DE2717698A1

DE2717698A1 - Verfahren zur herstellung von allantoin

Info

Publication number: DE2717698A1
Application number: DE19772717698
Authority: DE
Inventors: Roland Dipl Chem Dr Ohme; Jochen Dipl Chem Dr Rusche; Ingolf Dipl Chem Schimke
Original assignee: Akademie der Wissenschaften der DDR
Current assignee: Akademie der Wissenschaften der DDR
Priority date: 1976-10-29
Filing date: 1977-04-21
Publication date: 1978-05-11
Also published as: NL7704539A; DD147901A4

Description

Verfahren zur Herstellung von Allantoin
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Allantoin, Allantoin wird als zellregenerierendes Mittel in der Medizin und der Kosmetik verwendet.
Zur synthetischen Herstellung des Allantoins sind die folgenden Verfahren bekannt: (1) Oxydation von Harnsäure mit Bleidioxid, Wasserstoffperoxid oder Permanganaten t Org.Synth, 13, 1 (193317 und Oxydation von Glycoluril mit Wasserstoffperoxid CIJ.prakt.Chem. 113, 92 (1926); US-PS 2 802 011 (1956) .
(2) Umsetzung von Mesoxalsäure oder Alloxansäure mit Harnstoff bei höherer Temperatur.
(3) Umsetzung von Glyoxylsäure oder glyoxylsäurehaltigen Ablaugen mit Harnstoff in Gegenwart von Mineralsäuren oder organischen Sulfosäuren t DT-OS 1 939 924 (1971) 7.
(4) Umsetzung von Glyoxylsäureestern oder Glyoxylsäureacetalestern mit Harnstoff in saurem Medium t US-PS 2 158 090 7.
Die unter (1) und (2) genannten Verfahren haben den Nachteil, daß als Ausgangsprodukte teure, in technischen Mengen nicht verfügbare Verbindungen eingesetzt werden müssen.
Das unter (3) genannte Verfahren erfordert entweder den Einsatz reiner 10 bis 30 Zeiger Lösungen von Glyoxylsäure, was bei der Durchführung im technischen Maßstab relativ aufwendig ist, oder bei Verwendung von glyoxylsäurehaltigen Ablaugen aufwendige Reinigungs- und Konzentrationsoperatizonen, um die für die medizinische oder kosmetische Verwendung erforderlichen Reinheitsgrade zu erreichen.
Das unter (4) genannte Verfahren setzt für die Herstellung der Glyoxylsäureesteracetale die Verwendung von Alkalialkoholaten voraus und ist als mehrstufiges Syntheseverfahren aufwendig und umständlich.
Ziel der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung von Allantoin zu entwickeln, das von neuen, wohlfeilen und in technischem Maßstab zugänglichen Rohstoffen ausgeht und im Eintopfverfahren ohne Isolierung von Zwischenprodukten und ohne zwischengeschaltete Konzentrations- und Reinigungsoperationen durchführbar ist.
Dieses Ziel wird erreicht, indem erfindungsgemäß Chloralhydrat oder Chloralhydrat unter Zugabe von 1 bis 2 Molen niederer aliphatischer Alkohole oder Halbacetale des Chlorals mit diesen Alkoholen mit einem Hydroxylammoniumsalz und Harnstoff in wäßriger Lösung umgesetzt werden.
Anstelle des Chloralhydrates bzw, der Chloralhalbacetale können Bromalhydrat bzw, Addukte des Chlorals mit Ammoniak, mit Aminen, mit Semicarbaziden oder mit Harnstoff eingesetzt werden.
Die Umsetzung von Chloralhydrat oder eines der genannten Derivate, die an seiner Stelle eingesetzt werden können, zum Zwischenprodukt Glyoxylsäure erfordert pro Mol Chloralhydrat 0,1 bis 2 Mole eines Hydroxylammoniumsalzes. Der Einsatz einer kleineren als der stöchiometrischen Menge des Hydroxylammoniumsalzes ist möglich, da es katalytisch wirkt, Die Umsetzung ist im Temperaturbereich von 10 bis 100 C möglich, vorzugsweise wird sie bei 20 bis 500C durchgeführt, Zur Allantoinbildung werden 2 bis 5 Mole Harnstoff eingesetzt, die dem Reaktionsgemisch sowohl nach Bildung des Zwischenproduktes Glyoxylsäure als auch zu Beginn der Reaktion zugesetzt werden können. Durch die letztgenannte Möglichkeit vereinfacht sich die Allantoinsynthese zu einem einstufigen Verfahren.
Der Reinheitsgrad des Allantoins erhöht sich, wenn die Umsetzung des Chloralhydrates mit dem Hydroxylammoniumsalz bei 20 bis 300C und die nachfolgende Reaktion mit Harnstoff bei 20 bis 500C erfolgt.
Wenn pro Mol Chloralhydrat 1 bis 2 Mol eines niederen aliphatischen Alkohols, z.B. Methanol, zugesetzt werden, verbessert sich der Reinheitsgrad des anfallenden Allantoins ebenfalls, Die technisch-ökonomischen Auswirkungen des erfindungsgemäßen Verfahrens bestehen darin, daß wohlfeile, großtechnisch hergestellte Produkte (Chloralhydrat, Harnstoff, Hydroxylammoniumsulfat) als Ausgangsprodukte eingesetzt werden können, Die Umsetzung ist ohne Isolierung von Zwischenprodukten sowie ohne zwischengeschaltete Konzentrations- oder Reinigungsoperationen durchführbar, Beispiel 1: 2220 ml 50 ,obige Chloralhydrat-Lösung und 1550 ml 16 Sige Hydroxylammoniumsulfatlösung werden mit 4,3 1 Wasser verdünnt und 5 Stunden auf 50 bis 700C erwärmt. Nach Zugabe von 2,4 kg Harnstoff erwärmt man das Reaktionsgemisch noch weitere 10 Stunden auf 700C und kühlt danach auf 0 bis 0 10 C ab. Das auskristallisierende Allantoin wird abgesaugt und mit kaltem Wasser säurefrei gewaschen.
Ausbeute: 630 g (44 % d,Th,)t Smp.: 233 bis 2360C (aus Wasser), Beispiel 2: Man verfährt wie in Beispiel 1 beschrieben, jedoch nur mit 310 ml 16 %oder Hydroxylammoniumsulfatlösung.
Ausbeute: 515 g (36 % d,Th,) Smp,: 233 bis 2360C (aus Dimethylsulfoxid), Beispiel 3: Eine Lösung von 180 g technischem Chloralmethylhalbacetal in 180 ml Wasser wird bei 20 bis 300C mit 512 g technischer 16 zeiger Hydroxylammoniumsulfatlösung (HAS) (entspr, 82 g (NH30H)2S04) versetzt, (Durch den Säuregehalt der eingesetzten technischen HAS-Lösung verbraucht 1 ml des Reaktionsgemisches 12 ml O,ln NaOH). Wenn der Säuregehalt der Reaktionslösung einem O,ln NaOH-Verbrauch von 35 bis 40 ml/ml entspricht, gibt man 300 g Harnstoff zu und läßt bis zur vollständigen Kristallisation stehen. Das abgesaugte, mit heißem Methanol gewaschene Rohprodukt wird aus Wasser umkristallisiert oder aus verdünntem NaOH umgefällt, Ausbeute: 63 g (40 % d,Th,) Smp,: 232 bis 235°C.
Beispiel 4 Man verfährt,wie in Beispiel 3 beschrieben, jedoch setzt man anstelle des Chloralmethylhalbacetals 164,5 g Chloralhydrat und 32 g Methanol ein, Beispiel 5: Man verfährt, wie in Beispiel 3 beschrieben, jedoch setzt man den Harnstoff dem Reaktionsgemisch von vornherein zu,

Claims

Patentansprüche: 1. Verfahren zur Herstellung von Allantoin, dadurch gekennzeichnet, daß in wäßriger Lösung entweder Chloralhydrat oder Chloralhalbacetale mit niederen aliphatischen Alkoholen mit einem Hydroxylammoniumsalz zu Glyoxylsäure umgesetzt werden, die anschließend mit Harnstoff im Temperaturbereich von 10 bis 1000C, vorzugsweise 20 bis 500C, zu Allantoin weiter reagiert.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß 0,1 bis 2,0 Mole, vorzugsweise 1 bis 1,5 Mole, eines Hydroxylammoniumsalzes pro Mol Chloralhydrat eingesetzt werden,
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß anstelle von Chloralhalbacetalen Gemische von Chloralhydrat mit 1 bis 2 Molen eines niederen aliphatischen Alkohols eingesetzt werden,
4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß pro Mol Chloralhydrat oder pro Mol Chloralhalbacetal 2 bis 5 Mole Harnstoff eingesetzt werden.
5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß Harnstoff bereits zu Beginn der Reaktion zugesetzt wird.