DE2844202C2 - - Google Patents
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- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C51/00—Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides
- C07C51/42—Separation; Purification; Stabilisation; Use of additives
- C07C51/487—Separation; Purification; Stabilisation; Use of additives by treatment giving rise to chemical modification
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07B—GENERAL METHODS OF ORGANIC CHEMISTRY; APPARATUS THEREFOR
- C07B2200/00—Indexing scheme relating to specific properties of organic compounds
- C07B2200/07—Optical isomers
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von D(-)-
Phenylglycin durch Lösen von DLα-Phenylglycin zusammen mit
D(+)-Campfersulfonsäure in Wasser bei 90-100°C in Gegenwart
einer starken Säure in einem Reaktionsgefäß, Abkühlen der Reaktions
mischung auf 15-30°C, wobei das Salz des D(-)α-Phenylglycins mit Campfer
sulfonsäure auskristallisiert, Abfiltrieren des Salzes und Lösen dieses Salzes
unter Zufügen einer Base bis zum pH-Wert von 3,5-6 in Wasser, Abkühlen
der Lösung, Kristallisieren des D(-)α-Phenylglycins,
welches anschließend durch Filtrieren gewonnen wird, und Zurückführen
des dabei erhaltenen Filtrates mit dem darin in Wasser gelösten
Salz der D(+)-Campfersulfonsäure in das Reaktionsgefäß,
Racemisierung bei einem pH von 11 bis 13 und 100-120°C des nach
dem Abfiltrieren des Salzes des D(-)a-Phenylglycins mit D(+)-
Campfersulfonsäure erhaltenen Filtrates mit darin befindlichem L(+)α-Phenylglycin
und Zurückführen des dabei anfallenden DLα-
Phenylglycins in das Reaktionsgefäß.
Die Herstellung von D(-)α-Phenylglycin durch Aufspaltung einer
racemischen Mischung von DLα-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-Mischung ist bekannt. Das bekannte Verfahren zur Herstellung
von D(-)α-Phenylglycin, bei dem die Mischung nach der
Racemisierung neutralisiert sowie anschließend filtriert wird und das
feste DLα-Phenylglycin in das Reaktionsgefäß zurückgeführt sowie
das Filtrat als Abwasser verworfen wird, besitzt den Nachteil, daß
mit dem Filtrat Salze, kostbares DLα-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
Nachteile durch geeignete Maßnahmen zu verhindern.
Hierzu lehrt die Erfindung, daß als starke Säure H₂SO₄ eingesetzt und
das L(+)α-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 Racemisierungs
mischung auf 18-30°C abgekühlt wird, K₂SO₄ oder Na₂SO₄
auskristallisiert und durch Filtrieren gewonnen wird, daß das dabei
anfallende Filtrat, welches das K- oder Na-Salz des DLα-Phenylglycins
und das K- oder Na-Salz der Campfersulfonsäure in Wasser
gelöst enthält, in das Reaktionsgefäß zurückgeführt wird, woraufhin
durch Ergänzung des DLα-Phenylglycins und erneute Zufügung von
Schwefelsäure eine weitere aufzuspaltende Mischung erzeugt wird.
Bei dieser Verfahrensweise wird praktisch jeder Verlust an D(-)α-Phenylglycin
und D(+)-Campfersulfonsäure vermieden, außerdem
kein Prozeßabwasser verworfen und damit auch keine Umweltverschmutzung
verursacht. Die gebildeten festen Salze, wie K₂SO₄ bei
Verwendung KOH oder Na₂SO₄ bei Einsatz von NaOH, werden aus der
racemischen Mischung durch Filtrieren entfernt und können für andere
Zwecke benutzt werden, z. B. im Falle des K₂SO₄ als Kunstdünger in
der Landwirtschaft.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird nun anhand des beiliegenden
Verfahrensschemas näher erläutert:
Der Ausgangsspaltungsmischung im Reaktionsgefäß wird neben DLα-Phenylglycin
H₂SO₄ zugeführt, um das zurückgewonnene
K- oder Na-Salz der D(+)-Campfersulfonsäure in
die freie Säure umzusetzen, die alkalische Racemisierungsmischung
zu neutralisieren und das neu hinzugefügte DLa-Phenylglycin
in Lösung zu bringen. Dem hierbei auskristallisierten
Salz des D(-)α-Phenylglycins und der D(+)-Campfersulfonsäure
wird nach Abtrennung von der Spaltungsmischung
KOH oder NaOH und Wasser zugefügt, wobei das
D(-)α-Phenylglycin auskristallisiert und das K- oder
Na-Salz der D(+)-Campfersulfonsäure in Lösung geht.
Nach Abtrennung des gewünschten D(-)α-Phenylglycins
wird die Lösung des K- oder Na-Salzes 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, L(+)α-Phenylglycin
und KHSO₄ oder NaHSO₄. Durch Zugeben von KOH oder
NaOH wird der pH-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(-)α-Phenylglycin D(+)-Campfersulfonsäure
eingesetzt. Durch die nachfolgende Abkühlung der
Racemisierungsmischung auf 18 bis 30°C kristallisiert
überraschenderweise das in der Prozeßflüssigkeit vorhandene
K₂SO₄ oder Na₂SO₄ praktisch quantitativ aus und dieses kann
durch einfache Filtrierung abgetrennt werden. Die Na₂SO₄-
Kristalle besitzen 10 Mol Kristallwasser. Die Flüssigkeit,
welche DLα-Phenylglycin und das K- oder Na-Salz der
D(+)-Campfersulfonsäure enthält, wird in das Reaktionsgefäß
zurückgeführt und bei der folgenden Aufspaltung aufs
neue verwendet.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird anhand der nachfolgenden
Beispiele verdeutlicht:
In einem Reaktionsgefäß wurde eine Mischung aus 1200 ml
Wasser, 2 Mol (302 g) DLα-Phenylglycin, 1,2 Mol (278,5 g)
D(+)-Campfersulfonsäure und 0,8 Mol (78,4 g) H₂SO₄
gerührt. Die Spaltungsmischung wurde unter Rühren auf
90 bis 100°C erwärmt, wobei das DLa-Phenylglycin in
Lösung ging. Nachfolgend wurde die Lösung unter Rühren
auf 15 bis 30°C abgekühlt, wobei das Salz des D(-)α-Phenylglycins
auskristallisierte. Die Kristalle wurden abfiltriert
und mit ein wenig Wasser gewaschen. Ausbeute an Salz
ca. 300 g.
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, wurde die Mischung
auf einen pH-Wert von 3,5 bis 6 gebracht. Die Reaktionsmischung
wurde dann abgekühlt und das auskristallisierte
D(-)α-Phenylglycin abgefiltert. Die Kristalle
wurden auf dem Filter mit ein wenig Wasser gewaschen. Das
Produkt wurde dann getrocknet. Ausbeute: 118 g; Gehalt über
Säure/Base-Titration 99%.
Das Filtrat der Spaltungsmischung und die Waschflüssigkeit
wurden gerührt und mit ca. 3,22 Mol (185 g) KOH bis
zu einem pH-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
K₂SO₄ aus, welches durch Filtrieren abgetrennt wurde.
Die Kristalle wurden mit ein wenig Wasser, das bei der
Racemisierung abdestilliert worden war, gewaschen. Ausbeute
K₂SO₄ ca. 136 g. Das Filtrat mit einem Volumen von ca.
750 ml wurde in das Reaktionsgefäß zurückgeführt und bei
der nachfolgenden Aufspaltung wiederverwendet.
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-Salz der D(+)-Campfersulfonsäure
in Wasser und ein wenig D(-)α-Phenylglycin
enthielt und ein Volumen von ca. 1400 ml besaß,
dem nach dem Filtrieren der Racemisierungsmischung aus
Beispiel I zurückbehaltenen Filtrat, welches 1,2 Mol
(181,4 g) DLα-Phenylglycin, 0,4 Mol (108,5 g) K-Salz
der D(+)-Campfersulfonsäure und 1,22 Mol (68,4 g)
KOH aufgelöst in Wasser enthielt und ein Gesamtvolumen
von ca. 750 ml besaß, und einer neuen Zugabe von 8,8 Mol
(120,9 g) DLα-Phenylglycin sowie 4,4 Mol (431,2 g)
H₂SO₄ gerührt. Die Spaltungsmischung wurde unter Rühren
auf 90 bis 100°C erhitzt, wobei das DLα-Phenylglycin
in Lösung ging. Anschließend wurde die Lösung unter
Rühren auf 15 bis 30°C abgekühlt. Wobei das Salz des
D(-)α-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.
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(-)α-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%.
Das Filtrat der Spaltungsmischung und die Waschflüssigkeit
wurden gerührt und mit ca. 8 Mol (449 g) 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 20°C 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 K₂SO₄
nach dem Trocknen ca. 766 g.
Das Filtrat von ca. 750 ml wurde in das Reaktionsgefäß
zurückgeführt und bei der nachfolgenden Aufspaltung
wiederverwendet.
In einem Reaktionsgefäß wurde eine Mischung aus 1200 ml
Wasser, 2 Mol (302 g) DLα-Phenylglycin, 1,2 Mol (278,5 g)
D(+)-Campfersulfonsäure und 0,8 Mol (78,4 g) H₂SO₄
gerührt. Die Spaltungsmischung wurde unter Rühren auf
90 bis 100°C erwärmt, wobei das DLα-Phenylglycin in
Lösung ging. Nachfolgend wurde die Lösung unter Rühren
auf 15 bis 30°C abgekühlt, wobei das Salz des D(-)α-Phenylglycins
auskristallisierte. Die Kristalle wurden abfiltriert
und mit ein wenig Wasser gewaschen. Ausbeute
an Salz ca. 300 g.
Das bei der Aufspaltung gebildete Salz wurde unter Rühren
in 500 ml Wasser eingegeben. Durch Zufügen von ca. 31 g
NaOH 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(-)
α-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%.
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 120°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
Na₂SO₄ · 10 H₂O aus, das durch Filtrieren abgetrennt
wurde. Die Kristalle wurden mit ein wenig Wasser gewaschen,
das bei der Racemisierung abdestilliert worden war. Ausbeute
Na₂SO₄ · 10 H₂O ca. 259 g. Das Filtrat von ca. 750 ml
wurde in das Reaktionsgefäß zurückgeführt und bei der
nachfolgenden Aufspaltung wiederverwendet.
In einem Reaktionsgefäß wurde eine Mischung aus dem über
die Hydrolyse des Beispiels III erhaltenen Filtrat, welches
0,8 Mol (203,2 g) Na-Salz der D(+)-Campfersulfonsäure
in Wasser und ein wenig D(-)α-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) DLα-Phenylglycin 0,4 Mol (101,6 g) Na-Salz
der D(+)-Campfersulfonsäure und 1,22 Mol (48,8 g)
NaOH, aufgelöst in Wasser enthielt und ein Gesamtvolumen
von ca. 750 ml besaß, und einer neuen Zugabe von 0,8 Mol
(120,9 g) DLα-Phenylglycin sowie 4,4 Mol (431,2 g)
H₂SO₄ gerührt. Die Spaltungsmischung wurde unter Rühren
auf 90 bis 100°C erhitzt, wobei das DLα-Phenylglycin
in Lösung ging. Anschließend wurde die Lösung unter Rühren
auf 15 bis 30°C abgekühlt, wobei das Salz des D(-)α-Phenylglycins
und D(+)-Campfersulfonsäure auskristallisierte.
Die Kristalle wurden abfiltriert und mit ein
wenig Wasser gewaschen. Ausbeute an Salz ca. 307 g.
Das bei der Aufspaltung gebildete Salz wurde unter Rühren
in 500 ml Wasser eingegeben, das bei der vorangegangenen
Racemisierung abdestilliert 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(-)α-Phenylglycin abfiltriert.
Die Kristalle wurden auf dem Filter mit ein wenig Wasser
gewaschen. Das Produkt wurde getrocknet. Ausbeute 121 g;
Gehalt über Säure/Base-Titration 99%.
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 soviel Wasser
abdestilliert wurde, daß das Volumen auf 1500 ml abnahm.
Dann wurde unter Rühren auf 18°C abgekühlt. Hierbei
kristallisiete Na₂SO₄ · 10 H₂O aus, welches durch Filtrieren
abgetrennt wurde. Die Kristalle wurden mit ein
wenig Wasser gewaschen. Ausbeute an Na₂SO₄ · 10 H₂O ca.
1416 g. Das Filtrat von ca. 750 ml wurde in das Reaktionsgefäß
zurückgeführt und bei der nachfolgenden Aufspaltung
wiederverwendet.
Claims (2)
1. Verfahren zur Herstellung von D(-)α-Phenylglycin durch Lösen
von DLα-Phenylglycin zusammen mit D(+)-Campfersulfonsäure
in Wasser bei 90-100°C in Gegenwart einer starken Säure in einem
Reaktionsgefäß, Abkühlen der Reaktionsmischung auf 15-30°C, wobei
das Salz des D(-)α-Phenylglycins mit Campfersulfonsäure auskristallisiert,
Abfiltrieren des Salzes und Lösen dieses Salzes unter Zufügen einer Base bis
zum pH-Wert von 3,5-6 in Wasser, Abkühlen der Lösung, Kristallisieren
des D(-)α-Phenylglycins, welches anschließend durch Filtrieren
gewonnen wird, und Zurückführen des dabei erhaltenen Filtrates mit
dem darin in Wasser gelösten Salz der D(+)-Campfersulfonsäure in
das Reaktionsgefäß, Racemisierung bei einem pH von 11 bis 13 und 100-
120°C des nach dem Abfiltrieren des Salzes des D(-)α-Phenylglycins
mit D(+)-Campfersulfonsäure erhaltenen Filtrates mit darin
befindlichem L(+)α-Phenylglycin und Zurückführen des dabei anfallenden
DLα-Phenylglycins in das Reaktionsgefäß dadurch
gekennzeichnet, daß als starke Säure H₂SO₄
eingesetzt und das L(+)α-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 auf 18-30°C abgekühlt wird,
K₂SO₄ oder Na₂SO₄ auskristallisiert und durch Filtrieren gewonnen
wird, daß das dabei anfallende Filtrat, welches das K- oder Na-Salz
des DLα-Phenylglycins und das K- oder Na-Salz der Campfersulfonsäure
in Wasser gelöst enthält, in das Reaktionsgefäß zurückgeführt
wird, woraufhin durch Ergänzung des DLα-Phenylglycins
und erneute Zufügung von Schwefelsäure eine weitere aufzuspaltende
Mischung erzeugt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Racemisierung bei 100 bis 120°C für 1,5 bis 4 Stunden durchgeführt
wird.
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