DE2158562A1

DE2158562A1 - Verfahren zur Herstellung von Gluta minsaure gamma methylester

Info

Publication number: DE2158562A1
Application number: DE19712158562
Authority: DE
Inventors: Shozo Mohn Ikuji Miyaji Masayuki Übe Yamaguchi Sumikawa (Japan)
Original assignee: Kyowa Hakko Kogyo Co Ltd
Current assignee: KH Neochem Co Ltd
Priority date: 1970-12-02
Filing date: 1971-11-25
Publication date: 1972-06-08
Also published as: DE2158562B2; CA920143A; GB1359667A; FR2117140A5; DE2158562C3; US3770807A

Description

¹¹ Verfahren zur Herstellung von Glutaminsäure-^methylester " Priorität: 2. Dezember 1970, Japan, Nr. 105 945/70

Glutarainsäure-^=-methylester ist ein^wertvolles Zwischenprodukt zur Herstellung von^Polyglutaminsäureester-Kunststoffen und -Fasern. " .

Es sind viele Verfahren zur Herstellung von Glutaminsäure-/^ methylester bekannt. Solche Verfahren sind z.B. in den japanischen Patentveröffentlichungen Ir. 11 965/1963, 6656/I964, 24 441/1964, 24 878/1964, 26 251/1965 und 6263/1966 und in der US-PS 2 56I 323 beschrieben. Sämtliche der bekannten Verfahren haben jedoch bestimmte Nachteile, wodurch sich Schwierigkeiten bei der Durchführung in industriellem Masstab ergeben. Bei einigen dieser Verfahren wird z.B. Chlorwasserstoffgas benötigt, das teuer ist, korrodierend wirkt und dessen Verwendung besondere Massnahmen erfordert. Hierbei wird das Reaktionsprodukt in Form des sehr hygroskopischen und korrodierend wirkenden Hydroehlorids isoliert. Bei einigen der bekannten Verfahren werden zur Isolierung des Glutaminsäure-^methylesters teure und schwierig zurück-

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gewinnbare Lösungsmittel benötigt.

Aufgabe der Erfindung war es daher, ein einfaches und billig durchführbares Verfahren zur Herstellung von Glutaminsäure-/^ raethylester in industriellem Hasstab zur Verfügung zu stellen. Diese Aufgabe wird durch die Erfindung gelöst.

Gegenstand der Erfindung ist somit ein Verfahren zur Herstellung

dadurch von Glutaminsäure-J^methylester, das / gekennzeichnet ist, dass man Glutaminsäure mit Methanol und Schwefelsäure verestert, das Reaktionsgemisch mit einer wässrigen Lösung eir^s Alkalimetall— hydroxide, eines Alkalimetallcarbonats oder eines Alkalimetallbicarbonats neutralisiert, das ausgefallene kristalline Alkalimetallsulfat abtrennt und den Glutaminsäure-^-methylester aus der so erhaltenen Lösung isoliert.

Das erfindungsgemässe Verfahren unterscheidet sich in vorteilhafter Weise dadurch von bekannten Verfahren, dass billige Reagentien und Lösungsmittel eingesetzt v/erden. Ferner wirken die eingesetzten Reagentien nicht korrodierend. Nach dem Neutralisieren

kristalline

lässt sich das ausgefallene /Alkalimetallsulfat leicht abfiltrieren, und die nach der Kristallisation des Glutaminsäure-^= methylestera erhaltene Mutterlauge enthält neben Glutaminsäuredimethylester und Glutaminsäure nur wenige Verunreinigungen. Ein weiterer Vorteil ist, dass die Glutaminsäure durch Hydrolyse mit einer geringen Menge einer basisch reagierenden Alkalimetailverbindung zurückgewonnen werden kann.

JEm erfindungsgemässen Verfahren lässt sich der Glutaminsäure-^

dem

methylester wegen seiner äusserst hohen Löslichkeit in/Methanol-Wasser-Gemisch leicht durch. Filtration von dem in kristalliner

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,3 -

Form anfallenden Alkalimetallsulfat abtrennen.

Die so erhaltene Lösung

des Glutaminsäure-^'-methylesters in dem Methanol-Wasser-Gernisch wird dann eingeengt und zur Kristallisation des Glutaminsäure-/^ methylesters mit Methanol versetzt.

Bei der Umsetzung von Glutaminsäure mit Schwefelsäure und Methanol wird zuerst die Carboxylgruppe in J^Stellung verestert. Die Veresterung wird im allgemeinen bei einem Molverhältnis von Schwefelsäure zu Glutaminsäure von 1,1 : 1 bis 1,3 : 1 durchgeführt. Das Molverhältnis von Methanol zu Glutaminsäure beträgt vorzugsweise 10 : 1 bis 30 : 1. Die Veresterung wird vorzugsweise bei Temperaturen von 20 bis 30 C durchgeführt. Die Umsetzungszeit beträgt im allgemeinen etwa 60 bis 120 Minuten. Das erfindungsgemäss erhaltene Reaktionsprodukt besteht hauptsächlich aus Glutaninsäure-^methylester; es enthält geringe Mengen Glutaminsäuredimcthylester, Glutarainsäure-#~methylester und nicht umgesetzte Glutaminsäure.

Der Glutaminsäure-Z-methylester liegt zunächst in Form des Sulfats vor. Der freie Glutaminsäure-Jr-methylester wird durch Neutralisieren mit einem Alkalimetallhydroxid, einem Alkalimetall- . carbonat oder einem Alkalimetallbicarbonat erhalten. Aus der US-PS 2 561 323 ist die Verwendung von Aminen als Base bekannt, und der Glutaminsäure-J^methylester wird in kristalliner Form erhalten. Amine sind jedoch teure Verbindungen, und zu ihrer Zurückgewinnung sind komplizierte Massiuuimen erforderlich. Nach dem Verfahren der vorliegenden Erfindung werden billige Alkalimetallhydroxide, Alkalimetallcarbonate und Alkalimetallbicarbonate zur

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Neutralisation des Reaktionsgemisches verwendet. Bevorzugt sind die entsprechenden Kalium- und Natriumverbindungen. Das ausgefallene kristalline Alkalimetallsulfat wird im allgemeinen durch Filtration abgetrennt.

Der durch Hydrolyse oder während der Filtration des Alkalimetallsulfats auftretende Verlust an Glutaminsäure-J^methylester ist temperaturabhängig. 7/enn die Temperatur beim Neutralisieren unterhalb von etwa 15 C gehalten wird, tritt keine wesentliche Hydrolyse des Glutaminsäure-^methylesters ein. Ferner ist die Löslichkeit des Glutaminsäure-^-methylesters in einem Methanol-Wasser-Gemisch bei Temperaturen von etwa 10 C sehr gering. In -der Zeichnung ist die Löslichkeit des Glutaminsäure-^methylesters in einem Methanol-Wasser-Gemisch dargestellt. Bei einem Methanolgehalt des Lösungsmittels von etwa 60 Gewichtsprozent beträgt die Löslichkeit des Glutaminsäure-^methylesters etwa 20 g/100 ml. Die Löslichkeit des Alkalimetallsulfats bei dieser Zusammensetzung des Lösungsmittels ist praktisch Null. Der Glut amins äure-<T^ methylester und das Alkalimetallsulfat können durch eine entsprechende Einstellung der Methanolkonzentration vollständig voneinander getrennt v/erden. Das Alkalimetallsulfat fällt in kristalliner Form aus dem Reaktionsgemisch aus und kann leicht abfiltriert werden. Die Lösung des Glutarninsäure-^-methylesters enthält als Verunreinigungen geringe Mengen von Glutaminsäuredimethylester und Glutaminsäure. Aus dieser Lösung kann jedoch durch Konzentrieren und anschliessende Kethanolzugabe der Glutaminsäure-jj^metnylester in hoher Reinheit unu in hohen Ausbeuten erhalten v/erden.

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Die Beispiele erläutern die Erfindung.

Beispiel 1

70 g Glutaminsäure v/erden·in 370 g Methanol suspendiert, und die Suspension wird in einen 1 Liter fassenden, mit einem Rührer versehenen Kolben eingebracht. Diese Suspension v/ird tropfenweise mit 56 g Schwefelsäure versetzt, wobei die "Temperatur auf 27 C gehalten wird. Nach vollständiger Zugabe der Schwefelsäure wird das Gemisch 120 Minuten auf der sich ergebenden Temperatur gehalten. Das Gemisch wird danach auf 0 G abgekühlt und tropfenweise mit einer Lösung von 64 g Kaiiumhydroxid in 230 g Wasser versetzt. Die Temperatur wird während der Neutralisation durch Kühlen des Kolbens unter 10 C gehalten. Der gebildete Niederschlag wird abfiltriert_?und der Filterkuchen wird mit einem Gemisch von 60 g Methanol und 40 g V/asser gewaschen und getrocknet. Nach dem Trocknen v/erden 99 g Kaliumsulfat erhalten.

Das Filtrat wird mit den V/aschflüssigkeiten vereinigt. Das Gemisch wird unter vermindertem Druck auf ein Gewicht von 82 g konzentriert. Das Konzentrat wird mit 80 g Methanol versetzt, und die gebildeten Kristalle werden abfiltriert und mit Methanol gewaschen. Nach dem Trocknen werden 65,5 g (80 Prozent der Theorie) Glutaminsäure-Z-methylester vom Fp. 193 C erhalten. Das Produkt ergibt auf dem. Papierchromatogramm nur einen Fleck. Die Reinheit wird durch Bestimmung des Stickstoffgehaltes nach Kjeldahl geprüft und beträgt 99,5 Prozent.

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Beispiel 2

Die Veresterung und die Neutralisation werden gemäss Beispiel 1 durchgeführt, mit der Ausnahme, dass anstelle der Kalilauge eine Lösung von 46 g Natriumhydroxid in 330 g Wasser verwendet wird. Nach der tropfenweisen Zugabe dieser Watronlauge wird der erhaltene Niederschlag abfiltriert und der Filterkuchen mit einem. Gemisch von 120 g Methanol und 80 g V/asser gewaschen. Nach der weiteren Aufarbeitung werden 59 g (77 Prozent der Theorie) trockener, kristalliner Glutaminsäure-^methylester vom Pp. 192 C erhalten. Das Produkt ergibt auf dem Papierehromatogramm nur einen Fleck. Die Reinheit wird durch die Bestimmung des Stickstoffgehaltes nach Kjeldahl geprüft und beträgt 99 Prozent.

Beispiel 3

Das Verfahren wird gemäss Beispiel 1 durchgeführt, mit der Ausnahme, dass anstelle der Kalilauge eine Lösung von 79 g Kaliumcarbonat in 240 g Wasser verwendet wird. Nach dem Trocknen v/erden 61,0 g Glutaminsäure-^-methylester mit einer Reinheit von 99,5 Prozent erhalten.

Beispiel 4

Das Verfahren wird gemäss Beispiel 1 durchgeführt, mit der Aus- : •nähme, dass anstelle der Kalilauge eine Lösung von 92 g Natriumbicarbonat in·330 g Wasser verwendet wird. Nach dem Trocknen werden 60 g Glutaminsäure-j^methylester mit einer Reinheit von 99 Prozent erhalten.

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Claims

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Patentansprüche

Verfahren zur Herstellung von Glutaminsäure-/Hnethylester, dadurch gekennzeichnet, dass man Glutaminsäure mit Methanol und Schwefelsäure verestert, das Reaktionsgemisch mit einer wässrigen Lösung eines Alkalimetallhydroxids, eines Alkalimetallcarbonats oder eines Alkalimetallbicarbonats neutralisiert, das ausgefallene kristalline Alkalimetallsulfat abtrennt und den Glutaminsäure-J^methylester aus der so erhaltenen Lösung isoliert.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man als Alkalimetallhydroxid, Alkalimetallcarbonat oder Alkalimetallbicarbonat die entsprechenden Kalium- oder Natriumverbindungen einsetzt.

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