DE2348801A1

DE2348801A1 - Verfahren zur racemisierung von optisch aktivem 1-phenylaethylamin

Info

Publication number: DE2348801A1
Application number: DE19732348801
Authority: DE
Inventors: Guenter Dipl Chem Bison; Kurt Breideneichen; Walter Dipl Chem D Heinzelmann; Wolfgang Dipl Chem Dr Wolfes
Original assignee: Dynamit Nobel AG
Current assignee: Dynamit Nobel AG
Priority date: 1973-09-28
Filing date: 1973-09-28
Publication date: 1975-04-10
Also published as: US4252744A; GB1477715A; FR2245583B1; CA1029043A; FR2245583A1; SE7409073L; SE393599B; JPS5059334A; CH605609A5; NL7412803A; JPS5761020B2; ES430453A1

Description

Troisdorf, den 27. Sept. 1973
OZ: 73 093 ( 2261 ) Dr.Sk/Ko

DYNAMIT NOBEL AKTIENCtESELLSCHAFT
Troisdorf, Bez. Köln

Verfahren zur Racemisierung von optisch aktivem
1-Phenyläthylamin

Die Antipoden des 1-Phenyläthylamins werden in zunehmendem Um-

fang als Spaltbasen für Racemattrennungen verwendet, da Phenyläthylamin synfchetisierbar und in einfacher Weise in die Antipoden spaltbar ist. Sie stehen daher gegenüber den in der j Natur vorkommenden Alkaloiden. in beliebiger Menge für tech- j

nische Prozesse zur Verfugung. ■ · j

synthetisch !

Bei der Racematentrennung von/aufgebauten Spaltbasen fallen ^!

zwangsläufig beide Antipoden in gleichen Mengen an. Größtenteils! wird jedoch nur eine Spaltbase zur Racematentrennung benötigt,
so daß die andere Antipode gar nicht benötigt wird. Es ist da- her notwendig, den allgemein zwangsweise anfallenden Antipoden
des 1-Phenyläthylamins zu reracemisieren und in den Trehnprozeß zurückzuführen.

Die Racemisierung optisch aktiver Isomere ist allgemein .bekannt. Eesonders leicht lassen sich Verbindungen racemisieren, die be- · fähigt sind, in die Enolform überzugehen. Derartige Substanzen
besitzen ein aktiviertes Wasserstbffatom in Hachbarstellung zur ^: Carbonylgruppe. Durch Erhitzen in Substanz oder durch Erv/ärmen

in Gegenwart. von .Alkalien. oder_Säuren_ kanruman. derartige _....' ·

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optisch aktive Verbindungen leicht in das Racemat überführen.

Optisch aktives 1-Phenyläthylamin hat jedoch nicht die für eine leichte Racemisierbarkeit geschilderten Strukturrnerkmale: Er besitzt keinen elektronegativen Substituenten, wie beispielsweise eine Aldehyd-, Keto-, Säure- oder Estergruppe, die das in Nachbarschaft dazu befindliche Wasserstoff atorr. beweglich machen j könnte.

In der amerikanischen Patentschrift 3 168 566 wird ein Prozeß zur Racemisierung von derartig schv/er umzuwandelnden Substanzen wie o(-Phenyl- und tf-Naphthylaminen beschrieben. Mach diesem Verfahren werden die optisch aktiven Amine durch Erhitzen unter einem inerten Gas in Substanz oder in einen Verdünnungsmittel in Gegenwart von Alkalimetallen racemisiert. Uni eine möglichst vollständige Racemisierung zu erreichen, wird die Substanz bis etwa 200⁰C erhitzt. Die günstigsten Ergebnisse v/erden dabei unter Zusatz von Natriummetall erzielt. Andere in der Patentschrift erwähnten Zusätze, wie Aluminiumisopropylat odor Matrium.v.othylat, haben nur eine geringe, oder gar keine.Wirkung.

Das in der Patentschrift 3 168 566 beschriebene Verfahren weist jedoch wesentliche Nachteile auf. So führt bereits im Labormaßstab der Übergang in größere als in der Patentschrift angegebene Volumeneinheiten zu längeren Verweil zeiten des Uatriunintr tails in der Reaktionsmischung (Aufheiz-, Reaktions-,. Abkühlzeit); dies hat zur Folge, daß es aufgrund der Aggressivität des Alkali-

5 0 9 8 15/1213 bad original

rietalls zum Abbc3U des Amins und somit zu hohen Ausbeuteverlusten kommt, wie der nachstehende Versuch beweist:

50,0 g L(-)-1-Phenyläthylamin mit einer spezifischen Drehung /(XJq⁰= 59,9° (DJr⁰ = 0,95) werden unter Stickstof fatmosphäre mit 0,125 Z metallischem Natrium versetzt und unter kräftigem Rühren- innerhalb 30 Min. auf 1S5°C erhitzt. Als Indikation, ob eine Racemisierung stattfindet, dient die Färbung der Lösung. Die Lösung des Enantiomeren ist in der Wärme schwach gelbj das Racemat zeigt eine purpurrote Färbung. Da nach 60 Min. Rühren bei 185⁰C die gelblich gefärbte Reaktionslösung sich nicht intensiver verfärbt, wird eine Substanzprobe entnommen und die Drehung gemessen; diese entspricht vollkommen derjenigen des Auscangrmaterials. Es werden v.eitere 0,125 g metallisches Natrium zugesetzt. Etwa 10 "in. nach dieser Zugabe färbt sich die Roaktionslosunp; von ursprünglich gelb nach purpurrot. Eine Probe ;'u diesen Zeitpunkt zeigt nach Analyse vollkommene Racemisierung, mi. Das Renkt!onsgeniisch wird abgekühlt und die Stickstoffbegr^nung fortgeführt, um die restlichen Spuren von Ammoniak in die r.Lt oalznUure gefällte Vorlage überzuleiten.

Die destillative Aufarbeitung des Rohproduktes ergibt 17,2 g (= 3^,4 i- der Theorie) einer Haupt fraktion mit folgenden physikalichen Ds ton

Kr-T₁ 71-74°C

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Diese Daten zeigen, daß diese Hauptfraktion aus recemischen 1-Phenyläthylamin besteht. Als Rückstand verbleiben 20,4 g (= 52,3 ?i der Theorie).

Die vorgelegte Salzsäure wurde zurücktitriert. Da sich bei der ^Racemisierung das Phenyläthylaniin unter Abspaltung von Ammoniak

[zersetzt, gibt die Rücktitration einen Anhaltspunkt über den Zer-ι ·

setzungsgrad. Die Titration ergab, daß sich 17,0 g (= 34 % der

j !

■Theorie) unter Abspaltung von Ammoniak zersetzten. j

^!Einen v/eiteren Nachteil stellt die Handhabung des für die Racemisierung erforderlichen Alkalimetalls dar. i

,Es wurde nun ein Verfahren zur Racemisierung der optisch aktiven Formen von 1-Phenyläthylamin gefunden, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man L(-)- oder D(+)-1-Phenyläthylamin mit 0,01 Gew# 10 Gev% Natriumamid und/oder Natriumhydrid in einer inerten Atmosphäre bei Temperaturen von 70 - 150°C behandelt.

Die Verweilzeit des zu raceraisierenden 1-Phenyläthylamin

s in

Gegenwart von Natriumamid ist bei den angegebenen Racemisierungstemperaturen nicht kritisch und kann bis zu 24 Std. - vorzugsweise 5-15 Min. - betragen. Die kurzen Urawandlungszeiten ermöglichen es, den Prozeß in einem Durchlauferhitzer kontinuierlich zu gestalten.

Es ist als ausgesprochen überraschend zu bezeichnen, daß:gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren die Racemisierung des optisch

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aktiven 1-Phenyläthylamins durchgeführt werden kann, weil man erwarten mußte", daß ITatriumamid oder Natriumhydrid aufgrund ihrer geringeren Reaktivität gegenüber metallischen Natrium unwirksam sind.

Das erfindungsgemäße Verfahren weist eine Reihe von Vorteilen auf. So ist bei der Durchführung der Racemisierung in größeren Volumeneinheiten nur spurenweise Ammoniak durch Zersetzung des Amins nachweisbar. Dies führt gegenüber dem in der US-Patentschrift 3 168 566 bekannten Verfahren zu höheren Ausbeuten und ermöglicht somit die Racemisierung der Antipoden des 1-Phenyläthylamins im industriellen Maßstab.

Wenn die Racemisierung in Gegenwart von Natriumhydrid.durchgeführt wird, empfiehlt es sich, dieses der besseren Handhabung wegen als öldispersion anzuwenden.

Die Menge des einzusetzenden Natriumamids bzw. Natriumhydrids kann zwischen 0,01 und 10 GewJ: betragen. Bevorzugt wird es in Mengen von 0,01 bis 1 Gew%, bezogen auf die eingesetzte f-lenge des Enantiomeren, eingesetzt.

Die Racemisierung wird bei einer Temperatur von 70 bis 150⁰C, vorzugsweise, bei 100 bis 14O°C durchgeführt. Diese Temperaturen sind niedriger als die aufgrund der US-Patentschrift 3 168 566 in der Praxis notwendig anzuwendenden Temperaturen. j

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Die Racemisierung läuft in relativ kurzer Zeit ab. Bei Ansätzen im Labormaßstab ist die Racemisierung bereits nach etwa 5 Min.

beendet. Ein Anhaltspunkt für das Ende der Racemisierung ist der Farbumschlag der v/armen Lösung von 'gelb auf purpurrot.

Es ist vorteilhaft, Natriumamid als Pulver einzusetzen, dessen

durchschnittliche Teilchengröße kleiner als 30 ii beträgt.

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Das erfindungsgenäße Verfahren wird durch die folgenden Beispiele veranschaulicht:

In einem 250 ml fassenden Rührwerkskolben, der mit Thermometer, Rückflußkühler und iJ^-Einleitungsrdhr versehen ist, werden 50 g j D(+)-1-Phenyläthylamin mit einer spezifischen Drehung [tf]^⁰= + 39,9 (D?⁰ = 0,95) unter Rühren und unter Stickstoffatwosphäre in Gegenwart von 500 mg Natriumamid (gepulvert) auf ] 130⁰C erhitzt. Etwa 10 Min. nach Erreichen der Temperatur ver- ι rändert sich die Farbe der Reaktionslösung von ursprünglich gelb ' nach rotviolett. Eine Substanzprobe,, zur Bestimmung der optischen Drehung entnommen, zeigt bereits eine 100y*ige Racemisierung. Die Reaktionslößurig wird danach innerhalb 1 Std. auf Raumtemperatur abgekühlt, mit 2 rnl Äthanol das Natriumamid zersetzt und desüllativ aufgearbeitet.

Bei Kp₁₁: 71-71,5°C wird eine Hauptfraktion von 47 g (= 94 % der Theorie) an 1-Phenyläthylamin erhalten.

20 + _no. „20

^υ = ί 0°; ng = 1,5266

Bei. F pi el 2 \

2000 g L(-)-1-?henylä"thyla-nin mit einer Drehung [WJq⁰ = -39,9° '■

(D^ = 0,95) und 10 g Natriumamid (gepulvert) werden in einem 4 1 ,

fassenden Rührwerkkolben vorgelegt, der mit Thermometer, Gas- : einleitungsrohr zum Begasen mit Stickstoff und einem Rückfluß-

509815/1213 _{SAD 0RIG|NAL}

I ■

I 1 *

kühler ausgerüstet ist. Der Rückflußkühler ist mit einer Vorlage verbunden, die 1 η Salzsäure enthält und zum Auffangen des abgespaltenen Ammoniaks dient.

Das Reaktionsgeraisch wird innerhalb J>0 Min. auf 130⁰C erhitzt. Beim Erreichen dieser Temperatur verfärbt sich die Lösung von gelb nach purpurrot. Es wird weitere 10 Min. bei dieser

,Temperatur gerührt. Eine zu diesem Zeitpunkt entnommene Probe

zeigt keine optische Aktivität. Das Reaktionsgemisch wird unter ^; stickstoff begasung innerhalb 4 Std. auf Raumtercperatu-r abgekühlt..

Beim Erreichen von etwa 60⁰C fügt man 16,5 ml Äthanol hinzu, um \

das vorhandene Natriumamid zu zerstören. ;

Durch die destillative Aufarbeitung wird eine Hauptfraktion bei Kp₁₅ 73,5 - 75°C von 1,910 g (= 95,5 % der Theorie) an 1-Phenyläthylamin

20 = ± 0° 4° = 1,5267

erhalten.

Die Rücktitration der vorgelegten Salzsäure, unter Berücksichtigung des zersetzten Natriumamids, ergibt, daß sich nur 37,2 g (= 1,87 %) an 1-Phsriyläthylamin unter Abspaltung von Ammoniak zersetzten.

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Beispiel 5

2000 g L(-)-1-Phenyläthylamin mit einer Drehung [o<Jq⁰ = 40,1°

(Df = 0,95) v/erden mit 12,5 g eines Natriumhydrid-Öl-Gemisches
(= 80 Gev$ NaH) gemäß Beispiel 2 behandelt. Das Reaktionsgemisch ; wird vollständig racemisiert. Durch Destillation bei Kp-^ ^werd-en : 1472,0 g (= 73,6 ?ό) 1-Phenyläthylamin &<I q° = i 0° erhalten; | 420,0 g (= 21,0 %) beträgt der Destillationsrückstand. :

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Claims

Patentansprüche

ί1. /Verfahren zur Racemisierung der optisch aktiven Formen von ! 1-Phenyläthylamin, dadurch gekennzeichnet, daß man L(-)- oder

: ι-

I D(+)-1-Phenyläthylainin mit 0,01 Gew# - 10 GewSa liatriumaraid ; und/oder Natriumhydrid in einer inerten Atmosphäre bei Temperaturen von 70 - 150⁰C behandelt»

2- Verfahren nach Anspruch 1), dadurch gekennzeichnet, daß nan j die Behandlung-bei'Temperaturen von 100 - 14O°C durchführt.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 öder 2_r dadurch gekenn-I zeichnet, daß man Natriumamid in Mengen von 0,01 Ge\i% bis • 1 Gew% - bezogen auf das optisch aktive 1-Phenyläthylamin - anwendet.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn-

; zeichnet, daß man Natriumamid in Pulverform mit Teilcheni " i

größe bis zu 30 u anwendet. j

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man die Racemisierung während 5 Min. bis •24 Std., vorzugsweise während 5-15 Min., durchführt.

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