulfide treatment The resulting filtrate still contains colloidal sulfur, which is difficult to remove and consequently leads to side reactions that interfere with further purification.
In the method according to the invention, the solution of the free α-amino acid obtained is sufficiently pure that a comparatively very pure product can be obtained without difficulty by subsequent concentration and recrystallization, while the copper component is isolated as a fine copper metal powder and easily removed from the solution can be filtered off.
Furthermore, the claimed method can be carried out equally well in the case of a cupric complex salt of the α-amino acid that is soluble in the liquid medium used and one that is sparingly soluble therein.
When carrying out the process according to the invention, the following procedure is expediently carried out: A cupric complex salt of a certain α-amino acid is added together with the liquid medium, e.g. B. water, placed in a stainless steel autoclave and sealed. Then, excess hydrogen is pressed into the autoclave and the autoclave is heated while stirring. As soon as the reaction temperature reaches approx. 140 ° C, the <B> absorption </B> of the hydrogen begins.
The reaction is accelerated to <B> 1501 C </B> and then stops soon. The reaction time is less than an hour. The reaction mixture formed in the autoclave is then filtered in order to separate the metallic copper from the a-amino acid in the filtrate. The pure product is obtained from the filtrate in the usual way.
It is not always necessary that the solvent used as the reaction medium in the reaction just described is capable of dissolving the resulting free α-amino acid. However, with a view to further treatment, e.g. B. the separation, before given to use solvents that verinöcen to dissolve the free a-amino acid formed. Water is best for this purpose, but acidic solutions, e.g. B. aqueous acetic acid solutions, or alkaline solutions, e.g. Use, for example, aqueous ammonia solutions, as well as methanol and benzene.
If the a-amino acid is soluble in the reaction medium, the metallic copper can be filtered off directly, otherwise only after adding water to the reaction mixture.
The reaction is preferably carried out at a pressure of 2 to 500 atm, in particular 5 to 200 atm, so that the reaction medium remains liquid even at a higher temperature. You can work at temperatures from room temperature to <B> 250 ° C, </B> preferably at <B> 50 </B> to 200 ° C </B>.
Some physical data of α-amino acids obtained according to the invention are shown below: <I> Examples </I> <B> 1. 35 g </B> glycine, <B> 73 g </B> malachite and <B> 100 </B> cm3 water are mixed and heated on the water bath for 2 hours. The reaction mixture obtained is filtered while it is still hot, the filtrate obtained is concentrated on a water bath in vacuo and then allowed to cool. A crude cupric complex salt of glycine crystallizes from the filtrate treated in this way and is collected, washed with methanol and dried in vacuo.
This gives 41.5 g of pure Cpuri complex salt of glycine. These 41.5 g are placed together with 220 cm3 of water in a stainless steel autoclave with a capacity of <B> 330 </B> cm3. Then hydrogen is injected up to an initial pressure of <B> 110 </B> atm at normal temperature. While the autoclave is shaken while being heated, hydrogen is absorbed when the reaction temperature of <B> 1501 C </B> is reached. The reaction lasts another 22 minutes and then stops.
The hydrogen pressure at the end of the hydrogen absorption is 45 at (theoretically 44 at) at <B> 0 'C. </B>
<B> 11.1 - </B> fine Cu metal powder (approx. <B> 96.5 </B>% from booty) and <B> 215 </B> cm3 of a transparent, but slightly colored glycine solution separated by filtration.
After concentrating the filtrate in vacuo, 24.2 g of slightly brownish colored, crude glycine crystals are obtained (yield approx. 90%). Colorless crystals of pure glycine (melting point 239-240 '<B> Q </B>) are obtained from the crude crystals by recrystallizing them once from a methanol-water mixture.
2. 5.1 g of the cupric complex salt of glycine, which is obtained from 4.5 g of glycine in a manner similar to that described in Example <B> 1 </B> and 200 cm3 of water are introduced into an autoclave and hydrogen is injected until an initial pressure of <B> 65 </B> at is reached. The reaction is carried out with shaking for 2 hours at 170-180 ° C, and in the same way as in Example 13 g of crude glycine crystals are obtained.
<B> 3. </B> A cupric complex salt of dj-alanine, which was obtained from <B> 5 g </B> dj-alanine in a manner similar to that described in Example <B> 1 </B>, and < B> 230 cm3 of water is placed in an autoclave and hydrogen is injected until an initial pressure of <B> 65 </B> at is reached. The reaction is carried out for 2 hours with shaking at 170-180 ° C and obtained in a manner similar to that in Example 1-4, 9 g / B> crude d, 1-alanine crystals.
4. A cupric complex salt of dj-valine, which was obtained in a manner similar to that described in example <B> 1 </B> from <B> 5 g </B> d, 1-valine, and 200 cm3 of water are in a Introduced into the autoclave and injected hydrogen until the initial pressure of <B> 65 </B> at is reached. The reaction is carried out for 2 hours with shaking at 140 ° C and obtained in a manner similar to that in Example 1-3 g of raw dj -Valine crystals.
<B> 5. </B> A cupric complex salt of d, 1-threonine, which is obtained in a manner similar to that described in example <B> 1 </B> from <B> 5.7 g </B> d, 1- Threonine was obtained, and <B> 230 </B> em3 water are placed in an autoclave and hydrogen is injected until an initial pressure of <B> 85 </B> at is reached.
The reaction is carried out for 2 hours with shaking at 150 ° C and, in addition to 1.4 g of metallic copper, a transparent, very faintly colored solution of d, 1-threonine is obtained . Concentrating the solution to dryness in vacuo gives 5 g crystals of crude dj threonine, which by recrystallizing from a methanol-water mixture into colorless crystals of d, 1-threonine, which are converted by recrystallization - crystallize from a methanol-water mixture into colorless crystals of d,
1-threonine with a melting point of 223-224 '<B> C </B> can be converted.
<B> <I> 6. 5 </I> g </B> d, 1-aspartic acid and a cupriammonia solution obtained from <B> 30 g </B> malachite (cupricarbonate) and 200 cm 281 / o aqueous ammonia solution are left React for 4 hours at room temperature. The resulting reaction mixture is placed in an autoclave without further treatment and hydrogen is then injected until an initial pressure of 75 atm is reached.
The reaction is then allowed to proceed with shaking for 2 hours at 150 ° C. and 3 g of crude d, 1-asparacic acid crystals are obtained in the same way as in the example <B> 1 </B> described.
<B> 7. 5.1 g of the cupric complex salt of glycine and 30 cm of water are placed in an autoclave and hydrogen is injected until an initial pressure of 5 at is reached. The reaction is allowed to proceed with shaking for <B> 5 </B> hours at <B> 160 ° C </B> and it holds <B> 3 g </B> of crude glycine crystals in the example <B> 1 described way.
<B> 8. </B> 40 <B> g </B> cupric complex salt of glycine and 220 cm3 of methanol are placed in an autoclave.
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<B> COOH </B> <SEP> Glycine: <SEP> melting point
<tb> <B> cm </B> <SEP> 239-240'C <SEP> (decomposition);
<tb> N-Benzoyl derivative:
<tb> <B><I>NIL</I> </B> <SEP> Melting point <SEP> <B> 189-190'C </B>
<tb> <B> / <SEP> COOH </B> <SEP> dj-alanine: <SEP> melting point
<tb> CH3CH <SEP> via <SEP> <B> 260'C; </B>
<tb> <B> Il \ </B> <SEP> Phenylurea derivative:
<tb> <B> NH2 </B> <SEP> Melting point <SEP> <B> 167'C </B>
<tb> <B> CH3 <SEP> COOH </B> <SEP> dj-valine:
<SEP> melting point
<tb> CH-CH <SEP> via <SEP> <B> 280'C-, </B>
<tb> N-Benzoylden'vat:
<tb> <B> CH3 <SEP> NH2 </B> <SEP> Melting point <SEP> <B> 130-131'C </B>
<tb> <B> CH3 <SEP> COOH </B> <SEP> d, 1-threonine:
<tb> <B> CH-CH </B> <SEP> Melting point <SEP> <B> 225-226'C </B>
<tb> OH <SEP> <B> NH2 </B> Then hydrogen is injected until a pressure of 74 atm is reached, and the reaction is allowed to proceed in 4 hours at 1401 C. However, the reaction stops after <B> 75 </B>% copper removal. After that, hydrogen absorption is slow when heated to a higher temperature.