DE1057088B - Verfahren zur Herstellung von alpha-Chlorglutarsaeure-4-alkylestern - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft die Herstellung von a-Chlorglutarsäure-4-alkylestern der allgemeinen Zusammensetzung .

ROOC-CH₂-CH₂-CHCi-COOH.

d,l-Glutaminsäure, eine Vorstufe zur Herstellung des Mononatriumsalzes von 1-Glutaminsäure, die jetzt verbreitet Verwendung als den natürlichen Geschmack von Nahrungsmitteln intensivierendes Mittel findet, kann leicht aus a-Chlorglutarsäure und gewissen Derivaten desselben durch Behandlung mit wäßrigem Ammoniak bei einer Temperatur zwischen 150 und 275° C unter dem erzeugten Eigendruck erhalten werden. Es besteht daher das Bedürfnis nach einem technischen Herstellungsverfahren für diese Verbindüngen.

Sie werden gemäß der Erfindung durch Umsetzung von Chlor mit einem Monoalkylester der Glutarsäure in Anwesenheit eines Katalysators bei einer Tempe- "^: ratur von nicht über etwa 140° C erhalten, und dient als Katalysator Phosphor oder ein Phospfaorhalögenid, Phosp'horoxyhalogenid, · eine - Sauerstoff säure des Phosphors oder ein Phosphoroxyd. Das Molverhältnis von Katalysator zu Ester übersteigt in der Regel 1 nicht; ein Molverhältnis von 0,01 bis 0,1 :1 ist bevorzugt.

Das erfindunigsgemäße Verfahren wird zweckmäßig bei einer Temperatur oberhalb etwa 50° C durchgeführt, da bei niedrigerer Temperatur die Reaktion so langsam vor sich geht, daß sie technisch ohne Bedeutung ist. Die Anwendung einer Temperatur über etwa 140° C führt indessen zu unerwünschten Nebenreaktionen und soll vermieden werden. Wie die Beispiele zeigen, wird das Verfahren zweckmäßig zwischen etwa 95 und etwa 110° C durchgeführt. Zweckmäßig läßt man die Reaktion so lange vor sich gehen, bis sich die stöchiometrisch erforderliche Menge mit dem Monoalkylglutarsäureester umgesetzt hat. Die Reaktionszeit ist jedoch nicht entscheidend, sondern hängt von der Geschwindigkeit der Chlorzugabe, der Temperatur und anderen Reaktionsbedingungen ab. Obwohl die Verwendung stöchiometrischer Mengen der Reaktionsteilnehmer bevorzugt ist, schadet doch ein leichter Überschuß des Monoalkylglutarsäureesters nicht, und der nicht umgesetzte Ester kann nach übliehen Methoden wiedergewonnen werden.

Phosphor und Phosphortrichlorid sind die bevorzugten Katalysatoren. Jedoch können auch andere Phosphorhalogenide, z. B. Phosphortribromid und die Phosphorpentahalogenide, Phosphoroxyhalogenide, z. B. Phosphoroxybromid und Phosphoroxychlorid, sauerstoffhaltige Phosphorsäuren wie Phosphorsäure und phosphorige Säure sowie Phosphoroxyde, Phosphortrioxyd und Phosphorpentoxyd verwendet wer-Verfahren zur Herstellung
von a-Chlorglutarsäure-4-alkylestern

Anmelder:

E. I. du Pont de Nemours and Company,
Wilmington, Del. (V. St. A.)

Vertreter: Dipl.-Ing. E. Prinz
und Dr. rer. nat. G. Hauser,

Patentanwälte,
München-Pasing, Bödenseestr. 3 a

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 28. Bezemb&r 1956

Arthur Francis Kirby, Woodbury, N. J. (V. St. A.)_f
ist als Erfinder genannt worden

den. Wie die Beispiele zeigen, eignet sich das erfindungsgemäße Verfahren besonders zur Herstellung des a-Chlorglutars'äure-4-methylesters (4-Carbomethoxy-2-chlorbuttersäure). Jedoch können in gleicher Weise auch anders Alkylester hergestellt werden. Aus wirtschaftlichen und technischen Gründen werden Alkylmonoester der Glutarsäure, in welchen die Alkylgruppe 1 bis 4 Kohlenstoffatome enthält, bevorzugt.

Die erfindungsgemäß erhaltenen Verbindungen können leicht aus dem Reaktionsgemisch abgetrennt werden, indem man z. B. diesem eine kleine Menge Wasser zusetzt und dann das Gemisch destilliert.

Die folgenden Beispiele erläutern das erfindungsgemäße Verfahren. Teile bedeuten Gewichtsteile.

Beispiel 1

Ein mit einem Rührwerk, einem Thermometer und einem Kühler versehenes Reaktionsgefäß wurde mit 58,4 Teilen Glutarsäuremonomethylester und 3,1 Teilen Phosphortrichlorid beschickt, das Gemisch auf 95 bis 100° C erhitzt und Ohlorgas mit einer Geschwindigkeit von etwa 0,3 Teilen je Minute eingeleitet. Nach 2 Stunden war etwa die stöchiometrische Chlormenge aufgenommen, und der Brechungsindex des Rohproduktes betrug bei 25° C 1,4617. Die Chlorzugabe wurde dann abgebrochen und restlicher Chlorwasserstoff durch einen Stickstoff strom aus dem Reaktionsgefäß herausgespült. Die Menge an rohem

909· 5W463

Chlorierungsprodukt betrug 72,8 Teile. 20,0 Teilen dieses Produktes gab man 0,3 Teile Wasser zu, um etwa bei der Reaktion gebildetes Säurechlorid in die Säure überzuführen. Die erhaltene Mischung ließ man etwa IV2 Stunden bei Raumtemperatur stehen. Die Temperatur der Mischung wurde dann auf 100° C erhöht und Chlorwasserstoff im Vakuum entfernt. Das Produkt wurde dann destilliert, wobei man 14,3 Teile a-Chlorglutarsäure-4-methylester (4-Carbomethoxy-2-chlorbuttersäure) erhielt (Kp.₀₅ = 138 bis 140° C; n^s£ =1,4618). Es entsprach dies einer 72%igen Ausbeute, bezogen auf das: eingesetzte Roh-Chlorierungsprodukt. Die Analyse für C₆H₁₀O₄Cl ergab:

' Berechnet .......".... Γ. C 39,9, H 5,0, Cl 19,6;"

gefunden C 39,7, H 4,9, Cl 19,7.

Einen Beweis für die Struktur der Verbindung erhielt man, wenn man die Säure 9 Stunden mit wäßrigem Ammoniak auf 225° C erhitzte "und dabei d,l-Glutaminsäure (djl-oc-Aminoglutarsäure) erhielt.

Der in diesem Beispiel verwendete Monomethylglutarsäureester wurde auf die folgende, nicht beanspruchte Weise hergestellt:

Ein mit einem Rückflußkü'hler und- einem Thermometer versehenes Reaktionsgefäß wurde mit einer Mischung aus 402,4 Teilen Glutarsäureamhydrid und 134 Teilen wasserfreiem Methanol beschickt und das Gemisch auf einem Dampfbad am Rückfluß erhitzt. Wenn die Temperatur der Mischung etwa 95° C erreichte, beobachtete man einen plötzlichen Temperaturanstieg und kühlte rasch das Reaktionsgefäß derart, daß die Temperatur 130° C nicht überstieg. Man ließ das Reaktionsprodukt auf Raumtemperatur abkühlen und destillierte es dann im Vakuum. Man erhielt 484 Teile (94%) einer Hauptfraktion, bestehend aus rohem Monomethylglutarsäureester (Kp-o,7bis 0,8 = ^{120 bis 130}° C; nff = 1,4365).
Beispiel 2

Trockenes Chlorgas wurde mit einer Geschwindigkeit von etwa 0,15 bis 0,23 Teilen je Minute unter Rühren in ein Gemisch aus 29,2 Teilen Monomethylglutarsäureester und 0,3 Teilen rotem Phosphor bei bis 110° C eingeleitet. Wenn der Brechungsindex des Gemisches 1,4614 (bei 25° C) erreichte, wurde die Chlorzufuhr abgebrochen und der restliche Chlorwasserstoff mit Stickstoff aus dem Reaktionsgefäß herausgespült. Das Produkt wurde dann wie im Beispiel 1 aufgearbeitet. Die Destillation lieferte 33,9 Teile 4-Carbomethoxy-2-chlorbuttersäure, was einer 94%igen Ausbeute, bezogen auf den eingesetzten MonomethylglutarsäTireester, entsprach.

Claims (5)

1. Patentansprüche:

   "15' 1. Verfahren zur Herstellung" von a-Chlor-

   glutarsäure-4-alkylestern ^-Carboalkoxy^-chlorbuttersäuren) der allgemeinen Zusammensetzung

   ROOC-CH₂-CH₂-CHCi-COOH,

   dadurch gekennzeichnet, daß man Chlor mit einem Monoalkylester der Glutarsäure in Anwesenheit von Phosphor oder einem Phosphorhalogenid, Phosphoroxyhalogenid, einer S>auerstoffsäure des Phosphors oder eines Phosphoroxyds als Katalysator bei einer Temperatur unterhalb 140° C umsetzt.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das Chlor und den Monoalkylester der Glutarsäure in nahezu stöchiometrischen Mengen miteinander umsetzt.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man die Chlorierung bei einer Temperatur zwischen etwa 50 und etwa 140° C, vorzugsweise zwischen 95 und 110° C, durchführt.
4. 4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man als Katalysator Phosphortrichlorid verwendet.
5. 5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man den Glutarsäurehalbester eines Alkohols mit nicht mehr als 4 Kohlenstoffatomen, vorzugsweise Glutarsäuremonomethylester, verwendet.