DE3390188T1

DE3390188T1 - Verfahren zum Herstellen von Aminoalkylsulfonsäuren

Info

Publication number: DE3390188T1
Application number: DE19833390188
Authority: DE
Inventors: Kenichi Mobara Chiba Arai; Kouzou Iwasaki; Yoshiaki Yokohama Kanagawa Noguchi; Isamu Zushi Kanagawa Yamamoto
Original assignee: Mitsui Toatsu Chemicals Inc
Current assignee: Mitsui Toatsu Chemicals Inc
Priority date: 1982-09-08
Filing date: 1983-09-07
Publication date: 1984-09-20
Also published as: KR900001077B1; EP0119274B1; DE3390188C2; US4657704A; KR840006333A; EP0119274A1; EP0119274A4; GB8410801D0; WO1984000958A1; GB2136809B; GB2136809A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Aminoalkylsulfonsäuren zu geringen Produktionskosten und mit einer hohen Ausbeute.

Stand der Technik:

Aminoalkylsulfonsäuren sind brauchbare Verbindungen als Zwischenausgangsmaterialien für pharmazeutische Produkte, oberflächenaktive Mittel oder Schaumerzeuger, pH-Puffer usw. Von diesen Aminoalkylsulfonsäuren ist 2-Aminoäthylsulfonsäure eine äußerst gut brauchbare Verbindung, weil sie per se solche pharmakologischen Wirkungen wie Entgiftungswirkung, Ermüdung abbauende Wirkung und Nähr- und Stärkungswirkung oder tonische Wirkung aufweist.

Die folgenden Verfahren waren bisher als Herstellungsverfahren für Aminoalkylsulfonsäuren bekannt:

(1) das Umsetzen von Schwefeldioxidgas und Wasser mit Äthylenimin (japanische Patentveröffentlichungen No.23007/1965 und 16807/1972);

(2) das Umsetzen von Äthylenchlorid mit Natriumsulfit, um Natrium-2-chloräthylsulfonat zu bilden, mit dem eine flüssige Mischung von wasserfreiem Ammoniak oder eine 27 % wässrige Lösung von Ammoniak und Ammoniumcarbonat oder ein Alkylamin unter erhöhtem Druck erhitzt wird, um diese zusammen umzusetzen (Ind. Eng. Chem., 39, 906 (1947));

(3) das Umsetzen einer Hydroxylalkylsulfonsäure mit Ammoniak oder einem Alkylamin unter erhöhtem Druck (U.S.-Patente No. 1 932 907 und 1 999 614);

(4) das Oxidieren von 2,2-disubstituiertem Thiazolidin mit Wasserstoffperoxid (japanische Patentoffenlegungsschrift No. 26654/1982);

(5) das Umsetzen von 2-Aminoäthanolsulfat mit Natriumsulfit (J. Chem. Soc, 1943, 4) und

(6) das Umsetzen eines Halogenwasserstoffsalzes eines 2-Halogenäthylamins mit einem Sulfit (Ind. Eng. Chem., 39, 906 (1947) und J. Am. Chem. Soc, 58, 191 (1936)).

Diese herkömmlichen Verfahren werden jedoch von solchen schwierigen Problemen begleitet, wie sie nachfolgend beschrieben werden. Das Verfahren (1) bringt einige ernste Gefahren vom Standpunkt der Sicherheit mit sich, da bei ihm als Ausgangsmaterialien Äthylenimin, das äußerst stark giftig und karzinogen und außerdem teuer ist, und Schwefeldioxid, das Brustschmerzen, Husten und Atembeschwerden verursacht, wenn es eingeatmet wird, verwendet werden. Außerdem ist die Reaktion äußerst exotherm und bringt deshalb ein starkes Pro-

blem vom Standpunkt der Reaktionssteuerung beim Durchführen der Reaktion im industriellen Maßstab mit sich. Bei
den Verfahren (2) oder (3) ist es notwendig, die Reaktion durch Erhitzen von Ammoniak oder einem Alkylamin unter erhöhtem Druck durchzuführen. Die Verfahren (2) und (3) besitzen jeweils auch den weiteren Nachteil, daß ihre industrielle Anwendung äußerst teure Produktionseinrichtungen erforderlich macht. Andererseits erfordert das Verfahren
(4), daß Wasserstoffperoxid verwendet wird, welches sehr
gefährlich bei seiner Handhabung ist, und bietet deshalb
ein Sicherheitsproblem. Außerdem wird der Betrieb beschwerlich,weil Ketone, die als Nebenprodukte anfallen, zurückgewonnen und zurückgeführt werden müssen. Bei den einzelnen Verfahren (5) und (6) besteht ein Vorteil darin, daß
die Ausgangsmaterialien leicht zu handhaben sind, weil sie ungefährliche Verbindungen sind. Sie werden jedoch von solchen Problemen begleitet, wie sie nachstehend beschrieben werden. In dem Verfahren (5) verläuft die Reaktion zwischen dem Sulfat und Natriumsulfit äußerst langsam und erfordert das Aufheizen über eine lange Zeitdauer. Weiterhin ist das Sulfat per se eine Verbindung, die zur Hydrolyse neigt.
Aufgrund der Hydrolyse des Sulfats beim Durchlaufen einer Reaktion mit Natriumsulfit wird unvermeidbar Monoäthanolamin als Nebenprodukt erzeugt. Zusätzlich zu einer äußerst niedrigen Ausbeute bringt das Verfahren (5) eine Vielzahl von Problemen wie die Abtrennung und Rückgewinnung des so

mit sich
als Nebenprodukt angefallenen Monoäthanolamins/ Obgleich

das Verfahren (6) eine relativ hohe Ausbeute, z.B. 80% im Falle von 2-Bromäthylamin, erzielen kann, ist die Ausbeute noch ungenügend, um das Verfahren (6) in einem industriellen Maßstab anzuwenden. Um die Ausbeute noch höher zu machen, ist es unerläßlich, das Sulfit in großem Überschuß einzusetzen, wobei jedoch ein anderes Problem in Bezug auf die Abtrennung und Rückgewinnung des Sulfits entsteht. Im Falle

von 2-Chloräthylamin kann das Verfahren (6) eine Ausbeute liefern, die noch niedriger als die des Verfahrens (5) ist, und kann deshalb nicht als ein industrielles Herstellungsverfahren angesehen werden.

Wie im einzelnen beschrieben wurde, wurde also keines der herkömmlichen Verfahren als ein zufriedenstellendes Verfahren angesehen, weil sie alle von schwerwiegenden Nachteilen in Bezug auf ihre Ausgangsmaterialien per se begleitet sind, oder wenn die Ausgangsmaterialien sichere Substanzen sind, die Ausbeuten niedrig sind oder beschwerliche Nachbehandlungen erforderlich sind.

Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben eine ausgedehnte Untersuchung über das Verfahren (6) durchgeführt, indem sie Ausgangsmaterialien verwendeten, die extrem sicher und leicht zu handhaben sind, und zwar im Hinblick auf die Entwicklung eines industriell anwendbaren Verfahrens.

Sie haben als ein Ergebnis gefunden, daß 3 Typen von Reaktionen, die durch die folgenden Reaktionsformeln jeweils entsprechend wiedergegeben werden, in dem Reaktionssystem eines Sulfits und eines halogenierten Alkylamins auftreten.

I R.

R.

C I

R.

NHR₃-HX +

Z Ti

R.

—Γ C-

R-

-NHR₃ + 2MX

2 ^Jn

HO-rC NHR₃HX + HX

2 ^J

C —

R,

NHR₃-HX +

R.

NHR.

C R.

-H

2HX

(In den vorstehenden Reaktionsformeln haben

w R-,

3'

η und M die gleichen Bedeutungen, wie sie später in der allgemeinen Formel (I) und (II) in dieser Beschreibung definiert werden).

Bei dem vorstehend beschriebenen herkömmlichen Verfahren, bei dem ein Sulfit und ein halogeniertes Alkylamin miteinander unter Rückfluß umgesetzt werden, läuft die Hydrolysereaktion, die durch die Reaktionsformel (2) dargestellt wird, gleichzeitig neben der Hauptreaktion, die durch die Reaktionsformel (1) dargestellt wird, ab. Auf diese Weise ist die Ausbeute der gewünschten Verbindung sehr niedrig. Die Reaktion, die durch die Reaktionsformel (3) wiedergegeben wird und bisher noch nicht bekannt war, scheint zu bewirken, daß die Ausbeute weiter gesenkt wird, weil eine große Uberschußmenge eines halogenierten Alkylamins bei erhöhten Temperaturen relativ zu einer Aminoalkylsulfonsäure, die in Übereinstimmung mit der Reaktionsformel (1) gebildet wird, vorhanden ist und sich das Reaktionssystem unter Bedingungen befindet, die äußerst leicht die Reaktion der Reaktionsformel (3) auslösen. Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben dann eine weitere intensive Untersuchung im Hinblick auf die Entwicklung eines Verfahrens durchgeführt, das in der Lage ist, die Nebenreaktionen zu unterdrücken, die jeweils durch die entsprechenden Reak-

.a-

tionsformeln (2) und (3) dargestellt werden. Als ein Ergebnis haben sie gefunden, daß die Nebenreaktionen unterdrückt werden können, indem die Reaktionsbedingungen geeignet gewählt werden, was zur Fertigstellung dieser Erfindung führte.

Beschreibung der Erfindung:

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Aminoalkylsulfonsäure, die durch die allgemeine Formel (III) :

Γ R>|

HO₀S

-NHR

wiedergegeben wird, worin R₁, R- und Ro jeweils ein Wasserstoffatom, eine Alkylgruppe mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen oder eine hydroxylhaltige Alkylgruppe mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen sind und gleich oder verschieden sein können, und η eine ganze Zahl von 2 oder 3 bezeichnet, wobei dieses Verfahren das Umsetzen eines Sulfits, das durch die allgemeine Formel (I):

M₂SO₃ (I)

dargestellt wird, worin M ein Alkalimetall oder Ammonium bezeichnet, mit einem halogenierten Alkylamin, das durch die allgemeine Formel (II):

C --

^R2 η

- 3-

wiedergegeben wird, wobei X ein Chlor-, Brom- oder Jodatom bezeichnet und R₁, R„, R_ und η die gleichen Bedeutungen besitzen, wie sie vorstehend angegeben wurden, umfaßt, indem das halogenierte Alkylamin nach und nach entweder kontinuierlich oder unterbrochen über eine bestimmte Zeitdauer zu einer wässrigen Lösung von dem Sulfit hinzugegeben wird, wobei diese wässrige Lösung auf eine Temperatur von wenigstens 5O°C erhitzt worden ist.

Nach dem Verfahren dieser Erfindung kann eine gewünschte Aminoalkylsulfonsäure mit einer hohen Ausbeute hergestellt werden, wobei Materialien verwendet werden, die sicher und ungefährlich und leicht zu handhaben sind, und Nebenreaktionen unterdrückt sind.

Beste Ausführungsform zur Durchführung der Erfindung:

Als ein Sulfit, das bei der praktischen Durchführung des Verfahrens dieser Erfindung brauchbar ist, können Natrium-, Kalium- oder Ammoniumsulfit genannt werden, was leicht erhältlich ist. Andererseits umfassen Beispiele für halogenierte Alkylamine 2-Halogenäthylamine, N-Methy1-2-halogenäthylamine, N-Äthyl-2-halogenäthylamine, N-(2-Hydroxyäthyl)-2-halogenäthylamine, N-Propyl-2-halogenäthylamine, 3-Halogenpropylamine, N-Methyl-3-halogenpropylamine, 2-Halogenpropylamine, N-(2-Hydroxypropyl)-2-halogenpropylamine, 1~Methyl-2-halogenäthylamine, 2-Halogenbutylamine usw. In diesen Verbindungen können die Halogene entweder Chlor, Brom oder Jod sein. Diese Verbindungen können leicht durch Verfahren hergestellt werden, die an sich zum Stand der Technik gehören, und zwar (1) durch Umsetzen von Thionylchlorid mit einem Alkanolamin (deutsche Offenlegungsschrift 27 01 215 (1978)), (2) durch Bewirken, daß eine Halogenwasserstoff säure auf ein Alkanolamin einwirkt, oder auf

ähnliche Weise.

Bei der vorliegenden Erfindung kann das Herstellungsverfahren einer Aminoalkylsulfonsäure auf die folgende Weise durchgeführt werden. Und zwar wird eine wässrige Lösung von einem Sulfit im voraus erhitzt, zu der ein halogeniertes Alkylamin entweder so wie es ist oder in der Form einer wässrigen Lösung nach und nach entweder kontinuierlich oder unterbrochen über eine bestimmte Zeitdauer hinzugegeben wird (hier im folgenden als "portionierte Zugabe" oder "Zugabe in Teilen" bezeichnet). Dann wird die Reaktionsmischung unter Rühren bei der gleichen Temperatur über eine vorherbestimmte Zeitdauer erhitzt oder wird stufenweise erhitzt, um die Reaktion fertigzustellen.

Viele der Halogenwasserstoffsalze von halogenierten Alkylaminen sind hygroskopisch. Deshalb ist es besser vom Standpunkt der leichten Handhabung, sie in Form wässriger Lösungen zuzugeben.

Die Konzentration der wässrigen Lösung des Sulfits kann vorzugsweise von 10% bis zur Sättigung reichen. Obgleich die Reaktion noch ausreichend fortschreitet, selbst wenn die Konzentration niedriger als 10% ist, erfordert die Verwendung einer derartig niedrigen Konzentration eine große Reaktionsapparatur, wenn die Aminoalkylsulfonsäure in einem industriellen Maßstab erzeugt wird. Deshalb ist eine derartig niedrige Konzentration nicht wirtschaftlich. Es ist unnötig, das Sulfit über die Sättigung in einen Aufschlämmungszustand hinzuzugeben, da zufriedenstellende Wirkungen bei Konzentrationen erreicht werden, die niedriger als Sättigung sind. Andererseits kann die Konzentration einer wässrigen Lösung des Halogenwasserstoffsalzes eines halogenierten Alky!amins, welche wässrige Lösung in Teilen

zugegeben wird, vorzugsweise von 10% bis Sättigung reichen, gemessen in Werten des Halogenwasserstoffsalzes. Obgleich die Reaktion noch bei einer Konzentration fortschreiten kann, die niedriger als 10% ist, erfordert eine niedrige Konzentration große Produktionseinrichtungen und ist deshalb unwirtschaftlich, wenn die Reaktion in einein industriellen Maßstab durchgeführt wird.

Das halogenierte Alkylamin wird, wie oben beschrieben, in Teilen zu der wässrigen Lösung von dem Sulfit bei der vorliegenden Erfindung zugegeben. Die Rate der Zugabe kann vorzugsweise 0,1 bis 1,0 Mol/h im Mittel für das halogenierte Alkylamin pro Mol des Sulfits sein. Die Zeitdauer der Zugabe kann entsprechend mit der Temperatur zur Zeit der Zugabe und dem molaren Verhältnis des Sulfits und des halogenierten Alkylamins, das umgesetzt werden soll, variieren. Die Zeitdauer der Zugabe kann kürzer gemacht werden, wenn die Temperatur ansteigt oder das molare Verhältnis größer wird. Es wird jedoch im allgemeinen bevorzugt, daß die Zeitdauer der Zugabe von 30 Minuten bis zu 10 Stunden reicht.

Irgendwelche Raten der Zugabe, die 1,0 Mol/h überschreiten, oder irgendwelche Zeitdauern der Zugabe, die kürzer als 30 Minuten sind, werden nicht bevorzugt, weil die Wirkungen der portionierten Zugabe nicht zu einem merklichen Ausmaß zur Geltung gebracht werden können. Andererseits wird es nicht bevorzugt, in irgendwelchen Raten zuzugeben, die niedriger als 0,1 Mol/h sind, oder über irgendwelche Zeitdauern zuzugeben, die 10 Stunden übersteigen, weil eine derartige Weise der Zugabe längere Reaktionszeit erfordert, jedoch nicht in der Lage ist, irgendwelche zusätzlichen Wirkungen trotz einer derartig längeren Reaktionszeit hervorzurufen. Die Temperatur der wässrigen Sulfitlösung kann vorzugsweise von 50°C bis zu ihrem Siedepunkt reichen oder

- ie -

-AX.

insbesondere von 50°C bis 60 C, wenn das halogenierte Alkylamin in Teilen zugegeben wird. Obgleich die Reaktion noch fortschreiten kann, selbst wenn die Temperatur niedriger als 50°C ist, erfordert die Anwendung einer derartig niedrigen Temperatur eine längere Reaktionszeit und wird deshalb nicht bevorzugt. Nach der portionierten Zugabe kann das Erhitzen durchgeführt werden, indem die Reaktionsmischung bei der gleichen Temperatur im Bereich von 50°C bis zum Siedepunkt über eine vorherbestimmte Zeitdauer erhitzt wird. Es wird jedoch bevorzugt, die Temperatur der Reaktionsmischung stufenweise zu erhöhen, um die Reaktion durchzuführen. Der Ausdruck "die Temperatur der Reaktionsmischung stufenweise zu erhöhen", wie er hier verwendet wird, bedeutet, daß die Temperatur der Reaktionsmischung um einen vorherbestimmten Grad mit einem vorherbestimmten Intervall erhöht wird, und die Reaktionsmischung wird dann bei der so erhöhten Temperatur für eine gewisse Zeitdauer gehalten, und diese Verfahrensschritte werden dann intermittierend wiederholt. Spezieller wird der Temperaturbereich von der Temperatur zu dem Zeitpunkt der Zugabe des halogenierten Alkylamins in Teilen bis zu dem Siedepunkt in 2 bis 5 Abschnitte unterteilt und die Temperatur der Reaktionsmischung wird stufenweise um 10 bis 20°C mit einem Intervall von 0,5 bis 4 Stunden erhöht. Es ist nicht wesentlich verschieden von dem üblichen kontinuierlichen Temperaturerhöhungsverfahren, die Temperatur in einer Zeitdauer, die kürzer als 0,5 Stunden ist, zu erhöhen, was zu einer abgesenkten Ausbeute vermutlich aufgrund des Auftretens von Nebenreaktionen führt. Es wird nicht bevorzugt, die Reaktionsmischung bei der gleichen Temperatur über eine Zeitdauer, die länger als 4 Stunden ist, zu halten, weil die Reaktionszeit unangemessen lang wird.

Die Erhitzungszeit kann in Abhängigkeit von der Temperatur variieren. Es wird jedoch bevorzugt, über eine Zeitdauer von 30 Minuten bis zu 10 Stunden zu heizen. Wenn die Reaktionstemperatur stufenweise geändert wird, wird es bevorzugt, die Reaktionsmischung für 1 bis 10 Stunden zu heizen. Irgendwelche Heizzeitdauern, die kürzer als 30 Minuten sind, werden nicht bevorzugt, weil die Reaktion noch nicht zum Abschluß gebracht worden ist und die Ausbeute noch niedrig ist. Andererseits ist es unnötig, über irgendwelche Zeitdauern über 10 Stunden hinaus zu heizen, weil zufriedenstellende Wirkungen mit einer Heizperiode von 10 Stunden oder kürzer erzielt werden können.

Bei der vorliegenden Erfindung kann das Sulfit in einer Menge des 1 bis 3-fachen des Äquivalents von dem halogenierten Alkylamin verwendet werden. Wenn die Reaktionsmischung stufenweise erhitzt wird, kann das Sulfit in einer Menge des 1 bis 1,5-fachen, oder spezieller 1,05 bis 1,25-fachen des Äquivalents des halogenierten Alkylamins verwendet werden. Wenn das Sulfit in irgendwelchen Mengen verwendet werden sollte, die kleiner als das Äquivalent des halogenierten Alkylamins sind, wird eine merkliche Verringerung in der Ausbeute aus dem möglichen Grund eintreten, daß das Salz des überschüssigen halogenierten Alkylamins unerwünschte Nebenreaktionen durchläuft. Es ist andererseits unnötig, das Sulfit in irgendwelchen Mengen, die größer als das 3-fache des Äquivalents des halogenierten Alkylamins sind, zu verwenden, da zufriedenstellende Wirkungen mit dem Einsatz des Sulfits in einer Menge, die nicht mehr als das 3-fache des halogenierten Alkylamins beträgt, erhalten werden können.

Die Abtrennung der Aminoalkylsulfonsäure von der flüssigen Reaktionsmischung kann durch irgendein an sich im Stand der Technik bekanntes Verfahren nach Fertigstellung der

Reaktion durchgeführt werden. Beispielsweise wird Wasser durch Destillation von der flüssigen Reaktionsmischung entfernt. Dann wird Chlorwasserstoffsäure hinzugegeben, um die Aminoalkylsulfonsäure zu lösen, woraufhin das Entfernen des entstehenden anorganischen Salzes durch Filtrieren folgt. Die entstehende Chlorwasserstoffsäurelösung, die die Aminoalkylsulfonsäure enthält, wird konzentriert. Das gewünschte Produkt kann in Form von Kristallen durch Zugabe von Äthanol zu dem Konzentrat ausgefällt werden. Cas gewünschte Produkt kann auf diese Weise durch Filtrieren aufgesammelt werden.

Eine Aminoalkylsulfonsäure kann auf diese Weise mit einer hohen Ausbeute nach dem Verfahren dieser Erfindung hergestellt werden, indem nur Ausgangsmaterialien verwendet werden, die äußerst sicher und ungefährlich und deshalb leicht zu handhaben sind und auch nicht teuer sind.

Die Erfindung wird im folgenden in näheren Einzelheiten durch die folgenden Beispiele beschrieben.

Beispiel 1:

In einen einen Liter fassenden 5-Halskolben, der mit einem "- Rührwerk, Rückflußkondensator, Tropftrichter, N₂~Einblasöffnung und Thermometer ausgestattet war, wurden 2 6,8 g (0,2 Mol) Ammoniumsulfitmonohydrat und 107,3 g Wasser gegeben , und der Inhalt wurde unter einem N„-Gasstrom gerührt, um das erstere in dem letzteren zu lösen.

In den Tropftrichter wurde eine Lösung gegeben, die durch Lösen von 59,76 g (0,2 Mol) 2-JodäthylaminJodwasserstoff in 239,04 g Wasser hergestellt worden war. Die wässrige Lö-

-VS-

AS*

sung von Ammoniumsulfit wurde auf 5O°C in dem Kolben erhitzt, wozu die wässrige Lösung von 2-JodäthylaminJodwasserstoff tropfenweise von dem Tropftrichter im Verlaufe von 9 Stunden hinzugegeben wurde. Nach Fertigstellung der tropfenweisen Zugabe wurde die Reaktionsmischung kontinuierlich weitere 9 Stunden auch bei 5O°C gerührt. Die obige Reaktion wurde immer unter dem N₂-Gasstrom durchgeführt.

Nach Beendigung der Reaktion wurde Wasser unter Unterdrücken entfernt. Dann wurden 120 ml konzentrierte Chlorwasserstoff säure zu dem Rückstand hinzugegeben, um so das entstehende Taurin zu lösen. Danach wurden unlösliche anorganische Salze durch Filtrieren entfernt. Das Filtrat wurde zu 100 ml konzentriert, wozu 100 ml Äthanol hinzugegeben wurden, um zu bewirken, daß Taurin in Form von Kristallen erschien. Die Kristalle wurden durch Filtrieren abgetrennt. Ausbeute: 23,3 g (93%).Seine IR- und NMR-(kernmagnetische Resonanz-)Daten waren in Übereinstimmung mit denjenigen seines entsprechenden Standards (d.h. seiner üblichen Werte).

Elementaranalyse: Berechnet für C₂H₇NO₃S: C, 19,19;

H, 5,64; N, 11,19; S, 25,62. Gefunden: C, 19,21; H, 5,71; N, 11,18; S, 25,37.

Beispiel 2:

In einen 300 ml fassenden 5-Halskolben, der mit einem Rührwerk, Rückflußkondensator, Tropftrichter, N₂-Einblasöffnung und Thermometer ausgestattet war, wurden 47,5 g (0,3 Mol) wasserfreies Kaliumsulfit und 47,5 g Wasser gegeben. Der Inhalt wurde unter einem N₂~Gasstrom gerührt, um das wasserfreie Kaliumsulfit in Wasser zu lösen. Zusätzlich

wurde der Tropftrichter mit einer Lösung beschickt, die durch Lösen von 41,0 g (0,2 Mol) 2-Bromäthylaminbromwasserstoff in 41,0 g Wasser hergestellt worden war.

Die wässrige Lösung von Kaliumsulfit wurde auf 70⁰C in dem Kolben erhitzt, wozu die wässrige Lösung von 2-Bromäthylaminbromwasserstoff tropfenweise über 5 Stunden von dem Tropftrichter hinzugegeben wurde.

Nach Beendigung der tropfenweisen Zugabe wurde die Reaktionsmischung auf 80°C erhitzt, wo das Rühren der Reaktionsmischung 4 Stunden lang fortgesetzt wurde. Die obige Reaktion wurde immer unter dem N₂~Gasstrom durchgeführt.

Nach Fertigstellung der Reaktion wurde die Isolation von Taurin auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 durchgeführt.

Ausbeute: 23,8 g (95%). Seine IR- und NMR-Daten stimmten mit denjenigen seines entsprechenden Standards überein.

Elementaranalyse: Berechnet für 02H-NO₃S: C, 19,19; H, 5,64;

N, 11,19; S, 2 5,62.

Gefunden: C, 19,10; H, 5,56; N, 11,01; S, 25,77.

Beispiel 3:

In einen 500 ml fassenden 5-Halskolben, der mit einem Rührwerk, Rückflußkondensator, Tropftrichter, N^-Einblasöffnung und Thermometer ausgestattet war, wurden 50,4 g (0,4 Mol) wasserfreies Natriumsulfit und 178,1 g Wasser gegeben. Der Inhalt wurde unter einem N2~Gasstrom gerührt, um wasserfreies

Natriumsulfit in Wasser zu lösen. Weiterhin wurde der Tropftrichter mit einer Lösung beschickt, die durch Lösen von 23,2 g (0,2 Mol) 2-Chloräthylaminchlorwasserstoff in 5,8 g Wasser hergestellt worden war.

Die wässrige Lösung von Natriumsulfit in dem Kolben wurde auf eine Temperatur erhitzt, bei der Wasser rückfließen konnte. Zu der so erhitzten wässrigen Lösung von Natriumsulfit wurde die wässrige Lösung von 2-Chloräthylaminchlorwasserstoff tropfenweise im Verlauf von 40 Minuten von dem Tropftrichter zugegeben. Nach Beendigung der tropfenweisen Zugabe wurde der Inhalt des Kolbens weitere 40 Minuten gerührt, und zwar auch bei der Wasserrückflußtemperatur. Die obige Reaktion wurde immer unter dem N₂-Gasstrom durchgeführt.

Die Isolation von Taurin nach Beendigung der Reaktion wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 durchgeführt.

Ausbeute: 24,3 g (97%). Seine IR- und NMR-Daten waren in Übereinstimmung mit denjenigen seines entsprechenden Standards.

Elementaranalyse: Berechnet für C₂H₇NO₃S: C, 19,19; H, 5,64;

N, 11,19; S, 25,62.

Gefunden: C, 19,15; H, 5,56; N, 11,03; S_f 25,70.

Beispiel 4:

Ein 500 ml fassender 5-Halskolben, der mit einem Rührwerk, Rückflußkondensator, einer Pulverzuführungsöffnung, N₂-Einblasöffnung und Thermometer ausgestattet war, wurde mit 75,6 g (0,6 Mol) wasserfreiem Natriumsulfit und 267,2 g

- Vs -

Wasser beschickt. Unter einem N₂~Gasstrom wurde wasserfreies Natriurnsulfit in Wasser gelöst. Die entstandene Lösung wurde auf 8O°C erhitzt, wozu 23,2 g (0,2 Mol) 2-Chloräthylaminchlorwasserstoff in Portionen über 3 Stunden hinzugegeben wurde. Nach Beendigung der Zugabe wurde das. Rühren 3 Stunden lang bei der gleichen Temperatur fortgesetzt. Die obige Reaktion wurde immer unter dem N₂-Gasstrom durchgeführt.

Tach Fertigstellung der Reaktion wurde die Isolation von Taurin auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 durchgeführt. ■

Ausbeute: 24,0 g (96%). Seine IR- und NMR-Daten waren in Übereinstimmung mit denjenigen seines entsprechenden Standards .

Elementaranalyse: Berechnet für C₂H₇NO₃S: C, 19,19; H,

5,64; N, 11,19; S, 25,62.

Gefunden: C, 19,25; H, 5,74; N, 11,01; S, 25,82.

Beispiel 5:

In einen 500 ml fassenden 5-Halskolben, der mit einem Rührwerk, Thermometer, Tropftrichter, Rückflußkondensator und Np-Einblasöffnung ausgestattet war, wurden 50,4 g (0,4 Mol)wasserfreies Natriumsulfit und 178 g Wasser gegeben. Der Inhalt wurde unter einem N₂~Gasstrom gerührt, um wasserfreies Natriumsulfit in Wasser zu lösen.

Der Tropftrichter wurde mit 55,1 g einer 80%igen wässrigen Lösung (0,38 Mol) 2-Chloräthylaminchlorwasserstoff beschickt.

-VT-

Die wässrige Lösung von Natriumsulfit in dem Kolben wurde auf 55°C erhitzt, bei welcher Temperatur die wässrige Lösung von 2-Chloräthylaminchlorwasserstoff tropfenweise über 4 Stunden von dem Tropftrichter zugegeben wurde. Die Tropfrate betrug 0,24 Mol/h im Mittel 2-Chloräthylaminchlorwasserstoff pro Mol Natriumsulfit.

Nach der tropfenweisen Zugabe wurde der Inhalt 1 Stunde lang bei 55 C gerührt. Dann wurde das Erhitzen auf solch eine Weise verstärkt, daß die Reaktion 2 Stunden lang bei 65°C, 2 Stunden lang bei 80⁰C, 2 Stunden lang bei 90°C und T Stunde beim Siedepunkt (1O5°C) durchgeführt wurde. Die obige Reaktion wurde immer unter dem N--Gasstrom durchgeführt.

Nach Beendigung der Reaktion wurde Wasser unter Unterdrücken entfernt und 150 ml konzentrierte Chlorwasserstoffsäure wurden zu dem Rückstand hinzugegeben, um Taurin zu lösen, das aufgetreten war.

Unlösliche anorganische Salze wurden abfiltriert und mit konzentrierter Chlorwasserstoffsäure 5mal (20 bis 25 ml konzentrierte Chlorwasserstoffsäure pro jedem Waschgang) gewaschen. Das Filtrat und die Waschungen wurden miteinander kombiniert und dann zu etwa 100 ml unter Unterdrücken konzentriert. Dann wurden 100 ml Äthanol zu dem Konzentrat hinzugegeben, um zu bewirken, daß Taurin sich ablagerte. Die entstandene Mischung wurde filtriert, um Taurin zu isolieren. Taurin wurde dann unter Unterdrücken getrocknet.

Ausbeute: 46,6 g (98,1%). Seine IR- und NMR-Daten waren in Übereinstimmung mit denjenigen seines entsprechenden Standards.

- IST -

Das folgende ist das Ergebnis einer Elementaranalyse, die von dem oben hergestellten Taurin gemacht wurde.

Elementaranalyse: Berechnet für C₂H₇NO₃S: C, 19,19; H, 5,64;

N, 11,19; S, 25,62.

Gefunden: C, 19,28; H, 5,81; N, 11,06;

S, 25,41.

Beispiel 6:

Ein 300 ml fassender 5-Halskolben, der mit einem Rührwerk, Thermometer, Tropftrichter, Rückflußkondensator und N„-Einblasöffnung ausgestattet war, wurde mit 34,8 g (0,22 Mol) wasserfreiem Kaliumsulfit und 35 g Wasser beschickt. Der Inhalt wurde unter einem N^-Gasstrom gerührt, um wasserfreies Kaliumsulfit in Wasser zu lösen. Dann wurde der Tropftrichter mit 82 g einer 50%igen wässrigen Lösung (0,2 Mol) 2-BromSthylaminbromwasserstoff beschickt.

Die wässrige Lösung von Kaliumsulfit wurde auf 55°C erhitzt, bei welcher Temperatur die wässrige Lösung von 2-Bromäthylaminbromwasserstoff tropfenweise über 5 Stunden von dem Tropftrichter tropfen gelassen wurde. Die Tropfrate betrug 0,18 Mol/h im Mittel pro Mol Kaliumsulfit.

Nach Beendigung der tropfenweisen Zugabe wurde das Erhitzen so verstärkt, daß die Reaktion bei 65 C 2 Stunden lang, bei 8O⁰C 2 Stunden lang und bei 90⁰C 1 Stunde lang durchgeführt wurde. Die obige Reaktion wurde immer unter dem N₃-Gasstrom durchgeführt.

Nach Beendigung der Reaktion wurde die Nachbehandlung auf die gleiche Weise wie in Beispiel 5 durchgeführt, um Taurin zu erhalten.

Ausbeute: 24,6 g (98,2%). Seine IR- und NMR-Daten waren in Übereinstimmung mit denjenigen seines entsprechenden Standards, und das folgende war das Ergebnis seiner Elementaranalyse.

Elementaranalyse: Berechnet für C₂H₇NO₃S: C, 19,19; H, 5,64;

N,11,19; S,25,62.

Gefunden: C, 19,23; H, 5,74; N, 11,15;

S, 25,38.

Beispiel 7:

In einen 300 ml fassenden 5-Halskolben, der mit einem Rührwerk, Thermometer, Rückflußkondensator, Pulverbeschickungsöffnung und N2~Einblasöffnung ausgestattet war, wurden 132,3 g einer 20%igen wässrigen Lösung (0,21 Mol) Natriumsulfit gegeben. Die wässrige Lösung wurde dann auf 55 C unter einem N~-Gasstrom erhitzt, wozu 23,2 g (0,2 Mol) 2-Chloräthylaminchlorwasserstoff in Portionen über 2 Stunden hinzugegeben wurden. Die Zugaberate betrug 0,4 8 Mol/h im Mittel pro Mol Natriumsulfit. Nach der Zugabe wurde die Reaktionsmischung auf 70°C 2 Stunden lang, auf 85°C 2 Stunden lang und auf 100⁰C 1 Stunde lang erhitzt, um die Reaktion durchzuführen. Nach der Reaktion wurde die Nachbehandlung auf die gleiche Weise wie in Beispiel 5 durchgeführt, um dadurch Taurin zu erhalten. Seine IR- und NMR-Daten waren in Übereinstimmung mit denjenigen seines entsprechenden Standards.

Ausbeute: 24,4 g (97,6%).

Elementaranalyse: Berechnet für CJJO S: C, 19,19; H, 5,64;

N, 11,19; S,25,62.

Gefunden: C, 19,28; H, 5,78; N, 11,24;

S, 25,51.

Beispiele 8 bis 13:

Unter Verwendung einer Apparatur, die ähnlich derjenigen war, die in Beispiel 5 verwendet wurde, wurden die in Tabelle 1 angegebenen Ausgangsmaterialien unter Bedingungen umgesetzt, die ebenfalls in Tabelle 1 angegeben sind.

Nach den Reaktionen wurden die Nachbehandlungen jeweils auf die gleiche Weise wie in Beispiel 5 durchgeführt, um die in Tabelle 1 zusammengestellten Ergebnisse zu erhalten

Die Reaktionsprodukte wurden durch IR- und NM'.l-Analysen identifiziert.

Tabelle 1 folgt auf den Seiten 21 und 22.

Anmerkung zu Tabelle 1:
+) pro Mol Sulfit

Tabelle 1

Bedingungen &	Wässrige Sulfit	Wässrige Lösung von hä-	Temp. (⁰C)	Zuqabe	Rate +) (Mol/h)
\ Ergebnisse	lösung	logeniertem Alkylamin	5C	Zeit (h)	0,11
Beispiel \	Ammoniumsulfitmono- hydrat - 26,8 g (0,20 Mol); Wasser - 107 g	2-JodäthylaminJodwas serstoff - 59,8 g (0,20 Mol); Wasser - 239 g	9
Beisp. 8

Beisp. 9

Wasserfreies Kaliumsulfit - 38,0 g (0,2 4 Mol);
Wasser - 57 σ

N-Methyl-2-chloräthylaminchlorwasserstoff ■ 26,0 g (0,20 Mol); Wasser - 60 σ

0,28

CO CJD O

Beisp. 10

Wasserfreies Natriumsulfit 31,5 g (0,25 Mol); Wasser - 250 g

3-ChlorpropylaminChlorwasserstoff 26,0 g (0,20 Mol); Wasser - 8 σ

0,20

Beisp. 11

Wasserfreies Natriumsulfit 27,7 g (0,22 Mol); Wasser - 160 g

2-Chlorbutylaminchlorwasserstoff 2 8,8 g (0,20 Mol); Wasser - 28 g

0,91

Beisp. 12

Wasserfreies Natriumsulfit 37,8 g (0,30 Mol); Wasser - 172 g

N-(2-Hydroxyäthyl)-2-chloräthylaminchlorwasserstoff 32,0 g (0,20 Mol); Wasser - 20 σ

0,33

Beisp. 13

Wasserfreies Natriumsulfit 26,5 g (0,21 Mol); Wasser - 94 g

2-Chlorpropylaminchlorwasserstoff 26,0 g (0,20 Mol); Wasser - 26 σ

0,48

Tabelle 1 (Fortsetzung)

!Bedingungen &

\ Ergebnisse

Beispiel \

Reaktionsbedin- Produkt
gungen

Ausbeute Elementaranalyse, %

Beisp. 8

70⁰C χ 2 h
90⁰C χ 1 h

Taurin

24,1 g' (96,4%) berechnet:

19,19 5,64 ■ 11,19 25,62

gefunden:

19,32 5,81 11,13 25,57

Beisp. 9

Beisp. 10

Beisp. 11

Beisp. 12

Beisp. 13

65^C χ 2
80°C χ 3
90⁰C χ 1

h
h
h

N-Methy1-taurin

27,2 g (97,7%) berechnet:

25,89 6,52 10,06 23,04 aefunden:

25,73 6,47 10,18 23,15

65°C χ 1 h

75°C χ 2 h

85°C χ 1 h

95°C χ 0,5 h

105°C χ 0,5 h

3-Amino- 26,9 g propansul- _{{ }} fönsaure ' berechnet:

25,89 6,52 10,06 23,04 gefunden:

25,94 6,59 10,17 23,11

80^uC χ 2 h
95°C χ 3 h

ß-Äthyltaurin

29,7 g (96,9%) berechnet:

31,36 7,24 9,14 20,93

gefunden:

31,22 7,17 9,06 20,81

75^C χ 0,5 h

90⁰C χ 0,5 h

C χ 0,5 h

N-(2-Hydro-

xyäthyl)-2-

aminoäthan- (95,7%)

sulfonsäu-

re

berechnet:

28,40 6,55 8,28 18,95

aefunden:

28,33 6,71 8,36 19,07

75^UC χ 2 h
95°C χ 1 h

ß-Methyltaurin

27,0 g (97,0%) berechnet:

25,89 6,52 10,06 23,04

gefunden:

25,81 6,65 10,13 22,97

Vergleichsbeispiel:

Ein 500 ml fassender 4-Halskolben, der mit einem Rührwerk, Thermometer, Rückflußkondensator und N„-Einblasöffnung ausgestattet war, wurde mit 50,4 g (0,4 Mol) wasserfreiem Natriumsulfit und 178 g Wasser beschickt. Der Inhalt wurde unter einem N~-Gasstrom gerührt, um wasserfreies Natriumsulfit in Wasser zu lösen. Zu der so gebildeten Lösung wurden 46,4 g einer 50%igen wässrigen Lösung (0,2 Mol) von 2-Chloräthylaminchlorwasserstoff hinzugegeben. Der Kolben wurde über einem ölbad erhitzt, und die Reaktion wurde 8 Stunden lang unter Rückfluß durchgeführt.

Nach Fertigstellung der Reaktion wurde die Nachbehandlung auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 durchgeführt, wobei Taurin erhalten wurde.

Ausbeute: 18,4 g (73,6%). Seine IR- und NMR-Daten waren in Übereinstimmung mit denjenigen seines entsprechenden Standards. Seine Elementaranalysedaten waren wie folgt:

Elementaranalyse: Berechnet für C₂H-NO-S: C, 19,19; H, 5,64;

N, 11,19; S, 2 5,62.

Gefunden: C, 19,28; H, 5,76; N, 11,05;

S, 25,37.

Claims

Patentansprüche

Verfahren zum Herstellen einer Aminoalkylsulfonsäure, die durch die folgende allgemeine Formel (III) dargestellt wird:

HO₃S

R.

\- C

-NHR.

(III)

2^J

wobei R₁ , R- und R-. jeweils ein Wasserstoff atom, eine Alkylgruppe mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen oder eine hydroxylhaltige Alkylgruppe mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen sind und entweder gleich oder verschieden sein können und η eine ganze Zahl von 2 oder 3 bezeichnet, das das Umsetzen eines Sulfits, das durch die allgemeine Formel (I):

M₂SO₃

(D

dargestellt wird, wobei M ein Alkalimetall oder Ammonium bezeichnet, mit einem halogenierten Alkylamin, das durch die allgemeine Formel (II):

X-

NHR₃-HX

(ID

L R₀.-
λ η

-VS-

dargestellt wird, wobei X ein Chlor-, Brom- oder Jodatom bezeichnet und R₁, R~ , R-, und η die gleichen Bedeutungen wie vorstehend definiert besitzen, umfaßt, indem das halogenierte Alkylamin nach und nach entweder kontinuierlich oder mit Unterbrechungen über eine bestimmte Zeitdauer zu einer wässrigen Lösung von dem Sulfit hinzugegeben wird, wobei die wässrige Lösung auf eine Temperatur von wenigstens 5O°C erhitzt worden ist.

Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Reaktionstemperatur nach der Zugabe des halogenierten Alkylamins stufenweise erhöht wird, um so die Reaktion fertigzustellen.

Verfahren nach Anspruch 2 , dadurch gekennzeichnet , daß die wässrige Lösung von dem Sulfit auf 50 bis 60⁰C erhitzt wird, das halogenierte Alkylamin mit einer Rate von 0,1 bis 1 Mol/h im Mittel pro Mol des Sulfits hinzugegeben wird, die Reaktionstemperatur stufenweise in 2 bis 5 Stufen nach der Zugabe des halogenierten Alkylamins erhöht wird, die Bereiche der Reaktionszeit bzw. der Temperaturerhöhung in jeder Stufe 0,5 bis 4 Stunden bzw. 10 bis 20 C sind und die Reaktionstemperatur in der letzten Stufe unter dem Siedepunkt des Reaktionssystems liegt.

- 2t -

4. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch
gekennzeichnet , daß das molare Verhältnis des Sulfits zu dem umzusetzenden
halogenierten Alkylamin 1,0 - 3,0 zu 1,0 ist.

5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch
gekennzeichnet , daß das molare Verhältnis des Sulfits zu dem umzusetzenden
halogenierten Alkylamin 1,0 - 1,5 zu 1,0 ist.

6. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 ,
dadurch gekennzeichnet, daß das Sulfit Natrium-, Kalium- oder Amitioniumsulfit ist.

7. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 ,
dadurch gekennzeichnet, daß das halogenierte Alkylamin 2-Chloräthylamin, 2-Bromäthylamin, 2-Jodäthylamin, N-Methyl-2-chloräthylamin, 3-Chlorpropylamin , 2-Chlorbutylamin, N-(2-Hydroxyäthyl)-2-chloräthylamin oder 2-Chlorpropylamin ist.