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- Priorität:
USA 15. Oktober 2002 10/271,299
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung von Enantiomeren
aus unerwünschten
Mutterlaugen unter Verwendung racemischer Mischungen, enthaltend
Stereoisomere mit der nachstehenden Struktur (I) oder deren Salze,
durch Erwärmen
einer enantiomer angereicherten chemischen Mischung mit Thionylchlorid.
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Die
vorliegende Erfindung ist ebenso auf ein Verfahren zur Herstellung
racemischer Mischungen gerichtet, enthaltend annähernd gleiche Mengen an Enantiomeren
von 2-Chlorphenylglycinmethylester, aus Mutterlaugen, welche mit
unerwünschten
isomeren angereichert sind, als dessen Hydrochloridsalz, durch Erwärmen der
Mutterlaugen mit Thionylchlorid.
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DISKUSSION DES STANDES DER
TECHNIK
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Die
Racemisierung wird im Allgemeinen durch Erwärmen einer Säure mit
oder ohne Anwesenheit eines Alkalis oder eines Lösungsmittels durchgeführt. Freie
Aminosäuren
sind schwer zu racemisieren. Die zur Racemisierung erforderliche Temperatur
liegt oftmals in dem Bereich von 140°C bis 180°C, und es kommt bei Temperaturen
innerhalb dieses hohen Bereichs zu Zersetzungen.
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Die
Zersetzung ist bei 2-(2-Chlorphenyl)glycin enorm, nicht nur weil
es schwierig zu racemisieren ist, sondern ebenso weil es sich leicht
zersetzt. 2-(2-Chlorphenyl)glycin
ist ein in seinem enantiomerenreinen (S)-Enantiomer erforderliches
Intermediat für
die Herstellung von Methyl-α-5-(4,5,6,7-tetrahydro-(3,2,-c)-thienopyridyl)-(2-chlorphenyl)-acetat)
zur Herstellung eines wichtigen wirksamen Arzneimittelbestandteils,
welcher als Clopidogrel bekannt ist. Die enantiomerenreine Form
von 2-(2-Chlorphenyl)glycin wird aus dessen racemischer Mischung
durch optische Racemattrennungstechniken (Antipodentrennungstechniken)
erhalten.
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Die
Tatsache, dass einzelne Isomere chiraler Moleküle bekanntermaßen racemisieren
und sich unter nachteiligen Bedingungen zu optisch inaktiven racemischen
Molekülen
umwandeln, ist im Stand der Technik altbekannt. "Chemistry and Biochemistry of the Amino
Acids", herausgegeben
von G. C. Barret Chapman and Hall, Kapitel 13, behandelt die Tatsache
der Racemisierung von Aminosäuren
im Detail.
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Das
US Patent Nr. 4,713,470 (das "470-Patent") beschreibt die
Racemisierung von Aminosäuren,
welche unter Verwendung von speziell hergestellten Polymeren durchgeführt wird.
Das im '470-Patent
beschriebene Racemisierungsverfahren verwendet ein aromatisches
Aldehydpolymer, welches durch Umsetzen eines Hydroxyl-aromatischen Aldehyds
mit einem chlormethylierten Vinylbenzolpolymer unter reaktiven Bedingungen
unter Bildung eines aromatischen Aldehydpolymers synthetisiert wird,
worin die aldehydische Einheit an das Polymer durch eine Etherbindung
gebunden ist. Es wird ebenso ein Verfahren zur Herstellung des darin
verwendeten Racemisierungskatalysators offenbart.
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Das
US Patent Nr. 4,647,692 (das "692-Patent") richtet sich auf
ein Verfahren zur Racemisierung von Aminosäuren unter Verwendung von Ketonen
und organischen Säuren,
wie Essigsäure.
Insbesondere diskuttiert das '692-Patent
ein Verfahren zur Trennung von freien α-Aminosäuren unter in-situ-Racemisierung.
Die Trennung von 4-Hydroxyphenylglycin und 3,4-Diyhdroxyphenylglycin
mit 3-Bromcampher-9-sulfonsäure
unter in-situ-Racemisierung wird besonders erwähnt.
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Das
US Patent Nr. 4,638,086 (das "'086-Patent") umfasst ein Verfahren zur Racemisierung
von optisch aktiven Aminosäuren,
welches das Erwärmen
von Aminosäuren
mit einer wirksamen Menge Benzoe- oder Phenylessigsäure oder
deren Derivaten umfasst, welche an dem Kern durch identische oder
unterschiedliche Substituenten, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend
aus Halogen, niederem Alkyl, niederem Alkoxy, Hydroxy, Acyloxy und
Nitro, monosubstituiert oder polysubstituiert sind.
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Das
US Patent Nr. 4,237,313 (das "313-Patent") ist auf ein Verfahren
zur Racemisierung von optisch aktiven Phenylessigsäure-Derivaten
gerichtet. Das Verfahren umfasst das Erwärmen eines optisch aktiven
Phenylessigsäurederivats
auf eine Temperatur von mindestens 150°C in Gegenwart oder Abwesenheit
eines inerten Lösungsmittels.
Keines der oben angegebenen Patente richtet sich auf ein Verfahren
zur Gewinnung von Enantiomeren aus unerwünschten Mutterlaugen unter
Verwendung von racemischen Mischungen, enthaltend Stereoisomere der
Verbindungen mit der allgemeinen Struktur (I).
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Die
durch Umsetzen der Ester von 2-Chlorphenylglycin mit Thienopyridin
erhaltenen Verbindungen sind in der Behandlung von Herzkrankheiten nützlich und
können
ebenso als Anti-Blutplättchenmittel
verwendet werden. Das Patent Nr. 4,847,265 betrifft das (S)+-Enantiomer
von Clopidogrel. Andere Patente, wie die
US Patent Nummern 4,529,596 und
5,204,469 , beziehen sich
ebenso auf Methyl-α-5-(4,5,6,7-tetrahydro-(3,2-c)-thienopyridyl)(2-chlorphenyl)-acetat,
dessen Isomere und deren Herstellungsverfahren. Das
US Patent Nr. 6,180,793 bezieht sich
auf diese Verbindung und ebenso auf Verfahren zur Herstellung der
erforderlichen Intermediate. Diese Patente betreffen die chemische
Synthese von racemischen (S)(+)- oder (R)(–)-Clopidogrel durch verschiedene
Verfahren. In einigen Fällen
wird das resultierende Clopidogrel am Ende aufgetrennt, während in
anderen Fällen
der Auftrennungsschritt während
einer Zwischenstufe durchgeführt
wird.
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In
jedem der in dem obengenannten Absatz erwähnten Patente wird die Hälfte des
hergestellten Materials typischerweise als unerwünschtes Isomer verworfen. Es
kann entweder bei einer der Zwischenstufen oder in der fertigen
Form von Clopidogrel erfolgen. Beispielsweise umfasst das '793-Patent die Synthese
von Clopidogrel, worin der Trennungsschritt in jeder der vier unterschiedlichen
Stufen im Verlauf der Synthese durchgeführt wird. In jeder dieser Stufen
wird das unerwünschte
Isomer, was ungefähr
50% der hergestellten Menge entspricht, verworfen. Das Verwerfen
dieses Materials ist teuer und trägt zu den Gesamtproduktionskosten
bei. Es bildet ebenso Abwasser und erhöht die Abwasserbehandlungskosten.
Von einem ökonomischen
Standpunkt aus ist es Verschwendung, ein anderweitig nützliches Enantiomer
aus einer enantiomer angereicherten Mischung, wie Mutterlaugen mit
unerwünschten
Isomeren, zu verwerfen. Es ist bevorzugt, diese Mutterlaugen in
die gewünschten
Enantiomere via Racemisierungstechniken, gefolgt von Trennung des
gewünschten
Isomers unter Verwendung von optischer Trennung, umzuwandeln, wobei
das erforderliche Enantiomer aus dem, was andernfalls Abfallmaterial wäre, gewonnen
wird.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Ein
Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung
von Enantiomeren aus racemischen Mischungen, enthaltend Stereoisomere
der Verbindungen mit der allgemeinen nachstehende Formel (I)
oder deren Salze, durch Erwärmen einer
enaritiomer angereicherten chemischen Mischung mit Thionylchlorid.
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Ein
weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst:
- a. Freisetzen von 2-Chlorphenylglycinmethylester als freie Base
aus einer konzentrierten (R)-Enantiomer angereicherten Mutterlauge,
welche das Tartrat- oder D-Camphersulfonat-Salz eines unerwünschten
Enantiomers enthält;
- b. Erwärmen
der freien Base mit Thionylchlorid, sodass die Racemisierung unter
Bildung des racemisierten Esterhydrochlorids bewirkt wird;
- c. Isolieren des racemisierten Esterhydrochlorids; und
- d. Freisetzen eines racemisierten Esters aus dem isolierten,
racemisierten Esterhydrochlorid als eine weitere freie Base aus
dessen Hydrochloridsalz.
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Der
racemisierte Ester kann durch konventionelle im Stand der Technik
bekannte (Racemat-)Trennungsschritte weiterverarbeitet werden. Die
vorliegende Erfindung bietet somit den Vorteil der Gewinnung eines
gewünschten
En antiomers aus unerwünschten
Mutterlaugen, welche andernfalls verworfen werden würden. Sie
stellt weiterhin einen Umweltvorteil dahingehend zur Verfügung, dass
chemische Abfälle
reduziert werden.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Racemisierungsverfahren zur Wiederverwendung
von 2-(2-Chlorphenyl)glycin aus einer enantiomer angereicherten
Mischung. Der Methylester des racemischen 2-(2-Chlorphenyl)glycins
wird unter Verwendung von entweder D-Camphersulfonsäure oder Weinsäure getrennt.
Im Allgemeinen wird Weinsäure oder
D-Camphersulfonsäure
zu einer Lösung
von 2-Chlorphenylglycin in einem geeigneten Lösungsmittel, wie Methanol,
zugesetzt. Unter Kühlen
fällt das
erforderliche Enantiomer als ein D-Camphersulfonatsalz oder als Tartratsalz
aus.
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Die
Mutterlauge enthält
das Lösungsmittel und
das D-Camphersulfonat- oder Tartratsalz des 2-(2-Chlorphenyl)glycinmethylesters.
Gemäß dem Verfahren
der vorliegenden Erfindung kann sie weiterverarbeitet werden. Die
Mutterlauge wird zuerst aufkonzentriert durch Entfernen des Lösungsmittels unter
vermindertem Druck. Die aufkonzentrierte Mutterlauge des Tartrats
zeigt im Allgemeinen eine optische Drehung
[α]D 20 zwischen –85° und +5°, C = 1 in
Methanol.
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Die
aufkonzentrierten Laugen werden anschließend mit einem Alkali, bevorzugt
Natriumhydroxid, behandelt, um den 2-(2-Chlorphenyl)glycinmethylester
als dessen Base freizusetzen.
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Die
bei dem obengenannten Schritt erhaltene Basenlösung wird in ungefähr der zehnfachen Menge
des Volumens Methanol gelöst.
Es wird eine äquimolare
Menge Thionylchlorid zu dieser Lösung zugesetzt,
und die Mischung wird zwischen 30°C
und 90°C
innerhalb einer Zeitdauer zwischen 2 Stunden und 20 Stunden, bevorzugt
von 8 bis 12 Stunden erwärmt.
Am Ende dieser Zeitdauer beträgt
der spezifische optische Drehwert der resultierenden Mischung annähernd 0,
was eine erfolgreiche Racemisierung anzeigt.
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Die
racemisierte Lösung
enthält
den 2-(2-Chlorphenyl)glycinmethylester als das Hydrochlorid. Diese
Lösung
wird mit einem Alkali, bevorzugt Natrium hydroxid-Lösung, behandelt,
um den racemisierten Ester freizusetzen. Dieses Material ist nun
zum Verarbeiten zu Clopidogrel geeignet, gemäß jeglichen der in den vorstehend
genannten Patenten beschriebenen Techniken.
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Es
sollte verzeichnet werden, dass dieses Verfahren die Gewinnung und
Recyclierbarkeit einer erheblichen Menge des Ausgangsmaterials in
der Synthese von Clopidogrel erlaubt. Dieses Ergebnis stellt eine
deutliche Geldersparnis zur Verfügung
und reduziert die Umweltverschmutzung.
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Während die
folgenden Beispiele dieses Verfahrens in spezifischer Weise beschreiben,
sollte die Erfindung nicht durch das unten Beschriebene, sondern
nur durch die Ansprüche
begrenzt werden.
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Die
folgenden Beispiele verdeutlichen die vorliegende Erfindung weiter.
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Beispiel 1
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Freisetzung der an freier (–)-angereicherten
freien 2-(2-Chlorphenyl)glycinmethylesterbase aus dessen Weinsäuresalz:
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Zu
dem (–)-angereicherten
Methyl-2-(2-chlorphenyl)glycinat-(+)-weinsäuresalz von Methyl-2-(2-chlorphenyl)glycinat,
90 kg in 30 l Methanol vorliegend, werden 450 l 10%ige Natriumbicarbonatlösung (45
kg Natriumbicarbonat, gelöst
in 450 l Wasser) langsam unter Rühren
zugesetzt, während die
Temperatur der Reaktionsmischung zwischen 25°C und 30°C gehalten wird, bis der pH
der Lösung in
dem Bereich von 7,0 bis 7,5 (kontrolliert mittels eines PH-Meters)
liegt. Anschließend
wird das Rühren unterbrochen,
und man lässt
die Reaktionsmischung sich absetzen. Die untere Phase Methyl-2-(2-chlorphenyl)glycinat
wird abgetrennt, und 50 ml Dichlormethan werden zum Extrahieren
der oberen wässrigen
Phase zugegeben. Die Reaktionsmischung wird 15 Minuten lang gerührt, und
anschließend
lässt man die
Phasen sich trennen. Der untere Dichlormethanextrakt wird entfernt
und mit der Methyl-2-(2-Chlorphenyl)glycinat-Phase
kombiniert. Diese Mischung wird über
wasserfreiem Natriumsulfat (5 kg) getrocknet, und das Dichlormethan
wird bei Atmosphärendruck
abdestilliert.
Ausbeute: 45 bis 50 kg.
Spezifische optische
Drehung (SOR) (Hydrochlorid) [α]20D = –85° bis 5° (C = 1%
in Methanol)
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Beispiel 2
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Die Racemisierung von Methyl-2-(2-chlorphenyl)glycinat
und die Isolierung des racemisierten Esters als freie Base.
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Es
werden 100 kg Methyl-2-(2-chlorphenyl)glycinat (SOR –85° bis +5°) in dreihundertfünfzig Liter
(350 l) Methanol in einem 1.000 l mit Glas ausgelegten Weichstahlreaktor
gelöst.
Diese Mischung wird auf 5°C
durch Zirkulieren von Kühlwasser
und Salzlösung
durch einen Außenmantel
gekühlt.
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Es
werden fünfundvierzig
Liter (73,7 kg) Thionylchlorid zu der Reaktionsmischung unter Rühren und
Aufrechterhalten einer Temperatur der Reaktionsmischung zwischen
25°C und
30°C zugesetzt. Nach
vollständiger
Zugabe wird der Wasser- oder Salzlösungskreislauf gestoppt, und
man beginnt mit der Erwärmung
der Reaktionsmischung mittels eines Heißwasserkreislaufs durch einen
Außenmantel.
Die Erwärmung
wird fortgesetzt, und der Rückfluss
wird beibehalten für
ungefähr
12 Stunden.
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Anschließend wird
das Methanol langsam abdestilliert unter Beibehalten von vermindertem Druck,
sodass die Temperatur der Reaktionsmischung unterhalb von 60°C bleibt.
Die Destillation wird solange fortgesetzt, bis 300 l Methanol abdestilliert
sind. Die Reaktionsmischung wird anschließend auf 25°C bis 30°C abgekühlt, und fünfhundert Liter (500 l) Wasser
werden zu der Reaktionsmischung unter Rühren zugegeben. Das Rühren wird
solange fortgesetzt, bis eine klare Lösung erhalten wird. Die Reaktionsmischung
wird anschließend
auf 10°C
abgekühlt.
Es werden 47%ige Ätzalkalilauge
langsam unter fortgesetztem Rühren
zugesetzt, bis ein pH zwischen 7,0 und 7,5 der Reaktionsmischung
erhalten wird.
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Das
Rühren
und Kühlen
wird anschließend gestoppt,
und man lässt
die Reaktionsmischung sich absetzen. Die organische Phase wird als
(±)-Methyl-2-(2-chlorphenyl)glycinat
abgetrennt.
Ausbeute: 75 bis 80 kg.
SOR (Hydrochlorid)
[α]20D = –5° bis +5° (C = 1%
in Methanol)
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Die
racemisierte Esterlösung
ist nun zur Trennung durch im Stand der Technik bekannte Verfahren
bereit. In einer analogen Weise können die ungewünschten
Enantiomere von 2-(2-Bromphenyl)glycin und 2-(2-Methoxyphenyl)glycin
ebenso racemisiert und gewonnen werden.
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Beispiel 3
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Umwandlung von Methyl-2-(2-chlorphenyl)glycinat zu
dessen Weinsäuresalz.
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Es
werden 60 kg (+)-Weinsäure
(SOR = 12°, C
= 20, H2O) in 350 l Methanol in einem mit
Glas ausgelegten Weichstahlreaktor gelöst. Das durch das vorstehende
Verfahren (80 kg) erhaltene Methyl-2-(2-chlorphenyl)glycinat wird
in 50 l Methanol gelöst
und zu der Reaktionsmischung in Einem zugegeben. Die Reaktionsmischung
wird ungefähr
5 Minuten lang gerührt
und in einen Tank aus Polyethylen hoher Dichte transferiert. Es
werden 5 g reines Weinsäuresalz
von Methyl-2-(2-chlorphenyl)glycinat (SOR = –90°) zur Impfung zugesetzt. Die
Reaktionsmasse wird bei Raumtemperatur 96 Stunden lang gehalten.
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Kristalle
des (+)-Weinsäuresalzes
von Methyl-2-(2-chlorphenyl)glycinat werden durch Zentrifugieren
abgetrennt und bei 40°C
8 Stunden lang getrocknet.
Ausbeute: 49 bis 50 kg
Spezifische
optische Drehung [α]20D = –85° bis 93° (C = 1%
Methanol)
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Beispiel 4
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Isolierung einer zweiten Charge:
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Die
Mutterlauge des Beispiels 3 wird in einen Reaktor transferiert,
und das Methanol wird unter vermindertem Druck unter Beibehaltung
der Temperatur unterhalb von 60°C
abdestilliert. Nach der Gewinnung von ungefähr 250 l Methanol wird die
Reaktionsmasse in Polyethylentrommeln gesammelt und verfestigen
gelassen. Die feste Masse, welche das Hemitartrat von (–)-Methyl-2-(2-chlorphenyl)glycinat als
Hauptprodukt enthält,
wird als zweite Charge für eine
weitere Verarbeitung aufgehoben.
Ausbeute: ungefähr 100 bis
120 kg
SOR nach dem Trocknen bei 60°C: [α]20D
= –85° bis +5° (C = 1%
Methanol)
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Beispiel 5
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Isolierung von Methyl-2-(2-chlorphenyl)glycinat
aus der zweiten Charge, gebildet nach der Trennung.
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Die
nach der Trennung erhaltene zweite Charge (SOR = –85° bis +5°) wird in
700 l Wasser gelöst.
Es werden 40%ige Ätzalkalilauge
solange zugesetzt, bis ein pH von 7,0 bis 7,5 erhalten wird. Wenn der
pH-Bereich einmal erreicht ist, wird das Rühren gestoppt, und man lässt die
Reaktionsmasse sich absetzen. Die untere Phase Methyl-2-(2-chlorphenyl)glycinat
wird abgetrennt, und 50 l Dichlormethan werden zu dem Reaktor zugesetzt.
Man lässt
15 Minuten lang rühren.
Die untere Dichlormethanphase wird abgetrennt und mit dem Produkt
kombiniert sowie über
wasserfreiem Natriumsulfat getrocknet. Anschließend wird Dichlormethan unter
vermindertem Druck unter Beibehalten der Temperatur innerhalb des
Bereichs von 25°C
bis 30°C
zurückgewonnen.
Ausbeute:
40–45
kg (SOR als HCl = –85° bis + 5°; C = 1%
in Methanol).
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Methyl-2-(2-chlorphenyl)glycinat,
welches durch das oben angegebene Verfahren erhalten wird, wird
racemisiert, getrennt und in das (+)-Methyl-2-(2-chlorphenyl)glycinat, wie in den Beispielen 1
und 2, umgewandelt.
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Beispiel 6
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Isolierung des getrennten Esters von dem
Tartrat.
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Das
(+)-Methyl-2-(2-chlorphenyl)glycinat-(+)-weinsäuresalz von Methyl-2-(2-chlorphenyl)glycinat,
welches in Beispiel 3 oben erhalten wurde, (50 kg) wird in zweihundert
Litern (200 l) Wasser in einem sauberen Edelstahlreaktor gelöst. Es wird 10%ige
Natriumbicarbonatlösung
unter Rühren
und Beibehalten der Temperatur der Reaktionsmischung zwischen 25°C bis 30°C solange
zugesetzt, bis der pH der Lösung
innerhalb des Bereichs von 7,0–7,5 liegt
(kontrolliert mittels eines pH-Meters). Sobald der bevorzugte pH
erreicht ist, wird das Rühren
gestoppt, und man lässt
die Reaktionsmischung sich absetzen.
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Die
Methyl-2-(2-chlorphenyl)glycinat-Phase wird abgetrennt, und 50 l
Dichlormethan werden zum Extrahieren der oberen wässrigen
Phase zugesetzt. Diese wird 15 Minuten lang gerührt, das Rühren wird anschließend gestoppt,
und man lässt
die Phasen sich trennen. Die untere Dichlormethanextraktphase wird
abgetrennt und mit (+)-Methyl-2-(2-chlorphenyl)glycinat kombiniert.
Diese Mischung wird über wasserfreiem
Natriumsulfat (5 kg) getrocknet, und Dichlormethan wird unter Vakuum
zurückgewonnen, wobei
die Temperatur zwischen 25–30°C gehalten wird.
Ausbeute:
27,5 kg
SOR (Hydrochlorid): [α]20D
= +114° bis
+115° (c
= 1% Methanol)