Verfahren zur Rerstellung von Bis-(2-hydroxy-2-carboxyäffiyi)-d:sulfid oder dessen Salzen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Bis-(2-hydroxy-2-carboxyäthyl)-disulfid oder dessen Salzen.
Westerman und Rose (vgl. Journal of Biological Chemistry Bd. 79 (1928), S. 413 bis 421) haben diese Verbindung durch eine Behandlung von Cystin mit einer schwefelsauren Lösung von Bariumnitrit erhalten. Allerdings ist diese Herstellungsweise nicht für eine Anwendung in technischem Masstab geeignet.
Es wurde gefunden, dass Bis-(2-hydroxy-2-carboxyäthyl)-disulfid oder dessen Salze in technischem Masstab mit brauchbarer Ausbeute hergestellt werden können, indem ein Salz von Epoxyäthancarbonsäure (Epoxypropionsäure, Glycidsäure) in wässriger Lösung mit einem löslichen Alkali- oder Erdalkalidisulfid umgesetzt wird. Das so erhaltene Salz des Bis-(2-hydroxy2-carboxyäthyl)-disulfids wird evtl. in ein anderes Salz oder in das freie Disulfid übergeführt.
Das freie Disulfid kann mit organischen Lösungs mitteln-extrahiert werden und wird evtl. in ein anderes Salz umgewandelt.
Es ist möglich, das als Ausgangsstoff dienende Salz der Epoxyäthancarbonsäure in der Reaktionsflüssigkeit selbst aus freier Epoxyäthancarbonsäure und einem Überschuss des anorganischen Disulfids, mit dessen Hilfe die Reaktion stattfindet, entstehen zu lassen.
Vorzugsweise wird das erfindungsgemlsse Verfahren so ausgeführt, dass entweder einer Lösung von Natriumepoxyäthancarbonat eine Lösung von Natriumdisulfid oder aber einer Lösung von Natriumdisulfid eine Lösung von Natriumep oxyäthancarbonat zugesetzt wird, in beiden Fällen unter Durchleitung von Kohlen dioxyd. Zur Vermeidung einer Bildung von unerwünschten Nebenprodukten bedient man sich einer Sulfidlösung, die der stöchiometrischen Zusammensetzung Na2S2 möglichst genau entspricht. Ferner soll zur Vermeidung einer Zersetzung der Reaktionsteilnehmer, der Zwischenprodukte und/oder des Endproduktes der pH-Wert während der Reaktion vorzugsweise zwischen 8,5 und 10 liegen.
Man erhält auf diese Weise das Natriumsalz des Bis- (2-hydroxy-2-carboxyäthyl)-disulfids und kann daraus durch Umsetzung mit einer Saure, beispielsweise Schwefelsäure, das freie Bis-(2-hydroxy-2-carboxyäthyl)disulfid gewinnen, welches z. B. durch Extraktion mit einem geeigneten Lösungsmittel isoliert werden kann. Das freie Disulfid kann in andere Salze umgewandelt werden. So lässt sich das Calciumsalz durch Umsetzung des freien Disulfids in wässriger Lösung mit festem Calciumcarbonat herstellen. Eine Umsetzung mit Calciumhydroxyd ist auch möglich, in diesem Fall aber sind Reaktionsverhältnisse schwerer zu überwachen.
Ferner können zu diesem Zweck Umsetzungen mit Hilfe von Ionenaustauschern angewandt werden.
Die Extraktion des Bis-(2-hydroxy-2-carboxyäthyl) - disulfids aus dr wässrigen Reaktionsflüssigkeit lässt sich mit verschiedenen Lösungsmitteln oder Gemischen von Lösungsmitteln durchführen. Die besten Resultate werden bei Verwendung von Pentanol-(l) erzielt.
Beispiel 1
240 g Na2S .9 H2O werden in 500 ml Wasser ge löst, worauf diese Lösung nach Zusatz von 32 g Schwefelblüten während einer Stunde gekocht wird.
Die anfallende Natriumdisulfidlösung wird unter langsamem Durchleiten von CO2 (301 je Stunde) bei einer Temperatur von etwa 300 C und unter Aufrechterhaltung eines pH zwischen 8,5 und 10 nach und nach einer Lösung von 58 g Natriumepoxyäthancarbonat in 11 Wasser zugeführt. Die gesamte Reaktionszeit beläuft sich auf 1t/2 Stunden. Anschliessend wird die Reaktionsflüssigkeit bis zu einem pH-Wert von 1,5 angesäuert und der durch Zersetzung von nicht umge- setztem Nach2 gebildete Schwefel abfiltriert. Aus der Reaktionsflüssigkeit wird durch kontinuierliche Extraktion mit Pentanol-(l) 49 g eines hellgelben Öls gewonnen, das mittels einer Elementar- und Infrarotanalyse des Calciumsalzes als Bis-(2-hydroxy-2-carboxyäthyl)- disulfid identifiziert wurde.
Der Wirkungsgrad der Umsetzung, bezogen auf die Gesamtmenge Natriumepoxyäthancarbonat als Ausgangsstoff, beträgt 82 O/o.
Beispiel 2
240 g Na2S 9 H2O werden in 500 ml Wasser gelist, wonach diese Lösung nach Zusatz von 32 g SchwefeIb : üten während einer Stunde gekocht wird.
Der so erhaltenen Lösung von Na2S2 wird bei einer Tem?eratur von etwa 30 C unter fortwährendem Durchleiten von CO3 (200 1 in der Stunde) allmählich eine Lösung von 46 g Natriumepoxyäthancarbonat in 11 Wasser zugesetzt unter Aufrechterhaltung eines pH-Werts zwischen 9,5 und 10. Die genannten Reak tionsbedingungen werden weiter noch einige Zeit beibehalten. Die gesamte Reaktionszeit beträgt 1t/2 Stunden. Aus der Reaktionsflüssigkeit liest sich gem iss der im Beispiel 1 erwähnten Weise Bis-(2-hydroxy-2-carb oxylthyl)-disulfid mit einem Wirkungsgrad von 76 5/o g-winn n.
Zur allfMligen Herstellung des Calciumsalzes kann man z. B. wie folgt vorgehen:
121 g des g-miss Beispiel 1 oder 2 erhaltenen Bis (2-hydroxy-2-carboxyäthyl)-disulfids werden in 600 ml Wasser gelöst. Nach einmaligem Ausäthern zur Vermeidung einer Trübung wird 110 g Calciumcarbonat zugesetzt. Nach Ende der CO2-Entwicklung wird nicht umgesetztes CaCO5 abfiltriert, worauf man die Lösung bei 5 C stehen lässt. Es kristallisiert ein weisses Salz aus, das - wie sich aus der Elementaranalyse ergibt - das gewünschte Calciumsalz ist (Wirkungsgrad etwa 80 O/o). Durch Zusatz von Aceton zu der Endlösung kann eine zusätzliche Menge des Salzes in unreiner Form ausgeschieden werden.
Process for the preparation of bis (2-hydroxy-2-carboxyäffiyi) -d: sulfide or its salts
The invention relates to a process for the preparation of bis (2-hydroxy-2-carboxyethyl) disulfide or its salts.
Westerman and Rose (see Journal of Biological Chemistry, Vol. 79 (1928), pp. 413 to 421) obtained this compound by treating cystine with a sulfuric acid solution of barium nitrite. However, this production method is not suitable for use on an industrial scale.
It has been found that bis (2-hydroxy-2-carboxyethyl) disulfide or its salts can be produced on an industrial scale with a useful yield by adding a salt of epoxyethane carboxylic acid (epoxypropionic acid, glycidic acid) in aqueous solution with a soluble alkali or Alkaline earth disulfide is implemented. The salt of bis (2-hydroxy2-carboxyethyl) disulfide thus obtained is possibly converted into another salt or into the free disulfide.
The free disulfide can be extracted with organic solvents and may be converted into another salt.
It is possible to have the salt of the epoxyethane carboxylic acid, which is used as the starting material, arise in the reaction liquid itself from free epoxyethane carboxylic acid and an excess of the inorganic disulfide with which the reaction takes place.
The method according to the invention is preferably carried out in such a way that either a solution of sodium disulfide is added to a solution of sodium epoxyethane carbonate or a solution of sodium epoxyethane carbonate is added to a solution of sodium disulfide, in both cases with the passage of carbon dioxide. To avoid the formation of undesirable by-products, a sulfide solution is used which corresponds as closely as possible to the stoichiometric composition Na2S2. Furthermore, in order to avoid decomposition of the reactants, the intermediate products and / or the end product, the pH should preferably be between 8.5 and 10 during the reaction.
The sodium salt of bis (2-hydroxy-2-carboxyethyl) disulfide is obtained in this way and the free bis (2-hydroxy-2-carboxyethyl) disulfide can be obtained therefrom by reaction with an acid, for example sulfuric acid, which z. B. can be isolated by extraction with a suitable solvent. The free disulfide can be converted into other salts. The calcium salt can be produced by reacting the free disulphide in aqueous solution with solid calcium carbonate. A reaction with calcium hydroxide is also possible, but in this case the reaction conditions are more difficult to monitor.
Furthermore, reactions with the aid of ion exchangers can be used for this purpose.
The extraction of the bis (2-hydroxy-2-carboxyethyl) disulfide from the aqueous reaction liquid can be carried out with various solvents or mixtures of solvents. The best results are obtained when using pentanol- (l).
example 1
240 g of Na2S .9 H2O are dissolved in 500 ml of water, whereupon this solution is boiled for one hour after adding 32 g of sulfur flowers.
The resulting sodium disulfide solution is gradually added to a solution of 58 g of sodium epoxyethane carbonate in 1 liter of water while slowly passing CO2 through (301 per hour) at a temperature of about 300 C and while maintaining a pH between 8.5 and 10. The total reaction time is 1t / 2 hours. The reaction liquid is then acidified to a pH of 1.5 and the sulfur formed by the decomposition of unreacted Nach2 is filtered off. 49 g of a light yellow oil is obtained from the reaction liquid by continuous extraction with pentanol- (l), which was identified as bis (2-hydroxy-2-carboxyethyl) disulfide by means of an elemental and infrared analysis of the calcium salt.
The efficiency of the conversion, based on the total amount of sodium epoxyethane carbonate as starting material, is 82%.
Example 2
240 g of Na2S 9 H2O are listed in 500 ml of water, after which this solution, after adding 32 g of sulfur, is boiled for one hour.
A solution of 46 g of sodium epoxyethane carbonate in 11% of water is gradually added to the solution of Na2S2 thus obtained at a temperature of about 30 ° C. while continuously passing CO3 through (200 liters per hour) while maintaining a pH value between 9.5 and 10. The reaction conditions mentioned are maintained for some time. The total reaction time is 1t / 2 hours. According to the manner mentioned in Example 1, bis (2-hydroxy-2-carboxylthyl) disulfide with an efficiency of 76 5 / o g-win can be read from the reaction liquid.
For any production of the calcium salt one can e.g. B. proceed as follows:
121 g of the bis (2-hydroxy-2-carboxyethyl) disulfide obtained in Example 1 or 2 are dissolved in 600 ml of water. After a single etherification to avoid turbidity, 110 g calcium carbonate are added. After the evolution of CO2 has ended, unreacted CaCO5 is filtered off, whereupon the solution is left to stand at 5 ° C. A white salt crystallizes out, which - as the elemental analysis shows - is the desired calcium salt (efficiency approx. 80%). By adding acetone to the final solution, an additional amount of the salt can be excreted in impure form.