DE3603983A1 - Verfahren zur herstellung von optisch aktivem valin - Google Patents
Verfahren zur herstellung von optisch aktivem valinInfo
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Description
T 55 348 * ^-
Anmelder: Nippon Kayaku Kabushiki Kaisha, 11-2, Fujimi 1-chome,
Chiyoda-ku, Tokyo/Japan
Verfahren zur Herstellung von
optisch aktivem Valin
Die Erfindung betrifft ein neues Verfahren zur Herstellung von optisch aktivem Valin, das als Lebens- bzw.
Nahrungsmittelzusatz, als eine Komponente einer Aminosäure-Transfusion und als Ausgangsmaterial für Agrochemikalien
verwendbar ist.
20
yj Ein Verfahren zur Herstellung von optisch aktivem Valin
durch Aufspaltung von DL-Valinhydrochlorid in die optisch
aktiven Komponenten nach der bevorzugten Kristallisation in einem Lösungsmittel ist aus CA., Band 59, 11 659 D,
bereits bekannt.
Bei der Nacharbeitung dieses bekannten Verfahrens wurde gefunden, daß der Grad der Aufspaltung in die optisch aktiven
Komponenten extrem niedrig ist und nur etwa 3 % beträgt.
Nach umfangreichen Untersuchungen zur wirksamen bzw. wirtschaftliqhen
Herstellung von optisch aktivem L- oder D-Valinhydrochlorid
wurde nun gefunden, daß eine verbesserte-Ausbeute der Aufspaltung in die optisch aktiven Komponenten
erzielt werden kann, wenn man DL-Valinhydrochlorid in einem Lösungsmittel, das ein Aminsalz, eine SuIfon-
säure oder eine Carbonsäure enthält, in die optisch aktiven
Komponenten aufspaltet bzw, auftrennt. Darauf beruht die vorliegende Erfindung.
•A
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von optisch aktivem Valin, das dadurch gekennzeichnet
ist, daß DL-VaIinhydrochlorid in einem Lösungsmittel,
das ein Aminsalz, eine Sulfonsäure oder eine Carbonsäure
enthält, in die optisch aktiven Komponenten aufgespalten (aufgetrennt) wird und daß nach der Zersetzung des dabei
erhaltenen optisch aktiven Valinhydrochlorids ein optisch aktives Valin isoliert wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann wie folgt durchgeführt
werden: DL-VaI\nhydrochlorid und ein Aminsalze eine Sulfonsäure
oder eine Carbonsäure, vorzugsweise ein Aminsalz, werden in einem Lösungsmittel gelöst, erforderlichenfalls
unter Zugabe einer geringen Menge von optisch aktivem Valinhydrochlorid zu der Lösung. DL-Valinhydrochlorid kann
hergestellt werden durch Auflösung von Valin und Chlorwasserstoffsäure
in dem Aufspaltungs- bzw. Auftrennungslösungsmittel.
Das Aminsalz kann hergestellt v/erden durch Auflösen von Amin und Säure in dem Aufspaltungs- bzw.
Auftrennungslösungsmittel.
Anschließend wird die Lösung gekühlt oder eingeengt bis
zur Übersättigung und erforderlichenfalls mit Kristallen von L-.oder D-VaIinhydrochlorid geimpft, wobei die gleiche
Art des optisch aktiven Isomeren auskristallisiert; die
QQ Mischung wird einer Pest/Plüssig-Trennung unterworfen und
das dabei erhaltene optisch aktive Valinhydrochlorid wird zu optisch aktivem Valin zersetzt, aas gesammelt wird.
DL-Valinhydrochlorid kann teilweise freies DL°=Valin oder
alternativ freie Chlorwasserstoffsäure enthalten.
' is -
Das dem Aufspaltungs- bzw. Auftrennungslösungsmittel zugesetzte
Aminsalz unterliegt keinen speziellen Beschränkungen; es können beispielsweise verwendet werden niedere
Alkylamine, wie t-Butylamin, Isobutylamin, n-Butylamin,
n*-Hexylamin, Isopropylamin, n-Propylamin, Amylamin, Diethylamin,
Di-n-butylamin, Diisopropylamin, Triethylamin, Tri-n-butylamin und N,N-Diisopropylethylamin,
niedere Alkanolamine, wie Triethanolamin und N,N-Diethanolamin,
Cycloalkylamine, wie Cyclohexylamin, Cycloalky!methylamine,
wie Cyclohexantrismethylamin/ aromatische Amine, wie m-Toluidin, und Ammoniak,
als Basenkomponente und anorganische Säuren, wie Chlorwasserstoff säure und Phosphorsäure, organische Sulfonsäuren,
wie Benzolsulfonsäure und Methansulfonsäure, und organische Carbonsäuren, wie Cyclohexanearbonsäure,
Essigsäure und n-Caprinsäure, als Säurekomponente, wobei unter diesen ein bevorzugtes Salz abgeleitet ist von
Isobutylamin, Diethylamin, Di-n-butylamin, m-Toluidin,
Diisobutylamin, Isopropylamin, n-Propylamin, Triethanolamin,
Ν,Ν-Diisopropylethylamin, Ν,Ν-Diethanolamin, t-Butylamin
und Ammoniak; insbesondere Isopropylamin, n-Propylamin, Amylamin, Triethanolamin, Ν,Ν-Diisopropylethylamin,
Ν,Ν-Diethanolamin, t-Butylamin und Ammoniak; wobei das Salz von t-Butylamin mit Chlorwasserstoffsäure
oder Cyclohexancarbonsäure am meisten bevorzugt ist.
Eine SuIfonsäure, die erfindungsgemäß verwendet werden
kann, kann umfassen (1) eine Niedrigalkylsulfonsäure, wie Methansulfonsäure, (2) eine Benzolsulfonsäure, wie
Benzolsulfonsäure, o-, m- oder p-Toluolsulfonsäure und
o-, m- oder p-Xylolsulfonsäure, Niedrigalkylbenzolsulfonsäuren,o-,
m- oder p-Nitrobenzolsulfonsäure und
Halogenbenzolsulfonsäuren, wie o-, m- oder p-Chlorbenzolsulf
onsäure und SuIfanilsäure, und (3) eine Naphthalinsulfonsäure,
wie cc- oder ß-Naphthalinsulfonsäure, wobei unter diesen ß-Naphthalinsulfonsäure, SuIfanilsäure,
p-Toluolsulfonsäure und Benzolsulfonsäure bevorzugt sind
X und p-Toluolsulfonsäure und Benzolsulfonsäure besonders
bevorzugt sind.
Eine Carbonsäure, die erfindungsgemäß verwendet werden
kann, kann umfassen (C1-Cg)Fettsäuren, wie Ameisensäure,
Essigsäure, Propionsäure, Buttersäure, Isobuttersäure, Pivalinsäure, Valeriansäure, n-Capronsäure und dgl.,(C^-C7)
Cycloalky!carbonsäuren, wie Cyclohexanearbonsäure und dgl.,
Niedrigalkyl(C2 -C5)-oxysäuren, wie 06-Hydroxypentansäure
und dgl., wobei unter diesen Ameisensäure, Buttersäure und'Cyclohexanearbonsäure bevorzugt sind.
Der Gehalt an diesen Substanzen in dem Lösungsmittel beträgt 0,1 bis 15 Gew./Gew.-%, vorzugsweise 0,5 bis 10
Gew./Gew.-%, insbesondere 1 bis 8 Gew./Gew.-% der übersättigten Lösung von DL-Valinhydrochlorid. Die Konzentration
an Valinhydrochlorid in der übersättigten Lösung kann in der Praxis innerhalb eines breiten Bereiches von
15 bis 70 Gew./Gew.-% liegen, vorzugsweise beträgt sie
20 20 bis 60 Gew./Gew.-%.
Die erfindungsgemäß verwendeten Lösungsmittel unterliegen
keinen speziellen Beschränkungen, solange Valinhydrochlorid zwischen Raumtemperatur und Siedetemperatur darin
gelöst werden kann und die daraus gebildete Lösung durch Kühlen, Einengen oder Zugabe eines anderen Lösungsmittels
übersättigt werden kann zur Ausfällung von Valinhydrochlorid; Wasser, hydrophile organische Lösungsmittel, wie
Alkohole, z.B. Methanol, Ethanol, Isopropylalkohol und
3Q dgl., oder eine wäßrige Lösung davon sind bevorzugt.
Wenn Wasser verwendet wird, kann die Aufspaltung in die optisch aktiven Komponenten durchgeführt werden durch
Herabsetzung der Löslichkeit von Valinhydrochlorid durch Zugabe von anorganischen Salzen, wie Natriumchlorid und
Natriumsulfat und dgl., oder anorganischen Säuren, wie Chlorwasserstoffsäure. In dieser wäßrigen Lösung beträgt
die Konzentration an anorganischem Salz oder an-
organischer Säure O bis 15 Gew./Vol.-%, vorzugsweise 5 bis
12 Gew./Vol.-%.
Während der Auflösung wird die Temperatur zwischen O C
und dem Siedepunkt, vorzugsweise zwischen 20 C und dem Siedepunkt, gehalten.
Obgleich die Kristallisationstemperatur keinen speziellen Beschränkungen unterliegt, solange sie unterhalb des
IQ Siedepunktes des verwendeten Lösungsmittels liegt, liegt
sie vorzugsweise innerhalb des Bereiches von 10 bis 60 C. Wenn das auf diese Weise erhaltene optisch aktive Valinhydrochlorid
nicht optisch rein ist, kann erforderlichenfalls durch ümkristallisation leicht optisch reines ak-
25 tives Valinhydrochlorid erhalten werden.
Die Isolierung des optisch aktiven Valins aus dem erhaltenen optisch aktiven Valinhydrochlorid kann nach ei-•nem
bekannten Verfahren erfolgen. So kann die Isolierung
2Q beispielsweise leicht durchgeführt werden durch Auflösen
oder Dispergieren von optisch aktivem Valinhydrochlorid in Wasser oder in einem mit Wasser mischbaren organischen
Lösungsmittel, das Wasser enthält, Neutralisieren der Lösung mit einem Alkali, um das optisch aktive Valinhydrochlorid
zu zersetzen, Einengen der Neutralisationslösung" zur Ausfällung von optisch aktivem Valin und Abfiltrieren
des Niederschlags oder durch Hindurchleiten einer wäßrigen Lösung des optisch aktiven Valinhydrochlorids
durch eine Säule aus einem stark sauren Ionen-
o_ austauscherharz, Waschen der Säule mit Wasser, Eluieren
der Säule mit Ammoniakwasser, Einengen des Eluats und Abfiltrieren der ausgefallenen Kristalle.
Die Aufspaltungs- bzw. Auf trennungsausbeuten, ciie nach dem
erfindungsgemäßen Verfahren in den folgenden Beispielen und nach"dem bekannten Verfahren (vgl. CA. Band 59,
11 659 D) im Bezugsbeispiel erhalten wurden, sind in der
folgenden Tabelle zusammengefaßt. Diese Tabelle zeigt,
daß die Aufspaltungs- bzw. Auftrennungsausbeute nach dem
erfindungsgemäßen Verfahren die entsprechende Ausbeute
nach dem bekannten Verfahren übersteigt.
Der Ausdruck Niedrigalkyl umfaßt, sofern nichts anderes gesagt ist, vorzugsweise Alkylgruppen mit 1 bis 6, besonders
bevorzugt 1 bis 4 C-Atomen. Der Ausdruck Cycloalkyl umfaßt, sofern nichts anderes gesagt ist, vorzugsweise
Cycloalkylgruppen mit 3 bis 7 Ring-Kohlenstoffatomen
.
Effekte der zugegebenen Substanz bei der Aufspaltung bzw. Auftrennung de'r L-Valinhydrochlorid-Kristalle
· · '
/ Beispiel Nr. |
Zugegebene Substanzen |
Valinhydrochlorid | einge setztes' l fe) B |
Irrpfunc L U) C |
ernaite- nes L (β) D |
Optische Reinheit E |
Reines' L-Valin- IKl-SaIz ' (s) |
Gewinn der Aufspaltung bzw.Auftrenng (β) O 2> |
Ausbeute der Aufspaltung .bzw. Auftrennt γ 3) |
Bezugs beispiel |
- . | einge setztes . dl Te) Λ |
3.9Ο | O.5O | 6-93 | 81.2 | 5.63 | I.23 | 3.32 |
1 | p-Toluolsulf onsäure ■* •H2° |
7'Ί - 05 | f».23 | O.5O | 10.53 | 76.8 | 8.Ο9 | 3.36 | 8.35 |
2 | t-Butylamin-HCl | 80J<7 | '».05 | 0.15 | 8.17 | 92.6 | 7-57 | 3.37 | 10.82 |
3 | Pivalinsäure | 76.93 | 0 | 2J18 | 6JiO | 85-3 | 2.98 | 5.76 | |
h | N,N-Diisopropylethyl- ainin'HCl |
101.76 | Ί.05 | O.5O | 8.65 | 85.1 | 7.36 | 2.81 | • 9.Ο3 |
. 5 | t-Rutylainin-cyclch- hexancarbonsäure 1 |
76.89 | '».02 | O.5O | 8.69 | 9Ο.8 | 7-89 | 3-37 | 10.97 |
76.Ίο |
• 1
Fußnoten; ) P = D χ E / 100 ) G = F-B-C )Y = 2G/A
GO CD CZ) OJ CD CO CO
Beispiel 1 - /#-
80,47 g DL-Valinhydrochlorid, 4,24 L-Valinhydrochlorid
und 11,93 g p-Toluolsulfonsäuremonohydrat wurden zu 1
102,12 g einer 10%-igen wäßrigen Lösung von gewöhnlichem
Salz zugegeben und zur Auflösung auf 50 C erhitzt. Diese Lösung wurde auf 22,7°C abgekühlt, mit 0,50 g L-Valinhydrochlorid
bei der gleichen Temperatur geimpft. Nach 2 Minuten wurden die ausgefallenen Kristalle einer Fest/
Flussig-Trennung unterworfen und nach dem Trocknen dieser
Kristalle erhielt man 10,53 g L-Valinhydrochlorid,
=2 in H2°>·
Die optische Reinheit der erhaltenen Kristalle betrug 76,81 % nach der Berechnung, bezogen auf optisch reines
L-Valinhydrochlorid, ßij^ + 15,5° (C=2 in H2O).
Dieses L-Valinhydrochlorid wurde in 16 ml 6N Chlorwasserstoff
säure durch Erhitzen gelöst, dann auf Raumtemperatur
abgekühlt, wobei man 7,12 g L-Valinhydrochlorid erhielt, /&7q0 + 15,2° (C=2 in H2O). Diese Kristalle wurden in
20 ml Wasser gelöst und nach der Einstellung mit 4N NaOH auf pH 6,0 wurde die Lösung auf 20 ml eingeengt, dann
wurden die gebildeten Kristalle abfiltriert, mit Wasser gewaschen und getrocknet, wobei man 4,90 g L-Valin erhielt,
ßcj^ + 28,1° (C=8 in 6N HCl).
76,93 g DL-Valinhydrochlorid, 4,05 g L-Valinhydrochlorid
und 4,0 g t-Butylaminhydrochlorid wurden mit 119,02 g einer
10 %-igen wäßrigen Lösung von gewöhnlichem Salz versetzt
und zur Auflösung auf 45 C erhitzt. Diese Lösung wurde mit einer Geschwindigkeit von 1°C/10 Minuten auf 24°C
abgekühlt und mit 0,15 g L-Valinhydrochlorid geimpft.
15 Minuten nach dem Impfen wurden die ausgefallenen Kristalle
einer Fest/Flüssig-Trennung unterworfen und ge-
trocknet, wobei man 8,33 g L-Valinhydrochlo'rid erhielt,
[oQ^ + 14,35° (C=2 in H
Kristalle betrug 92,6 %.
Kristalle betrug 92,6 %.
+ 14,35° (C=2 in H2O). Die optische Reinheit dieser
Dieses L-Valinhydrochlorid wurde in 30 ml Wasser gelöst
und die Lösung wurde über eine Säule aus dem stark saurem Ionenaustauscherharz DowexHCR /H J laufengelassen,
anschließend mit 5%-igem ammoniakalischem Wasser eluiert. Das Eluat wurde auf 12 ml eingeengt und die ausgefallenen
Kristalle wurden abfiltriert, mit Wasser gewaschen und
getrocknet, wobei man 5,30 g L-Valin erhielt, /#7q
+28,0° (C=8 in 6N HCl).
101,76 g DL-Valinhydrochlorid und 4,00 g Pivalinsäure wurden in 98,24 g einer wäßrigen Lösung, die 4 % Isopropylalkohol
enthielt, bei 45°C gelöst und auf 25°C abge-•kühlt.
Diese Lösung wurde mit 2,84 g L-Valinhydrochlorid geimpft und nach 3 Minuten wurden die ausgefallenen Kristalle
einer Fest/Flüssig-Trennung unterworfen und anschließend getrocknet, wobei man 6,54 g L-Valinhydrochlorid
erhielt, fa]^ + 13,22° (C=2 in H2O).
Die optische Reinheit dieser Kristalle betrug 85,32 %.
Das L-Valinhydrochlorid wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 behandelt, wobei man L-Valin erhielt.
30
76,89 g DL-Valinhydrochlorid, 4,05 g L-Valinhydrochlorid
und 4,0 g Ν,Ν-Diisopropylethylaminhydrochlorid wurden zu
einer 10%-igen wäßrigen Lösung von gewöhnlichem Salz zugegeben und bei 50?C .gelöst und diese Lösung wurde auf
24 C abgekühlt und mit 0,5 g L-Valinhydrochlorid geimpft 5 Minuten nach dem Impfen wurden die ausgefallenen Kristalle
einer Fest/Flüssig-Trennung unterworfen und ge-
-46-
trocknet, wobei man 8,65 g L-Valinhydrochlorid erhielt,
/c£7p° + 13,18° (C=2 in H2O). Die optische Reinheit dieser"
Kristalle betrug 85,05 %. Das L-Valinhydrochlorid wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 behandelt, wobei
man L-Valin erhielt.
76,40 g DL-Valinhydrochlorid, 4,02 g L-Valinhydrochlorid und 4,00 g t-Butylamincyclohexancarboxylat wurden in
119,58 g einer 10%-igen wäßrigen Lösung von gewöhnlichem Salz gelöst und diese Lösung wurde auf 20,5 C abgekühlt,
dann mit 0,50 g L-Valinhydrochlorid geimpft. Nach 10 Minuten wurden die ausgefallenen Kristalle einer Fest/-Flüssig-Trennung
unterworfen. Die gebildeten»Kristalle wurden getrocknet, wobei man 8,69 g L-Valinhydrochlorid
erhielt, /öej + 14,01° (C=2 in H2O). Die optische Reinheit
dieser Kristalle betrug 90,8 %. Das L-Valinhydro-■chlorid
wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 behandelt, wobei man L-Valin erhielt.
58,67 g DL-Valin, 3,05 g L-Valin, 58,69 g 35%-ige Chlor-Wasserstoffsäure,
11,90 g gewöhnliches Salz und 2,67 g t-Butyiamin wurden zu 80,92 Wasser zugegeben und zur Auflösung
auf 45 C erhitzt, danach wurde die Lösung auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 behandelt, wobei man
5,9 g L-Valin erhielt, faj^? + 28,0° (C=8 in 6N HCl).
74,05 g DL-Valinhydrochlorid und 3,90 g L-Valinhydrochlorid wurden zu 114,70 g einer 10%-igen wäßrigen Lösung
3_ von gewöhnlichem Salz zugegeben und zur Auflösung auf
5O°C erhitzt. Danach wurde diese Lösung auf 24 C abgekühlt und bei der gleichen Temperatur mit 0,50 g L-Va-
Vf-
linhydrochlorid geimpft. Nach 3 Minuten wurden die ausgefallenen
Kristalle einer Fest/Flüssig-Trennung unterworfen.
Die Kristalle wurden getrocknet, wobei man 6,93 g L-Valinhydrochlorid erhielt. fiCj^0 + 12,6° (C=2 in H2O).
Die optische Reinheit dieser Kristalle betrug 81,23 %.
Claims (1)
- ΐ 55 3-:-eP -ι ί" s η t a η s ρ r ü c h e1· "jiis2'ehren zur Herstellung von optisch aktivem Valin, tadureh χ e Ir, e η ei ζ e i c h η e t r daß DL-Valinhydrochlc-irrld in sin em Lösungsmittel Q das ein Äminsalz, eine S-iIif-^nsäure oder eirie Carbonsäure enthält, in die cptiscli cJvtiven Komponenten aufgespalten wird und dasi^t-r.ive Valin nach der Zersetzung des erhaltenen Valinhydrochlorids isoliert v?ird«?. ■:/-;.-ri:?.hrsn üacn Anspruch 1 g dadurch gekennzeichnet, 'daß als ":Xiinsal2 ein Salz eines niederen Alky3amins, niederen iJ-k-^nolantins ρ Cycloalkylamins^ Cycloalky !methylamins ί. aromatischen Amins oder von Ammoniak mit Chlor-"yassersioffsäure c einer organischen Sulfonsäure oder G ar bor-s ^-.:u: 3 verwendet wiräe:5O "vi-y;fahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennleica:: =-:;· λ daß eis iJitinsals das Salz von :^"Bu"Kr.].?.ir:iiif Ssop ropy Ismin ff n-Propylamin, Amylamin, 7Jrievv*.-'■-·■: L.amin; H jI-T-Diisopropylethylamin, N ^N-Diethanol-3JmIn ;r'-.::: /iioraoriiak mit Chlorwasserstoff säure oder Cyclo- -iexe:'ic-:;-'.*.;":.C'.ASäur'3 verwendet wird»:.::-':ΐ:ΐΓβπ nach, einem der Ansprüche 1 bis 3ff dadurch ..-,^".//.IiISt1, d?Jä als Sulfonsäure eine Niedrigalkyl- ?.l·"-': 3, e:Uie Bsnzolsulfonsäure oder eine Naphthalin oV'-"^ irar^^ndet wirdoBAD5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Carbonsäure ausgewählt wird aus der Guppe, die besteht aus C^-Cg-Fettsäure, c -C ) Cyclo-alky!carbonsäure und Niedrigalkyl-(C2-C5)-oxysäure. B6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Konzentration des Aminsalzes, der Sulfonsäure oder der Carbonsäure in einem Lösungsmittel 0/1 bis 15 Gew./Gew.-%, bezogen auf die übersättigte10 Lösung von DL-Valinhydrochlorid, beträgt.7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Lösungsmittel Wasser, Alkohol oder wäßriger Alkohol verwendet wird.8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurchgekennzeichnet, daß als Lösungsmittel eine O bis 15 gew./ vol-%-ige wäßrige Lösung von Chlorwasserstoffsäure oder gewöhnlichem Salz verwendet wird.9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurchgekennzeichnet, daß die Konzentration des DL-Valinhydrochlorids in einem Lösungsmittel 15 bis 70 Gew./Gew.-%, bezogen auf die übersättigte Lösung von DL-Valinhydrochlorid, beträgt.10. Verfahren zur Herstellung von optisch aktivem Valin, dadurch gekennzeichnet, daß DL-Valin t-Butylamin und Chlorwasserstoff säure in einer 5 bis 12 gew./v.ol-%-igen wäßrigen Lösung von gewöhnlichem Salz gelöst werden unter Bildung von L-Valinhydrochlorid und t-Butylaminhydrochlorid, daß die Lösung übersättigt wird unter Bildung einer übersättigten Lösung, in der die Konzentration an DL-Valinhydröchlorid und t-Butylaminhydrochlorid 20 bis 60 Gew./Gew.-% bzw. 1 bis 8 Gew./Gew.-% beträgt, daß optisch aktives Valinhydrochlorid aus der übersättigten Lösung ausgefällt wird und daß dann optisch aktivesValin nach der Zersetzung des erhaltenen optisch aktiven VaIinhydr©chlorids isoliert wird010 15 •20SO 56
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