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DE1593847B2 - Verfahren zur herstellung von aminoessigsaeuren - Google Patents

Verfahren zur herstellung von aminoessigsaeuren

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Publication number
DE1593847B2
DE1593847B2 DE19671593847 DE1593847A DE1593847B2 DE 1593847 B2 DE1593847 B2 DE 1593847B2 DE 19671593847 DE19671593847 DE 19671593847 DE 1593847 A DE1593847 A DE 1593847A DE 1593847 B2 DE1593847 B2 DE 1593847B2
Authority
DE
Germany
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acid
monohaloacetic
aminoacetic
ammonia
hydroxides
Prior art date
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Granted
Application number
DE19671593847
Other languages
English (en)
Other versions
DE1593847C3 (de
DE1593847A1 (de
Inventor
Lorenz Dr 6238 Hofheim Diery Helmut Dr 6233 Kelkheim Heiß
Original Assignee
Farbwerke Hoechst AG, vormals Mei ster Lucius & Bruning, 6000 Frankfurt
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Farbwerke Hoechst AG, vormals Mei ster Lucius & Bruning, 6000 Frankfurt filed Critical Farbwerke Hoechst AG, vormals Mei ster Lucius & Bruning, 6000 Frankfurt
Publication of DE1593847A1 publication Critical patent/DE1593847A1/de
Publication of DE1593847B2 publication Critical patent/DE1593847B2/de
Application granted granted Critical
Publication of DE1593847C3 publication Critical patent/DE1593847C3/de
Expired legal-status Critical Current

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Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C227/00Preparation of compounds containing amino and carboxyl groups bound to the same carbon skeleton
    • C07C227/04Formation of amino groups in compounds containing carboxyl groups
    • C07C227/06Formation of amino groups in compounds containing carboxyl groups by addition or substitution reactions, without increasing the number of carbon atoms in the carbon skeleton of the acid
    • C07C227/08Formation of amino groups in compounds containing carboxyl groups by addition or substitution reactions, without increasing the number of carbon atoms in the carbon skeleton of the acid by reaction of ammonia or amines with acids containing functional groups

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Description

40
Es ist bekannt, Aminoessigsäuren wie z. B. Aminoessigsäure, Alkylaminoessigsäure, Oxalkylaminoessigsäure oder Iminodiessigsäure durch Ammonolyse von Monohalogenessigsäure mit Ammoniak oder primären Aminen herzustellen. Bei dieser Umsetzung entsteht in jedem Falle ein Gemisch, welches je nach dem Verhältnis des eingesetzten Ammoniaks bzw. primären Amins und der Monohalogenessigsäure in entsprechend verschiedenen Ausbeuten nebeneinander (Alkyl)-Aminoessigsäure, (Alkyl)-Iminoessigsäure und Nitrilotriessigsäure nebeneinander enthält. Um bei dieser Umsetzung Iminodiessigsäure als bevorzugte Reaktionskomponente zu erhalten, benötigt man gemäß USA.-Patentschrift 2 239 617 einen 18fachen Überschuß an Ammoniak, wobei aber auch hier durch Nebenreaktionen in beträchtlichen Ausbeuten Aminoessigsäure und Nitrilotriessigsäure entstehen. Die Aufarbeitung dieses Reaktionsgemisches ist aufwendig und zeitraubend. Bei äquimolarem Einsatz von Monohalogenessigsäure und Ammoniak entsteht auch in Anwesenheit von Alkali, welches das abgespaltene Halogen-Ion bindet, fast ausschließlich Nitrilotriessigsäure.
Überraschenderweise wurde nun gefunden, daß man die Umsetzung von Monohalogenessigsäure mit Ammoniak oder primären Aminen je nach dem angewandten Molverhältnis nach dem Verfahren der Erfindung auf der gewünschten Stufe der Mono-Substitution oder der Disubstitution in sehr guten Ausbeuten halten kann.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von Aminoessigsäuren der Formel
R — NH — CH2 — COOH,
in der R Wasserstoff, einen Alkyl-, Cycloalkyl-, Oxalkyl-, Aralkyl- oder Alkylarylalkylrest oder den Rest — CH2 — COOH bedeutet, bzw. ihrer Metallkomplexsalze mit 2- oder 3wertigen Metallen oder ihrer Alkalisalze, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß man Monohalogenessigsäure mit Ammoniak oder einem primären, aliphatischen, cycloaliphatischen oder araliphatischen Amin in Gegenwart von Oxiden oder Hydroxiden 2- oder 3wertiger Metalle umsetzt, die mit der gebildeten Aminoessigsäure Komplexsalze zu bilden vermögen, wobei das primäre Amin in Mengen von mindestens etwa 0,8 Mol pro Mol der Monohalogenessigsäure eingesetzt wird, und daß man gewünschtenfalls in an sich bekannter Weise das gebildete Komplexsalz in die freie Säure oder in ein Alkalisalz überführt.
Bei dem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung werden die Ausgangsstoffe zweckmäßig in einem Molverhältnis eingesetzt, das dem gewünschten Reaktionsprodukt der Mono- oder Disubstitutionen entspricht. Bei beabsichtigter Monosubstitution zur Herstellung von Aminoessigsäure (Glycin) bzw. Alkyl- oder Oxalkylaminoessigsäure werden pro Mol der Monohalogenessigsäure im allgemeinen etwa 1 Mol Ammoniak oder 1 Mol Amin eingesetzt. Ein gewisser Überschuß an Ammoniak oder Amin ist meist zweckmäßig, da er die Ausbeute fördert. Ein über 2 Mol Ammoniak oder Amin hinausgehender Überschuß beeinflußt die Reaktion praktisch nicht mehr. Bei Verwendung primärer Amine wird bei Unterschreitung des äquimolaren Verhältnisses in zunehmendem Maße das unerwünschte Disubstitutionsprodukt gebildet. Das primäre Amin soll daher in einer Menge von mindestens etwa 0,8 Mol pro Mol der Monohalogenessigsäure eingesetzt werden.
Bei der Disubstitution, d. h. bei der Herstellung von Iminodiessigsäure, werden im allgemeinen etwa ein halbes Mol Ammoniak pro Mol der Monohalogenessigsäure eingesetzt. Aus wirtschaftlichen Gründen wird man hierbei meist einen Unterschuß an Ammoniak vermeiden, jedoch beeinflußt dieser die Reaktion nicht. Durch Variation der eingesetzten Menge an Ammoniak kann man in gewünschter Weise den Anteil an Iminodiessigsäure bzw. Aminoessigsäure im Reaktionsprodukt steuern.
Für die Durchführung der Monosubstitution können primäre aliphatische Amine mit bis zu etwa 22 Kohlenstoffatomen verwendet werden. Es kommen hierbei z. B. Alkylamine, Cycloalkylamine oder Aralkylamine in Betracht. Als Alkylamine kommen unter anderem auch die Alkanolamine wie z. B. (2)-Aminoäthanol-(l), (2)-Amino-(2)-methylpropanol, (2)-Amino-(l)-methyläthanol in Frage. Geeignete Aralkylamine sind z. B. Benzylamin oder Dödecylbenzylamin.
Als Monohalogenessigsäure kommen vor allem Monochlor-, Monobrom- und Monojodessigsäure in Betracht. Aus wirtschaftlichen Gründen kommt bevorzugt die Monochloressigsäure zur Anwendung. Es können auch die Salze, z. B. Alkalisalze der Halogenessigsäure verwendet werden.
Als Komplexbildner für die gebildeten Aminoessig-
säuren kommen die Oxyde oder Hydroxyde von 2- oder Die erhaltene Lösung des Calciumkomplexsalzes
3wertigen Metallen wie z. B. von Aluminium, Titan, der Iminodiessigsäure wird auf 8O0C erhitzt und
Zinn, Zirkon, Wismut, Antimon, Blei, Cadmium und danach 1500 g konzentrierte Salzsäure zugegeben,
insbesondere Calcium, Eisen, Kupfer und Zink in Es wird wiederum 1 Stunde lang bei 60 bis 80° C
Betracht. Aus wirtschaftlichen Gründen kommen 5 nachgerührt. Aus der erhaltenen Lösung läßt man bei
bevorzugt die Calcium-, Zink-und Eisenverbindungen 200C das Hydrochlorid der Iminodiessigsäure aus-
zur Anwendung. kristallisieren. Das Produkt wird 4 bis 6 Stunden stehen-
Die als Komplexbildner verwendeten Oxyde oder gelassen, auf einer Glasfritte abgesaugt und mit
Hydroxyde der 2- oder 3wertigen Metalle kommen konzentrierter Salzsäure nachgewaschen und getrock-
zweckmäßig in etwa äquivalenten Mengen gegenüber io net. Die Ausbeute beträgt 380 g Hydrochlorid der
der eingesetzten Monohalogenessigsäure zur Anwen- Iminodiessigsäure. Aus der Mutterlauge können durch
dung. Sofern die Metalloxyde oder -Hydroxyde Einengen noch weitere 40 bis 50 g des Produktes
gleichzeitig auch zur Neutralisation des bei der erhalten werden, so daß eine Ausbeute von etwa
Umsetzung frei werdenden Halogenwasserstoffs ein- 85°/0 erzielt wird.
gesetzt werden, kommen pro Mol der Monohalogen- 15 Zur Gewinnung der freien Iminodiessigsäure werden carbonsäure etwa 2 Äquivalente der Komplexbildnern 420 Gewichtsteile des Hydrochlorides in 800 Volumzur Anwendung. Zur Durchführung der Umsetzung teilen heißem Wasser gelöst und hierzu 230 Gewichtswird der Komplexbildner in einer etwa 1 bis 30°/0igen teile einer 40%igen wäßrigen Lösung von Natriumwäßrigen Lösung von Ammoniak oder eines primären hydroxyd gegeben. Nach dem Abkühlen kristallisiert j Amins dispergiert. Bei Einsatz von Ammoniak wird 20 bei 5 bis 100C die Iminodiessigsäure aus.
ι vorteilhaft in einem geschlossenen Gefäß bei Tempera-
('; türen bis etwa 400C gearbeitet. Zu der Dispersion Beispiel 2
ϊ wird die Monohalogenessigsäure unter Rühren, zweck-
! mäßig so langsam oder portionsweise zugegeben, daß 61 g (1 Mol) Monoäthanolamin werden in 60 cm3
die exotherme Reaktion gegebenenfalls unter Kühlung 25 Wasser gelöst. In dieser Lösung werden 101 g Zink-
bei Temperaturen unterhalb etwa 1000C, vorzugsweise hydroxyd dispergiert. Danach werden unter Rühren
j bei 20 bis 5O0C, abläuft. Nach Zugabe der erf order- und Kühlung bei 20 bis 6O0C 95 g (1 Mol) Monochlor-
lichen Menge Monohalogenessigsäure wird zur Ver- essigsäure langsam innerhalb von 1 bis 2 Stunden
vollständigung der Reaktion noch eine Zeitlang, meist zugegeben und das Reaktionsgemisch bei 40 bis 70° C
! etwa 2 bis 24 Stunden nachgerührt. 30 6 Stunden lang nachgerührt. Die erhaltene Lösung
j Erforderlichenfalls kann zur Isolierung der freien enthält in 80°/0iger Ausbeute das Zinkkomplexsalz
' Aminoessigsäure das in der Lösung vorliegende der 2-Oxäthylaminoessigsäure.
; Metallkomplexsalz der gebildeten Aminoessigsäure in Durch Zugabe einer wäßrigen Lösung von 106 g
j vielen Fällen durch Ansäuern mit einer anorganischen Natriumcarbonat wird das Zink als Carbonat ausge-
! Säure direkt in die freie Aminoessigsäure überführt 35 fällt, während das gebildete Natriumsalz der 2-Oxäthyl-
■ werden. In anderen Fällen kann auch so vorgegangen aminoessigsäure in Lösung bleibt. Das Zinkcarbonat
' werden, daß durch Zugabe eines großen Überschusses wird abfiltriert und die Lösung des Natriumsalzes mit
an Säure zunächst das Amin-Salz der Aminoessigsäure Salzsäure auf pH 2 angesäuert. Die nunmehr in der
gebildet und abgetrennt wird, welches danach durch Lösung vorliegende freie 2-Oxäthylaminoessigsäure
; Neutralisation in die freie Aminoessigsäure überführt 40 wird durch Eindampfen der wäßrigen Lösung und
wird. Erforderlichenfalls können auch zunächst durch Aufnehmen des Rückstandes in Äthylenglykol und
Zugabe von geeigneten Alkalisalzen oder -hydroxyden anschließendes 12 Stunden andauerndes Erhitzen aui
.j; unter Zerstörung der Metallkomplexsalze und gege- 150 bis 1600C in das Dimerisierungsprodukt, das
'■"■ benenfalls unter Ausfällung der 2- oder 3wertigen Dioxäthyldiketopiperazin umgewandelt, welches in
Metalle die Alkalisalze der Aminosäure gebildet 45 kristalliner Form zu isolieren ist.
werden. Die Herstellung von Cyclohexylaminoessigsäure
B e i s ό i e 1 1 durch Umsetzung von 1 Mol Cyclohexylamin mit
1 Mol Chloressigsäure erfolgt ebenfalls unter den
Zu 222 g (3 Mol) einer 23°/oigen wäßrigen Ammo- vorstehend beschriebenen Bedingungen,
niaklösung werden 450 g gepulvertes Calciumhydroxyd 50 Die nach dem Verfahren der Erfindung hergestellten gegeben und durch intensives Rühren dispergiert. Aminoessigsäuren können vielseitig Anwendung fin-Zu der Dispersion wird innerhalb von 4 Stunden den. Sie können z. B. als Zwischenprodukte zur unter schwacher Kühlung bei 20 bis 400C eine Lösung Herstellung von Textilhilfsmitteln verwendet werden, von 570 g (6 Mol) Monochloressigsäure in 120 cm3 Sie sind ferner geeignet für den Einsatz bei Wasser-Wasser gegeben. Das Reaktionsgemisch wird 10 Stun- 55 enthärtung, wobei die Erdalkalimetalle unter Komplexden lang bei 30 bis 5O0C nachgerührt. bildung gebunden werden.

Claims (4)

Patentansprüche:
1. Verfahren zur Herstellung von Aminoessigsäuren der Formel
R — NH — CH2 — COOH,
in der R Wasserstoff, einen Alkyl-, Cycloalkyl-, Oxalkyl-, Aralkyl- oder Alkylarylalkylrest oder den Rest — CH2 — COOH bedeutet, bzw. ihrer Metallkomplexsalze mit 2- oder 3wertigen Metallen oder ihrer Alkalisalze, dadurch gekennzeichnet, daß man Monohalogenessigsäure mit Ammoniak oder einem primären, aliphatischen, cycloaliphatischen oder araliphatischen Amin in Gegenwart von Oxiden oder Hydroxiden 2- oder 3wertiger Metalle umsetzt, die mit der gebildeten Aminoessigsäure Komplexsalze zu bilden vermögen, wobei das primäre Amin in Mengen von mindestens etwa 0,8 Mol pro Mol der Monohalogenessigsäure eingesetzt wird, und daß man gewünschtenfalls in an sich bekannter Weise das gebildete Komplexsalz in die freie Säure oder in ein Alkalisalz überführt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Komplexbildner und die Monohalogenessigsäure in äquivalenten Mengen umsetzt.
3. Verfahren nach Patentansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man als Komplexbildner die Oxide oder Hydroxide von Calcium, Eisen, Kupfer oder Zink verwendet.
4. Verfahren nach Patentansprüchen 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß man pro Mol Monohalogenessigsäure etwa 2 Äquivalente der Komplexbildner einsetzt.
DE19671593847 1967-02-07 1967-02-07 Verfahren zur Herstellung von Ami noessigsauren Expired DE1593847C3 (de)

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CH500166A (de) 1970-12-15
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