DE2600657A1

DE2600657A1 - Verfahren zur herstellung von alpha- hydroxycarbonylverbindungen

Info

Publication number: DE2600657A1
Application number: DE19762600657
Authority: DE
Inventors: Valerio Caciagli; Luciano Re
Original assignee: SnamProgetti SpA
Current assignee: Anic SpA
Priority date: 1975-01-10
Filing date: 1976-01-09
Publication date: 1976-07-15
Also published as: HU174633B; JPS5195009A; LU74143A1; ZA7646B; NL7600225A; FR2297199A1; DK7876A; AU1000676A; SE427270B; NL162889B; DE2600657B2; FR2297199B1; YU4276A; IL48771A; DE2600657C3; CA1058218A; NL162889C; CS192526B2; IT1030968B; NO760050L

Description

SFAMPROGETTI S.p.A. Corso Venezia 16, Mailand - Italien

betreffend:

"Verfahren zur Herstellung von q-Hydroxycarbonylverbindung en"

Die Erfindung bezieht sich auf ein einstufiges "Verfahren zur Herstellung von oc-Hydroxycarbonylverbindungen der allgemeinen Formel:

12 3 worm R , R und R , die gleich oder verschieden sein können, für eine Alkyl-, Cycloalkyl-, Aryl- oder Aralkylgruppe oder für Wasserstoff stehen, aus Verbindungen der allgemeinen Formel:

V₃

*R·

R^J

oder, als Alternative, / /

• η 2 Ro

•ΟΙ. R'

v;

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12 3
worin R , R und Br die gleiche Bedeutung wie oben haben und X eine Acyloxy-, Aroyloxy-, Alkoxy- oder Aryloxygruppe vertritt, durch Umsetzen der Ausgangsverbindung mit einem oxidierenden Gemisch aus Osmium-, tetroxid und einem Alkali- oder Erdalkalichlorat.

Bei einer derartigen Umsetzung ist das Oxidationsmittel für die Ausgangsverbindung Osmiumtetroxid, das jedoch in katalytischen Mengen (vorzugsweise in einer Menge von mindestens 20 mg je g Ausgangsverbindung) verwendet werden kann, da es kontinuierlich durch das Chlorat regeneriert wird, weichletzteres das Addukt aus dem Osmiumtetroxid und der ungesättigten Verbindung oxidativ aufspaltet. Das Chlorat muß zu diesem Zweck in mindestens stöchiometrischer Menge anwesend sein. Osmiumtetroxid kann, abgesehen davon, daß man es nach Durchführung der Reaktion zurückgewinnen kann, auch dadurch regeneriert werden, daß man es mit Hilfe eines Stickstoffstromes abstreift (es ist flüchtig) und in einer Vorlage auffängt, welche das Ausgangsprodukt enthält, so daß sich darin ein nicht flüchtiges Addukt bildet, das erneut zur Herstellung der Hydroxycarbonylverbindungen verwendet werden kann. Man kann ferner das Osmiumtetroxid mit einem entsprechenden Lösungsmittel, wie Tetrachlorkohlenstoff, Benzol oder Äther extrahieren und dem Extrakt das Ausgangsprodukt zufügen, worauf man das Lösungsmittel abtreibt. Diese und ähnliche, dem !Fachmann geläufige Arbeitsweisen, eignen sich zur Rückgewinnung des Osmiumtetroxids.

Bei Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Oxidation im wäßrigen Medium bei Temperaturen zwischen O und 100, im allgemeinen zwischen 25 und 50⁰C und unter einem Druck bewirkt, der das System flüssig hält. Geht man von festen Verbindungen aus, die wasserun-

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löslich sind, so fügt man vorzugsweise ein mit Wasser mischbares inertes Lösungsmittel zu, das, z.B. wie Tetrahydrofuran oder ein Alkohol, die Fähigkeit besitzt, die AusgangsVerbindung mindestens teilweise zu lösen; man kann anstattdessen auch ein mit Wasser nicht mischbares Lösungsmittel zugeben, das sowohl die Ausgangsverbindung wie das Osmiumtetroxid mindestens teilweise löst, wie z.B. Tetrachlorkohlenstoff, Athyläther oder Benzol.

Gegenüber den bisher bekannten Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Verbindungen hat das vorliegende Verfahren den Vorzug einer größeren Einfachheit und besseren Wirtschaftlichkeit.

Die erfindungsgemäß hergestellten oc-Hydr oxy carbonyl verbindungen sind wertvolle Zwischenprodukte bei verschiedenen Synthesen, z.B. zur Herstellung von ct-Amino-ßhydroxysäuren mit Hilfe der bekannten Strecker-Beaktion und deren Modifikationen.

Das erfindungsgemäße Verfahren, mit dessen Hilfe man die oc-Hydr oxyc arbony !verbindungen erhält, läßt sich insofern besonders gut in die Synthese der obigen Aminosäuren einbauen, als man die Strecker-Reaktion unmittelbar an dem wäßrigen Gemisch durchführen kann, das man erfindungsgemäß erhält, nachdem das Osmiumtetroxid wiedergewonnen und entfernt ist; die oc-Hydroxycarbonylverbindung selbst muß dabei keineswegs isoliert werden.

Beispiel 1

Herstellung des Glylsolaldehyds aus dem Äthylvinyläther Ein Gemisch aus 1,44 g (20 mMol) Äthylvinyläther, 30 ml

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Wasser, 2,8 g (22,8 mMol) Ealiumchlorat und 0,1 g (0,39 mMol) Osmiumtetroxid wird "bei Raumtemperatur in einem Zweihals-Kolben gerührt, der mit einem pH-Meter und einer mit 1n NaOH beschickten automatischen Bürette verbunden ist. Um die durch den Athylvinylather katalysierte saure Hydrolyse zurückzudrängen, hält man den pH-Wert des Reaktionsgemisches während der ganzen Dauer der Umsetzung auf 6,8 bis 7,0. Nach 4- h ist die Reaktion abgeschlossen und man erhält nach' Abgießen der Äthylvinyläther-Phase eine farblose Lösung.

In diesem Stadium wird das Osmiumtetroxid aus der wäßrigen Lösung zurückgewonnen, indem man diese mehrfach mit Benzol (worin der Glykolaldehyd unlöslich ist) extrahiert. Die Benzolphase wird dann mit einem Überschuß an Äthylvinyläther über das Osmiumtetroxid (d.h. mit etwa 0,5 g) versetzt, der mit dem Osmiumtetroxid ein nicht-flüchtiges Addukt bildet. Dann wird das Lösungsmittel bei Raumtemperatur im Vakuum abgetrieben und es bleibt als Rückstand das Addukt aus Osmiumtetroxid und Äthylvinyläther, das zur neuerlichen Herstellung von Glykolaldehyd verwendet werden kann.

Aus der wäßrigen Phase, die nach der völligen Extraktion mit Benzol zurückbleibt, wird das Wasser unter Vakuum bei einer Badtemperatur von ungefähr 30⁰G abgedampft. Durch Titrieren nach der Hydroxylaminhydrochlorid-Methode (s. E. Heuser in "Methoden der Org.Chemie", Houben-Weyl, Georg Thieme Verlag, Stuttgart, 1953? S. 458), durchgeführt an einer Probe des Rückstands, ermittelt man die Ausbeute an Glykolaldehyd, die im vorliegenden Fall 72 % beträgt.

Der nach Abdampfen der. wäßrigen Phase erhaltene Rückstand

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wird mit Dioxan versetzt, die gebildeten Salze abfiltriert und das Filtrat destilliert. Der GlylEolaldehyd geht bei einem Druck von 1 mm Hg abs. bei etwa 40 bis 80°0 über. Das Destillat kristallisiert im Lauf der Zeit zu einer dimeren Form von Glylcolaldehyd.

Beispiel 2 Herstellung von Serin aus Vinylacetat über Glylcolaldehyd

Ein Gemisch aus 1,72 g (20 mMol) Vinylacetat, 18 ml Wasser, 2,8 g (22,8 mMol) Kaliumchlorat, 0,1 g (0,39 mMol) Osmiumtetroxid und 2,46 g (30 mMol) wasserfreiem Natriumacetat (zum Puffern der während der Reaktion gebildeten Essigsäure auf ein pH von 3>0 bis 4,5) wird im geschlossenen Gefäß 15 min bei Raumtemperatur gerührt. In diesem Stadium wird das Osmiumtetroxid zurückgewonnen, indem man das Gemisch mit Benzol extrahiert, zum Extrakt etwa 0,5. g Vinylacetat zufügt und das Lösungsmittel gemäß Beispiel 1 abdampft. Anstattdessen kann man auch zwecks Rückgewinnung des Osmiumtetroxids nach Beendigung der Reaktion Stickstoff durch das Reaktionsgemisch blasen, der dann in einer Vorlage aufgefangen wird, die mit einem porösen, in auf etwa 0 C gekühltes Vinyl/eintauchenden Diaphragma versehen ist. In diesem Fall wird dann das von dem Stickstoff mitgerissen Osmiumtetroxid als nicht flüchtiges Addukt mit Vinylacetat zurückgewonnen, das aufs Neue zur Herstellung von Glykolaldehyd verwendet werden kann. Die wäßrige Lösung wird nach Entzug des Osmiumtetroxids auf O⁰G gekühlt, mit verdünnter Schwefelsäure auf einen pH-Wert von 3 eingestellt und 5 mit 0,84 g Natriumsulfit behandelt, um das überschüssige Kaliumchlorat außer Kraft zu setzen.

Der pH-Wert wird dann auf 6 gebracht und man fügt unter

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Rühren und soweit Kühlen, daß die Temperatur 20 bis 25'⁰C nicht überschreitet, 1 ,.3 g (20 mMol) Kaliumcyanid, 1,18 s (22 mMol) Ammoniumchlorid und 10 ml konz. .Ammoniak (etwa 30%ig) zu. Das Gemisch wird etwa 20 h bei 30 bis 35°O gerührt, worauf man es mit 11 ml konz. Chlorwasserstoffsäure ansäuert und bei 60⁰G im Vakuum eindampft. Der trockene Rückstand wird mit 11 ml konz. Chlorwasserstoffsäure und 11 ml Wasser aufgenommen und 5 η unter Rückfluß gehalten; nach Eindampfen im Vakuum nimmt man ihn dann wieder mit 10 ml wasserfreiem Äthanol auf und filtriert die ungelöst bleibenden Salze ab.

Die alkoholische Lösung bringt man mit Triäthylamin (oder Ammoniak) auf ein pH von 6 und kühlt sie, wobei sich &£-Serin abscheidet, das abfiltriert und aus Äthanol und Wasser umkristallisiert wird. Man erhält 1,05 g reines Produkt, was einer Ausbeute von 50 %, berechnet auf das Vinylacetat, entspricht.

PATENTANSPRÜCHE:

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Claims

PA TENTANSPEÜCHE

Verfahren zur Herstellung von a-Hydroxycarbonyl verbindungen der allgemeinen Formel:

12 Tt
worin R , E und R^, die gleich oder verschieden sein können, für je ein Wasserstoffatom oder eine Alkyl-, Cycloalkyl-, Aryl-, Aralkylgruppe stehen, dadurch gekennzeichnet , daß man eine Verbindung der allgemeinen Formeln:

R"

oder /^⁰⁸? R²

r3

,1

.2 '

12 3
worin R , R und R^ die obige Bedeutung haben und X eine Acyloxy-, Aroyloxy-, Alkoxy- oder Aryloxygruppe vertritt, mit einem oxidierenden Gemisch umsetzt.

(2) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η ■ zeichnet , daß man als oxidierendes Gemisch

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ein Gemisch aus Osmiumtetroxid und einem Alkalioder Erdalkalichlorat verwendet.

(3) Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß man die Umsetzung im wäßrigen Medium durchführt.

Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß man die Umsetzung bei einer Temperatur zwischen O und 1OO°C durchführt.

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