DE1768849B2

DE1768849B2 - Verfahren zur herstellung von aminoessigsaeuren

Info

Publication number: DE1768849B2
Application number: DE19681768849
Authority: DE
Inventors: Lorenz Dr. 6238 Hofheim Heiß
Original assignee: Hoechst AG
Current assignee: Hoechst AG
Priority date: 1968-07-06
Filing date: 1968-07-06
Publication date: 1976-05-26
Also published as: DE1768849A1

Description

Es ist bekannt, mehrwertige primäre Amine wie z. B. Äthylendiamin, Diäthylentriamin, Triäthylentetramin Mit Monohalogenessigsäuren umzusetzen, um zu poly-(Funktionellen Aminoessigsäuren zu gelangen. Auf diese Weise kann z. B. Äthylendiamintetraessigsäure hergestellt werden. Wird nun die Umsetzung mit einem Unterschuß an Monochloressigsäure vorgenommen (mit dem Ziel, jeweils nur ein Η-Atom einer primären Aminogruppe durch die Gruppe —CH₂COOH zu (ersetzen, so werden stets in erheblichem Ausmaß noch nicht umgesetzte primäre Aminogruppen gefunden. Eine derartige Umsetzung nimmt somit keinen einheitllichen Verlauf, und es ist kaum möglich, die gewünschten Aminocarbonsäuren in reiner Form zu isolieren.

Gegenstand des Hauptpatents gemäß den Angaben der deutschen Patentschrift 15 93 847 ist ein Verfahren zur Herstellung von Aminoessigsäuren der Formel

R-NH-CH₂-COOH

in der R Wasserstoff, einen Alkyl-, Cycloalkyl-, Oxalkyl-, Aralkyl- oder Alkylarylrest oder den Rest —CH₂-COOH bedeutet, bzw. ihrer Metallkomplexsalze mit 2- oder 3wertigen Metallen oder ihrer Alkalisalze, bei dem man Monohalogenessigsäure mit Ammoniak oder einem primären, aliphatischen, cycloaliphatischen oder araliphatischen Amin in Gegenwart von Oxiden oder Hydroxiden 2- oder 3wertiger Metalle umsetzt, die mit der gebildeten Aminoessigsäure KomDlexsalze zu bilden vermögen, wobei das primäre Amin in Mengen von mindestens etwa 0,8 Mol pro Mol der Monohalogenessigsäure eingesetzt wird, und man gewünschtenfalls in an sich bekannter Weise das gebildete Komplexsalz in die freie Säure oder in ein Alkalisalz überführt.

Nachdem gemäß deutscher Patentschrift 15 93 847 Monohalogenessigsäure unter speziellen Reaktionsbedingungen mit solchen Aminen umgesetzt wird, die lediglich eine Aminogruppe und zwar eine primäre enthalten, wurde nun im Rahmen der vorliegenden Anmeldung gefunden, daß man diese Reaktion auch auf solche Amine ausdehnen kann, die nicht nur eine, sondern zwei primäre Aminogruppen und gegebenenfalls weitere sekundäre Aminogruppen im Molekül enthalten oder auch auf Amine mit einer primären und einer oder mehreren sekundären Aminogruppen. Die Umsetzung mit Monohalogenessigsäure kann hierbei auf der gewünschten Stufe der Monosubstitution gehalten werden.

In weiterer Ausgestaltung des Patents 15 93 847 werden somit aus Aminen der allgemeinen Formel

R¹—<HN—C„H₂»)_m— NH₂

in der m 1 bis 4, η 2 oder 3 oder, falls m = 1 ist, auch 2 bis 6 bedeutet, und R¹ Wasserstoff oder, falls m — 1 und η = 3 ist, auch einen Alkyl-, Cycloalkyl- oder Arylrest bedeutet, durch Umsetzung mit Monohalogenessigsäure, wobei für je eine primäre Aminogruppe etwa 1 Mol Monohalogenessigsäure eingesetzt wird, Aminoessigsäuren der allgemeinen Formel

RMHN-C_nH_2n)^-NH-CH₂COOH

hergestellt, in der R² einen Rest -CH₂COOH₁ oder falls m = 1 und /1 = 3 ist, auch einen Alkyl-, Cycloalkyl- oder Arylrest bedeutet, und w und η die obengenannten Bedeutungen besitzen.

Als mehrwertige Amine kommen für die Umsetzung gemäß der Erfindung beispielsweise folgende Verbindungen in Betracht:

Äthylendiamin, Hexamethylendiamin, N-Dodecylpropylendiamin, N-Cyclohexylpropylendiamin, N-Phenylpropylendiamin, N-Octadecylpropylendiamin, Diäthylentriamin, Tripropylentetramin und Tetraäthylenpentamin.

Als Monohalogenessigsäure kommen vor allem Monochlor-, Monobrom- und Monojodessigsäure in Betracht. Aus wirtschaftlichen Gründen kommt bevorzugt die Monochloressigsäure zur Anwendung. Es können auch die Salze, z. B. die Alkali- oder Erdalkalisalze der Halogenessigsäuren verwendet werden.

Als Komplexbildner für die gebildeten Aminoessigsäuren kommen die Oxide oder Hydroxide von 2- oder 3wertigen Metallen wie z. B. von Aluminium, Titan, Zinn, Zirkon, Wismut, Antimon, Blei, Cadmium und insbesondere Calcium, Eisen, Kupfer und Zink in Betracht. Aus wirtschaftlichen Gründen kommen bevorzugt die Calcium-, Zink- und Eisenverbindungen zur Anwendung.

Die als Komplexbildner verwendeten Oxide oder Hydroxide der 2- oder 3wertigen Metalle kommen zweckmäßig in etwa äquivalenten Mengen gegenüber der eingesetzten Monohalogenessigsäure zur Anwendung. Sofern die Metalloxide oder -hydroxide gleichzeitig auch zur Neutralisation des bei der Umsetzung frei werdenden Halogenwasserstoffs eingesetzt werden, kommen pro Mol der Monohalogenessigsäure etwa 2 Äquivalente der Komplexbildner zur Anwendung. Die Verwendung eines über 2 Äquivalente hinausgehenden

Überschusses an Komplexbildnern ist möglich, tin solcher Überschuß stört die Umsetzung nicht, bringt jedoch auch keine Vorteile mit sich.

Zur Durchführung der Umsetzung wird der Komplexbildner in einer etwa 1 bis 30%igen wäßrigen oder einer wäßrig-alkoholischen Lösung des Amins dispergiert. Zu der Dispersion wird die Monohalogenessigsäure, zweckmäßig in einer Menge von etwa O₅S bis etwa 1,2 Mol pro primäre Aminogruppe, unter Rühren, vorteilhaft so langsam oder portionsweise zugegeben, daß die exotherme Reaktion erforderlichenfalls unter Kühlung bei Temperaturen unterhalb etwa 100⁰C, vorzugsweise bei 20 bis 50" C, abläuft. Nach Zugabe der erforderlichen Menge an Monohalogenessigsäure wird zur Vervoliständigung der Reaktion noch eine zeitlang, miest etwa 2 bis 24 h, nachserührt.

Für eine gegebenenfalls gewünschte Isolierung der freien Aminoessigsäure kann das in der Lösung vorliegende Metallkomplexsalz der gebildeten Aminoessigsäure in vielen Fällen durch Ansäuern mit einer »° anorganischen Säure direkt in die freie Aminoessigsäure übergeführt werden. In anderen Fällen kann auch so vorgegangen werden, daß durch Zugabe eines großen Überschusses an Säure zunächst das Salz dieser anorganischen Säure mit der Aminogruppe der Amino- »5 essigsäure gebildet und abgetrennt wird, welches danach durch Neutralisation in die freie Aminoessigsäure übergeführt wird. Erforderlichenfalls können auch zunächst durch Zugabe von geeigneten Alkalisalzen oder -hydroxiden unter Zerstörung der Metallkomplexsalze und gegebenenfalls unter Ausfällung der 2- oder 3wertigen Metallionen die Alkalisalze der Aminoessigäsure gebildet werden.

Beispiel 1

35

62 g (1,05 Mol) Äthylendiamin werden in 120 cm³ Wasser gelöst und darin 160 g (1,33 Mol) Aluminiumoxidhydrat suspendiert. Bei 20 bis 50⁰C wird eine Lösung von 190 g (2 Mol) Monochloressigsäure in 4" 40 cm³ Wasser während 1 h zugetropft und bei einem pH-Wert von 9 bis 10 etwa 20 h bei 20 bis 5O⁰C und noch 2 h bei 60 bis 70°C gerührt. Man säuert mit konzentrierter Salzsäure auf pH 2 an und läßt die in Wasser schwer lösliche Äthylendiamin-N,N'-diessigsäure auskristallisieren.

Fp: 21TC. Säurezahl: 635 (berechnet 636). Ausbeute: 107 g (61 % der Theorie).

Beispiel 2

105 g (1 Mol) Diäthylentriamin und 160 g (4 Mol) Natriumhydroxid werden in 300 cm³ Wasser gelöst, dazu werden 160 g (1 Mol) Kupfersulfat gegeben und innerhalb von etwa 2 h wird eine Lösung von 190 g (2 Mol) Monochloressigsäure in 50 cm³ Wasser bei 30 bis 40⁰C eingetropft. Bei einem pH-Wert von etwa 12 wird 15 h bei Raumtemperatur und dann noch 2 h bei 70⁰C gerührt. Man erhält als Rohprodukt das Kupfersalz der Diäthylentriamin-diessigsäure in einer Ausbeute von 210 g (75 % der Theorie). Hierbei haben die beiden Carboxymethylgruppen überwiegend H-Atome der primären Aminogruppen des Diäthylentriamins substituiert. Dies zeigt der Gehalt des Umsetzungsproduktes an Primär-Stickstoff (nach van Slyke) ,von 0,4 Gewichtsprozent gegenüber einem Gesamtstickstoff von 4,0 Gewichtsprozent.

Beispiel 3

122 g Kexamethyldiamin werden in 120 cm³ Wasser gelöst und 160 g Weißkalkhydrat darin dispergiert. Unter starkem Rühren tropft man in 1 h bei 20 bis 50⁰C 190 g Monochloressigsäure, welche in 40 cm³ Wasser gelöst wurde, dazu. Bei 50 bis 60°C rührt man 6 h nach, dann bei 90⁰C noch 2 h, wobei der pH-Wert stets oberhalb 7 liegt. Schließlich setzt man 400 cm³ konzentrierte Salzsäure zu und läßt das Produkt bei 0 bis 20⁰C auskristallisieren. Man saugt auf einer Glasfritte ab und wäscht mit konzentrierter Salzsäure nach. Das Hydrochlorid der Hexamethylendiamin-Μ,Ν'-diessigsäure wird in einer Ausbeute von 165 g isoliert.

Beispiel 4

156 g (1 Mol) N-(3-Aminopropyl)-cyclohexylamin werden in 250 ml Wasser gelöst und 86 g Calciumhydroxid (1 Mol) dazugesetzt. Unter Rühren tropft man in 2 h bei 40 bis 50° C 94 g (1 Mol) Monochloressigsäure zu, die man in 30 ml Wasser gelöst hat. Bei 40 bis 50°C rührt man bei pH >8 6 h nach, dann bei 8O⁰C noch 3 h. Nun sättigt man mit Chlorwasserstoff (etwa 100 bis 120 g) und saugt auf einer Glasfritte ab. Nach dem Trocknen im Vakuumtrockenschrank über Ätzkali erhält man in einer Ausbeute von 180 g (63% der Theorie) das Hydrochlorid des N-(3-Cyclohexylaminopropyl)-glycins.

ber.

N 15,8%
C 40,8%
H 6,8%

gef.

15,6/15,7%

40,6/40,7%

6,8/ 7,0%

C₁₁H₁₆N₂O₈ MG: 244.

ber.

N 9,8%
Cl 24,7%
Säurezahl 585

gef.

9,6/ 9,5%
25,0/24,8%
580

Claims

Patentanspruch:

Weitere Ausbildung aes Verfahrens zur Herstellung von Aminoessigsäuren der Formel

R-NH-CH₂-COOH,

in der R Wasserstoff, einen Alkyl-, Cyclolakyl-, Oxalkyl-, Aralkyl- oder Alkylarylalkylrest oder den Rest —CH₂-COOH bedeutet, bzw. ihrer Metallkomplexsalze mit 2- oder 3wertigen Metallen oder ihrer Alkalisalze gemäß Patent 15 93 847, bei dem man Monohalogenessigsäure mit Ammoniak oder einem primären, aliphatischen, cycloaliphatisch en oder araliphatischen Amin in Gegenwart von Oxiden oder Hydroxin 2- oder 3wertiger Metalle umsetzt, die mit der gebildeten Aminoessigsäure Komplexsalze zu bilden vermögen, wobei das primäre Amin in Mengen von mindestens etwa 0,8 Mol pro Mol der Monohalogenessigsäure ein- ao gesetzt wird, und man gewünschtenfalls in an sich bekannter Weise das gebildete Komplexsalz in die freie Säure oder in ein Alkalisalz überführt, dadurch gekennzeichnet, daß man die Monohalogenessigsäure mit einem Amin der allge- as meinen Formel

RMHN-C»H₂„)_m-NH₂

umsetzt, in der m 1 bis 4, η 2 oder 3 oder, falls m = 1 ist, auch 2 bis 6 bedeutet, und R¹ Wasserstoff oder, falls m = 1 und η = 3 ist, auch einen Alkyl-, Cycloalkyl- oder Arylrest bedeutet, wobei für je eine primäre Aminogruppe etwa 1 Mol Monohalogenessigsäure eingesetzt wird.

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