PL46036B1 - - Google Patents

Description

WymaHazek dotyczy sposobu otrzymywania L-a-aminolaktaniu z mieszaniny D- i L-a-ami- nolaktamu, przy czym z cieklego srodowiska wytraca sie jeden z optycznych antypodów w postaci soli optycznie czynnego kwasu piroli- dynokaribaksylowego-2 o takiej samej prze¬ strzennej budowie, oddziela osad od cieczy, dzieki czemu otrzymuje sie faze bogata w L-a-aminolaktam i faze bogata w D-a-ami- nolaktam i bezposrednio z fazy bogatej w L-a-aminolaktam otrzytrouje sie L-a-amino¬ laktam.Pod okresleniem „zwiazku o takiej samej przestrzennej budowie" nalezy rozumiec zwia¬ zek, który opisany przez Cahn'a i Ingoida w J. Chem. Soc. str. 61:2 — 622 (1951) pochodzi od tego samego optycznego izomeru aldehydu glicerynowego.Poza tym sole L-a-aminolaktamu z kwasem L^, ewentualnie D-pirolidynokarlboksylowym-S oznacza sie jako „L, L-sól" ewentualnie „L, D-sól", a sole D-a-aminolaktarnu z kwasem L-, ewentualnie D^piroHidynokaiibaksylowym- 2 jako „D,L-s6!" ewentualnie ,J, D - sól".Jak wiadomo z Helw. Chim. Acta XVI (1953) str. 181 — 188 mozna otrzymywac L-a-ami- no- e -ka,prolalktam w ten sposób, ze laczy sie razem po rozpusizczeniu w metanolu równo¬ wazne molowo ilosci D,L-a-amino -e-kaprolak- tamu i kwasu Lipirolidynokarboksylowego-2 po czym obdziela od lugu macierzystego o- sad skladajacy sie z soli L-o:-amino-e-'kaprolak- tamu i kwasu L-piroiidynokarboksylowe- go-2 i rozdziela na L-a-amino-e-kaprolaktam i kwas L-pirolidynokarlboksylowy. Kwas L-pi- ralidynokarbofcsy:lowy-2 pozostajacy w lugu macierzystym wytraca sie za pomoca metyfla- nu baru w postaci soli baru. Sól te odsacza sie i przeprowadza znowu w kwas L-pirolidyno- karibioksylowy-2. Przesacz zawierajacy D-a- amino - c - kaprolaktam odparowuje sie w prózni, a pozostalosc racemizuje sie przezogrzewanie z sodem. Przez destylacje próznio¬ wa w temperaturze 180—190°C wydziela sie przy tym recemiczna mieszanina z wydajnos¬ cia 70%. Po dodaniu swiezej ilosci D,L-a- amino - e-kafprodaktamu ten ostatni poddaje sie od nowa opisanej obróbce. Przez ciagle powtarzanie tego procesu mozna w koncu przeprowadzic 70% pierwotnej ilosci D, L-a- afrnino-e^kaprolatotamu w postac - L.W sposobie tym stosuje sie taka ilosc kwasu L-pirolidynokarboksyloweigo-2, która jest równowazna calej ilosci a-amino-e^kaprolak- tamu tak, ze po usunieciu soli pozostaje lug macierzysty, w którym rozpuszczone sa D-a- amino-e-kaprolaktam i nie wytracony L-a- amino-e-kaprolaktam, obydwa zwiazane z rów¬ nowazna iloscia kwasu L-pirolidynokarboksy- lowego-2. Z tym zwiazana jest ta niedogod¬ nosc, ze nalezy oddzielic kwas L-pirolidyno- karbokisyfLowy-2 od a-amino - e - kaprolakta- mu zanim przeprowadzi sie recemizacje sub¬ stancji ostatnio wymienionej. Ten proces roz¬ dzielania jest klopotliwy i dosc kosztowny, poniewaz potrzebny jest do tego metylan ba¬ ru. W koncu towas L-pirolidynokarboksyio- wy-2 w celu ponownego uzycia trzeba znowu wydzielac z soli baru.W procesie racemizacji traci sie 30% a-ami- no-e-kaprolaktamu i stanowi to dalsza wade tej metody.Wynalazek nie 'posiada wyzej wymienionych wad. Sposób wedlug wynalazku otrzymywa¬ nia L-a-aminolaJ|ctamu polega na wytracaniu z mieszaniny D-, i L-a-aminolakitamu w srodowisku cieklym jednego z optycznych an7 typodów w postaci soli optycznie czyninego kwasu pirolidynokarboksylowe$o-2 o takiej sa¬ mej przestrzennej budowie, oddzieleniu osadu od cieczy, przez co otrzymuje sie faze bogata w I^a-aminolakitam i faze bogata w D a- aminolaktam i otrzymaniu z pierwszego pro¬ duktu L-a-aminolaktamu. AV tym celu stosuje sie kwas pirolidynokarboksylowy w ilosci mniejszej anizeli wyjnosi równowazna ilosc calkojwitej ilosci a-aminolaktamu oraz stosuje sie ciekle srodowisko, w którym obydwie sole D-iL-a-aminolaktamu z optycznie czynnym Kwasem fcLrolidynokarboksylowyim^ sa prak¬ tycznie nierozpuszczalne.Ogólnie przyjety sposób rozszczepiania D,L- mieszanin przez reakcje ze zwiazkiem optycz¬ nie czynnym polega na ustaleniu polaczenia zwiazku optycanie czynnego z: ciecza.,, w której rozpuszczalnosc wytworzonych diastereoizome- rów jest dostatecznie rózna tak, ze mozna je rozdzielic na drodze frakcjonowanej krystali¬ zacji. Wyzej opisany znany sposób jest oparty na tej zasadzie.Wedlug wynalazku natomiast krystalizacje prowadzi sie w srodowisku, w którym obydwa diastereoizomery sa nierozpuszczalne. W tego rodzaju srodowisku moznaby oczekiwac osadu skladaj acegD sie z mieszaniny obydwu diaste- reoizomerów w stosunku, który róznilby sie nieznacznie od tego w jakim obecny jest D- i L-a-aminolaktam w rozdzielanej mieszani¬ nie. Nieoczekiwanie stwierdzono, ze przy za¬ stosowaniu kwasu pirolidynokairboksylowego w ilosci, która jest mniejsza albo tylko nie¬ znacznie wieksza anizeli ilosc równowazna ilosci optycznie czynnego a - aminolaktamu o takiej samej przestrzennej budowie, otrzymu¬ je sie osad, który w znacznej czesci sklada sie ze soli tych obydwu zwiazków.Jako optycznie czynny zwiazek nalezy sto¬ sowac optycznie czynny kwas pirolidynokarbo - ksylowy-2 albo jego sól amonowa lub tez mieszanjj*tf|$ych dwóch zwiazków.Jako ciwte srodowisko,mozna stosowac wed¬ lug wynalazku kazda ciecz, w której sole a-aminolaktanru z optycznie czynem kwasem pirolidynokarboksylowym-2 sa prawie nieroz¬ puszczalne, podczas gdy sam a-aminolaktam dobrze w tej pomocniczej cieczy rozpuszcza sie. Takimi cieczami sa np. dioksan i weglo¬ wodory takie jak benzyna, kerozyna, heksan, heptan, ^benzen, toluen, ksylen, mezytylen, cy¬ kloheksan i alkilocykloheksan.Wedlug jednej z postaci wykonania sposobu wedlug wynalazku — mieszanine B- i li-a-ami- nolaktamu laczy sie razem w cieklym srodo¬ wisku z kwasem L-pirolidynokarboksylo- wytm-2, przez co wytraca sie L, L-sól.Azeby przeprowadzic mozliwie dobry roz¬ dzial miedzy ID- i L-a-aminolaktamem zaleca sie stosowac maksymalnie 1 mol, * korzystnie 0,9 do 1 mola kwasu L-pirolidynokarboksylo- wego-2 na 1 mol L-a-aminoiaktamu.Mieszanine D- i L - a - aminolaktamu mozna polaczyc w rózny sposób z kwasem pirolidy- nokariboksylowym w cieklym srodowisku. Moz¬ na np. w tym srodowisku zawiesic kwas w roztworze D- i L-a-aminolaktamu albo do roz¬ tworu D- i L-a-aminolaktam'u w srodoiwisku cieklym dodac roztwór kwasu w rozpuszczal¬ niku .polarnym, jak alkohol lub woda.Wedlug innej postaci wykonania sposobu wedlug wynalazku rozpuszcza sie w polarnym rozpuszczalniku jeden, z dwóch reagentów i ; dodaje stopniowo ten roztwór do cieklego srodowiska, w którym to roztworze zawieszo¬ ny jest inny reagent, podczas gdy w tym sa*- mym cza*te odparowuje sie ze srodowiska rozpuszczalnik polarny. ¦ Korzystnie jest jednak rozpuscic obydwa reagenty w tym samym rozpuszczalniku po¬ larnym, dodac ten roztwór do cieklego srodo¬ wiska i oddestylowac z cieczy pomocniczej roz niowe dodawanie rozpuszczalnika polarnego i przeprowadzanie z taka sama szyfbokscia za¬ równo oddestylowywania jak tez dodawania jego.Jako rozpuszczalnik polarny dobiera sie ko¬ rzystnie ciecz, która nie miesza sie z ciecza pomocnicza. Ciecze te. daja sie wówczas latwo oddzielac z destylatu i na nowo stosowac.L,L4sól mozna oczyscic od znajdujacej sie w niej D,L^soli w ten sposób, ze ogrzewa sie ja przez pelwien czas z iloscia L-a-aminolak- tamu, która jest co najmniej równa ilosci D-a-aminolaktamu zwiazanego w Dl, L - soli.To ogrzewanie mozna prowadzic w srodowi¬ sku, w którym rozpuszczona jest konieczna ilosc L-a-aminolaktamu.Okazuje sie, ie równowaga: D,L — sól + L-a-aminolaktam < L,L — sól + D-a- aminolaktam przesuwa sie w tych warunkach - na prawo* Przy stosowaniu maksymalnie jednego mola kwasu L^pirolidynokarlboksylowego na kazdy mol L-a-aminolaktamu mozna to oczyszcza* nie przeprowadzic w prostszy sposób przez ogrzewanie soli w srodowisku* w którym ona powstala, poniewaz obecna w nim jest koniecz¬ na ilosc L-a-aminolaktamu.Korzystnie jednak oddziela sie L, L-sól od cieczy, rozpuszcza w polarnym rozpuszczal¬ niku, po czym otrzymany roztwór w obecno¬ sci L-a-aminolaktamu w ilosci co , najmniej równowaznej ilosci D-a-aminolaktamu zwia¬ zanego w D,L-soli, laczy sie ze swieza iloscia cieklego srodowiska i wytraca na nowo L,L- sól przez wydzielenie rozpuszczalnika polar¬ nego.Inny bardzo odpowiedni sposób oczyszcza¬ nia polega na ekstrakcji L,L- soli alkoholem, w którym D,L- sól latwiej rozpuszcza sie ani¬ zeli LJL - sól. Tego rodzaju alkoholami sa np. metanol, etanol, dizopTopanol, butanol.W razie zyczenia mozna L,L-sól przed oczyszczeniem jej od D,L - soli utrzymywac przez pewien okres czasu w swiezej Ilosci cie¬ klego srodowiska w temperaturze wrzenia, azeby zostala ona uwolniona od ewentualnie zaokludowanego wolnego a-aminolaktamu.Pozostajacy lug macierzysty po wydzieleniu L,L - soli z mieszaniny D- i LeariMiaiino-lakta- mu zachowuje sie obojetnie w stosunku do sodu. Dzieki temu mozliwe jest raeemizowac w sposób prosty zawarty w nim D-a-amino- laktam iprzez ogrzewanie roztworu z sodem.Korzystnie jednak racemizacje prowadzi sie w ten sposób, ze roztwór ogrzewa sie w obec¬ nosci malej ilosci suchego wodorotlenku so¬ dowego.Z L,L - soli otrzymuje sie L - a - aminolak- tam i kwas L-pirolidynokariboksylowy-2. We¬ dlug szczególnie odpowiedniej metody wodny roztwór L,L-soli przepuszcza sie przez katio- nit, korzystnie przez jego postac amonowa, a - aminolaktam zostaje przy tym zaabsorbo¬ wany przez wymieniacz jonowy, podczas gdy kwas pirolidynokailboksylowy wychodzi z wy¬ mieniacza jonowego jako wodny roztwójr piro- iidynianu amonowego. Z roztworu tego mozna w znany sposób uwolnic kwas pirolidynokar- boksylowy, który mozna nastepnie stosowac Jo ponownego oddzielania D,L - zwiazków.Równiez mozna stosowac do tego celu roztwór jako taki, ewentualnie po odparowaniu. L-a- aminolaktam zaadsoribowany przez wymieT niacz jonowy eluuje sie korzystnie wodnym roztworem amoniaku. Daje to te.-korzysc, ze przy odparowaniu amoniaku,z eluatu pozosta¬ je roztwór wolnego L-a-aminolaktamn, a oprócz tego wymieniacz jonowy zostaje do¬ prowadzony do stanu pierwotnego.Jako wymieniacze jonowe stosuje :sie ko¬ rzystnie sulfonowane kopolimery diwuwinylo- ibenzenu i styrenu. Mozna jednak równiez stosowac inne zwykle kationity. .Korzysci ze sposobu wedlug wynalazku sa widoczne. W pierwszym rzedzie nalezy zazna¬ czyc, ze sposób jest mniej klopotliwy, a oprócz tego umozliwia zaoszczedzenie chemikaliów, poniewaz po usunieciu z cieklego srodowiska L,L - soli pozostaje roztwór nie zawierajacy kwasu pirolidynokartoksy!owego tak, ze znaj¬ dujacy sie w roztworze D-a-aminolaktaim nie trzeba oddzielac od tego zwiazku przed rece- mizacja. Po drugie racemizacje mozna prowa¬ dzic duzo prosciej i ze znacznie wyzsza wy¬ dajnoscia. - 3 -Wedlug innej postaci wykonania sposobu wedlug wynalazku, mieszanine D* i L-a-aimi- nolaktamu laczy sie w cieklymi srodowisku z kwasem D-piiolkiynokarboksylowym, przez co wytraca sie r,D-s6l. Sól te rozszczepia sie na kiwafr B^irolMynokarboksylowy, który sto¬ suje sie ponownie i na D-a-aminoiaktamu, który racemizuje sie. Z lugu macierzystego mozna uzyskac np. przez odparowanie L-a- aminolaktam.Azeby dojsc do mozliwie calkowitego roz¬ dzielenia D- i L-a-aminolafctamu zaleca sie stosowac najmniej 1 mol kwasu D-pirolidy- nokarboksylowego-2 na 1 mol D-o^aminolak- tamu. Korzystnie stosuje sie maly nadmiar az do 0,1 mola.Sposób wedlug wynalazku nadaje sie zwlasz¬ cza do wytwarzania L-a-amino-e-kaprolaktamu.W tym celu korzystnie rozpuszcza sie w wo¬ dzie mieszanine L- i D-a-amlno-e^kaprolakta- m»u z kwasem L-pirolidynokarboksylowym, po czym roztwór ten przepompowuje sie stopnio¬ wo do wrzacego toluenu. Wytraca sie przy tym L,D-s61, podczas gdy woda oddestydo- wuje azeotropowo.L-a-amino - £ - kaprolaktam wytwarza sie korzystnie w obiegu kolowym, przy czym do toluenu wprowadza sie wodny roztwór D,L-a-amino-e-kaprolaktam 1 L-pirolidynia- nu amonowego, który zawiera 0,9 - 1 mola pirolidynianu amonowego na mol L-a- -amino-e-«kaprolaktamu i odparowuje wo¬ de. Otrzymany osad wydziela sie i wytra¬ ca na nowo w ten sposób, ze po rozpusz¬ czeniu go w wodzie z dodatkiem L-a-ami¬ no-£-kaprolaktainu w ilosci, która jest co najmniej równa ilosci D-a-amino-enkaprolak- tamu znajdujacej sie w osadzie wprowadza sie do toluenu, po czym odparowuje wode. Osad wyidziela sie na nowo i rozpuszcza w wodzie, po czym rozt;wór przeprowadza sie przez ka- tionit wstepnie traktowany wodnym roztwo¬ rem amoniaku. Wychodzacy z wymieniacza jonowego roztwór L-pirolidynianu amonowego ewentualnie po odparowaniu zawraca sie do procesu, gdzie ponownie reaguje z D,L-a-ami- no - e - kaprolaktamem. L - a - amino- e -ka- prolaktairn zaadsorbowany na wymieniaczu jonowym eluuije sie wodnym roztworem amo¬ niaku, przez co zostaje zregenerowany wymie¬ niacz jonowy i otrzymuje sie wodny roztwór L - a - amino - e- kaprolaktamu, którego czesc ewentualnie po odparowaniu dodaje sie do wyzej opisanego ponownego wytracania osadu. Toluen, który pozostal po wydzieleniu z niego osadu ogrzewa sie do wrzenia w celu zracemizowania znajdujacego sie w nim D^a- amino - e - kaprolaktamu za pomoca suchego wodorotlenku sodowego. Nastepnie wodorotle¬ nek sodowy usuwa sie, a roztwór ekstrahuje woda przez co otrzymuje sie wodny roztwór D,L - a - amino ¦- e - kapfrolaktamiu, który z powrotem zawraca sie do procesu.Wynalazek ma szczególne znaczenie przy otrzymywaniu L - a amino - e - kaprolakta¬ mu, mozna go jednak stosowac równiez do otrzymywania L - a - aminolaktamów z wieksza albo mniejsza liczba atomów wegla w pierscieniu jak np. L-a-aminoenantolaktamu i L - a - aminowalerolalctamu.Wynalazek nie ogranicza sie tylko do spo¬ sobu otrzymywania L -. a - aminolaktamu, lecz obejmuje równiez te D-a-aminolaktamy, które sa analogiczne do tego pierwszego.Przyklad I. 218,3 g (1,7 mola) D,L-a- amino-E^kaprolaktamu z 99,1 g (0,77 mola) kwasu L - pirolidynokariboksylowego - 2 roz¬ puszcza sie w 300 g wody. Rozjfcwór ten prze- ipompowuje sie w ciagu godziny do 3 litrów wrzacego toluenu z taka szybkoscia, ze na jednostke czasu oddestylowuje tyle wody ile dodaje sie jej. Nastepnie ogrzewa sie jeszcze 0,5 godziny, po czym mieszanine reakcyjna saczy na goraco i oddziela osad od cieczy przez mozliwie calkowite odssanie.Osad wprowadza sie do 1,5 litra swiezego toluenu, w którym utrzymuje sie go w tem¬ peraturze wrzenia w ciagu 0,5 godziny. Na¬ stepnie odsacza sie i suszy. Otrzymuje sie 196,6 g soli, która w 93% sklada sie z L,L-soli (wydajnosc 99,4% w stosunku do zastosowa¬ nego kwasu pirolidynokariboksylowego).Sól te rozpuszcza s:e w 300 g wody i dodaje do 10,1 g L-a-amino-6-kaprolaktamu. Roztwór ten przepompowuje sie w ciagu godziny do 3 litrów wrzacego toluenu; otrzymany osad ogrzewa jeszcze 0,5 godziny we wrzacym to¬ luenie, odsacza i na nowo ogrzewa w tolue¬ nie do wrzenia, odszacza i suszy — wszystko w sposób wyzej opisany. Otrzymuje sie 196,1 g soli, z tego 98,8% L,L - soli.Przyklad II. Frakcje toluenowe otrzy¬ mane wedlug przkladu I, po usunieciu z nich soli laczy sie razem i odparowuje do objeto¬ sci okolo 3 litrów, przez co otrzymuje sie okolo 5%-owy (wagowo) roztwór a-amino-e- kaprolaktamu zawierajacego postac D. Do tego roztworu dodaje sie 0,6 g (0,5 wagowych w - 4 -odniesieniu do aminolaktamu) suchego wodo¬ rotlenku sodowego, po czym mieszanine utrzy¬ muje 0,5 godziny w temperaturze wrzenia.Nastepnie mieszanine reakcyjna w celu usu¬ niecia wodorotlenku sodowego chlodzi sie w ciagu 0,5 godziny do temperatury 90°C i od¬ sacza. Okazuje sie, ze aminolaktam calkowi¬ cie zracemizowal, podczas gdy nie mozna stwierdzic zadnych strat a - amino - £ - ka- prolaiktamu.Przyklad III. S61 wytworzona wedlug przykladu I rozpuszczono w 600 g wody, przez co otrzymano okolo 25%-owy (wagowo) roztwór soli. Roztwór przepuszczono w tempe¬ raturze 55°C z szybkoscia objetosciowa przez 550 ml kationitu „Dowex 50" w postaci amo¬ nowej, który nastepnie przemyto woda, az w wodzie z przemywania nie stwierdzono kwa¬ su pirolidynokariboksylowego. Nastepnie wy¬ mieniacz jonowy ekstrahowano równiez w temperaturze 55°C ml 5%-wego wodnego roz¬ tworu amoniaku * przemyto woda. Otrzyma¬ ny roztwór zawieral a - amino - g - kapro- laktam w ilosci równowaznej ilosci zawartej w soli. Produkt skladal sie w 98,8% z po¬ staci L. PL

Claims (6)

1. Zastrzezenia patentowe ' 1. Sposófb otrzymywania L-a-aminolaktamu z mieszaniny D- i L-a-aminolaktamu, któ¬ ra traktuje sie kwasem D- albo L-pirolidy- nokarfooksylowym-2, a utworzona sól stra¬ ca sie w cieklym srodowisku i osad od¬ dziela od cieczy, przez co otrzymuje sie fa¬ ze bogata w L - a - aminolaktam i faze bogata w D - a - aminolaktam, przy czym bezposrednio po tym L-a-aminolaktam o- trzymuje sie z fazy bogatej w L-a-amino¬ laktam w znany sposób, znamienny tym, ze stosuje sie mniej kwasu pirolidynokarbo- ksylowego niz wynosi ilosc równowazna calkowitej ilosci a - aminolaktamu oraz stosuje sie ciekle srodowisko, w którym obie sole D- i L-a-aminolaktamu z ontycz¬ nie czynnym kwasem pirolidyriokarbóksy- lowym-2 sa, praktycznie biorac, nierozpusz • czalne, a L-a-aminolaktam otrzymuje sie z fazy stalej lub cieklej zaleznie od tego, czy zastosowano kwas L czy D^pirolidy- nokarboksylowy.

2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze na 1 mol L.-a-aminoiaktarmi stosuje sie najwyzej 1 mol kwasu L-pirolidynokarbo- ksylowego-2.

3. Sposób wedlug zastrz. 1 i 2, znamienny tym, ze stosuje sie sól amonowa kwasu pi- rolidynokarTDokisylowego-2.

4. Sposób wedlug zastrz. 1—3, znamienny tym, ze do cieklego srodowiska dodaje sie roz¬ twór kwasu L'pirolidynokarboksylowego-2 i mieszanine D- i L - a - aminolaktamu w polarnym rozpuszczalniku i jednoczesnie oclparowuje sie z niego polarny rozpuszczal¬ nik.

5. Sposób wedlug zastrz. 4, znamienny tym, ze do wrzacego roztworu toluenu dodaje sie roztwór wodny kwasu L-pirolidynokanbo- ksylowego-2 i mieszaniny D- i L - a - amino - e - kaprolaktamu i jednoczesnie oddestylowuje wode metoda azeotropowa.

6. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze na 1 mol D - a - aminolaktamu stosu¬ je sie co najmniej 1 mol kwasu D-piroli- dynokarboksyIowego-2. Stamicarbon N. V. Zastepca: mgr inz. Adolf Towpik rzecznik patentowy 1404. feSW „Prasa", kieice PL