DE2936416A1 - Verfahren zur herstellung von mandelsaeure - Google Patents

Verfahren zur herstellung von mandelsaeure

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    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C51/00Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides
    • C07C51/08Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides from nitriles

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Description

  • Verfahren zur Herstellung von Mandelsäure
  • Ein bekannter Weg zur technischen Herstellung von (racemischer) Mandelsäure besteht in der Hydrolyse des aus Benzaldehyd und Blausäure zugänglichen Mandelsäureni -trils (2-Hydroxy-2-phenyl-acetonitril; Benzaldehyd-cyanhydrin).
  • Es ist üblich, die Hydrolyse von Cyanhydr-nen mittels wäßriger Chlorwasserstoffsäure verzunehmen und aus dem Reaktionsgemisch, das neben dem Zielprodukt - in diesem Falle D,L-Mandelsäure - vor allem Wasser und Ammoniumchlorid enthält und zunächst stark salzsauer ist, das Zielprodukt zu isolieren.
  • Nach den mehr präparativ orientierten Angaben in Org.
  • Synth. I, 336 wird zunächst überschüssige Salzsäure abdestilliert und die verbleibende feste Mischung von Mandelsäure (Fpt. des Racemats etwa 1200C) und Ammonchlorid mit Benzol oder Ather ausgezogen, wobei etwa 50 % der berechneten Menge an Mandelsäure gewonnen werden.
  • Dieses Verfahren ist, u.a. wegen des technisch unbeliebten Extraktionsverfahrens, weniger geeignet zur gewerblichen Verwendung.
  • 61ach der US-PS 7 562 361 kann man das Hydrolysat mit Natronlauge auf pH 3,5 abstumpfen, wobei schwerlösliche *lischkristalle von Natriuininandelat mit 1 mol freier itandelsäure ausfallen. Die Ausbeute wird mit 56 % der berechneten angegeben, wobei aber zu bemerken ist, daß auch in diesem Falle noch die Hälfte der Mandelsäure aus ihrem Na-Salz gewonnen werden muß.
  • Nach der DL-PS 32 558 kann die reine Gandelsäure aus dem salzhaltigen Hydrolysat durch Veresterung mit ethanol, Destillation des überschüssigen ?Iethanols, Extraktion mit Chloroform und Hydrolyse (Verseifung) gewonnen werden, wobei man aie leichte Veresterbarkeit bzw.
  • Verseifbarkeit der Ester der mandelsäure ausnutzt.
  • Zwar kann man nach dem Verfahren der DL- PS 32 558 die Ester in brauchbarer Ausbeute und Reinheit gewinnen, aber 1 auch bei deren Verseifung treten wiederum Verluste auf, so daß die Ausbeute an Säure letztlich doch zu wünschen übrig läßt. Außerdem ist ein erheblicher Nachteil, daß bei diesem Verfahren die überschüssige Salzsäure durch Destillation abgetrennt werden muß und schließlich treten in all den Fällen, wo eine Destillation des Reaktionsgemisches vorgenommen wird, Störungen durch die Anwesenheit des Ammonchlorids auf; bekanntlich ist Ammonchlorid leicht sublimierbar und verursacht in diesem Falle Verstopfungen in den Destillationseinrichtungen.
  • Aufgabe der Erfindung ist daher, ein Verfahren zur Gewinnung von Mandelsäure bzw. gegebenenfalls deren Verbindungen aus dem Hydrolysat von £tandelsäurenitril mit wäßriger Chlorwasserstoffsäure zu schaffen, das technisch und wirtschaftlich gangbar ist und vor allem eine möglichst hohe Ausbeute liefert. Besonders dringend erscheint dabei die Lösung des Problems, die anorganiscnen Salze, die bei Leder Hydrolyse entstehen, vom Zlelprodukt zu trennen.
  • Es wurde gefunden, daß bei der Hydrolyse von landelsäurenitril unmittelbar zwei- bzw. dreiphasige Gemische erhalten werden, die in der niohtwäßrigen (öligen) Phase Mandelsäure enthalten, wenn man bereits die Hydrolyse des Mandelsäurenitrils mittels wäßriger Chlorwasserstoffsäure in Gegenwart eines niedermolekularen Alkohols vornimmt. Es tritt dabei neben der öligen Phase eine wäßrige Phase auf, die die unverbrauchte Salzsäure enthält sowie Ammoniumchlorid und im allgemeinen - vor der Neutralisation - noch eine dritte, feste Phase, d.h.
  • Ammonchlorid in fester Form.
  • Es ist zweckmäßig, vor der Phasentrennung bzw. zu ihrer reschleunigung, das Reaktionsgemisch eben soweit zu neutralisieren, daß die Salzsäure gebunden wird. Zu diesem Zweck wird i.a. ein pH-«tSert um 1 eingestellt. Hierzu kann z.3. Ammoniak oder ein Alkalihydroxid, deren Carbonate oder Bicarbonate verwendet werden, deren Konzentration zweckmäßig so gewählt wird, daß sich dabei das vorher feste Ammoniumchlorid löst. Geeignet ist z.B. 5 bis 20 ige Natronlauge.
  • Die nichtwäßrige Phase enthält neben freier Mandelsäure im allgemeinen den betreffenden Ester der MandelsEure und freien Alkohol und kann mechanisch von der wäßrigen Phase getrennt werden. Auf diese Weise kann die Mandelsäure leichter als bisher isoliert werden. Durch Nachveresterung oder Hydrolyse der nichtwäßrigen Phase mit Wasser (vgl. hierzu die DL-PS 32 558) kann je nach Bedarf der jeweilige Ester oder die freie Säure gewonnen werden, wobei die Gesamtausbeute an Mandelsäureverbindungen i.a. über 90 % der berechneten Menge beträgt.
  • Einer der Gründe für die verhältnismäßig hohe Ausbeute scheint darin zu liegen, daß die Hydrolyse des Mandelusäurenitrils offenbar in Gegenwart eines Alkohols be- 'sonder leicht bzw. bei verhältnismäßig niedriger Temperatur verläuft. Zum Beispiel reicht eine Temperatur unter 1000C aus; 40 bis 800C sind erfahrungsgemäß ein günstiger Bereich, der jedenfalls niedriger liegt als die bekannten Verfahren zu benötigen scheinen, bei denen praktisch siedende wäßrige Chlorwasserstoffsäure mit z.T. hohem Gehalt an Ammonchlorid vorliegt (vgl. US-PS 2 562 861, Beispiel 1). Es ist darauf hinzuweisen, daß die Hydrolyse bei Raumtemperatur entsprechend der Vorschrift in Org.
  • Synth. loc. cit. so lange dauert, (ca. 12 Stunden) daß dieses Verfahren schon deshalb nicht gewerblich anwendbar ist. Gegen eine Anwendung von Temperaturen höher als Raumtemperatur wiederum sprach die Angabe in Org. Synth.
  • loc. cit., Anmerkung 4, daß dabei Verfärbungen des Reaktionsproduktes auftreten.
  • Zur Erfindung ist im einzelnen das folgende zu sagen: Der Alkohol sollte in einer Menge im Reaktionsgemisch vorliegen, die von der stöchiometrischen nicht allzusehr abweicht; beispielswelse ist ein Molverhältnis zum Nitril von 1:3 bis 3:1 (d.h. das etwa 0,3 bis 3-fache, bezogen auf Mandelsäurenitril) gut geeignet; vorzugsweise werden äquimolare Mengen verwendet, um sicher ein mehrphasiges Gemisch zu erzeugen. Dessen Auftreten bzw.
  • Nichtauftreten kann leicht beobachtet und zum Maßstab für das einzuschlagende Verfahren gewählt werden.
  • Die Abtrennung der ölphase aus dem Gemisch richtet sich ebenfalls nach leicht zu beobachtenden Kennzeichen: Falls noch öllösliche Bestandteile fest vorliegen, muß man soweit erwärmen, bis sie in Lösung gehen. Im allgemeinen liegt die geeignete Temperatur je nach Alkoholmenge und -art zwischen Raumtemperatur und 900C.
  • Als Alkohole kommen niedere aliphatische, cycloaliphatische Loder araliphatische Alkohole in Betracht, z.B. alle 'Alkohole von Methanol bis 2-Äthylhexanol (also ein üblicher Octylalkohol), Cyclohexanol sowie die verfügbaren aromatisch substituierten Alkohole wie Benzylalkohol oder 2-Phenyläthanol.
  • Es ist bemerkenswert, daß auch Alkohole, die gemeinhin lösungsvermittelnd zwischen wäßrigen und öligen Phasen wirken, wie Methanol, geeignet sind; höhere Alkohole haben auch in größerem Überschuß phasentrennende Wirkung.
  • Es kann zweckmäßig sein, während der Hydrolyse nur einen Alkohol, z.B. Butanol und anschließend einen zweiten, z.B. Benzylalkohol zuzusetzen, ohne daß der Bereich der Erfindung verlassen wird.
  • Beispiel 1 Zu 2,16 kg 38 %iger Salzsäure läßt man unter Rühren innerhalb von 3 Stunden 2,08 kg 96 %iges Mandelsäurenitril in 1,11 kg Isobutanol bei ca. 40°C zulaufen. Anschließend erhitzt man innerhalb einer Stunde auf 80C und läßt noch weitere 3 Stunden nachreagieren.
  • Nun wird mit 3 kg 10 zeiger Natronlauge auf pH 1,2 eingestellt. Man trennt bei 3000 3,26 kg einer öligen Schicht ab, die 73 Gew.% Mandelsäureisobutylester und 15 Gew.% Mandelsäure enthält. Das entspricht einer Ausbeute von 97,7 % der möglichen Hydrolysatmenge.
  • Die ölige Schicht wird ohne weitere Behandlung unter kontinuierlicher Zugabe von 5,9 kg 10 %iger Natronlauge der Einmischung von Wasserdampf unterworfen bis kein Isobutanol mehr übergeht. Man behält 5,88 kg einer 43 %igen wäßrigen Lösung des Natriumsalzes von Mandelsäure zurück, entsprechend einer Ausbeute von 96,7 % bezogen auf Mandel- säurenitril. Die Lösung enthält noch 0,3 Gew. anorganische Salze.
  • Beispiel 2 Zu 2,9 kg 38 %iger Salzsäure werden unter Rühren innerhalb einer Stunde eine Mischung von 2,73 kg 97,5 Zigem Mandelsäurenitril und o,64 kg Methanol bei ca. 400C zugegeben. Man läßt 2 Stunden bei 400C und dann noch 4 Stunden bei 600C nachrühren. Danach wird mit 3,15 kg 12 %iger Natronlauge auf pH 1,2 eingestellt und bei 250C 3,86 kg einer öligen Schicht abgetrennt. Sie enthält 46,5 Gew.% Mandelsäuremethylester, 30 Gew.% Mandelsäure, 3,0 Gew.% Ammonchlorid und 1,2 Gew.; Kochsalz.
  • Die Hydrolysatausbeute entspricht 92,4 % der berechneten Menge. Wird einmal mit 0,65 kg Wasser gewaschen, so fällt der Ammonchloridgehalt auf 1,5 Gew.% und der Kochsalzgehalt auf 0,4 Gew.%. Die Gewinnung der freien Mandelsäure oder ihrer Salze kann wie vorstehend angegeben bewerkstelligt werden.
  • Beispiel 3 Zu 2,9 kg 38 %iger Salzsäure werden unter Rühren innerhalb von 2 Stunden 273 kg 97,5 %iges Mandelsäurenitril und 242 kg 98 %iger Benzylalkohol bei ca. 300C zudosiert.
  • Man läßt 5 Stunden bei 400C nachreagieren. Danach wird mit 3,2 kg 10 %iger Natronlauge auf pH 1,2 gestellt und bei 700C 5,5 kg organische Schicht abgetrennt.
  • Sie enthält 45,3 Gew.% Mandelsäurebenzylester, 21 Gew.% Mandeisäure, 0,6 Gew.% Ammonchlorid und 0,1 Gew.% Kochsalz. Die Hydrolysatausbeute entspricht 89,5 % der ,berechneten Menge.

Claims (6)

  1. ipatentansprüche i. Verfahren zur Herstellung von Mandelsäure durch Hydrolyse von Mandelsäurenitril mittels wäßriger Chlorwasserstoffsäure und Gewinnung von Mandelsäure und/oder ihren Verbindungen aus dem wäßrigen Reaktionsgemisch, dadurch gekennzeichnet, daß man die Hydrolyse in Gegenwart eines niedermolekularen Alkohols vornimmt und aus dem erhaltenen mehrphasigen Reaktionsgemisch Mandelsäure und deren Ester in Form der öligen Phase gewinnt.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das Reaktionsgemisch vor der Ab trennung der öligen Phase soweit neutralisiert, daß die überschüssige Chlorwasserstoffsäure als Salz und die Mandelsäure in freier Form vorliegt.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man 0,3 bis 3 Mol Alkohol je Mol Mandelsäurenitril anwendet.
  4. 4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man einen aliphatischen bzw. araliphatischen Alkohol mit 1 bis 8 C-Atomen verwendet.
  5. 5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man Isobutanol verwendet.
  6. 6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Hydrolyse bei 40 bis 800C vornimmt.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AT500468A1 (de) * 2000-04-17 2006-01-15 Dsm Fine Chem Austria Gmbh Verfahren zur herstellung von optisch und chemisch hochreinen (r)- oder (s)- -hydroxycarbonsäuren

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DD32558A (de) *
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