CH636843A5 - Verfahren zur herstellung von d(-)alpha-phenylglycin. - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von D(-)a-Phenylglycin durch Aufspaltung von DLa-Phenylglycin mit D(+)-Campfersulfonsäure in Gegenwart einer starken Säure in einem Reaktionsgefäss, wobei das auskristallisierte Salz des D(-)a-Phenylglycins abfiltriert sowie danach durch Zufügen einer Base unter Niederschlagen des D(-)a-Phenylglycins hydrolisiert wird, welches anschliessend durch Filtrieren gewonnen wird, und das dabei erhaltene Filtrat mit dem darin in Wasser gelösten Salz der D(+)-Campfersulfonsäure in das Reaktionsgefäss zurückgeführt wird, und wobei das nach dem Abfiltrieren des Salzes des D(-)a-Phenylglycins erhaltene Filtrat mit darin befindlichem L(+)a-Phenylglycin vermittels einer Base einer alkalischen Racemisierung unterworfen wird und das dabei anfallende DL a-Phenylglycin ebenfalls in das Reaktionsgefäss zurückgeführt wird.
Die Herstellung von D(-)a-Phenylglycin durch Aufspaltung einer racemischen Mischung von DL a-Phenylglycin in die D und L-Isomeren mit Hilfe von D(+)-Campfersulfon-säure ist bekannt. Auch die alkalische Racemisierung des unerwünschten L-Isomeren in der racemischen DL-
Mischung ist bekannt. Das bekannte Verfahren zur Herstellung von D(-)a-Phenylglycin, bei dem die Mischung nach der Racemisierung neutralisiert sowie anschliessend filtriert wird und das feste DLa-Phenylglycin in das Reaktionsgefäss zurückgeführt sowie das Filtrat als Abwasser verworfen wird, besitzt den Nachteil, dass mit dem Filtrat Salze, kostbares DLa-Phenylglycin und insbesondere D(+)-Campfersulfon-säure weggeworfen werden, so dass das bekannte Verfahren einerseits aufgrund des Verlustes an kostbaren Ausgangsstoffen, die jedesmal ergänzt werden müssen, unökonomisch ist und andererseits eine Umweltverschmutzung verursacht.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, die beschriebenen untragbaren Nachteile durch geeignete Massnahmen zu verhindern.
Hierzu lehrt die Erfindung, dass als starke Säure H2SO4 eingesetzt und das L(+)a-Phenylglycin ohne Abtrennung aus der Racemisierungsmischung in Gegenwart der D(+)-Camp-fersulfonsäure unter Einfluss von KOH oder NaOH racemisiert wird, dass während der bei erhöhter Temperatur stattfindenden Racemisierung Wasser abdestilliert wird, welches dann für die Hydrolyse eingesetzt wird, dass danach die Racemisierungsmischung unter Auskristallisieren von K2SO4 oder Na2S04 abgekühlt wird, welch letzteres durch Filtrieren gewonnen wird, und dass das dabei anfallende Filtrat, welches das K- oder Na-Salz des DLa-Phenylglycins und das K- oder Na-Salz der Campfersulfonsäure in Wasser gelöst enthält, in das Reaktionsgefäss zurückgeführt wird, woraufhin durch Ergänzung des DLa-Phenylglycins und erneute Zufügung von Schwefelsäure eine weitere aufzuspaltende Mischung erzeugt wird.
Bei dieser Verfahrensweise wird praktisch jeder Verlust an D(-)a-Phenylglycin und D(+)-Campfersulfonsäure vermieden, ausserdem kein Prozessabwasser verworfen und damit auch keine Umweltverschmutzung verursacht. Die gebildeten festen Salze, wie K2SO4 bei Verwendung KOH oder Na2S04 bei Einsatz von NaOH, werden aus der racemischen Mischung durch Filtrieren entfernt und können für andere Zwecke benutzt werden, z.B. im Falle des K2SO4 als Kunstdünger in der Landwirtschaft.
Das erfindungsgemässe Verfahren wird nun anhand des beiliegenden Verfahrensschemas näher erläutert:
Der Ausgangsspaltungsmischung im Reaktionsgefäss wird neben DLa-Phenylglycin H2SO4 zugeführt, um das zurückgewonnene K- oder Na-Salz der D(+)-Campfersulfonsäure in die freie Säure umzusetzen, die alkalische Racemisierungsmischung zu neutralisieren und das neu hinzugefügte DL a-Phenylglycin in Lösung zu bringen. Dem hierbei auskristallisierten Salz des D(-)a-Phenylglycins und der D(+)-Campfer-sulfonsäure wird nach Abtrennung von der Spaltungsmischung KOH oder NaOH und Wasser zugefügt, wobei das D(-)a-Phenylglycin auskristallisiert und das K- oder Na-Salz der D(+)-Campfersulfonsäure in Lösung geht. Nach Abtrennung des gewünschten D(-)a-Phenylglycins wird die Lösung des K- oder Na-Salzes der D(+)Campfersulfonsäure in das Reaktionsgefäss zurückgeführt und in diesem für eine weitere Aufspaltung aufs neue verwendet.
Das Filtrat der Spaltungsmischung enthält den überwiegenden Anteil an D(+)-Campfersulfonsäure, L(+)a-Phenyl-glycin und ICHSO4 oder NaHS04. Durch Zugaben von KOH oder NaOH wird der pH-Wert auf 11 oder höher, vorzugsweise auf 11 bis 13, gebracht. Die Mischung wird anschliessend für 1,5 bis 4 Stunden bei 100 bis 120°C gekocht, um das L-Isomer in DL zu racemisieren. Gleichzeitig wird ein Teil des Wassers der Racemisierungsmischung abdestilliert, um das Volumen der Prozessflüssigkeit nicht zunehmen zu lassen. Das abdestillierte Wasser wird zum Waschen der verschiedenen abfiltrierten Feststoffe und für die Hydrolyse des Salzes von D(-)a-Phenylglycin und D(+)-Campfersulfon-
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säure eingesetzt. Durch die nachfolgende Abkühlung der Racemisierungsmischung auf 18 bis 30°C kristallisiert überraschenderweise das in der Prozessflüssigkeit vorhandene K2SO4 oder Na2SC>4 praktisch quantitativ aus und kann dieses durch einfache Filtrierung abgetrennt werden. Die Na2SC>4-Kristalle besitzen 10 Mol Kristallwasser. Die Flüssigkeit, welche DLa-Phenylglycin und das K- oder Na-Salz der D(+)-Campfersulfonsäure enthält, wird in das Reaktionsgefäss zurückgeführt und bei der folgenden Aufspaltung aufs neue verwendet.
Das erfindungsgemässe Verfahren wird anhand der nachfolgenden Beispiele verdeutlicht:
Beispiel I
1. Aufspaltung (KOH)
In einem Reaktionsgefäss wurde eine Mischung aus 1200 ml Wasser, 2 Mol (302 g) DLa-Phenylglycin, 1,2 Mol (278,5 g) D(+)-Campfersulfonsäure und 0,8 Mol (78,4 g) H2SO4 gerührt. Die Spaltungsmischung wurde unter Rühren auf 90 bis 100°C erwärmt, wobei das DLa-Phenylglycin in Lösung ging. Nachfolgend wurde die Lösung unter Rühren auf 15 bis 30°C abgekühlt, wobei das Salz des D(-)a-Phenyl-glycins auskristallisierte. Die Kristalle wurden abfiltriert und mit ein wenig Wasser gewaschen. Ausbeute an Salz ca. 300 g.
Hydrolyse
Das während der Aufspaltung gebildete Salz wurde unter Rühren in 500 ml Wasser eingegeben. Durch Zufügen von ca. 42 g KOH, aufgelöst in 60 ml Wasser, wurde die Mischung auf einen pH-Wert von 3,5 bis 6 gebracht. Die Reaktionsmischung wurde dann abgekühlt und das auskristallisierte D(-)a-Phenylglycin abgefiltert. Die Kristalle wurden auf dem Filter mit ein wenig Wasser gewaschen. Das Produkt wurde dann getrocknet. Ausbeute: 118 g, Gehalt über Säure/ Base-Titration 99%. Spezifische Rotation [a] D§,= -160°.
Racemisierung
Das Filtrat der Spaltungsmischung und die Waschflüssigkeit wurden gerührt und mit ca. 3,22 Mol (185 g) KOH bis zu einem pH-Wert über 11 alkalisch gemacht. Zum Racemi-sieren wurde die Mischung nachfolgend für 3 Stunden auf 100 bis 120°C erhitzt, wobei soviel Wasser abdestilliert wurde, dass das Volumen bis auf etwa 900 ml abnahm. Dann wurde unter Rühren auf 20°C abgekühlt. Hierbei kristallisierte K2SO4 aus, welches durch Filtrieren abgetrennt wurde. Die Kristalle wurden mit ein wenig Wasser, das bei der Racemisierung abdestilliert worden war, gewaschen. Ausbeute K2SO4 ca. 136 g. Das Filtrat mit einem Volumen von ca. 750 ml wurde in das Reaktionsgefäss zurückgeführt und bei der nachfolgenden Aufspaltung wiederverwendet.
Beispiel II
2. und folgende Aufspaltung
Im Reaktionsgefäss gemäss Beispiel I wurde eine Mischung aus dem nach der Hydrolyse gemäss Beispiel I angefallenen Filtrat, welches 0,8 Mol (217 g) K-Salz der D(+)-Campfersulfonsäure in Wasser und ein wenig D(-)a-Phenylglycin enthielt und ein Volumen von ca. 1400 ml besass, dem nach dem Filtrieren der Racemisierungsmischung aus Beispiel I zurückbehaltenen Filtrat, welches 1,2 Mol (181,4 g) DLa-Phenylglycin, 0,4 Mol (108,5 g) K-Salz der D(+)-Campfersulfonsäure und 1,22 Mol (68,4 g) KOH aufgelöst in Wasser enthielt und ein Gesamtvolumen von ca. 750 ml besass, und einer neuen Zugabe von 8,8 Mol (120,9 g) DLa-Phenylglycin sowie 4,4 Mol (431,2 g) H2SO4 gerührt. Die Spaltungsmischung wurde unter Rühren auf 90 bis 100°C erhitzt, wobei das DLa-Phenylglycin in Lösung ging. Anschliessend wurde die Lösung unter Rühren auf 15 bis
30°C abgekühlt. Wobei das Salz des D(-)a-Phenylglycins auskristallisierte. Die Kristalle wurde abfiltriert und mit ein wenig Wasser gewaschen, das bei der vorangegangenen Racemisierung abdestilliert worden war. Ausbeute an Salz ca. 307 g.
Hydrolyse
Das bei der Aufspaltung gebildete Salz wurde unter Rühren in 500 ml Wasser eingegeben, das bei der vorhergehenden Racemisierung abdestilliert worden war. Durch Zufügen von ca. 45 g KOH, aufgelöst in 60 ml Wasser, wurde die Mischung auf einen pH-Wert von 3,5 bis 6 eingestellt. Die Reaktionsmischung wurde auf 15 bis 35°C abgekühlt und das auskristallisierte D(-)a-Phenylglycin abgefiltert. Die Kristalle wurden auf dem Filter mit ein wenig Wasser gewaschen, das bei der vorhergehenden Racemisierung destilliert worden war. Das Produkt wurde anschliessend getrocknet. Ausbeute: 121g; Gehalt über Säure/Base-Titration 99%. Spezifische Rotation [a] % - -160°.
Racemisierung
Das Filtrat der Spaltungsmischung und die Waschflüssig-keit wurden gerührt und mit ca. 8 Mol (449 g) KOH bis zu einem über 11 liegenden pH-Wert alkalisch gemacht. Zum Racemisieren wurde die Mischung nachfolgend für 3 Stunden auf 100 bis 120°C erhitzt, wobei so viel Wasser abdestilliert wurde, dass das Volumen bis ca. 950 ml abnahm. Dann wurde unter Rühren auf 20°C abgekühlt. Hierbei kristallisierte K2SO4 aus, das durch Filtrieren abgetrennt wurde. Die Kristalle wurden mit ein wenig Wasser, das bei der Racemisierung abdestilliert worden war, gewaschen. Ausbeute K2SO4 nach dem Trocknen ca. 766 g.
Das Filtrat von ca. 750 ml wurde in das Reaktionsgefäss zurückgeführt und bei der nachfolgenden Aufspaltung wiederverwendet.
Beispiel III
1. Aufspaltung
In einem Reaktionsgefäss wurde eine Mischung aus 1200 ml Wasser, 2 Mol (302 g) DLa-Phenylglycin, 1,2 Mol (278,5 g) D(+)-Campfersulfonsäure und 0,8 Mol (78,4 g) H2SO4 gerührt. Die Spaltungsmischung wurde unter Rühren auf 90 bis 100°C erwärmt, wobei das DLa-Phenylglycin in Lösung ging. Nachfolgend wurde die Lösung unter Rühren auf 15 bis 30°C abgekühlt, wobei das Salz des D(-)a-Phenyl-glycins auskristallisierte. Die Kristalle wurden abfiltriert und mit ein wenig Wasser gewaschen. Ausbeute an Salz ca. 300 g.
Hydrolyse
Das bei der Aufspaltung gebildete Salz wurde unter Rühren in 500 ml Wasser eingegeben. Durch Zufügen von ca. 31 g NaOH aufgelöst in 55 ml Wasser, wurde die Mischung auf einen pH-Wert von 3,5 bis 6 eingestellt. Die Reaktionsmischung wurde abgekühlt und das auskristallisierte D(-)a-Phenylglycin abfiltriert. Die Kristalle wurden auf dem Filter mit ein wenig Wasser gewaschen. Das Produkt wurde nachfolgend getrocknet. Ausbeute: 118 g; Gehalt über Säure/ Base-Titration 99%. Spezifische Rotation [a]§> =-160°.
Racemisierung
Das Filtrat der Aufspaltungsmischung und die Waschflüssigkeit wurden gerührt und mit ca. 3,22 Mol (129 g) NaOH bis auf einen über 11 liegenden pH-Wert alkalisch gemacht. Zum Racemisieren wurde die Mischung nachfolgend für 3 Stunden auf 100 bis 120°C erhitzt, wobei so viel Wasser abdestilliert wurde, dass das Volumen auf ca. 850 ml abnahm. Dann wurde unter Rühren auf 20°C abgekühlt. Hierbei kristallisierte Na2S04. IOH2O aus, das durch Filtrieren abge5
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Beispiel IV
2. und folgende Aufspaltung
In einem Reaktionsgefäss wurde eine Mischung aus dem über die Hydrolyse des Beispiels III erhaltenen Filtrat, welches 0,8 Mol (203,2 g) Na-Salz der D(+)-Campfersulfon-säure in Wasser und ein wenig D(-)a-Phenylglycin enthielt und ein Volumen von ca. 700 ml besass, dem nach dem Filtrieren der Racemisierungsmischung aus der vorangegangenen Zubereitung zurückbehaltenen Filtrat, welches 1,2 Mol (181,4 g) DLa-Phenylglycin 0,4 Mol (101,6 g) Na-Salz der D(+)-Campfersulfonsäure und 1,22 Mol (48,8 g) NaOH, aufgelöst in Wasser enthielt und ein Gesamtvolumen von ca. 750 ml besass, und einer neuen Zugabe von 0,8 Mol (120,9 g) DLa-Phenylglycin sowie 4,4 Mol (431,2 g) H2SO4 gerührt. Die Spaltungsmischung wurde unter Rühren auf 90 bis 100°C erhitzt, wobei das DLa-Phenylglycin in Lösung ging. Anschliessend wurde die Lösung unter Rühren auf 15 bis 30°C abgekühlt, wobei das Salz des D(-)a-Phenylglycins und D(+)-Campfersulfonsäure auskristallisierte. Die Kristalle wurden abfiltriert und mit ein wenig Wasser gewaschen. Ausbeute an Salz ca. 307 g.
Hydrolyse
Das bei der Aufspaltung gebildete Salz wurde unter Rühren in 500 ml Wasser eingegeben, das bei der vorangegangenen Racemisierung abdestilliert worden war. Durch 5 Zufügen von ca. 32 g NaOH, aufgelöst in 54 ml Wasser, wurde die Mischung auf einen pH-Wert von 3,5 bis 6 gebracht. Die Reaktionsmischung wurde auf 15 bis 35°C abgekühlt und das auskristallisierte D(-)a-Phenylglycin abfiltriert. Die Kristalle wurden auf dem Filter mit ein wenig 10 Wasser gewaschen. Das Produkt wurde getrocknet. Ausbeute 121g; Gehalt über Säure/Base-Titration 99%. Spezifische Rotation [a]^ =-160°C.
Racemisierung ls Das Filtrat der Spaltungsmischung und die Waschflüssigkeit wurden gerührt und mit ca. 8 Mol (320 g) NaOH bis auf einen über 11 liegenden pH-Wert alkalisch gemacht. Zum Racemisieren wurde nachfolgend die Mischung für 3 Stunden auf 100 bis 120°C erhitzt, wobei so viel Wasser abde-20 stilliert wurde, dass das Volumen auf 1500 ml abnahm. Dann wurde unter Rühren auf 18°C abgekühlt. Hierbei kristallisierte Na2SÛ4. IOH2O aus, welches durch Filtrieren abgetrennt wurde. Die Kristalle wurden mit ein wenig Wasser gewaschen. Ausbeute an Na2SÛ4. IOH2O ca. 1416g. Das Fil-25 trat von ca. 750 ml wurde in das Reaktionsgefäss zurückgeführt und bei der nachfolgenden Aufspaltung wiederverwendet.
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1 Blatt Zeichnungen
Claims (4)
1. Verfahren zur Herstellung von D(-)a-Phenylglycin durch Aufspaltung von DLa-Phenylglycin mit D(+)-Campfersulfonsäure in Gegenwart einer starken Säure in einem Reaktionsgefäss, wobei das auskristallisierte Salz des D(-)a-Phenylglycins abfiltriert sowie danach durch Zufügen einer Base unter Niederschlagen des D(-)a-PhenylgIycins hydrolysiert wird, welches anschliessend durch Filtrieren gewonnen wird, und das dabei erhaltene Filtrat mit dem darin in Wasser gelösten Salz der D(+)-Campfersulfonsäure in das Reaktionsgefäss zurückgeführt wird, und wobei das nach dem Abfiltrieren des Salzes des D(-)a-Phenylglycins erhaltene Filtrat mit darin befindlichem L(+)a-Phenylglycin vermittels einer Base einer alkalischen Racemisierung unterworfen wird und das dabei anfallende DL a-Phenylglycin ebenfalls in das Reaktionsgefäss zurückgeführt wird,
dadurch gekennzeichnet, dass als starke Säure H2SO4 eingesetzt und das L(+)a-Phenylglycin ohne Abtrennung aus der Racemisierungsmischung in Gegenwart der D(+)-Campfer-sulfonsäure unter Einfluss von KOH oder NaOH racemisiert wird, dass während der bei erhöhter Temperatur stattfindenden Racemisierung Wasser abdestilliert wird, welches dann für die Hydrolyse eingesetzt wird, dass danach die Racemisierungsmischung unter Auskristallisieren von K2SO4 oder Na2S04 abgekühlt wird, welch letztere durch Filtrjeren gewonnen wird, und dass das dabei anfallende Filtrat, welches das K- oder Na-Salz des DLa-Phenylglycins und das K- oder Na-Salz der Campfersulfonsäure in Wasser gelöst enthält, in das Reaktionsgefäss zurückgeführt wird, woraufhin durch Ergänzung des DLa-Phenylglycins und erneute Zufügung von Schwefelsäure eine weitere aufzuspaltende Mischung erzeugt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Racemisierung der pH-Wert der Mischung durch Zufügen von KOH oder NaOH auf 11 bis 13 eingestellt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Racemisierung bei 100 bis 120°C für 1,5 bis 4 Stunden durchgeführt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischung nach der Racemisierung auf 18 bis 30°C abgekühlt wird, wobei das K2SO4 oder Na2SÛ4 auskristallisiert.
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