DE2917752C2 - Katalysator zur stereoselektiven Reduktion von Carbonylverbindungen und Verwendung des Katalysators - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft den in den Ansprüchen gekennzeichneten Gegenstand.

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 Kchlenstoffatom hat, selektiv hergestellt wird, d. i. in einer Menge, die größer ist als die des anderen Enantiomers. Die stereoselektive Reduktion ist klassifiziert in enantioseitig- und diastereoselektive Reduktionen, durch welche optische Isomere mit einem asymmetrischen Kohlenstoffatom bzw. solche mit zwei asymmetrischen Kohlenstoffatomen hergestellt werden. Die Erfindung kann als zur stereoselektiven Hydrierung von Carbonylverbindungen mit einem modifizierten Katalysator gehörig angesprochen werden.

Einer der Erfinder, Mr. Izumi, schlug 1956 zuerst die stereoselektive Reduktion von Aminosäuren mit einem heterogenen Katalysator, der Seide und Palladium enthält, und ferner mit einem heterogenen Raney-Nikkelkatalysator vor, der mit optisch aktiver Weinsaure modifiziert ist. Die Erfinder haben die stereoselcktive Reduktion mit einem heterogenen modifizierten Katalysator in der JP-Patentveröffentlichung 22 943/1964 und in der Zeitschrift »Angew. Chem. Intern.« Ed. Engl., 10, (1971) vorgeschlagen. Es wird in diesen Veröffentlichungen gelehrt, daß Acetessigester mit einem modifizierten Katalysator stereoselektiv in 3-Hydroxybuttersäureester bei hoher optischer Ausbeute reduziert werden können. In den vorstehend genannten Druckschriften wird ein asymmetrisch reduzierender Raney-Nickel-Katalysator beschrieben, der mit einer optisch aktiven Hydroxysäure modifiziert ist. Die Modifizierung erfolgt durch Tränken eines Raney-Nickel-Katalysators in einer wäßrigen Lösung einer optisch aktiven Hydroxysäure, wie D-Weinsäure. Den Druckschriften kann entnommen werden, daß der modifizierte Raney-Nickel-Katalysator eine verbesserte optische Ausbeute bewirkt, verglichen mit einem unmodifizierten Raney-Nickel-Katalysator, und zwar bei asymmetrischer Reduktion, z. B. bei der Reduktion von Methylacetoace-(at zu Methyl-0-hydroxybutyrat.

Jl) Im Gegensatz zu den vorstehend erwähnten Druckschriften wird gemäß der vorliegenden Erfindung ein Nickelkatalysator mit einer Kombination aus einer optisch aktiven Hydroxycarbonsäure oder optisch aktiven Aminosäure mit einem bestimmten, näher gekennzeichneten anorganischen Salz modifiziert Verglichen mit den Katalysatoren aus den beiden !Druckschriften zeichnet sich der erfindungsgemäße Katalysator durch eine verbesserte Aktivität bei der asymmetrischen Reduktion aus.

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), a.a.O. 34, 672 (1976) und a.a.O. 35,753 (1977). Hier wird berichtet, daß Nickel-Platingruppenmetall-Diatomeenerdi-Katalysatoren, die mit Weinsäure modifiziert sind, zur stereoseiektiven Reduktion aktiv sind, und daß insbesondere solche, weiche 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 hierzustellen. Durch diese Tatsache wird die Reproduzierbaren der optischen Ausbeute beträchtlich beeinträchtigt. Zweitens ist ein Metall aus der Platingruppe teuer. Drittens verursachen die Katalysatoren unvermeidbar Nebenreaktionen, welche zur Verringerung der chemischen Ausbeute des Produktes führen.

Ein Hauptziel der Erfindung besteht darin, einen verbesserten 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.

Durch die Erfindung ist einerseits ein Katalysator zur stereoselektiven Reduktion von Carbonylverbindungen zu optisch aktiven Alkoholen, hergestellt durch Tränken eines Nickelkatalysators in einem wäßrigen, einen P'H-Wert von 2 bis 8 aufweisenden Medium mit wenigstens einer darin gelösten optisch aktiven SuI stanz, die eine optisch aktive Hydroxycarbonsäure oder optisch aktive Aminosäure ist, in einer Menge, die gewichtsbezogen, das 0,3- bis 3fachr des metallischen Nickels in dem Nickelkatalysator beträgt, geschaffen. Gemäß der Erfindung enthält die wäßrige Lösung zusätzlich zu rier optisch aktiven Substanz mindestens ein wasserlösliches Halogenid, Sulfat oder Nitrat eines Alkali-, Erdalkali- und Eisengruppenmetalls in einer 0,0006 bis 25fachen Menge, bezogen auf das Gewicht des metallischen Nickels im Nickelkatalysator.

Andererseits wird durch die Erfindung ein Verfahren zur stereoselektiven Reduktion einer Carbonylverbindung zu optisch aktiven Alkoholen unter Verwendung des vorstehend beschriebenen Kaialysators geschaffen.

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. Aufgrund einer solchen Kombina-

tion 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,R)2,4-Pentandiol mit einer optischen Ausbeute von 100% erhalten werden.

Die optisch aktive Substanz, die zur Herstellung des Katalysators gemäß der Erfindung verwendet wird, kann einerseits eine optisch aktive Hydroxycarbonsäure, wie beispielsweise optisch aktive Weinsäure, optisch aktive Milchsäure und optisch aktive Apfelsäure. Von diesen wird optisch aktive Weinsäure besonders bevorzugt Andererseits können als optisch aktive Substanz auch optisch aktive Aminosäuren verwendet werden, wie beispielsweise Valin, Leucin und glutaminsäure. Diese optisch aktiven Substanzen können aliein oder in Kombination verwendet werden.

Das verwendete anorganische Salz ist ein wasserlösliches Halogenid, Sulfat oder Nitrat von Alkalimetallen, Erdalkalimetallen und Eisengruppenmetallen. 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.

Der Nickelkatalysator, der modifiziert werden soll, kann irgendeinen der bekannten Nickelkatalysatoren darstellen, wie einen Raney-Nickelkatalysator, einen sich zersetzenden Nickelformiatkatalysator und einen reduzierenden Nickelkataiysator. Von diesen wird der Raney-Nickelkatalysator besciders bevorzugt. Der Nickelkatalysator kann auf einem üblichen Träger, wie Diatomeenerde oder Tonerde, aufgebracht werden.

Der Katalysator wird gemäß der Erfindung durch Tränken des Nickelkatalysators in einem wäßrigen Modifiziermedium hergestellt, welches in Lösung das oben erwähnte anorganische Salz und die optische aktive Substanz enthält. Die Mengen an anorgaischem Salz und optisch aktiver Substanz, die in dem wäßrigen Modifiziermedium gelöst sind, betragen das 0,0006- bis 25fache bzw. das 0,3- bis 3fache der Gewichtsmenge an metallischem Nickel in dem Nickelkataiysator.

Der pH-Wert des wäßrigen Modifiziermediums liegt im Bereich von 2 bis 8 und kann geeignet eingestellt werden, jenachdem, welche spezielle Carbonylverbindung reduziert werden soll. Die Temperatur des wäßrigen Modifiziermediums ist nicht beschränkt. Jedoch wird das wäßrige Modifiziermedium vorzugsweise auf einer Temperatur von 0° bis 150⁰C, insbesondere von 80" bis zu seinem Siedepunkt, gehalten. Die Tränkbehandlung kann bei normalen Drücken durchgeführt werden, wenngleich die Behandlung auch bei überatmosphärischen Drücken durchgeführt werden kann. Die Tränkdauer ist ebenfalls nicht besonders kritisch. Beispielsweise wird die Tränkbehandlung über eine Periode von 3 Stunden durchgeführt, vorzugsweise während das Medium gerührt wird. Falls erwünscht, kann das Tränken wiederholt werden.

Je nach der besonderen Carbonylverbindung, die reduziert werden soll, und das besondere Lösungsmittel, welches bei der Reduktion der Carbonylverbindung verwendet wird, kann der modifizierte Nickelkataiysator, wie er aus dem wäßrigen Modifiziermittel kommt, entweder unmittelbar zur stereoselektiven Reduktion

verwendet werden oder mit Wasser oder einem geeigneten Lösungsmittel, wie Methanol, gewaschen werden, bevor er zur stereoselektiven Reduktion verwendet wird.

Die mit dem Katalysator gemäß der Erfindung zu reduzierende Carbonylverbindung ist eine Verbindung, welche wenigstens eine Carbonylgruppe enthält, die hydriert werden kann, so daß sie dadurch in eine Hydroxylgruppe umgewandelt wird, die an em asymmetrisches Kohlenstoffatom eines sekundären Alkohols gebunden ist Solch eine Carbonylverbindung ist vorzugsweise aus solchen Verbindungen ausgewählt welche durch die allgemeinen Formeln (I), (II), (III) und (IV) repräsentiert sind:

R¹ —C —R²

R3	O Il —c—	R0	O=U	R4
	R,		O
R1	—c — ι	R0	—c—	R4
	I OH

(III)

O O

R³—C —R°—C —R⁵

(IV)

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 R^s eine Hydroxylgruppe oder eine substituierte oder nicht substituierte Alkoxygruppe mit 1 bis 12 Kohlenstoffatomen, und R⁰ eine geradkettige oder verzweigte Alkylengruppe mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen oder ein geradkettige Alkylengruppe mit einer Hydroxylgruppe oder Hydroxylgruppen und mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen 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 R⁰ eine Alkylengruppe, wie Methylen, Äthylen, Propylen, Isobutylen oder Tetramethylen ist. Die Reste R¹, R², R³, R⁴ und R' können einen Substituenten wie ein Halogenatom, eine Hydroxylgruppe, eine Alkoxygruppe oder eine Carboxylatgruppe enthalten.

Die Carbonylverbindungen, die durch die allgemeinen Formeln (I), (II), (III) und (IV) dargestellt sind, umfassen beispielsweise Ketonsäureester, wie Acetessigsäuremethylester und Acetessigsäureäthylester; Diketone,

wie Acetylaceton und Dibenzoylmethan; Hydroxyketone, wie Diacetonalkohol, Acetonalkohol und Ketose; und Acetophenon, 2-Hexanon und Menthon.

Der optisch aktive sekundäre Alkohol, 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):

OH
R¹ —C*—R²

OH OH

R³ —C*—R⁰-C*—R⁴

(V)

(VI)

R'

H
OH

C — R⁰—C*—R⁴
R¹ OH H

(VII)

OH

R³ —C*—R°—C-

R⁵

(VIII)

worin der mit Sternchen versehene Kohlenstoff ein asymmetrisches 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, Äihyl-3-Hydroxybutyrat, 2,4-Pentandiol, l,3-Diphenyl-1,3-propandiol, 2-MethyI-2,4-pentandiol, Mannit, Sirbit, Phenyläthylalkohol, 2-Hexanol und Menthol.

Die stereoselektive Reduktion von Carbonylverbindungen kann in einem Lösungsmittel oder ohne Verwendung eines Lösungsmittels in Anwesenheit des erfindungsgemäßen Nickelkatalysators 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. Das verwendete Lösungsmittel umfaßt beispielsweise Ester, wie Methylpropicnat und Methylacetat, und cyclische Äther, wie Tetrahydrofuran und Dioxan. Wasser und Alkohole können je nach der zu reduzierenden besonderen Carbonylverbindung ebenfalls verwendet werden. Die verwendeten Säurezusätze umfassen beispielsweise eine organische Säure, wie Essigsäure, und eine anorganische Säure, wie Salzsäure. Die Einbeziehung einer geringeren Menge solcher Säurezusätze führt dazu, daß die Hydrierung glatt und stabil abläuft.

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

j Die stereoselektive Hydrierung kann bei Umgebungsdruck oder einem überatmosphärischen Druck von weniger als 150 kg/cm² durchgeführt werden. Jedoch liegt der Reaktionsdruck im praktischen Fall vorzugsweise im Bereich von 50 bis 150 kg/cmi² um eine

ι ο unerwünschte Reaktionsrate zu erhalten.

Wenn die Reaktion abgeschlossen ist, wird der Katalysator aus dem Reaktionsgemisch abfiltriert und das Lösungsmittel wird von dem Filf.rat in einer konventionellen Weise abgetrennt, wodurch der beabsichtigte sekundäre Alkohol erhalten wird.

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 ModifizierschnUes des Nickelkatalysators auf diesem vorhanden sind, so daß dadurch dieser vorherrschende Teil die stereoselektive Fähigkeit

-5 erbringt. Eine Carbonylverbindung, die Zi: tritt 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

in 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

J5 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 aus dem anorganischen Salz modifiziert ist, den gewünschten sekundären Alkohol mit ernöhter optischer Ausbeute.

Die Erfindung wird weiter durch die folgenden Beispiele erläutert, in denen die Prozentangaben sich auf das Gewicht beziehen, wenn nichts anderes angegeben ist.

Beispiel 1

Herstellung des erfindungsgemäßen
Nickelkatalysators

1,9 g eines gut pulverisierten Raney-Nickelpulvers (Ni : Al = 42 :58) wurden in kleinen Portionen bei Raumtemperatur in eine wäßrige Lösung von 4,5 g Natrumhydroxid in 20 ml Wasser eingebracht. Das in dUser Weise erhaltene Gemisch wurde auf eine Temperatur von 100⁰C erwärmt und auf dieser Temperatur für eine Stunde gehalten. Dann wurde der Raney-Nickelkatalysator von der wäßrigen alkalischen Lösung abgetrennt und dann 15mal mit 30 ml-Portionen Wasser gewaschen.

Ig Ds- v + )-Weinsäure und 5 g Natriumbromid wurdun 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 100⁰C erwärmt und auf dieser Temperatur für eine Stunde gehalten, während sie in Intervallen gerührt wurde. Danach wurde die überschüssige Flüssigkeit aus der Suspension entfernt und der Rest wurde Imal mit 10 ml Wasser, 2mal mit 50 ml Methanol und endlich Imal mit 25ml Methylpropionat gewaschen. Der in dieser Weise präparierte modifizierte Raney-Nickelkatalysator enthielt 1.5% Weinsäure und 0,64% Natriumbromid, bezogen auf das Gewicht des erfindungsgemäßen modifizierten Raney-Nickelkatalysators.

Hydrierung

0.8 g des oben angegebenen Raney-Nickelkatalysators. 23 ml Methylpropionat und 12.4 g Acetessigsäure· methylester wurden in einen Autoklaven mit einem Volumen von 100 ml eingebracht. Der Autoklav wurde mit Wasserstoff gespült und - als der Druck 90 g/cmerreichie — wurde der Inhalt auf eine Temperatur von 100'C erwärmt und auf dieser Temperatur gehalten, wobei er "eriihr! ⁱ.v.:rde Fünf S','j:;d"" na-h &*:v. Hei/beginn wurde keine Wassersiofiaufnähme mehr beobachtet. Das Rühren des Inhaltes wurde jedoch für 20 Minuten weiter fortgesetzt. Das Reaktionsprodukl wurde aus dem Autoklaven herausgenommen und dann wurde der Katalysator von dem Reaktionsprodukt abfilirien. Das Filtrai wurde destilliert, um dadurch Methyl-3-Hydroxybutyrat zu erhalten Das Methyl-3-hydroxybutyrat erbrachte eine optische Drehung [λ] " vor -19.1 (unverdünnt). Die optische Reinheit des Methyl-3-hydroxybutyrat wurde zu 86.6% bezogen auf den Wert von [\] =22.05 (unverdünnt) für (R)-Meth;.! 3-hydroxybutyrat. bestimmt.

Beispiel 2

Unter Verwendung eines Raney-Nickelkatalysators gemäß Beispiel 1 und anschließend eine? Hydrierverfahrens wie das. welches in Beispiel 1 verwendet wurde. wurde Methyl-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 [x] " von — 20.1 (unverdünnt) und eine optische Reinheit von 91.2⁰OaUf.

Beispiel 3

Unter Anwendung des Raney-Nickelkatalysators aus Beispiel 1 und anschließend eines Hydrierverfahrens gemäß Beispiel 1. wurde Methyl-3-hydroxybutyrat hergestellt, wobei 0.2 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 [λ] ;-' von -19.8 (unverdünnt) und eine optische Reinheit von 89.8% auf.

Beispiel 4

Unter Anwendung eines modifizierten Raney-Nickelkatalysatcrs wie der. der gemäß Beispiel 1 hergestellt wurde, und anschließend eines Verfahrens wie das in Beispiel i wurde Methyl-3-hyciroxybutyrat hergestellt, wobei 0_2 ml Essigsäure verwendet wurde und Tetrahydrofuran ais das Rektionsmedium anstelle von Methy!- propionat verwendet wurde, während alle anderen Bedingungen im wesentlichen dieselben blieben. Das resultierende Methyi-3-hydroxybutyrat wies eine optische Drehung [<x] " von -18,7% (unverdünnt) und eine optische Reinheit von 84,8% auf.

Beispiel 5

Das in Beispiel 4 angewendete Verfahren wurde wiederholt, wobei Äthylacetat als Reaktionsmedium anstelle von Tetrahydrofuran verwendet wurde, während alle anderen Bedingungen im wesentlichen dieselben blieben. Das resultierende Methyl-3-hydroxybutyrat wies eine optische Drehung [ä] " 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 l.s-(-)-Weinsäure verwendet wurde, während alle

ben. Unter Verwendung eines so hergestellten modifizierten Raney-Nickelkatalysators wurde Methyl-3-hy droxybutyrat in einer Weise ähnlich tier in Beispiel 2 präpariert. Das resultierende (S)-Methyl-3-hydroxybu-"■ tyrat wies eine optische Drehung [\] " von +18.72 (unverdünnt) und eine optische Reinheit von 84,9% auf.

Beispiele 7 und 3

υ' Der Raney-Nickelkatalysator. welcher bei dem Modifizierverfahren aus Beispiel I aus dem Modifiziermedium herausgenommen und dann mit Wasser gewaschen wurde, wurde erneut in einem Modifiziermedium ähnlich zu dem in Beispiel 1 getränkt, wodurch ein

r modifizierter 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

^J· 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. 92.1 % auf.

Vergleichsbeispiel

Ein Raney-Nickelkatalysator wurde in einer Weise ähnlich zu der in Beispiel 1 modifiziert, außer daß Natriumbromid in das Modifiziermedium nicht einge- '■■·■ bracht wurde. Unter Verwendung des entstandenen modifizierten Raney-Nickelkatalysators wurde Acetessigsäuremethylester in einer Weise ähnlich zu de. in Beispiel 2 hydriert. Das resultierende Produkt wies eine optische Reinheit von 40,7% auf.

Beispiele 9bis 14

Ein Raney-Nickelkatalysator wurde in einer Weise

ro 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 modifizier-

b? ten Raney-Nickelkatalysators wurde Acetessigsäuremethylester in einer Weise wie in Beispiel 2 hydriert.

DiS optischen Reinheiten der entstandenen Produkte sind in der folgenden Tabelle I angegeben.

TiibL-lle I

Beispiel Nr.	Anorgiinisches S;il/	Optische Reinheit
	(Menge in f!>	in '
')	NaFO)	60.8
10	NaCKIO)	74.9
P	NaI (5 10 ■')	53.2
12	Na1SC)4(IO)	58.6
13	NaNO, (0.1)	55.1
14	NiHr. (I)	65.O

Beispiel 15

Das in Beispiel 2 angewendete Hydriervtrfahren wurde wiederholt, wobei Aietessigsäureäthylester als zn hydrierende (arbonylverbindung anstelle von ■'· 'tessigsäiiremethylester verwendet wurde, während

Ii ~ _ 1~_ η ,4i~. ·«.*».. |,„ ...„.- #Γ I. η η linrnlknn

flllt- ailULILll UCVItII J,tttt£*.ll tilt η 1..1UIItIIVIIt. It Il IW»\- ll/t.l I blieben. Das entstandene Äthyl-j-hydroxybutyrat wies eine optische Drehung [<*] " von - 15,5 (unverdünnt) und eine optische Reinheit von 62% auf.

Beispiel 16

Das im Beispiel 1 angewendete Verfahren wurde wiederholt, wobei l-Butanol-3-on anstelle von Acetessigsämemethylester als die /u hydrierende Carbonylverbindung verwendet wurde und der pH-Wert des Modifiziermediums auf 4,0 statt auf 3.2 eingestellt ν jrde, während alle anderen Bedingungen im wesentlichen dieselben blieben. Das entstandene 1.3-P«utandicl wies eine optische Drehung [\] von -19,38(C=IO; FtOH) und eine optische Reinheit von 67% auf.

Beispiel 17

Das im Beispiel 2 angewendete Verfahren wurde wiederholt, wobei jedoch anstelle von Acetessigsäuremethylester Diacetonalkohol als /u 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-MethyI-2,4-pentandiol wies eine optische Drehung [λ] von — 12.88 (unverdünnt) und eine optische Reinheit von 78% auf.

Beispiel 18

Im Anschluß an ein Modifizierverfahren wie das in Beispiel 1 wurde ein modifizierter Raney-Nickellcataly- sator aus 33 g einer Raney-Nickellegierung, 2 g Weinsäure und 16 g Natriumbromid hergestellt Unter Verwendung dieses modifizierten Raney-Nickelkatalysators wurde das Hydrierverfahren aus Beispiel 2 wiederholt, wobei Il3g Acetonalkohoi anstelle von Acetessigsäuremethylester als zu hydrierende Carbonylverbindung verwendet wurden und das Filtrat des hydrierten Produktes bei einer Temperatur von 1 i0^cC 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 [α] ? 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 Frythroform ergab.

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 und 10 g Natriumbromid hergestellt. Unter Verwendung dieses modifizierten Raney-Nickelkatalysators wurde eine .stereoselektive Hydrierung unter den folgenden Bedingungen durchgeführt:

Carbonylverbindung: 25 g D ( - ) f'ruktose

Reaktionsmediurn: Wasser

Wasserstoff-Anfangsdnifk:!()() kg/cm-Reaktionstemperatur: 125 C
Reaktionszeit: 4 Stunden

abfiltriert war, wurde das Reaktionsprodukt n.ittels Gaschromatographie untersucht. Das Produkt war zusammengesetzt aus 55% M;inntt und 45% Sorbit.

Für Vergleichs/wecke wurde das oben angegebene Hydrierverfahren wiederholt, wobei der unniodifizicrte Raney-Nickelkatalysator statt des modifizierten Katalysators verwendet wurde, während alle indercn Bedingungen im wesentlichen dieselben blieben. Das sich ergebende Produkt war zusammengesetzt aus 50% Mannit und 50% Sorbit.

Beispiel 20

Im Anschlußfeld an ein Modifizierverfahren wie das aus Beispiel 1 wurde ein erfindungsgemäuer modifizierter Raney-Nickelkatalysator aus 38 g einer Raney-Nikkellegierung, 20 g von Ds-(+ )-Weinsäure 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 einem Wusserstoff-Anfangsdruck von 100 kg/cm- und einer Temperatur von 100±5°C 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 —50°C während einer Periode von 3 Tagen stehengelassen, wobei ein kristalliner Niederschlag entstand. Die Kristalle wurden fraktioniert und dann in 100 ml Är.her gelöst. Die resultierende Lösung wurde über Nacht bei einer Temperatur von -5° C 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 Drehung [«] ^; von -54(C = IO, EtOH) auf und wurde als 2R, 4R-2,4-Pentandiol identifiziert Die Ausbeute betrug 67% und die optische Reinheit annähernd 100%.

Beispiel 21

Das im Beispiel 20 angewendete Verfahren wurde wiederholt, 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%.

Beispiel 22

Im Anschluß an ein Modifizierverfahren wie das in Beispiel 1 wurde ein erfindungsgemäßer modifizierter Raney-Nickelkatalysator aus 3,8 g einer Raney-Nickellegierung, 2 g Ds-( 4-)-Weinsäure und 16 g Natriumbromid hergestellt. Dieser modifizierte Raney-Nickelkatalysator wurde zusammen mit 10 g Dibenzoylmethan. 0,4 ml Essigsäure und 20 ml Tetrahydrofuran in einen Autoklav mit einem Volumen von 200 ml eingebracht. Die stereoselektive Hydrierung wurde bei einem Wasserstoff-Anfangsdruck von 100 kg/cm² und einer Temperatur von 100°C während acht Stunden durchger.'-.k.-» rtn.- l/o»oU._Pn*Qr V/'jrdw ΥΟΓί dem R£2kilCΓ!5"ΓΟ- dukt 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 -50°C stehengelassen. Nachdem die überschüssige Flüssigkeit entfernt war, wurde der Niederschlag bei einer Temperatur von -5°C aus 10 ml Äthylacetat umkristallisiert. Die erhaltenen Kristalle wurden daraufhin noch 2mal in ähnlicher Weise umkristallisiert und endlich in einem Trockenapparat getrocknet. Die Kristalle wurden durch NMR-Spektroskopie als IR. 3R-l,3-Diphenyl-1.3-propandiol identifiziert. Die Ausbeute betrug 20% und die optische Reinheit 99%.

Beispiel 23

Im Anschluß an ein Verfahren wie das in Beispiel I wurde ein 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. Das Gemisch wurde auf einer Temperatur von 100°C während einer Stunde gehalten. Der Katalysator wurde au<; 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 8g Natriumbromid in Wasser, und dann durch Einstellen des pH-Wertes der wäßrigen Lösung auf 5,0 hergestell¹ war. Die so erhaltene Suspension wurde in oineni Eis-Wasser-Bad für eine Stunde gehalten, während die

wurde die überschüssige Flüssigkeit aus der Suspension entfernt und eier Rest wurde einmal mit 10 ml Wasser, 2mal mit 50 ml Methanol und zuletzt Imal mit 25 ml Methylpropionat gewaschen, so daß ein modifizierter Raney-Nickelkatalysator gemäß der Erfindung erhalten wurde.

Unter Verwendung dieses modifizierten Raney-Nikkelkatalysators wurde das Hydrierverfahren aus Beispiel 1 wiederholt, wobei die Hydrierung während einer Periode von sechs Stunden durchgeführt wurde, während alle anderen Bedingungen im wesentlichen dieselben blieben. Das entstandene Methyl-3-hydroxybutyrat wies eine optische Reinheit von 84,1 % auf.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Katalysator zur stereoselektiven Reduktion von Carbonylverbindungen zu optisch aktiven Alkoho- "> len, hergestellt durch Tränken eines Nickelkatalysators in einem wäßrigen, einen pH-Wert von 2 bis 8 aufweisenden Medium mit wenigstens einer darin gelösten optisch aktiven Substanz, die eine optisch aktive Hydroxycarbonsäure oder optisch aktive ι ο Aminosäure ist, in einer Menge, die gewichtsbezogen, das 0,3- bis 3fache des metallischen Nickels in dem Nickelkatalysator beträgt, dadurch gekennzeichnet, daß die wäßrige Lösung zusätzlich zu der optisch aktiven Substanz mindestens ein wasserlösliches Halogenid, Sulfat oder Nitrat eines Alkali-, Erdalkali- und Eisengruppenmetalls in einer 0,0006 bis 25fachen Menge, bezogen auf das Gewicht des metallischen Nickels im Nickelkatalysator, enthält

2. Verwendung des Katalysators nach Anspruch 1 zur stereoseiektiven Reduktion einer Carbonylverbindung zu optisch aktiven Alkoholen.