CS277133B6

CS277133B6 - Process for preparing hydantoin-5-spirocyclopentane

Info

Publication number: CS277133B6
Application number: CS905135A
Authority: CS
Inventors: Antonin Ing Sturc; Evzen Ing Csc Kasafirek
Original assignee: Vyzk Ustav Farm Biochem Sp
Priority date: 1990-10-22
Filing date: 1990-10-22
Publication date: 1992-11-18
Also published as: CS513590A3

Abstract

Způsob výroby hydantoin-5-spirocyklopentanu o vzorci I z cyklopentanonu, uhličitanu amonného a kyanidu sodného nebo draselného. Proces se vyznačuje použitím prakticky ekvivalentního množství kyanidu vzhledem k cyklopentanonu, množství uhličitanu amonného je minimalizováno, rozpouštědlem je voda a koncentrace cyklopentanonu v reakční směsi je 5 až 15 % hmot. Řešení se dotýká výroby meziproduktů pro syntézu léčiv, například l-amino-l-cyklopentankarboxylové kyseliny.Process for producing hydantoin-5-spirocyclopentane of formula I from cyclopentanone, carbonate ammonium and sodium or potassium cyanide. The process is characterized by practical use equivalent amount of cyanide relative to to cyclopentanone, the amount of ammonium carbonate is minimized by solvent is water and cyclopentanone concentration in the reaction % of the mixture is 5 to 15 wt. The solution touches manufacturing intermediates for drug synthesis, for example 1-amino-1-cyclopentanecarboxylic acid acid.

Description

Vynález se týká způsobu výroby hydantoin-5-spirocyklopentanu o vzorci IThe invention relates to a process for the preparation of hydantoin-5-spirocyclopentane of formula I

z cyklopentanonu.from cyclopentanone.

Jedná se o známou látku, která je meziproduktem při syntéze 1-amino-l-cyklopentankarboxylové kyseliny. Připravuje se Buchererovou syntézou (J. Pract. Chem. 141 (5) 1934), v různých úpravách, tj. za normální nebo zvýšené teploty, za přebytků (NH₄)₂CO₃ a KCN (HCN) a v prostředí 50% etanolu nebo ligroinu. Pro výtěžky nad 90 % teorie se osvědčily teploty 50 až 80 °C, přebytek kyanidu (1,5 až 2 moly na mol cyklopentanonu), přebytek (NH₄)₂CO₃ (3 až 4 moly) a prostředí 50% etanolu.It is a known substance which is an intermediate in the synthesis of 1-amino-1-cyclopentanecarboxylic acid. It is prepared by Bucherer synthesis (J. Pract. Chem. 141 (5) 1934), in various modifications, ie at normal or elevated temperatures, in excess (NH ₄ ) ₂ CO ₃ and KCN (HCN) and in a medium of 50% ethanol. or ligroin. For yields above 90% of theory, temperatures of 50 to 80 [deg.] C., an excess of cyanide (1.5 to 2 moles per mole of cyclopentanone), an excess of (NH ₄ ) ₂ CO ₃ (3 to 4 moles) and an environment of 50% ethanol have proved to be effective.

Podobných poměrů bylo užito i pro analytické účely (J. Am. Chem. Soc. 64 522 (1942)).Similar ratios have been used for analytical purposes (J. Am. Chem. Soc. 64 522 (1942)).

S výtěžkem 82 % th. byl hydantoin připravován za přebytku 4 % mol KCN proti stechiometrii, za užití 2,5 mol (NH₄)₂CO₃ na mol cyklopentanonu a v prostředí 1 litru 60% etanolu spolu se 650 ml vody, reakce trvala 3 hodiny při teplotě 55 až 60 °C (Antimicrob. Agents Chemother. 1967 586).With a yield of 82% th. hydantoin was prepared in an excess of 4 mol% KCN against stoichiometry, using 2.5 mol (NH ₄ ) ₂ CO ₃ per mol cyclopentanone and in 1 liter 60% ethanol together with 650 ml water, the reaction lasted 3 hours at 55 to 60 ° C (Antimicrob. Agents Chemother. 1967 586).

Společnou nevýhodou popsaných postupů jsou vysoké přebytky činidel, tj. uhličitanu amonného a zejména kyanidů. V odpadech po izolaci hydantoinu se musí kyanidy důsledně likvidovat. Narůstá problém solnosti v odpadních vodách, obsah etanolu komplikuje situaci, je nutná regenerace. Stoupá pracnost procesu, to i vzhledem k užívaným koncentracím cyklopentanonu v reakční směsi (3 až 5 % hmot.). Popsané nevýhody odstraňuje postup podle vynálezu, kdy se hydantoin-5-spirocyklopentan vyrábí z cyklopentanonu za teploty 25 až 85 °C. Postup se vyznačuje tím, že množství kyanidu sodného nebo draselného je 0,96 až 1,04 mol na mol cyklopentanonu, množství uhličitanu amonného je 1,2 až 2 mol na mol cyklopentanonu, rozpouštědlem je voda a koncentrace cyklopentanonu v reakční směsi je 5 až 15 % hmot., s výhodou 10 až 13 % hmot.A common disadvantage of the described processes is the high excesses of reagents, i.e. ammonium carbonate and especially cyanides. Cyanides must be thoroughly disposed of in waste after hydantoin isolation. The problem of salinity in wastewater is growing, the ethanol content complicates the situation, regeneration is necessary. The laboriousness of the process increases, also due to the concentrations of cyclopentanone used in the reaction mixture (3 to 5% by weight). The described disadvantages are eliminated by the process according to the invention, in which hydantoin-5-spirocyclopentane is produced from cyclopentanone at a temperature of 25 to 85 ° C. The process is characterized in that the amount of sodium or potassium cyanide is 0.96 to 1.04 mol per mol of cyclopentanone, the amount of ammonium carbonate is 1.2 to 2 mol per mol of cyclopentanone, the solvent is water and the concentration of cyclopentanone in the reaction mixture is 5 to 15% by weight, preferably 10 to 13% by weight.

Při výrobě se například do roztoku (NH₄)₂CO₃ ve vodě přidá kyanid (například ve vodném roztoku) a při teplotě do 40 °C cyklopentanon. Zahřívá se na teplotu do 80 °C 3 hodiny. Po ochlazení na 10 až 20 °C a krystalizaci se odfiltruje produkt, suchého se získává kolem 70 % teorie.During production, for example, cyanide (for example in aqueous solution) is added to a solution of (NH ₄ ) ₂ CO ₃ in water and cyclopentanone at a temperature of up to 40 ° C. Heat to 80 ° C for 3 hours. After cooling to 10-20 [deg.] C. and crystallization, the product is filtered off and about 70% of dry product is obtained.

Matečné louhy se zahušťují za vakua a po ochlazení, krystalizaci a izolaci se získává II. podíl produktu, kterého je po usušení asi 20 % teoretického výtěžku.The mother liquors are concentrated in vacuo and, after cooling, crystallization and isolation, II. the proportion of the product which, after drying, is about 20% of theory.

Výhoda postupu je v tom, že odpadní vodné louhy obsahují velmi nízké koncentrace kyanidových iontů, asi 10~⁵mol/litr, po analytické kontrole a podle příslušných norem může odpadnout nutnost chemické likvidace. Vzhledem ke sníženému množství uhličitanu jsou též solnosti nižší.The advantage of the process is that the waste aqueous liquors contain very low concentrations of cyanide ions, about 10 ~ ⁵ mol / liter, after analytical control and according to the relevant standards, the need for chemical disposal can be eliminated. Due to the reduced amount of carbonate, the salts are also lower.

Destilát při získávání II. podílu produktu obsahuje též nízký obsah kyanidových iontů a amoniaku, lze jej využít k dalším výrobním várkám.Distillate during recovery II. part of the product also contains a low content of cyanide ions and ammonia, it can be used for other production batches.

Vzhledem k vysokým koncentracím látek v procesu výroby hydantoinu jsou i vyšší kapacity výroby a nároky na pracnost a energie jsou minimalizovány.Due to the high concentrations of substances in the hydantoin production process, there are also higher production capacities and the demands on labor and energy are minimized.

Při postupu podle vynálezu má největší význam optimalizované množství kyanidů, které je v podstatě stechiometrické k množství cyklopentanonu. Tím se zásadně řeší ekologie odpadních vod.In the process according to the invention, the optimized amount of cyanides, which is substantially stoichiometric to the amount of cyclopentanone, is of the greatest importance. This fundamentally solves the ecology of wastewater.

Postup podle vynálezu je ekologický, technologicky i ekonomicky efektivní. Výrazně se zvyšuje bezpečnost procesu, zejména vzhledem k odpadům.The process according to the invention is ecologically, technologically and economically efficient. The safety of the process is significantly increased, especially with regard to waste.

Bližší podrobnosti způsobu práce podle vynálezu vyplývají z následujících příkladů, které tento způsob pouze ilustrují, ale nijak neomezují.Further details of the process according to the invention follow from the following examples, which merely illustrate but do not limit the process.

Příklad 1Example 1

V reaktoru se rozpustilo 5 kg uhličitanu amonného v 11 litrech vody při 30 °C. Přidal se roztok 1,75 kg kyanidu sodného (obsah 96,9 %) ve 2,8 litrech vody. Po přidání 3 kg cyklopentanonu se míchalo a zahřívalo 3 hodiny na teplotu 75 °C. Po ochlazení na 10 °C se míchalo 2 hodiny a izoloval se produkt.In the reactor, 5 kg of ammonium carbonate were dissolved in 11 liters of water at 30 ° C. A solution of 1.75 kg of sodium cyanide (96.9% content) in 2.8 liters of water was added. After adding 3 kg of cyclopentanone, it was stirred and heated to 75 ° C for 3 hours. After cooling to 10 ° C, stirring was continued for 2 hours and the product was isolated.

Po usušení se získalo 3,85 kg I. podílu hydantoinu-5-spirocyklopentanu o t. t. 200 až 207 °C, tj. 70 % teorie.After drying, 3.85 kg of a proportion of hydantoin-5-spirocyclopentane with a melting point of 200 DEG-207 DEG C. are obtained, i.e. 70% of theory.

Matečné louhy byly zahuštěny za vakua při teplotě 70 °C. Po ochlazení a obdobné krystalizací a izolaci jak výše byl získán II. podíl produktu se ziskem do 20 % teorie, t. t. byla nad 193 °C.The mother liquors were concentrated in vacuo at 70 ° C. After cooling and similar crystallization and isolation as above, II. the proportion of product with a yield of up to 20% of theory, m.p. was above 193 ° C.

Příklad 2Example 2

Pracovalo se podle příkladu 1, s tím rozdílem, že se užilo roztoku 2,25 kg KCN v 5,5 kg vody. Výsledky byly obdobné jako v příkladu 1, jen zisk II. podílu hydantoin-5-spirocyklopentanu byl 15 % teorie.The procedure of Example 1 was followed, except that a solution of 2.25 kg of KCN in 5.5 kg of water was used. The results were similar to Example 1, only gain II. the proportion of hydantoin-5-spirocyclopentane was 15% of theory.

Claims

PATENT CLAIMS

Process for the preparation of hydantoin-5-spirocyclopentane of formula I

from cyclopentanone, ammonium carbonate and sodium or potassium cyanide, at temperatures of 25 to 85 ° C, characterized in that the amount of sodium or potassium cyanide is 0.96 to 1.04 mol per mol of cyclopentanone, the amount of ammonium carbonate is 1.2 to 2.0 mol per mol of cyclopentanone, the solvent is water and the concentration of cyclopentanone in the reaction mixture is 5 to 15% by weight, preferably 10 to 13% by weight.