DE963516C - Verfahren zur Zerlegung racemischer Gemische organischer Verbindungen, die mit Harnstoff Einschlussverbindungen bilden, in ihre optisch aktiven Bestandteile - Google Patents

Description

Die Zerlegung racemischer Gemische in ihre beiden verschiedenen optisch aktiven Bestandteile macht in der chemischen Technik erhebliche Schwierigkeiten. Da es für technische Verfahren nicht in Frage kommt, die einzelnen enantiomorphen Kristalle mechanisch auszulesen, war man darauf angewiesen, von Fall zu Fall geeignete optisch aktive Substanzen zu suchen, die sich mit den beiden Antipoden zu Verbindungen, z. B. Salzen, Amiden, Estern oder Komplexverbindungen, umsetzen, die sich nicht, wie die Antipoden selbst, wie Bild und Spiegelbild zueinander verhalten und infolge ihrer verschiedenen physikalischen Eigenschaften voneinander trennbar sind. Als Hilfssubstanzen dienen hauptsächlich Alkaloide oder andere optisch aktive Naturstoffe, deren Kostspieligkeit ein für die Technik schwerwiegender Nachteil ist.

Es wurde nun gefunden, daß man racemische Gemische auch dadurch in die optisch aktiven Bestandteile zerlegen kann, daß man die racemischen Gemische mit Harnstoff behandelt, der mit ihnen Einschlußverbindungen bildet, wobei das Einschlußgitter einer der fünfzehn Symmetrieklassen (C₁, C₃, C₂, C₂ „, D₂, S₄, C₄, D_2Ä, D₄, C₃, D₃, C₆, D₆, T und O) ohne Symmetriezentrum (H. G. F. Winkler, Struktur und Eigen-

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schäften der Kristalle, 2. Auflage, 1955, S. 49) angehört. Unter Einschlußgitter ist das in Gegenwart der einzulagernden Verbindungen bestehende ,Kristallgitter zu verstehen, das vielfach eine schraubenförmige asymmetrische Anordnung der Moleküle zeigt. Diese Gitter bilden Einschlußverbindungen, die bevorzugt Moleküle der d-Form oder der 1-Form enthalten. Durch Zerlegung dieser Einschlußverbindungen lassen sich die betreffenden rechts- oder linksdrehenden Bestandteile gewinnen.

Es ist zwar bekannt, Isomere organischer Verbindungen durch Herstellung von Einschlußverbindungen mit Harnstoff zu zerlegen. Hierbei handelt es sich jedoch durchweg um die Trennung von Stoffen, deren Moleküle sich nach ihrer Gestalt unterscheiden, z. B. Stellungsisomeren, Kettenisomeren, Tautomeren und cis-trans-Isomeren. Die nach der Erfindung zu trennenden optischen Antipoden dagegen sind hinsichtlich ihrer geometrischen Abmessungen und in ihrem Raumbedarf nicht voneinander verschieden. Es war daher überraschend, daß mit Hilfe von Harnstoff, also mit einem Verfahren, dessen Wirkung auf den Raumbedarf der Moleküle im Einschlußgitter zurückgeführt wurde, Racemate zerlegt werden können.

Zur Herstellung solcher Einschlußverbindungen eignet sich Harnstoff. Es ist bekannt, daß Harnstoff mit bestimmten Stoffen Emschlußverbindungen bildet (Liebigs Annalen der Chemie, Bd. 565, 1949, S. 204) und daß sich auf diese Weise Stoffgemische zerlegen lassen. In entsprechender Weise werden die Einschlußverbindungen gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt. Der Harnstoff wird dabei in fester Form oder, z. B. in Methylalkohol, gelöst dem zu zerlegenden Gemisch zugesetzt. Die sich abscheidenden Kristalle werden abgetrennt und in bekannter Weise, z. B. durch Behandlung mit Methylalkohol oder Wasser, in die Bestandteile zerlegt.

Ob sich im einzelnen Falle überwiegend Einschlußverbindungen als Kristalle abscheiden, welche die rechts- oder die linksdrehende Form der Antipoden enthalten, hängt von der ersten Keimbildung ab. Durch Impfung der gesättigten Lösung mit Kristallen von rechtsdrehender oder linksdrehender Struktur hat man es in der Hand, Kristalle zu bekommen, die vorwiegend die rechts- oder die linksdrehende Einschlußverbindung enthalten. Es ist zweckmäßig, dafür zu sorgen, daß die Kristallisation langsam vor sich geht. Durch Versetzen der Mutterlauge mit weiteren Mengen Harnstoff können erneut Einschlußverbindüngen abgeschieden werden, die man zur Aufarbeitung mit dem ersten Niederschlag vereinigt. Die anders drehende Verbindung reichert sich allmählich in der Mutterlauge an und kann daraus in Form einer Einschlußverbindung, zweckmäßig nach Impfung mit einem entsprechenden Kristall, abgetrennt werden.

Beispiel 1

20 Gewichtsteile eines racemischen Gemisches von 2-Chloroktan (Drehung = 0) werden mit 100 Gewichtsteilen einer gesättigten methylalkoholischen Lösung von Harnstoff vermischt. Der sofort auftretende Niederschlag wird durch gelindes Erwärmen gelöst. Hierauf läßt man die Lösung langsam auf -j- 7⁰ abkühlen.

Es scheidet sich eine Einschlußverbindung (8,5 Gewichtsteile) aus Harnstoff und 2-Chloroktan ab, aus der dieses durch Behandlung mit Wasser abgetrennt wird. Es zeigt eine spezifische Drehung von [a] ²J⁰ = +0,30.

In der Mutterlauge ist der andere Antipode des 2-Chloroktans angereichert. Unter gelindem Erwärmen setzt man 2,6 Teile Harnstoff zu und kühlt dann innerhalb von 6 Stunden auf etwa — 6° ab. Dabei scheiden sich 9,5 Gewichtsteile einer Einschlußverbindung ab, die bei der Zerlegung mit Wasser ein 2-Chloroktan ergeben, das die spezifische Drehung [α] ²³ _D ^O = — 0,36 hat. Durch erneuten Harnstoff zusatz kann man weitere Mengen der linksdrehenden Verbindung gewinnen. Auch läßt sich durch entsprechende Impfung erreichen, daß statt der linksdrehenden weitere Mengen der rechtsdrehenden Verbindung als Einschlußverbindungen abgeschieden werden.

Durch oftmalige Wiederholung der Harnstoffbehandlung werden auf diesem Weg Verbindungen erhalten, die schließlich zu 96,5 % aus rechtsdrehendem bzw. linksdrehendem 2-Chloroktan bestehen.

Beispiel 2

15 Gewichtsteile eines racemischen Gemisches von a-Chlorbuttersäureheptylester werden in 100 Gewichtsteilen Methanol gelöst, die Lösung wird bei 21° mit so viel Harnstoff versetzt, daß das Gemisch bei dieser Temperatur an Harnstoff eben gesättigt ist. Ein zugegebener kleiner Überschuß von Harnstoff wird abfiltriert. Nun wird das Gemisch auf etwa 24⁰ erwärmt und sodann unter langsamem Rühren innerhalb von 20 Stunden allmählich auf 7⁰ abgekühlt; bei 22, 21, 20 und 19⁰ werden je 0,01 Gewichtsteile der nach Beispiel ι erhaltenen (~)-2-Chloroktan-Einschlußverbindung als Impfstoff zugesetzt. Nach Ablauf der 20 Stunden filtriert man die ausgeschiedene Kristallmasse, etwa 5 Gewichtsteile, ab und zerlegt sie mit Wasser. Hierbei werden etwa 1,25 Gewichtsteile cc-Chlorbuttersäureheptylester erhalten, der eine spezifische Drehung M *f = +1,52° hat.

Beispiel 3

20 Gewichtsteile racemischer Äpfelsäurediamylester werden in 100 Gewichtsteilen Methanol gelöst; die Lösung wird wie im Beispiel 2 bei 22⁰ mit Harnstoff gesättigt. Sodann wird die Lösung auf etwa 25° erwärmt und anschließend unter Rühren innerhalb von 24 Stunden auf 6° abgekühlt. Bei 23, 22, 21 und 20⁰ wird mit je 0,01 Gewichtsteil der Harnstoffeinschlußverbindung des rechtsdrehenden, [a] ²Q⁰ =+ 1,40, Citronellylcaprinats geimpft. Bei der Zerlegung der entstandenen Einschlußverbindung werden 6,2 Gewichtsteile Äpfelsäurediamylester erhalten, der eine spezifische Drehung [a] ²J⁰ = —1,20 hat.

Ferner können mit Harnstoff folgende racemische Verbindungen in ihre optisch aktiven Bestandteile zerlegt werden:

2-Chloroktan, 2-Chlornonan, 2-Chlordecan, 2-Chlortridecan, 3-Chlornonan, 3-Chlordecan; Decanol-(3), Dodecanol-(3) ;

a-Chlorpropionsäureoktylesterj-a-Brompropionsäureoktylester;

Milchsäurehexylester, Milchsäureheptylester, Milchsäuredecylester;

Alaninoktylester;

a-Chlorbuttersäureheptylester, a-Brombuttersäuredecylester, /J-Chlorbuttersäureheptylester, a-Methylbuttersäureoktylester, a-Oxybuttersäureoktylester, jS-Oxybuttersäureheptylester, /S-Aminobuttersäureoktylester;

a-Chlorvaleriansäureheptylester, y-Chlorvaleriansäureheptylester, /J-Methylvaleriansäureoktylester, y-Oxyvaleriansäureheptylester;

a-Bromcapronsäuredecylester, y-Chlorcapronsäure-

heptylester, o-Chlorcapronsäureoktylester, α, γ-Ώϊ-methylvaleriansäuredecylester, Leucinoktylester, Leucindecylester, ct-Chlorisocapronsäuredecylester, a-Methylcapronsäuredecylester;

Caprylsäurebutyl-(2)-ester, Caprinsäurebutyl-(2]-ester, Caprylsäureoktanol-(2)-ester, Caprinsäureoktanol-(2)-ester;

a-Chlorbernsteinsäurediamylester.Äpfelsäurediamylester, a-Methylbernsteinsäurediheptylester, Dichlorbernsteinsäurediheptylester;

a-Chlorglutarsäurediamylester.a-Methylglutarsäurediheptylester, a-Chloradipinsäuredibutylester.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Verfahren zur Zerlegung racemischer Gemische organischer Verbindungen, die mit Harnstoff Einschlußverbindungen bilden, in ihre optisch aktiven Bestandteile, dadurch gekennzeichnet, daß man die racemischen Gemische mit Harnstoff behandelt, die sich aus der gesättigten Lösung, zweckmäßig nach der Impfungmiteiner Harnstoffeinschlußverbindung von rechts- oder linksdrehendem Aufbau, abscheidenden Harnstoffeinschlußverbindungen abtrennt und in bekannter Weise in ihre Bestandteile zerlegt.

   In Betracht gezogene Druckschriften:
   Deutsche Patentanmeldung N 409 IVc/120 (Patent 865 303);

   Fortschritte der chemischen Forschung, Bd. 2,1951, Heft i, vS. 92 bis 145.

   © 609 708/376 11.56 709 515/359-5.57