DE1643297A1 - Verfahren zur Herstellung von omega-Aminosaeuren - Google Patents

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Auguste-Viktoria-Straße 65 Dr.- Ing. HANS RUSCHKE Pienzenauer StraBe 2

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Midland/Michigan,
ü. S. A.

Verfahren zur Herstellung von omega-Aminosäuren.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von omega-Amlnosäuren.

Die katalytische Reduktion von Cyanosäuren zu den entsprachenden Aminosäuren ist im wesentlichen unbekannt» In den ?ällen_f Über die berichtet wurde, sind die Ausbeuten niedrig. Außerdem lat das Produkt mit Nebenprodukten verianrsinigt, die schwierig au entfernen sind. lieben asm. feel dar katslytieeheii Reduktion von Nitrilen in üblicher W-aine auftretenden Problem der BilcUing von s©icu.uääi?eit Aminsii, v;«j!leha ä%xm sti;-tt-·

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findet, wenn Kicke! oder Kobalt als Katalysator verwendet wird, und zwar auch in Gegenwart von Ammoniak, tritt das Problem auf daß der Katalysator seibat durch öis car"bozjliso.a-3 Bäi^öfiHiL-tion angegriffen wird. Es wird berichtet_s daß fsira^srtsiites Nickel beispielsweise laicht duroh Säuren angegriffen wird. Diese Beobachtung konnte bestätigt v/erden» Bs vmrd^ fernes? festgestellt^ daß Kobaltkatalysatoren in ähnlicher vi'aia® unter ähnlichen geeigneten Bedingungen durch. Säuren angegriffen werden.

Die Bildung sekundärer Aiaine wurde dadurch unterdrückt, daß die Reduktion in Gegenwart eines Aeylienmgsmittels, vd.3 beispielsweise Essigsäureanhydrid, -i'irehgaf iihr t wird ₉ "//alcheo el as-, primäre 1min bei seiner Bildung so. einem iimid luawandel b ₉ so daß die Bildung sekundärer Amine Tsrhindert *·<±3.\Ί, ifcdosh ist bei einem in industriellem Maßstäbe au^gsfiUiftar=. /.rcisn^ort ein derartiges Vorgehen unzweckmäßig, ur.d zwar Bö\s.ihl jsßzu der Kosten des Säureanhydrids al.3 auch wegen dei? aeforJ.ii/'lichen JSxtrastufe (Amidhydrolyse), welche zur ü^v/iimiüig dass freien primären Amins e^fordarlion .iss,

ü,3 wui^:--ie auch berlünitsfej daß diu Jilajng -on ;^:,au: "^<,ι ,-..-.. <-. Uiü durch Zugabe ύοώ. Ammoniak mil ,j^oiijn i^js^o^^fcoriii«;.^·^^,-

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sofern Nickel- oder Kobaltkatalysatoren eingesetzt werden,, unterdrückt werden kann,, Biese Kaßnahmen sind jedoch manchmal nicht wirksam, insbesondere im vorliegenden Fall, nämlich bei der Reduktion von omega-Cyanosäureno

Das Problem des Angriffs auf den feinverteilten Nickel- oder Kobaltkatalysator wurde in der Vergangenheit teilweise dadurch gelöst, daß die Carbonsäure vor der Reduktion in einen Ester umgewandelt wird. Diese Methode 1st jedoch unzweckmäßig, da sie zwei Extrastufen (Veresterung der Cyanosäure und Hydrolyse des Aminoesters) erfordert, wobei außerdem eine Polymerisation des Aminoesters sehr leicht stattfindet.

Eine Alternative zu der Umwandlung der Carbonsäure in einen Ester besteht in der Umsetzung mit einer starken Base zur Bildung eines Säuresalzes vor der Reduktion. Dieser Methode haftet jedoch der Nachteil an, daß das erhaltene Aminosäuresalz von dem Kation der starken Base zur Gewinnung der freien Aminosäure befreit werden muß. Dieser Schritt ist im allgemeinen sehr schwierig durchzuführen. Fe:?ner ksmn die Mtrilgruppe hydrolysieren falls überschüssige Base und Wasser zugegen, sind ο

Freifelder --;CS 32₅ '196O)₅ 2386; ts&eh^ifot eJne nieder= druckreduktion testiimpfcor l^j-trile ur<tsr T-2rwvmch;:-Ag \~m Kh.o~

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"*■ τγ

diumkatalysataren* Cyanosäuren werden jedoch nicht erwähnt.

Über folgende Reduktion wurde ebenfalls berichtet?

NOH

Ν0(0Η₂)₅0σ0₂Η H₂, Pt y H₂N(CH₂)^

AcOH, 3,5 kg/cm², ^ Zimmertemperatur

I . II

. . (Isoliert als Mono-

„hydroehlorid)

Zusätzlich zu dem Problem der Wiedergewinnung des Lysins aus dem EseigsäurelöBungsmittel (II wird als HCl-SaIz Isoliert) sind die höchsten angegebenen Ausbeuten sehr niedrig (36 bis 43_.$)% wobei die Aufarbeitung sehr mühsam ist. Es wurde ferner berichtet, daß sowohl Raney-Nickel als auch Edelmetalle als Katalysatoren für die Reduktion von I in äthanolischem Ammoniak oder äthanolischer HCl unwirksam sind. Ferner hat sich herausgestellt, daß der "Nickelkomplex" von I nicht in äthanolischem Ammoniak reduziert werden konnte.

Es wurde nun gefunden, daß Omega-Aminosäuren der Formel ' H₂NCH₂(CH₂)_n-CHR₃CÖ₂H

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worin η für eine ganze Zahlvon O Ms 9 steht und IU H oder NH« bedeutet, durch Hydrierung von omega-Cyanosäuren der Pormel

hergestellt werden können, worin η für eine ganze Zahl von Q bis 9 steht und R₁ und E₂ für sich allein Wasserstoff bedeuten und zusammengenommen κΝΌΗ darstellen« In vorteilhafter Weise wird das Ammoniumsalz der Cyanosäure in einem inerten Lösungsmittel, wie beispielsweise Wasser oder wäßrigem Ammoniumhydroxyd gelöst, worauf eine kleine Menge des Rutheniumkatalysators zugesetzt wird und das Amraoniumsalz; der Cyanosäure anschließend mit Wasserstoff oder einem Wasserstoff enthaltenden Gas während einer solchen Zeitspanne hyäriert wird, die dazu ausreicht, daß eine merkliche Wasserstoffauf nähme stattfindet. Gewöhnlich beträgt die Hydrienmgszeit bei einer Temperatur von 0 bis 200⁰O unter einem Wasserstoffdruck von 1 bis 150 Atmosphären nicht mehr als 1 Stunde *

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird die IMsetisung in Gegenwart von Ammoniak durchgeführt, welches eine Heigung dahingehend besitzt, die Bildung von Hebenproduktes su redu-

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zieren. Diese Methode wird ait Mengen von 1-40 Mol Ammoniak pro Mol Cyanosäure durchgeführt, ^s

Der aktive Katalysator besteht aus feinteiligem Ruthenium, jäas als solches ader auf einem festen Träger, beispielsweise aus Kohlenstoff oder Aluminiumoxyd, verwendet wird. Per Katalysator kann ferner aus Rutheniumoxyd oder einem Ruthenium- m salz bestehen, das sich in einfacher Weise bei der Behänd-" lung mit Wasserstoff in feinteiliges Ruthenium umwandeln ' läßt. Während jede Katalysatormenge, die nachstehend als "katalytische Menge" bezeichnet wird, verwendbar ist, wird eine Menge von 0,01 - 50 g Ruthenium pro Mol der Cyano säure in der Praxis eingesetzt, wobei eine Menge von 0,2 ~ 2,0 g Ruthenium pro Mol Cyanosäure bevorzugt wird. Größere Katalysatormengen als 50 g pro Mol Cyanosäure sind gewöhnlich nicht erforderlich, üben jedoch auch keine nachteilige Wirkung aus.

Eine Reakti ons temperatur von 50 ·* 15O⁰C wird zur Aufreeliterhaltung der Reaktionsgeschwindigkeit innerhalb praktischer Grenzen und zur Vermeidung eines Abbaus des Aminosäureproduktes ,bevorzugt« ^c

Als lösungsmittel für das Reaktionsinedium können Alkohole ₉ wie beispielsweise Methanol, Äthanol, l-Propanol, 2-Propänol,

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-. 7

die Butanole oder Xtherälkohole_t wie beieplelswelae 2-Methoxyäthanol, 2-Äthoxyäthanoi, 2-Äthoiy-l-propanol, 2-(2-Äth-O3cy)-äthoxyäthanol,, Äther, wie beispielsweise Dirnethpxymethan» Diäthoxymethan, Dimethoxyäthan, Dläthoxyäthan, Dimethoxydiäthylenglykol» Äthyläther, Tetrahydrofuran, Dioxan, tertiäre Amine, wie beispieleweise Trimethylamin, Triäthylamin, Triäthanolamin, N~Methylpiperidin_f und Amide niederer Fettsäuren» wie beispielsweise Dimethylformamid, verwendet werden.

Bin Hydrierungedrucic von 35 - 125 Atmosphären wird bevorzugt« Drucke unterhalb von 35 Atmosphären ergeben eine geringere Hydrierung· Drucke über 125 Atmosphären sind, obwohl mit ihnen gearbeitet werden kann» ohne daß dabei nachteilige Wirkungen auftreten₍ nicht erforderlich.

Eine Wasser et off menge, die dazu ausreicht, wenigstens .2 Hol Wasserstoff pro Nitril- und Qximido-Gruppe in der Cyano säure zur- Verfügung zu stellen, wird zur Erzielung hoher Ausbeuten bevorzugt. Eine Menge von weniger als 2 Mol Wasserstoff pro Moläquivalent an reduzierbaren Gruppen der Cyanosäure liefert eine unvollständige Ausbeute, während größere Wasserstoffmengen als 2 Mol pr© Moläquivaleht an rsduzierbareti Gruppen der Cyanosäure nicht nachteilig sind und eine vollständige Reduktion gewährleisten.

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Ein Ammoniak : Cyanoeäure-Verhältnis τοπ 0-40 Hol pro Hol Cyano säure ist günstig, wobei ein Verhältnis von 5-20 Hol Ammoniak pro Hol Cyanosäure bevorzugt wird.

!Durch das erfindungsgemäße Verfahren werden die »eisten der vorstehend beschriebenen Nachteile entweder vermieden oder in hohem Maße herabgesetzt.

Bei der praktischen Durchführung der Erfindung werden die Ammoniumsalze der Cyanosäure in einem geeigneten Lösungsmittel! wie es vorstehend beschrieben wurde, aufgelöst, worauf der ftutheniumkatalysator zu der Cyanosäuresalzlösung zugesetzt wird und die Hydrierung während einer kurzen Zeitspanne bis zu 1 Stunde (15 - 20 Minuten sind gewöhnlich ausreichend) bei 0 - 200⁰C unter einem Wasserstoff druck von 1 - 150 Atmosphären durchgeführt wird. Nachdem der Druckkessel abgekühlt und belüftet worden ist, wird der Katalysator durch Filtration entfernt, während gegebenenfalls verwendetes Ammoniak und Lösungsmittel durch Destillation abgezogen werden. Babel fällt in hoher Ausbeute die gewünschte oaega-Ami no säure mit hoher Reinheit an* Gewöhnlich erhöht eine einzige tlmkristallisation aus einem Lösungsmittel, wie beispielsweise wäßrigem Dimethylformamid, die Reinheit auf über 99 t> wobei die Ausbeute ausgezeichnet 1st* Der Katalysator Ht nach seiner Wiedergewinnung

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in gleiche? Weise wirksam und läßt sich daher erneut verwenden. Das erfindungsgemäße Verfahren liefert 75 - 100 #ige Ausbeuten, wobei die Ausbeuten gewöhnlich nach der ümkristallisation des Aminosäureproduktes nach der Entfernung des Lösungsmittels oberhalb 90 ^cß liegen.

Sie folgenden Beispiele erläutern die Erfindung. Alle Teil- und Prozentangaben beziehen sich» sofern nichts anderes angegeben, auf das Gewicht.

Beispiel 1

In einen geschüttelten rostfreien Autoklaven mit einem Fassungsvermögen von 1 1 werden 36,5 g des Ammoniumsalzes von 6-Cyanohexansäure (IfC(CHg)I-OOgHoIfH,), 2 g eines Katalysators, der aus Ruthenium besteht, das in einer Menge von 5 # auf Kohlenstoff abgeschieden ist, und 300 ml konzentriertes Ammonlumhydroxyd (20 #ig) gegeben. Der Autoklav wird verschlossen und mit Wasserstoff gespült. Bann wird bis zu einem Brück von 71 kg/cm (1000 psig) Wasserstoff eingepreßt. Bie Bombe wird unter Schütteln während einer Zeitspanne von 20 Hinuten auf HO⁰C erhitzt. Während dieser Zeitspanne steigt der Brück auf 93 kg/cm* (1320 psig), Bie Hydrierung ist nach 10 Minuten im wesentlichen beendet, worauf der Autoklav nach 20 Minuten abgekühlt wird. Nach dem Belüften wird das Material aus dem

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- ίο -

Autoklav unter Verwendung von 100 ml Y/aeser entfernt, worauf der Katalysator durch Filtration abgetrennt wird. Das Ammoniak wird durch Konzentrieren der lösung auf ungefähr ein Drittel ihres ursprünglichen Volumens entfernt, worauf das Volumen der lösung unter Verwendung von destilliertem Wasser auf 100 ml eingestellt wird. Die Mischung wird anschließend auf 75⁰C erwärmt, worauf 200 ml N,N~Dimethylformamid (IMF) zugesetzt werden. Die Lösung wird auf ungefähr 5⁰C abkühlen gelassen, wobei während dieser Zeit die Aminosäure in Form von weißen Körnern ausfällt. Nach der Filtration und dem Trocknen werden 3O₉O g (90 fo) 7-Aminoheptansäure, F. 193»5 bis 194⁰O, erhalten,, Aus den Mutterlaugen wird eine zweite Charge eines weniger reinen Materials in einer Menge von 1,1 g (F. 178 - 183⁰C) gewonnen*

Beispiel 2

In den vorstehend beschriebenen Autoklaven werden 39₉ 5 g des Ammonlumslazes von 6-Cyanohexaneäure, 2 g eines 5 folgen Ru/C und 300 ml eines konzentrierten Ammoniumhydroxyds gegeben₃ Der Autoklav wird, wie vorstehend beschrieben, verschlossen und mit Wasserstoff gespült, worauf bis zu eluom Druck von 71 kg/cm² ClOOO psig) Wasserstoff eingepreßt wird und schnell auf 115⁰C erhitzt wird. Die Hydrierung lat im v/esentllchaa nach 7 Minuten beendet. I/ach 20 Minuten wird die Bomba

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kühlt, belüftet und in der oben beschriebenen Weise geöffnet. Bei der gemäß Beispiel 1 durchgeführten Aufarbeitung fallen 32,2 g 7-Aminoheptansäure (89 jß), F. 193 - 193,5⁰C, an.

Beispiel 3

Die in Beispiel 1 beschriebene Arbeitsweise wird wiederholt, mit der Ausnahme, daß 39,5 g einer Mischung, die 91 f° des Ammoniumsalzes von 6-Cyanohexansäure und 9 ί° des Ammoniumsalze s von Pimelamsäure (HgHCO(CHg)KCOgHcNH,) enthält, als Ausgangsmaterlal verwendet wird. Die Hydrierung wird bei 109 bis 112⁰C durchgeführt. Die Umkristallisation des Rohproduktes aus DMP-HgO ergibt 29»1 g ?-Aminoheptansäure (88 ?6ige Ausbeute, bezogen auf das zugesetzte Aramoniumcyaanehexanoat), F. 193 bis 194⁰C.

Beispiele 4-14

Die folgenden Beispiele werden im wesentlichen nach der in Beispiel 3 beschriebenen Arbeitsweise durchgeführt. Die Beschickung beträgt in jedem Falle 39*5 g einer Mischung, die 91 # des Ammoniumsalzes von 6-Cyanohexansäure und 9 $ dee Ammoniumsalzeß von Pimelamsäure (plmelamic acid) (0,227 Mol 6~Cyanohexansaure)» 300 ml konzentriertes Aiaaoniuahydroxyd und 10 g eines 5 5*igen Ru/C-Katalyeators enthält. Der in dem

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ersten Versuch verwendete Katalysator wird ohne weitere Behandlung in den zweiten Versuch eingesetzt, der Katalysator aus dem zweiten Versuch wird erneut In dem dritten Versuch ohne weitere Behandlung verwendet usw. Wie die nachfolgende Tabelle zeigt, let selbst naoh IO Zyklen kein wesentlicher Verlust der katalytischen Aktivität fee taue teilen. Die mit "Ausbeute" tibersohriebene Spalte besieht sloh auf die ^-Ausbeute an 7-Aminoheptansäure, während die aufgeführten Schmelspunkte für die Produkte gelten, deren Ji-Ausbeute angegeben ist.

(Tabelle

Versuch Vr.	Bruok- bereieh (kg/em2)	Temper.- bgreioh	Zeit b. d. Τββρ., Stunden	* Ausbeute	?., 0O
1	71-117	110-113	0,3	85	193-194
2	71-113	109-112	0,3	88	193-194
3	71-110	105-113	0,5	94	192,5-193,5
4	71-106	108-113	0,5	95	191
5	71-100	106-110	0,5	94	192
6	71-113	105-110	0,3	90	192,5-193
7	71-113	105-115	0,3	96	193-193,5
6	71-113	107-115	0,3	94	193
9	71-113	105-110	0,5	92	193-194
10	71-113	105-114	0,4	92	193-193,5
11	71-113	110-115	0,3	94	193-193,5

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Beispiel 15

Der obenbesehriebene Autoklav wird mit 39 _r 5 g des Ammoniumsalze s Ton 6-Cyanohexansäure, 1,0 g eines 5 $igen Ru/Aluminiumoxyd-Katalysators und 300 ml eines konzentrierten Ammoniumhyd·· roxyds beschickt«, Die Hydrierung wird in der in den obigen Beispielen beschriebenen Weise bei einer Temperatur von 110 111⁰C unter einem Wasser stoffdruck von 78 - 106 kg/cm (1100 - 1500 psig) durchgeführt. Die Wasserstoffaufnahme ist im wesentlichen nach 35 Minuten beendet. Die Bombe wird abgekühlt, belüftet und in der oben beschriebenen Weise geöffnet. Nach der Aufarbeitung werden 29»3 g 7-Aminoheptansäure, h\ 191 - 192⁰C, (Ausbeute 81 $>) erhalten.

Beispiel 16

Der vorstehend beschrieben© Autoklav wird mit 39-j5 g einer Mischung beschickt, die 91 $■ des Ammoniumsalaaa von 5-öyanohexansäure und 9 Ί» des Ammoniumsalzes von PlmsLamsäure sowie 300 ml eines konzentrierten Ainmoniumhydrosycla und 1,0 g Rutheniumoxyd (RuO ) enthält. Die Hydrierung wird während einer Zeitspanne von 20 Minuten bsi 112 --119⁰O unter einem Druck von 71 - 94 kg/cm² (1000 - 1330 psig) durchgeführt« Die Aufarbeitung des Produkts in der vorstehend bssshriebsnen Vbine ergibt 30_e4 g (84 Ψ) 7-Aminoheptansäure, F, 188 » 189⁰O.

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Beispiel 17

Eine mit einem Kupfermantel versehene Hastelloy-Flasehe mit einem Fassungsvermögen von 500 ecm wird mit 15,8 g der 91-9 $igen Mischung der Ammoniumsalze von ö-Cyanohexansäure und Pimelamsäure, 27 ml eines konzentrierten wäßrigen Ämmonium- hydroxyds, 265 ml HgO und 2 g elnas 5 $igen Ru/C-Katalysa tors beschickt,, Die Flasche wird verschlossen und anschlie ßend mit Wasserstoff gespült, worauf sine HeiafLüssLgkeit in den Mantel der Flasche zur Erhitzung dss Inhalts auf 86 bis 97⁰C eingeleitet wird. Der Druck wird auf 4>5 kg/cm" (50 psig) erhöht, worauf die Mischung unter diesem Druck } Stunden lang geschüttelt wird. Die Mischung-wird dann abgelrifiLt_? vorairf dar Druck entspanntwlrd» Der Inhalt der Flasche wir·! zur Eat-fsrmuig des Katalysator.; f LLeriarfc, Dabei fällt üI \-j Ό'Ι-ΐαΐή vüsrnh arij die HLckol enthält, das o.ua dar Hä/dri^rim^^CLaoCiiü ^alö^j an ißt, Sei dor KontentL'iaxHiiig fallen 15>/' ; Ίa. · r^h-sn

Aminosäure als hellblauer faatsr Stoff an. Die Uiu>*<2 «,/ird du roh Auflösung in yerdünnfctjiü v/äHrigsa ίίΗ,ΟΗ iu; I Dkrohlsi bmi durch ein Dowex-50 (Ml, ^-Fon-i) (tiAagetrains3 uxcqu ;3lchs;i) "lonenaustaiiößherharz zur iSiitfartiung l'U* ί^;"io:.3iioxn^i g3i7^.üUi Die Sonaantrierung lav Sluate ilafort.13,6 g uäi' j'ohan Aißino säursj dia aus 100 ml DMP-HyO (2ϊ1) uidLrisfciiLlL.-iLari; v/irda Dabei wsrclen T₉? g (58 $) 7-i1-iinoheptaii-3aui:'e_> f?¹, I-ί3₃·5 bi-3 109,3⁰Oi erkalten.

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Werden andere Oyanoeäuren, die in den Rahmen der vorliegenden Erfisidiuag tallen, anstelle von 6-Cyanohexaneäure verwendet» dann, werden in gleicher Weise vorteilhafte Ergebnisse im Hinblick auf die erzeugten entsprechenden omega-AiEd.nosäuren ersielt. Beispielsweise liefert Oyanoeesigsäure 3-Aminopropioneäure, 3-Cyanopropioneäure.ergibt 4-Aminobuttersäure, 4-Cyanobuttersäure lie.fert 5~£t&5jßovele2riansäure_f 5-Cyanovaleriansäure ergibt 6-Aminoho3J:ansMure. 2~0xiraido~5"'Gyanovaleriansäure hat f die 'Bildung von HfL-Lyaxn axxs J?olge, 10-Gyanodecaneäure liefert ll-laninounaecansäiLre und 2-0xiraido~10-Cyanodecaniaäure ergibt 2, ll-roiain

Me in den vorstehend bacchriöbenen Beispielen gezeigten Methoöoii köinien sur Schaffung eine 3 kontinuierlichen Verfahrens modifiziert werden, indem eine Cyano säur elö sung niit Wasserstoff in den vorstehend angegebenen Mengenverhältnissen in einem aus einem Rutheniumkataljsator bestehenden Bett kontaktiert wird, ims in vorteilhafter Weise dadurch geschieht, daß die Cyanosäurelösung und der Wasserstoff kontinuierlich durch ein Bett aus einem Rutheniumkatalysator geleitet werden.

Die folgenden Beispiele dienen als Vergleichsbeispiele und zeigen die Überlegenheit des vorstehend beschriebenen Verfahrene gegenübe-;? den üblichen katalytisohen Reduktionsverfahren von Cyano säuren.

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Ein l-l-Autoklar au· rostfreiem Stahl wird mit 39,5 g des Ammonium··!··« τοη 6-Cyanohexaneäure, 300 ml «ines konzentrierten Amaoniumhydroxyd· und 1 g «ine« 5 jtigen Rh/C-Katalysators beschickt. Die Bomb· wird rerscülossen und mit Wasser» •toff gespült. Anschließend wird Wasserstoff bis zu einem Druek τβη 56 kg/em (500 peig) eingepreßt. Fach dem Brhitsen auf 134 - 138⁰C steigt der Druck auf 50 kg/cm² (700 peig). Sie Hydrierung wird 1,5 Stunden lang bei 36 - 54- kg/cm (500 * 750 psig) fortgesetzt. Sie Bombe wird abgekühlt und belüftet, worauf der Inhalt mittels 100 ml Wasser entfernt wird. Der Katalysator wird durch filtration entfernt» worauf Ammoniak durch Konzentrierung der Mischung im Vakuum auf ungefähr ein Drittel des Volumens abgestrippt wird. Das Volumen ter !lösung wird erneut auf 100 ml eingestellt, worauf eine Verdünnung mit 200 ml DMF nach einem Erhitzen auf 75⁰C erfolgt. Die Lösung-wird auf ungefähr 5°C zur Ausfällung der Aminosäure abkühlen gölaeeen. Jfaoh dem Filtrieren und Trocknen fallen 25,1 g einer unreinen 7-Aminoheptaneäure (69 £), f. 160 - 163⁰C₉ an. E· sind «ine Vielzahl von Umkristallisationen erforderlich, um den Schmelzpunkt auf über 19O⁰C zu erhöhen.

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Vergleichsbeiapiel 2

In den vorstehend beschriebenen Autoklaven werden 39»5 g einer Mischung» die 91 $> des Ammoniumsalzes von 6-Cyanohexansäure und 9 # des Ammoniumsalzes von Pimelamsäure sowie 300 ml eines konzentrierten Ammoniumhydroxyds und 10 g eines 5 S&gen Rh/Aluminiumoxyd-Katalysatora enthält, eingeführt» Der Kessel wird verschlossen und mit Wasserstoff gespült. Anschließend wird er mit Wasserstoff in der vorstehend beschriebenen Weise auf einen Druck von 71 kg/om (1000 psig) gebracht. Die Temperatur wird dann auf 106 - HO⁰O erhöht, wobei während dieser Zeit der Druck auf 113 kg/cm² (1600 psig) steigt. Der Druck wird 2 Stunden lang bei 99 - 113 kg/cm² (1400 - 1600 psig) gehalten, worauf der Autoklav abgekühlt, belüftet und geöffnet wirdα Bei der Aufarbeitung nach der vorstehend beschriebenen Weise fallen 30,8 g einer rohen 7-Aminoheptaneäure, F. 186 - 188⁰C, an. Die ümkristallisation aus einer DMP-HgO-Misohung (2«1) liefert 21,5 g (57 $) 7-Aminoheptansäure in einer Qualität, die derjenigen vergleichbar 1st, welche den Verbindungen der obigen Beispiele zu eigen ist, die unter Verwendung des Rutheniumkatalysators hergestellt werden (?♦ 192,5 - 193,5⁰O).

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Vergleichsbeispiel 3

Der vorstehend beschriebene Autoklav wird mit 39,5 g einer Mischung beschickt, die 91 £ dee Ammoniumsalzeβ τοη 6-Cyanohexansäure und 9 1* des Ammoniumsalzes τοη Fimelamsäure sowie 300 ml eines konzentrierten Ammoniumhydroxyds und 10 g eines 5 &gen Ft/C-Katalysators enthält. Die Bombe wird verschlossen und mit Wasserstoff gespült, worauf Wasserstoff "bis zu einem Bruok τοη 70 kg/cm (1000 psig) eingepreßt wird. Dann wird 1 Stunde lang auf 105 - HO⁰C erhitzt. Der Druck wird während dieser Zeit auf 99 - 113 kg/cm² (UOO - 1600 psig) gehalten· Der Kessel wird anschließend abgekühlt, belüftet und geöffnet. Bei der Aufarbeitung in der vorstehend beschriebenen Weite werden 4,3 g eines orangegefärbten Feststoffs mit einem 7· τοη 200 - 207⁰C erhalten, der nicht aus 7-Aminoheptansäure besteht.

Vergleichsbeispiel 4

Der Torstehend beschriebene Autoklav wird mit 39,5 g der 91-9-Frozent-Mischung der Ammoniumsalze von 6-Cyanohexansäure und Fimelamsäure sowie mit 300 ml eines konzentrierten Ammoniumhydroxyde und 20 g eines 5 #igen Pd/C-Katalysators, welchem 1,2 g Caloiumhydroxyd als Katalysator-Promotor zugesetzt worden waren, beschickt. Die Hydrierung wird in der

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oben beschriebenen Welse unter eines» Druck Ten 71 - 96 kg/o» während einer Zeitspanne von 2,1 Stunden bei 105 - HO⁰C durchgeführt. Anschließend wird abgekühlt und belüftet« worauf der Inhalt der Bombe entfernt wird, lach der Aufarbeitung in der in den vorstehenden Beispielen beschriebenen Weise fallen 7,9 g eines hellgelben FeststoffSs₉ 1. 208 - 211⁰C, an, der jedoch nicht aus 7-Aminoheptansaur· besteht·

Yerglelchsbeiipiel 5 "

Der vorstehend beschriebene Autoklav wird Bit 39_f 5 g der 91-9-Prozent-Miechung der Ammoniumsalze von 6-Cyanohexansaure und Pimelamsäure eowie mit 300 ml sine· konzentrierten Ammoniumhydroxyds und 10 g eines 5 ^igen Pd/C-Katalyeator« beschickt. Nach dem Spülen der Bombe wird ein Anfetigswasserstoffdruck von 8 kg/cm² (100 psig) eingestellt, worauf die Bombe 1,3 Stunden lang auf 101 - 109⁰C erhitzt wird» Wahrend dieser Zeit steigt der Wasserstoffdruck auf 106 kg/cm (1500 psig). Sie Bombe wird abgekühlt und belüftet, worauf der Katalysator durch filtration nach der oben beschriebenen Weise entfernt wird. Die Konzentrierung der Lösung zur Entfernung des Ammoniaks sowie die ansohlieSende Eineteilung des Bndvolumens auf 100 ml, der sich ein Erhitzen auf 75⁰C und eine Verdünnung mit 200 ml DMP bei 75°C anschließt, sowie die danach erfolgende Abkühlung liefert 6,1g eines

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farblosen Feststoffes₉ F, 200 - 206⁰C, der jedoch nicht aus 7-Aminoheptansäure besteht.

Vergleichsbeiauiel 6

Der vorstehend beschriebene Autoklav wird mit 39 ₉ 5 g der 91-9-Prozent-Mischung der Ammoniumsalze von 6-Cyanohexansäure und Pimelamsäure sowie mit 300 ml eines konzentrierten Ammoniumhydroxyds und 3*3 g eines aktiven Raney-Mekel-Katalysators beschickt. Nach dem Spülen wird der Anfangswasserstoffdruck auf 8 kg/cm (100 psig) eingestellt* worauf die Bombe während einer Zeitspanne von 1 Stunde auf 90⁰C erhitzt wird» Während dieser Zeit steigt der Wasserstoffdruck auf 106 kg/cm (1500 psig). Fach dem Abkühlen und Belüften wird der Inhalt der Bombe mittels 100 ml Wasser entfernt» worauf der Katalysator durch Filtration abgetrennt wird. Dabei wird eine tiefblaue, Nickel enthaltende Lösung erhalten, die mit entfärbender Aktivkohle behandelt und anschließend durch eine mit einem Dowex 50 (NHj⁺-FOrIa) (eingetragenes Warenzeichen) -Ionenaustauscherharz gefüllten Kolonne zur Entfernung des Mekelsggeleitet wird. Das Eluat wird im Vakuum konzentriert, in 100 ml Wasser gelöst und auf 75⁰C erhitzt, !fach dem Verdünnen mit 200 ml DMF und einem Abkühlen fallen 8₉8 g (27 $>) 7-Aminoheptansäure, F, 185 - 187⁰C, an.

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Vergleichsbeiapiel 7 :v

Diese Reduktion wird genau naoh der in dem Yergleiohsbeieplel 6 ■beschriebenen Weise durchgeführt, mit der Ausnahme, daß 0,2 g Caloiumhydroxyd den 3,3 g des aktiven Raney-Nickel-Eatalyeators als Promo tor zugesetzt werden "und die Hydrierung während einer Zeitspanne von 1,6 Stunden 1>ei 105 - 110 C unter einem Druck von 99 - 106 kg/cm (1400 - 1500 psig) durchgeführt ^ wird. Nach der Aufarbeitung, die genau in der in dem Vergleiohsbeispiel 6 'beschriebenen Weise durchgeführt wird, wer- ä den 9»2 g (28 #) 7-Aminoheptaneäure, F«, 190 - 191⁰O, erhalten.

Yergleiohsbeiapiel 8

Diese Hydrierung wird in einer Weise durchgeführt, die der in dem Vergleichsbeispiel 6 beschriebenen Methode ähnlieh ist, wobei die gleiche Beschickung verwendet wird. Es werden 2,9 g eines Harshaw-Nickel-Katalysators, der 58 $ Nickel auf AIgO* enthält, verwendet. Die Hydrierung wird unter Anwendung eines Anfangswasserstoffdrucks von 85 kg/cm (1200 psig) sowie durch ( Erhitzen auf 110 - 113⁰O während einer Zeitspanne von 20 Minuten unter einem Wasserstoffdruck von 99 - 114 kg/cm² (1400 1625 psig) durchgeführt. Das erhaltene Produkt ist nach der Entfernung des Katalysators eine dunkelblaue Nickel enthaltende Lösung, aus der das Nickel durch Ionenaustauscherbehand-

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lung nach der in dem Vargleiehsbeispiel 6 beschriebenen Weise entfernt wird. Nach der Konzentrierung und Fortführung der vorstehend beschriebenen Isolierungsmethode werden 5»6 g 7-Aminoheptansäure, F. 188 - 191⁰C, (18 fi Ausbeute) erhalten. Bei einer Steigerung der Menge des Katalysators auf 14,5 g₉ einer Ammoniiimhydroxydmenge auf 500 ml₉ einer Steigerung der Temperatur auf 120 - 178⁰O und einer Änderung des Lösungsmittels, indem flüssiges Ammoniak in Methanol oder Isopropylalkohol verwendet wird, werden geringere Ausbeuten eines Produktes mit einer beträchtlich schlechteren Reinheit erhalten.

Yergleichsbeispiel 9

Dem verstehend beschriebenen Autoklaven werden 39,5 g der 91^9"PrOzent«Mischung der Ammoniumsalze von 6-Cyanohexansäure unct Pimelamsäure sowie 200 ml Isopropylalkohol, 5 g eines aktiven Raney-Niekels und 42,5 eines flüssigen Ammoniaks zugeführt. Die Hydrierung wird in der oben beschriebenen Weise unter einem Druck von 110 - 131 kg/cm (1550 - 1850 psig) während einer Zeitspanne von 4 Stunden bei 100 - HO⁰C durchgeführt. Dabei werden 30 $> der theoretischen Wasserstoff menge aufgenommen. Die Bombe wird abgekühlt und belüftet, worauf das Produkt mittels destilliertem Wasser entfernt wird. Die filtration der Lösung zur Entfernung des Katalysators ergibt eine dunkelblaue Niokel enthaltende Lösung, aus welcher das

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Nickel mittels eines Ionenaustauschers nach der in dem Vergleichsbeispiel 6 "beschriebenen Weise entfernt wird. Auf diese Weise werden 10,3 g einer 7-Aminoheptansäure (31 #) mit einem P. von 186 - 188⁰G erhalten. Wird als Lösungsmittel Methanol verwendet, dann wird keine günstige Wirkung beobachtet .

Vergleichsbeiapiel 10

Der vorstehend beschriebene Autoklav wird mit 63»2 g der 91-9-Mischung der Ammoniumsalze von 6-Cyanohexansäure und Pimelamsäure sowie 20 g eines Kobaltoxyd-Katalysators (Girdler Katalysator T-300 (Warenzeichen), der 60 f» Kobaltoxyd auf Kieselgur enthält), 240 ml eines trockenen Methanols und 63 g eines flüssigen Ammoniaks beschickt« Die Bombe wird verschlossen und mit Wasserstoff gespült, worauf bis zu einem Druck von 71 kg/cm Wasserstoff vor dem Erhitzen eingepreßt wird. Die Hydrierung wird 4- Stunden lang unter einem Wasserstoffdruck von 113 kg/cm² (1600 psig) bei 105 - 109⁰G durchgeführt. Nach dem Abkühlen und Belüften wird das Produkt mit Hilfe von 200 ml Wasser entfernt und zur Entfernung des Katalysators filtriert. Die erhaltene, sehr dunkelbraune, Kobalt enthaltende Lösung wird mit Wasser zur Herstellung einer ungefähr 10 $igen wäßrigen Lösung verdünnt und durch die saure Form eines Dowex 5OW (eingetragenes Warenzeichen) -Ionenaus-

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tauscherharzes zur Entfernung des Kobalts geschickt₀ Die Aminosäure wird mit einer 5 #igen wäßrigen Ammoniumhydroxydlösung eluierto Die Konzentrierung der Eluate auf weniger als 100 ml bewirkt eine Entfernung des Ammoniaks ₀ Nach der Einstellung eines Volumens von 110 ml unter Verwendung von destilliertem Wasser wird die Lösung auf 75⁰O erhitzt und anschließend mit 200 ml eines heißen (98⁰C) DMP verdünnt. Anschließend wird die Mischung auf - 17⁰C zur Bewirkung einer Auskristallisation abgekühlt. Dabei wird nur eine sehr geringe Menge eines Peststoffes erhalten. Eine beträchtliche Menge der Ausgangs-6-Cyanohexansäure wird wiedergewonnen, was darauf hindeutet, daß die Nitrilgruppe, sofern überhaupt, nur geringfügig reduziert worden ist«

Vergleiehsbeispiel 11

Diese Umsetzung wird unter Verwendung der gleichen Beschikkung und in einer ähnlichen Weise durchgeführt, wie sie in dem Vergleichsbeispiel 10 beschrieben wird, mit der Ausnahme, daß als Katalysator 20 g eines Kobaltkatalysatore (Girdler T-301 (eingetragenes Warenzeichen) -Kobaltkatalysator auf einem speziellen Träger für Plüssigphasenreaktionen, der 35 $> Kobaltmetall enthält) verwendet werden. Die Hydrierung wird bei 103 - 108⁰C während einer Zeitspanne von 3,2 Stunden durchgeführt ο Nach dem Entfernen des Inhalts der Bombe

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und der Aufarbeitung in einer Weiße, die der in dem vorstehenden Beispiel beschriebenen Methode ähnelt, stellt sich heraus, daß eine große Menge des Kobalts in Lösung gegangen ist, wobei kein Produkt isoliert werden kann. Die Anwesenheit einer beträchtlichen Menge des Ausgangsmaterials wird festgestellt«

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Claims (2)

- 26 Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung einer omega-Aminosäure, dadurch gekennzeichnet, daß eine wäßrige Lösung einer Cyanosäure-Ausgangsverbindung der Formel

NC(CH₂)_n-C(R₁R₂)CO₂NH₄

worin η eine ganze Zahl von 0 bis 9 ist und R₁ und R₂ für sich allein Wasserstoff bedeuten und zusammen -WR darstellen, mit Wasserstoff bei einer Temperatur zwischen

0 und 200⁰C unter einem Wasserstoffdruck von wenigstens

1 Atmosphäre in Gegenwart einer katalytischen Menge Ruthenium hydriert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktion in gleichzeitiger Gegenwart von Ammoniak durchgeführt wird,

3« Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als wäßrige Lösung eine wäßrige Ammoniumhydroxydlösung verwendet wird.

4ο Verfahren nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch ge~

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kennzeichnet, daß ein Mengenverhältnis von wenigstens 2 Mol Wasserstoff pro Mol der Cyanosäure-Ausgangsverbindung eingehalten wird und O₁Ol - 50 g Rutheniumkatalysator pro Mol der Cyanosäure~AusgangsVerbindung bei einer Temperatur zwischen 50 und 150⁰C unter einem Wasserstoffdruck von 35 - 125 Atmosphären während einer solchen Zeitspanne verwendet werden, die dazu ausreicht, die -CN- und =N0H-Gruppen zu reduzieren₉ und anschließend die entsprechende omega-Aminosäure abgetrennt wird«

5«, Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet _s daß außerdem 1-40 Mol Ammoniak pro Mol der Cyanosäure-Ausg&agsverbindung verwendet werden.

6_e Verfahren nach einem dar Ansprüche 1 - 5₉ dadurch gekennssicimet, daß als Cyanosäureausgangsverbindung das Ammoniumsalz vcn 3~Cyanopropionsäure verwendet wird«,

7ο "Verfahren nach einem der Anspruch 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß als Cyanosäure-Ausgangsverbindung das Ammoniumsalz von 6-Cyanohexansäure verwendet wird.

8ο Verfahren nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß als Cyanosäure-Ausgangsverbindung das Ammo-

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niuinsalz von 2-Oximido-5-cyanovaleriansäure verwendet wird ο

c Verfahren nach, einem der Ansprüche 1 - 5» dadurch gekennzeichnet, daß als Cyanosäure-Ausgangsverbindung das Ammoniumsalz von 10-Oyanodecansäure verwendet wird.

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