DE3642475C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von β-Phenylserin durch Kondensation von Glycin mit Benzal­ dehyd in Gegenwart eines Alkalimetallhydroxids in einem aus Wasser und einer zweiten flüssigen Phase bestehenden Medium und anschließende Behandlung des dabei gebildeten Alkalimetallsalzes des N-Benzyliden-β-phenylserins mit einer Säure.

β-Phenylserin ist ein wertvolles Zwischenprodukt für eine an sich bekannte Synthese von Phenylalanin.

Aus der DE-PS 6 32 424 ist es bereits bekannt, β-Phenylserin durch Kondensation von Glycin mit Benzaldehyd in Gegenwart eines Alkalimetallhydroxids in einem rein wäßrigen Medium und anschließende Behandlung des Reaktionsgemisches mit einer Säure herzustellen. Nachteilig ist bei diesem bekannten Verfahren, daß das zunächst entstehende Alkalimetallsalz des N-Benzyliden-β-phenylserins schon nach kurzer Zeit ausfällt, so daß sich das Reaktionsgemisch vollständig verfestigt und nicht mehr gerührt werden kann. Außerdem ist das so hergestellte β-Phenylserin stark mit dem bei der Säure­ behandlung abgestapelten Benzaldehyd verunreinigt, der ziemlich mühsam herausgewaschen werden muß.

Eine Verbesserung stellt das aus der DE-OS 34 28 442 bekannte Verfahren dar, bei dem die Kondensation des Glycins mit dem Benzaldehyd in einer Mischung aus Wasser und einem mit Wasser nicht mischbaren organischen Lösungs­ mittel vorgenommen wird.

Auf diese Weise wird erreicht, daß das Reaktionsgemisch rührfähig bleibt, und daß sich nach der Säurebehandlung zwei Phasen ausbilden, deren wäßrige das β-Phenylserin und deren organische den abgespaltenen Benzaldehyd enthält. Die organische Phase kann zwar nach Ergänzung des verbrauchten Benzaldehyds rezykliert werden. Dabei reichern sich in ihr aber Nebenprodukte an, welche die Produktqaualität beeinträchtigen können. Es muß daher irgendwann einmal eine destillative Trennung und Reinigung von Benzaldehyd und Lösungsmittel erfolgen, was aufwendig und unwirtschaftlich ist.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist nun dadurch gekennzeichnet, daß man als zweite flüssige Phase ein mit Benzaldehyd nicht mischbares Silikonöl verwendet.

Vorzugsweise wird das Silikonöl im 0,1- bis 1,5fachen Volumen des insgesamt im Reaktionsgemisch vorhandenen Wassers eingesetzt. Geeignet sind alle handelsüblichen Silkonöle niedriger und mittlerer Viskosität, vorzugsweise einer solchen bis etwa 200 mPa · s, sofern sie die einzige Bedingung erfüllen, daß sie mit Benzaldehyd nicht mischbar sind.

Durch das als Trennmittel wirkende Silikonöl wird ebenso wie bei dem aus der DE-OS 34 28 442 bekannten Verfahren erreicht, daß das Reaktionsgemisch während der Kondensation des Glycins mit dem Benzaldehyd rührfähig bleibt. Aber nach der Säurebehandlung bilden sich nun nicht nur zwei Phasen aus, sondern deren drei. Die untere, wäßrige Phase enthält das β-Phenylserin als Salz, die mittlere Phase besteht aus dem Silikonöl und die obere, organische Phase enthält quantitativ den abgespaltenen Benzaldehyd. Die drei Phasen können ohne großen Aufwand von einander getrennt und der weiteren Verwendung zugeführt werden.

Die wäßrige Phase wird mit einer Base neutralisiert und auf β-Phenylserin aufgearbeitet. Das Silikonöl kann ohne weitere Reinigung wiederverwendet werden. Und auch der Benzaldehyd kann, gegebenenfalls nach einer Redestillation, erneut eingesetzt werden. Alternativ ist es auch möglich, nur die wäßrige Phase abzutrennen und die Mischung der beiden anderen Phasen nach Ergänzung des verbrauchten Benzaldehyds direkt zu rezyklieren.

Von der Mitverwendung des Silikonöls abgesehen, erfolgt die Herstellung des β-Phenylserins in an sich bekannter Weise. Zweckmäßig wird so vorgegangen, daß man eine wäßrige Lösung des Glycins, vorzugsweise als Alkali­ metallsalz, den Benzaldehyd und das Silikonöl vorlegt. Pro Mol Glycin werden mindestens 2 Mol Benzaldehyd benötigt. Es kann unter Umständen vorteilhaft sein, einen Überschuß, beispielsweise 2,2 bis 3,0 Mol Benzaldehyd, zu verwenden. Das Silikonöl wird im 0,1- bis 1,5fachen Volumen des vorhandenen Wassers eingesetzt. Es kann natürlich ohne weiteres auch eine größere Menge an Silikonöl angewandt werden, aber dies bringt keinen weiteren Vorteil. Zu dieser vorgelegten Mischung wird dann unter Rühren und gegebenenfalls unter äußerer Kühlung eine wäßrige Alkalimetallhydroxidlösung, vorzugsweise Natronlauge, mit solcher Geschwindigkeit zudosiert, daß die Innentemperatur nicht über 80°C, vorzugsweise nicht über 50°C, ansteigt.

Es ist aber ebensogut möglich, die Alkalimetallhydroxid­ lösung in einem Zug zuzugeben und die Reaktionstemperatur alleine durch äußere Kühlung im genannten Bereich zu halten.

Das Alkalimetallhydroxid wird in einer Menge von mindestens 1,2 Mol, vorzugsweise von etwa 2,0 bis etwa 3,0 Mol pro Mol Glycin angewandt. Nach beendeter Zugabe des Alkali­ metallhydroxids wird noch längere Zeit, beispielsweise 15 Stunden lang, bei Raumtemperatur weitergerührt oder kürzere Zeit, beispielsweise 3 Stunden lang, auf nicht mehr als 80°C, vorzugsweise nicht mehr als 60°C, erwärmt. Dann wird eine Säure mit solcher Geschwindigkeit zudosiert, daß die Innentemperatur nicht über 60°C, vorzugsweise nicht über 40°C, ansteigt. Geeignete Säuren sind beispielsweise Mineralsäuren, wie Schwefelsäure, Phosphorsäure, Salpetersäure und insbesondere Salzsäure. Sie werden in mindestens solcher Menge eingesetzt, daß einerseits das vorhandene Alkalimetallhydroxid neutralisiert und andererseits das freigesetzte β-Phenylserin in das Mineralsäuresalz umgewandelt wird. Nach beendeter Zugabe der Säure wird noch einige Zeit, beispielsweise 1 Stunde lang, weitergerührt. Dann wird eine Phasentrennung vorgenommen und die wäßrige Phase abgetrennt. Diese wird mit einer wäßrigen Base, vorzugsweise Natronlauge, neutralisiert und dann auf eine Temperatur zwischen -10 und +5°C abgekühlt. Nach einiger Zeit, beispielsweise 1 Stunde, bei dieser Temperatur wird das auskristallisierte β-Phenylserin durch Filtration oder Zentrifugation abgetrennt, mit Eiswasser gewaschen und getrocknet. Die Kristalle enthalten dann noch 1 Mol Kristallwasser.

Beispiel 1

500 g einer 20 gewichtsprozentigen Lösung von Natriumglycinat in Wasser wurden mit 220 g Benzaldehyd und 200 ml Silikonöl M3 (Hersteller: Bayer AG) versetzt. Bei 5 bis 10°C wurden innerhalb einer Stunde unter Rühren 120 g einer 40 gewichtsprozentigen Natronlauge zugestopft, die Kühlung wurde entfernt und es wurde noch 15 Stunden lang bei Raumtemperatur gerührt. Dann wurden 360 g einer 35 gewichtsprozentigen Salzsäure so zugetropft, daß die Innentemperatur auf nicht mehr als 40°C anstieg, es wurde noch eine Stunde lang gerührt und dann wurde die wäßrige Phase abgetrennt.

Die wäßrige Phase wurde mit 50 gewichtsprozentiger Natronlauge auf pH 7,5 gebracht, auf 0°C abgekühlt und 1 Stunde lang bei dieser Temperatur stehen gelassen. Dann wurden die ausgeschiedenen Kristalle abfiltriert, mit Eiswasser gewaschen und unter vermindertem Druck bei 60°C bis zur Gewichtskonstanz getrocknet. Das farblose β-Phenylserin enthielt dann noch 1 Mol Kristallwasser.

Ausbeute: 161,4 g (81% der Theorie, bezogen auf das eingesetzte Glycin). Schmelzpunkt: 180-182°C.

Beispiel 2

75 g Glycin wurden in 350 g Wasser gelöst und mit 220 g Benzaldehyd und 200 ml Silikonöl M3 (Hersteller: Bayer AG) versetzt. Dann wurden auf einmal 250 g einer 40 gewichtsprozentigen Natronlauge zugegeben. Durch gelegentliches Kühlen wurde dafür gesorgt, daß die Reaktionstemperatur nicht über 50°C anstieg. Anschließend wurde über Nacht bei Raumtemperatur gerührt. Dann wurden bei einer Temperatur von nicht mehr als 40°C 360 g einer 35 gewichtsprozentigen Salzsäure zugetropft, es wurde noch eine Stunde lang gerührt und dann wurde die wäßrige Phase abgetrennt. Die wäßrige Phase wurde mit 50 gewichtsprozentiger Natronlauge auf pH 7,5 gebracht, auf 0°C abgekühlt und nach einer Stunde bei dieser Temperatur filtriert. Die Phenylserin­ kristalle wurden mit Eiswasser gewaschen und unter vermindertem Druck bei 60°C bis zur Gewichtskonstanz getrocknet. Das farblose Phenylserin enthielt dann noch 1 Mol Kristallwasser.

Ausbeute: 157,8 g (79% der Theorie, bezogen auf das eingesetzte Glycin).

Schmelzpunkt: 180-182°C.

Beispiel 3

In gleicher Weise wie im Beispiel 2 wurden Glycin, Benzaldehyd, Silikonöl und Natronlauge zusammengegeben. Nachdem die exotherme Reaktion abgeklungen war, wurde drei Stunden auf 50°C erwärmt und dann wie im Beispiel 2 weiter aufgearbeitet.

Ausbeute: 160,2 g (80% der Theorie, bezogen auf das eingesetzte Glycin).

Schmelzpunkt: 179-181°C.

Claims (3)

1. Verfahren zur Herstellung von β-Phenylserin durch Kondensation von Glycin mit Benzaldehyd in Gegenwart eines Alkalimetallhydroxids in einem aus Wasser und einer zweiten flüssigen Phase bestehenden Medium und anschließende Behandlung des dabei gebildeten Alkalimetallsalzes des N-Benzyliden-β-phenylserins mit einer Säure, dadurch gekennzeichnet, daß man als zweite flüssige Phase ein mit Benzaldehyd nicht mischbares Silikonöl verwendet.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das Silikonöl im 0,1- bis 1,5fachen Volumen des insgesamt vorhandenen Wassers einsetzt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Silikonöl mit einer Viskosität bis zu 200 mPa's einsetzt.