178411. lajstromszámú szabadalom • Eljárás alfa-amino-nitrilek katalitikus hidrolízisére
3 178411 4 hidroxil-ionokat kis mennyiségben, előnyösen 0,1—0,3 mól hidroxid-mennyiségben visszük be a vizes reakcióközegbe 1 mól kiindulási a-amino-nitrilre számítva és ezután a kapott megfelelő a-amino-amidot extrakció útján kinyerjük. A megfelelő szabad a-aminosav előállítása érdekében a hidroxil-ionokat a kiindulási a-amino-nitril móljaival megegyező mólegyenértéknyi mennyiségben visszük be a vizes reakcióközegbe. A találmány szerinti katalitikus hidrolízis különösen az (I) általános képletű a-amino-nitrilek hidrolízisére vonatkozik, ahol R jelentése metil-, benzil- vagy CHj—S—{CH2)2— képletű csoport. A találmány szerinti eljárás kiterjed az (I) általános képletű vegyület valamely sójának a hidrolízisére is. A találmány szerinti eljárás egyéb jellemzőit a következő részletes leírásból ismerhetjük meg. Megállapítottuk, hogy amennyiben a-amino-nitrilt vagy a-amino-nitril-sót, így hidrokloridot adunk valamely karbonil-származékot és hidroxil-ionokat tartalmazó vizes oldathoz, nagyon gyorsan és mennyiségi kitermeléssel már környezeti hőmérsékleten a kiindulási «-amino-nitrilnek megfelelő a-amino-amidot kapunk. A találmány szerinti eljárás kivitelezésénél szükséges hidroxil-ionokat alkálifém-, alkáliföldfém- vagy ammóniumhidroxid alakjában visszük be a reakcióközegbe. Az a-amino-nitrilek hidrolízisének a katalizálására használt megfelelő karbonil-származékok közül elsősorban a kis molekulasúlyú ketonokat említhetjük meg, mivel ezek jól oldódnak a reakcióközegben és illékonyak. Ilyen karbonil-származékok közül példaképpen főként az acetont, metil-etil-ketont, dietilketont, metil-izopropil-ketont, etil-izopropil-ketont és e ketonok elegyeit említjük meg. Megjegyezzük, hogy a nehezen oldódó karbonil-származékok oldódását elősegíthetjük vizes-alkoholos oldat használatával vagy oly módon, hogy hidrofil-csoportot viszünk rá a karbonil-származékok molekulájára. Az elvégzett kísérletek azt mutatták, hogy az aldehidek ugyancsak aktívak katalitikusán, de bázikus közegben polimerizációra hajlamosak és ezért kevésbé értékesek, mint a ketonok. Megállapítottuk továbbá, hogy a karbonil-származék a katalizáló hatását bármilyen koncentrációban kifejti. A kísérletek például azt mutatták, hogy az aceton teljes mértékben átalakítja az a-aminometil-merkapto-propionitrilt, mihelyt annak a koncentrációja a 0,1 mól/liter értéket eléri. A találmány szerinti eljárás kivitelezésénél a karbonilszármazékot előnyösen 0,1—2 mól, elsősorban pedig 0,1—1 mól mennyiségben visszük be a reakcióközegbe 1 mól kiindulási a-amino-nitrilre számítva. Megállapítottuk, hogy abban az esetben, ha valamely a-amino-nitril kevésbé oldható, a keton feleslegben való alkalmazása elősegíti annak oldódását a hidrolízis folyamán. Hasonló esetben a reakciót ugyancsak előnyösen játszathatjuk le vizes-alkoholos oldatban. Mihelyt az a-amino-amid kialakul a reakcióközegben és a kapott oldatban a hidroxil-ionok koncentrációja egyenlő ennek a koncentrációjával vagy kissé a kiindulási nitril koncentrációja felett van, akkor a kündulási nitrilnek megfelelő a-aminosav-sóját, például az alkálisóját kapjuk. Annak érdekében, hogy a találmány szerinti katalitikus hidrolízis e második szakaszát elősegítsük, a reakcióközeget előnyösen egy óra hosszat 80 C°-on melegítjük. Ezután elegendő, ha a közeget semlegesítjük, például kénsavval, és a szabad a-amino-savat kristályosítással vagy más ismert módszerrel kinyerjük. Az a-aminosavkitermelés szabad sav alakjában kvantitatív a kiindulási nitrilre vonatkoztatva. Megemlítjük ezzel kapcsolatban, hogy a találmány szerinti eljárással az a-aminosavakat racém elegyeik formájában kapjuk, amelyek hagyományos módszerekkel optikai izomerjeikre választhatók szét. Ebben az esetben egy mól szabad a-aminosavra számítva egy fél mól Na2S04 képződik. Az a-amino-amidnak a-aminosavvá történő hidrolizálási reakciójánál a reakció meggyorsításához és elősegítéséhez szükséges melegítés folyamán a reakció katalizálására használt karbonil-származékot ledesztillálhatjuk, visszanyerhetjük és egy későbbi reakciónál újból felhasználhatjuk. Ennél a reakciónál egy mól ammónia is képződik, amelyet ugyancsak visszakeringtethetünk és újra felhasználhatunk egy új molekula a-amino-nitril előállítására. Az a-amino-nitrilnek a-amino-amiddá való hidrolizálási szakaszában a karbonil-származék-katalizátor hidroxil-ionokkal társulhat, amely a karbonil-származékkal együtt a reakcióközegbe kerülhet, előnyösen alkálifémhidroxid, különösen nátriumhidroxid alakjában. A katalízishez szükséges hidroxilionok koncentrációja ugyancsak változhat, így az a-amino-nitrilre vonatkoztatva nyomokban és igen nagy koncentrációkban lehet jelen. A hidroxil-ionok koncentrációja hidroxid alakjában számítva 0,1—0,3 mól lehet 1 mól kiindulási a-amino-nitrilre vonatkoztatva. Megállapítottuk, hogy az a-amino-nitrilre számított túlságosan nagy alkálihidroxid-koncentrációk nem növelik az a-amino-amidnak a-aminosavvá történő hidrolizálását a hidrolizálási szakaszban. A találmány szerinti eljárás egy változatánál a katalitikus hidrolízisre kerülő a-amino-nitrilt a reakcióelegyben in situ képezzük. Lehetőség van az a-aminosavak szintetizálására vizes oldatokban vagy vizesalkoholos oldatokban in situ előállított a-amino-nitrilekből kiindulva, ha az oldatok kezdetben tartalmaznak: a) valamely ciánhidrint vagy ammóniát ; vagy b) valamely aldehidet, ciánhidrin-savat és ammóniát; vagy c) valamely aldehidet, egy cianurt, például alkálicianurt, ammóniát és ammóniumsót. Ebben az esetben így az első időben a-amino-nitril képződik, a második időszakban a megadott katalitikus körülmények között a nitril a-amino-amiddá alakul és adott esetben egy harmadik szakaszban a kapott a-amino-amid az előzőleg megadott körülmények között a-aminosawá hidrolizál. Bármilyen is az a), b) és a c) pontokban megadott kezdeti oldatok összetétele, az a-amino-nitrilek képződési viszonyai mechanizmusuk és termodinamikájuk tekintetében ismert. Ezeket A. Commeyras és mtsai írták le az Information Chimie című folyóirat 158. számának 199—207. oldalam 1976-ban. Ezeknek az eredményeknek a vizsgálatából arra következtethetünk, hogy az a-amino-nitrilnek az átalakulási aránya a kiindulási aldehidre vagy a ciánhidridre vonatkoztatva növekszik a bázis formájú ammónia-koncentráció és 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
