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Mooifizierter Katalysator zur stereoselektiven Reduktion
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von Carbonylverbindungen und Reduktionsverfahren unter Verwendung
des Katalysators
ModifizierLer Katalysator zur stereoselektiven
Reduktion von oarb nylverbindungen und Reduktiol.sverfahren unter Verwendung des
Katalysators Die Erfindung betrifft einen modifizierten Katalysator zur stereoselektivenReduktion
von Carbonylverbindungen und ein Verfahren zur stereoselektiven Reduktion unter
Verwendung des Katalysators.
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Durch die Bezeichnung stereoselektive Reduktion wird hier eine stereochemische
Reduktion verstanden, durch welche ein Enantiomer eines Paars von Enantiomeren,
von denen jedes wenigstens ein asymmetrisches Kohlenstoffatom hat, selektiv hergestellt
wird, d.i. in einer Menge, die größer ist als die des anderen Enanticers. Die stereoselektive
Reduktion ist klassifiziert in enentioseitig- und diastereoselektive Reduktionen,
durch welche optische Isomere mit einem asymmetrischen Kohlenstoffatom bzw. solcne
mit zwei asymmetrischen Kohlenstoffatomen hergestellt werden. Die Erfindung kann
als zur stereoselektiven Hydrierung von Carbonylverbindungen mit einem modifizierten
Katalysator gehörig angesprochen werden.
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Einer der Miterfinder Mr. Izumi, schlug 1956 zuerst die stereoselektive
Reduk'icn von Aminosäuren mit einem heterogenen
:Ratalysator, der
Seide und Palladium enthält, und ferner mit einem zterogenen Raney-Nickelkatalysator
vor, der mit optisch aktiver Weinsäure modifiziert ist. Die Erfinder haben die stereoselektive
Reduktion mit einem heterogenen modifizierten Katalysator in der JP-Patentveröffentlichung
22 943/1964 und in der Zeitschrift "Angew." Chem. Intern. Ed.
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Engl.", 10, 871 (1971) vorgeschlagen. Es wird in diesen Veröffentlichungen
gelehrt, daß Äcetessigester mit einem modifizierten Katalysator stereoselektiv in
3-Hydroxybuttersäureester bei hoher optischer Ausbeute reduziert werden können.
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Ferner erzielten die Erfinder 1977 eine extrem hohe optische Ausbeute
von bis zu 85% durch stereoselektive Reduktion von Acetessigsäuremethylester mit
einem modifizierten Nickelkatalysator.
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Einige andere Forschungen zu verschiedenen stereoselektiven Reduktionskatalysatoren
wurden mit Katalysatoren durchgeführt, die von den stereoselektiven Reduktionskatalysatoren
der Erfinder abstammen. Beispielsweise Orito et al: Journal of Organic Synthetic
Chemical Society (Japan) 34, 236 (1976).
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a.a.O. 34, 672 (1976) und a.a.O. 35, 753 (1977). Hier wird berichtet,
daß Nickel-Platingruppenmetall-Diathomeenerde-Katalysatoren, die mit Weinsäure modifiziert
sind, zur stereoseektiven Reduktion aktiv sind, und daß insbesondere solche, welche
Palladium als das Metall aus der Platingruppe enthalten, eine optische Ausbeute
von annähernd 90% erbrachten. Diese Katalysatoren sind jedoch unter den folgenden
Gesichtspunkten nicht vorteilhaft. Zunächst erfordern die Katalysatoren spezielle
Träger und es ist schwierig, die Katalysatoren herzustellen. Durch diese Tatsache
wird die Reproduzierbarkeit der optischen Ausbeute beträchtlich beeinträchtigt.
Zweitens ist ein Metall aus der Platingruppe teuer. Drittens verursachen d e Katalysatoren
unvermeidbar
Nebenreaktionen, welche zur Verringerung der chemischen
Ausbeute des Produktes führen.
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Ein Hauptziel der Erfindung besteht darin, einen verbesserten modifizierten
Katalysator zur stereoselektiven Reduktion zu schaffen, der bequem herzustellen
ist, nicht teuer ist und dadurch charakterisiert ist, daß er eine günstigere Aktivität
zur stereoselektiven Reduktion erbringt, und der nur wenige oder keine Nebenreaktionen
hervorruft und daher eine extrem hohe Ausbeute des Produktes und eine verläßliche
Reproduzierbarkeit der Ausbeute des Produktes erbringt.
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Ferner wird durch die Erfindung ein Verfahren zur stereoselektiven
Reduktion einer Carbonylverbindung unter Anwendung des oben erwähnten modifizierten
Katalysators geschaffen.
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Andere Ziele und c~orteile der Erfindung sind aus der folgenden Beschreibung
ersichtlich.
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Durch die Erfindung ist einerseits ein modifizierter Katalysator geschaffen,
der zur enantioseitig-selektiven Reduktion von Carbonylverbindungen verwendet wird
und der dadurch gekennzeichnet ist, daß er durch Tränken eines Nickelkatalysators
in einem wässrigen Modifiziermedium hergestellt wird, welches in Lösung wenigstens
ein anorganisches Salz und wenigstens eine optisch aktive Substanz enthält.
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Andererseits wird durch die Erfindung ein Verfahren zur stereoselektiven
Reduktion einer Carbonylverbindung geschaffen, welches dadurch gekennzeichnet ist,
daß es in Anwesenheit eines modifizierten Katalysators durchgeführt wird, der durch
Tränken eines Nickelkatalysators in einem wässrigen Modifiziermedium hergestellt
wird, welches in Lösung wenigstens
ein anorganisches Salz und wenigstens
eine optisch aktive Substanz enthält.
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Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind wie folgt: Der Katalysator
gemäß der Erfindung ist dadurch charakterisiert, daß er nicht nur durch eine optisch
aktive Substanz allein, sondern durch eine Kombination einer optisch aktiven Substanz
mit einem anorganischen Salz modifiziert ist.
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Aufgrund einer solchen Kombination erbringt der Katalysator gemäß
der Erfindung extrem günstige stereoselektive Fähigkeiten, verursacht nur wenige
oder keine Nebenreaktionen und bewirkt.eine zuverlässige Reproduzierbarkeit der
Ausbeute des Produktes. Beispielsweise kann, wie unten in den Ausführungsbeispielen
näher erläutert, Methyl- 3-hydroxybutyrat aus Acetessigsäuremethylester in einer
optischen Ausbeute von 92,1% erhalten werden, und - überraschender - kann (R,R)2,4-Pentetndiol
mit einer optischen Ausbeute von 100% erhalten werden.
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Die optisch aktive Substanz, die zur Präparierung des modifizierten
Katalysators gemäß der Erfindung verwendet wird, ist nicht speziell eingegrenzt.
Jedoch werden Hydroxycarbonsäuren bevorzugt, wie beispielsweise optisch aktive Weinsäure,
optisch aktive Milchsäure und optisch aktive Apfelsäure. Von diesen wird optisch
aktive Weinsäure besonders bevorzugt. Optisch aktive Aminosäuren können ebenfalls
verwendet werden, die beispielsweise Valin, Leucin und Glutaminsäure umfassen. Diese
optisch aktiven Substanzen können allein oder in Kombination verwendet werden.
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Das verwendete anorganische Salz ist ebenfalls nicht besonders eingegrenzt.
Wasserlöslicne neutrale Salze werden
bevorzugt, die beispielsweise
Halogenide, Sulfate und Nitrate von Alkalimetallen, Erdalkalimetallen und Eisengrllppenmetallen
umfassen. Von diesen werden Alkalihalogenide, wie Natriumbromid und Natriumchlorid,
besonders bevorzugt. Natriumsulfat und Nickelbromid sind vorteilhaft. Diese anorganischen
Salze können allein oder in Kombination verwendet werden.
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Der Nickelkatalysator, der modifiziert werdeii soll, kann irgendeinen
bekannten Nickelkatalysatoren darstellen, wie einem Raney-Nickelkatalysator, einem
sich zersetzenden Nickelformiatkatalysator und einem reduzierenden Nickelkatalysator.
Von diesen wird der Raney-Nickelkatalysator besonders bevorzugt. Der Nickelkatalysator
kann auf einem üblichen Träger, wie Diatomeenerde oder Tonerde, aufgebracht werden.
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Der modifizierte Katalysator wird gemäß der Erfindung durch Tränken
des Nickelkatalysators in einem wässrigen Modifiziermedium hergestellt, welches
in Lösung das oben erwähnte anorganische Salz und die optisch aktive Substanz enthält.
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Die Mengen an anorganischem Salz und optisch aktiver Substanz, die
in dem wässrigen Modifiziermedium gelöst sind, sind nicht besonders beschränkt und
können - bezogen auf das Gewicht - rzugsweise im Bereich des 0,0006- bis 25-fachen
bzw. des 0,3- bis 3-fachen der Menge an metailischem Nickel in dem Nickelkatalysator
ausmachen.
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Der pH-Wert des wässrigen Modifiziermediums kann geeignet eingestellt
werden, so daß er wenigstens 2,0 beträgt, jenachdem, welche spezielle Carbonylverbindung
reduziert werden soll. Der pH-Wert Xiegt vorteilhafter im Bereich von 2 bis 8. Die
Temperatur des wässrigen Modifiziermediums ist nicht beschränkt. Jedoch wird das
wässrige Modifiziermedium
vorzugsweise auf einer Temperatur von
0° bis 1500C; insbesondere von 800 bis zu seinem Siedepunkt, gehalten.
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Die Tränkbehandlung Xann bequem bei normalen Drücken durchgeführt
werden, wenngleich die Behandlung auch bei überatmosphärischen Drücken durchgeführt
werden kann. Die Tränkzeit ist ebenfalls nicht besonders eingegrenzt. Beispielsweise
wird die Tränkbehandlung über eine Periode von 3 Stunden durchgeführt, vorzugsweise
während das Medium gerührt wird.
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Falls erwünscht, kann das Tränken wiederholt werden.
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Je nach der besonderen Carbonylverbindung, die reduziert werden soll,
und das besondere Lösungsmittel, welches bei der Reduktion der Carbcnylverbindung
verwendet wird, kann der modifizierte Nickelkatalysator, wie er aus dem wässrigen
Modifiziermittel kommt, entweder unmittelbar zur stereoselektiven Reduktion verwendet
werden oder mit Wasser oder einem geeigneten Lösungsmittel, wie Methanol, gewaschen
weri den, bevor er zur stereoselektiven Reduktion verwendet wird Die mit dem Katalysator
gemäß der Erfindung zu reduzierende Carbonylverbindung ist eine Verbindung, welche
wenigsten eine Carbonylgruppe enthält, die hydriert werden kann, so daß sie dadurch
in eine Hydroxylgruppe umgewandelt wird, die an ein asymmetrisches Kohlenstoffatom
eines sekundären Alkohols gebunden ist. Solch eine Carbonylverbindung ist beispielsweise
aus solchen Verbindungen ausgewählt, welche durch die allgemeinen Formeln (I), (II),
(III) und (IV) repräsentiert sind:
worin jeweils R1 R2 R3 und R4 eine substituierte oder nicht substituierte Alkylgruppe
mit 1 bis 12 Kohlenstoffatomen, eine substituierte oder nicht substituierte Arylgruppe
mit 6 bis 14 Kohlenstoffatomen, eine substituierte oder nicht substituierte Aralkylgruppe
mit 7 bis 15 Kohlenstoffatomen oder eine substituierte oder nicht substituierte
Alkylarylgruppe mit 7 bis 17 Kohlenstoffatomen bedeuten, R1 und R2 voneinander verschieden
sind und gegebenenfalls miteinander einen Ring bilden können, und R3 und R4 miteinander
identisch oder voneinander verschieden sind und gegebenenfalls miteinander einen
Ring bilden können, worin ferner R5 eine Hydroxylgruppe oder eine substituierte
oder nicht substituierte 0 Alkoxygruppe mit 1 bis 12 Kohlenstoffatomen, und R eine
geradkettige oder verzweigte Alkylengruppe mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen oder eine
geradkettige Alkylengruppe mit einer Hydroxylgruppe oder Hydroxylgruppen und mit
1 bis 6 Bohlenstoffatomen bedeuten. Von den Carbonylverbindungen, die durch die
allgemeinen Formeln (I), (II), (III) und (IV) repräsentiert sind, werden solche
bevorzugt, bei denen R1, R2, R3 und R4 Alkylgruppen sind, wie Methyl, Äthyl, Propyl,
Butyl und Oktyl, und bei denen R eine Alkylengruppe, wie Methylen, :ethylen, Propylen,
Isobutylen oder Tetramethylen ist. . Die Reste R1, R2, R3, R4 und R5 können einen
Substituenten wie ein Halogenatom, eine Hydroxylgruppe, eine Alkoxygruppe oder eine
Carboxylatgruppe enthalten.
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Die Carbonylverbindungen, die durch die allgemeinen Formeln (I), (II),
(III) und (IV) dargestellt sind, umfassen beispielsweise Ketonsäureester, wie Acetessigsäuremethylester
und
Acetessigsreäthylester; Diketone, wie Acetylaceton und Dibenzoylmethan; Hydroxyketone,
wie Diacetonalkohol, Acetonalkohol und Ketose; und Acetophenon, 2-Hexanon und Menthon.
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Der optisch aktive sekundäre Alkonol, der durch das stereoselektive
Reduktionsverfahren gemäß der Erfindung erzeugt wird, enthält beispielsweise Verbindungen,
die dargestellt sind durch die allgemeinen Formeln (V), (VI), (VII) und (VIII):
worin der mit Sternchen versehene Kohlenstoff ein asymmetriscnes Zentrum kennzeichnet
und R0, R1, R2, R3, R4 und R5 dasselbe bedeuten, wie oben definiert. Die sekundären
Alkohole, die durch die allgemeinen Formeln (V), (VI), (VII) und (VIII) dargestellt
sind, sind beispielsweise Methyl-3-Hydroxybutyrat, Äthyl-3-Hydroxybutyrat, 2,4-Pentandiol,
1 ,3-Diphenyl-1 , 3-propandiol, 2-Methyl-2,4-pentandiol, Mannit, Sorbit, Phenyläthylalkohol,
2-Hexanol und Menthol.
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Die stereoselektive Reduktion von Carbonylverbindungen kann in einem
Lösungsmittel oder ohne Verwendung eines Lösungsmittels in Anwesenheit des modifizierten
Nickelkatalysators gemäß der Erfindung durchgeführt werden. Das Reduktionsverfahren
an sich kann konventionell sein. Es wird jedoch bevorzugt, um eine überlegenere
optische Ausbeute des erwünschten sekundären Alkohols zu erzielen, daß ein Lösungsmittel
und ein Säurezusatz verwendet werden, so wie die, welche in dem Bericht der Erfinder
in Angel. Chem. Intern. Ed.
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Engl., 1C, 871 (1971) angegeben sind. Das verwendete Lösungsmittel
umfaßt beispielsweise Ester, wie Methylpropionat und Methylacetat, und cyklische
Äther, wie Tetrahydrofuran und Dioxan. Wasser und Alkohole können je nach der zu
reduzierenden besonderen Carbonylverbindung ebenfalls verwendet werden.
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Die verwendeten Zusätze umfassen beispielsweise eine organische Säure,
wie Essigsäure, und eine anorganische Säure, wie Salzsäure. Die Einbeziehung einer
geringeren Menge solcher Zusätze führt dazu, daß die Hydrierung glatt und stabil
abläuft.
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Der Raney-Nickelkatalysator, der durch Alkalibehandlung der Legierung
präpariert wird, kann vorzugsweise vor der Anwendung zur stereoselektiven Hydrierung
mit einer wässrigen Glykolsäure behandelt werden, deren pH-Wert durch Zusatz von
Natriumhydroxid eingestellt wird, damit die Hydrierung glatt und stabil erfolgt.
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Die stereoselektive Hydrierung kann bei Umgebungsdruck oder einem
überatmosphärischen Druck von weniger als 150 kg/cm2 durchgeführt werden. Jedoch
liegt der Reaktionsdruck im 2 praktischen Fall vorzugsweise im Bereich von 50 bis
150 kg/cm um eine erwünschte Reaktionsrate zu erhalten.
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Wenn die Reaktion abgeschlossen ist, wird der Katalysator aus dem
Reaktionsgemisch abgefiltert und das Lösungsmittel wird von dem Filtrat in einher
konventionellen Weise abgetrennt, wodurch der beabsichtigte sekundäre Alkohol erhalten
wird.
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Der Grund für die extreme Überlegenheit des Katalysators gemäß der
Erfindung in seiner Eignung zur stereoselektiven Reduktion kann nicht abschließend
angegeben werden, liegt jedoch vermutlich in folgendem: Eine optisch aktive Substanz
wird auf einem vorherrschenden Teil der aktiven Zentren adsorbiert, die während
des Modifizierschrittes des Nickelkatalysators auf diesem vorhanden sind, so daß
dadurch dieser vorherrschende Teil die stereoselektive Fähigkeit erbringt. Eine
Carbonylverbindung, die Zutritt hat zu den aktiven Zentren, auf denen die aktive
Substanz adsorbiert ist, wird stereoselektiv hydriert. Wenn der Nickelkatalysator
mit einer optisch aktiven Substanz allein modifiziert ist, erzeugt der restliche
Teil der aktiven Zentren, auf dem die optisch aktive Substanz nicht adsorbiert ist,
einen Alkohol der racemischen Form. Wenn hingegen der Nickelkatalysator sowohl mit
einer optisch aktiven Substanz wie auch einem anorganischen Salz modifiziert ist,
wird durch das anorganische Salz derjenige Teil der aktiven Zentren inaktiv gemacht,
auf dem die optisch aktive Substanz nicht adsorbiert ist. Daher erzeugt der Nickelkatalysator,
der sowohl mit der optisch aktiven Substanz als auch dem anorganischen Salz modifiziert
ist, den beabsichtigen sekundären Alkohol mit erhöhter optischer Ausbeute.
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Die Erfindung wird weiter durch die folgenden Beispiele erläutert,
in denen die Prozentangaben sich auf das Gewicht beziehen, wenn nichts anderes angegeben
ist.
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Beispiel 1 Herstellung des modifizierten Nickelkatalysators 1.9 g
eines gut pulverisierten Raney-Nickelpulvers (Ni:Al= 42:58) wurden in kleinen Portionen
bei Raumtemperatur in eine wässerige Lösung von 4,5 g Natrumhydroxid in 20 ml Wasser
eingebracht. Das in dieser Weise erhaltene Gemisch wurde auf eine Temperatur von
100"C erwärmt und auf dieser Temperatur für eine Stunde gehalten. Dann wurde der
Raney-Nickelkatalysator von der wässrigen alkalischen Lösung abgetrennt und dann
15-mal mit 30 ml-Portionen Wasser gewaschen.
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1 g Ds- (+)-Weinsäure und 5 g Natriumbromid wurden in 100 ml Wasser
gelöst und dann wurde der pH-Wert der wässrigen Lösung auf 3,2 dadurch eingestellt,daß
Natriumhydroxid zugegeben wurde, so daß ein Modifiziermedium gebildet war. 0,8 g
des oben angegebenen Raney-Nickelkatalysators wurden in das Modifiziermedium eingebracht.
Die Suspension, die auf diese Weise erhalten wurde, wurde auf eine Temperatur von
100"C erwärmt und auf dieser Temperatur für eine Stunde gehalten; während sie in
Intervallen gerührt wurde. Danach wurde die iberschüssige Flüssigkeit aus der Suspension
entfernt und der Rest wurde 1-mal mit 10 ml Wasser, 2-mal mit 50 ml Methanol und
endlich 1-mal mit 25 ml Methylpropionat gewaschen. Der in dieser Weise präparierte
modifizierte Raney-Nickelkatalysator enthielt 1,5% Weinsäure und 0,64% Natriumbromid,
bezogen auf das Gewicht des modifizierten Raney-Nickelkatalysators.
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Hydrierung 0,8 g des oben angegebenen Raney-'Jlckelkatalysators, 23
ml
Methylpropionat und 12,4 Acetessigsäuremethylester wurden in
einen Autoklaven mit einem Volumen von 100 ml eingebracht.
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Der Autoklav wurde mit Wasserstoff gespült und - als der Druck 90
g/cm2 erreichte - wurde der Inhalt auf eine Temperatur von 1000C erwärmt und auf
dieser Temperatur gehalten, wobei er gerührt wurde. Fünf Stunden nach dem Heizbeginn
wurde keine Wasserstoffaufnahme mehr beobachtet. Das Rühren des Inhaltes wurde jedoch
für 20 Minuten weiter fortgesetzt. Das Reaktionsprodukt wurde aus dem Autoklaven
herausgenommen und dann wurde der Katalysator von dem Reaktionsprodukt abfiltriert.
Das Filtrat wurde destilliert, um dadurch Methyl-3-Hydroxybutyrat zu erhalten. Das
Methyl-3-hydroxybutyrat erbrachte eine optische Drehung von r z 6Ovon -19,1 (unverdünnt).
Die optische Reinheit des Methyl-3-hydroxybutyrat wurde zu 86,6% bezogen auf den
Wert von D16 = 22,05 (unverdünnt) für (R)-Methyl-3-hydroxybutyrat, bestimmt.
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Beispiel 2 Unter Verwendung eines modifizierten Raney-Nickelkatalysators
gemäß Beispiel 1 und anschließend eines Hydrierverfahrens wie das, welches in Beispiel
1 verwendet wurde, wurde Metyhl-3-hydroxybutyrat hergestellt, wobei 0,2 ml Essigsäure
dem Startreaktionsgemisch zugegeben wurde, während alle anderen Bedingungen im wesentlichen
dieselben blieben. Das erhaltene Methyl-3-hydroxybutrat wies eine optische Drehung
£ D6 von -20,1 (unverdünnt) und eine optische Reinheit von 91,2% auf.
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Beispiel 3 Unter Anwendung eines modifizierten Raney-Nickelkatalysators
entsprechend dem, der in Beirsiel 1 hergestellt wurde,
und anschließend
eines Hydrierverfahrens wie das, welches in Beispiel 1 angewendet wurde, wurde Methyl-3-hydroxybutyrat
hergestellt, wobei P,2 Mol Essigsäure zu dem Startreaktionsgemisch zugegeben wurde
und der Anfangsdruck des Wasserstoffes auf 50 kg/cm2 geändert wurde, während alle
anderen Bedingungen im wesentlichen dieselben blieben. Das Methyl-3-hydroxybutyrat,
das nach der Reaktion von 5 Stunden erhalten wurde, wies eine optische Drehung D16
von -19,8 (unverdünnt) und eine optische Reinheit von 89,8% auf.
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Beispiel 4 Unter Anwendung eines modifizierten Raney-Nickelkatalysators
wie der, der gemäß Beispiel 1 hergestellt wurde, und anschließend eines Verfahrens
wie das in Beispiel 1 wurde Methyl-3-hydroxybutyrat hergestellt, wobei 0,2 ml Essigsäure
verwendet wurde und Tetrahydrofuran als dasReaktionsmedium anstelle von Methylpropionat
verwendet wurde, während alle anderen Bedingungen im wesentlichen dieselben blieben.
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Das resultierende Methyl-3-hydroxybutyrat wies eine optische Drehungtij
D6 von -18,7% (unverdünnt) und eine optische Reinheit von 84,8% auf.
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Beispiel 5 Das in Beispiel 4 angewendete Verfahren wurde wiederholt,
wobei Äthylacetat als Reaktionsmedium anstelle von Tetrahydrox furan verwendet wurde,
während alle anderen Bedingungen im wesentlichen dieselben blieben. Das resultierende
Methyl-3-hydroxybutyrat wies eine optische Drehung D16 von -19,8 (unverdünnt) und
eine optische Reinheit von 89,8% auf
Beispiel 6 Das Verfahren zur
Modifizierung des Raney-Nickelkatalysators, das in Beispiel 1 verwendet wurde, wurde
wiederholt, wobei anstelle von Ds-(+)-Weinsäure Ls-(-)-Weinsäure verwendet wurde,
während alle anderen Bedingungen im wesentlichen dieselben blieben. Unter Verwendung
eines so hergestellten modifizierten Raney-Nickelkatalysators wurde Methyl-3-hydroxybutyrat
in einer Weise ähnlich der in Beispiel 2 präpariert.
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Das resultierende (S)-Methyl-3-hydroxybutyrat wies eine optische Drehung
[α]D16 von +18,72 (unverdünnt) und eine optische Reinheit von 84,9% auf.
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Beispiele 7 und 8 Der Raney-Nickelkatalysator, welcher bei dem Modifizierverfahren
aus Beispiel 1 aus dem Modifiziermedium herausgenommen und dann mit Wasser gewaschen
wurde, wurde erneut in einem Modifiziermedium ähnlich zu dem in Beispiel 1 getränkt,
wodurch ein modifizierte Katalysator A hergestellt wurde. Der modifizierte Katalysator
A wurde in einem Modifiziermedium ähnlich dem in Beispiel 1 getränkt, wodurch ein
modifizierter Katalysator B hergestellt wurde. Unter Verwendung jedes der modifizierten
Katalysatoren A und B wurde Methyl-3-hydroxybutyrat in einer Weise ähnlich zu der
in Beispiel 2 hergestellt. Das sich ergebende Methyl-3-hydroxybutyrat wies optische
Reinheiten von 89,5% bzw.
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92,1% auf.
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Vergleichsbeispiel 1 Ein Raney-Nickelkatalysator wurde in einer Weise
ähnlich zu der in Beispiel 1 modifiziert, außer daß Natriumbromid in das Modifiziermedium
nicht eingebracht wurde. Unter Verwendung
des entstandenen modifizierten
Raney-Nickelkatalysators wurde Acetessigsäuremethylester in einer Weise ähnlich
zu der in Beispiel 2 hydriert, Das resultierende Produkt wies eine optische Reinheit
von 40,7% auf.
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Beispiele 9 bis 14 Ein Raney-Nickelkatalysator wurde in einer Weise
ähnlich wie die in Beispiel 1 modifiziert, außer daß jeweils eines der anorganischen
Salze, die in der unten stehenden Tabelle angegeben sind, anstelle von Natriumbromid
in das Modifiziermedium eingebracht wurde. Unter Verwendung des entstandenen modifizierten
Raney-Nickelkatalysators wurde Acetessigsäuremethylester in einer Weise wie in Beispiel
2 hydriert Die optischen Reinheiten der entstandenen Produkte sind in der folgenden
Tabelle I angegeben.
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Tabelle I Beispiel Anorganisches Salz Optische Rein-Nr. (nge in g)
heit in % 9 NaF(3) 60.8 10 NaCl(1Ü) 74.9 11 NaI(5x104) 53.2 12 Nu2504(10) 58.6 13
NaND3(o.1) 55.1 14 NiBr2(1) 65.0
Beispiel 15 Das in Beispiel 2
angewendete Hydrierverfahren wurde wiederholt, wobei Acetessigsäureäthylester als
zu hydrierende Carbonylverbindung anstelle von Acetessigsäuremethylester verwendet
wurde, während alle anderen Bedingungen im wesentlichen dieselben blieben. Das entstandene
Äthyl-3-hydroxy-Drehung£16 butyrat wies eine optische Drehung [α]D16 von -15,5
(unverdünnt) und eine optische Reinheit von 62% auf.
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Beispiel 16 Das im Beispiel 1 angewendete Verfahren wurde wiederholt,
wobei 1-Butanol-3-on anstelle von Acetessigsäuremethylester als die zu hydrierende
Carbonylverbindung verwendet wurde und der pH-Wert des Modifiziermediums auf 4,0
statt auf 3,2 eingestellt wurde, während alle anderen Bedingungen im wesentlichen
dieselben blieben. Das entstandene 1,3-Butandiol wies eine optische Drehung [α]
20 von -19,38(C = 10; EtOH) D und eine optische Reinheit von 67% auf.
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Beispiel 17 Das im Beispiel 2 angewendete Verfahren wurde wiederholt,
wobei jedoch anstelle von Acetessigsäuremethylester Diacetonalkohol als zu hydrierende
Carbonylverbindung verwendet wurde und der pH-Wert des Modifiziermediums auf 4,0
anstatt auf 3,2 eingestellt wurde, während alle anderen Bedingungen im wesentlichen
dieselben blieben. Das entstandene 2-Methyl-2,4-pentandiol wies eine optische DrehungE
20 D von -12,88 (unverdünnt) und eine optische Reinheit von 78% auf.
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Beispiel 18 Im Anschluß an ein Modifizierverfahren wie das in Beispiel
1 wurde ein modifizierter Raney-Nickelkatalysator aus 3,8 g einer Raney-Nickellegierung,
2 g Weinsäure und 16 g Natriumbromid hergestellt. Unter Verwendung dieses modifizierten
Raney-Nickelkata ysators wurde das Hydrierverfahren aus Beispiel 2 wiederholt, wobei
11,5 g Acetonalkohol anstelle von Acetessigsäuremethylester als zu hydrierende Carbonylverbindung
verwendet wurden und das Filtrat des hydrierten Produktes bei einer Temperatur von
1100C und einem reduzierten Druck von 20 mmHg destilliert wurde, während alle anderen
Bedingungen im wesentlichen dieselben blieben. Das entstandene 2,4-Pentandiol wies
eine optische Drehung asz 20 von -10,73 (unverdünnt) auf. Das 2,4-Pentandiol wurde
mittels Gaschromatographie untersucht, wodurch sich eine Zusammensetzung aus 35,5%
der Mesoform und 64,5% der Erythroform ergab.
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Beispiel 19 Im Anschluß an ein Modifizierverfahren wie dem in Beispiel
1 wurde ein modifizierter Raney-Nickelkatalysator von 2,5 g einer Raney-Nickellegierung,
2,5 g Ds-(+)-Weinsäure unc 10 g Natriumbromid hergestellt. Unter Verwendung dieses
modifizierten Raney-Nickelkatalysators wurde eine stereoselektive Hydrierung unter
den folgenden Bedingungen durchgeführt: Carbonylverbindung: 25 g D-<-)-Fruktose
Reaktionsmedium : Wasser Wasserstoff-Anfangsdruck : 100 kg/cm2 Reaktionstemperatur
: 1 250C Reaktionszeit : 4 Stunden
Nachdem der Katalysator von
dem Reaktionsprodukt abfiltriert war, wurde das Reaktionsprodukt mittels Gaschromatographie
untersucht. Das Produkt war zusammengesetzt aus 55% Mannit und 45% Sorbit.
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Für Vergleichszwecke wurde das oben angegebene Hydrirverfahren wiederholt,
wobei der unmodifizierte Raney-Nickelkataysator statt des modifizierten Katalysators
verwendet wurde, während alle anderen Bedingungen im wesentlichen dieselben blieben.
Das sich ergebende Produkt war zusammengesetzt aus 50% Mannit und 50% Sorbit.
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Beispiel 20 Im Anschluß an ein Modifizierverfahren wie das aus Beispie'
1 wurde ein modifizierter Raney-Nickelkatalysator aus 38 g einer Raney-Nickellegierung,
20 g von Ds-(+)-Weinsaure und 160 g Natriumbromid hergestellt. Dieser modifizierte
Raney-Nickelkatalysator wurde zusammen mit 100 g Acetylaceton und 200 ml Tetrahydrofuran
in einen 1 1 fassenden Autoklaven eingebracht. Die stereoselektive Hydrierung wurde
bei Wasser stoff-Anfangsdruck von 100 kg/cm2 und einer Temperatur von 100 150C während
sieben Stunden durchgeführt. Der Katalysator wurde von dem Reaktionsprodukt abfiltriert
und das Lösungsmittel wurde von dem Filtrat abdestilliert. 100 ml Äther wurden dem
so erhaltenen Rest zugegeben und die entstandene Lösung wurde bei einer Temperatur
von -500C während einer Periode von 3 Tagen stehengelassen, wobei ein kristalliner
Niederschlag entstand. Die Kristalle wurden fraktioniert und dann in 100 ml Äther
gelöst. Die resultierende Lösung wurde über Nacht bei einer Temperatur von -50C
stehengelassen. Nachdem die Kristalle aus der Lösung abfiltriert waren, wurden die
Kristalle bei einer Temperatur von 1100C und einem reduzierten Druck von 20 mmHg
destilliert. Das
Destillat wies eine optische Drehung20 D von -54(C
= 10, EtOH) auf und wurde als 2R, 4R-2,4-Pentandiol identifiziert.
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Die Ausbeute betrug 67% und die optische Reinheit betrug annähernd
100%.
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Beispiel 21 Das im Beispiele 20 angewendete Verfahren wurde wiedernolt,
wobei Äthanol anstelle von Tetrahydrofuran als Reaktionsmedium verwendet wurde,
während alle anderen Bedingungen im wesentlichen dieselben blieben. Die Ausbeute
von 2R, 4R-2,4-Pentandiol betrug 70% und dessen optische Reinheit betrug annähernd
100%.
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Beispiel 22 Im Anschluß an ein Modifizierverfahren wie das in Beispiel
1 wurde ein modifizierter Raney Nickelkatalysator aus 3,8 g einer Raney-Nickellegierung,
2 g Ds-(+)-Weinsäure und 16 g Natriumbromid hergestellt. Dieser modifizierte Raney-Nickekatalysator
wurde zusammen mit 10 g Dibenzoylmethan, 0,4 ml Essigsäure und 20 ml Tetrahydrofuran
in einen Autclav mit einem Volumen von 200 ml eingebracht. Die stereoselektive Hydrierung
wurde bei einem Wasserstoff-Anfangsdruck von 100 kg/cmZ und einer Temperatur von
100°C während acht Stunden durchgeführt. Der Katalysator wurde von dem Reaktionsprodukt
abfiltriert und das Lösungsmittel wurde aus dem Filtrat abdestilliert. 5 ml Äther
wurden dem so erhaltenen Rest zugegeben und die resultierende Lösung wurde über
Nacht bei -500C stehengelassen. Nachdem die überschüssige Flüssigkeit entfernt war,
wurde der Niederschlag bei einer Temperatur von -50C aus 10 ml Äthylacetat umkristallisiert.
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Die erhaltenen Kristalle wurden daraufhin noch 2-mal in ähnlicher
Weise umkristallisiert und endlich in einem
Trockenapparat getrocknet.
Die Kristalle wurden durch NMR-Spektroskopie als 1R,3R-1,3-Diphanyl-1,3-propandiol
identifiziertç Die Ausbeute betrug 20% und die optische Reinheit betrug 99%.
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Beispiel 23 Bm AnsohluB an ein Verfahren vie das in Beispiel 1 wurde
ei-.
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Raney-Nickelkatalysator aus 1,8 g einer Raney-Nickellegierung hergestellt.
Nachdem der Raney-Nickelkatalysator mit Wasser gewaschen war, wurde der Katalysator
in 100 ml einer wässrigen 1%-igen Glykolsäurelösung eingebracht, deren pH-Wert vorher
auf 3,2 durch Zugabe von Natriumhydroxid eingestellt wurde.
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Das Gemisch wurde auf einer Temperatur von 1000C während einer Stunde
gehalten. Der Katalysator wurde aus der wässrigen Lösung abgetrennt und dann mit
Wasser gewaschen. Danach wurde der Katalysator in 100 ml eines Modifiziermediums
eingebracht, welches durch Einbringen von 1 g Ds-(+)-Weinsäure und 8 g Natriumbromid
in Wasser, und dann durch Einstellen des pH-Wertes der wässrigen Lösung auf 5,0
hergestellt war. Die so erhaltene Suspension wurde in einem Eis-Wasser-Bad für eine
Stunde gehalten, während die Suspension in Intervallen gerührt wurde. Daraufhin
wurde die überschüssige Flüssigkeit aus der Suspension entfernt und der Rest wurde
einmal mit 10 ml Wasser, 2-mal mit 50 ml Methanol und zuletzt 1-mal mit 25 ml Methylpropionat
gewaschen, so daß ein modifivierter Raney-Nickelkatalyrsator erhalten wurde.
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Unter Verwendung des modifizierten Raney-Niclcelkatalysa-tors wurde
das N'jdrierverfahren aus Beispiel 1 wiederholt, wobei die Hydrierung während einer
Periode von sechs Stunden durch geführt wurde, nährend alle anderen Bedingungen
im wesentlichen dieselben blieben Das entstandene Methyl-3-hydroxybutvrat i es eine
optische Reinheit von S 1 auf t'.