DE2844202A1

DE2844202A1 - Verfahren zur herstellung von d (-) alpha phenylglycin

Info

Publication number: DE2844202A1
Application number: DE2844202A
Authority: DE
Inventors: Gerard Kessels
Original assignee: Individual
Current assignee: Daurala Organics Ltd Neu-Delhi/delhi In
Priority date: 1977-10-18
Filing date: 1978-10-11
Publication date: 1979-04-19
Also published as: NL188407C; NL7711396A; GB2006212B; NL188407B; US4215223A; DE2844202C2; CH636843A5; ES474784A1; GB2006212A; JPS5461145A

Description

2844202 Andrejewski, Honke, Gesthuysen & Ma sch Patentanwälte

— j " Diplom-Physiker

Dr. Walter Andrejewski

Diplom-Ingenieur

Dr.-lng. Manfred Honke

Diplom-Ingenieur

Hans Dieter Gesthuysen

Diplom-Physiker

Dr. Karl Gerhard Masch

Anwaltsakte: 52 81 2/L·+ 43 Essen !,Theaterplatz 3, Postf.789

6. Oktober 1978

Patentanmeldung
Gerard Kessels
Slekkerstraat 8, Echt
Holland

Verfahren zur Herstellung von D (-) oC - Pheny!glycin

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von _D (-) o£ - Phenylglycin durch Aufspaltung von DL o£ - Pheny!glycin mit D (+) - Campfersulfonsäure in Gegenwart einer starken Säure in einem Reaktionsgefäß, wobei das auskristallisierte Salz des D (-Jo^ Phenylglycins abfiltriert sowie danach durch Zufügen einer Base unter Niederschlagen des D (-)oC - Phenylglycins hydrolisiert wird, welches anschließend durch Filtrieren gewonnen wird, und das dabei erhaltene

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Filtrat unit dem darin in Wasser gelösten Salz der D (+) Campfersulfonsäure in das Reaktionsgefäß zurückgeführt wird, und wobei das nach dem Anfiltrieren des Salzes des D (-) <=C Phenylglycins erhaltene Filtrat mit darin befindlichem L (+) v£ - Phenylglycin vermittels einer Base einer alkalischen Racemisierung unterworfen wird und das dabei anfallende DL cC - Phenylglycin ebenfalls in das Reaktionsgefäß zurückgeführt wird.

Die Herstellung von D (-) °C - Phenylglycin durch Aufspaltung einer racemischen Mischung von DL oC - Phenylglycin in die D und L - Isomeren mit Hilfe von D (+) - Campfersulfonsäure ist bekannt. Auch die alkalische Racemisierung des unerwünschten L-Isomeren in der racemischen DL-'4ischung ist bekannt. Das bekannte Verfahren zur Herstellung von D (-) <£ Phenylglycin, bei dem die Mischung nach der Racemisierung neutralisiert sowie anscnließend filtriert wird und das feste DL oC ~ Phenylglycin in das Reaktionsgefäß zurückgeführt sowie das Filtrat al3 Abwasser verworfen wird, besitzt den Nachteil, daß mit dem Filtrat Salze, kostbares DL₀C - Phenylglycin und insbesondere D (+) - Campfersulfonsäure weggeworfen werden, so daß das bekannte Verfahren einerseits aufgrund des Verlustes an kostbaren Ausgangsstoffen, die jedesmal ergänzt werden müssen, unökonomisch ist und andererseits eine Umweltverschmutzung verursacht.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, die beschriebenen untragbaren Kachteile durch geeignete Maßnahnen zu verhindern.

Hierzu lehrt die Erfindung, daß als starke Säure H₃SO₄

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eingesetzt und das L {+) oC - Phenylglycin ohne Abtrennung aus der Racemisierungsiriischung in Gegenwart der D (+) Campfersulfonsäure unter Einfluß von KOH oder NaOII racemisiert wird, daß während der bei erhöhter Temperatur stattfindenden Racemisierung Wasser abdestilliert wird, welches dann für die Hydrolyse eingesetzt wird, daß danach die Racemisierungsmischung unter Auskristallisieren von K-SO. oder Na₂SO. abgekühlt wird, welch letzteres durch Filtrieren gewonnen wird, und daß das dabei anfallende FiI-trat, welches das K- oder Na-SaIz de3 DL oC - Phenylglycins und das K- oder Na-SaIz der Campfersulfonsäure in Wasser gelöst enthält, in das Reaktionsgefäß zurückgeführt wird, woraufhin durch Ergänzung des DL oC - Phenylglycins und erneute Zufügung von Schwefelsäure eine weitere aufzuspaltende Mischung erzeugt wird.

Bei dieser Verfahrensweise wird praktisch jeder Verlust an D (-) oC - Phenylglycin und D (+) - Campfersulfonsäure vermieden, außerdem kein Prozeßabwasser verworfen und damit auch keine Umweltverschmutzung verursacht. Die gebildeten festen Salze, wie K^SO. bei Verwendung KOH oder Na₂SO. bei Einsatz von NaOH, werden aus der racamischen Mischung durch Filtrieren entfernt und können für andere Zwecke benutzt werden, z. B. im Falle des K₃SO₄ als Kunstdünger in der Landwirtschaft.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird nun anhand de3 beiliegenden Verfahrensschemas näher erläutert:

Der Ausgangsspaltungsmischung im Reaktionsgefäß wird neben DL oC - Phenylglycin H₃SO₄ zugeführt, um das zurückge-

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wonnene K- oder Na-SaIz der D (+) - Campfersulfonsäure in die freie Säure umzusetzen, die alkalische Racemisierungsmischung zu neutralisieren und das neu hinzugefügte DLcC

- Phenylglycin in Lösung zu bringen. Dem hierbei auskristalliaierten Salz des D (-) ^C - Phenylglycins und der D (+)

- Campfersulfonsäure wird nach Abtrennung von der Spaltungsmischung KOH oder NaOH und Wasser zugefügt, wobei das D (-) oC - Phenylglycin auskristallisiert und das K- oder Na-SaIz der D (+) - Campfersulfonsäure in Lösung geht. Nach Abtrennung des gewünschten D (-) qC - Phenylglycins wird die Lösung des K- oder Na-Salzes der D (+) Campfersulfonsäure in das Reaktionsgefäß zurückgeführt und in diesem für eine weitere Aufspaltung aufs neue verwendet.

Das Filtrat der Spaltungsmischung enthält den überwiegenden Anteil an D (+) - Campfersulfonsäure, D (+) oC - Phenylglycin und KHSO. oder NaHSO₄. Durch Zugeben von KOH oder NaOH wird der ρΐϊ-Wert auf 11 oder höher, vorzugsweise auf 11 bis 13, gebracht. Die Mischung wird anschließend für 1,5 bis 4 Stunden bei 100 bis 120°C gekocht, um das L-Isomer in DL zu racemisieren. Gleichzeitig wird ein Teil des Wassers der Racemisierungsmischung abdestilliert, um das Volumen der Prozeßflüssigkeit nicht zunehmen zu lassen. Das abdestillierte Wasser wird zum Waschen der verschiedenen abfiltrierten Feststoffe und für die Hydrolyse des Salzes von D (-) σ<7 - Phenylglycin und D (+) - Campfersulfonsäure eingesetzt. Durch die nachfolgende Abkühlung der Racemisierungsmischung auf 18 bis 30°C kristallisiert überraschenderweise das in der Prozeßflüssigkeit vorhandene K-SO. oder Na-SO₄ praktisch quantitativ aus und kann dieses durch einfache Filtrierung abgetrennt werden. Die Na₃SO₄-

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Kristalle besitzen 10 Mol Kristallwasser. Die Flüssigkeit, welche DL o£ - Phenylglycin und das K- oder Na-SaIz der D (+) - Campfersulfonsäure enthält, \^ird in das Reaktionsgefäß zurückgeführt und bei der folgenden Aufspaltung aufs neue verwendet.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird anhand der nachfolgenden Beispiele verdeutlicht:

Beispiel I

In einem Reaktionsgefäß wurde eine Mischung aus 1200 inl Wasser, 2 Mol (302 g) DLeC- Phenylglycin, 1,2 Mol (273,5 g) D (+) - Campfersulfonsäure und 0,8 Mol (78,4 g) H₃SO₄ gerührt. Die Spaltungsmischung wurde unter Rühren auf 90 bis 100°C erwärmt, wobei das DL J- - Phenylglycin in Lösung ging. Nachfolgend wurde die Lösung unter Rühren auf 15 bis 30°C abgekühlt, wobei das Salz des D (-)o£ Phenylglycins auskristallisierte. Die Kristalle vrarden abfiltriert und mit ein wenig Wasser gewaschen. Ausbeute an Salz ca. 300 g.

Hydrolyse

Das während der Aufspaltung gebildete Salz wurde unter Rühren in 500 ml Wasser eingegeben. Durch Zufügen von ca. 42 g KOH, aufgelöst in 60 ml Wasser, v/urde die Mischung auf einen pH-Wert von 3,5 bis 6 gebracht. Die Reaktionsmischung wurde dann abgekühlt und das auskriatallisierte D (-) cC - Phenylglycin abgefiltert. Die Kristalle

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wurden auf dem Filter mit ein wenig Wasser gewaschen. Das Produkt wurde dann getrocknet. Ausbeuter 1T8 g; Cehalt über Säure/ßase-Titration 99 %. Spezifische Rotation l-^l = 160°. 20

Das Filtrat der Spaltungsmischung und die Waschflüssigkeit wurden gerührt und mit ca. 3,22 Mol (185 g) KOH bis zu einem pil-Wert über 11 alkalisch gemacht. Zum Racemisieren wurde die Mischung nachfolgend für 3 Stunden auf 100 bis 120°C erhitzt, wobei soviel Wasser abdestilliert wurde, daß das Volumen bis auf etwa 900 ml abnahm. Dann wurde unter Rühren auf 20°C abgekühlt. Hierbei kristallisierte K„SO. aus, welches durch Filtrieren abgetrennt wurde. Die Kristalle wurden mit ein wenig Wasser, das bei der Racemisierung abdestilliert worden war, gewaschen. Ausbeute K₃SO₄ ca. 136 g. Das Filtrat mit einem Volumen von ca. 750 ml wurde in das Reaktionsgefäß zurückgeführt und bei der nachfolgenden Aufspaltung wiederverwendet.

Beispiel II

Aufspaltung

Im Reaktionsgefäß gemäß Beispiel I wurde eine Mischung aus dem nach der Hydrolyse gemäß Beispiel I angefallenen Filtrat, welches 0,8 Mol (217 g) K-SaIz der D (+) - Campfersulfonsäure in V/asser und ein wenig D (-) ■=£—- Phenylglycin enthielt und ein Volumen von ca. 1400 ml besaß,

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uem nach dem Filtrieren der Racemisierungsmischung aus Beispiel I zurückbehaltenen Filtrat, welches 1,2 Mol (181,4 g) DL^c- Phenylglycin, 0,4 Mol (108,5 g) K-SaIz der D (+) - Campfersulfonsäure und 1,22 Mol (68,4 g) KOH aufgelöst in Wasser enthielt und ein Gesamtvolumen von ca. 75o ml besaß, und einer neuen Zugabe von 8,8 Mol (12o,9 g) DL Λ - Phenylglycin sowie 4,4 Mol (431,2 g) H-2^SO4 gerührt. Die Spaltungsmischung wurde unter Rühren auf 90 bis 100°C erhitzt, wobei das DL -X. - Phenylglycin in Lösung ging. Anschließend wurde die Lösung unter Rühren auf 15 bis 30°C abgekühlt. Wobei das Salz des D {-) o<_ - Phenylglycins auskristallisierte. Die Kristalle wurden abfiltriert und mit ein wenig Wasser gewaschen, das bei der vorangegangenen Racemisierung abdestilliert worden war. Ausbeute an Salz ca. 307 g.

ily.droly.se

Das bei der Aufspaltung gebildete Salz wurde unter Rühren in 500 ml Wasser eingegeben, das bei der vorhergehenden Racemisierung abdestilliert worden war. Durch Zufügen von ca. 45 g KOH, aufgelöst in 60 ml Wasser, wurde die Mischung auf einen pH-Wert von 3,5 bis 6 eingestellt. Die Reaktionsmischung wurde auf 15 bis 35 C abgekühlt und das auskristallisierte D (~) οι - Phenylglycin abgefiltert. Die Kristalle wurden auf dem Filter mit ein wenig Wasser gewaschen, daß bei der vorhergehenden Racemisierung destilliert worden war. Das Produkt wurde anschließend getrocknet. Ausbeute: 121 g; Gehalt über Säure/Base-Titration 99 S-. Spezifische Rotation Γ<Λ. 1 _D = - 16o°.

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Das Filtrat der Spaltungsrnischung und die Waschflüssigkeit wurden gerührt und mit ca. 8 Mol (449 q) KOH bis zu einem über 11 liegenden pH-Wert alkalisch gemacht. Zum Racemisieren wurde die Mischung nachfolgend für 3 Stunden auf 100 bis 120°C erhitzt, wobei so viel Wasser abdestilliert wurde, daß das Volumen bis ca. 950 ml abnahm. Dann wurde unter Rühren auf 20⁰C abgekühlt. Hierbei kristallisierte K₂SO₄ aus, das durch Filtrieren abgetrennt wurde* Die Kristalle wurden mit ein wenig Wasser, das bei der Racemisierung abdestilliert worden war, gewaschen. Ausbeute K-SO. nach dem Trocknen ca. 766 g.

Das Filtrat von ca. 750 ml wurde in das Reaktionsgefäß zurückgeführt und bei der nachfolgenden Aufspaltung wiederverwendet.

Beispiel III
2_Λ _Aufsgaltung

In einem Reaktionsgefäß wurde eine Mischung au3 1200 ml Wasser, 2 Mol (302 g) ULoC - Phenylglycin, 1,2 Mol (278,5 g) D (+) - CampfersulfonsSure und 0,8 Mol (78,4 g) H₃SO₄ gerührt. Die Spaltungsiaischung vnirde unter Rühren auf 90 bis 100°C erwärmt, wobei das DL <tC- Phenylglycin in Lösung ging. Nachfolgend wurde die Lösung unter Rühren auf 15 bis 30°C abgekühlt, wobei das Salz des D {-) ^ - Phenylglycins auskristallisierte. Die Kristalle wurden abfiltriert und mit ein wenig Wasser gewaschen. Ausbeute

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an Sals ca. 300 g

Das bei der Aufspaltung gebildete Salz wurde unter Rühren in 500 ml Wasser eingegeben. Durch Zufügen von ca. 31 gNaOH aufgelöst in 55 ml Wasser, wurde die Mischung auf einen pH-Wert von 3,5 bis 6 eingestellt. Die Reaktionsmischung wurde abgekühlt und das auskristallisierte D (-)ot - Phenylglycin abfiltriert. Die Kristalle wurden auf dem Filter mit ein wenig Wasser gewaschen. Das Produkt wurde nachfolgend getrocknet. Ausbeute: 118 g; Gehalt über Säure/Base-Titration 99 %. Spezifische Rotation Γ '^ .1 _D - - 160°.
20

Das Filtrat der Aufspaltungsmischung und die Waschflüssigkeit wurden gerührt und mit ca. 3,22 Mol (129 g) NaOH bis auf einen über 11 liegenden pH-Wert alkalisch gemacht. Zum Racemisieren wurde die Mischung nachfolgend für 3 Stunden auf 100 bis 12O°C erhitzt, wobei so viel Wasser abdestilliert wurde, daß das Volumen auf ca. 850 ml abnahm. Dann wurde unter Rühren auf 20°C abgekühlt. Hierbei kristallisierte Na-SO.. 10H₂O aus, das durch Filtrieren abgetrennt wurde. Die Kristalle wurden mit ein wenig Wasser gewaschen, das bei der Racemisierung abdestilliert worden war. Aus-

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-JUs-

beute Ka₂SO₄. 10Ii₂O ca. 259 g. Das Filtrat von ca. 75O ml wurde in das Reaktionsgefäß zurückgeführt und bei der nachfolgenden Aufspaltung wiederverwendet.

Beispiel IV
2_A_und_folgende_Aufsgaltung

In einem Reaktionsgefäß wurde eine Mischung aus dem über die Hydrolyse des Beispiels III erhaltenen Filtrat, welches 0,8 Mol (203/2 g) Na-SaIz der D (+) - Carapfersulfonsäure in Wasser und ein wenig D (-) <-C - Phenylglycin enthielt und ein Volumen von ca. 700 ml besaß, dem nach dem Filtrieren der Racemisierungsmischung aus der vorangegangenen Zubereitung zurückbehaltenen Filtrat, welches 1,2 Mol (181,4 g) DL ^C - Phenylglycin 0,4 Mol (101,6 g) Na-SaIz der D (+) - Campfersulfonsäure und 1,22 Mol (48,8 g) NaOH, aufgelöst in Wasser enthielt und ein Gesaiutvolumen von ca. 750 ml besaß, und einer neuen Zugabe von 0,8 Mol (120,9 g) DL -Χ. - Phenylglycin sowie 4,4 Mol (431,2 g) H₂SO. gerührt. Die Spaltungsmischung wurde unter Rühren auf 90 bis 100°C erhitzt, wobei das DL oC - Phenylglycin in Lösung ging. Anschließend wurde die Lösung unter Rühren auf 15 bis 30°C abgekühlt, v/obei das Salz des D (-) oL - Phenylglycins und D (+) - Campfersulfonsäure auskristallisierte. Die Kristalle wurden abfiltriert und mit ein wenig Wasser gewaschen. Ausbeute an Salz ca. 307 g.

Hvdrolvse
Das bei der Aufspaltung gebildete Salz wurde unter Rühren

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in 500 ml Wasser eingegeben, das bei der vorangegangenen Racemisierung abdestiliiert worden war. Durch Zufügen von ca. 32 g NaOH, aufgelöst in 54 ml Wasser, wurde die Mischung auf einen pH-Wert von 3,5 bis 6 gebracht. Die Reaktionsmischung wurde auf 15 bis 35 C abgekühlt und das auskristallisierte D l-)d. - Phenylglycin abfiltriert. Die Kristalle wurden auf dem Filter mit ein wenig Wasser gewaschen. Das Produkt wurde getrocknet. Ausbeute 121 g; Gehalt über Säure/Base-Tltration 99 %. Spezifische Rotation CaIJ Q=- 160°.

2o

Das Filtrat der Spaltungsmischung und die Waschflüssigkeit wurden gerührt und mit ca. 8 Mol (320 g) NaOH bis auf einen über 11 liegenden pH-Wert alkalisch gemacht. Zum Racemisieren wurde nachfolgend die Mischung für 3 Stunden auf 100 bis 120 C erhitzt, wobei so viel Wasser abdestilliert wurde, daß das Volumen auf 1500 ial abnahm. Dann wurde unter Rühren auf 18°C abgekühlt. Hierbei kristallisierte Na-SO.. 1011^0 aus, welches durch FiI-

JL 4 i

trleren abgetrennt wurde. Die Kristalle wurden mit ein wenig Wasser gewaschen. Ausbeute an Na-SO.. 10H₂O ca. 1416 g. Das Filtrat von ca. 750 ml wurde in das Reaktionsgefäß zurückgeführt und bei der nachfolgenden Aufspaltung wiederverwendet.

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Leerseite

Claims

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Patentansprüche ί

i/ Verfahren zur Herstellung von D (-) oC - Phenylglycin durch Aufspaltung von DL oC - Phenylglycin mit D {+) Campfersulfonaäure in Gegenwart einer starken Säure in einem Reaktionsgefäß, wobei das auskristallisierte Salz des D {--) «C - Phenylglycins abfiltriert sowie danach durch Zufügen einar Base unter Niederschlagen de3 D (-) ⁰C - Phenylglycins hydrolysiert wird, welches anschließend durch Filtrieren gewonnen Ψίχα, und das dabei erhaltene Filtrat mit dem darin in Wasser gelösten Salz der D {+) - Campfersulfonsäure in das Reaktionsgefäß zurückgeführt wird, und wobei das nach dem Abfiltrieren des Salzes des p (-) f>C - Phenylglycins erhaltene Filtrat mit darin befindlichem L £+) oC - Phenylglycin vermittels einer Base einer alkalischen Racemisierung unterworfen wird und das dabei anfallende DL ei, - phenylglycin ebenfalls in das ReaktionsgefäS zurückgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß als starke Säure H₃SO₄ eingesetzt und das L (+) cO - Phenylglycin ohne Abtrennung aus der Racemisierungsmischung in Gegenwart der D (+) - Campfersulfonsäure unter Einfluß von KOH oder NaOH racemisiert wird, daß während der bei erhöhter Temperatur stattfindenden Racemisierung Wasser abdestilliert wird, welches dann für die Hydrolyse eingesetzt wird, daß danach die Racemisierungsmischung unter Auskristallisieren von K₂ ^SO4 ^{oder N}a₂ ^SO4 abgekühlt wird, welch letztere durch Filtrieren gewonnen wird, und daß das dabei anfallende Filtrat, welches das K- oder Na-SaIz des DL 06 - Phenylglycins und das K- oder Na-SaIz

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der Carapfersulfonsäure in Wasser gelöst enthält, in das Reaktionsgefäß zurückgeführt wird, woraufhin durch Ergänzung des DL °C - Phenylglycins und erneute Zufügung von Schwofelsäure eine weitere aufzuspaltende Mischung erzeugt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß vor der Racemisierung der pH-Wert der Mischung durch Zufügen von KOH oder NaOH auf 11 bis 13 eingestellt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Racemisierung bei
Stunden durchgeführt wird.

daß die Racemisierung bei 100 bis 120°C für 1,5 bis 4
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung nach der Racemisierung auf 18 bi3 30°C abgekühlt wird, wobei dag K₃SO₄ oder
Na₃SO₄ auskristallisiert.

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