DE3247995C2 - Verfahren zur Herstellung von Uracil - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Her­ stellung von Uracil durch hydrolytische Deaminierung von Isocytosin.

Es wurde bereits nach J. Am. Chem. Soc. 29 (1903) 503 Iso­ cytosin mit 20%iger wäßriger Schwefelsäure auf 145 bis 150°c erhitzt, jedoch wurde nur ein Anteil ("a portion") in Uracil umgewandelt. Das nachfolgende Vergleichsbeispiel A klärt mit Hilfe der Apparatur des Beispiels 1, daß der andere Anteil des Feststoffes aus Isocytosinsulfat besteht, worin nur Spuren von Uracil gefunden werden konnten. Es war auch nicht zu erwarten, daß diese Ergebnisse verbessert werden konnten, denn einerseits bildet das isomere Cytosin (4-Amino-2-hydroxypyrimidin) in 20%iger Schwefelsäure bei 150 bis 170°C in drei Stunden nur zu 15% Uracil (loc. cit. S. 494) und andererseits ist bekannt, daß die 2-Aminogruppe in Pyrimidin im Vergleich zur 4-Aminogruppe sehr schwer in Gegenwart von Säuren als Katalysatoren verseift wird (J. Am. Chem. Soc. 71 (1949), 2282 und J. Org. Chem. 29 (1964), 2674). Da nun Isocytosin und seine Salze ebenso wie Uracil im Reak­ tionsmedium schwer löslich sind, würde eine verbesserte aber noch unvollständige Bildung von Uracil keinen Erfolg bringen. Nur eine vollständige Umsetzung zu Uracil wäre auf Grund der sehr schwierigen und verlustreichen Trennung von Isocytosin bzw. seinen Salzen und Uracil die Voraus­ setzung zur Erzielung von reinem Uracil und einer hohen Ausbeute.

In entsprechender Weise ist aus den nachfolgenden zitierten Literaturstellen nicht entnehmbar, daß substituierte Derivate des Isocytosins die entsprechend substituierten Uracile in guter Reinheit und Ausbeute bilden und den Schluß zulassen, daß aus Isocytosin ohne zusätzliche und schwierige Reinigungsschritte Uracil in hoher Ausbeute und Reinheit zu erhalten wäre.

So werden nach Beilsteins Handbuch der organischen Chemie, 4. Aufl., Band XXIV S. 313 nur teilweise Uracil und nach Berichte 41 (1908) S. 176-186 mit konz. LHCI Alkyluracile nur in geringer Ausbeute und Reinheit erhalten.

Nach J. prakt. Chemie 47 (1893), S. 201-221 ergab konz. HCI nur geringe Mengen Phenyluracil und nach Nature 189 (1961), S. 828-829 entsteht aus 2-Methylamino-pyrimidin teilweise 2-Hydroxypyrimidin.

Es bestand daher die Aufgabe, Uracil nach einem technisch einfach durchführbaren Verfahren aus gut zugänglichen Aus­ gangsstoffen in hoher Ausbeute und Reinheit unter Vermei­ dung von umweltbelastenden Abfallstoffen herzustellen.

Gegenstand der Erfindung ist daher ein Verfahren zur Her­ stellung von Uracil, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß Isocytosin mit wäßrigen oder Wasser enthaltenden Lösungen von Säuren bei Temperaturen von 155°C bis 200°C umgesetzt wird und das Molverhältnis von Isocytosin zur Säure 1 : 5/n oder darüber beträgt, wobei n die Wertigkeit der Säure angibt.

Es ist sehr bemerkenswert und überraschend, daß Isocytosin bei Temperaturen von 155°C und darüber in kurzer Zeit durch wäßrige Mineralsäuren so vollständig in Uracil über­ führt und so rein und frei von Isocytosin abgeschieden wird, daß keine Reinigung und keine Trennung von Uracil und Isocytosin bzw. seinen Salzen erforderlich wird.

Zur Durchführung des Verfahrens wird Isocytosin in der wäßrigen oder Wasser enthaltenden Lösung einer Säure suspendiert und in einem Druckgefäß bei Temperaturen von mindestens 155°C zur Umsetzung gebracht. Nach Reaktions­ ende wird das ausgeschiedene feste Uracil von der Reak­ tionslösung abgetrennt und durch Waschen mit Wasser rein und frei von Isocytosin erhalten. Bei 155°C beträgt die Reaktionszeit bei Verwendung von Schwefelsäure überraschend nur zwei Stunden. Geeignete Säuren sind besonders Mineralsäuren wie Schwefelsäure, Phosphorsäure oder Salzsäure, gegebenenfalls auch schwächere anorganische Säuren wie z. B. Kohlensäure oder organische Säuren wie Essigsäure oder Chloressigsäure.

Beispiel 1

22,2 g (0,2 Mol) Isocytosin werden mit 78,5 g einer 15gew.-%igen wäßrigen Schwefelsäure (0,12 Mol H₂SO₄) in einem Autoklaven 2 Stunden auf 155°C erhitzt. Nach dem Abkühlen auf 20°C wird der Feststoff abfiltriert, mit Wasser sulfatfrei gewaschen und getrocknet. Es werden 20,6 g (92,0% d. Th.) Uracil erhalten.
Schmp.: <335°C (Zers.)
IR-spektroskopisch ist keine Isocytosin nachweisbar.

Vergleichsbeispiel A

Der Versuch des Beispiels 1 wird wiederholt, jedoch bei einer Reaktionstemperatur von 145°C und 8 Stunden Reak­ tionszeit. Es werden 25,1 (78,5%) Isocytosinsinsulfat (2 C₄H₅N₃O×H₂SO₄) als Feststoff erhalten, der nach der IR-Analyse nur Spuren von Uracil enthält.
Schmp.: 270 bis 275°C.

Beispiel 2

Der Versuch des Beispiels 1 wird wiederholt, jedoch bei einer Reaktionstemperatur von 180°C. Es werden nach 2 Stunden Reaktionszeit 20,8 g (92,8% d. Th.) Uracil er­ halten.
Schmp.: <355°C (Zers.)
IR-spektroskopisch ist kein Isocytosin nachweisbar.

Beispiel 3

22,2 g (0,2 Mol) Isocytosin werden mit 70,6 g einer 25%igen wäßrigen Phosphorsäure (0,18 Mol H₃PO₄) 5 Stunden auf 155°C erhitzt. Nach dem Abkühlen auf 20°C wird der Feststoff abfiltriert, mit Wasser phosphatfrei gewaschen und getrocknet. Es werden 20,7 g (92,4% d. Th.) Uracil erhalten.
IR-spektroskopisch ist kein Isocytosin nachweisbar.

Beispiel 4

22,2 g (0,2 Mol) Isoscytosin und 20,8 g (0,22 Mol) Chlor­ essigsäure in 75 ml Wasser werden 5 Stunden auf 180°C erhitzt. Nach dem Abkühlen auf 20°C wird der Feststoff abfiltriert und mit Wasser neutral gewaschen. Es werden 15,9 g (71,0% d. Th.) Uracil erhalten.
Schmp.: <335°C (Zers.)
IR-spektroskopisch ist kein Isocytosin nachweisbar.

Claims (2)

1. Verfahren zur Herstellung von Uracil, dadurch gekenn­ zeichnet, daß Isocytosin mit

• a) 5 bis 40gew.-%igen wäßrigen oder Wasser enthaltenden Lösungen von Säuren bei Temperaturen von 155°C bis 200°C umgesetzt wird.
• b) und das Molverhältnis von Isocytosin zu Säure 1 : 1/n bis 1 : 5/n beträgt, wobei n die Wertigkeit der Säure bedeutet.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Säuren Schwefelsäure, Phosphorsäure oder Salzsäure verwendet werden.