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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur stabilen Herstellung
eines optisch aktiven Epoxids. Genauer betrifft diese Erfindung
ein Verfahren zur stabilen Herstellung eines optisch aktiven Epoxids
mittels Destillation.
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Ein
optisch aktives Epoxid, das bei medizinischen Erzeugnissen, Agrarchemikalien
und entsprechenden synthetischen Zwischenprodukten Verwendung findet,
erfährt
bekanntermaßen
beim Erhitzen eine Minderung der optischen Reinheit (Can. J. Chem.
(1976), 54, 3364-76 und J. Chem. Soc., Perkin Trans. 1 (1983), 3, 595-9,
usw.). Bei der Herstellung eines optisch aktiven Epoxids mittels
Destillation, vermindert sich die optische Reinheit infolge des
Erhitzens während
der Destillation. Insbesondere hat die Minderung der optischen Reinheit
bei der Produktion im industriellen Maßstab einen merklichen nachteiligen
Einfluss auf die Ausbeute, die Qualität und dergleichen zur Folge.
Infolgedessen ist ein Herstellungsverfahren unter Verwendung einer
Mehrzweckdestillationsapparatur oder eines Rektifizierers, das mit
einer übermäßigen Erwärmung verbunden
ist, ungeeignet zur Herstellung eines optisch aktiven Epoxids bei
der industriellen Destillation oder Rektifikation und das Herstellverfahren
ist auf die Dünnschichtdestillation
oder dergleichen beschränkt,
wodurch eine Qualitätsverbesserung
beim optisch aktiven Epoxid eingeschränkt ist. Ein Weg zur Lösung dieser
Problematik ist noch nicht bekannt.
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Unter
Berücksichtigung
der oben beschriebenen konkreten Situation ist eine Aufgabe der
vorliegenden Erfindung, ein einfaches Verfahren zur Verfügung zu
stellen, um die Minderung der optischen Reinheit eines optisch aktiven
Epoxids zu verhindern, wenn das optisch aktive Epoxid mittels Destillation
im industriellen Maßstab
hergestellt wird.
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Als
Ergebnis intensiver Studien zur Lösung dieser Problematik wurde
gefunden, dass ein Absinken der optischen Reinheit eines optisch
aktiven Epoxids durch eine Destillation in Anwesenheit einer Base
verhindert werden kann, wobei ein optisch aktives Epoxid von hoher
Qualität
erhalten wird, was zum Erfolg der vorliegenden Erfindung führt.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines
optisch aktiven Epoxids, welches das Destillieren eines optisch
aktiven Epoxids in der Anwesenheit einer Base umfasst.
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Im
Herstellverfahren der vorliegenden Erfindung wird das optisch aktive
Epoxid durch die Formel dargestellt (1):
(wobei R
1 ein
Arylrest ist; R
2, R
3 und
R
4 jeweils unabhängig ein Wasserstoffatom, ein
Halogenatom, ein Alkylrest mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen, ein Alkenylrest
mit 2 bis 20 Kohlenstoffatomen, ein Alkinylrest mit 2 bis 20 Kohlenstoffatomen,
ein Arylrest mit 6 bis 20 Kohlenstoffatomen, ein Aralkylrest mit
7 bis 20 Kohlenstoffatomen, ein Alkoxyrest mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen,
ein Aryloxyrest mit 6 bis 20 Kohlenstoffatomen, ein Aralkyloxyrest
mit 7 bis 20 Kohlenstoffatomen, ein Alkoxycarbonylrest mit 2 bis
20 Kohlenstoffatomen, ein Aryloxycarbonylrest mit 7 bis 20 Kohlenstoffatomen,
ein Aralkyloxycarbonylrest mit 8 bis 20 Kohlenstoffatomen, ein Acylrest mit
1 bis 20 Kohlenstoffatomen oder eine Cyanogruppe sind; zwei dieser
Reste R
2, R
3 und
R
4 zusammengenommen werden können, um
einen Ring zu bilden; R
1 und R
2 verschiedene
Reste sind; und * ein asymmetrisches Kohlenstoffatom bedeutet).
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Darüber hinaus
ist im Herstellungsverfahren der vorliegenden Erfindung R1 ein Arylrest und R2,
R3 und R4 ist jeweils
ein Wasserstoffatom; ein Arylrest ist eine substituierte oder unsubstituierte
Phenylgruppe; ein Arylrest ist eine mit 1 bis 5 Halogenatomen substituierte
Phenylgruppe; ein Halogenatom ist ein Chloratom; und ein Arylrest
ist eine m-Chlorphenylgruppe.
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Im
Herstellungsverfahren der vorliegenden Erfindung wird eine nichtflüchtige Base
als Base verwendet; die nichtflüchtige
Base ist eine anorganische Base; die anorganische Base ist mindestens
eine von Alkalimetallcarbonaten, Erdalkalimetallcarbonaten und Alkalimetallhydrogencarbonaten;
und die anorganische Basis ist mindestens eine von Natriumcarbonat,
Kaliumcarbonat, Natriumhydrogencarbonat und Kaliumhydrogencarbonat.
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Im
Herstellungsverfahren der vorliegenden Erfindung beträgt die Destillationstemperatur
50°C bis 250°C oder 100°C bis 250°C.
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Die
vorliegende Erfindung wird nachstehend ausführlich beschrieben werden.
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Ein
Verfahren zur Herstellung eines optisch aktiven Epoxids der vorliegenden
Erfindung umfasst das Destillieren eines optisch aktiven Epoxids
in Gegenwart einer Base.
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Das
in der vorliegenden Erfindung verwendete optisch aktive Epoxid ist
nicht eingeschränkt,
so lange wie es durch Destillation erhalten werden kann. Genauer,
das optisch aktive Epoxid ist eine Verbindung, die zum Beispiel
durch die Formel (1) dargestellt wird:
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In
der Formel (1), ist R1 ein Arylrest, R2, R3 und R4 sind jeweils unabhängig ein Wasserstoffatom, ein Halogenatom,
ein Alkylrest mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen, ein Alkenylrest mit
2 bis 20 Kohlenstoffatomen, ein Alkinylrest mit 2 bis 20 Kohlenstoffatomen,
ein Arylrest mit 6 bis 20 Kohlenstoffatomen, ein Aralkylrest mit
7 bis 20 Kohlenstoffatomen, ein Alkoxyrest mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen,
ein Aryloxyrest mit 6 bis 20 Kohlenstoffatomen, ein Aralkyloxyrest
mit 7 bis 20 Kohlenstoffatomen, ein Alkoxycarbonylrest mit 2 bis
20 Kohlenstoffatomen, ein Aryloxycarbonylrest mit 7 bis 20 Kohlenstoffatomen,
ein Aralkyloxycarbonylrest mit 8 bis 20 Kohlenstoffatomen, ein Acylrest
mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen oder eine Cyanogruppe; zwei dieser
Reste R2, R3 und
R4 können
zusammengenommen werden, um einen Ring zu bilden; R1 und
R2 sind verschiedene Reste; und * bedeutet
ein asymmetrisches Kohlenstoffatom.
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Jede
der durch R1, R2,
R3 und R4 dargestellten
Reste wird nachstehend beschrieben werden.
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Beispiele
eines Halogenatoms schließen
ein Chloratom, ein Bromatom, ein Jodatom, und dergleichen ein. Ein
Chloratom und Bromatom werden bevorzugt.
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Obwohl
ein Alkylrest mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen nicht eingeschränkt ist,
wird ein Alkylrest mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen bevorzugt. Beispiele
für einen
derartigen Alkylrest schließen
eine Methylgruppe, eine Ethylgruppe, eine n-Propylgruppe, eine i-Propylgruppe,
eine n-Butylgruppe, eine t-Butylgruppe, eine n-Pentylgruppe, eine
Hexylgruppe, eine Cyclohexylgruppe, eine Heptylgruppe, eine Octylgruppe
und dergleichen ein.
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Obwohl
ein Alkenylrest mit 2 bis 20 Kohlenstoffatomen nicht eingeschränkt ist,
wird eine Alkenylrest mit 2 bis 8 Kohlenstoffatomen bevorzugt. Beispiele
für einen
derartigen Alkenylrest schließen
eine Vinylgruppe, eine Allylgruppe, eine Propenylgruppe, eine Butenylgruppe,
eine Pentenylgruppe, eine Cyclopentenylgruppe, eine Hexenylgruppe,
eine Heptenylgruppe, eine Octenylgruppe und dergleichen ein.
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Obwohl
ein Alkinylrest mit 2 bis 20 Kohlenstoffatomen nicht eingeschränkt ist,
wird eine Alkinylrest mit 2 bis 8 Kohlenstoffatomen bevorzugt. Beispiele
für einen
derartigen Alkinylrest schließen
eine Ethinylgruppe, eine Propinylgruppe, eine Butinylgruppe, eine
Pentinylgruppe, eine Hexinylgruppe, eine Heptinylgruppe, eine Octinylgruppe
und dergleichen ein.
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Obwohl
ein Arylrest mit 6 bis 20 Kohlenstoffatomen nicht eingeschränkt ist,
wird ein Arylrest mit 6 bis 12 Kohlenstoffatomen bevorzugt. Beispiele
für einen
derartigen Arylrest schließen
eine Phenylgruppe, eine Naphthylgruppe, eine p-Tolyl-Gruppe, eine
Xylylgruppe und dergleichen ein.
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Obwohl
eine Aralkylrest mit 7 bis 20 Kohlenstoffatomen nicht eingeschränkt ist,
wird ein Aralkylrest mit 7 bis 15 Kohlenstoffatomen bevorzugt. Beispiele
für einen
derartigen Aralkylrest schließen
eine Benzylgruppe, eine Phenethylgruppe, eine Phenylpropylgruppe,
eine Phenylbutylgruppe und dergleichen ein.
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Obwohl
ein Alkoxyrest mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen nicht eingeschränkt ist,
wird ein Alkoxyrest mit 1 bis 12 Kohlenstoffatomen bevorzugt. Beispiele
für einen
derartigen Alkoxyrest schließen
eine Methoxygruppe, eine Ethoxygruppe, eine n-Propoxygruppe, eine
i-Propoxygruppe,
eine n-Butoxygruppe eine t-Butoxygruppe, eine Pentyloxygruppe, eine
Hexyloxygruppe und dergleichen ein.
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Obwohl
ein Aryloxyrest mit 6 bis 20 Kohlenstoffatomen nicht eingeschränkt ist,
wird ein Aryloxyrest mit 6 bis 15 Kohlenstoffatomen bevorzugt. Beispiele
für einen
derartigen Aryloxyrest schließen
eine Phenoxygruppe, eine Naphthyloxygruppe, eine p-Tolyloxygruppe,
eine Xylyloxygruppe und dergleichen ein.
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Obwohl
ein Aralkyloxyrest mit 7 bis 20 Kohlenstoffatomen nicht eingeschränkt ist,
wird ein Aralkyloxyrest mit 7 bis 15 Kohlenstoffatomen bevorzugt.
Beispiele für
einen derartigen Aralkyloxyrest schließen eine Benzyloxygruppe, eine
Phenethyloxygruppe, eine Phenylpropoxygruppe, eine Phenylbutoxygruppe
und dergleichen ein.
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Obwohl
ein Alkoxycarbonylrest mit 2 bis 20 Kohlenstoffatomen nicht eingeschränkt ist,
wird ein Alkoxycarbonylrest mit 2 bis 10 Kohlenstoffatomen bevorzugt.
Beispiele für
einen derartigen Alkoxycarbonylrest schließen eine Methoxycarbonylgruppe,
eine Ethoxycarbonylgruppe, eine i-Propoxycarbonylgruppe, ein t-Butoxycarbonylgruppe,
eine Pentyloxycarbonylgruppe, eine Hexyloxycarbonylgruppe und dergleichen
ein.
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Obwohl
ein Aryloxycarbonylrest mit 7 bis 20 Kohlenstoffatomen nicht eingeschränkt ist,
wird ein Aryloxycarbonylrest mit 7 bis 15 Kohlenstoffatomen bevorzugt.
Beispiele für
einen derartigen Aryloxycarbonylrest schließen eine Phenoxycarbonylgruppe,
eine Naphthyloxycarbonylgruppe, ein p-Tolyloxycarbonylgruppe, eine Xylyloxycarbonylgruppe
und dergleichen ein.
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Obwohl
ein Aralkyloxycarbonylrest mit 8 bis 20 Kohlenstoffatomen nicht
eingeschränkt
ist, wird ein Aralkyloxycarbonylrest mit 8 bis 15 Kohlenstoffatomen
bevorzugt. Beispiele für
einen derartigen Aralkyloxycarbonylrest schließen eine Benzyloxycarbonylgruppe,
eine Phenethyloxycarbonylgruppe, eine Phenylpropoxycarbonylgruppe,
eine Phenylbutoxycarbonylgruppe und dergleichen ein.
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Obwohl
ein Acylrest mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen nicht eingeschränkt ist,
wird ein Acylrest mit 1 bis 12 Kohlenstoffatomen bevorzugt. Beispiele
für einen
derartigen Acylrest schließen
eine Formylgruppe, eine Acetylgruppe, eine Propanoylgruppe, eine
Butyroylgruppe, eine Valeroylgruppe, eine Pivaloylgruppe, eine Hexanoylgruppe,
eine Benzoylgruppe und dergleichen ein.
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Weiterhin
kann jeder dieser Reste durch ein anderes Atom oder mit einem Substituenten
substituiert sein.
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Beispiele
für die
anderen Atome schließen
ein Sauerstoffatom, ein Stickstoffatom, ein Schwefelatom und dergleichen
ein. Ein Kohlenstoffatom jedes Restes kann durch jedes dieser Atome
substituiert sein.
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Beispiele
der Substituenten schließen
eine Hydroxylgruppe, einen Alkoxyrest mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen,
eine Aminogruppe, ein Halogenatom und dergleichen ein. Jede der
oben beschriebenen Gruppen kann mit einem dieser Substituenten substituiert
sein.
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Jede
der durch R1, R2,
R3 und R4 und Substituenten
davon dargestellten Reste können
geradkettig, verzweigt, zyklisch oder nicht-zyklisch sein.
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Zwei
Reste von R1, R2,
R3 und R4 können miteinander
verbunden werden um einen Ring zu bilden. Obwohl der erzeugte Ring
nicht beschränkt
ist, können
beispielsweise 7-Oxabicyclo[4.1.0]heptan-2-on,
9-Oxabicyclo[6.1.0]non-4-en oder dergleichen gebildet werden.
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In
dem optisch aktiven Epoxid (1) ist R1 vorzugsweise
ein Arylrest. Vorzugsweise ist R1 ein Arylrest
und mindestens eins von R2, R3 und
R4 ist ein Wasserstoffatom und stärker bevorzugt
ist R1 ein Arylrest und mindestens zwei
von R2, R3 und R4 sind Wasserstoffatome. Am meisten bevorzugt
ist R1 ein Arylrest und alle von R2, R3 und R4 sind Wasserstoffatome.
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Weiterhin
ist ein Arylrest vorzugsweise ein substituierter oder ein unsubstituierter
Phenylrest, stärker bevorzugt
ein mit 1 bis 5 Halogenatomen substituierter Phenylrest und am meisten
bevorzugt ein mit einem Chloratom substituierter Phenylrest. Insbesondere
ist ein m-Chlorphenylrest
bevorzugt.
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Als
die in der vorliegenden Erfindung verwendete Base kann eine anorganische
Base, wie ein Alkali- oder Erdalkalimetallcarbonat oder -hydroxid,
ein Alkalimetallhydrogencarbonat oder dergleichen oder eine organische
Base wie ein tertiäres
Amin, ein quartäres
Ammoniumhydroxid oder dergleichen verwendet werden.
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Beispiele
derartiger Basen schließen
Alkalimetallcarbonate wie Natriumcarbonat, Kaliumcarbonat, Lithiumcarbonat
und dergleichen; Erdalkalimetallcarbonate wie Calciumcarbonat, Magnesiumcarbonat
und dergleichen; Alkalimetallhydrogencarbonate wie Natriumhydrogencarbonat,
Kaliumhydrogencarbonat, Lithiumhydrogencarbonat und dergleichen;
Alkalimetallhydroxide wie Natriumhydroxid, Kaliumhydroxid, Lithiumhydroxid und
dergleichen; Erdalkalimetallhydroxide wie Calciumhydroxid, Magnesiumhydroxid
und dergleichen; tertiäre Amine
wie Triethylamin, Tripropylamin, Tributylamin, Triamylamin, Pyridin,
N-Methylmorpholin und dergleichen; quartäre Tetramethyl-, Tetraethyl-,
Tetrapropyl-, Tetraemyl- und Benzyltrimethyl-Ammoniumhydroxide und
dergleichen ein. Allerdings ist die Base nicht auf diese Verbindungen
eingeschränkt.
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Von
diesen Basen wird eine nichtflüchtige
Base bevorzugt. Der Begriff "nichtflüchtig" bedeutet, dass unter
den Destillationsbedingungen im wesentlichen kein Überdestillieren
stattfindet und dass im wesentlichen keine ungünstige Einwirkung auf die Produktqualität eintritt.
Als die nichtflüchtige
Base werden, zum Beispiel, die anorganische Base und die organische
Base, wie ein quartäres
Ammoniumhydroxid bevorzugt, und die anorganische Base ist stärker bevorzugt.
Als die anorganische Base werden ein Alkalimetallcarbonat, ein Erdalkalimetallcarbonat
und ein Alkalimetallhydrogencarbonat aus Kostengesichtspunkten,
aus Gründen
der geringen Reaktionsfähigkeit
mit dem optisch aktiven Epoxid und aufgrund der einfachen Abwasserbehandlung
bevorzugt. Insbesondere werden Natriumcarbonat, Kaliumcarbonat,
Natriumhydrogencarbonat und Kaliumhydrogencarbonat bevorzugt. Diese
Basen können
allein oder als Kombination aus mindestens zwei Verbindungen verwendet
werden.
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Die
Menge der verwendeten Base ist nicht beschränkt und die Verwendung einer
großen
Basenmenge ruft kein Problem hervor. Allerdings beträgt die Menge
der verwendeten Base aus wirtschaftlichen und aus betriebstechnischen Überlegungen
im allgemeinen 0,1 bis 30 Gewichtsprozent, vorzugsweise 0,1 bis
10 Gewichtsprozent, stärker
bevorzugt, 0,1 bis 5 Gewichtsprozent und am meisten bevorzugt 0,1
bis 2 Gewichtsprozent, bezogen auf die Menge der destillierten Substanz.
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Im
allgemeinen, können
diese Basen ohne Vorbehandlung verwendet werden, aber die Basen
können mit
anderen Bestandteilen entsprechend den Anforderungen gemischt werden.
Beispiele für
andere Bestandteile schließen
Wasser, hochmolekulare Polymere, ein Tensid und dergleichen ein.
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Obwohl
die Anordnung der Destillation (einschließlich Rektifikation) nicht
beschränkt
ist, kann die Destillation im allgemeinen im Batch-Verfahren durchgeführt werden.
Die Destillationsbedingungen hängen
vom Siedepunkt des eingesetzten optisch aktiven Epoxids, der Leistungsfähigkeit
der verwendeten Destillationsapparatur, usw. ab und sind nicht beschränkt. Allerdings
beträgt
die Destillationstemperatur etwa 50°C bis 250°C, vorzugsweise etwa 70°C bis 220°C, und stärker bevorzugt
etwa 100°C
bis 200°C.
Insbesondere kann die Wirksamkeit der vorliegenden Erfindung im
vollen Umfang bei einer Destillation bei etwa 100°C und darüber dargestellt
werden, d.h. bei etwa 100°C
bis etwa 250°C,
vorzugsweise bei etwa 100°C
bis 220°C
und stärker
bevorzugt bei etwa 100°C
bis 200°C,
die eine signifikante Verminderung der optischen Reinheit eines
optisch aktiven Epoxids verursacht.
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Obwohl
die Destillationszeit nicht beschränkt ist, beträgt die Destillationszeit
vorzugsweise 1 bis 200 Stunden und stärker bevorzugt 1 bis 150 Stunden.
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(Beispiel 1)
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Ein
Gemisch, das 100 g m-Chlorstyroloxid (99,3 % ee) und 2 g Na2CO3, und eines,
das nur 100 g m-Chlorstyroloxid (99,3 % ee) enthielt, wurde jeweils
bei einer Innentemperatur von 150°C
unter reduziertem Druck destilliert. Die optische Reinheit des resultierenden
m-Chlorstyroloxids
wurde gemessen. Die Ergebnisse sind in der Tabelle 1 dargestellt.
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(Vergleichsbeispiel 1)
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Unter
der Annahme einer Destillation im Großmaßstab, die eine lange Zeit
und beträchtliches
Erhitzen benötigt,
wurden die unten aufgeführten
Versuche durchgeführt.
Von Na2CO3, CaCO3, NaHCO3 und MgCO3·Mg(OH)2 (Kombination aus zwei Verbindungen) wurden
jeweils 1,4 g zu 70 g m-Chlorstyroloxid (99.3 % ee) hinzugefügt, das
resultierende Gemisch auf 150°C
erhitzt und umgerührt.
24 Stunden später
wurde eine Änderung
der optischen Reinheit von m-Chlorstyroloxid in dem Fall, in dem
die Base nicht hinzugefügt
wurde und den Fällen,
in dem die Base hinzugefügt
wurde, gemessen. Die Ergebnisse sind in der Tabelle 2 dargestellt.
Bei Zugabe der Base war das m-Chlorstyroloxid (entsprechend dem
m-Chlorstyroloxid, das bei der eigentlichen Destillation im Reaktor
verbleibt) nach dem Erhitzen geringfügig racemisiert. Demzufolge
kann angenommen werden, dass sich der gewünschte Stoff mit hoher optischer
Reinheit durch eine Destillation in großem Maßstab erhalten lässt.
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Industrielle Anwendbarkeit
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird ein optisch aktives Epoxid, das bei medizinischen
Erzeugnissen, Agrarchemikalien und entsprechenden synthetischen
Zwischenprodukten Verwendung findet, in Anwesenheit einer Base destilliert,
was die Unterdrückung
der Verminderung der optischen Reinheit und die Gewinnung eines
optisch aktiven Epoxids mit hoher Reinheit im industriellen Maßstab gestattet.