1 CS 274 351 B1
Vynález sa týká spůsobu přípravy etylamínu a 2-aminoetanolu alebo 2-metoxyetylamínuelektroredukciou oxímov připravených reakciou glykolaldehydu alebo jeho O-substitutovanýchderivátov s hydroxylamínom. Při reakcii karbonylových zlúčenín s hydroxylamínom rýchlost a rovnováha vznikájúcichoxímov závisí od pH-hodnot prostrednia a acido-bázických vlastností reaktantov. Zatial čoreakčná rýchlost tvorby oxímov prechádza rýchlostným maximom v kyslom prostředí, hodnotyrovnovážných konštánt tvorby oxímov sa zvyšujú so stúpajúcimi hodnotami pH-prostredia adosahujú maximum v alkalických prostrediach /lencks W. P.: Amer. Chem. Soc. Sl, (1959) 475;Jencks W. P.: Progr. Phys. Org. Chem. 2, (1964) 63/. Keňže elektrochemickéj redukcii pod-lieha len protonizovaná forma oxímov /Lund H.: Acta Chem. Scand. 13, (1959) 249; Haas J. W.Ir., Kadunce R. E.: 3.Amer. Chem. Soc. 84, (1962) 4910; Haas 3. W., 3r. Storey 3. D.: Anal.Chem. 34, (1962) 145/, je potřebné zvolit kompromisně hodnoty pH - prostredia elektroredukcietak, aby sa dosiahlo optimum medzi rýchlostou vzniku, hodnotou rovnováhy a stupňom protoni-zácie oxímu.
Na základe polarografického štúdia reakcie glykolaldehydu, glyceraldehydu, dihydroxyace-tónu a ich 0-metylovanýoh derivátov s hydroxylamínom sa zistilo, že v kyslom prostředí připH menšom ako 5 je optimum pre rýchlost vzniku a elektroredukcie příslušných oxímov. Vo velmisilné kyslých prostrediach sú koncentrácie oxímov nižšie a sú spósobené ich hydrolýzou navýchodiskové zlúčeniny. Pri pH váčšom ako 5 výšky polarografických vln klesajú v důsledkupoklesu ich redukovatelnosti protonizovaných foriem. V případe vyšších monosacharidov, tj.pentóz a hexóz sa rýchlosti tvorby oxímov a hodnoty ich rovnovážných konštánt znižujú, čoje spósobené existenciou rovnováhy medzi cyklickou a acyklickou formou uvedených monosacha-ridov.
Celkové výtažky produktov závisia od použitého potenciálu pracovnej ortuiovej elektrodya pH hodnot prostredie. Tak například zistilo sa, že aj při optimálnych reakčných podmienkachsa v procese preparatívnej elektroredukcie oxímov glykolaldehydu a jeho D-metylového deri-vátu uvolňuje asi 20 % aldehydického komponentu oxímu, čo dovoluje získat produkty v maximál-ně 80 % výtažkoch. Dokázali sme, že k úplnému potlačeniu regenerácie příslušných aldehydovz východiskových oxímov je potřebné na začiatku reakcie přidat minimálně 50 % nadbytok hy-droxylamínu.
Analýzou reakčných produktov oxímov glykolaldehydu a jeho 0-metylového derivátu sazistilo, že elektroredukcie prebiehajú neobvyklým spůsobom, pretože v každom případe vzni-kajú dva aminy ako konečné produkty, tj. nielen předpokládaný 2-aminoetanol resp. 2-meto-xyetylamín, ale v oboch prípadoch aj neočekávaný etylamin. Ide o objavenie nového typu elek-troredukcie oxímov.
Podstata spósobu přípravy etylamínu a 2-aminoetanolu alebo 2-metoxyetylamínu elektro-redukciou oxímov podlá vynálezu spočívá v tom, že sa nechá reagovat vodný roztok glykolal-dehydu alebo jeho 0-metyl substituovaný derivát s vodným roztokom hydroxylamínu alebo jehosoli, ktorý je přítomný minimálně v 50 % nadbytku za vzniku roztoku příslušného oxímu.Následná elektroreďikcia vodného roztoku oxímu sa vykonává vo vodnom tlmivom roztoku při pH1 až 5, za přítomnosti minimálně 50 % nadbytku hydroxylamínu za potenciostatických a pH-statických podmienok pomocou nepretržitej pH statickej kontroly cirkulujúcej alebo pulzu-júcej časti elektrolyzovaného roztoku, nachádzajúceho sa v době merania mimo vplyvu elek-trického póla reakčného prostredia. Potenciál pracovnej elektrody je v rozsahu -1,0 V až-1,6 V vzhíadom k nasýtenej kalomelovej elektróde. Vzniknutá zmes amínov sa rozdělí chro-matograficky,_ frakčnou destiláciou volných amínov alebo frakčnou kryštalizáciou ich solí. Při reakcii vodného roztoku glykolaldehydu a jeho 0-metylového derivátu s hydroxylamínom,přidaného vo formě jeho soli, sa elektroredukcia vzniknutých oxímov vykonává při pH 2 až 5,s výhodou pH 3,6 a potenciál! pracovnej elektrody v rozsahu -1,3 až -1,4 V s výhodou -1,4 V, CS 274 351 B1 2 vzhladom k nasýtenej kalomelovej elektróde, pričom vzniknuté zmesi amínov tj. 2-aminoetanola etylamín v případe oxímu glykolaldehydu a zmes 2-metoxy-etylamín a etylamín v případeoxímu 2-metyxyacetaldehydu sa delia chromatograficky resp. frakčnou destiláciou volnýchamínov alebo frakčnou kryštalizáciou ich solí. Výhodou navrhovaného spósobu elektroredukcie oxímov je, že nie je potřebné vychádzaíz čistých oxímov, ale stačia vodné roztoky reakčných komponentov, tj. vodný roztok karbony-lovej zlúčeniny a vodný roztok soli hydroxylamínu s jeho minimálně 50 % nadbytkem zmiešata po zreagovaní sa roztok přidá do tlmivého roztoku o požadovanom pH, čím je roztok vytvoře-ného oxímu připraveny k preparatívnej elektroredukcii. Ďalšou výhodou nového postupu je,že použitie potenciostatických a pH statických podmínek umožňuje získat produkty prakticky vteoretických výtažkoch a umožňuje získat v jednom stupni nielen očakávaný produkt štvorelek-trónovej redukcie. Vzhladom na všeobecné platnost objavenej zákonitosti elektroredukcie oxí-mov, je možné tuto využit na přípravu analogických aminoderivátov. Na rozdiel od hydro-genačných metod umožňuje tento spůsob i rozštiepenie jednoduchej C-0 vazby. Hydrogenácianemůže poskytnut také neobvyklé aminy, aké vznikajú po elektroredukčnom rozštiepení jednodu-chej C-0 vazby v -polohe k azometínovej skupině u uvedeného typu oxímov.
Zariadenie, v ktorom sa vykonali elektroredukcie je bližšie popísané v čs. A0 248 208,pričom jeho podstata spočívá v tom, že umožňuje elektroredukcie uskutečnit v oddelenom kato-dickom priestore na ortutovej pracovnej elektróde při zvolenom potenciáli vzhladom k refe-rentnej nasýtenej kalomelovej elektróde, udržovanom pomocou potenciostatu a zaistuje kon-trolu a udržovanie požadovanej hodnoty pH pomocou pH-statu. Příklad 1
Vodný roztok (50 ml) 0,2 M glykolaldehydu (0,6 g) a 0,3M hydroxylamónium sulfátu (1,23 g)sa nechal reagovat při teplote miestnosti po dobu 30 min. Potom sa k roztoku přidá 50 ml0,2 M formiátového pufru o pH 3,6 a potřebné množstvo vodného roztoku 1M hydroxidu sodnéhona opatovné nastavenie uvedenej pH^hodnoty. Reakčný roztok sa preleje do katodického pries-toru elektrolyzéra, kde sa elektroredukuje na ortutovej pracovnej elektróde, za intenzívne-ho miešania jej povrchu a chladenia elektrolyzéra vodou, při potenciostaticky udržovanompotenciáli -1,4V vzhladom k nasýtenej kalomelovej elektróde. Nastavená hodnota pH 3,6 saudržuje pH-staticky přidáváním potřebného množstva vodného roztoku 1M kyseliny sírovej.Anodický priestor elektrolyzéra sa naplní vodným roztokom 0,lM kyseliny sírovej.
Priebeh elektroredukcie oxímu, tvorba příslušných amínov a generácia glykolaldehydu sasledoval polarograficky, pričom polarografické křivky sa registrovali po zvolených časovýchintervaloch, od potenciálov meraných vzladom k nasýtenej kalomelovej elektróde. Pokles kon-centrácie oxímu v priebehu redúkcie sa sledoval registráciou jeho polarografických kriviek od -0,6V v 0,04M formiátovom pufri o pH 3,6 (0,1 ml vzorky v 9,9 ml pufru). Pre sledovanietvorby- vzniknutých amínov sa využili polarografické křivky ich kondenzačných produktov s benzaldehydom v alkalickom prostředí (0,5 ml vzorky v 9 ml O,1M fosfátového pufru a 0,5 ml0,lM benzaldehydu). Regenerácia glykolaldehydu sa stanovila registráciou jeho polarogra-fických kriviek od -1,2 V po přidaní 0,5 ml reakčnej vzorky do 9,5 ml vodného roztoku nasý-teného hydroxidom vápenatým.
Po skončení elektroredukcie.(3 h) sa v surovom produkte NMR spektrometrickou analý-zou dokázal vznik 2-aminoetanolu a etylamínu ako konečných produktov elektroredukcie v po-měre 1:2. Reakčný roztok sa vyzráfe mravčanom barnatým a vzniklá zrazenina odfiltruje.Vákuovo zahuštěný filtrát z vodného kúpeía na malý objem sa nanesie na celulózovú kolonu(1 m/ 0 5 cm) a dělí v systéme butanol: kyselina mravčia: voda = 8:1:1, při prietoku kolony13 ml/h. Oednotlivé frakcie sa spojili podlá chromatografického sledovania na Whatmann 3Mpapieri v uvedenom systéme a detekcii 0,1 % ninhydrínom v butanole při 105 °C. 2 prvej