DE2244200C3 - Verfahren zur Reinigung von rohem Diaminomaleinsäuredinitril - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reinigung von rohem Diaminomaleinsäuredinitril, das man durch Tetramerisieren von Cyanwasserstoff oder durch Umsetzen von Cyanwasserstoff mit Dicyan erhalten hat.

Es ist bekannt, daß Diaminomaleinsäuredinitril eine wichtige Rolle als Zwischenprodukt bei der Synthese von Nucleinsäuren spielt, die aus Cyanwasserstoff hergestellt werden können. Weiterhin wird in modernen Theorien angenommen, daß Diaminomaleinsäuredinitril bei der »Entstehung des Lebens« eine wesentliche Rolle gespielt hat und auch eine sehr wichtige Verbindung als Rohmaterial für die Synthese verschiedener Aminosäuren und Purine darstellt.

Durch Hydrolyse von Diaminomaleinsäuredinitril kann man leicht in relativ hohen Ausbeuten Glycin erhalten, das als Nahrungsmittelzusatz oder als Arzneimittel Verwendung finden kann.

Weiterhin kann Diaminomaleinsäurenitril photochemisch zu 4,(5)-Cyano-5,(4)-aminoimidazol isomerisiert werden, aus dem man durch Hydrolyse 4-Aminoimidazol-5-carboxamid erhält. Dieses Carboxamid wird zum Kultivieren von Mikroorganismen eingesetzt. Weiterhin kann man 4,(5)-Cyano-5,(4)-aminoimidazol mit Cyanwasserstoff umsetzen, wobei man Adenin erhält, das ebenfalls in Mikroorganismen-Kulturen eingesetzt werden kann. Weiterhin kann man 4-Aminoimidazol-5-carboxamid mit KCNO umsetzen, wobei man Xanthin erhält, dessen Methylderivate, wie Coffein, Theophyllin und Theobromin, für medizinische Zwecke verwendet -verden können. Wenn man 4-Aminoimidazol-5-carboxamid mit Cyanwasserstoff umsetzt, so erhält man Hypoxanthin, das für die Synthese von Inosinsäure, die als Gewürz verwendet werden kann, unerläßlich ist. Weiterhin kann man durch Umsetzen von 4-Aminoimidazol-5-carboxamid mit Dicyan Guanin erhalten, das für die Synthese von Nucleinsäuren ein wichtiges Ausgangsmaterial darstellt.

Es ist somit ersichtlich, daß Diaminomaleinsäuredinitril vielseitige Verwendung finden kann und aus industrieller Sicht ein äußerst wichtiges Material ist. Die Herstellung der obenerwähnten Verbindungen wurde jedoch nicht in großem Maße durchgeführt, da kein Verfahren entwickelt worden war, mit dem man in wirtschaftlicher Weise Diaminomaleinsäuredinitril synthetisieren kann. Bisher sind etwa zehn Verfahren zur Herstellung von Diaminomaleinsäuredinitril beschrieben worden. Diese Verfahren sind jedoch lediglich Laboratoriumsverfahren. Das einzige Verfahren, das man in industriellem Maßstab anwenden könnte, ist in der USA.-Patentschrift 2 499 441 sowie in Ann., 81, 600 (1956) beschiieben. Dieses Verfahren besteht darin,daß manCyanwasserstoff bei einerTemperaturim Bereich von 0 bis 100° C in Gegenwart von Al₂O₃ oder SiO₂ als Katalysator polymerisiert. Bei diesem Verfahren ist jedoch eine Reaktionszeit von 20 bis 24 Stunden erforderlich, und es können im besten Fall Ausbeuten von 25 % erreicht werden. Andere Verfahren bestehen darin, Cyanwasserstoff in einem polarer. Lösungsmittel unter Verwendung von Alkalien als Katalysatoren zu tetramerisieren, wobei man Diaminomaleinsäuredinitril in höheren Ausbeuten (etwa 60%) erhält. Das bei beiden Verfahren erhaltene Diaminomaleinsäuredinitril enthält unvermeidlich geringe Mengen von Cyanwasserstoffpolymerisaten, wie Pentamere oder Hexamere, mit einem Polymerisationsgrad, der höher liegt als der des Tetrameren. Demzufolge ist das erhaltene Produkt gelbbraun gefärbt. Die Umkristal- !isation des Produktes aus Wasser oder niedrigmolekularen Alkoholen führt zu einer gewissen, jedoch nicht merklichen Entfärbung. Die Entfärbung mit Hilfe von Aktivkohle führt andererseits dazu, daß das Diaminomaleinsäuredinitril an die Aktivkohle adsorbiert wird, so daß sich eine verminderte Ausbeute bei der Reinigung (etwa 20%) ergibt, wobei die Reinheit des erhaltenen Produktes sich im Höchstfälle auf 90 bis 92% erstreckt. Als wirksames Reinigungsverfahren wurde ein Sublimationsverfahren vorgeschlagen, mit dem die Reinheit auf über als 99% gesteigert werden kann, wobei jedoch die Ausbeute — wie im Fall der Anwendung von Aktivkohle — äußerst gering ist, da ein Teil des Diaminomaleinsäuredinitris während des Erhitzens thermisch polymerisiert oder zersetzt wird (Ausbeute der Reinigung 30 bis 40%).

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren zur Reinigung von Diaminomaleinsäuredinitril bereitzustellen, bei dem sich hohe Ausbeuten ergeben.
Die Erfindung betrifft nun ein Verfahren zur Reinigung von rohem Diaminomaleinsäuredinitril, bei dem man einer Lösung des rohen Dinitrils in Diäthyläther Halogenwasserstoff zufügt, wobei sich ein Halogenwasserstoffadditionssalz des Diaminomaleinsäuredinitrils abscheidet, und das abgeschiedene Additions-

+5 salz abfiltriert, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man das Additionssalz in Wasser löst, dann die wäßrige Lösung des Additionssalzes bei 0 bis 10° C mit einer Base neutralisiert, wobei freies Diaminomaleinsäuredinitril ausfällt, und schließlich das ausgefallene Dinitril abtrennt.

Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich dadurch aus, daß die Reinigungsausbeute bemerkenswert hoch ist (96% oder mehr), wobei sich ein ebenso hoher Reinheitsgrad (97% oder mehr) einstellt. Vorzugsweise verwendet man -ils Halogenwasserstoff gasförmigen wasserfreien Halogenwasserstoff. Gemäß dieser Verfahrensvariante können die Reinigungsausbeute als auch die Reinheit im Vergleich zur Verwendung des Halogenwasserstoffs in Form einer wäßrigen Lösung noch mehr gesteigrl werden, wobei eine Reinigungsausbeute von etwa 97% oder mehr erreicht werden kann und insbesondere die Reinheit auf mehr als 99%, wie man sie mit dem Sublimationsverfahren erreichen kann, gesteigert werden kann. Das dem erfindungsgemäßen Verfahren unterworfene Diaminomaleinsäuredinitril kann in vielfältiger Weise in der pharmazeutischen Industrie eingesetzt werden, in der eine extrem hohe Reinheit erforderlich ist. Der Grund,

warum die Anwendung von wasserfreiem Halogenwasserstoff zu erhöhten Reinigungsausbeuten und zu einer höheren Reinheit führt, verglichen mit der Verwendung von Halogenwasserstoff in Form einer wäßrigen Lösung, liegt wahrscheinich darin, daß sich ein Halogenwasserstoff-Diadditionssalz bildet, wenn man wasserfreien Halogenwasserstoff einsetzt. Bisher wurde als Beispiel für Halogenwasserstoff-Additionssalze von Diaminomaleinsäuredinitril lediglich das Monoadditionssalz mit Chlorwasserstoff beschrieben. Es vurde nun gefunden, daß überwiegend das Diadditionssalz gebildet wird, wenn man wasserfreien Halogenwasserstoff verwendet. Es wurde weiterhin festgestellt, daß das Diaminomaleinsäuredinitril-Diadditionssalz einen höheren Kristallisationsgrad als das Monoadditionssalz aufweist und leichter quantitativ aus Äther ausgefällt werden kann.
Wenn bei dem erfindungsgemäßen Verfahren Additionssalze von Diaminomaleinsäuredinitril durch Verwendung von wasserfreiem Halogenwasserstoff gebildet werden, bilden viele der in dem rohen Diaminomaleinsäuredinitril enthaltenen Verunreinigungen keine Additionssalze oder in bestem Fall Monoadditionssalze. Lediglich Diaminomaleinsäuredinitril bildet ein Diadditionssalz. Unter Anwendung einer geeigneten Temperatur, z. B. im Bereich von 0 bis 10° C, werden lediglich Diadditionssalze mit hoher Kristallinität selektiv ausgefällt, wodurch die Verunreinigungen äußerst wirksam abgetrennt werden. Durch Neutralisieren des ausgefällten Diadditionssalzes mit Alkali in der oben beschriebenen Weise kann Diaminomaleinsäuredinitril mit äußerst hoher Reinheit hergestellt werden.

Es wurde festgestellt, daß die Reaktionen in folgender Weise abläuft, wenn man HCl und NaOH verwendet:

H₂N NH₂ HCl-N₂H

C-C 2HCl-^

NC CN NC

HCl · H₂N

NH.,11 · Cl

C = C

HC CN

H₂N

+ 2 NaOH -> C = C

NH₂-HCl

CN
NH₂

+ 2 NaCl -1- 2 H₂O (2)

CN

Dabei führt die Verwendung von Halogenwasserstoff in Form einer wäßrigen Lösung zu einer verminderten Ausfällung der Kristalle, d. h. sowohl zu einer verminderten Reinigungsausbeute als auch zu einer geringeren Reinheit. Es wird angenommen, daß die Verschlechterung der Reinigungsausbeute und der Reinheit umso größer ist, desto geringer die Konzentration des Halogenswaserstoffs in der wäßrigen Lösung ist.

Vorzugsweise verwendet man bei dem erfindungsgemäßen Verfahren als Halogenwasserstoff HCl, da dieses Material leicht und billig als industrielles Rohmaterial erhalten werden kann.

Die verwendeten Basen NaOH und KOH sind ebenfalls billig und in großen Mengen erhältlich und daher bevorzugt. Zur wirksamen Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens sollte, damit man nach dem vollständigen Auflösen der zunächst ausgefällten Diaminomaleinsäuredinitril-Additionssalze Diaminomaleinsäuredinitril durch Neutralisation mit Alkalien quuntilaiv ausfällen und abtrennen kann, die Temperatur auch nach tier Neutralisation relativ niedrig, d.h.in einem Bereich von Obis 10' C,gehalten werden. Diese Bedingung dient insbesondere dazu, in wirksamer Weise die Löslichkeit von Diaminomaleinsäuredinitril herabzusetzen.

Die folgenden Beispiele sollen die Erfindung weiter

erläutern:

Beispiel I

Ein schwachgelber Niederschlag aus Dianiinomaleinsäurcdinitril-dihydrochlorid, den man durch Einleiten von wasserfreiem HCI-Gas in 200 ml Diäthyläther, in dem 1,0 g rohes Diaminomaleinsäuredinitril mit einer Reinheit von 85% gelöst worden war, erhalten hatte,

35 wurde abfiltriert, zwei- bis dreimal mit Diäthyläther gewaschen und getrocknet. Das getrocknete Material wurde in etwa 60 ml Wasser gelöst, worauf die Lösung in einem Eisbad (3 bis 5° C) unter Rühren mit einer wäßrigen 1/IOn-NaOH-Lösung neutralisiert wurde. Das ausgefällte abgetrennte Diaminomaleinsäuredinitril wurde dann mehrfach mit kaltem Wasser (3 bis 5"C) gewaschen. Man erhielt 0,83 g Diaminomaleinsäuredinitril mit einer Reinheit von 99,8";,, was einer Reinigungsausbeute von 97,6",, entspricht.

Beispiel 2

45 1,5 g rohes Diuminomaleinsäuredinitril mit einer Reinheit von 85% wurden in 220 ml Diäthyläther gelöst. Dann wurde bei Raumtemperatur wasserfreies HBr-Gas in die Lösung eingeleitet, wobei man einen gclbwcißen Niederschlag (Diaminomaleinsäuredini-

tril-dihydrobromid) erhielt. Der erhaltene gelblichweiße Niederschlag wurde in gleicher Weise, wie im Beispiel 1 beschrieben, behandelt, wobei man jedoch eine wäßrige '/,„n-KOH-Lösung verwendete. Hierbei erhielt man 12,4 g reines Diaminomaleinsäuredinitril.

55 Die Reinheit betrug 99,2%, während die Reinigungsausbeutc 96,8% betrug.

Beispiel 3

60 Durch Auflösen von 1.0 g rohem Diaminomaleinsäuredinitril mit einer Reinheit von 85",, in 200 ml Diäthyläther, Versetzen des Materials mit 30 ml einer wäßrigen HCI-Lösung mil einer Konzentration von etwa 45 % und Behandeln des so erhaltenen gelblichen

65 Niederschlags, wie es im Beispiel 1 beschrieben wurde, erhielt man 0,84 g gereinigtes Diaminomaleinsäuredinitril. Die Reinheit betrug 97,0% bei einer Reinigungsausbeute von 96%.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Verfahren zur Reinigung von rohem Diaminomaleinsäuredinitril, bei dem man einer Lösung des rohen Dinitrile in Diäthyläther Halogenwasserstoff zufügt, wobei sich ein Halogenwasserstoffadditionssalz des Diaminomaleinsäuredinitrils abscheidet, und das abgeschiedene Additionssalz abfiltriert, dadurch gekennzeichnet, daß daß man das Additionssalz in Wasser löst, dann die wäßrige Lösung des Additionssalzes bei 0 bis 10° C mit einer Base neutralisiert, wobei freies Diaminomaleinsäuredinitril ausfällt, und schließlich das ausgefallene Dinitril abtrennt.