DE2637204C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines α-Aminosäureamids aus dem entsprechenden α -Aminosäurenitril wie in Anspruch 1 angegeben.

Es ist bekannt, α-Aminosäurenitrile nach der Streckersynthese aus Ammoniak, Aldehyd und Blausäure herzustellen. Da es sich hierbei um eine Gleichgewichtsreaktion handelt, die sich bei einem höheren pH-Wert in Richtung der Ausgangsstoffe verschiebt, bestand ein Vor­ urteil dagegen, die Weiterverarbeitung des Nitrils in wäßrig-basischer Lösung zu versuchen (J. Chem. Soc. 1931, 1382 bis 1403).

Es ist weiterhin bekannt (siehe Journal of Chem. Soc. 1951, S. 3479-3489), daß α-Aminosäurenitrile mit Ketonen in wasserfreiem Medium und in Gegenwart von Natriumalkoxiden in 5-Imino-oxazolidine oder in Schiffsche Basen der entsprechenden α-Aminosäureamide umgesetzt werden können, worauf die Herstellung der betreffenden α-Aminosäureamide mittels Hydrolyse dieser Reaktionsprodukte erfolgen kann.

Es wurde nunmehr gefunden, daß bei der Umsetzung des Nitrils mit dem Keton nach diesem Verfahrenkein wasserfreies Reaktions­ medium benutzt zu werden braucht und daß die Umsetzung des Nitrils in das Amid ohne Gewinnung eines Zwischenprodukts durchgeführt werden kann.

Die erfindungsgemäße Umsetzung wird in einem wässerigen Reaktions­ medium bei einem pH von 11 bis 14 durchgeführt.

Das erfindungsgemäße Verfahren hat den großen Vorteil, daß man von einem wasserhaltigen Nitril ausgehen kann. α-Aminosäure­ nitrile lassen sich nämlich schwer wasserfrei machen. Auch braucht das Keton nicht wasserfrei sein; eine Handelsqualität des Ketons genügt also schon.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren können mehrere Ketone Anwendung finden und kann das Keton nach Ablauf der Reaktion zurück­ gewonnen werden. Als Zwischenprodukt bildet sich beim erfindungsgemäßen Verfahren nachweislich eine Schiffsche Base, die durch Reaktion mit Wasser in das entsprechende Amid und das eingesetzte Keton umgesetzt wird. Beispiele von einsetzbaren Ketonen sind aliphatische Ketone, wie Aceton und Methyläthylketon, und cycloaliphatische Ketone, wie Cyclohexanon. Vorzugsweise benutzt man Aceton, weil damit eine hohe Ausbeute erreicht werden kann. Im Prinzip genügt eine geringe Menge Keton, z. B. 0,1 Mol Keton je Mol umzusetzendes Nitril. Gewöhnlich wird jedoch eine größere Ketonmenge verwendet, z. B. 50 Mol Keton je Mol umzusetzendes Nitril, die zugleich als Lösungsmittel für das Nitril dient. Auch kann eine Menge von 100 Mol Keton je Mol Nitril Anwendung finden, eine solche Menge bietet jedoch praktisch keine Vorteile. Statt Keton als Lösungsmittel kann man auch ein anderes Lösungsmittel benutzen, wie etwa Dioxan, Alkohol, Dimethylformamid und Chloroform. Zur Bildung des Amids wird je Mol umzusetzendes Nitril 1 Mol Wasser benötigt.

Das pH kann beim erfindungsgemäßen Verfahren durch Zusatz von z. B. Natriumhydroxid oder einer entsprechenden basischen Verbindung zum Reaktionsgemisch auf einen Wert zwischen 11 und 14 eingestellt werden. Besonders gut geeignet ist ein pH von 12,5 bis 13,5.

Die Temperatur ist beim erfindungsgemäßen Verfahren nicht kritisch und daher wird vorzugsweise bei Umgebungstemperatur ohne Kühlung oder Erwärmung gearbeitet. Im Prinzip sind jedoch auch andere Temperaturen, z. B. Temperaturen zwischen 0 und 100°C, möglich. Ebenso wie die Temperatur ist auch der Druck beim erfindungsgemäßen Verfahren nicht kritisch. Atmosphärischer Druck führt zu sehr guten Ergebnissen.

Nach der Bildung des Amids kann das Keton z. B. mittels Destillation aus dem anfallenden Reaktionsgemisch zurückgewonnen werden und auf Wunsch kann man aus der zurückbleibenden Lösung das Amid abtrennen. Um Nebenreaktionen, wie Aldolkondensation, zu vermeiden, wird das Keton vorzugsweise bei einem niedrigen pH zurückgewonnen. Wenn das Amid für eine weitere Reaktion verwendet wird, braucht es häufig nicht aus der zurückgebliebenen Lösung abgetrennt zu werden. Das erfindungsgemäße Verfahren ist von praktischer Bedeutung für die Herstellung von DL-a-Aminosäureamiden, wie z. B. DL-Phenylglycinamid, weil diese häufig auf zweckmäßigere Weite in optische Antipoden getrennt werden können als die entsprechenden Aminosäuren. Nach der optischen Trennung des DL-Amids kann man dann durch Hydrolyse mit Säure die erwünschte optisch aktive Aminosäure in reinem Zustand erhalten.

Die vorliegende Erfindung wird anhand der nachstehenen Beispiele erläutert.

Beispiel I

In einem mit einem Rührwerk und einem Rückflußkühler versehenen Kolben werden 250 mMol (33 g) DL-Pheylglycinnitril, 40 g Aceton und 10 ml 0,5 N NaOH 2¹/₂ Stunden lang gerührt. Der pH-Wert der Lösung beträgt 13,2. Die Temperatur steigt von 18° auf 42°C an.

Nach der Reaktion werden 250 ml Wasser zugegeben und das Gemisch wird mit konzentrierter Schwefelsäure auf einen pH von 2,5 angesäuert. Anschließend wird das vorhandene Aceton abdestilliert. Das anfallende Destillat hat ein Gewicht von 65,5 g und enthält, wie eine gaschromatographische Prüfung zeigt, 54,6 Gew.-% Aceton. Von der ursprünglichen Acetonmenge wird also 90% zurückgewonnen.

Das restliche Reaktionsgemisch hat ein Gewicht von 257 g und enthält gemäß einer Aminosäureanalyse 13,7 Gew.-% DL-Phenylglycinamid und 0,06 Gew.-% DL-Phenylglycin. Die Ausbeute an DL-Phenylglycinamid beträgt 93,2% der theoretischen Ausbeute.

Das erhaltene DL-Phenylglycinamid kann auf Wunsch mittels Hydrolyse mit Lauge nahezu quantitativ in DL-Phenylglycin umgesetzt werden.

Beispiel II

In einem mit einem Rührwerk versehenen Kolben werden 100 mMol (13,2 g) DL-Phenylglycinnitril, 50 ml Cyclohexanon, 25 ml Wasser und 5 ml 0,1 N NaOH 3 Stunden lang gerührt, wobei die Temperatur von 18° auf 30°C ansteigt. Der pH-Wert des Gemisches nimmt während der Reaktion von 12,8 bis 12,7 ab.

Anschließend werden 120 ml Wasser und tropfenweise 3,2 ml konzentrier­ te Schwefelsäure zugegeben, wodurch der pH-Wert auf 2,1 gebracht wird. Anschließend wird noch 15 Minuten bei 30°C gerührt.

Die wässerige Phase wird von der organischen Phase getrennt und durch Einleiten von Dampf werden die Cyclohexanonrückstände aus der wässerigen Phase entfernt. Die zurückbleibende wässerige Phase hat ein Gewicht von 140 g und enthält gemäß einer Aminosäureanalyse 7,8 Gew.-% DL-Phenylglycinamid, was einer Ausbeute von 72,8% entspricht.

Beispiel III

In einem mit einem Rührwerk versehenen Kolben wird ein Gemisch von 10 mMol (3,44 g) schwefelsaurem Salz von 2-Amino-adiponitril, 30,0 g Wasser, 25,0 g Aceton und 10,0 ml 2 N NaOH 2 Stunden lang gerührt. Der pH- Wert der Lösung beträgt 13,2. Die Temperatur steigt von 20°-35°C an.

Gemäß einer Aminosäureanalyse enthält das Reaktionsgemisch 3,9 Gew.-% 2-Amino-5-cyanovalerianamid, entsprechend einer Ausbeute von 94%.

Beispiel IV

In einem mit einem Rührwerk versehenen Kolben werden 1,1 g (3 mMol) schwefelsaures Salz von Methioninnitril eingeleitet. Der pH-Wert der Lösung wird mit Hilfe von 3 ml 2 N NaOH auf 12,9 gebracht. Anschließend werden 20 g Aceton zugegeben und es wird 2 Stunden lang gerührt. Die Temperatur steigt von 22° auf 32°C an.

Gemäß einer Aminosäureanalyse enthält das Reaktionsgemisch 1,9 Gew.-% Methioninamid, was einer Ausbeute von 95,7% entspricht.

Beispiel V

In einen mit einem Rührwerk versehenen Kolben werden 2,1 g (10 mMol) schwefelsaures Salz von Amino-acetonitril, 15 g Wasser und 15 g Aceton eingeleitet. Der pH-Wert der Lösung wird mit Hilfe von 10 ml 2 N NaOH auf 13,0 gebracht. Die Lösung wird 1 Stunde lang bei einer Temperatur von 25-30°C gerührt.

Gemäß einer Aminosäureanalyse enthält das Reaktionsgemisch 3,2 Gew.-% Glycinamid, entsprechend einer Ausbeute von 91,2%.

Claims (2)

1. Verfahren zur Herstellung eines α-Aminosäureamids durch Umsetzung eines α-Aminosäurenitrils mit einem Keton in Gegenwart einer Base und anschließende Hydrolyse, dadurch gekennzeichnet, daß man die Umsetzung in einem wäßrigen Reaktionsmedium bei einem pH von 11 bis 14 in einer Stufe durchführt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Umsetzung bei einem pH von 12,5 bis 13,5 durchführt.