DE1188587B

DE1188587B - Verfahren zur Herstellung von alpha-Aminocarbonsaeuren des C-Ringes

Info

Publication number: DE1188587B
Application number: DEC28281A
Authority: DE
Inventors: Dr Walter Stumpf; Dr Konrad Rombusch
Original assignee: Chemische Werke Huels AG
Current assignee: Huels AG
Priority date: 1962-10-27
Filing date: 1962-10-27
Publication date: 1965-03-11

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT Int. Cl.:

C 07c

Deutsche Kl.: 12 ο-25

AUSLEGESCHRIFT

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

1188587
C28281IVb/12o 27. Oktober 1962 11. März 1965

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von neuen a-Aminocarbonsäuren mit der allgemeinen Formel

CuH_n

I /NH₂ J ^XCOOH

in der η wie auch in den noch folgenden allgemeinen Formeln 18, 20 oder 22 ist, der Ci₂-Ring demnach null bis zwei Doppelbindungen enthalten kann, welches darin besteht, daß man Spirohydantoine der allgemeinen Formel Verfahren zur Herstellung von a-Aminocarbonsäuren des C_lä-Ringes

Anmelder:

Chemische Werke Hüls Aktiengesellschaft, Marl (Kr. Recklinghausen)

Als Erfinder benannt:
Dr. Walter Stumpf,
Dr. Konrad Rombusch,
Marl (Kr. Recklinghausen)

CuH₇₁

NH-CO

—NH oder deren Hydrazonderivate mit der allgemeinen Formel

CuH_n C = N-NHR

mit alkalischen oder sauren Mitteln, bei erhöhten I l

Temperaturen, zweckmäßig auf 160 bis 240°C, erhitzt.
Die als Ausgangsprodukte verwendeten Hydantoine 25 wobei R ein Carbamyl-, Thiocarbamyl-, Oxamylrest,

des Ci2-Ringes werden erhalten, wenn man Ketone der allgemeinen Formel

C_nH,

C = O

ein einfacher Acylrest oder ein Alkyl-, Cycloalkyl-, Aralkyl- oder Arylrest bedeutet, mit. Cyanid-, Ammonium- und Carbonationen unter Erwärmen in einem inerten polaren Lösungsmittel erhitzt und das gebildete Hydantoin isoliert.

Die Umsetzungen lassen sich durch folgende Gleichungen verdeutlichen:

CuH_n C =

-H₂O

1 L +ινπ4 j j /NH-CO +2H₂O | \/

-H₂Ol +H₂N-NHR +CN- CuH_n C( | _xfEr^ CuH_n c(

* I ι \rri λιτϊ — JNH3 ι ι \

I I +CO2 *- ' CO NH II

CuH_n C = N-NHR

-H₂N-NHR -CO₂

NH₂ COOH

Geeignete Ketone der erwähnten Art sind z. B. das Cyclododecanon, das durch Hydrieren von Cyclododecadienonen erhalten werden kann, die ihrerseits aus den Cyclododecatrienen-(1,5,9) durch Ejpoxydieren und Isomerisieren erhalten werden können.

Als Ketone können beispielsweise die folgenden einzeln oder im Gemisch verwendet werden:

cis-Cyclododecen-on-(3),
cis-Cyclododecen-on-(4),
cis-Cyclododecen-on-(6> und -(7),

509 518/479

trans-Cyclododecen-on-^),
trans-Cyclododecen-on-^),
trans-CycIododecen-on-io)- und -(7).

Die durch Destillation gereinigten Ketone werden beispielsweise mit je 1 bis 1,5, vorzugsweise 1,1 Mol • Kaliumcyanid und 3 bis 4, vorzugsweise 3,5 Mol Ammoniumcarbonat, bezogen auf 1 Mol Keton, in wäßrigem, vorzugsweise 55%igem Äthanol, bei 50 bis 70°C, vorzugsweise 60 bis 65°C, zum Hydantoinderivat umgesetzt. Die Reaktionsdauer beträgt 1 bis 8 Stunden. Die Aufarbeitung der Reaktionslösung kann man in der Weise vornehmen, daß man das überschüssige Ammoniumcarbonat bei 80 bis 90⁰C zu NH3 und CO₂ zersetzt, wobei auch die Hauptmenge Äthanol abdestilliert. Dann neutralisiert man mit verdünnter Salzsäure, filtriert die Kristalle ab und wäscht diese mit Wasser.

Die Umsetzung der Ketone mit den Hydrazinderivaten H2N — NHR kann in bekannter Weise so erfolgen, daß man die Komponenten in Lösungsmitteln, z. B. Wasser, Alkoholen, Wasser-Alkohol-Gemischen, erhitzt und die entstandenen Hydrazonderivate isoliert.

Die aus den Ketonen bzw. deren Hydrazonderivaten erhaltenen Hydantoine sind farblose, hochschmelzende Verbindungen.

Als alkalische Mittel bei ihrer Umsetzung nach der Erfindung zu den α-Aminosäuren des Ci2-Ringes oder deren Salzen kann man Oxyde, Hydroxyde und/oder alkalisch reagierende Salze von Alkali- und/oder Erdalkalimetallen, z. B. Tetraalkalipyrophosphate. Natrium- oder Kaliumcarbonat verwenden. Bevorzugt werden Natrium- und Kaliumhydroxyd verwendet.

Als saure Mittel können Schwefelsäure, Salzsäure, Sulfonsäuren, wie p-Toluolsulfonsäuren, und deren saure Salze eingesetzt werden.

Die alkalischen oder sauren Mittel werden in mindestens stöchiometrischen Mengen, vorzugsweise in einem Überschuß von 1 bis 10 Mol, bezogen auf 1 Mol Spirohydantoin, verwendet.

Das Umsetzen der Spirohydantoine des Ci2-Ringes und die dabei erfolgende Hydrolyse kann in alkoholischer Lösung, z. B. in Methanol, Äthanol, Propanolen. Butanolen. Äthylenglykol, Diäthylenglykol, Äthyldiäthylenglykol einzeln oder im Gemisch, W)IYUgMVCiM.' in einem Gemisch aus 10 Volumtcilcn Methanol oder Äthanol und 3 Volumteilen Butanol, oder in wäßriger Aufschlämmung erfolgen.

Bei dem Umsetzen von Spirohydantoinen des Ci2-Ringes mit mehreren Doppelbindungen, z. B. 1,3-Diaza-spiro-[4,11 ]-trans-trans-hexadecadien-(8,12)-dion-(2.4) oder l,3-Diaza-spiro-[4,ll]-cis-trans-hexadecadien-(8,12)-dion-(2,4) oder 1,3-Diaza-spiro-[4,11 ]-cis-trans-hexadecadien-(9,13)-dion-(2,4), wird die Verwendung der alkalischen Mittel bevorzugt, da bei der Verwendung von Säuren auch im Ci2-Ring transanulare Bindungen geknüpft werden und daher unerwünschte polycyclische Nebenprodukte mitentstehen können.

Das Umsetzen erfolgt bei erhöhten Temperaturen. Es hat sich der Bereich von 160 bis 240⁰C als zweckmäßig erwiesen; bevorzugt wird das Arbeiten bei etwa 190 bis 210⁰C. Man benötigt zum Umsetzen einige Stunden, etwa 3 bis 10 Stunden.

Beim Verwenden niedrigsiedender Lösungsmittel oder von wäßrigen Aufschlämmungen wird das Umsetzen unter Druck ausgeführt, um die erforderliche Umsetzungstemperatur einhalten zu können. Das Isolieren und Aufarbeiten der Umsetzungsprodukte erfolgt nach an sich bekannten Verfahren.

Das Abtrennen der durch alkalische Hydrolyse gebildeten α-Aminosäuren kann in der Weise erfolgen, daß man nach dem Abkühlen das ausgefallene Alkalicarbonat abfiltriert und das Filtrat mit verdünnter Säure auf einen pH-Wert von 4 bis 6

ίο bringt. Der ausgefallene Niederschlag wird abgesaugt und mit wenig Wasser gewaschen. Wurde Bariumhydroxyd als alkalisches Mittel eingesetzt, eignet sich zur Neutralisation am besten Schwefelsäure, da das gebildete Bariumsulfat gut abgetrennt

'5 werden kann. Wurde als saures Mittel Salzsäure benutzt, genügt es, den umgesetzten Ansatz zur Trockene zu dampfen und den Rückstand mehrmals mit Wasser zu waschen. Wurde als saures Mittel Schwefelsäure eingesetzt, so empfiehlt es sich, zum Neutralisieren Bariumhydroxyd zu nehmen.

Die neuen a-Aminocarbonsäuren des Ci2-Ringes

(oder deren Salze) können als Appretur- und Schmälzmittel. Emulgatoren, Zusatz zu Emulgatoren und zum Einarbeiten in Kondensationsprodukte verwendet werden.

Beispiel 1

A. Herstellen von Cyclododecanon-p-nitro-,₀ phenylhydrazon

Eine Lösung von 182 g Cyclododecanon und 306 g p-Nitrophenylhydrazin in 1000 ml Äthanol und 400 ml Wasser wird 8 Stunden unter Rückfluß zum Sieden erhitzt. Danach wird fast bis zur Trockene eingeengt und mit 500 ml verdünnter Salzsäure geschüttelt. Der Rückstand wird aus Äthanol umkristallisiert. Ausbeute 285 g (90% der Theorie), Schmelzpunkt 152 bis 155°C.

B. Herstellen von

1.3-Diaza-spiro-[4,11 ]-hexadecandion-(2,4)

a) Aus Cyclododecanon

Eine Lösung von 164 g Cyclododecanon, 64 g Kaliumcyanid und 360 g Ammoniumcarbonat in 1,81 55%igem Äthanol wird 6 Stunden auf 60⁰C erhitzt.

Unter Schäumen entwickelt sich lebhaft Ammoniak. Nach einiger Zeit fallen Kristalle aus. Zur Zersetzung des überschüssigen Ammoniumcarbonats wird daraufhin etwa ^!'₂ Stunde auf 90 C erhitzt, wobei das Äthanol abdestilliert. Dann wird mit verdünnter Salzsäure neutralisiert, die Kristalle abfiltriert und mehrmals mit Wasser gewaschen. Ausbeute 162 g (71% der Theorie), Schmelzpunkt 276 bis 278 ⁰C (aus Methanol).

b) Aus Cyclododecanon-p-nitrophenylhydrazon

In einem Autoklav werden 31,7 g Cyclododecanonp-nitrophenylhydrazon. 19,2 g Ammoniumcarbonat, 2,9 g Cyanwasserstoff und 5 g Natriumbisulfit in 200 ml Äthanol und 200 ml Wasser unter Schütteln 6 Stunden auf 110⁰C erhitzt. Das Reaktionsgemisch wird zur Trockene eingedampft und in 500 ml verdünnter Salzsäure aufgenommen. Der Rückstand wird aus Methanol umkristallisiert. Ausbeute 18,7 g (75% der Theorie), Schmelzpunkt 276 bis 277°C.

C. Umsetzen von l,3-Diaza-spiro-[4,ll]-hexadecandion-(2,4) zu 1-Aminocyclododecancarbonsäure

Die Lösung von 104 g l,3-Diazaspiro-[4,ll]-hexadecandion-2,4) und 135 g Kaliumhydroxyd in 2000 ml 5 Äthanol und 600 ml Butanol wird im Autoklav 20 Stunden auf 200⁰C erhitzt. Nach dem Abkühlen wird das ausgefallene Kaliumcarbonat abgesaugt und das Filtrat auf den pH-Wert 4,3 gebracht. Der ausgefallene Niederschlag wird mehrmals mit Wasser gewaschen und dann aus Methanol umkristallisiert. Ausbeute: 80 g (88% der Theorie) 1-Aminocyclododecancarbonsäure, Schmelzpunkt 309 bis 310⁰C (Methanol).

Beispiel 2

Umsetzen der l,3-Diazaspiro-[4,ll]-hexadecen-

dione-(2,4) zum Gemisch
isomerer 1 -Aminocyclododecencarbonsäuren

15

20

Die Lösung von 113 g l,3-Diazaspiro-[4,ll]-hexadecendion-(2.4) und 154 g KOH in 2000 ml Methanol und 600 ml' Butanol wird im Autoklav 20 Stunden auf 200°C erhitzt. Nach dem Abkühlen wird das ausgefallene Kaliumcarbonat abgesaugt und das Filtrat langsam mit verdünnter Salzsäure auf den pH-Wert 6 gebracht. Der ausgefallene Niederschlag wird abgesaugt und mit wenig Wasser nachgewaschen. Ausbeute: 74 g (73% der Theorie). Schmelzpunkt 283 bis 285°C.

Beispiel 3

A. Herstellen des Gemisches isomerer 1,3-Diazaspiro-[4.11 ]-hexadecadiendione-(2,4)

Eine Lösung von 111g Cyclododecadien-(1.5)-onen, 45 g Kaliumcyanid und 250 g Ammoniumcarbonat in 1.3 1 55%igem Äthanol wird 6 Stunden auf 6O⁰C, dann ¹I* Stunde auf 90° C unter Rückfluß erhitzt. Nach dem Neutralisieren mit verdünnter Salzsäure wird sie filtriert und mehrmals mit Wasser gewaschen. Ausbeute: 140 g (81% der Theorie) 1,3-Diazaspiro-[4.11 ]-hexadecadiendione-(2,4), Schmelzpunkt 237 bis 238°C (aus Äthanol).

B. Umsetzen der 1.3-Diazaspiro-[4,ll]-hexa-

decadiendione-(2,4) zu
1-Aminocyclododecadiencarbonsäure

Die Lösung von 161 g 1.3-Diazaspiro-[4,ll]-hexadecadiendion-(2.4) und 220 g Kaliumhydroxyd in 2000 ml Methanol und 600 ml Butanol wird im Autoklav 20 Stunden auf 200⁰C erhitzt. Nach dem Abkühlen wird das ausgefallene Kaliumcarbonat abgesaugt und das Filtrat auf den pH-Wert 6 gebracht. Der ausgefallene Niederschlag wird abgesaugt und mit wenig Wasser nach gewaschen. Ausbeute: 119 g (82% der Theorie) l-Aminocyclododecadiencarbonsäure, Schmelzpunkt 268 bis 270⁰C (Wasser).

Beispiel 4

A. Herstellen eines Gemisches isomerer 1,3-Diazaspiro-[4,11 ]-hexadecadiendione-(2,4)

In einem Autoklav wird eine Lösung von 61 g Cyclododecadienonen in 500 ml Wasser und 500 ml Äthanol mit Salzsäure auf den pH-Wert 4 angesäuert. Dann werden 10 g Cyanwasserstoff und schnell 7 g wasserfreies Ammoniak zugesetzt. Hierauf wird 2 Stunden ein Kohlensäuredruck von 5 atü aufrechterhalten und das Gemisch auf 120⁰C erhitzt. Nach der Entspannung wird es wie im Beispiel 3 aufgearbeitet. Ausbeute: 76 g (79% der Theorie), Schmelzpunkt 235 bis 238° C.

B. Umsetzen der l,3-Diazaspiro-[4,ll]-hexa-

decadiendione-(2,4) zum Gemisch
isomerer 1 -Aminocyclododecadiencarbonsäuren

Die im Beispiel 4 A erhaltenen 1,3-Diazaspiro-[4.11]-hexadecadienone-(2,4) werden wie im Beispiel 3 verseift. Schmelzpunkt des gereinigten Umsetzungsproduktes: 267 bis 269 ⁰C. Für die Herstellung des Ausgangsmaterials wird Schutz im Rahmen der vorliegenden Erfindung nicht beansprucht.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen von a-Aminocarbonsäuren des Ci2-Ringes der allgemeinen Formel

35

40

45 CnH_n

NH₂
COOH

in der η gleich 18, 20 oder 22 ist, dadurch gekennzeichnet, daß man Spirohydantoine der allgemeinen Formel

CnH_n

-NH-CO

—NH

in der η gleich 18, 20 oder 22 ist, mit alkalischen oder sauren Mitteln auf erhöhte Temperaturen, zweckmäßig auf 160 bis 240⁰C, erhitzt und nach der alkalischen Hydrolyse das Reaktionsgemisch mit verdünnter Säure neutralisiert.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die alkalischen und sauren Mittel in mindestens stöchiometrischen Mengen, vorzugsweise in einem Überschuß von 1 bis 10 Mol, bezogen auf 1 Mol Hydantoin, anwendet.

509 518/479 3.65 ® Bundesdruckerei Berlin