DE69805744T2

DE69805744T2 - Verfahren zur Herstellung von alpha-Aminonitrilen und alpha-Aminosäuren

Info

Publication number: DE69805744T2
Application number: DE69805744T
Authority: DE
Inventors: Yasutaka Ishii; Tatsuya Nakano
Original assignee: Daicel Chemical Industries Ltd
Current assignee: Daicel Corp
Priority date: 1997-12-26
Filing date: 1998-12-14
Publication date: 2002-10-17
Anticipated expiration: 2018-12-15
Also published as: JP4205191B2; US6100419A; EP0926135B1; JPH11189578A; EP0926135A3; EP0926135A2; DE69805744D1

Description

GEBIET DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Verfahren zum Herstellen eines α-Aminonitrilderivats und einer α-Aminosäure oder von Salzen davon aus einer Oximesterverbindung und einem Cyanierungsmittel oder aus einer Enolesterverbindung, einer Oximverbindung und einem Cyanierungsmittel.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Als Verfahren zum Herstellen einer α-Aminosäure war ein Verfahren bekannt, welches das Behandeln eines Aldehyds oder eines Ketons mit einem Alkalicyanid und Ammoniumchlorid (oder Ammoniak) zum Herstellen des entsprechenden α-Aminonitrils (Strecker-Synthese) und das Hydrolysieren des erhaltenen α-Aminonitrils durch konzentrierte Chlorwasserstoffsäure oder dergleichen umfasst.
Außerdem waren andere Verfahren zum Herstellen von α-Aminosäuren bekannt, wie beispielsweise ein Verfahren, welches das Aminieren einer α-Halogensäure umfasst, ein Acylaminomalonsäureesterverfahren, ein Verfahren, welches das Reduzieren und Aminieren einer α-Ketosäure umfasst, und eine Azlactonsynthese (ein Verfahren, welches das Reduzieren eines substituierten ungesättigten Azlactons, das durch Umsetzen eines Aldehyds und eines N-Acylglycins mit Natriumacetat in Essigsäureanhydrid erhältlich ist, durch roten Phosphor und Iodwasserstoff in Eisessig umfasst).
Diese Verfahren sind jedoch im Hinblick auf die Ausbeute und die Anwendbarkeit nicht unbedingt befriedigend.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Es ist deshalb eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Verfahren zum Herstellen von α-Aminonitrilderivaten und α-Aminosäuren oder Salzen davon in hoher Ausbeute bereitzustellen.
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben eine gründliche Untersuchung durchgeführt und herausgefunden, dass die Reaktion einer Oximesterverbindung mit einem Cyanierungsmittel oder einer Oximverbindung mit einer Enolesterverbindung und einem Cyanierungsmittel in Gegenwart eines Metallkatalysators das entsprechende α-Aminonitrilderivat in hoher Ausbeute selbst unter milden Bedingungen ergibt.
Das heißt, die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zum Herstellen eines α-Aminonitrilderivats bereit, welches das Umsetzen einer Oximesterverbindung, die durch die Formei (I) gezeigt ist:
worin R¹, R² und R³ gleich oder voneinander verschieden sein können und jeweils ein nicht reaktionsfähiges Atom oder eine nicht reaktionsfähige organische Gruppe bedeuten; und R² und R³ zusammen mit dem angrenzenden Kohlenstoffatom unter Bildung · eines Rings aneinander gebunden sein können,
mit einem Cyanierungsmittel
unter Bildung eines Aminonitrilderivats, das durch die Formel (2) gezeigt ist:
worin R&sup4; einen Rest des Cyanierungsmittels, aus dem die Cyangruppe entfernt wurde, oder ein Wasserstoffatom bedeutet; und R¹, R² und R³ die vorstehend definierten Bedeutungen aufweisen,
in Gegenwart eines Metallkatalysators umfasst.
Die vorliegende Erfindung stellt auch ein Verfahren zum Herstellen eines α-Aminonitrilderivats bereit, welches
das Umsetzen einer Enolesterverbindung, die durch die Formel (3) gezeigt ist:
worin R¹, R&sup5;, R&sup6; und R&sup7; gleich oder voneinander verschieden sind und jeweils ein nicht reaktionsfähiges Atom oder eine nicht reaktionsfähige organische Gruppe bedeuten;
und R&sup5;, R&sup6; und R&sup7; zusammen mit einem oder zwei angrenzenden Kohlenstoffatomen unter Bildung eines Rings aneinander gebunden sein können,
mit einer Oximverbindung, die durch die Formel (4) gezeigt ist:
worin R² und R³ gleich oder voneinander verschieden sind und jeweils ein nicht reaktionsfähiges Atom oder eine nicht reaktionsfähige organische Gruppe bedeuten; und R² und R³ zusammen mit dem angrenzenden Kohlenstoffatom unter Bildung eines Rings aneinander gebunden sein können,
und einem Cyanierungsmittel
unter Bildung eines α-Aminonitrilderivats, das durch die vorstehende Formel (2) gezeigt ist, in Gegenwart eines Metallkatalysators umfasst.
In den Formeln kann R¹ z. B. aus einem Wasserstoffatom, C&sub1;&submin;&sub1;&sub0;-Alkylgruppen, C&sub2;&submin;&sub1;&sub0;-Alkenylgruppen, C&sub3;&submin;&sub1;&sub0;-Cycloalkylgruppen und C&sub6;&submin;&sub1;&sub0;-Arylgruppen ausgewählt werden. R² und R³ können aus C&sub1;&submin;&sub1;&sub0;-Alkylgruppen, C&sub3;&submin;&sub1;&sub0;-Cycloalkylgruppen und C&sub6;&submin;&sub1;&sub0;-Arylgruppen ausgewählt werden. R² und R³ können zusammen mit dem angrenzenden Kohlenstoffatom einen 3- bis 20-gliedrigen Cycloalkanring bilden. R&sup5;, R&sup5; und R&sup7; können z. B. aus einem Wasserstoffatom, C&sub1;&submin;&sub1;&sub0;-Alkylgruppen, C&sub3;&submin;&sub1;&sub0;-Cycloalkylgruppen und C&sub6;&submin;&sub1;&sub0;-Arylgruppen ausgewählt werden. Vorzugsweise sind R&sup5;, R&sup6; und R&sup7; vorzugsweise Wasserstoffatome oder C&sub1;&submin;&sub3;-Alkylgruppen. Als das Cyanierungsmittel können Cyanwasserstoff, Metallcyanide, Cyanhydrinverbindungen, Acylcyanide und dergleichen eingesetzt werden.
Die vorliegende Erfindung stellt außerdem ein Verfahren zum Herstellen einer α-Aminosäure, die durch die Formel (5) gezeigt ist:
worin R² und R³ die vorstehend definierten Bedeutungen aufweisen,
oder eines Salzes davon bereit,
welches das Hydrolysieren eines α-Aminonitrilderivats umfasst, das nach dem vorstehenden Verfahren hergestellt wird und durch die vorstehende Formel (2) gezeigt ist.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

[Metallkatalysator]

Der Metallkatalysator schließt einfache Substanzen und Verbindungen von verschiedenen Metallelementen ein und kann einzeln oder als Kombination davon verwendet werden. Als die Metallelemente können die Elemente der Gruppe 2A des Periodensystems (z. B. Magnesium Mg, Calcium Ca, Strontium Sr, Barium Ba), Übergangsmetallelemente und die Elemente der Gruppe 3B des Periodensystems (z. B. Bor B, Aluminium Al) als Beispiele genannt werden. In der vorliegenden Beschreibung ist auch Bor B als Metallelement eingeschlossen.
Als die Übergangsmetallelemente können die Elemente der Gruppe 3A [Seltenerdmetallelemente (z. B. Scandium Sc, Yttrium Y), Elemente der Lanthanoidenreihe (Lanthan La, Cer Ce, Praseodym Pr, Neodym Nd, Promethium Pm, Samarium Sm, Europium Eu, Gadolinium Gd, Terbium Tb, Dysprosium Dy, Holmium Ho, Erbium Er, Thulium Tm, Ytterbium Yb, Lutetium Lu), Elemente der Actinoidenreihe (z. B. Actinium Ac)], die Elemente der Gruppe 4A (z. B. Titan Ti, Zirconium Zr, Hafnium Hf), die Elemente der Gruppe 5A (z. B. Vanadium V, Niob Nb, Tantal Ta), die Elemente der Gruppe 6A (z. B. Chrom Cr, Molybdän Mo, Wolfram W), die Elemente der Gruppe 7A (z. B. Mangan Mn, Technetium Tc, Rhenium Re), die Elemente der Gruppe 8 (z. B. Eisen Fe, Ruthenium Ru, Osmium Os, Cobalt Co, Rhodium Rh, Iridium Ir, Nickel Ni, Palladium Pd, Platin Pt), die Elemente der Gruppe 1B (z. B. Kupfer Cu, Silber Ag, Gold Au) und die Elemente der Gruppe 2B (z. B. Zink Zn, Cadmium Cd) des Periodensystems als Beispiele genannt werden.
Zu bevorzugten Elementen als Komponente des Metallkatalysators gehören Übergangsmetallelemente (z. B. Seltenerdmetallelemente wie etwa die Elemente der Lanthanoidenreihe, die Elemente der Gruppe 3A wie etwa die Elemente der Actinoidenreihe, die Elemente der Gruppe 4A, die Elemente der Gruppe 5A, die Elemente der Gruppe 6A, die Elemente der Gruppe 7A, die Elemente der Gruppe 8, die Elemente der Gruppe 1B, die Elemente der Gruppe 2B des Periodensystems) und die Elemente der Gruppe 3B des Periodensystems.
Zu Verbindungen, die ein Metallelement umfassen, gehören Hydroxide, Metalloxide (z. B. Doppeloxide oder Sauerstoffsäuren, oder Salze davon), Salze von organischen Säuren, Salze von anorganischen Säuren, Halogenide, Koordinationsverbindungen- (Komplex), die eines der vorstehend erwähnten Metallelemente enthalten, und Polysäuren (z. B. Heteropolysäuren und Isopolysäuren) oder Salze davon. Was die Metallverbindungen anbelangt unterliegt die Wertigkeit ihrer Elemente keinen besonderen Beschränkungen und kann ungefähr 2 bis 6 betragen.
Als die Hydroxide können Sm(OH)&sub2;, Sm(OH)&sub3;, Mn(OH)&sub2;, MnO(OH), Fe(OH)&sub2;, Fe(OH)&sub3; und andere entsprechende Metallhydroxide als Beispiele genannt werden. Als die Metalloxide können SmO&sub2;, SmO&sub3;, TiO&sub2;, ZrO&sub2;, V&sub2;O&sub3;, V&sub2;O&sub5;, CrO, Cr&sub2;O&sub3;, MoO&sub3;, MnO, Mn&sub3;O&sub4;, Mn&sub2;O&sub3;, MnO&sub2;, Mn&sub2;O&sub7;, FeO, Fe&sub2;O&sub3;, Fe&sub3;O&sub4;, RuO&sub2;, RuO&sub4;, CoO, CoO&sub2;, Co&sub2;O&sub3;, RhO&sub2;, Rh&sub2;O&sub3;, Cu&sub2;O&sub3; und andere entsprechende Metalloxide als Beispiele genannt werden. Als die Doppeloxide oder Sauerstoffsäuren oder Salze davon können MnAl&sub2;O&sub4;, MnTiO&sub3;, LaMnO&sub3;, K&sub2;Mn&sub2;O&sub5;, CaO·xMnO&sub2;(x = 0,5, 1, 2, 3, 5), Manganate [z. B. Manganate (V) wie etwa Na&sub3;MnO&sub4; und Ba&sub3;[MnO&sub4;]&sub2;; Manganate (VI) wie etwa K&sub2;MnO&sub4;, NazMnO&sub4; und BaMnO&sub4;; und Permanganate wie KMnO&sub4;, NaMnO&sub4;, LiMnO&sub4;, NH&sub4;MnO&sub4;, CsMnO&sub4;, AgMnO&sub4;, Ca(MnO&sub4;)&sub2;, Zn(MnO&sub4;)&sub2;, Ba(MnO&sub4;)&sub2;, Mg(MnO&sub4;)&sub2; und Cd(MnO&sub4;)&sub2;; Molybdänsäure; Wolframsäure; und andere entsprechende Metalldoppeloxide oder Sauerstoffsäuren oder Salze davon als Beispiele genannt werden.
Als die Salze von organischen Säuren können Salze von organischen Säuren wie etwa organischen Carbonsäuren (z. B. Monocarbonsäuren wie Ameisensäure, Essigsäure, Trichloressigsäure, Trifluoressigsäure, Propionsäure, Buttersäure, Valeriansäure, Naphthensäure und Stearinsäure; Polycarbonsäuren wie Oxalsäure und Maleinsäure); Hydroxycarbonsäuren (z. B. Glycolsäure, Milchsäure, Äpfelsäure, Weinsäure, Citronensäure), Thiocyansäure, Sulfonsäuren (z. B. Alkylsulfonsäuren wie Methansulfonsäure, Trichlormethansulfonsäure, Trifluormefhansulfonsäure und Ethansulfonsäure; Arylsulfonsäuren wie Benzolsulfonsäure und p-Toluolsulfonsäure) als Beispiele genannt werden. Als die Salze von anorganischen Säuren können Nitrate, Sulfate, Phosphate, Carbonate und Perchlorate als Beispiele genannt werden. Konkrete Beispiele für die Salze von organischen Säuren oder Salze von anorganischen Säuren sind Samarium(II)acetat, Samarium(III)acetat, Cobaltacetat, Manganacetat, Cobaltpropionat, Manganpropionat, Cobaltnaphthenat, Mangannaphthenat, Cobaltstearat, Manganstearat, Manganthiocyanat, Samarium(II)trichloracetat, Samarium(III)trichloracetat, Samarium(II)trifluoracetat, Samarium(III)trifluoracetat, Samarium(II)trifluormethansulfonat (d. h. Samarium(II)triflat), Samarium(III)trifluormethansulfonat (d. h. Samarium(III)triflat), Samarium(II)nitrat, Cobaltnitrat, Eisennitrat, Mangannitrat, Nickelnitrat, Kupfernitrat, Samarium(II)sulfat, Cobaltsulfat, Eisensulfat, Mangansulfat, Samarium(II)phosphat, Cobaltphosphat, Eisenphosphat, Manganphosphat, Samarium(II)carbonat, Eisencarbonat, Mangancarbonat, Eisenperchlorat und andere entsprechende Metallsalze von organischen Säuren oder Metallsalze von anorganischen Säuren.
Zu den Halogeniden gehören Fluoride, Chloride, Bromide und Iodide. Es können z. B. Halogenide wie Chloride [z. B. SmCl&sub2;, SmCl&sub3;, TiCl&sub2;, TiCl&sub4;, ZrCl&sub2;, ZrOCl&sub2;, VCl&sub3;, VOCl&sub2;, MoCl&sub3;, MnCl&sub2;, MnCl&sub3;, FeCl&sub2;, FeCl&sub3;, RuCl&sub3;, CoCl&sub2;, RhCl&sub2;, RhCl&sub3;, NiCl&sub2;, PdCl&sub2;, PtCl&sub2;, CuCl, CuCl&sub2;, AlCl&sub3;], die entsprechenden Fluoride, Bromide und Iodide (z. B. SmF&sub2;, SmF&sub3;, SmBr&sub2;, SmBr&sub3;, Sml&sub2;, Sml&sub3;, MnF&sub2;, MnBr&sub2;, MnF&sub3;, FeF&sub2;, FeF&sub3;, FeBr&sub2;, FeBr&sub3;, Fel&sub2;, CuBr, CuBr&sub2;), Doppelhalogenide wie M¹MnCl&sub3;, M¹&sub2;MnCl&sub4;, M¹&sub2;MnCl&sub5;, M¹&sub2;MnCl&sub6; (M¹ bedeutet ein einwertiges Metall) und weitere entsprechende Metallhalogenide genannt werden.
Als Liganden, die die Komplexe bilden, können Hydroxo (OH), Alkoxygruppen wie Methoxy-, Ethoxy-, Propoxy- und Butoxygruppen; Acylgruppen wie Acetyl- und Propionylgruppen; Alkoxycarbonylgruppen wie Methoxycarbonyl (Acetato) und Ethoxycarbonylgruppen; Acetylacetonato, Cyclopentadienyl, C&sub1;&submin;&sub4;-alkyl-substituierte Dicyclopentadienyle (z. B. Pentamethylcyclopentadienyl); Halogenatome wie Chlor und Brom; CO; CN; ein Sauerstoffatom; H&sub2;O (aquo); Phosphorverbindungen wie Phosphine (z. B. Triarylphosphine wie Triphenylphosphin); sauerstoffhaltige Verbindungen wie Tetrahydrofuran; und stickstoffhaltige Verbindungen wie NH&sub3; (Ammin), NO, NO&sub2; (Nitro), NO&sub3; (Nitrato), Ethylendiamin, Diethylentriamin, Pyridin und Phenanthrolin als Beispiele genannt werden. In den Komplexen oder Komplexsalzen kann die Art der Liganden gleich oder voneinander verschieden sein und es können eine oder mehr als zwei Arten von Liganden darin koordiniert sein.
In den Komplexen sind z. B. die OH-Gruppe, Alkoxygruppen, Acylgruppen, Alkoxycarbonylgruppen, Acetylacetonato, Cyclopentadienyl, C&sub1;&submin;&sub2;-alkyl-substituierte Cyclopentadienyle, Halogenatome, CO, CN, H&sub2;O (aquo), Phosphorverbindungen wie Triphenylphosphin, sauerstoffhaltige Verbindungen wie Tetrahydrofuran (THF), oder stickstoffhaltige Verbindungen einschließlich NH&sub3;, NO&sub2; und NO&sub3; gewöhnlich bevorzugt. Als die Komplexe können ein Acetylacetonatokomplex (z. B. Acetylacetonatekomplexe von beispielsweise Ce, Ti, Zr, V, Cr, Mo, Mn, Fe, Ru, Co, Ni, Cu oder Zn; der Titanylacetylacetonatokomplex TiO(AA)&sub2;; der Zirconyläcetyläcetonatokomplex ZrO(AA)&sub2;; der Vanadylacetylacetonatokomplex VO(AA)&sub2;; Diacetylacetonatosamarium (II); Triacetylacetonatosamarium (III)), Cyanokomplexe (z. B. Hexacyanomanganat (I), Hexacyanocuprat (II)), Carbonylkomplexe und Cyclopentadienylkomplexe (Z. B. Samarocen-artige Komplexe wie Dicyclopentadienylsamarium (II), Tricyclopentadienylsamarium (III), Dipentamethylcyclopentadienylsamarium (II), und Tripentamethylcyclopentadienylsamarium (III); Tricarbonylcyclopentadienylmangan (I), Biscyclopentadienylmangan (II), Biscyclopentadienyleisen (II), Fe(CO)&sub5;, Fe&sub2;(CO)&sub9;, Fe&sub3;(CO)&sub1;&sub2;); Nitrosylverbindungen (z. B. Fe(NO)&sub4;, Fe(CO)&sub2;(NO)&sub2;), Thiocyanatokomplexe (z. B. Thiocyanatocobalt, Thiocyanatomangan, Thiocyanatoeisen), Acetylkomplexe (z. B. Zirconylacetat ZrO(OAc)&sub2;, Titanylacetat TiO(OAc)&sub2;; Vanadylacetat VO(OAc)&sub2;) und andere entsprechende Metallkomplexe als Beispiele genannt werden.
Eine Polysäure (z. B. Isopolysäure und Heteropolysäure) umfasst z. B. gewöhnlich mindestens eines von den Elementen der Gruppe 5A oder den Elementen der Gruppe 6A des Periodensystems, z. B. V (Vanadinsäure), Mo (Molybdänsäure) und W (Wolframsäure). Das Zentralatom unterliegt keinen besonderen Beschränkungen und kann z. B. Cu, Be, B, Al, Si, Ge, Sn, Ti, Th, N, P, As, Sb, V, Nb, Ta, Cr, Mo, W, S, Se, Te, Mn, I, Fe, Co, Ni, Rh, Os, Ir oder Pt sein. Als konkrete Beispiele für die Heteropolysäuren oder Salze davon können Phosphormolybdänsäure, Phosphorwolframsäure, Silicomolybdänsäure, Wolframatokieselsäure, Cobaltmolybdänsäure, Cobaltwolframsäure, Molybdänwolframsäure, Manganmolybdänsäure, Manganwolframsäure, Manganmolybdänwolframsäure, Vanadomolybdophosphorsäure, Phosphorvanadomolybdänsäure, Manganvanadiummolybdänsäure, Manganvanadomolybdophosphorsäure und Salze davon erwähnt werden.
Außerdem können als Borverbindungen Borsäuren (z. B. Orthoborsäure, Metaborsäure, Tetraborsäure); Borate (z. B. Nickelborat, Magnesiumborat, Manganborat); Boroxide wie B&sub2;O&sub3;, stickstoffhaltige Verbindungen wie Borazan, Borazen, Borazin und Boramid; Halogenide wie BF&sub3;, BCl&sub3; und Tetrafluorborat; und Borsäureester (z. B. Methylborat, Phenylborat) als Beispiele genannt werden.
Der Metallkatalysator kann ein homogenes oder heterogenes System sein. Außerdem kann der Katalysator ein fester Katalysator sein, in welchem eine katalytische Komponente auf einem Träger aufgetragen ist. Gewöhnlich werden poröse Träger wie Aktivkohle, Zeolithe, Siliciumdioxid, Siliciumdioxid-Aluminiumoxid und Bentonit als Träger eingesetzt. Die Menge der katalytischen Komponente, die auf dem Träger aufgetragen ist, beträgt ungefähr 0,1 bis 50 Gewichtsteile, vorzugsweise ungefähr 0,5 bis 30 Gewichtsteile und mehr bevorzugt ungefähr 1 bis 20 Gewichtsteile, bezögen auf 100 Gewichtsteile des Trägers.
Der Katalysator ist zum Herstellen eines α-Aminonitrilderivats, das durch die vorstehende Formel (2) gezeigt ist, durch Umsetzen einer Oximesterverbindung, die durch die Formel (1) gezeigt ist, mit einem Cyanierungsmittel oder durch Umsetzen einer Enolesterverbindung, die durch die Formel (3) gezeigt ist, mit einer Oximverbindung, die durch die Formel (4) gezeigt ist, und einem Cyanierungsmittel brauchbar.

[Oximesterverbindung]

In einer Oximesterverbindung, die durch die Formel (1) gezeigt ist, bedeutet jeder der Reste R¹, R² und R³ ein nicht reaktionsfähiges Atom oder eine nicht reaktionsfähige organische Gruppe.
Das nicht reaktionsfähige Atom oder die nicht reaktionsfähige organische Gruppe umfasst z. B. ein Wasserstoffatom, Halogenatome, Alkylgruppen, Alkenylgruppen, Alkinylgruppen, Arylgruppen, Cycloalkylgruppen und heterocyclische Gruppen.
Die Halogenatome umfassen Iod, Brom, Chlor und Fluor. Die Alkylgruppen umfassen lineare oder verzweigte Alkylgruppen mit ungefähr 1 bis 20 Kohlenstoffatomen (vorzugsweise Alkylgruppen mit ungefähr 1 bis 10 Kohlenstoffatomen) wie etwa Methyl-, Ethyl-, Propyl-, Isopropyl-, Butyl-, Isobutyl-, sec-Butyl-, t-Butyl-, Pentyl-, Hexyl-, Heptyl-, Octyl-, Decyl-; Undecyl-, Dodecyl-, Tetradecyl- und Octadecylgruppen. Bevorzugte Alkylgruppen sind z. B. niedere Alkylgruppen mit ungefähr 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, insbesondere ungefähr 1 bis 4 Kohlenstoffatomen.
Die Alkenylgruppen umfassen Alkenylgruppen mit ungefähr 2 bis 20 Kohlenstoffatomen (vorzugsweise Alkenylgruppen mit ungefähr 2 bis 10 Kohlenstoffatomen, insbesondere ungefähr 2 bis 6 Kohlenstoffatomen), wie etwa eine Vinyl-, Propenyl-, 2-Propenyl-, Butenyl-, Pentenyl-, Octenyl- und Dodecylgruppe.
Die Alkinylgruppen umfassen Alkinylgruppen mit ungefähr 2 bis 20 Kohlenstoffatomen (vorzugsweise Alkinylgruppen mit ungefähr 2 bis 10 Kohlenstoffatomen, insbesondere ungefähr 2 bis 6 Kohlenstoffatomen) wie etwa eine Ethinyl-, Propinyl- und Octinylgruppe.
Die Arylgruppen umfassen Arylgruppen mit ungefähr 6 bis 14 Kohlenstoffatomen, wie etwa eine Phenylgruppe und eine Naphthylgruppe. Cycloalkylgruppen umfassen Cycloalkylgruppen mit ungefähr 3 bis 10 Kohlenstoffatomen, wie etwa eine Cyclopentyl-, Cyclohexyl-, Cycloheptyl- und Cyclooctylgruppe.
Heterocyclen, die den heterocyclischen Gruppen entsprechen, umfassen Heterocyclen, die ein Sauerstoffatom als Heteroatom enthalten (z. B. 5-gliedrige Ringe wie Furan, Oxazol, Isoxazol und Tetrahydrofuran; 6-gliedrige Ringe wie Pyran; anellierte oder kondensierte Ringe wie Benzofuran, Isobenzofuran, Dibenzofuran, Xanthon, Xanthen, Chroman, Isochroman und Chromen), Heterocyclen, die ein Schwefelatom als Heteroatom enthalten (z. B. Thiophen, Thiazol, Isothiazol, Thiadiazol, Benzothiophen), Heterocyclen, die ein Stickstoffatom als Heteroatom enthalten (z. B. 5-gliedrige Ringe wie Pyrrol, Pyrazol, Imidazol, Triazol, und Pyrrolidin; 6-gliedrige Ringe wie Pyridin, Pyridazin, Pyrimidin, Pyrazin, Piperidin und Morpholin; anellierte oder kondensierte Ringe wie Indol, Indolen, Isoindol, Indazol, Indolin, Isoindolin, Chinolin, Isochinolin, Chinolinchinolin, Chinoxalin, Chinazolin, Phthalazin, Purin, Carbazol, Acridin, Naphthochinolin, Phenanthridin, Phenanthrolin, Naphthyridin, Benzochinolin, Phenoxazin, Phthalocyanin und Anthracyanin.
Als Ring, der durch R² und R³, die zusammen mit dem angrenzenden Kohlenstoffatom aneinander gebunden sind, gebildet wird, können z. B. Cycloalkanringe oder Cycloalkenringe wie etwa ein Cyclopropanring, Cyclobutanring, Cyclopentanring, Cyclohexanring, Cyclohexenring, Cycloheptanring, Cyclooctanring, Cyclodecanring und Cyclododecanring; und nichtaromatische Heterocyclen, die 1 bis 3 Heteroatome wie etwa ein Sauerstoffatom, Schwefelatom und Stickstoffatom enthalten, genannt werden. Diese sind z. B. ungefähr 3- bis 20-gliedrige, vorzugsweise ungefähr 3- bis 16-gliedrige, mehr bevorzugt ungefähr 3- bis 12-gliedrige und insbesondere ungefähr 5- bis 10-gliedrige Ringe.
Die Alkylgruppen, Arylgruppen, Cycloalkylgruppen, heterocyclischen Gruppen, die durch R¹, R² und R³ wiedergegeben werden, und Ringe, die durch R² und R³, die zusammen mit dem angrenzenden Kohlenstoff aneinander gebunden sind, gebildet werden, können einen Substituenten aufweisen. Als Substituent kann eine Hydroxylgruppe, eine Mercaptogruppe, eine Carboxylgruppe, substituierte Oxygruppen (z. B. eine Alkoxygruppe, eine Aryloxygruppe), substituierte Thiogruppen (z. B. eine Alkylthiogruppe, eine Arylthiogruppe), substituierte Oxycarbonylgruppen (z. B. eine Alkoxycarbonylgruppe, eine Aryloxycarbonylgruppe), eine Oxogruppe, eine Carbamoylgruppe, eine substituierte Carbamoylgruppe, eine Cyanogruppe, eine Nitrogruppe, eine Aminogruppe, substituierte Aminogruppen, eine Sulfogruppe, aromatische Kohlenwasserstoffgruppen, heterocyclische Gruppen, Halogenatome, Alkylgruppen, Alkenylgruppen, Alkinylgruppen und Cycloalkylgruppen als Beispiele genannt werden.
Zu einem bevorzugten R¹ gehören ein Wasserstoffatom, C&sub1;&submin;&sub1;&sub0;-Alkylgruppen (z. B. C&sub1;&submin;&sub6;-Alkylgruppen, insbesondere C&sub1;&submin;&sub4;-Alkylgruppen), C&sub2;&submin;&sub1;&sub0;-Alkenylgruppen (z. B. C&sub2;&submin;&sub6;-Alkenylgruppen), C&sub6;&submin;&sub1;&sub0;-Arylgruppen (z. B. eine Phenylgruppe) und C&sub3;&submin;&sub1;&sub0;-Cycloalkylgruppen (z. B. C&sub5;&submin;&sub6;-Cycloalkylgruppen). Von diesen sind z. B. ein Wasserstoffatom, eine Methylgruppe, eine Ethylgruppe, eine Vinylgruppe, eine 2-Propenylgruppe und eine Phenylgruppe als R¹ bevorzugt.
Zu bevorzugten R² und R³ gehören z. B. ein Wasserstoffatom, C&sub1;&submin;&sub1;&sub0;-Alkylgruppen (z. B. C&sub1;&submin;&sub6;-Alkylgruppen), C&sub6;&submin;&sub1;&sub0;-Arylgruppen (z. B. eine Phenylgruppe) und C&sub3;&submin;&sub1;&sub0;-Cycloalkyl gruppen (z. B. C&sub5;&submin;&sub8;-Cycloalkylgruppen). Außerdem ist auch die Bildung eines Rings (z. B. eines 3- bis 20-gliedrigen Rings, vorzugsweise 3- bis 16-gliedrigen Rings, mehr bevorzugt 3- bis 12-gliedrigen Rings und insbesondere 5- bis 10-gliedrigen Rings), der sich aus den aneinander gebundenen R² und R³ und dem angrenzenden Kohlenstoffatom zusammensetzt, bevorzugt. Durch Variieren von R² und R³ können verschiedene entsprechende α-Aminonitrilderivate hergestellt werden.
Eine Oximesterverbindung, die durch die vorstehende Formel (1) gezeigt ist, kann z. B. durch Umsetzen einer Enolesterverbindung, die durch die Formel (3) gezeigt ist, mit einer Oximverbindung, die durch die Formel (4) gezeigt ist, in Gegenwart des Metallkatalysators (z. B. Verbindungen, die ein Element der Gruppe 3 des Periodensystems enthalten, wie etwa Samariumverbindungen) erhalten werden.
R¹ in der Formel (3) ist der gleiche Rest wie R¹ in der Formel (1). Als nicht reaktionsfähige organische Gruppen und bevorzugte organische Gruppen, die durch R&sup5;, R&sup6; und R&sup7; wiedergegeben werden, können die als Beispiele für nicht reaktive organische Gruppen und bevorzugte organische Gruppen, die durch R² und R³ wiedergegeben werden, angegebenen Gruppen genannt werden. Außerdem werden als Ring, der durch R&sup5;, R&sup6; und R&sup7;, die zusammen mit den angrenzenden ein oder zwei Kohlenstoffatomen aneinander gebunden sind, gebildet wird, die als Beispiele für aus R², R³ und dem angrenzenden Kohlenstoffatom gebildete Ringe angegebenen Ringe erwähnt. Als R&sup5;, R&sup6; und R&sup7; sind ein Wasserstoffatom oder C&sub1;&submin;&sub3;-Alkylgruppen bevorzugt. Besonders bevorzugt als R&sup5; sind ein Wasserstoffatom und eine Methylgruppe. Als R&sup6; und R&sup7; ist ein Wasserstoffatom besonders bevorzugt.
Bevorzugte Verbindungen, die durch die Formel (3) gezeigt, sind, sind Vinylformiat, Vinylacetat, Vinylpropionat, Isopropenylformiat, Isopropenylacetat und Isopropenylpropionat.
Als Oximverbindung, die durch die Formel (4) gezeigt ist, werden Verbindungen eingesetzt, die einer Oximesterverbindung entsprechen, die durch die Formel (1) gezeigt ist. Als Oximverbindung (4) können aliphatische Oxime wie 2-Hexanonoxim; alicyclische Oxime wie Cyclohexanonoxim und Cyclopentanonoxim; aromatische Oxime wie Acetophenonoxim, Benzophenonoxim und Benzyldioxim als Beispiele genannt werden.
Die Reaktion einer Verbindung, die durch die Formel (3) gezeigt ist, mit einer Verbindung, die durch die Formel (4) gezeigt ist, wird gewöhnlich in einem Lösungsmittel durchgeführt. Als das Lösungsmittel können aromatische Kohlenwasserstoffe wie etwa Benzol, Toluol, Xylol und Ethylbenzol; Halogenkohlenwasserstoffe wie Tetrachlorkohlenstoff, Chloroform, Dichlormethan und 1,2-Dichlorethan; aliphatische Kohlenwasserstoffe wie Pentan, Hexan, Heptan und Octan; alicyclische Kohlenwasserstoffe wie Cyclohexan und Methylcyclohexan; Ester wie Methylacetat, Ethylacetat, Isopropylacetat, Butylacetat, Amylacetat, Cellosolveacetat und Ethylpropionat; Ether wie Diethylether, Dibutylether, Dioxan und Tetrahydrofuran; Ketone wie Aceton und Methylethylketon; und nicht protonische polare Lösungsmittel wie Acetonitril, N,N-Dimethylformamid und Dimethylsulfoxid als Beispiele genannt werden.
In der vorstehenden Reaktion ist das Verhältnis einer Verbindung, die durch die Formel (3) gezeigt ist, zu einer Verbindung, die durch die Formel (4) gezeigt ist, z. B. ein Molverhältnis der erstgenannten/der letztgenannten = ungefähr 1/5 bis 5/1, vorzugsweise ungefähr 1/2 bis 2/1 und mehr bevorzugt ungefähr 1/1,5 bis 1,5/1. Außerdem beträgt die Menge des Metallkatalysators, bezogen auf 1 mol einer Verbindung, die durch die Formel (4) gezeigt ist, ungefähr 0,001 bis 1 mol, vorzugsweise ungefähr 0,01 bis 0,5 mol und mehr bevorzugt 0,05 bis 0,2 mol. Die Reaktionstemperatur kann z. B. ungefähr 0 bis 100ºC, vorzugsweise ungefähr 10 bis 6000 und mehr bevorzugt ungefähr 10 bis 40ºC betragen.
Nach der Beendigung der Reaktion wird eine Verbindung, die durch die Formel (1) gezeigt ist, durch ein herkömmliches Trenn- und Reinigungsverfahren wie etwa eine Filtration, Konzentration, Extraktion, Kristallisation, Umkristallisation und Säulenchromatographie abgetrennt und gereinigt.

[Cyanierungsmittel]

Als das Cyanierungsmittel kann ein herkömmliches Cyanierungsmittel eingesetzt werden, das für eine Cyanierungsreaktion verwendet wird. Zum Beispiel können Cyanwasserstoff, Metallcyanide, Cyanhydrinverbindungen, Acylcyanide und Cyanhalogenlde erwähnt werden. Zu den Metallcyaniden gehören z. B. Cyanide von Alkalimetallen wie Natriumcyanid und Kaliumcyanid; Cyanide von Erdalkalimetallen wie Calciumcyanid; und Cyanide von Übergangsmetallen wie Kupfercyanid. Die Cyanhydrinverbindungen umfassen einen weiten Bereich von α-Cyanhydrinverbindungen, die aliphatischen, alicyclischen oder aromatischen Aldehyden oder Ketonen entsprechen. Als typische Beispiele für die α-Cyanhydrinverbindungen können aliphatische α-Cyanhydrine wie Hydroxyacetonitril, Lactonitril, Acetoncyanhydrin, 2-Hydroxybutannitril, 2-Hydroxy-4- methylbutannifril, 2-Hydroxy-3-methylbutannitril, 2-Hydroxy-3-butennitril, 2-Hydroxypentannitril, 2-Hydroxyhexannitril und 2-Hydroxyoctannitril; alicyclische α-Cyanhydrine wie 2-Hydroxy-cyclohexanacetonitril und Cyclopentanoncyanhydrin; und aromatische α-Cyanhydrine wie Mandelsäurenitril und 2-Hydroxy-3-phenylbutannitril erwähnt werden. Zu den Acylcyaniden gehören aliphatische Acylcyanide wie Acetylcyanid und Propionylcyanid; und aromatische Acylcyanide wie Benzoylcyanid. Zu den Cyanhalogeniden gehören Chlorcyan und Bromcyan.
Bevorzugte Cyanierungsmittel sind z. B. Cyanwasserstoff, Metallcyanide, Cyanhydrinverbindungen und Acylcyanide. Von diesen sind Cyanwasserstoff, Cyanide von Alkalimetallen und Cyanhydrinverbindungen (insbesondere aliphatische α-Cyanhydrine mit ungefähr 3 bis 8 Kohlenstoffatomen) bevorzugt.

[Reaktion einer Verbindung, die durch die Formel (1) gezeigt ist, mit einem Cyanierungsmittel]

Die Reaktion einer Verbindung, die durch die Formel (1) gezeigt ist, mit einem Cyanierungsmittel kann in Abwesenheit eines Lösungsmittels durchgeführt werden, wird aber gewöhnlich in einem Lösungsmittel durchgeführt. Als das Lösungsmittel können die als Lösungsmittel für die Reaktion einer Verbindung, die durch die Formel (3) gezeigt ist, mit einer Verbindung, die durch die Formel (4) gezeigt ist, beispielhaft angegebenen Lösungsmittel eingesetzt werden.
Die Menge des Cyanierungsmittels beträgt, bezogen auf 1 mol einer Verbindung, die durch die Formel (1) gezeigt ist, beispielsweise nicht weniger als 0,8 mol (z. B. ungefähr 0,8 bis 5 mol), vorzugsweise ungefähr 0,8 bis 3 mol und mehr bevorzugt ungefähr 0,9 bis 1,5 mol.
Die Menge des Metallkatalysators (z. B. eine Verbindung, die ein Element der Gruppe 3 des Periodensystems enthält) beträgt, bezogen auf 1 mol einer Verbindung, die durch die Formel (1) gezeigt ist, z. B. ungefähr 0,001 bis 1 mol, vorzugsweise ungefähr 0,01 bis 0,5 mol und mehr bevorzugt ungefähr 0,05 bis 0,2 mol. Die Reaktionstemperatur beträgt z. B. ungefähr 0 bis 100ºC, vorzugsweise ungefähr 10 bis 60ºC und mehr bevorzugt ungefähr 10 bis 40ºC.
Gemäß der vorstehenden Reaktion wird ein α-Aminonitrilderivat, das durch die Formel (2) gezeigt ist, gebildet, welches einer Oximesterverbindung entspricht, die durch die Formel (1) gezeigt ist. In der Formel (2) bedeutet R&sup4; einen Rest des verwendeten Cyanierungsmittels, aus dem die Cyangruppe entfernt wurde, oder ein Wasserstoffatom, und hängt davon ab, was als Cyanierungsmittel eingesetzt wird. Wenn z. B. als Cyanierungsmittel Cyanwasserstoff, ein Metallcyanid, ein Acylcyanid oder ein Cyanhalogenid eingesetzt wird, bedeutet R&sup4; gewöhnlich einen Rest des verwendeten Cyanierungsmittels, aus dem die Cyangruppe entfernt wurde (mit anderen Worten, ein Rest des Cyanierungsmittels, aus dem eine Cyangruppe entfernt ist) (d. h. es bedeutet ein Wasserstoffatom, ein Metallatom, eine Acylgruppe bzw. ein Halogenatom). Wenn eine Cyanhydrinverbindung als Cyanierungsmittel eingesetzt wird, bedeutet R&sup4; ein Wasserstoffatom. Selbst wenn z. B. ein Metallcyanid als das Cyanierungsmittel eingesetzt wird, ermöglicht das Vorhandensein einer protonischen Verbindung (z. B. Wasser, Alkohole) in dem System oder die Zugabe einer protonischen Verbindung nach der Reaktion die Umwandlung von R&sup4; in ein Wasserstoffatom.
Ferner kann in dieser Reaktion eine Verbindung, die durch die Formel (3) gezeigt ist, in dem System vorhanden sein. In diesem Fall beträgt die Menge einer Verbindung, die durch die Formel (3) gezeigt ist, bezogen auf 1 mol einer Verbindung, die durch die Formel (1) gezeigt ist, z. B. ungefähr 0,001 bis 2 mol und vorzugsweise ungefähr 0,01 bis 1,8 mol (z. B. ungefähr 0,5 bis 1,5 mol).
Die Reaktion kann auf herkömmliche Weise wie etwa in einem diskontinuierlichen System, einem halbkontinuierlichem System und einem kontinuierlichem System durchgeführt werden. Nach der Beendigung der Reaktion kann eine Verbindung, die durch die Formel (2) gezeigt ist, durch ein herkömmliches Trenn- oder Reinigungsverfahren, z. B. eine Filtration, Konzentration, Extraktion, Kristallisation, Umkristallisation, Säulenchromatographie oder eine Kombination von solchen Verfahren abgetrennt und gereinigt werden.

[Reaktion einer Verbindung, die durch die Formel (3) gezeigt ist, mit einer Verbindung, die durch die Formel (4) gezeigt ist, und einem Cyanierungsmittel]

Ein α-Aminonitrilderivat, das durch die Formel (2) gezeigt ist, kann auch durch Umsetzen einer Verbindung, die durch die Formel (3) gezeigt ist, mit einer Verbindung, die durch die Formel (4) gezeigt ist, und dem Cyanierungsmittel in Gegenwart des Metallkatalysators erhalten werden.
Diese Reaktion kann ebenso wie die vorstehend beschriebene Reaktion entweder in Gegenwart oder in Abwesenheit eines Lösungsmittels durchgeführt werden. Als Lösungsmittel können Lösungsmittel eingesetzt werden, die den Lösungsmitteln entsprechen, die in Zusammenhang mit der Reaktion einer Verbindung, die durch die Formel (1) gezeigt ist, mit einem Cyanierungsmittel als Beispiel angegeben wurden. Als Metallkatalysator, der in diesem Verfahren eingesetzt wird, sind Verbindungen, die ein Element der Gruppe 3 des Periodensystems enthalten, wie etwa Samariumverbindungen, bevorzugt.
In dieser Reaktion ist das Verhältnis einer Verbindung, die durch die Formel (3) gezeigt ist, zu einer Verbindung, die durch die Formel (4) gezeigt ist, z. B. ein Molverhältnis der erstgenannten/der letztgenannten = ungefähr 1/5 bis 5/1, vorzugsweise ungefähr 1/2 bis 2/l und mehr bevorzugt ungefähr 1/1,5 bis 1,5 zu 1. Die Menge des Cyanierungsmittels beträgt, bezogen auf 1 mol einer Verbindung, die durch die Formel (4) gezeigt ist, z. B. nicht weniger als 0,8 mol (z. B. ungefähr 0,8 bis 5 mol), vorzugsweise ungefähr 0,8 bis 3 mol und mehr bevorzugt ungefähr 0,9 bis 1,5 mol. Die Menge des Metallkatalysators beträgt, bezogen auf 1 mol einer Verbindung, die durch die Formel (4) gezeigt ist, z. B. ungefähr 0,001 bis 1 mol, vorzugsweise ungefähr 0,01 bis 0,5 mol und mehr bevorzugt ungefähr 0,05 bis 0,2 mol. Die Reaktionstemperatur beträgt z. B. ungefähr 0 bis 100ºC, vorzugsweise ungefähr 10 bis 60ºC und mehr bevorzugt ungefähr 10 bis 40ºC.
Die Reaktion kann auf herkömmliche Weise wie etwa in einem diskontinuierlichen System, einem halbkontinuierlichen System und einem kontinuierlichen System durchgeführt werden. Nach der Beendigung der Reaktion kann eine Verbindung, die durch die Formel (2) gezeigt ist, durch ein beliebiges der vorstehend als Beispiele angegebenen Trenn/Reinigungs-Verfahren abgetrennt und gereinigt werden.
Gemäß dem Verfahren zum Herstellen eines α-Aminonitrilderivats der vorliegenden Erfindung kann ein α-Aminonitrilderivat, welches eine Vorstufe einer Aminosäure ist, in guter Ausbeute hergestellt werden.

[Die Herstellung von α-Aminosäuren oder Salzen davon]

Eine α-Aminosäure oder ein Salz davon können durch Hydrolysieren des α-Aminonitrilderivats, das durch die Formel (2) gezeigt ist, erhalten werden, welches nach dem vorstehenden Verfahren erhalten wird.
Die Hydrolyse kann auf herkömmliche Weise durchgeführt werden, z. B. durch ein saures Hydrolyseverfahren oder ein Alkalihydrolyseverfahren.
Als Säuren, die für eine saure Hydrolyse eingesetzt werden können, können anorganische Säuren wie Chlorwasserstoffsäure, Schwefelsäure, Salpetersäure und Phosphorsäure; und Sulfonsäuren wie Methansulfonsäure, Ethansulfonsäure, Benzolsulfonsäure und p-Toluolsulfonsäure als Beispiele genannt werden. Die Menge einer Säure kann eine katalytische Menge sein. Zum Beispiel beträgt die Menge einer Säure, bezogen auf 1 mol eines α-Aminonitrilderivats, das durch die Formel (2) gezeigt ist, ungefähr 0,00001 bis 1 mol, vorzugsweise ungefähr 0,00005 bis 0,5 mol und mehr bevorzugt ungefähr 0,0001 bis 0,1 mol.
Die Menge an Wasser beträgt nicht weniger als 1 mol, bezogen auf 1 mol einer Verbindung, die durch die Formel (2) gezeigt ist, und kann zweckmäßig im Bereich von ungefähr 1 bis 100 mol gewählt werden. Die Hydrolyse kann in Gegenwart eines organischen Lösungsmittels durchgeführt werden, vorausgesetzt, dass die Reaktion nicht nachteilig beeinflusst wird. Als das organische Lösungsmittel können die vorstehend als Beispiele angegebenen Lösungsmittel erwähnt werden. Die Reaktionstemperatur beträgt z. B. ungefähr 0 bis 150ºC, vorzugsweise ungefähr 10 bis 110ºC und mehr bevorzugt ungefähr 40 bis 100ºC.
Gewöhnlich wird durch saure Hydrolyse eine freie α-Aminosäure oder ein saures Salz einer α-Aminosäure gebildet. Solche Produkte können durch ein herkömmliches Verfahren in basische Salze von α-Aminosäuren umgewandelt werden.
Die alkalische Hydrolyse erfolgt in Gegenwart einer Base. Als die Base können Hydroxide von Alkalimetallen wie Lithiumhydroxid, Natriumhydroxid und Kaliumhydroxid; Hydroxide von Erdalkalimetallen wie Magnesiumhydroxid, Calciumhydroxid und Bariumhydroxid; Carbonate von Alkalimetallen wie Natriumcarbonat und Kaliumcarbonat; Carbonate von Erdalkalimetallen wie Magnesiumcarbonat; und Hydrogencarbonate von Alkalimetallen wie Natriumhydrogencarbonat und Kaliumhydrogencarbonat als Beispiele genannt werden.
Die Menge der Base beträgt, bezogen auf 1 mol einer Verbindung, die durch die Formel (2) gezeigt ist, nicht weniger als 1 mol, z. B. ungefähr 1 bis 10 mol, vorzugsweise ungefähr 1 bis 5 mol, und mehr bevorzugt ungefähr 2 bis 3 mol. Die Menge an Wasser entspricht der Menge, die in den Abschnitten beispielhaft genannt wurde, die sich auf die saure Hydrolyse beziehen, und die Reaktion kann in Gegenwart von beliebigen der vorstehend erwähnten organischen Lösungsmittel oder Alkohole (z. B. Methanol, Ethanol) durchgeführt werden. Die Reaktionstemperatur beträgt z. B. ungefähr 0 bis 150ºC und vorzugsweise ungefähr 10 bis 110ºC.
Gewöhnlich ergibt die alkalische Hydrolyse das entsprechende basische Salz einer α-Aminosäure. Das basische Salz der α-Aminosäure kann durch ein herkömmliches Verfahren in eine freie α-Aminosäure oder ein saures Salz davon umgewandelt werden.
Die Hydrolysereaktion kann auf herkömmliche Weise wie beispielsweise in einem diskontinuierlichen System, einem halbkontinuierlichen System und einem kontinuierlichen System durchgeführt werden. Nach der Beendigung der Reaktion wird der pH eingestellt, falls dies erforderlich ist, und anschließend wird das Reaktionsprodukt durch ein herkömmliches Trennverfahren, z. B. eine Filtration, Konzentration, Destillation, Extraktion, Kristallisation, Umkristallisation, Säulenchromatographie und eine Kombination dieser Verfahren leicht abgetrennt und gereinigt.

GEWERBLICHE ANWENDBARKEIT

Gemäß der vorliegenden Erfindung kann ein α-Aminonitrilderivat aus einer Oximverbindung oder einer Oximesterverbindung in guter Ausbeute erhalten werden. Außerdem kann durch Hydrolysieren des α-Aminonitrilderivats die entsprechende α-Aminosäure oder ein Salz davon in guter Ausbeute hergestellt werden.

BEISPIELE

Die folgenden Beispiele sollen die vorliegende Erfindung ausführlicher beschreiben und sollten keineswegs als den Umfang der Erfindung beschränkend aufgefasst werden.

Herstellungsbeispiel 1

Ein Gemisch aus 2,3 g (20 mmol) Cyclohexanonoxim, 2,0 g (20 mmol) lsopropenylacetat, 0,9 g (2 mmol) Di(η&sup5;-pentamethylcyclopentadienyl)samarium [Cp*&sub2;Sm(THF)&sub2;] und 20 ml Toluol wurde bei Raumtemperatur eine Stunde lang gerührt und die ausgefallenen Kristalle wurden filtriert. Es wurde 3,1 g Acetyloxyiminocyclohexan (O-Acetylcyclohexanonoxim) erhalten (Ausbeute: 100%).

Herstellungsbeispiel 2

Man hielt sich an die gleiche Arbeitsweise wie in Herstellungsbeispiel 1, mit der Ausnahme, dass 20 mmol Cyclopentanonoxim anstelle von Cyclohexanonoxim verwendet wurde. Es wurde Acetyloxyiminocyclopentanon (O-Acetylcyclopentanonoxim) erhalten (Ausbeute: 100%).

Beispiel 1

Ein Gemisch aus 0,155 g (1 mmol) Acetyloxyiminocyclohexan, das in dem vorstehenden Herstellungsbeispiel 1 erhalten wurde, 0,085 g (1 mmol) Acetoncyanhydrin, 0,045 g (0,1 mmol) Di(η&sup5;-pentamethylcyclopentadienyl)samarium [Cp*&sub2;Sm(THF)&sub2;] und 1 ml Toluol wurde 3 Stundenlang bei 25ºC gerührt. Die Analyse durch Gaschromatographie zeigte, dass 0,089 g 1-Acetyloxyamino-1-cyanocyclohexan (Ausbeute: 49%, bezogen auf Acetyloxyiminocyclohexan) in dem Reaktionsgemisch gebildet wird. Die Umwandlung von Acetyloxyiminocyclohexan betrug 74% und Cyclohexanonoxim wurde mit einer Ausbeute von 9% gebildet.
Das Reaktionsgemisch wurde einer Säulenchromatographie unterworfen und dadurch wurde 1-Acetyloxyamino-1-cyanocyclohexan abgetrennt und gereinigt und jeweils das ¹H-NMR, ¹³C-NMR, IR und Massenspektrum gemessen.
¹H-NMR(CDCl&sub3;)δ: 1,15-2,15(10H, m), 2,11(3H, s), 7,58(1H, s)
¹³C-NMR(CDCl&sub3;)δ: 18,67, 21,73, 24,64, 32,92, 59,43, 119,89, 169; 92
IR(cm¹): 3852, 3750, 3648, 3207, 2950, 2885, 2363, 1740, 1540, 1507; 1456, 1375, 1248, 1010, 977, 931, 606
MS: 182(M&spplus;), 135, 123, 113, 81, 67, 53, 43, 27

Beispiel 2

Man hielt sich an die gleiche Arbeitsweise wie in Beispiel 1, mit der Ausnahme, dass das Gemisch 20 Stunden lang bei 25ºC gerührt wurde. In Folge der Reaktion wurden 0,084 g 1-Acetyloxyamino-1-cyanocyclohexan (Ausbeute: 46%, bezogen auf Acetyloxyiminocyclohexan) in dem Reaktionsgemisch gebildet. Die Umwandlung von Acetyloxyiminocyclohexan betrug 84% und Cyclohexanonoxim wurde mit einer Ausbeute von 21% gebildet.

Beispiel 3

Man hielt sich an die gleiche Arbeitsweise wie in Beispiel 1, mit der Ausnahme, dass 0,17 g (2 mmol) Acetoncyanhydrin verwendet wurde. In Folge der Reaktion wurden 0,089 g 1-Acetyloxyamino-1-cyanocyclohexan (Ausbeute: 49%, bezogen auf Acetyloxyiminocyclohexan) in dem Reaktionsgemisch gebildet. Die Umwandlung von Acetyloxyiminocyclohexan betrug 77% und Cyclohexanonoxim wurde mit einer Ausbeute von 17% gebildet.

Beispiel 4

Man hielt sich an die gleiche Arbeitsweise wie in Beispiel 1, mit der Ausnahme, dass 0,1 mmol Triisopropoxysamarium [Sm(O-i-Pr)&sub3;] anstelle von Di(η&sup5;-pentamethylcyclopentadienyl)samarium [Cp*&sub2;Sm(THF)&sub2;] verwendet wurde. In Folge der Reaktion wurden 0,031 g 1-Acetyloxyamino-1-cyanocyclohexan (Ausbeute: 17%, bezogen auf Acetyloxyiminocyclohexan) in dem Reaktionsgemisch gebildet. Die Umwandlung von Acetyloxyiminocyclohexan betrug 80% und Cyclohexanonoxim wurde mit einer Ausbeute von 30% gebildet.

Beispiel 5

Man hielt sich an die gleiche Arbeitsweise wie in Beispiel 1, mit der Ausnahme, dass 0,1 mmol Aluminiumchloridanhydrid (AlCl&sub3;) anstelle von Di(η&sup5;-pentamethylcyclopentadienyl)samarium [Cp*&sub2;Sm(THF)&sub2;] verwendet wurde. In Folge der Reaktion wurde 1-Acetyloxyamino-1-cyanocyclohexan erhalten (Ausbeute: 82%). Die Umwandlung von Acetyloxyiminocyclohexan betrug 89%.

Beispiel 6

Man hielt sich an die gleiche Arbeitsweise wie in Beispiel 1, mit der Ausnahme, dass 0,1 mmol Zirconylchlorid (ZrOCl&sub2;) anstelle von Di(η&sup5;-pentamethylcyclopentadienyl)samarium [Cp*&sub2;Sm(THF)&sub2;] verwendet wurde. In Folge der Reaktion wurde 1-Acetyloxyamino-1-cyanocyclohexan (Ausbeute: 73%) erhalten. Die Umwandlung von Acetyloxyiminocyclohexan betrug 79%.

Beispiel 7

Man hielt sich an die gleiche Arbeitsweise wie in Beispiel 1, mit der Ausnahme, dass 0,1 mmol Titantetrachlorid (TiCl&sub4;) anstelle von Di(η&sup5;-pentamethylcyclopentadienyl)samarium [Cp*&sub2;Sm(THF)&sub2;] verwendet wurde. In Folge der Reaktion wurde 1-Acetyloxyamino-1-cyanocyclohexan (Ausbeute: 72%) erhalten. Die Umwandlung von Acetyloxyiminocyclohexan betrug 78%.

Beispiel 8

Man hielt sich an die gleiche Arbeitsweise wie in Beispiel 1, mit der Ausnahme, dass 0,1 mmol Acetylacetonatozink [Zn(AA)&sub2;] anstelle von Di(η&sup5;-pentamethylcyclopentadienyl)samarium [Cp*&sub2;Sm(THF)&sub2;] verwendet wurde. In Folge der Reaktion wurde 9-Acetyloxyamino-1-cyanocyclohexan (Ausbeute: 64%) erhalten. Die Umwandlung von Acetyloxyiminocyclohexan betrug 68%.

Beispiel 9

Man hielt sich an die gleiche Arbeitsweise wie in Beispiel 1, mit der Ausnahme, dass 0,1 mmol Kupferchlorid [Cu(Cl)&sub2;] anstelle von Di(η&sup5;-pentamethylcyclopentadienyl)samarium [Cp*&sub2;Sm(THF)&sub2;] verwendet wurde. In Folge der Reaktion wurde 1-Acetyloxyamino-1-cyanocyclohexan (Ausbeute: 58%) erhalten. Die Umwandlung von Acetyloxyiminocyclohexan betrug 61%.

Beispiel 10

Man hielt sich an die gleiche Arbeitsweise wie in Beispiel 1, mit der Ausnahme, dass 0,1 mmol Eisen(III)-chlorid [Fe(Cl)&sub3;] anstelle von Di(η&sup5;-pentamethylcyclopentadienyl)samarium [Cp*&sub2;Sm(THF)&sub2;] verwendet wurde. In Folge der Reaktion wurde 1-Acetyloxyamino-1-cyanocyclohexan (Ausbeute: 57%) erhalten. Die Umwandlung von Acetyloxyiminocyclohexan betrug 59%.

Beispiel 11

Man hielt sich an die gleiche Arbeitsweise wie in Beispiel 1, mit der Ausnahme, dass 0,1 mmol Vanadylchlorid (VOCl&sub2;) anstelle von Di(η&sup5;-pentamethylcyclopentadienyl)samarium [Cp*&sub2;Sm(THF)&sub2;] verwendet wurde. In Folge der Reaktion wurde 1-Acetyloxyamino-1-cyanocyclohexan (Ausbeute: 72%) erhalten. Die Umwandlung von Acetyloxyiminocyclohexan betrug 76%.

Beispiel 12

Man hielt sich an die gleiche Arbeitsweise wie in Beispiel 1, mit der Ausnahme, dass 0,1 mmol Molybdänchlorid [Mo(Cl)&sub3;] anstelle von Di-η&sup5;-pentamethylcyclopentadienyl)samarium [Cp*&sub2;Sm(THF)&sub2;] verwendet wurde. In Folge der Reaktion wurde 1-Acetyloxyamino-1-cyanocyclohexan (Ausbeute: 73%) erhalten. Die Umwandlung von Acetyloxyiminocyclohexan betrug 74%.

Beispiel 13

Man hielt sich an die gleiche Arbeitsweise wie in Beispiel 1, mit der Ausnahme, dass 1 mmol Isopropenylacetat zu dem Reaktionssystem zugegeben wurde. In Folge der Reaktion wurde 1-Acetyloxyamino-1-cyanocyclohexan (Ausbeute: 56%) erhalten. Die Umwandlung von Acetyloxyiminocyclohexan betrug 74% und Cyclohexanonoxim wurde indem Reaktionsgemisch mit einer Ausbeute von 4% gebildet.

Beispiel 14

Man hielt sich an die gleiche Arbeitsweise wie in Beispiel 1, mit der Ausnahme, dass 1 mmol Acetyloxyiminocyclopentan, das in Herstellungsbeispiel 2 erhalten wurde, anstelle von Acetyloxyiminocyclohexan verwendet wurde und dass die Reaktionstemperatur auf 50ºC abgeändert wurde. In Folge der Reaktion wurde 1-Acetyloxyamino-1- cyanocyclopentan mit einer Ausbeute von 46% erhalten.
IR(cm&supmin;¹): 3850, 3740, 3650, 3200, 2950, 2360, 1750, 1540, 1450, 1250, 950
MS: 168(M&spplus;), 121, 109, 99, 67

Beispiel 15

Ein Gemisch aus 0,115 g (1 mmol) Cyclohexanonoxim, 0,1 g (1 mmol) lsopropenylacetat, 0,085 g (1 mmol) Acetoncyanhydrin, 0,045 g (0,1 mmol) Di(η&sup5;-pentamethylcyclopentadienyl)samarium [Cp*&sub2;Sm(THF)&sub2;] und 1 ml Toluol wurde 3 Stunden lang bei 25ºC gerührt. 1-Acetyloxyamino-1-cyanocyclohexan wurde in dem Reaktionsgemisch mit einer Ausbeute von 60% gebildet und die Umwandlung von Cyclohexanonoxim betrug 72%.

Beispiel 16

Ein Gemisch aus 10 mmol 1-Acetyloxyamino-1-cyanocyclohexan, das auf eine dem Beispiel 1 entsprechende Weise erhalten wurde, 20 mmol Kaliumhydroxid, 10 ml Wasser und 10 ml Ethanol wurde 4 Stunden lang bei 60ºC gerührt. Die Analyse des Reaktionsgemisches durch Hochleistungsflüssigchromatographie zeigte die Bildung von 1-Amino- 1-cyclohexancarbonsäure mit einer Ausbeute von 82%.

Claims

1. Verfahren zum Herstellen eines α-Aminonitrilderivats, welches das Umsetzen einer Oximesterverbindung, die durch die Formel (I) gezeigt ist:

worin R¹, R² und R³ gleich oder voneinander verschieden sind und jeweils ein nicht reaktionsfähiges Atom oder eine nicht reaktionsfähige organische Gruppe bedeuten; und R² und R³ zusammen mit dem angrenzenden Kohlenstoffatom unter Bildung eines Rings aneinander gebunden sein können,

mit einem Cyanierungsmittel

unter Bildung eines α-Aminonitrilderivats, das durch die Formel (2) gezeigt ist:

worin R&sup4; einen Rest des Cyanierungsmittels, aus dem die Cyangruppe entfernt wurde, oder ein Wasserstoffatom bedeutet; und R¹, R² und R³ die vorstehend definierten Bedeutungen aufweisen,

in Gegenwart eines Metallkatalysators umfasst.

2. Verfahren zum Herstellen eines α-Aminonitrilderivats, welches das Umsetzen einer Enolesterverbindung, die durch die Formel (3) gezeigt ist:

worin R¹, R&sup5;, R&sup6; und R&sup7; gleich oder voneinander verschieden sind und jeweils ein nicht reaktionsfähiges Atom oder eine nicht reaktionsfähige organische Gruppe bedeuten; und R&sup5;, R&sup6; und R&sup7; zusammen mit einem oder zwei angrenzenden Kohlenstoffatomen unter Bildung eines Rings aneinander gebunden sein können,

mit einer Oximverbindung, die durch die Formel (4) gezeigt ist:

worin R² und R³ gleich oder voneinander verschieden sind und jeweils ein nicht reaktionsfähiges Atom oder eine nicht reaktionsfähige organische Gruppe bedeuten; und R² und R³ zusammen mit dem angrenzenden Kohlenstoffatom unter Bildung eines Rings aneinander gebunden sein können,

und einem Cyanierungsmittel

in Gegenwart eines Metallkatalysators umfasst.

3. Verfahren zum Herstellen eines α-Aminonitrilderivats nach Anspruch 1 oder 2, worin eine Übergangsmetallverbindung als der Metallkatalysator eingesetzt wird.

4. Verfahren zum Herstellen eines α-Aminonitrilderivats nach Anspruch 1 oder 2, worin der Metallkatalysator mindestens ein Element, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus den Elementen der Gruppe 3A, den Elementen der Gruppe 4A, den Elementen der Gruppe 5A, den Elementen der Gruppe 6A, den Elementen der Gruppe 7A, den Elementen der Gruppe 8, den Elementen der Gruppe 1B, den Elementen der Gruppe 2B und den Elementen der Gruppe 3B des Periodensystems, umfasst.

5. Verfahren zum Herstellen eines α-Aminonitrilderivats nach Anspruch 1 oder 2, worin R¹ eine Gruppe, ausgewählt aus einem Wasserstoffatom, C&sub1;&submin;&sub1;&sub0;-Alkylgruppen, C&sub2;&submin;&sub1;&sub0;-Alkenylgruppen, C&sub1;&submin;&sub1;&sub0;-Cycloalkylgruppen und C&sub1;&submin;&sub1;&sub0;-Arylgruppen, ist.

6. Verfahren zum Herstellen eines α-Aminonitrilderivats nach Anspruch 1 oder 2, worin R² und R³ gleich oder voneinander verschieden sind und jeweils eine Gruppe, ausgewählt aus C&sub1;&submin;&sub1;&sub0;-Alkylgruppen, C&sub1;&submin;&sub1;&sub0;-Cycloalkylgruppen und C&sub6;&submin;&sub1;&sub0;-Arylgruppen, bedeuten oder R² und R³ zusammen mit dem angrenzenden Kohlenstoffatom einen 3- bis 20-gliedrigen Cycloalkanring bilden.

7. Verfahren zum Herstellen eines α-Aminonitrilderivats nach Anspruch 2, worin R&sup5;, R&sup6; und R&sup7; gleich oder voneinander verschieden sind und jeweils eine Gruppe, ausgewählt aus einem Wasserstoffatom, C&sub1;&submin;&sub1;&sub0;-Alkylgruppen, C&sub1;&submin;&sub1;&sub0;-Cycloalkylgruppen und C&sub6;&submin;&sub1;&sub0;-Arylgruppen, bedeuten.

8. Verfahren zum Herstellen eines α-Aminonitrilderivats nach Anspruch 2, worin R&sup5;, R&sup6; und R&sup7; Gruppen, ausgewählt aus einem Wasserstoffatom, C&sub1;&submin;&sub6;-Alkylgruppen und C&sub5;&submin;&sub8;-Cycloalkylgruppen, sind.

9. Verfahren zum Herstellen eines α-Aminonitrilderivats nach Anspruch 1 oder 2, worin das Cyanierungsmittel eine Cyanverbindung, ausgewählt aus Cyanwasserstoff, Metallcyaniden, Cyanhydrinverbindungen und Acylcyaniden, ist.

10. Verfahren zum Herstellen eines α-Aminonitrilderivats nach Anspruch 1 oder 2, worin das Cyanierungsmittel eine Verbindung, ausgewählt aus Cyanwasserstoff, Cyaniden von Alkalimetallen und aliphatischen α-Cyanhydrinen mit 3 bis 8 Kohlenstoffatomen, ist.

11. Verfahren zum Herstellen eines α-Aminonitrilderivats nach Anspruch 1, worin die Menge des Cyanierungsmittels nicht weniger als 0,8 mol, bezogen auf 1 mol der Oximesterverbindung (1), beträgt.

12. Verfahren zum Herstellen eines α-Aminonitrilderivats nach Anspruch 1, worin die Menge des Metallkatalysators 0,001 bis 1 mol, bezogen auf 1 mol der Oximesterverbindung (1), beträgt.

13. Verfahren zum Herstellen eines α-Aminonitrilderivats nach Anspruch 2, worin das Verhältnis der Enolesterverbindung (3) zu der Oximverbindung (4) ein Molverhältnis der erstgenannten/der letztgenannten = 1/5 bis 5/1 ist.

14. Verfahren zum Herstellen eines α-Aminonitrilderivats nach Anspruch 2, worin die Menge des Cyanierungsmittels nicht weniger als 0,8 mol, bezogen auf 1 mol der Oximverbindung (4), beträgt.

15. Verfahren zum Herstellen eines α-Aminonitrilderivats nach Anspruch 2, worin die Menge des Metallkatalysators 0,001 bis 1 mol, bezogen auf 1 mol der Oximverbindung (4), beträgt.

16. Verfahren zum Herstellen eines α-Aminonitrilderivats, welches das Umsetzen einer Oximesterverbindung, die durch die Formel (1) gezeigt ist:

worin R¹ ein Wasserstoffatom, eine C&sub1;&submin;&sub6;-Alkylgruppe, eine C&sub2;&submin;&sub6;-Alkenylgruppe, eine C&sub6;&submin;&sub1;&sub0;-Arylgruppe oder eine C&sub5;&submin;&sub8;-Cycloalkylgruppe bedeutet; R² und R³ gleich oder voneinander verschieden sind und jeweils eine C&sub1;&submin;&sub6;-Alkylgruppe, eine C&sub6;&submin;&sub1;&sub0;-Arylgruppe oder eine C&sub5;&submin;&sub8;-Cycloalkylgruppe bedeuten; und R² und R³ zusammen mit dem angrenzenden Kohlenstoffatom unter Bildung eines 3- bis 16-gliedrigen Rings aneinander gebunden sein können,

mit einem Cyanierungsmittel

in Gegenwart eines Metallkatalysators umfasst.

17. Verfahren zum Herstellen eines α-Aminonitrilderivats nach Anspruch 16, worin die Menge des Cyanierungsmittels 0,8 bis 5 mol und die Menge des Metallkatalysators 0,01 bis 0,5 mol, bezogen auf 1 mol der Oximesterverbindung (1), beträgt.

18. Verfahren zum Herstellen eines α-Aminonitrilderivats, welches das Umsetzen einer Enolesterverbindung, die durch die Formel (3) gezeigt ist:

worin R¹ ein Wasserstoffatom, eine C&sub1;&submin;&sub6;-Alkylgruppe, eine C&sub2;&submin;&sub6;-Alkenylgruppe, eine C&sub6;&submin;&sub1;&sub0;-Arylgruppe oder eine C&sub5;&submin;&sub8;-Cycloalkylgruppe bedeutet; und R&sup5;, R&sup6; und R&sup7; gleich oder voneinander verschieden sind und jeweils ein Wasserstoffatom oder eine C&sub1;&submin;&sub3;-Alkylgruppe bedeuten,

mit einer Oximverbindung, die durch die Formel (4) gezeigt ist:

worin R² und R³ gleich oder voneinander verschieden sind und jeweils eine C&sub1;&submin;&sub6;-Alkylgruppe, eine C&sub6;&submin;&sub1;&sub0;-Arylgruppe oder eine C&sub5;&submin;&sub8;-Cycloalkylgruppe bedeuten; und R² und R³ zusammen mit dem angrenzenden Kohlenstoffatom unter Bildung eines 3- bis 16-gliedrigen Rings aneinander gebunden sein können,

und einem Cyanierungsmittel

in Gegenwart eines Metallkatalysators umfasst.

19. Verfahren zum Herstellen eines α-Aminonitrilderivats nach Anspruch 18, worin das Verhältnis der Enolesterverbindung (3) zu der Oximverbindung (4) ein Molverhältnis der erstgenannten/der letztgenannten = 1/2 bis 2/1 ist, die Menge des Cyanierungsmittels 0,8 bis 5 mol und die Menge des Metallkatalysators 0,01 bis 0,5 mol, bezogen auf 1 mol der Oximverbindung (4), beträgt.

20. Verfahren zum Herstellen einer α-Aminosäure oder eines Salzes davon, welches das Hydrolysieren eines α-Aminonitrilderivats, das nach einem in Anspruch 1 oder 2 beanspruchten Verfahren hergestellt wird und durch die Formel (2) gezeigt ist:

worin R¹, R² und R³ gleich oder voneinander verschieden sind und jeweils ein nicht reaktionsfähiges Atom oder eine nicht reaktionsfähige organische Gruppe bedeuten; R² und R³ zusammen mit dem angrenzenden Kohlenstoffatom unter Bildung eines Rings aneinander gebunden sein können; und R&sup4; einen Rest eines Cyanierungsmittels, aus dem die Cyangruppe entfernt wurde, oder ein Wasserstoffatom bedeutet,

unter Bildung einer α-Aminosäure, die durch die Formel (5) gezeigt ist:

worin R² und R³ die vorstehend definierten Bedeutungen aufweisen,

oder eines Salzes davon umfasst.