DE1620475A1

DE1620475A1 - Verfahren zur Herstellung optisch aktiver Pyrrolidoncarbonsaeure

Info

Publication number: DE1620475A1
Application number: DE19651620475
Authority: DE
Inventors: Nelemans Johannes Engelbertus; Rummens Cornelis Petru Jacques; Ulrich Verstrijden
Original assignee: Stamicarbon BV
Current assignee: Stamicarbon BV
Priority date: 1964-07-18
Filing date: 1965-07-16
Publication date: 1970-01-02
Also published as: BR6571360D0; GB1096928A; BE667021A; NL6408266A; IL23943A; CH465612A

Description

Verfahren zur Herstellung optisch aktiver Pyrrolidoncarbonsäure Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung optisch aktiver Pyrrolidoncarbonsäure oder einer Verbindung dieser Säure aus Gemischen, z.B. Racematen, von D(+)- und (-)-Pyrrolidoncarbonsäure unter Salzbildung mit Hilfe einer optisch aktiven Verbindung.
Namentlich die L(-)-Pyrrolidoncarbonsäure ist wichtig als Ausgangsprodukt fur die Herstellung mittels Hydrolyse von L(-)-Glutaminsäure oder Salzen dieser Säure. Die auf synthetischem Wege erhaltene Pyrrolidoncarbonsäure ist jedoch optisch inaktiv und ist somit zuerst in ihre optischen Antipoden zu spalten.
Als optisch aktive Verbindung zum Durchführen einer derartigen Aufspaltung wurde schon die D- und L-Form eines C1-C7-Alkylest?rs von Tyrosin (Siehe amerikanische Patentschrift 2.830.996) und die D-Form von α-Phenyläthylamin (Siehe japanische Patentpublikation 4761/1962) vorgeschlagen.
Es wurde nunmehr gefunden, dass bei der Herstellung optisch aktiver Pyrrolidoncarbonsäure oder einer werbindung einer solchen Säure aus Gemischen, z.B. Racematen von D(+)- und L(-)-Pyrrolidoncarbonsäure unter Salzbildung mit Hilfe einer optisch aktiven Verbindung sehr gute Resultate erzielt werden können, wenn als optisch aktive Verbindung L(-)-a-Amino-£-caprolactam angewandt wird.
Bei dieser Salzbildung ist es nicht notwendig, das Molarverhältnis zwischen der Pyrrolidoncarbonsäure und dem L(-)-Amino-£-caprolactam so zu wählen, dass stets die beiden diastereoisomeren Salze vollständig erhalten werden können. In Abhängigkeit von dem Umständen, unter denen die Salzbildung erfolgt, und der Art und Weise, wie das dabei anfallende Reaktionsgemisch weiterbehandelt wird, kann auch ein anderes Molarverhältnis interessant sein.
Das bei der Salzbildung erhaltene Reaktionsgemisch kann durch fraktionierte Kristallisierung aus einem dazu geeigneten Lösungsmittel getrennt werden. Als solches Lösungsmittel sind niedrige Alkanole, insbesondere Äthanol, besonders geeignet.
Besonders gute Ergebnisse werden nach der Erfindung erzielt, wenn man nach der Salzbildung das Reaktionsgemisch, z.B. durch Sprühtrocknung einer wässrigen Lösung des Reaktionsgemisches, in Festform absondert und der erhaltene Feststoff einer selektiven Extraktion mit einem Lösungsmittel, vorzugsweise Äthanol, unterzieht.
Die Salzbildung kann auch erfolgen in einem Medium, in dem eines der diastereoisomeren Salze bevorzugt niederschlägt. Das sogenannte LL-Salz (das Salz von L(-)-Pyrrolidoncarbonsäure und dem L (-)-«-Amino-e-caprolactam) schlägt z.B. bevorzugt in Isopropanol nieder.
Das Erfindungsgemässe Verfahren lässt sich technisch verwirklichen durch Anwendung von auf diesem Gebiet bekannten Methoden bezuglich u.a. der RUckgewinnung und Rezirkulierung des L(-)-α-Amino-#-caprolactams, der Racemisierung des unter Umständen nicht erwünschten optischen Antipoden der Pyrrolidoncarbonsäure, der Rezirkulierung des dabei anfallenden Racemats und der Absonderung des erwünschten optischen Antipoden der Pyrrolidoncarbonsäure in reinem Zustand.
Die Reinigung der noch ein wenig DL-Pyrrolidoncarbonsåure enthaltenden L (--)-Pyrrolidoncarbonsäure-kann nach der Erfindung auf einfache Weise erfolgen, weil sich die racemische Pyrrolidoncarbonsäure als unlöslich in mit L(-)-Pyrrolidoncarbonsäure gesättigtem Wasser erwiesen hat.
Diese Sättigung lässt sich z.B. durch Eindampfen einer ungesättigten Lösung der unreinen L(-)-Pyrrolidoncarbonsäure- verwirklichen. Dabei tritt jedoch eine Verzögerung der Kristallisation auf. Vorzugsweise wird darum die Sättigung mit L(-)-Pyrrolidoncarbonsäure dadurch bewirkt, dassdie unreine L(-)-Pyrrolidoncarbonsäure einer Lösung beigegeben wird, welche bereits eine erhebliche Menge L(-)-Pyrrolidoncarbonsäure enthält. Sobait die Lösung gesättigt ist, kann dann ein kristallinischer Feststoff, welcher hauptsächlich aus racemischer Pyrrolidoncarbonsäure besteht von der Lösung getrennt werden.
Beispiel Al 12,9 g racemische Pyrrolidoncarbonsäure werden in 250 ml Äthanol von 96 % gelöst. Die Lösung wird erhitzt und anschliessend mit einer warmen Lösung von 12,8 g L (-)-aFAmino-e-caprolactam in 150 ml Äthanol von 96 % gemischt. Das Gemisch wird bis auf Zimmertemperatur gekühlt, bei welcher Temperatur das LL-Salz auskristallisiert. Nach etwa 3 Stunden ist die Kristallisation vollständig und wird die Kristallmasse abfiltriert, gewaschen und getrocknet. Das anfallende Salz (9,7 g) wird anschliessend in Wasser gelöst und über einen Ionenaustauscher geleitet, wobei das L(-)-α-Amino-e-caprolactam vollständig festgehalten und eine wässrige Lösung der L(-)-Pyrrolidoncarbonsäure durchgelassen wird. Nach Konzentrierung dieser wässrigen Lösung wird das spezifische Drehungsvermögen der erhaltenen L-Pyrrolidoncarbonsäure bestimmt. Wie sich herausstellt, beträgt es: [α]22D = - 10,2° (2 = 8, H2O), was einer optischen Reinheit von 95 % entspricht. Ausbeute 75,4 %.
Beispiel A2 25,8 g racemische Pyrrolidoncarbonsäure werden in 300.11 waren Isopropanol gelöst. Der Lösung werden unter Rühren 12,8 g L(-)-α-Amino-gcaprolactam, gelöst in 40 ml Isopropanol, langsam beigegeben, während die Temperatur auf 80 OC gehalten wird. Der dabei anfallende Niederschlag des LL-Salzes wird bei 76 OC abfiltriert und anschliessend gewaschen und getrocknet. Die Weiterbehandlung des erhaltenen LL-Salzes <18,9. g) erfolgt auf gleiche Weise wie im Beispiel 1. Das spezifische Drehungsvermögen der erhaltenen L-Pyrrolidoncarbonsäure beträgt, wie sich heraussteltt: [α]22D = 0 9,6° (c = 8, H2O), was einer optischen Reinheit von 93 % gleichkommt. Ausbeute 73,6 %.
Beispiel A3 20 g des Feststoffes, erhalten durch Sprühtrocknung einer wässrigen lab sung von racemischer Pyrrolidoncarbonsäure und L(-)-α-Amino-g-caprolactam in äquimolekularem Verhältnis, wird während einer halben Stunde bei 3T °C mit 50 ml Äthanol von 96 % gerührt. Darauf wird ein fester Rückstand abfiltriert, der nochmals auf gleiche Weise mit Äthanol behandelt wird. Anschliessend wird wieder abfiltriert und das dabei erhaltene, feste LL-Salz getrocknet. Insgesamt werden 8,8 g Ll-Salz erhalten, das auf gleiche Weise wie im Beispiel 1 weiterbehandelt. wird.
Es ergibt sich, dass die erhaltene L-Pyrrolidoncarbonsäure nach folgendes spezifisches, Drehungsvermögen hat: [α]22D = - 10,8° (c = 8, H2O) was einer optischen Reinheit von 98 entspricht. Ausbeute 88 %.
Beispiel B Gemäss der Erfindung erhaltene L(-)-Pyrrolidoncarbonsäure mit einer optischen Reinheit von 95,8 % wird folgendermassen weitergereinigt: 27,3 g der festen, unreinen Pyrrolidoncarbonsäure werden einer Lösung von 30 g L(-)-Pyrrolidoncarbonsäure m-it einer optischen Reinheit von 99,3 % in 70 g Wasser beigegeben. Das Gemisch wird anschliessend während 1 Stunde bei 0 einer Temperatur von etwa 20 C gerührt, worauf die mit L(-)-Pyrrolidoncarbonsäure gesättigte Lösung von den nicht-gelösten Kristallen getrennt wird. Die erha-ltene Flüssigkeit (120,9 g) enthält 42,1 Gew.-% L(-)-Pyrrolidoncarbonsäure mit einer optischen Reinheit von 99,3 %.

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E 1. Verfahren zur Herstellung optisch aktiver Pyrrolidoncarbonsäure oder einer Verbindung dieser Säure aus Gemischen, z.B. Racematen, von D(+)-und a1(-) -Pyrrolidoncarbonsäure unter Salzbildung mit Hilfe einer optisch aktiven Verbindung, dadurch gekennzeichnet, dass als optisch aktive Verbindung L(-)-a-Amino-£-caprolactam angewandt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das bei der Salzbildung erhaltene Reaktionsgemisch durch fraktionierte Kristallisation aus einem dazu geeigneten Lösungsmittel getrennt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das bei der Salzbildung erhaltene Reaktionsgemisch in Festform abgesondert und anschliessend mit einem Lösungsmittel selektiv extrahiert wird.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Lösungsmittel Äthanol verwendet wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Salzbildung in einem Medium durchgeführt wird, in dem eines der diastereoisomeren Salze bevorzugt niederschlägt.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass als Medium für die Salzbildung Isopropanol benutzt wird.
7. Verfahren zur Herstellung von L(-.)-Pyrrolidoncarbonsäure nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, dass die erhaltene L(-)-Pyrrolidoncarbonsäure, welche noch mit ein wenig DL=Pyrrolidoncarbonsgure verynreinigt ist, durch Ausscheidung dieser Verunreinigung als ein Feststoff welcher hauptsächlich aus DLrPyrrolidoncarbonsäure besteht, aus einer wässrigen, mit L(-)-Pyrrolidoncarbonsäure gesättigten Lösung gereinigt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Sättigung mit L(->-Pyrrolidoncarbonsäure durch Zusatz der unreinen L(-)-Pyrrolidoncarbonsäure zu einer bereits L(-)-Pyrrolidoncarbonsäure enthaltenden Lösung verwirklicht wird
9. Verfahren zur Herstellung optisch aktiver Glutaminsäure durch Hydrolyse. von optisch aktiver Pyrrolidoncarbonsäure, dadurch gekennzeichnet, dass von optisch aktiver Pyrrolidoncarbonsäure, hergestellt gemäss dem Verfahren nach eines der vorhergehenden AnsprUche, ausgegangen wird.