DE2161460C3 - Verfahren zur Herstellung von Malein- und Fumarsäure oder deren Estern oder deren Halogeniden - Google Patents

Description

61 460

2,82 g	0,86 g
4,60 g	1,48 g
4,66 g	1,54 g
4,21g	1,32 g
3,98 g	1,04 g
3,56 g	0,97 g
<0,05g	—

Die Reaktionstemperatur sollte unterhalb der Zer- Tabelle 2

Setzungstemperatur der Aminosäure liegen.

Vorzugsweise beträgt das Molverhältnis von Koh- Aminosäure Diäthylmaleat

Jenmonoxid zu Acetylen 1:1 bis 10:1. Die Menge (Menge)

an Sauerstoff ist vorzugsweise geringer als die Menge 5

an Acetylen und sollte so gewählt werden, daß Explo- .

sionen vermieden werden. Man kann ferner Inertgas, Glycin (1,98 g)

wie Stickstoff, Argon, Kohlendioxid, Methan oder N-methyl-glycin (2,35 g)

Helium, beimischen. L-«-alanin (2,35 g)

Im folgenden wird die Erfindung an Hand von Aus- io DL-Valin (3,08 g)

führungsbeispielen näher erläutert. DL-/?-Phenyl-a-alanin (4,35 g)

_ . ... DL-Serin (2,80 g)

Beispiel 1 _T _ . . ,, _in '

^v L-Cystein (3,19 g)

In einem Fünfhalskolben werden 1,30 g Palladium- 15 DL-Methionin (3,93 g) <0,05 g —

nitrat und 1,96 g Glycin in 200 ml Methanol aufgelöst,

und die Mischung wird unter Rühren auf 45° C ge- Beispiel 4

halten. Kohlenmonoxid und Acetylen werden mit

einer Geschwindigkeit von jeweils 3 l/h bei Zimmer- In einem Fünfhalskolben werden 1,34 g Palladiumtemperatur in die Lösung geleitet, und die Reaktion 20 sulfat, 4,73 g Tyrosin, 14,72 g Nickelsulfat und 200 ml wird während 3 Stunden durchgeführt. Nach Abfil- Äthanol vermischt, und unter Rühren werden bei 25⁰C trieren der Feststoffe gibt man zu der erhaltenen Reak- Kohlenmonoxid und Acetylen mit jeweils einer Getionslösung 600 ml Wasser und danach wird dreimal schwindigkeit von 3 l/h eingeleitet. Ferner wird Sauermit 60 ml Äthyläther extrahiert. Die Ätherschicht stoff mit einer Geschwindigkeit von 0,3 l/h eingeleitet, wird konzentriert, wobei 0,19 g des entstandenen 25 Die Reaktion wird während 3 Stunden durchgeführt. Produkts isoliert werden. Als Ergebnis erzielt man 1,38 g Diäthylmaleat und

Die gaschromatographische Analyse zeigt ein Signal 0,57 g Diäthylfumarat.
von mehr als etwa 90% und ein Signal von etwa 5%. . 15

Die erste Komponente wird in einer Trennsäule ab- ^p

getrennt. Die Elementaranalyse, das Infrarotspektrum 30 In einem Fünfhalskolben werden 1,30 g Palladium- und die Kernresonanzanalyse zeigen, daß es sich um nitrat, 2,30 g /5-Alanin, 9,17 g Eisenchlorid und 200 ml Dimethylmaleat handelt. Die letztere Komponente Wasser vermischt, und Acetylen und Kohlenmonoxid erweist sich als Dimethylfumarat. werden gemäß Beispiel 4 umgesetzt. Die Reaktions

lösung wird dann bis zur Erzeugung einer alkalischen

Beispiel 2 ³⁵ Lösung mit Natriumhydroxid versetzt. Nach dem

Abfiltrieren des Niederschlags wird das Filtrat mit

In einem Fünfhalskolben gibt man die Aminosäure Salzsäurelösung angesäuert, worauf das Wasser abgemäß Tabelle 1 zu einem Reaktionssystem aus 1,00 g gedampft wird und das Produkt auskristallisiert. Die Palladiumchlorid und 200 ml Äthanol. Sodann werden Dünnschichtchromatographie zeigt einen großen Fleck, Kohlenmonoxid und Acetylen bei etwa 2O⁰C mit 4° welcher der Maleinsäμre zugeordnet wird und einen jeweils einer Geschwindigkeit von 3 l/h während kleinen Fleck, welcher der Fumarsäure zugeordnet 2 Stunden eingeleitet. Man erhält Diäthylmaleat und wird. Das feste Produkt wird durch Sublimieren bei eine geringe Menge Diäthylfumarat gemäß Tabelle 1. 0,01 mm/Hg gereinigt, wobei 0,53 g Sublimat erhalten

werden. Die Elementaranalyse, das Infrarotspektrum, 45 die Kernresonanzanalyse und die Alkali-Titrations-Tabelle 1 - analyse zeigen, daß es sich um Maleinsäure handelt.

Die gaschromatographische Analyse der Reaktions-

Aminosäure Diäthyl- lösung zeigt, daß eine geringe Menge Acetaldehyd als

_(Menge) ^maIeat Nebenprodukt gebildet wird.

Beispiel 6

Glycin (1,98 g) 0,20 g _{In dnem} Fünfhalskolben werden 1,50 g Palladium-

DL-Threonin (3,14 g) 0,17 g bromid, 1,43 g Threonin, 12,33 g Nickelbromid und

L-Glutaminsäure (3,88 g) 0,14 g 200 ml Aceton durchmischt, und Acetylen und Koh-

DL-Lysin-Hydrochlorid (4,80 g) 0,16 g 55 lenmonoxid werden gemäß Beispiel 4 umgesetzt. Die

gaschromatographische Analyse des Reaktionsprodukts zeigt Signale, die dem Maleinsäuredibromid und

Beispiel 3 dem Fumarsäuredibromid entsprechen. Wenn dem

Reaktionsprodukt Methanol zugemischt wird und die

In einem Fünfhalskolben werden die Aminosäuren 60 Mischung am Rückfluß erhitzt wird, so findet man bei gemäß Tabelle 2 zu einem Reaktionssystem aus 1,00 g der Analyse Methylester. Es werden 0,58 g Dimethyl-Palladiumchlorid, 9,17 g Eisenchlorid und 200 ml maleat und 0,27 g Dimethylfumarat erhalten.
Methanol gegeben, und sodann werden Kohlen- . -17

monoxid und Acetylen jeweils mit einer Geschwindig- Beispiel

keit von 3 l/h eingeleitet, und Sauerstoff wird mit einer 65 In einem Fünfhalskolben werden 1,26 g Palladium-Geschwindigkeit von 0,3 l/h eingeleitet. Die Reaktion acetat, 5,02 g Eisenchlorid, 4,35 g Phenylalanin und wird bei etwa 20⁰C während 6 Stunden durchgeführt. 200 ml Äthyläther mit 10% Chlorwasserstoff durch-Die Ereebnisse sind in Tabelle 2 zusammengestellt, mischt, und sodann werden Kohlenmonoxid und

Acetylen mit je einer Geschwindigkeit von 3 J/h eingeleitet. Ferner wird Sauerstoff mit einer Geschwindigkeit von 0,3 l/h eingeleitet, und die Reaktion wird während 3 Stunden bei 2O⁰C durchgeführt. Als Ergebnis werden Maleinsäuredichlorid und Fumarsäuredichlorid gefunden. Wenn dem Reaktionsprodukt Methanol zugemischt wird und die Reaktiorsmischung am Rückfluß erhitzt wird, so zeigt die Analyse Methylester au. Es werden 3,48 g Dimethylmaleat und 1,24 g Dimethylfumarat erhalten.

Beispiel 8

1,00 g Palladiumchlorid und 2,35 g /S-Alanin werden in 200 ml Methanol aufgelöst, und die Lösung wird bei 40° C während 48 Stunden gerührt und sodann abfiltriert, wobei 1,5 g eines kristallinen Komplexes von /3-Alanin und Palladiumchloriri mit einer gelblichorangen Färbung erhalten werden. 1,52 g des Reaktionsproduktes und 75,0 g Eisenchlorid werden in 200 ml Methanol aufgelöst und in einen 500-ml-Autoklav aus Edelstahl gegeben. In den Autoklav wird eine Mischung aus Kohlenmonoxid und Acetylen in einem Verhältnis von 8:1 unter einem Druck von 6 kg/cm² eingeleitet, und die Ausgangsmaterialien werden bei 40⁰C während 30 Minuten umgesetzt. Nach der Entfernung des Gases werden 10 kg/cm² Luft eingeleitet, und die Mischung wird bei 90⁰C während 30 Minuten umgesetzt. Diese Operation wird viermal wiederholt. Man erzielt auf diese Weise 4,20 g Dimethylmaleat und 1,05 g Dimethylfumarat.

Beispiel 9

In einem Fünf halskolben werden 1,00 g Palladiumchlorid und 1,98 g Glycin in 200 ml Benzol aufgelöst, und Kohlenmonoxid und Acetylen werden mit einer Geschwindigkeit von 3 l/h eingeleitet und während 3 Stunden bei 25 ⁰C umgesetzt. Die gaschromatographische Analyse zeigt Maleinsäuredichlorid und Fumarsäuredichlorid. Wenn dem Reaktionsprodukt ίο Methanol zugesetzt wird und die Reaktionsmischung am Rückfluß erhitzt wird, so ergibt die Analyse Methylester. Man findet eine geringe Menge Dimethylfumarat und 0,15 g Dimethylmaleat.

Beispiel 10

In einen 200-ml-Autoklav, welcher innen eine Glaswandung aufweist, werden 50 ml Methanol, 0,1 g Palladiumchlorid, 0,2 g Eisen(III)-chlorid und 0,25 g /J-Alanin gegeben. Eine Gasmischung aus 15% C₂H₂

ao und 85% CO wird unter einem. Druck von 5 kg/cm² in den Autoklav eingeleitet, und der Inhalt wird während 30 Minuten auf 3O⁰C erhitzt.

Sodann wird das Gas im Autoklav ausgespült, und O₂ wird unter einem Druck von 1,5 kg/cm² in den

Autoklav eingeleitet, und dieser wird während 15 Minuten auf 135°C erhitzt und dann 10 Minuten bei dieser Temperatur belassen. Diese Arbeitsweise wird fünfmal wiederholt. 0,09 g Methylmaleat und 0,01 g Dimethylfumarat werden im Durchschnitt bei jedem Arbeitszyklus gebildet.

Claims (3)

Palladiumhalogenacetate, Palladiumnitrat und Palla- PateDtansprüche: diumsulfat Es ist ferner möglich, andere Palladium verbindungen und starke Säuren, z. B. Palladium-

1. Verfahren zur Herstellung von Malein- und acetat und Chlorwasserstoff oder Palladiumoxid und Fumarsäure oder deren Estern oder deren Halo- 5 Salpetersäure, zur Herstellung des Palladiumsalzes der geniden durch Umsetzung von Acetylen mit starken Säure in dem Reaktionssystem zusammen-Kohlenmonoxid in Gegenwart eines Palladium- zubringen.

salzes einer starken Säure, wobei zur Bildung der Bevorzugt sind aliphatische Aminosäuren, wie GIy-

Säuren in Wasser, zur Bildung der Ester in einem ein, Alanin und Valin, Oxyaminosäuren, wie Serin, Alkohol und zur Bildung der Halogenide in einem io Threonin und Tyrosin, aromatische Aminosäuren, wie inerten Lösungsmittel, das eine Halogenverbindung Phenylalanin und Tyrosin, saure Aminosäuren, wie enthält, gearbeitet wird, dadurch gekenn- Glutaminsäure, oder basische Aminosäuren, wie Lyzeichnet, daß man die Umsetzung in Gegen- sin, sowie Derivate derselben, wart einer schwefelfreien Aminosäure durchführt, Es wird angenommen, daß die Aminosäure mit dem

wobei die Menge an Aminosäure der Menge an 15 Palladiumsalz reagiert und einen Komplex bildet, Palladiumsalz mindestens äquimolar ist welcher bei der Reaktion von Acetylen und Kohlen-

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn- monoxid katalytisch aktiv ist und zu einer Bevorzugung zeichnet, daß das Palladiumsalz und die Amino- der angestrebten Reaktionsprodukte führt. Somit ist säure zuvor unter Bildung eines Komplexes um- es gemäß einer abgewandelten Ausführungsform möggesetzt werden. 20 lieh, zunächst einen Komplex des Palladiumsalzes und

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch der Aminosäure außerhalb des Reaktionssystems hergekennzeichnet, daß man eine für die Regenerie- zustellen und diesen Komplex in das Reaktionssystem rung von Palladiumkatalysatoren geeignete Schwer- einzuführen.

metallverbindung zugibt und daß man entweder Man kann ferner ein Schwermetallsalz für die Akti-

Sauerstoff zusammen mit dem Acetylen und dem 25 vierung des Katalysators einsetzen. Dieses hat die Kohlenmonoxid oder abwechselnd Acetylen und Funktion eines Oxidationsmittels für das inaktivierte Kohlenmonoxid einerseits und Sauerstoff anderer- Palladiumsalz, welches durch Reduktion des Pallaschs einleitet. diumsalzes während der Carbonylreaktion gebildet

wird. Man kann alle Schwermetallsalze verwenden,

30 welche sich für die Oxidation solcher Palladiumsalze

eignen. Insbesondere sind Eisensalze, Nickelsalze oder

Kupfersalze für die Katalysatoraktivierung geeignet.

Bevorzugt sind Schwermetallsalze, welche in dem Reaktionssystem löslich sind. Die anionische Kompo-35 nente des Schwermetallsalzcs kann mit derjenigen des Palladiumsalzes übereinstimmen,

Die Menge des Palladiumsalzes, berechnet als Pd,

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur liegt im Bereich von 0,00001 bis 10 Gewichtsprozent, Herstellung von Malein- und Fumarsäure oder deren bezogen auf die Gesamtmenge der Ausgangsmate-Estern oder deren Halogeniden durch Umsetzung von 40 rialien oder im Bereich von 0,0001 bis 10 Molprozent, Acetylen mit Kohlenmonoxid in Gegenwart eines bezogen auf das Acetylen. Die Menge der Aminosäure Palladiumsalzes einer starken Säure, wobei zur Bildung ist der Menge des Palladiumsalzes mindestens äquider Säuren in Wasser, zur Bildung der Ester in einem molar und beträgt vorzugsweise das 2- bis lOfache der Alkohol und zur Bildung der Halogenide in einem äquimolaren Menge. Die Menge an Schwermetallsalz inerten Lösungsmittel, das eine Halogenverbindung 45 beträgt vorzugsweise das 1- bis lOOfache und insbeenthält, gearbeitet wird. sondere das 2- bis 20fache der äquimolaren Menge

Es ist aus der DT-AS 11 38 760 und aus J. Amer. des Palladiumsalzes.

Chem. Soc, 86 (1964), 2095 bekannt, Maleinsäure Bevorzugte Alkohole sind aliphatische Alkohole,

oder Fumarsäure oder deren Derivate durch Reaktion wie Methanol, Äthanol, n-Propanol, Isopropanol, von Acetylen mit Kohlenmonoxid in Gegenwart von 50 n-Butanol, Isobutanol, sek.-Butanol und Glycol. Die Palladiumhalogenid herzustellen. Alkoholmenge übersteigt vorzugsweise die stöchio-

Dieses Verfahren liefert das angestrebte Produkt mit metrische Menge und sollte entsprechend der Lösungsgeringen Ausbeuten und mit geringer Selektivität. mittelfunktion des Alkohols gewählt werden. Als Meist erscheinen die angestrebten Verbindungen als inertes Lösungsmittel kann man aromatische Kohlen-Nebenprodukte. 55 Wasserstoffe, wie Benzol, aliphatische Kohlenwasser-Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, stoffe, wie n-Heptan, alieyklische Kohlenwasserstoffe, ein hochselektives Verfahren zur Herstellung von wie Cyclohexan, halogenierte Kohlenwasserstoffe, wie Maleinsäure oder Fumarsäure oder deren Derivaten Kohlcnstofftetrachlorid, Äther, wie Äthyläther, Kezu schaffen, welches unter milden Bedingungen zu tone, wie Aceton, Nitrile, wie Acetonitril, Ester, wie hohen Ausbeuten führt. 60 Äthylacetat, und Dimethylsulfoxid oder Gemische

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch ge- derselben einsetzen.

löst, daß man die Umsetzung in Gegenwart einer Das erfindungsgemäße Verfahren kann unter milden

schwefelfreien Aminosäure durchführt, wobei die Bedingungen (Zimmertemperatur, Atmosphärendruck) Menge an Aminosäure der Menge an Palladiumsalz durchgeführt werden. Man kann bei einem Überdruck mindestens äquimolar ist. 65 von 0 bis 20 kg/cm* und bei einer höheren Temperatur

Bevorzugte Palladiumsalze sind Palladiumchlorid, arbeiten, vorzugsweise bei 0 bis 100⁰C. Die Regene-Palladiumbromid, Palladiumjodid, Palladiumsulfo- rierung des Palladium katalysators kann bei einer nate, Palladiumhalogenate, wie Palladiumchlorat, Temperatur von 20 bis. 200⁰C durchgeführt werden.