DE3447070C1 - Verfahren zur Herstellung von N-Acetyl-4-(aminomethyl-)-cyclohexancarbonsäure-methylester - Google Patents

Description

• Ein die Edelmetalle in dem angegebenen Verhältnis enthaltender Katalysator wäre z. B. durch Vermischen von 10 Gew.-Teilen des kommerziellen Katalysators 5% Ru/Träger, 2 Gew.-Teilen 5% Rh/Träger und 8 Gew.-Teilen 5% Pd/Träger (Hersteller z. B. Degussa, Hanau; Engelhard Industrie, Hannover; Heraeus, Hanau) herzustellen. Eine andere Möglichkeit besteht im Vermischen von gleichen Gewichtsteilen eines rhodinierten Palladium-Katalysators der Zusammensetzung 4% Pd und 1% Rh/Träger (Hersteller z.B. Heraeus, Hanau) mit einem Ru-Katalysator, der 5% Ru auf dem gleichen Träger enthält. Bevorzugter Träger in dem beanspruchten Verfahren ist Kohle, nicht zuletzt auch wegen der günstigen Kosten bei Zurückgewinnung der Edelmetalle. Die Absolutmenge an Katalysator ist, wie bei den meisten katalytischen Prozessen, für den Reaktionsverlauf nicht entscheidend und wird überwiegend von wirtschaftlichen Gesichtspunkten bestimmt. Bevorzugt sind Gesamtmengen Katalysator-Metall von 5 bis 30 g je kg Ausgangsstoff.
• Der Katalysator kann nach Abfiltration und Auswaschen mit dem bei der Hydrierung verwendeten Lösungsmittel für den nachfolgenden Hydrieransatz wiederverwendet werden, wobei es zum Ausgleich von Filtrationsverlusten und zur Vermeidung einer Inhibierungsperiode zweckmäßig ist, dem gebrauchten Katalysator 1 bis 5 Gew.-% an frischem Katalysator der gleichen Edelmetallzusammensetzung zuzufügen. Bei Wiederverwendung des Katalysators ist ein erneuter Zusatz der ursprünglich verwendeten Lithium-Komponente notwendig. Bei mehrfacher Rückführung kann die Menge an Li-Verbindung oder -Salz um 50 bis 80%, bezogen auf die Primärdosierung, gekürzt werden.
• Die Menge Acetanhydrid beträgt bevorzugt 1,1 bis 1,5 Mol je Mol Ausgangsstoff. Die Lithium-Verbindung soll sich im Reaktionsgemisch lösen, wobei LiOH, Li-Acetat, Li-Carbonat und Li-Halogenid, z. B. LiC1, bevorzugt sind.
• Die Wirkungsweise der zugesetzten Li-Komponente ist als spezifische, für das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren beanspruchte Katalysatorsystem anzusehen.
• Bei Austausch von Li in den genannten Zusätzen gegen ein anderes Alkali- oder Erdalkalimetall, wie z. B. Na, K, Ca, Mg, werden ebenso wenig vergleichbare Ergebnisse erhalten wie bei Zusatz von Li-Verbindungen oder -Salzen zu den Einzelkomponenten der Katalysatormischung. Geeignete Li-Substanzen bei dem erfindungsgemäßen Verfahren sind weiterhin z. B. Lithiumalkoholat, besonders Methylat bzw. Ethylat, -benzoat, -oxalat, -phenolat, Li-oxid sowie weniger zweckmäßig, Li-Salze der anorganischen Mineralsäuren.
• Der Zusatz von Lösungsmitteln ist möglich, z. B. von Estern wie Essigsäuremethylester oder -ethylester, Dioxan, Essigsäure.
• Der Ausgangsstoff 4-Cyanbenzoesäuremethylester ist nach bekannten Verfahren gut zugängig.
• N-Acetyl-4-(aminomethyl-)-cyclohexancarbonsäuremethylester ist ein günstiges Ausgangsmaterial zur Herstellung von Aminoethylcyclohexancarbonsäure, die als »Tranexamsäure« in der Pharmazie als Antifibrinolytikum verwendet wird.
• Beispiel 1 In einem mit Rührer versehenen 51 Autoklaven aus nicht rostendem Stahl wurden 500 g Cyanbenzoesäuremethylester, 1,8 kg Methylacetat, 450 g Essigsäureanhydrid, 25 g 4 Gew.-% Pd und 1 Gew.-% Rh auf Kohle mit 25 g 5 Gew.-% Ru auf Kohle (Heraeus) und 12, 5 g LiOH gegeben, worauf mit Inertgas gespült und Wasserstoff bis 50 bar aufgedrückt wurde. Unter langsamer Erwärmung auf 30 bis 40"C setzte die Wasserstoffaufnahme ein, wobei der Druckverlust durch laufende Zugaben zwischen 40 und 50 bar ergänzt wurde. Nach Verminderung der Wasserstoffaufnahme wurde der Wasserstoffdruck auf 80 bar gebracht und die Hydrierung bei 140"C beendet. Nach Beendigung der Wasserstoffaufnahme, die nach einer Gesamtreaktionszeit von 6 Stunden eintrat, wurde abgekühlt, vom Katalysator abfiltriert und das Filtrat am Rotationsfilmverdampfer eingeengt. Als Rückstand verbleiben 660,5 g einer klaren, viskosen Flüssigkeit, die nach GC-Analyse 92,1 Gew.-% N-Acetyl-4-(aminomethyl-)-cyclohexancarbonsäuremethylester enthielt (91,9% Ausbeute).
• Beispiel 2 Verfährt man in der in Beispiel 1 angegebenen Weise, und nimmt anstelle der 12,5 g LiOH die gleiche Menge an Li-acetat, erhält man nach analoger Hydrierung und Aufarbeitung 659 g mit 92,6 Gew.-% N-Acetyl-4-(aminomethyl-)-cyclohexancarbonsäuremethylester (92,2% Ausbeute).
• Vergleichsbeispiel Verfährt man in der in Beispiel 1 angegebenen Weise und nimmt anstelle der 12,5 g LiOH die gleiche Menge an NaOH, erhält man nach analoger Hydrierung und Aufarbeitung 496,8 g mit 43,1 Gew.-% N-Acetyl-4-(aminomethyl-)-cyclohexancarbonsäuremethylester (Ausbeute 32,4%), 8 Gew.-% N-Acetyl-4-(aminomethyl-) -benzoesäuremethylester, 20 Gew.-% p-Toluylsäuremethylester und 14 Gew.-% 4-Methylcyclohexancarbonsäuremethylester.
• Beispiel 4 Die Wiederholung von Beispiel 1 zunächst 45"C und 60 bar und darauf 20 bar und 135"C ergibt Ausbeuten über 90%.
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Claims (4)

1. Patentansprüche: 1. Verfahren zur Herstellung von N-Acetyl-4-(aminomethyl-)cyclohexancarbonsäuremethylester durch katalytische Hydrierung von 4-Cyanbenzoesäuremethylester, d a d u r c h g e -kennzeichnet, daß man die Hydrierung in einer Stufe bei Temperaturen von 10 bis 250"C und einem Druck von 10 bis 200 bar in Gegenwart von mindestens der stöchiometrischen Menge an Essigsäureanhydrid und in Gegenwart eines Katalysatorsystems, bestehend aus einem Gemisch der Edelmetalle Ru, Rh und Pd auf einem Träger in einem Verhältnis von Ru : Rh : Pd = 1:1,2:0,8, mit einer Schwankungsbreite bis 30%, sowie unter Zusatz einer im Reaktionsgemisch löslichen Li-Verbindung in einer Menge, die 20 bis 30 Gew.-% der Gesamtmenge an Katalysator einschließlich Trägermaterial entspricht, durchführt.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Hydrierung bei Temperaturen von 30 bis 50"C und einem Druck von 40 bis 60 bar beginnt und bei Temperaturen von 140 bis 150"C und einem Druck von 70 bis 90 bar beendet.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Li-Verbindung LiOH, Li-acetat, Li-carbonat oder Li-halogenid einsetzt.
4. 4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zusatz an Li-Verbindung 25 Gew.- % der gesamten Katalysatormenge beträgt.

   Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von N-Acetyl-4-(aminomethyl-)-cyclohexancarbonsäuremethylester in hoher Selektivität durch Hydrierung von 4-Cyanbenzoesäuremethylester.

   Die DE-PS 1443 755 beschreibt die katalytische Hydrierung von trans-4-Cyancyclohexancarbonsäure oder deren Ester mit Raney-Nickel zu trans-4-Aminomethylcyclohexancarbonsäure mit hohen Ausbeuten. Das Ausgangsmaterial ist sehr schwer zugängig, z. B. nur in mehreren Stufen aus Terephthalsäure oder Dimethylterephthalat (J. Amer. Chem. Soc. 82,2547-2553/1960).

   Nach der BE-PS 6 17 216 wird 4-Aminomethylcyclohexancarbonsäure durch katalytische Reduktion von p-Aminomethylbenzoesäure oder p-Cyanbenzoesäure mit Platinoxidkatalysatoren hergestellt. Die Ausbeuten sind unbefriedigend, auch wenn man in Gegenwart von Alkali- oder Ammoniumhydroxid hydriert.

   Die Hydrierung von p-Cyanbenzoesäurealkylestern zu 4-Aminomethylcyclohexancarbonsäure (1) nach der DE-PS 23 59 251 mit einem Nickelkatalysator in wäßrigem Medium in Gegenwart von Ammoniak, einem Alkali- oder Erdalkalihydroxid und eines Alkohols oder Äthers verläuft zwar in einstufiger Reaktion, ergibt aber höchstens 80% Ausbeute und erfordert mehrere Chemikalien in großer Menge als Hilfsstoffe.

   Es bestand daher die Aufgabe, die Hydrierung von p-Cyanbenzoesäurealkylester, gegebenenfalls unter Acetylierung der entstehenden Aminogruppe, einfach und in hoher Ausbeute auszuführen.

   Gegenstand der Erfindung ist daher ein Verfahren zur Herstellung von N-Acetyl-4-(aminomethyl-)cyclohexancarbonsäuremethylester durch katalytische Hydrierung von 4-Cyanbenzoesäuremethylester, dadurch gekennzeichnet, daß man die Hydrierung in einer Stufe bei Temperaturen von 10 bis 250"C und einem Druck von 10 bis 200 bar in Gegenwart von mindestens der stöchiometrischen Menge an Essigsäureanhydrid und in Gegenwart eines Katalysatorsystems, bestehend aus einem Gemisch der Edelmetalle Ru, Rh und Pd auf einem Träger in einem Verhältnis von Ru : Rh : Pd = 1:0,2, 2 :0,8, mit einer Schwankungsbreite von 30%, sowie unter Zusatz einer im Reaktionsgemisch löslichen Li-Verbindung in einer Menge, die 20 bis 30 Gew.-% der Gesamtmenge an Katalysator einschließlich Trägermaterial entspricht, durchführt.

   Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren liegen die Ausbeuten an N-Acetyl-4-(aminomethyl-)-cyclohexancarbonsäuremethylester über 90%. Der Katalysator kann nach Abfiltration der Reaktionslösung für mehrfache Hydrierungen zurückgeführt werden. Aus dem Filtrat läßt sich der gewünschte N-Acetyl-4-(aminomethyl-)-cyclohexancarbonsäuremethylester durch Abziehen von Lösungsmittel und/oder Essigsäure in einer Selektivitäts von 91 bis 93% herstellen. Der für die Hydrierung der Nitrilgruppe und des Benzolkerns erforderliche Wasserstoffdruck liegt zwischen 10 und 200 bar, vorzugsweise zwischen 30 und 100 bar. Die zugehörenden Temperaturen betragen 10 bis 250° C, vorzugsweise zwischen 30 und 1500C. Eine Hydrierung unterhalb von diesen Werten ist grundsätzlich möglich, führt aber zu unwirtschaftlichen Reaktionszeiten. Zur Erzielung hoher Ausbeuten wird die Hydrierfolge zweckmäßig durch Absättigung mit Wasserstoff bei 40 bis 60 bar und 30 bis 50"C begonnen und bei 70 bis 90 bar und 140 bis 1500C beendet.

   Der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendete Katalysator besteht aus einem Gemisch der Edelmetalle Ru, Rh und Pd auf einem Träger. Man kann diesen Katalysator durch Vermischen von im Handel als Einzelkomponente erhältlichen Katalysatoren herstellen, die eines der genannten Metalle in üblicher Menge von z. B. 3 bis 10 Gew.-% enthalten, wobei es aus Gründen der Katalysatoraufarbeitung zweckmäßig das Trägermaterial, z. B. Kohle, Kieselgur, Aluminiumoxid u. a bei allen Einzelkomponenten gleich ist. Das Mengenverhältnis der Edelmetalle wie auch die Li-Dotierung ist von entscheidendem Einfluß auf den Verlauf der Hydrierung. Hohe Selektivität mit Ausbeuten zum Zielprodukt über 90% werden z B. bei einem Edelmetallverhältnis von Ru: Rh: Pd = 1:0,2 :0,8 und einer Lithium-Verbindung von 20 bis 30 Gew.-%, vorzugsweise von 25 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmenge an Katalysator einschließlich Trägermaterial erhalten, wobei Schwankungsbreiten von ca. 30% der angegebenen Werte tragbar bzw. bis 15% Schwankungsbreite bevorzugt sind.