DE69024474T2

DE69024474T2 - Herstellung von hydroxyaromatische Ketoacetale aus hydroxyaromatische Methylketone und Verfahren zur Herstellung von 5-(4'-Hydroxyphenyl)-hydantoin und D-p-Hydroxyphenylglycin aus 4-Hydroxyacetophenon

Info

Publication number: DE69024474T2
Application number: DE69024474T
Authority: DE
Inventors: John Robert Durrwachter; Olan Stanley Fruchey; Graham Nigel Mott
Original assignee: Hoechst Celanese Corp
Current assignee: CNA Holdings LLC
Priority date: 1989-12-14
Filing date: 1990-12-14
Publication date: 1996-06-13
Anticipated expiration: 2010-12-15
Also published as: DK0437058T3; IE904494A1; US5120855A; ATE132141T1; WO1991009020A3; ES2081950T3; EP0437058B1; GR3018553T3; JPH04364150A; EP0437058A1; DE69024474D1; WO1991009020A2; AU6612990A

Description

Hintergrund der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft die Bildung eines hydroxyaromatischen Ketoacetals aus einem hydroxyaromatischen Methylketon, die Bildung eines hydroxyaromatischen Ketoaldehyds aus einem hydroxyaromatischen Ketoacetal und weiterhin die Bildung eines Hydantoins aus dem hydroxyaromatischen Ketoaldehyd. Die Erfindung betrifft auch die anschließende Hydrolyse des Hydantoins, wodurch ein Hydroxyphenylglycin gebildet wird, und Techniken zur Trennung von Enantiomeren zur Erzeugung von D- Hydroxyphenylglycin.
Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von 5-(4'-Hydroxyphenyl)hydantoin und p-Hydroxyphenylglycin und die Trennung von D-p-Hydroxyphenylglycin, wobei das Ausgangsmaterial für die Herstellung der Hydantoine 4- Hydroxyacetophenon ist.
5-(4'-Hydroxyphenyl)hydantoin ist eine wichtige Zwischenstufe bei der Herstellung von D-4-Hydroxyphenylglycin, das zur Herstellung von halbsynthetischen Penicillinen und Cephalosporinen verwendet wird. Es ist bekannt, daß 5-(4'-Hydroxyphenyl)hydantoin durch die Reaktion von 4-Hydroxybenzaldehyd, Ammoniumhydrogencarbonat und Natriumcyanid gemäß dem Bucherer- Berg'schen Verfahren synthetisiert werden kann. Dieses Verfahren erfordert jedoch die Verwendung von gefährlichem Natriumcyanid und weiterhin kann das rohe Hydantoin große Mengen an Nebenprodukten enthalten, die durch die oxidative Nebenreaktion des Phenolkerns unter einer alkalischen Bedingung verursacht werden können, oder es kann gefärbt sein.
Das U.S.-Patent 4 230 869 macht ein Verfahren zur Herstellung von 5-(4'-Hydroxyphenyl)hydantoin durch die Umsetzung von Glyoxylsäure, Harnstoff und Phenol in der Gegenwart einer Säure verfügbar. Ein Nachteil dieses Verfahrens besteht in der Erfordernis, zum Antreiben der Reaktion auf 40 º bis 100 º erwärmen zu müssen. 5-(4'-Hydroxyphenyl)hydantoine sind auch durch die Umsetzung von Allantoin mit Phenol in der Gegenwart von Säuren hergestellt worden, wie im japanischen Kokai 78/112874 gelehrt wird.
Nach dem Stand der Technik wird D-4-Hydroxyphenylglycin gewöhnlich hergestellt, indem DL-4-Hydroxyphenylglycin chemisch einer Enantiomerentrennung unterworfen wird. Ein solches Verfahren hat jedoch den Nachteil, daß DL-4-Hydroxyphenylglycin in Derivate wie Veresterungs- und Acylierungsprodukte umgewandelt werden muß, bevor es der Enantiomerentrennung unterworfen wird, oder Trennungsreagenzien erforderlich sind und darüber hinaus Verfahrensschritte zum Racemisieren der verbleibenden L-Form erforderlich sind.
Es ist im Fachgebiet ebenfalls bekannt, daß D-4-Hydroxyphenylglycin durch die enzymatische oder alkalische Hydrolyse von 5-(4'-Hydroxyphenyl)hydantoin hergestellt werden kann. In dieser Hinsicht kann man sich auf Takehashi, Microbial Production of D-p-Hydroxyphenylglycine, Prog. Ind. Microbiol. 24 (Biotechnol. Amino Acid Prod.) 269-79 (1986) beziehen, worauf hier ausdrücklich als Literaturstelle Bezug genommen wird.
Im U.S.-Patent 4 094 741, auf das hier ausdrücklich als Literaturstelle Bezug genommen wird, wird offenbart, daß DL-5-(4'- Hydroxyphenyl)hydantoin fast quantitativ in D-N-Carbamoyl-(4- hydroxyphenyl)glycin umgewandelt werden kann, indem Zellen oder behandelte Zellen von speziellen Mikroorganismen dazu gebracht werden, in einem wässrigen Medium bei einem pH-Wert von 7 bis 10 auf das Hydantoin einzuwirken. D-N-Carbamoyl-(4- hydroxyphenyl)glycin kann mit hohen Ausbeuten in D-4-Hydroxyphenylglycin umgewandelt werden, zum Beispiel, indem es mit äquimolaren Mengen an salpetriger Säure in Gegenwart einer starken Säure umgesetzt wird.
EP-A-1319 offenbart ein Verfahren zur Herstellung von 5-(4'- Hydroxyphenyl)hydantoin, wobei das Verfahren die Umsetzung von Phenol mit Glyoxylsäure und Harnstoff in der Gegenwart eines Säurekatalysators, vorzugsweise Salzsäure, und in einem wässrigen Medium umfaßt. Zum Reaktionsmedium kann ein mit Wasser mischbares organisches Lösungsmittel, zum Beispiel Essigsäure, gegeben werden. Die Reaktion wird im allgemeinen bei einer Temperatur von mehr als 25 ºC und bis zu 100 ºC durchgeführt. Das Phenol wird vorzugsweise im Überschuß verwendet, wobei ein geeignetes Verhältnis etwa 2 mol Phenol pro mol Glyoxalsäure beträgt. Der Harnstoff ist im allgemeinen in einer Menge von 1 bis 1,5 mol/mol Glyoxylsäure vorhanden.

Kurzbeschreibung der Erfindung

Gemäß dem Verfahren der vorliegenden Erfindung wird ein hydroxyaromatisches Methylketon umgesetzt, wodurch ein hydroxyaromatisches Ketoacetal gebildet wird. Ebenfalls gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein hydroxyaromatisches Ketoacetal umgesetzt, wodurch ein hydroxyaromatischer Ketoaldehyd gebildet wird. Weiterhin wird gemäß der vorliegenden Erfindung der hydroxyaromatische Ketoaldehyd umgesetzt, wodurch ein Hydantoin gebildet wird. Das Hydantoin kann anschließend hydrolisiert werden, wodurch ein Hydroxyphenylglycin gebildet wird. Das Verfahren der vorliegenden Erfindung betrifft darüber hinaus Techniken zur Trennung von Enantiomeren, wobei diese Techniken mit den Reaktionsschritten, auf die sich oben bezogen wurde, kombiniert werden, wodurch ein D-Hydroxyphenylglycin erzeugt wird.
Spezieller wird das hydroxyaromatische Methylketon mit einer H&spplus;-Quelle, einer NO&spplus;-Quelle und einem primären oder sekundären Alkohol umgesetzt, wodurch das hydroxyaromatische Ketoacetal hergestellt wird. Die NO&spplus;-Quelle kann ein C&sub1;-C&sub1;&sub0;-Alkylnitrit sein, das in Kombination mit einer Säurequelle wie HCl verwendet wird, oder kann ein Reagens NO&spplus;X&supmin; sein, wobei X ein Halogen, Sulfit, Sulfat, Phosphit oder Phosphat ist. Vorzugsweise ist X Halogen, und am meisten bevorzugt ist X Chlor. Das hydroxyaromatische Ketoacetal umfaßt dann eine Acetalgruppe,
worin R normalerweise C&sub1;-C&sub1;&sub0; ist und eine primäre oder sekundäre Alkylstruktur ist.
Das oben beschriebene hydroxyaromatische Ketoacetal kann weiter mit Wasser umgesetzt werden, das zuvor mit einer nichtoxidierenden Säure angesäuert wurde, wodurch ein hydroxyaromatischer Ketoaldehyd (hydroxyaromatischer Glyoxaldehyd) erzeugt wird.
Der hydroxyaromatische Ketoaldehyd kann weiter mit Wasser, Harnstoff und konzentrierter Säure umgesetzt werden, wodurch ein 5-(Hydroxyphenyl)hydantoin erzeugt wird.
Obwohl das Verfahren der vorliegenden Erfindung angewandt werden kann, wobei ein Ausgangsmaterial verwendet wird, das ein hydroxyaromatisches Methylketon im allgemeinen umfaßt, wird das Verfahren speziell hinsichtlich eines p- Hydroxyacetophenon-Ausgangsmaterials beschrieben. Die vorliegende Erfindung ergibt eine Verbesserung gegenüber bekannten Verfahren zur Erzeugung von Hydantoinen und Glycinen. Das Verfahren zur Herstellung der Hydantoine und Glycine kann eine Eintopfreaktion sein, worin ein hydroxyaromatisches Methylketon wie 4-Hydroxyacetophenon mit einer H&spplus;-Quelle, einer NO&spplus;- Quelle und einem primären und sekundären Alkohol in Berührung gebracht wird, wodurch ein Zwischenprodukt gebildet wird, wie das Dialkylacetal von 4-Hydroxyphenylketoaldehyd.
Das Dialkylacetal von Hydroxyphenylketoaldehyd, wie das Dialkylacetal von 4-Hydroxyphenylketoaldehyd, wird in der Gegenwart von Wasser hydrolisiert, wodurch ein zweites Zwischenprodukt, Hydroxyphenylketoaldehyd, wie 4-Hydroxyphenylketoaldehyd, erhalten wird.
Ohne auf eine bestimmte Theorie beschränkt zu sein, wird vermutet, daß die Reaktion für die Umwandlung von 4-Hydroxyacetophenon zu 5-(4'-Hydroxyphenyl)hydantoin wie folgt abläuft.
Das 4-Hydroxyacetophenon (I), das ursprünglich in Lösung vorhanden ist, wird in der Gegenwart einer starken Mineralsäure, vorzugsweise HCl, säurekatalysiert in die Enolform (II) tautomerisiert. Das Enol reagiert dann mit einem Nitrosoniumion (NO&spplus;), wodurch das α-Nitroso-4-hydroxyacetophenon (III) gebildet wird. (III) wird säurekatalysiert tautomerisiert, wodurch α-Oximino-4-hydroxyacetophenon (IV) erhalten wird. Das Nitrosoniumion stammt aus einer NO&spplus;-Quelle wie Nitrosylchlorid, das durch die Reaktion von HCl mit Alkylnitrit (RONO + HCl T ROH + NOCl, worin R C&sub1;-C&sub1;&sub0; ist) gebildet werden kann. (IV) wird einer Solvolysereaktion mit dem Isopropanol-Lösungsmittel unterworfen, wobei das Diisopropylacetal von 4-Hydroxyphenylketoaldehyd (V) gebildet wird. In der Gegenwart von Wasser hydrolisiert das Acetal (V), wodurch 4-Hydroxyphenylketoaldehyd (VI) erhalten wird, der mit Harnstoff kondensiert, wodurch das Pinakol (VII) gebildet wird, das in Gegenwart von Säure eine Pinakol-Umlagerung durchmacht, wodurch das Hydantoin (VIII) erhalten wird. Bei der Reaktion braucht keine der Zwischenstufen isoliert zu werden, und viele sind nur als Gleichgewichts-Mischungen vorhanden, die als Ergebnis der Produktbildung vorwärts verschoben werden.
Alternativ ist es möglich, anstatt das C&sub1;-C&sub1;&sub0;-Alkylnitrit in Kombination mit der HCl zur Herstellung des Nitrosylchlorids, wie oben beschrieben, zu verwenden, eine NO&spplus;-Quelle direkt zu verwenden. Die NO&spplus;-Quelle ist ein Reagens NO&spplus;X&supmin;, worin X Halogen, Sulfit, Sulfat, Phosphit oder Phosphat sein kann. Vorzugsweise ist X Halogen, am meisten bevorzugt Chlor, und die NO&spplus;-Quelle ist NOCl.
Die oben beschriebenen Reaktionsschritte werden unten veranschaulicht:
Das Verfahren der Erfindung gibt darüber hinaus die Bildung eines Hydroxyphenylglycins an, worin das oben beschriebene 5- (Hydroxylphenyl)hydantoin hydrolisiert wird, wodurch das Hydroxyphenylglycin erzeugt wird.
Die Erfindung macht weiterhin ein Verfahren zur Herstellung von D-Hydroxyphenylglycin verfügbar, das das Trennen der Enantiomeren des oben beschriebenen Hydroxyphenylglycins umfaßt, wodurch D-Hydroxyphenylglycin erzeugt wird.
Die Erfindung macht weiterhin ein alternatives Verfahren zur Herstellung von D-Hydroxyphenylglycin verfügbar, umfassend: das enzymatische Hydrolisieren des zuvor beschriebenen 5- (Hydroxylphenyl)hydantoins, wodurch D-5-(Hydroxyphenyl)hydantoinsäure gebildet wird, und dann das Decarbamoylieren der D- 5-(Hydroxyphenyl)hydantoinsäure, wodurch D-Hydroxyphenylglycin gebildet wird.

Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform

In der Praxis der vorliegenden Erfindung beginnt man das Verfahren zur Herstellung von 5-(4'-Hydroxyphenyl)hydantoin durch das Umsetzen einer Mischung, die allgemein aus 4-Hydroxyacetophenon, einem C&sub1;-C&sub1;&sub0;-Alkylnitrit, einem primären oder sekundären Alkohol und einer starken Mineralsäure wie Hydrogenchlorid besteht, wodurch eine Zwischenstufe, hydroxyaromatisches Ketoacetal, gebildet wird. Vorzugsweise ist die Reaktionsmischung im wesentlichen frei von der Gegenwart von Wasser.
Das C&sub1;-C&sub1;&sub0;-Alkylnitrit ist normalerweise Methylnitrit, Isopropylnitrit oder t-Butylnitrit. Diese Komponente der Reaktionsmischung ist vorzugsweise in einer Menge von etwa 1 bis etwa 3 Moläquivalenten der Menge von 4-Hydroxyacetophenon vorhanden, noch bevorzugter von etwa 1 bis etwa 2,5 Moläquivalenten und am meisten bevorzugt von etwa 1 bis etwa 2,0 Moläquivalenten.
Der primäre oder sekundäre Alkohol ist normalerweise Methylalkohol, Isopropylalkohol, sec-Butylalkohol oder n-Butylalkohol. Er ist vorzugsweise in einem großen Überschuß über die Menge vorhanden, die für die Reaktion erforderlich ist, oder etwa vom 2- bis etwa 10fachen des Gewichtes des 4-Hydroxyacetophenons oder noch bevorzugter vom etwa 2- bis etwa 5fachen des Gewichtes des 4-Hydroxyacetophenons.
Die starke Mineralsäure ist vorzugsweise Hydrogenchlorid oder Schwefelsäure. Theoretisch sollte die Säure wenigstens in einer katalytischen Menge vorhanden sein, ist aber vorzugsweise in der Zusammensetzung in einer Menge von etwa 0,1 bis etwa 6 Moläquivalenten der Menge von 4-Hydroxyacetophenon vorhanden, noch bevorzugter von etwa 0,1 bis etwa 3 Moläquivalenten und am meisten bevorzugt von etwa 0,1 bis etwa 2 Moläquivalenten.
Es scheint gegenwärtig, daß die Komponenten der Reaktionsmischung, die zur Bildung des hydroxyaromatischen Ketoacetals verwendet werden, in einer beliebigen Reihenfolge kombiniert werden können. Die Reaktion ist exotherm und erfordert zum Antreiben der Reaktion keine Erwärmung. Die Reaktion kann auf eine angemessene Arbeitstemperatur abgekühlt werden. In der bevorzugten Ausführungsform wird die Reaktion bei einer Temperatur von etwa -20 ºC bis etwa 50 ºC durchgeführt, oder noch bevorzugter von etwa -10 ºC bis etwa 40 ºC, oder am meisten bevorzugt von etwa -10 ºC bis etwa 25 ºC.
In der bevorzugten Ausführungsform wird die Reaktion zur Bildung des hydroxyaromatischen Ketoacetals für einen Zeitraum durchgeführt, der von etwa 1 h bis zu etwa 24 h reicht, oder noch bevorzugter von etwa 1 h bis etwa 8 h, und am meisten bevorzugt von etwa 1 h bis etwa 4 h.
Das hydroxyaromatische Ketoacetal, zum Beispiel das Dialkylacetal von 4-Hydroxyphenylketoaldehyd, (das Dialkylacetal von 4-Hydroxyphenylglyoxaldehyd) wird dann hydrolisiert, wodurch Hydroxyphenylketoaldehyd (Hydroxyphenylglyoxal) gebildet wird. Das Acetal von Interesse wird zu Wasser gegeben, das zuvor mit einer nichtoxidierenden Säure wie HCl oder H&sub2;SO&sub4; auf einen pH- Wert von etwa 0 angesäuert wurde. (Ein organisches Hilfslösungsmittel kann ebenfalls in Kombination mit dem Wasser verwendet werden, es ist bekannt, daß Hilfslösungsmittel wie Dioxan und Acetonitril funktionieren). Das Acetal kann fest oder in Lösung vorliegen. Wasser und Alkohol werden durch Destillation bei Atmosphärendruck während der Reaktion entfernt, wodurch die Reaktion angetrieben wird, bis die Umwandlung zu Hydroxyphenylglyoxal abgeschlossen ist. Im allgemeinen ist der Alkohol (vorzugsweise Methanol, Isopropanol und n- Butanol) tiefersiedend als Wasser, aber beliebige Alkohole, die Azeotrope bilden, funktionieren genauso gut. Als eine Alternative kann Essigsäure anstelle von Wasser als Reaktionslösungsmittel verwendet werden, solange genügend Wasser für die Hydrolyse vorhanden ist. Wenn Essigsäure verwendet wird, wird diese Säure vor irgendeiner anschließenden Reaktion des Hydroxyphenylglyoxals der unten beschriebenen Art abdestilliert.
In der bevorzugten Ausführungsform zur Herstellung von Hydroxyphenylketoaldehyd aus hydroxyaromatischem Ketoacetal ist das Wasser in der Mischung in einem großen Überschuß über die Menge vorhanden, die für die Reaktion erforderlich ist, vorzugsweise von etwa 0,1- bis etwa 3fachen des Gewichtes des hydroxyaromatischen Ketoacetals oder noch bevorzugter vom etwa 0,5- bis etwa 2,5fachen des Gewichtes des Alkohols, und am meisten bevorzugt vom etwa 0,5- bis etwa 1,5fachen des Gewichtes des Alkohols.
In der bevorzugten Ausführungsform zur Bildung des hydroxyaromatischen Ketoaldehyds ist die konzentrierte Mineralsäure theoretisch wenigstens in einer katalytischen Menge vorhanden, ist jedoch vorzugsweise in einer Menge von etwa 0,1 bis etwa 8 Moläquivalenten der Menge des 4-Hydroxyacetophenons, das ursprünglich verwendet wurde, oder des 4-Hydroxyphenylketoacetals, noch bevorzugter von etwa 0,1 bis etwa 4 Moläquivalenten und am meisten bevorzugt von etwa 0,1 bis etwa 2 Moläquivalenten in der Zusammensetzung vorhanden.
Der hydroxyaromatische Ketoaldehyd (Hydroxyphenylglyoxal) kann dann mit Wasser, Harnstoff und konzentrierter Mineralsäure umgesetzt werden, wodurch 5-(Hydroxyphenyl)hydantoin hergestellt wird. In der bevorzugten Ausführungsform ist der Harnstoff in einer Menge von etwa 1 bis etwa 4 Moläquivalenten der Menge von 4-Hydroxyacetophenon vorhanden, die ursprünglich verwendet wurde, oder des 4-Hydroxyphenylglyoxaldehyds, noch bevorzugter von etwa 1 bis etwa 3 Moläquivalenten und am meisten bevorzugt von etwa 1 bis etwa 2 Moläquivalenten.
Weiterhin scheint es, daß die Komponenten der Reaktion, die das Hydroxyphenylketoacetal in 5-(Hydroxyphenyl)hydantoin umwandeln, in einer beliebigen Reihenfolge kombiniert werden können. Folglich kann das Hydroxyphenylketoacetal mit Wasser umgesetzt werden, so daß Hydroxyphenylketoaldehyd hergestellt wird, und anschließend umgesetzt werden, so daß das Hydantoin hergestellt wird, oder das Hydroxyphenylketoacetal kann mit allen Reaktanden umgesetzt werden, die erforderlich sind, eine direkte Umwandlung in das Hydantoin zu erlauben. Dieser Reaktionsschritt erfordert ein Erwärmen zum Antreiben der Reaktion. In der bevorzugten Ausführungsform wird die Reaktion bei einer Temperatur von etwa 40 ºC bis etwa 100 ºC oder noch bevorzugter von etwa 50 ºC bis etwa 100 ºC und am meisten bevorzugt von etwa 50 ºC bis zur Rückflußtemperatur der Lösung durchgeführt.
In der bevorzugten Ausführungsform wird die Reaktion zur Bildung von 5-(Hydroxyphenyl)hydantoin etwa 0,5 h bis etwa 24 h lang durchgeführt oder noch bevorzugter von etwa 0,5 h bis etwa 8 h und am meisten bevorzugt von etwa 1 h bis etwa 5 h.
Bei der Herstellung von Hydroxyphenylglycin wird so ein 5-(4'- Hydroxyphenyl)hydantoin, das wie oben beschrieben hergestellt wird, hydrolisiert. Hydrolyse-Verfahren sind an sich im Fachgebiet bekannt. Die Hydrolyse kann durchgeführt werden, indem das rohe 5-(4'-Hydroxyphenyl)hydantoin mit einer wässrigen Natriumhydroxid-Lösung umgesetzt wird, die Hydroxylamin enthält, wodurch 5-(4'-Hydroxyphenyl)hydantoinsäure erhalten wird. Bei der Behandlung mit salpetriger Säure wird p-Hydroxyphenylglycin gebildet.

Trennung

Im Fachgebiet sind viele Enantiomerentrennungsverfahren bekannt, wobei eine racemische Mischung aus DL-p-Hydroxyphenylglycin in D-p-Hydroxyphenylglycin getrennt werden kann. Dies kann mit d-3-Bromcampher-3-sulfonsäure; aromatischen Sulfonsäuren wie Benzolsulfonsäure, o-Toluolsulfonsäure, p-Toluolsulfonsäure, p-Ethylbenzolsulfonsäure, Sulfosalicylsäure und 2-Naphthol-6-sulfonsäure und (+)-Phenylethansulfat durchgeführt werden. Bei einem alternativen Verfahren kann DL-5-(4- Hydroxyphenyl)hydantoin in D-N-Carbamoyl-(4-hydroxyphenyl)glycin umgewandelt werden, d.h. D-(4-hydroxyphenyl)hydantoinsäure, und letztere wird dann in D-4-Hydroxyphenylglycin decarbamoyliert.
Aus dem U.S.-Patent 4 094 741 ist bekannt, daß DL-5-(4- Hydroxyphenyl)hydantoin in D-N-Carbamoyl-(4-hydroxyphenyl)glycin umgewandelt werden kann, indem Zellen oder behandelte Zellen spezieller Mikroorganismen dazu gebracht werden, bei einem pH-Wert von 7 bis 10 in einem wässrigen Medium auf Hydantoin einzuwirken. D-N-Carbamoyl-(4-hydroxyphenyl)glycin kann durch Decarbamoylierung in D-4-Hydroxyphenylglycin umgewandelt werden, indem D-N-Carbamoyl-(4-hydroxyphenyl)glycin mit einer äquimolaren Menge an salpetriger Säure in Gegenwart einer starken Säure umgewandelt wird.
Eine racemische Mischung aus p-Hydroxyphenylhydantoin kann gemäß dem Verfahren von Takahashi, Microbial Production of D- p-Hydroxyphenylglycine, Prog. Ind. Microbial., 24 (Biotechnol. Amino Acid Prod.), 269-279 (1986), auf das hier ausdrücklich als Literaturstelle Bezug genommen wird, in D-p-Hydroxyphenylglycin umgewandelt werden.

Umwandlung von D-Hydroxyphenylhydantoin in N-Carbamoyl-D- hydroxyphenylglycin (D-Hydroxyphenylhydantoinsäure)

Enzymherstellung

Für die industrielle Herstellung von D-p-Hydroxyphenylglycin wird der für die asymmetrische Hydrolyse von p-Hydroxyphenylhydantoin verwendete Mikroorganismus aus wilden Stämmen ausgewählt, indem die Hydantoinase-Aktivität und ihre Stereoselektivität untersucht werden. Solche Mikroorganismen können in einem Seitenbereich der Gattungen gefunden werden, eine hohe Aktivität wird insbesondere bei den Bakterien gefunden. Zellen mit einer hohen Hydantoinase-Aktivität können erhalten werden, indem die Mikroorganismen in einem Medium kultiviert werden, dem eine Pyrimidinbase oder ihre Metabolite wie Uracil, Thymin oder β-Alanin als Induktoren zugesetzt sind. Die Akkumulation von Hydantoinase in Zellen wird weiter erhöht, wenn ein Metallion wie Mangan, Nickel oder Magnesium zusammen mit dem Induktor zum Medium gegeben wird.

Asymmetrische Hydrolyse von n-Hydroxyphenylhydantoin

Bei der Reaktion der asymmetrischen Hydrolyse von p-Hydroxyphenylhydantoin kann racemisches p-Hydroxyphenylhydantoin durch das Einwirken von mikrobieller Hydantoinase vollständig in N-Carbamoyl-D-p-hydroxyphenylglycin umgewandelt werden. Im allgemeinen werden Hydantoine leicht in verdünnter alkalischer Lösung durch den Mechanismus der Basenkatalyse racemisiert. In der Praxis erfährt p-Hydroxyphenylhydantoin unter milden Bedingungen wie denen einer enzymatischen Reaktion sehr leicht eine spontane Racemisierung. Im Reaktionssystem der asymmetrischen Hydrolyse von p-Hydroxyphenylhydantoin ist nur die D-Form des p-Hydroxylphenylhydantoins gegenüber der enzymatischen Hydrolyse anfällig. Unreaktives L-p-Hydroxyphenylhydantoin wird im selben System spontan racemisiert. Das gebildete N-Carbamoyl-D-p-hydroxyphenylglycin wird unter diesen Bedingungen jedoch niemals racemisiert. Folglich verlaufen die enzymatische Hydrolyse des Hydantoinrings und die chemische Racemisierung des Substrats simultan, so daß DL-p-Hydroxyphenylhydantoin vollständig in die D-Form von N-Carbamoyl-p- hydroxyphenylglycin überführt wird.
Der Mikroorganismus wird in Form einer Kulturbrühe verwendet, wobei intakte Zellen oder behandelte Zellen als ein Enzym für die Hydrolyse verwendet werden. In vielen Fällen kann die glatte Reaktion durchgeführt werden, indem die Kulturbrühe verwendet wird, wie sie ist. Die hohe Konzentration des Substrates DL-p-Hydroxyphenylhydantoin ist in Abhängigkeit von der Aktivität des verwendeten Mikroorganismus für die Reaktion verfügbar. Ein großer Teil des p-Hydroxyphenylhydantoins ist in suspendierter Form vorhanden, da die Löslichkeit von p- Hydroxyphenylhydantoin in Wasser sehr gering ist (50-75 mM). Das Substrat wird jedoch bei alkalischem pH-Wert allmählich im Verlauf der Reaktion gelöst. Es ist bevorzugt, den pH-Wert durch die allmähliche Zugabe von Alkalilösung zu halten, da der pH-Wert im Verlauf der Hydrolyse erniedrigt wird und der Abfall des pH-Wertes zur Verminderung der Reaktionsgeschwindigkeit führt. Es ist darüber hinaus effektiv, die Reaktionsmischung mit einem Inertgas wie Stickstoff abzudecken, um eine oxidative Nebenreaktion des Phenolkerns zu vermeiden. Unter diesen optimalen Bedingungen ist die Ausbeute des gebildeten N-Carbamoyl-D-p-hydroxyphenylglycins fast quantitativ.

Decarbamoylierung von N-Carbamoyl-D-p-Hydroxyphenylglycin

Durch die enzymatische Hydrolyse hergestelltes N-Carbamoyl-D- p-Hydroxyphenylglycin kann durch die Decarbamoylierung mit salpetriger Säure unter sauren Bedingungen leicht in D-p- Hydroxyphenylglycin umgewandelt werden. Das Prinzip dieser oxidativen Reaktion basiert auf der Van Slyke-Bestimmung, und die Reaktion scheint wie folgt eine Folgereaktion zu sein. Mit Bezug auf die Stereochemie der Reaktion wird die Retention der Konfiguration vollständig erreicht. Daher kann optisch reines D-p-Hydroxyphenylglycin leicht in guter Ausbeute erhalten werden. Die Decarbamoylierung wird vorzugsweise durchgeführt, indem N-Carbamoyl-D-p-Hydroxyphenylglycin mit einer etwa äquimolaren Menge salpetriger Säure in einem wässrigen Medium in der Gegenwart einer starken Mineralsäure wie Schwefel- oder Salzsäure durchgeführt wird. Es ist bequem, ein wasserlösliches Salz von salpetriger Säure wie Natriumnitrit oder Kaliumnitrit einzusetzen. Da diese Carbamoylierung eine exotherme Reaktion ist und große Gasmengen erzeugt (N&sub2; und CO&sub2;), wird eine wässrige Lösung von salpetriger Säure allmählich unter Rühren zum Reaktionsmedium gegeben, um die glatte Reaktion durchzuführen. Die Reaktionstemperatur wird normalerweise unterhalb von 20 ºC gehalten, um eine Seitenreaktion wie den weiteren Zerfall von D-p-Hydroxyphenylglycin in 4-Hydroxymandelsäure und andere zu vermeiden. Unter diesen optimalen Bedingungen ist die Ausbeute von D-p-Hydroxyphenylglycin aus N-Carbamoyl-D-p-Hydroxyphenylglycin fast quantitativ. Für die Herstellung von D-p-Hydroxyphenylglycin wurde ein chemisch- enzymatisches Verfahren entwickelt, das aus wirtschaftlichen und technischen Standpunkten attraktiv ist. Bei der ersten Stufe des Verfahrens wird DL-p-Hydroxyphenylhydantoin synthetisiert. Bei der zweiten Stufe wird DL-p-Hydroxyphenylhydantoin durch mikrobielle Hydantoinase vollständig in N- Carbamoyl-D-p-Hydroxyphenylglycin hydrolisiert. Bei der dritten Stufe wird N-Carbamoyl-D-p-Hydroxyphenylglycin dann durch chemische Reaktion in D-p-Hydroxyphenylglycin überführt. Dieses vereinfachte Verfahren ergibt ein optisch hochreines D-p-Hydroxyphenylglycin in hoher Ausbeute.
Die folgenden, nicht einschränkenden Beispiele dienen zur Veranschaulichung der Erfindung.

BEISPIELE

Herstellung von 5-(4'-Hydroxyphenyl)hydantoin aus 4-Hydroxyacetophenon in einer Eintopfreaktion.

Beispiel 1

Ein 250-ml-Dreihals-Rundkolben wurde mit 100 ml Isopropanol befüllt und 5 min lang HCl durchperlen gelassen. Dann wurden 20 g 4-Hydroxyacetophenon zugegeben, wobei sich eine rote Lösung bildete. Der Kolben wurde dann mit einem Temperaturmeßstutzen, einem Rückflußkühler und einem Tropftrichter ausgestattet, der 22 ml rohes Isopropylnitrit und 20 ml Isopropanol enthielt. Der Rückflußkühler wurde mit einem mit Öl gefüllten U-Rohr verbunden und der Inhalt wurde mit einem Wasserbad auf 40 ºC aufgewärmt. Der Inhalt des Tropftrichters wurde im Zeitraum einer Stunde tropfenweise zugegeben, wobei die Temperatur zwischen 40 und 50 ºC gehalten wurde. Der Inhalt wurde 4 h lang bei 50 ºC gehalten und dann über Nacht bei Raumtemperatur stehen gelassen. Am nächsten Morgen wurden 18 g Harnstoff mit 20 ml Wasser aufgeschlämmt und dann in den Kolben gegeben, gefolgt von 18 ml konzentrierter HCl. Der Inhalt wurde 5 h lang unter Rückfluß gekocht und dann über Nacht stehen gelassen. Am nächsten Tag wurden die Feststoffe filtriert, mit 100 ml Wasser gewaschen und dann in einem Vakuumofen über Nacht bei 60 ºC getrocknet, wodurch 18 g hellgelbe Feststoffe erhalten wurden. Die HPLC-Analyse zeigte, daß die Feststoffe etwa 56 % 5-(4'-Hydroxyphenyl)hydantoin waren.

Beispiel 2

Ein 2000-ml-Dreihals-Rundkolben wurde mit 500 ml Isopropanol befüllt und 5 min lang HCl schwach durchperlen gelassen. Dann wurden 100 g 4-Hydroxyacetophenon dazugegeben und unter Rühren gelöst. Der Kolben wurde dann mit einem Temperaturmeßstutzen, einem Rückflußkühler und einem Tropftrichter ausgestattet, der 110 ml rohes Isopropylnitrit und 110 ml Isopropanol enthielt. Unter den Kolben wurde ein Eisbad gestellt und der Inhalt des Tropftrichters wurde im Zeitraum einer Stunde unter Rühren tropfenweise zugegeben. Während der Zugabe wurde die Temperatur zwischen 4 und 8 ºC gehalten. Nachdem die Zugabe abgeschlossen war, wurde 5 min lang HCl durch den Inhalt perlen gelassen und dann 1,5 h lang unter Rühren bei Raumtemperatur stehen lassen. Dann wurde eine Aufschlämmung aus 90 g Harnstoff und 100 ml Wasser in den Kolben gegeben, gefolgt von 90 ml konzentrierter HCl. Der Inhalt wurde 1,5 h lang unter Rückfluß gekocht und über Nacht bei Raumtemperatur stehen gelassen. Am nächsten Tag wurde die Aufschlämmung auf 5 ºC abgekühlt und filtriert. Die Feststoffe wurden dann in einem Rotationsverdampfer bei 60 ºC 1 h lang getrocknet, wodurch 86 g Feststoffe erhalten wurden, die sich durch HPLC zu 72 % als 5-(4'-Hydroxyphenyl)hydantoin herausstellten.

Beispiel 3

Ein 500-ml-Dreihals-Rundkolben wurde mit einem Temperaturmeßstutzen, einem Rückflußkühler (abgedeckt mit einem mit Öl gefüllten U-Rohr) und einem Tropftrichter ausgestattet. Der Kolben wurde mit 100 ml einer 13,5 Gew.-% HCl/Isopropanol- Lösung und 40 g 4-Hydroxyacetophenon befüllt. Der Tropftrichter wurde mit 36 ml rohem Isopropylnitrit und 36 ml Isopropanol befüllt. Um den gerührten Kolben wurde ein Eisbad angeordnet und der Inhalt des Tropftrichters wurde tropfenweise über einen Zeitraum von 2 h zugegeben, wobei die Temperatur zwischen 0 - 10 ºC gehalten wurde. Nachdem die Zugabe vollständig war, wurde der Inhalt 2 h lang bei Raumtemperatur rühren gelassen. Dann wurden 40 g Harnstoff in 40 ml Wasser gelöst und in den Kolben gegeben, gefolgt von 20 ml konzentrierter HCl. Der Inhalt wurde dann 1 h unter Rückfluß gekocht und dann über Nacht bei Raumtemperatur unter Rühren stehen gelassen. Am nächsten Tag wurde die Aufschlämmung auf 5 ºC abgekühlt, filtriert und mit 100 ml kaltem Wasser gewaschen. Die Feststoffe wurde im Rotationsverdampfer 2 h lang bei 60 ºC trocknen gelassen, wodurch 25,5 g Material erhalten wurde, das sich durch HPLC zu etwa 70 % als 5-(4'-Hydroxyphenyl)hydantoin herausstellte.

Beispiel 4

Ein 500-ml-Dreihals-Rundkolben wurde mit einem Temperaturmeßstutzen, einem Rückflußkühler (abgedeckt mit einem mit Öl gefüllten U-Rohr) und einem Tropftrichter ausgestattet. Der Kolben wurde mit 25 ml einer 28,3 Gew.-% HCl/Isopropanol- Lösung, 50 ml Ispropanol und 40 g 4-Hydroxyacetophenon befüllt. Der Tropftrichter wurde mit 36 ml rohen Isopropylnitrit und 36 ml Ispropanol befüllt. Der Kolbeninhalt wurde gerührt und mit einem Eisbad gekühlt, während der Inhalt des Tropftrichters tropfenweise über einen Zeitraum von 2 h zugegeben wurde. Während der Zugabe wurde die Temperatur zwischen 5 - 10 ºC gehalten. Der Inhalt wurde dann 2 h lang bei Raumtemperatur rühren gelassen. Dann wurden 40 g Harnstoff in 80 ml Wasser gelöst und in den Kolben gegeben, gefolgt von 25 ml konzentrierter HCl. Der Inhalt wurde dann 2 h unter Rückfluß gekocht und in diesem Zeitraum 125 ml Destillat entfernt. Die Aufschlämmung wurde auf 5 ºC abgekühlt, und die Feststoffe wurden filtriert und mit 100 ml kaltem Wasser gewaschen. Nach dem Trocknen im Rotationsverdampfer 2 h lang bei 60 ºC wurden 38,7 g Material gewonnen. Die HPLC-Analyse zeigte, daß das Material zu 68,8 % 5-(4'-Hydroxyphenyl)hydantoin war.

Beispiel 5

Ein 250-ml-Rundkolben wurde mit einem Temperaturmeßstutzen, einem Rückflußkühler (abgedeckt mit einem mit Öl gefüllten U- Rohr) und einem Tropftrichter ausgestattet. Der Kolben wurde mit 25 ml einer 28,3 Gew.-% HCl/Isopropanol-Lösung, 57 ml Ispropanol und 20 g 4-Hydroxyacetophenon befüllt. Der Tropftrichter wurde mit 20 ml t-Butylnitrit befüllt. Um den Kolben wurde ein Wasserbad angeordnet und der Kolbeninhalt wurde gerührt, während das t-Butylnitrit in Portionen von 2 - 3 ml über einen Zeitraum von 30 min zugegeben wurde und die Temperatur zwischen 20 und 40 ºC gehalten wurde. Der Inhalt wurde dann 30 min lang bei Raumtemperatur rühren gelassen und zusätzliche 4 ml rohen t-Butylnitrits wurden zugegeben, gefolgt von 25 ml der 28,3 Gew.-% HCl/Isopropanol-Lösung. Der Inhalt des Kolbens wurde über das Wochenende unter Rühren bei Raumtemperatur stehen gelassen. Dann wurden 20 g Harnstoff zugegeben und 10 min lang rühren gelassen. Als nächstes wurden 50 ml Wasser und 15 ml konzentrierte HCl zugegeben und der Inhalt 4 h unter Rückfluß gekocht. Nach dem Kochen unter Rückfluß wurde die Aufschlämmung auf 5 ºC abgekühlt, und die Feststoffe wurden filtriert und mit 25 ml kaltem Wasser gewaschen. Die Feststoffe wurden über Nacht bei 60 ºC im Vakuumofen getrocknet, wodurch 15,3 g Material erhalten wurden, von denen sich herausstellte, daß sie zu etwa 74 % 5-(4'-Hydroxyphenyl)hydantoin waren.

Beispiel 6

Ein 250-ml-Rundkolben wurde mit einem Temperaturmeßstutzen, einem Rückflußkühler (abgedeckt mit einem mit Öl gefüllten U- Rohr) und einem Tropftrichter ausgestattet, der 18 ml rohes Isopropylnitrit enthielt. Der Kolben wurde mit 25 ml einer 28,3 Gew.-% HCl/Isopropanol-Lösung, 57 ml Ispropanol und 20 g 4-Hydroxyacetophenon befüllt. Der Kolbeninhalt wurde gerührt, und ein Wasserbad wurde um den Kolben angeordnet. Dann wurde der Inhalt des Tropftrichters über einen Zeitraum von 30 min in Portionen von 2 - 3 ml zugegeben, wobei die Temperatur zwischen 20 und 30 ºC gehalten wurde. Der Inhalt wurde 30 min lang bei Raumtemperatur rühren gelassen, und eine zusätzliche 3-ml-Portion Isopropylnitrit wurde zugegeben. Der Inhalt wurde dann über Nacht bei Raumtemperatur rühren gelassen, und am nächsten Tag wurden 20 g Harnstoff zugegeben. Nach dem 10minütigen Rühren wurden 50 ml Wasser und 15 ml konzentrierte HCl zugegeben. Der Inhalt wurde dann 4 h unter Rückfluß gekocht. Die resultierende Aufschlämmung wurde mit einem Eisbad auf 5 ºC abgekühlt, und die Feststoffe wurden filtriert und mit 25 ml kaltem Wasser gewaschen. Der nasse Kuchen wurde dann aus Essigsäure umkristallisiert, wodurch 9,3 g im wesentlichen reines 5-(4'-Hydroxyphenyl)hydantoin, gemäß der HPLC-Analyse, gewonnen wurde.

Beispiel 7

Ein 500-ml-Dreihals-Rundkolben wurde mit einem Temperaturmeßstutzen, einem Tropftrichter und einem Rückflußkühler (abgedeckt mit einem mit Öl gefüllten U-Rohr) ausgestattet. Der Kolben wurde mit 50 ml Isopropanol, 50 ml einer 25 Gew.-% HCl/Isopropanol-Lösung und 40 g 4-Hydroxyacetophenon befüllt. Der Inhalt wurde in einem Eisbad gekühlt und 62 ml rohes Isopropylnitrit in den Tropftrichter gegeben. Der Inhalt des Tropftrichters wurde über einen Zeitraum von 60 min tropfenweise dem Kolben zugegeben, wobei gerührt und die Temperatur zwischen 0 und 10 ºC gehalten wurde. Der Inhalt wurde dann über Nacht bei Raumtemperatur rühren gelassen. Am nächsten Tag wurden 40 g Harnstoff in 100 ml Wasser gelöst und in den Kolben gegeben. Nach dem 15minütigen Rühren wurden 20 ml konzentrierte HCl in den Kolben gegeben und der Inhalt 4 h lang unter Rückfluß gekocht. In diesem Zeitraum wurden 100 ml Destillat aus dem Kolben entfernt. Nach Abschluß des Kochens unter Rückfluß wurde der Inhalt auf 5 ºC abgekühlt und die Aufschlämmung filtriert. Die Feststoffe wurden mit 25 ml kaltem Wasser gewaschen und über Nacht bei 60 ºC im Vakuumofen getrocknet, wodurch 38 g Feststoffe erhalten wurden, von denen durch HPLC-Analyse nachgewiesen wurde, daß sie zu 72,3 % aus 5-(4'-Hydroxyphenyl)hydantoin bestanden.

Beispiel 8

Ein 250-ml-Rundkolben wurde mit einem Temperaturmeßstutzen, einem Tropftrichter und einem Rückflußkühler (abgedeckt mit einem mit Öl gefüllten U-Rohr) ausgestattet. Der Kolben wurde mit 57 ml Isopropanol, 25 ml einer 28,3 Gew.-% HCl/Isopropanol-Lösung und 20 g 4-Hydroxyacetophenon befüllt. Der Tropftrichter wurde mit 20 ml t-Butylnitrit befüllt und der Kolbeninhalt wurde gerührt. Der Inhalt des Tropftrichters wurde über einen Zeitraum von 30 min in Portionen von 2-3 ml in den gerührten Kolben gegeben, wobei die Temperatur zwischen 20 und 40 ºC gehalten wurde. Nachdem die Zugabe vollständig war, wurde der Inhalt dann 30 min lang bei Raumtemperatur unter Rühren stehen gelassen, dann wurden zusätzliche 4 ml t- Butylnitrit zugegeben, gefolgt von 25 ml einer 28,3 Gew.-% HCl/Isopropanol-Lösung. Der Inhalt wurde bei Raumtemperatur unter Rühren über das Wochenende stehen gelassen. Dann wurden 20 g Harnstoff in den Kolben gegeben, und der Inhalt wurde 10 min lang rühren gelassen, wonach 50 ml Wasser und 15 ml konzentrierte HCl in den Kolben gegeben wurden. Der Inhalt wurde 4 h lang unter Rückfluß gekocht und dann auf 5 ºC abgekühlt und die Aufschlämmung filtriert. Die Feststoffe wurden mit 25 ml kaltem Wasser gewaschen und über Nacht bei 60 ºC im Vakuumofen getrocknet, wodurch 15,3 g eines Materials erhalten wurden, von denen durch HPLC-Analyse nachgewiesen wurde, daß es zu 73,5 % aus 5-(4'-Hydroxyphenyl)hydantoin bestand.

Umwandlung von 4-Hydroxyacetophenon in 4-Hydroxyphenylglyoxaldimethylacetal, gefolgt von der Umwandlung des Acetals in 5-(4'-Hydroxyphenyl)hydantoin

Beispiel 9

Ein 250-ml-Dreihalskolben A wurde mit einem mechanischen Rührer, einem Anschluß für ein Schlauchpumpensystem und einem Winkelrohr zur Befestigung eines zweiten Kolbens B ausgestattet. Kolben A wurde neben einem 1000-ml-Dreihalskolben B aufgestellt, der unter Verwendung eines Tygon-Rohres an Kolben A angeschlossen war. Der 250-ml-Kolben A wurde mit 57 g NaNO&sub2; und 40 ml MeOH befüllt. Kolben A wurde unter Verwendung eines Eis/Wasserbades gründlich abgekühlt. Vierundachzig (84) ml 12 M HCl wurden in einen Behälter eingebracht, der zur Überführung in Kolben A mit der peristaltischen Pumpe verbunden war.
Kolben B wurde mit einem angepaßten Glasfritten-Zerstäuber, einen Rührstab, einen Trockeneis-Aceton-Kühlfinger, der mit einem Blasenzähler verbunden war, und einem Temperaturmeßstutzen ausgestattet. In diesen Kolben wurden zweihundert (200) ml wasserfreies MeOH gegeben und 8,0 g (+/- 0,5 g) HCl- Dämpfe wurden dann in die 200 ml MeOH perlen gelassen. Kolben B wurde dann unter Verwendung eines Eis- und Acetonbades auf eine Temperatur im Bereich von 0 bis -2 ºC abgekühlt.
In Kolben B wurden fünfzig (50) g (0,367 mol) 4-Hydroxyacetophenon (4-HAP) gegeben.
Die NaNO&sub2;-Suspension in Kolben A wurde mit einer niedrigen Drehzahl gerührt und die 84 g HCl wurden langsam über einen Zeitraum von 2 h unter Verwendung der peristaltischen Pumpe zugegeben. Als das HCl in Kolben A gegeben wurde, bildete sich ein Gas, das aus MeONO bestand. Dieses Gas gelangte durch das Tygon-Rohr in Kolben B. Sobald die HCl-Zugabe in Kolben A vollständig war, wurde die Rührgeschwindigkeit in Kolben B wesentlich erhöht und das Rühren wurde für einen Zeitraum von ein bis zwei Minuten durchgeführt, wonach Kolben A und Kolben B getrennt wurden. Proben aus Kolben B wurden durch LC untersucht, die eine Ausbeute an 4-Hydroxyphenylglyoxaldimethylacetal von etwa 88-97 Gew.-% anzeigte, bezogen auf das 4-Hydroxyacetophenon.
Anschließend wurde eine Mischung aus Harnstoff (37,4 g, 0,62 mol), Wasser (250 ml) und 12 M HCl (10 ml) in Kolben B gegeben. Der Inhalt von Kolben B wurde dann bei Atmosphärendruck unter einer Stickstoffabschirmung gerührt. Die Temperatur betrug Rückflußtemperatur für den Inhalt von Kolben B und die Reaktionszeitdauer lag normalerweise im Bereich von 18 bis 36 h. Die Reaktionsmischung von Kolben B wurde konzentriert, indem 160 ml MeOH durch Destillation entfernt wurden. Der Rest der Mischung wurde über Nacht auf 0 - 5 ºC abgekühlt, um die vollständige Kristallisation von 5-(4'-Hydroxyphenyl)hydantoin zu beschleunigen. Das kristallisierte 5-(4'-Hydroxyphenyl)hydantoin wurde durch Unterdruckfiltration gesammelt, mit gekühltem Wasser gewaschen, und im Vakuum bei 60 ºC getrocknet. Die Analyse durch LC zeigte eine Ausbeute von etwa 80 Gew.-% 5-(4'-Hydroxyphenyl)hydantoin, bezogen auf das 4-Hydroxyacetophenon.

Hydrolyse von hydroxyaromatischem Ketoacetal zu hydroxyaromatischem Ketoaldehyd. Umwandlung von 4-Hydroxyacetophenon zu 4-Hydroxyphenylglyoxal.

Beispiel 10

Zweihundertzweiundsiebzig (272) g 4-Hydroxyacetophenon (4-HAP) wurden in einen 2-Liter-Dreihalskolben gegeben, der 600 ml 1,25 M HCl in Methanol enthielt. Der Reaktor war mit einem Friedrich-Kühler, einem Gaseinlaßrohr unter die Oberfläche des Methanols, einem Temperaturmeßstutzen und einem Magnetrührer ausgestattet. Methylnitrit, gebildet in einem getrennten Reaktor durch das Hinzufügen von verdünnter Schwefelsäure zu einer methanolischen Aufschlämmung von Natriumnitrit, wurde durch den Gaseinlaß zugegeben. Die Geschwindigkeit des Zugebens von Schwefelsäure wurde zur Kontrolle der Zugabe von Methylnitrit verwendet. Die Temperatur im 4-HAP-Reaktionskolben wurde auf < 15 ºC gehalten.
Nachdem die Oxidation des 4-HAP zu 4-Hydroxyphenylglyoxaldimethylacetals (HPGMA) vollständig war, wurde die Reaktion mit einem gleichen Volumen an Wasser gequencht. Das meiste des Methanols wurde unter Vakuum entfernt. Die restliche wässrige Lösung wurde in einen Rundkolben eingebracht, der zur Destillation eingerichtet war. Die Lösung wurde bis zum Sieden erhitzt und die Temperatur des Destillationskopfes wurde überwacht. Beim Erreichen von 100 ºC wurde die Lösung durch HPLC überprüft und es wurde gefunden, daß sie kein Ausgangsmaterial (HPGMA) enthielt. Durch das Abkühlen des siedenden Restes im Kolben auf etwa 4 - 5 ºC (unter Rühren) wurde das HPGO (416,9 g; Versuch - 48,3 % HPGO, 47,5 % H&sub2;O; 1,2 mol 4- Hydroxyphenylglyoxal (HPGO), 60 % isolierte Ausbeute) auskristallisiert. Die Analyse des Filtrats zeigte 56,6 g HPGO, wodurch, bezogen auf 4-HAP, insgesamt 1,54 mol oder 76,8 % Ausbeute an HPGO erhalten wurde.

Beispiel 11

4-HAP (68 g, 0,5 mol) wurden in einen 500-ml-Dreihalskolben gegeben, der 200 ml 1 M HCl in Methanol enthielt. Der Reaktor war mit einem Friedrich-Kühler, einem Gaseinlaßrohr unter die Oberfläche des Methanols, einem Temperaturmeßstutzen und einem Magnetrührer ausgestattet. Nitrosylchlorid, gebildet in einem getrennten Reaktor durch das Hinzufügen von 40 %igem wässrigen NaNO&sub2; (259 g, 1,5 mol) zu konzentrierter HCl (360 ml, 3 mol), wurde durch den Gaseinlaß zugegeben. Die Geschwindigkeit des Zugebens von Natriumnitrit wurde zur Kontrolle der Zugabe von Nitrosylchlorid verwendet. Die Temperatur im 4-HAP-Reaktionskolben wurde auf < 5 ºC gehalten.
Nachdem die Oxidation des 4-HAP zu HPGMA vollständig war, wurde die Reaktion mit einem gleichen Volumen an Wasser gequencht. Das meiste Methanol wurde im Vakuum abgezogen. Die resultierende wässrige Lösung wurde in den Kühlschrank (-5 ºC) gestellt. Nach dem Abkühlen über Nacht wurde ein gelber Feststoff abfiltriert. Das Trocknen im Vakuumofen ergab HPGO (zu 87,6 % rein, 28,9 g, 0,15 mol, 30 % Ausbeute). Die Untersuchung des Filtrats ergab einen Gehalt von 11,5 HPGO (350 g, 40,25 g HPGO, 0,24 mol). Die Endausbeute an HPGO betrug 0,39 mol, 78 %.

Herstellung von n-Hydroxyphenylglycin aus 5-(4'-Hydroxyphenyl)hydantoin

Beispiel 12

Ein 250-ml-Rundkolben wird mit 10 g rohem 5-(4'-Hydroxyphenyl)hydantoin (zu ca. 74,5 % rein), 8 g NaOH, 5 g Hydroxylaminsulfat und 100 ml Wasser gefüllt. Der Inhalt wird gerührt, um die Feststoffe zu lösen, und dann zum Rückfluß gebracht. Nach dem 30minütigen Kochen unter Rückfluß wird die Lösung heiß durch ein Celite-Kissen filtriert. Dann werden 60 ml konzentrierte HCl zum Filtrat gegeben und die Lösung in einem Eisbad abgekühlt. Die kalte Aufschlämmung wird filtriert und die Feststoffe mit 50 ml kaltem Wasser gewaschen. Die Feststoffe werden über Nacht bei 60 ºC in einem Vakuumofen getrocknet, wodurch 6,0 g von im wesentlichen reiner 5-(4'-Hydroxyphenyl)hydantoinsäure erhalten werden. Eine 2-g-Probe der 5- (4'-Hydroxyphenyl)hydantoinsäure wird in 20 ml konzentrierter Salzsäure gelöst und ein einem Eisbad abgekühlt. Über einen Zeitraum von 45 min wird 6,5 g einer 10%igen wässrigen Natriumnitritlösung tropfenweise in den Kolben gegeben (während es sich nach wie vor im Eisbad befindet). Der Inhalt wird 1 h lang im Eisbad stehen gelassen und dann im Rotationsverdampfer bei 75 ºC konzentriert. Der pH-Wert wird dann mit konzentriertem Ammoniumhydroxid auf 4 eingestellt. Die Aufschlämmung wird in einem Eisbad gekühlt und dann filtriert. Die Feststoffe werden mit 30 ml kaltem Wasser gewaschen und 1 h lang in einem Ofen bei 145 ºC getrocknet, wodurch 1,3 g Material erhalten werden, die sich (über HPLC) zu ca. 65,1 % als p- Hydroxyphenylglycin und zu ca. 27,9 % als nicht umgesetztes 5-(4'-Hydroxyphenyl)hydantoinsäure herausstellen.

Herstellung von n-Hydroxyphenylhydantoinsäure

Beispiel 13

Rohes 5-(p-Hydroxyphenyl)hydantoin (85,6 g) wird in einen 1-l- Rundkolben mit 41 g Hydroxylaminsulfat, 1 g Na&sub2;S&sub2;O&sub4;, 60 g NaOH und 300 ml H&sub2;O gegeben. Der Inhalt wird 1 h lang unter Rückfluß gekocht und dann in einem Eisbad abgekühlt. Dann werden 125 ml kalte konzentrierte HCl zugegeben. Die Feststoffe werden filtriert und mit 200 ml H&sub2;O gewaschen. Die Feststoffe werden in einem Vakuumofen bei 60 ºC über das Wochenende getrocknet, wodurch 58,8 g einer zu ca. 95 % reinen p-Hydroxyphenylhydantoinsäure (durch HPLC-Analyse) erhalten werden.

Hydrolyse von D-Hydroxyphenylhydantoinsäure

Beispiel 14

p-Hydroxyphenylhydantoinsäure (19 g) wird in einem 500-ml- Kolben in 200 ml kalter konzentrierter HCl gelöst. Der Kolben wird in einem Eisbad gekühlt und eine Lösung aus 6,5 g NaNO&sub2; in 56 ml H&sub2;O wird tropfenweise über einen Zeitraum von 45 min zugegeben, während die Temperatur zwischen 0 und 8 ºC gehalten wird. Die Lösung wird 2½ h lang im Eisbad rühren gelassen und dann über Nacht bei Raumtemperatur stehen gelassen. Am nächsten Tag wird der pH-Wert mit konzentrierter NH&sub4;OH auf 5 eingestellt. Die Lösung wird auf einem Rotationsverdampfer auf 250 ml konzentriert. Die Aufschlämmung wird in einem Eisbad gekühlt und dann filtriert. Die Feststoffe werden mit 2 x 25 ml-Portionen Eiswasser gewaschen. Die Feststoffe werden dann in einen Rundkolben mit 700 ml Wasser und 1 g Aktivkohle gegeben. Der Inhalt wird gerührt und 30 min lang unter Rückfluß gekocht und dann heiß durch ein Celite-Kissen filtriert. Die Lösung wird in einem Rotationsverdampfer auf 350 ml (den Trübungspunkt) konzentriert und dann in einem Eisbad abgekühlt. Die weißen Feststoffe werden filtriert und mit 50 ml Eiswasser gewaschen. Nach dem Trocknen in einem Vakuumofen (60 ºC) über das Wochenende werden 6,2 g weiße Nadeln mit einem Schmelzpunkt von 222 ºC erhalten. Die HPLC-Analyse zeigt, daß die Probe zu 99,8 % reines p-Hydroxyphenylglycin ist.

BEZUGSBEISPIEL 1

D-Hydroxyphenylglycin kann nach dem von Yamada et al., "Preparation of D-p-Hydroxyphenylglycin, Optical Resolution of DL-p- Hydroxyphenylglycine with d-3-Bromocamphor-8-Sulfonic Acid", Agric. Biol. Chem. 43(2), 395-396, 1979, beschriebenen Verfahren, auf das hier ausdrücklich als Literaturstelle Bezug genommen wird, getrennt werden.
D-Campher ([α]20D -44,0º, c = 7,5) in Ethanol wird wie folgt hergestellt: Brom (320 g) wird bei 80 ºC über einen Zeitraum von 3 h unter Rühren tropfenweise zu d-Campher (304 g) gegeben und die verflüssigte Reaktionsmischung wird 3 h lang bei derselben Bedingung gehalten. Nachdem das Hydrogenbromid durch den Blubberer entwichen ist, wird die Reaktionsmischung in Eiswasser gegossen (3 l) und der resultierende Niederschlag wird aus Ethanol (230 mol) umkristallisiert, wodurch d-3- Bromcampher (302 g), Schmelzpunkt 76 ºC, [α]20D -134º (c = 10, EtOH) erhalten wird. D-3-Bromcampher (231 g) wird in Chloroform (400 ml) gelöst und Chlorsulfonsäure (233 g) wird in 1 h bei 50 ºC tropfenweise zu dieser Lösung gegeben. Die Reaktionsmischung wird 12 h lang unter Rückfluß gekocht und in Eiswasser (1 l) gegossen. Die Schicht und die Waschlösungen werden mit Ca(OH)&sub2; (120 g) neutralisiert und ausgefallenes CaSO&sub4; wird abfiltriert. Zum Filtrat wird (NH&sub4;)&sub2;CO&sub3; (128 g) gegeben und das ausgefallene CaCO&sub3; wird entfernt. Das Filtrat wird konzentriert, und kristallisierte rohe Ammonium-d-bromcamphersulfonsäure (152 g) wird aus Wasser (270 ml) umkristallisiert, wodurch Ammonium-d-bromcamphersulfonsäure (102 g), Schmelzpunkt 270 - 272 ºC (dec.), [α]20D -85,3º (c = 2, Wasser), Lit: [α]22D -85,3º (c = 4, Wasser), [α]20D -84,5º (c = 1,6, Wasser) erhalten wird. Berechnet für NH&sub4;C&sub1;&sub0;H&sub1;&sub4;O&sub4;SBr: C, 36,59; H, 5,53; N, 4,27. Oben erhaltene Ammonium-d-bromcamphersulfonsäure wird durch Amberlite IR-120 geleitet, und die abfließende Flüssigkeit wird bis zur Trockene konzentriert und als freies d-Bromcamphersulfonsäuremonohydrat verwendet. Analyse: Alle Proben werden über Nacht im Vakuum bei 40 ºC getrocknet. Schmelzpunkte werden mit einer Schmelzpunktapparatur MP-21 von Yamato in einem unverschlossenen Kapillarrohr gemessen und sind unkorrigiert. Optische Drehungen werden mit einem automatischen Polarimeter Perkin-Elmer 141 gemessen.

Enantiomerentrennung von DL-p-hydroxyphenylglycin mit d-3- Bromcampher-3-sulfonsäure.

Eine Mischung von DL-Hydroxyphenylglycin (30,0 g) und d-Bromcamphersulfonsäuremonohydrat (59,1 g) wird bei 95 ºC in Wasser (290 ml) gelöst und 2 h lang bei 25 ºC gerührt. Die ausgefallenen Kristalle werden filtriert, mit einer kleinen Menge kalten Wassers gewaschen und getrocknet, wodurch rohe D-p-Hydroxyphenylglycin d-Bromcamphersulfonsäure (40,2 g), [α]23D -4,9º (c = 1, 1 N HCl) erhalten wird. Das rohe Salz (40,0 g) wird aus einer wässrigen d-Bromcamphersulfonsäurelösung (300 ml) mit 0,5º umkristallisiert, wodurch D-p-Hydroxyphenylglycin d- Bromcamphersulfonsäure (35,5 g), [α]23D -2,9º, (c = 1, 1 N HCl), Schmelzpunkt 243 - 245 ºC (dec.) erhalten wird. Analyse - gefunden: C, 45,17; H, 5,11; N, 2,93; S, 6,94. Das Produkt ist optisch und chemisch rein. Das Drehvermögen einer Mischung aus DL-p-Hydroxyphenylglycin und einer äquivalenten Menge von d- Bromcamphersulfonsäure beträgt [α]23D -54,7º (c = 1, 1 N HCl) und das des authentischen DL-p-Hydroxyphenylglycins beträgt [α]23D -2,9º (c = 1, 1 N HCl).

Herstellung von D-p-Hydroxyphenylglycin

Die oben erhaltene reine D-p-Hydroxyphenylglycin d-Bromcamphersulfonsäure (30,0 g) wird bei 95 ºC in Wasser (250 ml) gelöst. Die Lösung wird mit 2 N NaOH (ca. 31 ml) auf einen pH-Wert von 6 eingestellt, auf etwa 70 g konzentriert und 2 h lang bei 5 ºC gerührt. Die ausgefallenen Kristalle werden filtriert, mit Wasser gewaschen und getrocknet, wodurch D-p-Hydroxyphenylglycin (9,6 g), [α]25D -158,3º (c = 1, 1 N HCl) erhalten wird. Analyse - gefunden C, 57,70; H, 5,41; N, 8,33, berechnet für C&sub6;H&sub9;NO, C, 57,48; H, 5,43, N, 8,38.

Gewinnung von optisch reinem L-p-Hydroxyphenylglycin

Nach der Abtrennung der weniger löslichen D-p- Hydroxyphenylglycin d-Bromcamphersulfonsäure im obigen Trennverfahren wird die Mutterlauge mit 2 N NaOH auf einen pH-Wert von 6 eingestellt, auf etwa 130 g konzentriert und 2 h lang bei 5 ºC gerührt. Die ausgefallenen Kristalle werden filtriert, mit Wasser gewaschen und getrocknet, wodurch optisch unreines L-p-Hydroxyphenylglycin (12,6 g) [α]25D -129,3º (c = 1, 1 N HCl) erhalten wird.

Racemisierung von optisch unreinem L-p-Hydroxyphenylglycin

Optisch unreines L-p-Hydroxyphenylglycin (10,0 g), erhalten durch das obige Verfahren, wird in 2 N HCl (30 ml) gelöst. Die Mischung wird in einem Autoklaven 12 h lang bei 140 ºC erhitzt. Nach der Reaktion wird die Mischung mit 2 N NaOH auf einen pH- Wert von 6 eingestellt und wird 2 h lang bei 5 ºC gerührt. Die ausgefallenen Kristalle werden filtriert, mit Wasser gewaschen und getrocknet, wodurch DL-p-Hydroxyphenylglycin (9,2 g), [α]25D -0,0º (c = 1, 1 N HCl) erhalten wird. Das racemisierte p- Hydroxyphenylglycin kann wieder zur Trennung verwendet werden.

Wiederverwendung von d-3-Bromcampher-8-sulfonsäure

Das Natriumsalz von d-Bromcamphersulfonsäure, das nach der Abtrennung von D- und L-p-Hydroxyphenylglycin in der Mutterlauge enthalten ist, kann durch die Zugabe einer äquivalenten Menge von Salzsäure als Trennungsmittel wiederverwendet werden. Zur Mutterlauge werden nach der Abtrennung von D-p-Hydroxyphenylglycin (9,6 g) beim vorhergehenden Verfahren DL-p- Hydroxyphenylglycin (9,1 g) und 2 N HCl (31 ml) gegeben. Die Mischung wird für das Auflösen auf 95 ºC erwärmt und 2 h lang bei 25 ºC gerührt. Die ausgefallenen Kristalle werden filtriert, mit einer kleinen Menge kalten Wassers gewaschen und getrocknet, wodurch eine rohe D-p-Hydroxyphenylglycin d-Bromcamphersulfonsäure (14,7 g) [α]25D -3,9º (c = 1, 1 N HCl) erhalten wird.

BEZUGSBEISPIEL 2

Enantiomerentrennung von DL-p-Hydroxyphenylglycin

Das folgende Trennungsverfahren wird von Yamada et al., "Preparation of D-p-Hydroxyphenylglycin: Optical Resolution of DL- p-hydroxyphenylglycine By Preferential Crystallization Procedure", Agric. Biol. Chem., 42(8), 1521-6, 1978, vorgeschlagen, worauf hier ausdrücklich als Literaturstelle Bezug genommen wird.
In diesem Beispiel werden D-, L- und DL-p-Hydroxyphenylglycin, hergestellt von Tanabe Seiyaku Co. Ltd., verwendet. Aromatische Sulfonsäuren, d.h. Benzolsulfonsäure, o-Toluolsulfonsäure, p-Toluolsulfonsäure, p-Ethylbenzolsulfonsäure, Sulfosalicylsäure und 2-Naphthol-6-sulfonsäure werden von Tokyo Kasei Kogyo Co., Ltd., erhalten. Alle Proben werden über Nacht bei 40 ºC im Vakuum getrocknet. Schmelzpunkte werden mit einem Schmelzpunktapparat MP-21 von Yamato in einem unverschlossenen Kapillarrohr gemessen und sind unkorrigiert. Infrarotspektren von Proben werden in KBr mit einem Shimazu Infrarot-Spektrophotometer, Modell IR-27G, bestimmt. Optische Drehungen werden mit einem automatischen Polarimeter Perkin-Elmer 141 gemessen. Elementaranalysen werden unter Verwendung eines Elementaranalysators Perkin-Elmer 240 durchgeführt. Die Löslichkeit wird bestimmt, indem von den beiden Seiten der Untersättigung und der Übersättigung an das Sättigungsgleichgewicht angenähert wird. Die Konzentration des gelösten Stoffes wird mit einem Immersionsrefraktometer von Karl Zeiss gemessen.

Herstellung von aromatischen Sulfonaten von p-Hydroxyphenylglycin

Aromatische Sulfonate von p-Hydroxyphenylglycin werden aus p- Hydroxyphenylglycin und einer äquimolaren Menge oder einem leichten Überschuß der korrespondierenden aromatischen Sulfonsäuren in wässriger Lösung hergestellt. Im Fall von DL-p- Hydroxyphenylglycin o-Toluolsulfonsäure wird eine Mischung aus DL-p-Hydroxyphenylglycin (200,0 g) und dem 1,05fachen der äquimolaren Menge von o-Toluolsulfonsäure 2 H&sub2;O (261,6 g) durch Erwärmen in Wasser (800 ml) gelöst, mit Aktivkohle behandelt und in einem Kühlschrank abgekühlt. Die resultierenden Niederschläge und die zweite Ausbeute, die durch das Aufkonzentrieren der Mutterlauge auf etwa das halbe Volumen erhalten wird, werden gesammelt, mit kaltem Wasser gewaschen und getrocknet. Die Gesamtausbeute an DL-p-Hydroxyphenylglycin o- Toluolsulfonsäure beträgt 393,5 g (96,9 %). Die Produkte sind fast rein und können ohne weitere Reinigung für die Enantiomerentrennung verwendet werden. D- und L-p-Hydroxyphenylglycin o- Toluolsulfonsäure werden auf dieselbe Weise hergestellt. Die racemischen Modifikationen und die optisch aktiven Isomere von p-Hydroxyphenylglycin Benzolsulfonsäure, p-Hydroxyphenylglycin p-Toluolsulfonsäure, p-Hydroxyphenylglycin p-Ethylbenzolsulfonsäure, p-Hydroxyphenylglycin Sulfosalicylsäure H&sub2;O und p-Hydroxyphenylglycin 2-Naphthol-6-sulfonsäure werden ähnlich wie oben in einer hohen Ausbeute (85-95 %) hergestellt. Für die Elementaranalyse und zur Bestimmung der Eigenschaften werden p-Hydroxyphenylglycin o-Toluolsulfonsäure, p-Hydroxyphenylglycin Sulfosalicylsäure H&sub2;O und p-Hydroxyphenylglycin 2- Naphthol-6-sulfonsäure aus Wasser umkristallisiert. p-Hydroxyphenylglycin Benzolsulfonsäure, p-Hydroxyphenylglycin p-Toluolsulfonsäure und p-Hydroxyphenylglycin p-Ethylbenzolsulfonsäure werden aus wässrigen Lösungen von 0,5 M Benzolsulfonsäure, 0,5 M p-Toluolsulfonsäure bzw. 3 M p-Ethylbenzolsulfonsäure umkristallisiert.

Enantiomerentrennung

Die Enantiomerentrennung der aromatischen Sulfonate von DL-p- Hydroxyphenylglycin durch das bevorzugte Kristallisationsverfahren wird auf die übliche Weise durchgeführt. Im Fall von DL-p-Hydroxyphenylglycin o-Toluolsulfonsäure werden DL-p- Hydroxyphenylglycin o-Toluolsulfonsäure (24,00 g) und D-p- Hydroxyphenylglycin o-Toluolsulfonsäure (2,50 g) bei einer erhöhten Temperatur in Wasser (100 ml) gelöst. Die Lösung wird auf 30 ºC abgekühlt, mit D-p-Hydroxyphenylglycin o-Toluolsulfonsäure (0,10 g) geimpft und bei derselben Temperatur gerührt. Durch refraktometrische und polarimetrische Messungen der Flüssigphase wird gemessen, daß die bevorzugte Kristallisation von D-p-Hydroxyphenylglycin o-Toluolsulfonsäure in der Lösung verbleibt. Nach 70 min werden die ausgefallenen Kristalle durch Filtration gesammelt, mit einer kleinen Menge kalten Wassers gewaschen und getrocknet, wodurch D-p-Hydroxyphenylglycin o-Toluolsulfonsäure (5,30 g), [α]25D -64,6º (c = 1, Wasser), optische Reinheit 97,0 %, erhalten wird. Um die Konzentration von DL-p-Hydroxyphenylglycin o-Toluolsulfonsäure in der Mutterlauge auf dieselbe wie beim vorherigen Verfahren einzustellen, werden DL-p-Hydroxyphenylglycin o-Toluolsulfonsäure (5,38 g) und eine kleine Wassermenge nach der Abtrennung der D-p-Hydroxyphenylglycin o-Toluolsulfonsäure zur Mutterlauge gegeben. Mengen an zugegebenem DL-p-Hydroxyphenylglycin werden aus der Analyse der Lösung berechnet. Somit ist die Zusammensetzung der Lösung dieselbe wie die im Ursprungszustand, außer daß die Lösung das L-Isomer im Überschuß enthielt. Durch das Sättigen dieser übersättigten Lösung mit L-p-Hydroxyphenylglycin o-Toluolsulfonsäure (0,10 g) wird die bevorzugte Kristallisation von L-p-Hydroxyphenylglycin o-Toluolsulfonsäure auf dieselbe Weise ausgeführt wie oben beschrieben. Durch das Wiederholen dieser Verfahren werden aufeinanderfolgend D- und L-Isomere erhalten. Andere Sulfonate von DL-p-Hydroxyphenylglycin können ebenfalls auf dieselbe Weise, wie oben beschrieben, getrennt werden.

Reinigung von optisch unreiner D-p-Hydroxyphenylglycin o- Toluolsulfonsäure

Die durch das obige Verfahren erhaltenen optischen Isomere sind praktisch rein. Wenn eine weitere optische Reinigung erforderlich ist, kann diese wie folgt durchgeführt werden. Optisch rohe D-p-Hydroxyphenylglycin o-Toluolsulfonsäure (20,00 g, optische Reinheit 82,3 %) wird mit Wasser (28,8 ml) 20 h lang bei 20 ºC vermischt. Die restlichen Kristalle werden durch Filtration gesammelt, mit einer kleinen Menge kalten Wassers gewaschen und getrocknet, wodurch optisch reine D-p- Hydroxyphenylglycin o-Toluolsulfonsäure (16,20 g) erhalten wird, wobei die Ausbeute, bezogen auf das D-Isomer in der ursprünglich optisch unreinen D-p-Hydroxyphenylglycin o-Toluolsulfonsäure, 98,4 % beträgt.

Herstellung von optisch reinem D-p-Hydroxyphenylglycin

Aus den oben erhaltenen optisch reinen Sulfonaten von p- Hydroxyphenylglycin wird optisch reines p-Hydroxyphenylglycin durch Neutralisation mit Alkali oder durch die Verwendung von Ionenaustauscherharzen erhalten. Im Fall von p-Hydroxyphenylglycin o-Toluolsulfonsäure wird optisch reine D-p- Hydroxyphenylglycin o-Toluolsulfonsäure (14,00 g) bei erhöhter Temperatur in Wasser (40 ml) gelöst und mit Aktivkohle behandelt. Die Lösung wird mit 5 N Natriumhydroxid auf einen pH- Wert von 6 eingestellt und über Nacht in einem Kühlschrank stehen gelassen. Der resultierende Niederschlag wird gesammelt, mit Wasser gewaschen und getrocknet, wodurch D-p- Hydroxyphenylglycin (5,82 g) [α]25D -158,4º (c = 1, N HCl) erhalten wird. Anal., berechnet für C&sub8;H&sub9;NO&sub3;: C, 57,48; H, 5,43; N, 8,38. Gefunden: C, 57,63; H, 5,63; N, 8,29.

Herstellung von DL-p-Hydroxyphenylglycin o-Toluolsulfonsäure durch Verwendung zurückgewonnener o-Toluolsulfonsäure

Zu der nach der Abtrennung von D-p-Hydroxyphenylglycin im obigen Experiment erhaltenen Mutterlauge wird DL-p-Hydroxyphenylglycin (5,82 g) mit 12 N HCl (3,5 ml) gegeben und durch Erwärmen gelöst. Die Lösung wird auf etwa 40 g konzentriert und in einem Kühlschrank gekühlt. Die resultierenden Niederschläge und die zweite Ausbeute, die durch Konzentrieren auf etwa 13 g erhalten werden, werden gesammelt, mit kaltem Wasser gewaschen und getrocknet. Die Gesamtausbeute an DL-p-Hydroxyphenylglycin o-Toluolsulfonsäure beträgt 12,10 g, [α]25D -11,3º (c = 1, Wasser). Das Produkt konnte wieder zur Trennung verwendet werden.

Racemisierung von optisch aktivem p-Hydroxyphenylglycin o- Toluolsulfonsäure

Eine Mischung aus L-p-Hydroxyphenylglycin o-Toluolsulfonsäure (4,00 g) und Wasser (4 ml) wird 12 h lang bei 140 ºC in einem verschlossenen Rohr erwärmt. Die Racemisierungsrate ist wie folgt: 4 h, 74,3 %; 8 h, 93 %; 10 h, 95,3 %; 12 h, 96,3 %. Die Reaktionsmischung wird auf 5 ºC abgekühlt. Die resultierenden Niederschläge und die zweite Ausbeute, die durch das Konzentrieren erhalten werden, werden gesammelt, mit kaltem Wasser gewaschen und getrocknet. Die Gesamtausbeute an DL-p-Hydroxyphenylglycin o-Toluolsulfonsäure beträgt 3,4 g (85,0 %), [α]25D -1,8º (c = 1, Wasser). Anal. gefunden: C, 53,06; H, 5,08; N, 4,11. Das Produkt selbst konnte für den Trennungsschritt wiederverwendet werden.

REFERENZBEISPIEL 3

Dieses Beispiel demonstriert die Enantiomerentrennung von D- Hydroxyphenylglycin nach dem Verfahren, das in Hongo et al., "Asymmetric Transformation of DL-p-Hydroxyphenylglycine by a Combination of Preferential Crystallization and Simultaneous Racemization of the o-Toluenesulfonate", Bull. Chem. Soc. Japan, 58, 433 - 436 (1985), auf das hier ausdrücklich als Literaturstelle Bezug genommen wird. Es wird optisch aktives und racemisches Hydroxyphenylglycin verwendet. O-Toluolsulfonsäure, Salicylaldehyd und andere Chemikalien werden von Tokyo Kasei Kogyo Co., Ltd, erhalten. Optisch aktive und racemisches Hydroxyphenylglycin o-Toluolsulfonsäure werden auf eine Weise hergestellt wie im obigen Beispiel. Alle Proben werden über Nacht im Vakuum bei 40 ºC getrocknet. Die optische Drehung wird mit einem automatischen Polarimeter Perkin-Elmer 141 gemessen. Der Wassergehalt der Proben wird durch das Karl-Fischer-Verfahren bestimmt.

Racemisierung von L-Hydroxyphenylglycin o-Toluolsulfonsäure

Eine Mischung aus L-Hydroxyphenylglycin o-Toluolsulfonsäure (50 mg), DL-Hydroxyphenylglycin (5 mg), Salicylaldehyd (3 µl) und Essigsäure, die 5 % Wasser enthält (5 ml), wird 1 h oder 3 h lang in einem geschlossenen Rohr bei 100 ºC erwärmt. Nach dem Verdünnen der Reaktionsmischung mit 1 M Salzsäure (5 ml (1 M = 1 mol dm&supmin;³)), wird die optische Drehung gemessen. Der Racemisierungsgrad wird auf dieselbe Weise gemessen, wie dies im vorherigen Beispiel beschrieben wurde. Die Auswirkung von DL-Hydroxyphenylglycin oder Salicylaldehyd in Wasser enthaltender Essigsäure und die Auswirkung der Reaktionstemperatur werden aufgezeichnet.

Kristallisation von DL-Hydroxyphenylglycin o-Toluolsulfonsäure aus einer racemisierenden Lösung

Eine Mischung aus DL-Hydroxyphenylglycin o-Toluolsulfonsäure (3,8 g), DL-Hydroxyphenylglycin (0,2 g) und Salicylaldehyd (0,25 ml) wird unter Rückfluß in Essigsäure (20 ml) gelöst, die 5 % Wasser enthält, und bei 100 ºC gehalten. Die Lösung wird mit fein pulverisierten Kristallen von DL-Hydroxyphenylglycin o-Toluolsulfonsäure (10 mg) geimpft und 5 h lang bei derselben Temperatur gerührt. Die ausgefallenen Kristalle werden schnell durch Filtration getrennt, mit einer kleinen Menge Essigsäure gewaschen und getrocknet, wodurch DL-Hydroxyphenylglycin o-Toluolsulfonsäure (0,92 g) erhalten wird, die aus der racemisierten Lösung kristallisiert ist. Der Schmelzpunkt (213 - 215 ºC, dec.) und das IR-Spektrum der DL-Hydroxyphenylglycin o-Toluolsulfonsäure sind mit denen identisch, die die racemische Mischung von DL-Hydroxyphenylglycin o-Toluolsulfonsäure im vorherigen Beispiel zeigte.

Stabilität von kristalliner D-Hydroxyphenylglycin o-Toluolsulfonsäure unter Racemisierungsbedingungen

Eine Mischung aus DL-Hydroxyphenylglycin o-Toluolsulfonsäure (1,0 g), DL-Hydroxyphenylglycin (40 mg) und Salicylaldehyd (50 mg) wird in Essigsäure, die 2 % Wasser enthält, unter Rückfluß gelöst, wodurch eine Lösung hergestellt wird, die bei 100 ºC mit DL-Hydroxyphenylglycin o-Toluolsulfonsäure gesättigt ist. Zu der gesättigten Lösung, die bei 100 ºC gehalten wird, werden Kristalle von D-Hydroxyphenylglycin o-Toluolsulfonsäure (2,0 g) gegeben. Die heterogene Reaktionsmischung wird 5 h lang bei derselben Temperatur gerührt. Die unlöslichen Kristalle werden schnell durch Filtration getrennt, mit einer kleinen Menge Essigsäure gewaschen und getrocknet. Die unlöslichen Kristalle stellen sich als optisch reine D-Hydroxyphenylglycin o-Toluolsulfonsäure (1,9 g), [α]25D -66,6º (c = 1, Wasser) heraus.

Asymmetrische Umwandlung

Chargenumwandlung: Eine Mischung aus DL-Hydroxyphenylglycin o- Toluolsulfonsäure (3,8 g), DL-Hydroxyphenylglycin (0,2 g), Salicylaldehyd (0,25 ml) und Essigsäure (20 ml), die 5 % Wasser enthält, wird unter Rückfluß gekocht, bis eine vollständige Lösung auftritt, und wird bei 100 ºC gehalten. Die übersättigte Lösung wird mit fein pulverisierten Kristallen von D-Hydroxyphenylglycin o-Toluolsulfonsäure (0,2 g) geimpft und 2 h bei derselben Temperatur gerührt. Die ausgefallenen Kristalle werden schnell durch Filtration getrennt, mit einer kleinen Menge Essigsäure gewaschen und getrocknet, wodurch D- Hydroxyphenylglycin o-Toluolsulfonsäure (0,85 g), [α]25D -66,6º (c = 1, Wasser), optische Reinheit 100 %, erhalten wird. Wenn 0,2 g geimpfte D-Hydroxyphenylglycin o-Toluolsulfonsäure abgezogen werden, werden 0,65 g reine D-Hydroxyphenylglycin o- Toluolsulfonsäure erhalten. Nach der Abtrennung der D-Hydroxyphenylglycin o-Toluolsulfonsäure wird das Filtrat 2 h lang bei 20 ºC gerührt, und die ausgefallenen Kristalle werden durch Filtration gesammelt, wodurch DL-Hydroxyphenylglycin o-Toluolsulfonsäure (2,66 g) [α]25D +0,6º (c = 1, Wasser) erhalten wird. Die Mutterlauge zeigt keine optische Drehung. Daher erreicht die gesamte Reaktionsmischung einen Enantiomerenüberschuß von 17,1 %.

Kontinuierliche Umwandlung:

Eine Mischung aus DL-Hydroxyphenylglycin o-Toluolsulfonsäure (19,0 g) und wässriger 95%iger (Vol.-%) Essigsäure (100 ml) in einem Dreihalskolben, der mit einem mechanischen Rührer und einem Kühler ausgerüstet ist, wird unter Rückfluß erwärmt, bis eine vollständige Lösung eingetreten ist. Dann wird der Kolben in ein Ölbad gestellt, das auf 100 ºC gehalten wird. Salicylaldehyd (1,24 ml) wird zur Lösung gegeben, und DL-Hydroxyphenylglycin (51,0 g) wird darin suspendiert. Nach 20 min werden unter Rühren fein pulverisierte Kristalle aus D-Hydroxyphenylglycin o-Toluolsulfonsäure (2,0 g) als Impfkristalle in die heterogene Reaktion gegeben. Dazu wird mit einer Mikro- Zufuhrvorrichtung JP-W (Furue Science Co., Ltd.) mit einer Rate von 5,0 ml/h eine Lösung gegossen, die aus o-Toluolsulfonsäuredihydrat (62,5 g) und Essigsäureanhydrid (62,5 ml) besteht. 5 h und 20 h nach der Zugabe der Impfkristalle werden 1,3 ml bzw. 0,7 ml Salicylaldehyd zur Mischung gegeben. Die Mischung wird bei derselben Temperatur insgesamt 30 h gerührt. Die ausgefallenen Kristalle werden schnell durch Filtration gesammelt, mit einer kleinen Menge Essigsäure gewaschen und getrocknet, wodurch D-Hydroxyphenylglycin o-Toluolsulfonsäure (82,8 g), [α]25D -64,9º (c = 1, Wasser), optische Reinheit 97,4 %, erhalten wird. Nach der Abtrennung von D-Hydroxyphenylglycin o-Toluolsulfonsäure wird das Filtrat 2 h lang bei Raumtemperatur gerührt und die ausgefallenen Kristalle werden durch Filtration gesammelt, wodurch DL-Hydroxyphenylglycin o- Toluolsulfonsäure (18,2 g), [α]25D 0,0º (c = 1, Wasser) zurückgewonnen wird. Das Filtrat zeigt keine optische Drehung. Es wird eine Veränderung in der Zusammensetzung der beiden Enantiomere durch die Reaktion festgestellt.

Herstellung von D-Hydroxyphenylglycin

Die oben erhaltene D-Hydroxyphenylglycin o-Toluolsulfonsäure (82,0 g) wird bei erhöhter Temperatur in Wasser (230 ml) gelöst, und wird mit Aktivkohle behandelt. Die Lösung wird mit 5 M Natriumhydroxid auf einen pH-Wert von 6 eingestellt und wird über Nacht in einen Kühlschrank gestellt. Die resultierenden Niederschläge werden gesammelt, mit Wasser gewaschen und getrocknet, wodurch D-Hydroxyphenylglycin (34,0 g), [α]25D -158,2º (c = 1, M HCl) erhalten wird.

Bezugsbeispiel 4

D-Hydroxyphenylglycin kann wie folgt in Einklang mit dem U.S.- Patent 4 415 504 getrennt werden, auf das hier ausdrücklich als Literaturstelle Bezug genommen wird.
(1) DL-Hydroxyphenylglycin HCl (10,0 g) wird mit (+ )-Phenylethansulfat NH&sub4; (9,98 g) in Wasser (10 ml) umgesetzt, wodurch zwei Diastereomere von DL-Hydroxyphenylglycin (+ )-Phenylethansulfat gebildet werden. DL-Hydroxyphenylglycin (0,82 g) wird zur Reaktionsmischung gegeben, und die Mischung wird bei 140 ºC 12 h lang in einem Autoklaven erwärmt. Nach Abschluß der Reaktion werden eine 50%ige Lösung von (+)-Phenylethansulfat (1,8 g) und Wasser (10 ml) zur Reaktionsmischung gegeben und die Mischung wird 1 h lang bei Raumtemperatur gerührt. Die auf diese Weise geformten Kristalle werden abfiltriert und getrocknet, wodurch D-Hydroxyphenylglycin (+)-Phenylethansulfat (17,73 g) gebildet wird. [α]25D -76,5º (c = 1, CH&sub3;OH), optische Reinheit 97,3 %.
(2) Methanol (44 ml) wird zu D-Hydroxyphenylglycin (+ )-Phenylethansulfat gegeben, das in obigem (1) hergestellt wurde (14,5 g), und eine wässrige Natriumhydroxidlösung wird unter Rühren zur Mischung gegeben, um den pH-Wert auf 6 einzustellen. Die Mischung wird 2 h lang bei Raumtemperatur gerührt und filtriert, wodurch D-Hydroxyphenylglycin (6,5 g) erhalten wird. [α]25D -158,0º (c = 1, 1 N HCl). Optische Reinheit 99,8 %.

Referenzbeispiel 5

Gemäß U.S.-Patent 4 094 741 kann DL-(4-hydroxyphenyl)hydantoin wie folgt in D-(4-Hydroxyphenyl)glycin umgewandelt werden.
Es wird ein flüssiges Medium hergestellt, das die folgenden Komponenten enthält:
Fleischextrakt 0,5 %
Hefeextrakt 0,5 %
Pepton 1,0 %
NaCl 0,15 %
100-ml-Portionen dieses Mediums werden in 500-ml-Schüttelgefäße gegossen und 10 min lang bei 120 ºC dampfsterilisiert. Zu jedem Gefäß wird 300 mg sterilisiertes DL-5-(2-Methylthioethyl)hydantoin unter sterilen Bedingungen gegeben. Die so erhaltenen Mischungen werden als Kulturmedien verwendet. Jeder der folgenden Mikroorganismen, die zuvor bei 33 ºC 24 h lang auf einer Agarbouillon-Schrägfläche kultiviert worden waren, wird in jedes Kulturmedium eingeimpft und wird 22 h lang bei 33 ºC unter Schütteln kultiviert. Tabelle Stamm N-Carbamoyl-2-(4-hydroxyphenyl)glycin mg/m Umwandlung (mol-%) Menge des erhaltenen Cyclohexylaminsalzes von N-Carbamoyl-2-(4-hydroxyphenyl)glycin (mg) Pseudomonas Striata IFO 12996* Corynebacterium sepedonicum IFO 3306* Aerobacter cloacae IAM 1221* Agrobacterium rhizogenes IFO 13259* Kontrolle * Katalognummer der Stämme, hinterlegt bei: IFO - Institute for Fermentation, Osaka, Japan IAM - Institute for Applied Microbiology, Univ. Of Tokyo, Japan
Zellen werden aus jeder kultivierten Brühe abgetrennt und mit einer 0,9%igen Kochsalz-Wasserlösung gewaschen. Die Zellen werden wieder durch Zentrifugieren gesammelt und dann in 33 ml einer 0,9%igen Kochsalzlösung suspendiert. Jede der so erhaltenen Suspensionen wird als eine Komponente der unten beschriebenen Mischung verwendet.

Mischungskomponenten

(1) 500 mg DL-5-(4'-Hydroxyphenyl)hydantoin
(2) 67 ml 0,1 M NH&sub4;Cl-NH&sub4;OH-Pufferlösung mit einem pH-Wert von 9,5
(3) 33 ml Zellsuspension
Die Hydrolysereaktion von DL-5-(4'-Hydroxyphenyl)hydantoin wird jeweils in einem 300-ml-Erlenmeyerkolben mit Schliffstopfen 40 h lang bei 31 ºC unter leichtem Schütteln durchgeführt. Während der Reaktion wird der pH-Wert der Reaktionsmischung mit 2 N KOH auf 9,5 gehalten. Nach Abschluß der Reaktion wird das hergestellte N-carbamoyl-2-(4-hydroxyphenyl)glycin kolorimetrisch bestimmt. Nach Abschluß der Reaktion wird die Reaktionsmischung zentrifugiert und 2 ml der überstehenden Lösung wird abgenommen. Die überstehende Lösung wird mit 0,5 ml einer 5%igen Lösung von p-Dimethylaminobenzaldehyd in 2 N Salzsäure farbentwickelt. Die Menge an N-carbamoyl-2- (4-hydroxyphenyl)glycin wird kolorimetrisch bestimmt, indem die Absorption bei 420 nm gemessen wird. Die in den Reaktionsmischungen erzeugten Mengen an N-carbamoyl-2-(4-hydroxyphenyl)glycin und die Umwandlungen von DL-5-(4'-Hydroxyphenyl)hydantoin werden in der obigen Tabelle dargestellt.
Die durch das Zentrifugieren der Reaktionsmischung erhaltene überstehende Lösung wird lyophilisiert, und der Rest wird mit Ethanol extrahiert. Nach dem Entfernen von unlöslichen Materialien durch Filtration wird Ethylacetat zur Ethanollösung gegeben, wobei das Gewichtsverhältnis von Ethylacetat zu Ethanol 2 : 1 beträgt, und weiterhin etwa 1,5 Äquivalente Dicyclohexylamin zugegeben, wodurch ein weißer Niederschlag des Dicyclohexylaminsalzes von N-carbamoyl-2-(4-hydroxyphenyl)glycin erhalten wird. Der weiße Niederschlag wird herausgenommen und mit 1,1 Äquivalenten Natriumnitrit in einem wässrigen Medium unter sauren Bedingungen mit Salzsäure bei Raumtemperatur 1 h lang zur Umsetzung gebracht. Dann wird die resultierende Reaktionsmischung durch eine Säule aus stark saurem Kationaustauscherharz vom H-Typ (kommerziell erhältlich als Amerlite IR-120B von Rohm & Haas) gebracht, wodurch das erzeugte 2-(4-Hydroxyphenyl)glycin auf dem Harz adsorbiert wird. Nach dem Eluieren mit 1,5 NH&sub4;OH wird kristallines 2-(4- Hydroxyphenyl)glycin durch das Konzentrieren des Eluats unter vermindertem Druck isoliert. Diese Verfahren werden mit jeder Reaktionsmischung wiederholt. Die Infrarotspektren und Rf- Werte durch Dünnschichtchromatographie an Kieselgel (Lösungsmittel: n-Butanol/Essigsäure/Wasser = 4/1/1) der auf diese Weise erhaltenen Kristalle stimmen mit denen einer authentischen Probe überein, und darüber hinaus stimmen die gefundenen Daten aus der Elementaranalyse mit dem berechneten Wert überein. Weiterhin fällt die spezifische Drehkraft jedes Kristalls in den Bereich von [α]20D = -161,8º bis [α]20D = -158,5º (c = 0,5, 1 N HCl) und stimmt annähernd mit dem Wert für D-(-)-2- (4-Hydroxyphenyl)glycin überein, [α]24D = -159,1º (c = 1, 1 N HCl), beschrieben in der japanischen Offenbarung 56946/1974. Es wird bestätigt, daß die beschriebenen Reaktionsprodukte D- (-)-2-(4-Hydroxyphenyl)glycin in hoher Reinheit sind.

Referenzbeispiel 6

Nach U.S.-Patent 4 094 741 kann DL-5-(4'-Hydroxyphenyl)hydantoin wie folgt in D-(-)-N-Carbamoyl-2-(4-hydroxyphenyl)glycin umgewandelt werden.
Ein Kulturmedium mit einem pH-Wert von 7,0, das die folgenden Komponenten enthält, wird hergestellt, und 90 ml davon werden in einen 500-ml-Rührbehälter gegeben und 10 min lang bei 120 ºC dampfsterilisiert.

Komponenten des Mediums

Fleischextrakt 2,0 %
Glycerin 1,0 %
Hydantoin 0,1 %
Zum Behälter wird die kultivierte Brühe gegeben, die zuvor durch das Kultivieren von Pseudomonas striata IFO 12996 in 10 ml desselben flüssigen Mediums wie oben in einem Prüfrohr 24 h lang bei 33 ºC erhalten worden waren, und die Kultur wird 20 h lang bei 33 ºC unter Schütteln durchgeführt. Von der resultierenden kultivierten Brühe werden Zellen durch Zentrifugieren abgetrennt und mit 100 ml einer 0,9%igen Kochsalzlösung gewaschen. Die Zellen werden wiederum durch Zentrifugieren gesammelt, wodurch 2,62 g intakte Zellen erhalten werden. Die so erhaltenen intakten Zellen werden in 10,4 ml einer 0,9%igen Kochsalzlösung suspendiert, und dazu werden 1,0 g Acrylamid und 105 mg N,N'-Methylenbis(acrylamid) und weiterhin 1,3 ml einer 5%igen wässrigen Lösung von Dimethylaminopropionitril und 1,3 ml einer 2,4%igen wässrigen Lösung von Ammoniumpersulfat gegeben. Die resultierende Mischung wird geschüttelt. Die Mischung geliert nach einigen Minuten. Die Mischung wird weiter 30 min lang bei 36 ºC gehalten, um die Reaktion zu vervollständigen. Zu dem erhaltenen Gel, das Zellen enthält, wird eine kleine Menge einer 0,9%igen Kochsalzlösung gegeben und das Gel wird in einem Mörser zerstoßen und die resultierenden Körner werden mit einer 0,9%igen Kochsalzlösung gewaschen, wodurch 2,5 g immobilisierte Zellen erhalten werden. Ein 200-ml-Vierhalskolben, der mit einem Rührer ausgestattet ist, wird mit 2,0 g DL-5-(4'-Hydroxyphenyl)hydantoin und 80 ml deionisiertem Wasser gefüllt. Zu diesem Kolben wird eine 2 N Lösung NaOH gegeben, um die Flüssigkeit auf einen pH-Wert von 7,0 einzustellen, und weiterhin werden die immobilisierten Zellen, in 110 ml deionisiertem Wasser suspendiert, zugegeben. Nach dem Einstellen der Mischung auf einen pH-Wert von 8,7 wird die Reaktion bei 36 ºC unter schwachem Rühren durchgeführt. Während der Reaktion wird der pH-Wert der Reaktionsmischung mit einer wässrigen NaOH- Lösung mit 2 N bei einem pH-Wert von 8,7 gehalten. Die Reaktion ist in annähernd 15 h abgeschlossen. Zu diesem Zeitpunkt beträgt das Gesamtvolumen der Reaktionsmischung 200 ml. Die in der Reaktionsmischung erzeugte Menge an D-(-)-N- Carbamoyl-2-(4-hydroxyphenyl)glycin beträgt 10,4 mg/ml und die Umwandlung von DL-5-(4'-Hydroxyphenyl)hydantoin beträgt 98 mol-%.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung eines hydroxyaromatischen Ketoacetals, umfassend die Schritte des:

a) In-Berührung-Bringens eines hydroxyaromatischen Methylketons mit einer H&spplus;-Quelle, einer NO&spplus;-Quelle und einem primären oder sekundären Alkohol und des

b) Umsetzens der durch das In-Berührung-Bringen gebildeten Mischung, wodurch ein hydroxyaromatisches Ketoacetal gebildet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das hydroxyaromatische Methylketon p-Hydroxyacetophenon ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das hydroxyaromatische Ketoacetal das Dialkylacetal von 4-Hydroxyphenylketoaldehyd ist.

4. Verfahren zur Herstellung eines hydroxyaromatischen Ketoaldehyds, umfassend die Schritte von Anspruch 1 und einen zusätzlichen Schritt des:

c) Hydrolisierens des hydroxyaromatischen Ketoacetals, wodurch ein hydroxyaromatischer Ketoaldehyd gebildet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei das hydroxyaromatische Methylketon p-Hydroxyacetophenon ist.

6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei das hydroxyaromatische Ketoacetal das Dialkylacetal von 4-Hydroxyphenylketoaldehyd ist.

7. Verfahren nach Anspruch 1, Anspruch 2, Anspruch 3, Anspruch 4 oder Anspruch 5, wobei die NO&spplus;-Quelle einen Reaktanden NO&spplus;X&supmin; umfaßt, wobei X aus der aus Halogen, Sulfit, Sulfat, Phosphit und Phosphat bestehenden Gruppe ausgewählt ist.

8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei X ein Halogen ist.

9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei X Chlor ist.

10. Verfahren nach Anspruch 1, Anspruch 2, Anspruch 3, Anspruch 4 oder Anspruch 5, wobei die NO&spplus;-Quelle ein C&sub1;- bis C&sub1;&sub0;-Alkylnitrit umfaßt.

11. Verfahren zur Herstellung von 5-(4'-Hydroxyphenyl)hydantoin, umfassend das:

a) In-Berührung-Bringen von 4-Hydroxyacetophenon, einer H&spplus;-Quelle, einer NO&spplus;-Quelle und eines primären oder sekundären Alkohols, wodurch ein Intermediat gebildet wird; und dann das

b) Umsetzen des Intermediats mit Harnstoff, Wasser und konzentrierter Mineralsäure, um so 5-(4'-Hydroxyphenyl)hydantoin herzustellen.

12. Verfahren nach Anspruch 11, wobei die NO&spplus;-Quelle ein C&sub1;- bis C&sub1;&sub0;-Alkylnitrit umfaßt.

13. Verfahren nach Anspruch 12, wobei die H&spplus;-Quelle Chlorwasserstoff ist.

14. Verfahren nach Anspruch 11, wobei die NO&spplus;-Quelle ein Reagenz NO&spplus;X&supmin; umfaßt, wobei X aus der aus einem Halogen, Sulfit, Sulfat, Phosphit und Phosphat bestehenden Gruppe ausgewählt ist.

15. Verfahren nach Anspruch 14, wobei das NOX NOCl ist.

16. Verfahren nach Anspruch 11, wobei die Mineralsäure Salzsäure ist.

17. Verfahren nach Anspruch 12, wobei das C&sub1;- bis C&sub1;&sub0;-Alkylnitrit in der Zusammensetzung in einer Menge von etwa 1 bis etwa 3 Moläquivalenten der Menge von 4-Hydroxyacetophenon vorhanden ist.

18. Verfahren nach Anspruch 11, wobei der primäre oder sekundäre Alkohol in einem großen Überschuß über die Menge, die erforderlich ist, damit die Reaktion stattfindet, vorhanden ist.

19. Verfahren nach Anspruch 11, wobei der primäre oder sekundäre Alkohol in einer Menge des etwa 2- bis etwa 10fachen des Gewichtes des 4-Hydroxyacetophenons vorhanden ist.

20. Verfahren nach Anspruch 16, wobei der Chlorwasserstoff in einer wenigstens katalytischen Menge vorhanden ist.

21. Verfahren nach Anspruch 20, wobei der Chlorwasserstoff in einer Menge von etwa 0,1 bis etwa 6 Moläquivalenten der Menge von 4-Hydroxyacetophenon vorhanden ist.

22. Verfahren nach Anspruch 11, wobei Schritt a) in einem Zeitraum durchgeführt wird, der von etwa 1 Stunde bis etwa 24 Stunden reicht.

23. Verfahren nach Anspruch 11, wobei der in Schritt b) vorhandene Harnstoff in einer Menge von etwa 1 bis etwa 4 Mol-Äquivalenten der Menge von 4-Hydroxyacetophenon vorhanden ist.

24. Verfahren nach Anspruch 11, wobei das Wasser in Schritt b) in einem großen Überschuß über die Menge vorhanden ist, die erforderlich ist, damit die Reaktion stattfindet.

25. Verfahren nach Anspruch 24, wobei das Wasser in einer Menge des etwa 0,1- bis etwa 3fachen des Gewichtes des Alkohols vorhanden ist.

26. Verfahren nach Anspruch 16, wobei die konzentrierte Salzsäure in einer wenigstens katalytischen Menge vorhanden ist.

27. Verfahren nach Anspruch 26, wobei die konzentrierte Salzsäure in der Zusammensetzung in einer Menge von etwa 0,1 bis etwa 8 Moläquivalenten der Menge von 4-Hydroxyacetophenon vorhanden ist.

28. Verfahren nach Anspruch 11, wobei der erste Schritt bei einer Temperatur von etwa -10 ºC bis etwa 50 ºC etwa 0,5 h bis etwa 24 h lang durchgeführt wird.

29. Verfahren zur Herstellung von p-Hydroxyphenylglycin, umfassend das:

b) Umsetzen des Intermediats mit Harnstoff, Wasser und konzentrierter Mineralsäure, um so 5-(4'-Hydroxyphenyl)hydantoin herzustellen; und dann das

c) Hydrolisieren von 5-(4'-Hydroxyphenyl)hydantoin, um so p-Hydroxyphenylglycin herzustellen.

30. Verfahren nach Anspruch 29, wobei die NO&spplus;-Quelle ein C&sub1;- bis C&sub1;&sub0;-Alkylnitrit ist, das in der Zusammensetzung in einer Menge von etwa 1 bis etwa 3 Moläquivalenten der Menge von 4-Hydroxyacetophenon vorhanden ist.

31. Verfahren nach Anspruch 29, wobei der primäre oder sekundäre Alkohol in einem großen Überschuß über die Menge vorhanden ist, die erforderlich ist, damit die Reaktion stattfindet.

32. Verfahren nach Anspruch 31, wobei der primäre oder sekundäre Alkohol in einer Menge vom etwa 2- bis etwa 10fachen des Gewichtes von 4-Hydroxyacetophenon vorhanden ist.

33. Verfahren nach Anspruch 29, wobei die Mineralsäure Chlorwasserstoff ist, der in einer wenigstens katalytischen Menge vorhanden ist.

34. Verfahren nach Anspruch 33, wobei die Salzsäure in einer Menge von etwa 0,1 bis etwa 6 Moläquivalenten der Menge von 4-Hydroxyacetophenon vorhanden ist.

35. Verfahren nach Anspruch 29, wobei der Schritt a) etwa 1 h bis etwa 24 h lang durchgeführt wird.

36. Verfahren nach Anspruch 29, wobei der Harnstoff in einer Menge von etwa 1 bis etwa 4 Moläquivalenten der Menge von 4-Hydroxyacetophenon vorhanden ist.

37. Verfahren nach Anspruch 29, wobei das Wasser in Schritt b) in einem großen Überschuß über die Menge vorhanden ist, die erforderlich ist, damit die Reaktion stattfindet.

38. Verfahren nach Anspruch 37, wobei das Wasser in Schritt b) in einer Menge des etwa 0,1- bis etwa 3fachen des Gewichtes des Alkohols vorhanden ist.

39. Verfahren nach Anspruch 33, wobei die konzentrierte Salzsäure in der Zusammensetzung in einer Menge von etwa 0,1 bis etwa 8 Moläquivalenten der Menge von 4-Hydroxyacetophenon vorhanden ist.

40. Verfahren nach Anspruch 29, wobei der erste Schritt bei einer Temperatur von etwa -10 ºC bis etwa 50 ºC etwa 0,5 h bis etwa 24 h lang durchgeführt wird.

41. Verfahren zur Herstellung von D-p-Hydroxyphenylglycin, umfassend das:

c) Hydrolisieren von 5-(4'-Hydroxyphenyl)hydantoin, um so p-Hydroxyphenylglycin herzustellen; und dann das

d) Trennen der Enantiomere von p-Hydroxyphenylglycin, wodurch D-p-Hydroxyphenylglycin hergestellt wird.

42. Verfahren nach Anspruch 41, wobei die NO&spplus;-Quelle ein C&sub1;- bis C&sub1;&sub0;-Alkylnitrit ist.

43. Verfahren nach Anspruch 41, wobei die in Schritt b) verwendete Mineralsäure Salzsäure ist.

44. Verfahren nach Anspruch 41, wobei die Enantiomerentrennung mit D-Bromcamphersulfonsäure oder einem aromatischen Sulfonat durchgeführt wird.

45. Verfahren nach Anspruch 41, wobei die Enantiomerentrennung durchgeführt wird durch Umsetzen von DL-Hydroxyphenylglycin und D-Bromcamphersulfonsäuremonohydrat, wodurch D-p-Hydroxyphenylglycin-D-bromcamphersulfonsäure gebildet wird, und anschließend Lösen, Konzentrieren und Kristallisieren von D-p-Hydroxyphenylglycin-D-bromcamphersulfonsäure, wodurch ausgefallene Kristalle von D-p-Hydroxyphenylglycin gebildet werden.

46. Verfahren nach Anspruch 41, wobei die Enantiomerentrennung durch das Bilden eines aromatischen Sulfonats von p-Hydroxyphenylglycin, die Enantiomerentrennung und Reinigung des aromatischen Sulfonats durch Kristallisation und anschließend das Neutralisieren mit einem Alkali oder einem Ionenaustauscherharz durchgeführt wird, wodurch D-p-Hydroxyphenylglycin erhalten wird.

47. Verfahren nach Anspruch 41, wobei die Trennung mit o- Toulolsulfonsäure durchgeführt wird.

48. Verfahren nach Anspruch 41, wobei die Enantiomerentrennung durch die Umsetzung von DL-Hydroxyphenylglycin mit HCl unter Bildung von DL-Hydroxyphenylglycin HCl, die Umsetzung von DL-Hydroxyphenylglycin HCl mit einem (+)- Phenylethansulfat, wodurch DL-Hydroxyphenylglycin-(+)- phenylethansulfat gebildet wird, danach das Erhitzen und Kristallisieren zur Erzeugung von D-Hydroxyphenylglycin- (+)-phenylethansulfat und das Umsetzen mit Methanol und einer wässrigen Natriumhydroxidlösung durchgeführt wird, wodurch D-Hydroxyphenylglycin gebildet wird.

49. Verfahren zur Herstellung von D-p-Hydroxyphenylglycin, umfassend das:

c) enzymatische Hydrolisieren von 5-(4'-Hydroxyphenyl)hydantoin, um so D-5-(4'-Hydroxyphenyl)hydantoinsäure herzustellen; und dann das

d) Decarbamoylisieren von D-5-(4'-Hydroxyphenyl)hydantoinsäure, wodurch D-p-Hydroxyphenylglycin hergestellt wird.

50. Verfahren nach Anspruch 49, wobei die NO&spplus;-Quelle ein C&sub1;- bis C&sub1;&sub0;-Alkylnitrit ist.

51. Verfahren nach Anspruch 49, wobei die in Schritt b) verwendete Mineralsäure Salzsäure ist.

52. Verfahren nach Anspruch 49, wobei die Hydrolyse des racemischen p-Hydroxyphenylhydantoins zur Herstellung von N-Carbamoyl-D-p-hydroxyphenylglycin mit mikrobieller Hydantoinase in einer Kulturbrühe durchgeführt wird.

53. Verfahren nach Anspruch 52, wobei der pH-Wert während der Hydrolysereaktion mit alkalischer Lösung aufrechterhalten wird.

54. Verfahren nach Anspruch 52, wobei die Hydrolysereaktion unter einem Inertgas durchgeführt wird.

55. Verfahren nach Anspruch 52, wobei das N-Carbamoyl-D-p- hydroxyphenylglycin mit salpetriger Säure oder einem wasserlöslichen Salz der salpetrigen Säure unter sauren Bedingungen decarbamoyliert wird, wodurch D-p-Hydroxyphenylglycin gebildet wird.

56. Verfahren nach Anspruch 55, wobei die Decarbamoylierung durchgeführt wird, indem N-Carbamoyl-D-p-hydroxyphenylglycin mit einer ungefähr äquimolaren Menge salpetriger Säure in einem wässrigen Medium in der Gegenwart einer starken Mineralsäure durchgeführt wird.

57. Verfahren nach Anspruch 55, wobei die starke Mineralsäure Schwefel- oder Salzsäure ist.

58. Verfahren nach Anspruch 55, wobei das wasserlösliche Salz von salpetriger Säure Natriumnitrit oder Kaliumnitrit ist.

59. Verfahren nach Anspruch 55, wobei die Decarbamoylierungs- Temperatur bei etwa 20 ºC oder darunter gehalten wird.