184790. lajstromszámú szabadalom • Eljárás 2-klór-alkil-propionát előállítására alkil laktát klórozásával
1 184 790 2 A találmány tárgya eljárás az (I) általános képletű 2-klór-alkil-propionátok előállítására — mely képletben R jelentése 105 szénatomszámú alkilcsoport (II) általános képletű - mely képletben R jelentése a fentiekben megadott - alkil-laktátok klórozásával. Az (I) és (II) általános képletű vegyületek aszimmetrikusan helyettesített szénatomot tartalmaznak. Ezért ezeknek a vegyületeknek két enantiomer formája van, amelyek közül az egyik D, míg a másik L abszolút konfigurációjú. (Egy másik, ezzel egyenértékű nómenklatúra szerint a D és L helyett néha R és S megjelöléseket alkalmaznak a két abszolút konfiguráció megnevezésére. Ebben a leírásban következetesen a D és L betűket fogjuk használni.) A leírásban aktív vegyület alatt olyan vegyületet értünk, amely túlnyomórészt-(súlyban) vagy teljes egészében a vegyület egyik izomeijét tartalmazza. Az optikailag aktív vegyület (azaz olyan vegyület, amely túlnyomórészt az izomerek egyikét tartalmazza) optikai tisztasága alatt a vegyületben jelenlevő és túlsúlyban levő izomer súlyszázalékát értjük. Nagy optikai tisztaságú, optikailag aktív vegyület alatt olyan vegyületet értünk, amelyben a túlsúlyban lévő izomer súlyszázaléka legalább 90%. A találmány tárgyát az (I) általános képletű optikailag aktív 2-klór-alkil-propionátok előállítása képezi. Pontosabban meghatározva, a találmány tárgya eljárás nagy optikai tisztaságú, optikailag aktív 2-klór-alkil-propionát előállítására. Egy ismert eljárás szerint (Chem. Soc. Trans. 105. 1103-1115 old.) az optikailag aktív 2-klór-etil-propionátokat optikailag aktív etil-laktát klórozásával állítják elő, mely folyamat a következő két különálló, egymást követő lépésből áll: Első lépés: Etil-laktát klór-szulfinátjának előállítása tionil-klorid és etil-laktát (jobbra-forgató; a mérés oldószer nélkül végrehajtva) reakciójával. A folyamatot az 1. reakcióegyenlet szemlélteti. A fenti szakirodalmi forrás szerint ezt a reakciót nagy fölöslegben alkalmazott tionil-kloriddal hajtják végre (az ismertetett kísérlet szerint az etil-laktátra vonatkoztatva 50 %-os moláris fölöslegben). A reakció már szobahőmérsékleten beindul, és erőteljes sósavgázfejlődéssel jár. Második lépés: A fent előállított etil-laktát klór-szulfitjának hőbontása. Ezt piridin-hidroklorid katalizátor jelenlétében végzett hevítéssel hajtják végre, és a 2. reakcióegyenlet értelmében 2-klór-etil-propionátot kapnak. Az említett szakirodalmi forrás 1113. oldalán ismertetett kísérlet szerint ezt a hőbontást úgy végzik el,hogy az etil-laktát klór-szulfinátját 80 °C-on hevítik 6 órán keresztül. A hevítést piridin-hidroklorid jelenlétében végzik, és a katalizátor mennyisége az etil-laktát klór-szulfinátjára vonatkoztatva körülbelül 23 s%. Azonban az említett szakirodalmi forrás azt mondja, hogy ez az előállítási folyamat számos nehézséggel jár. Először is rámutat arra, hogy a folyamat első lépése során erőteljes sósavgázfejlődés van (vö. 1112. old.) még akkor is, ha az első lépést szobahőmérsékleten hajtjuk végre. Ez az erős gázfejlődés egy laboratóriumi kísérlet során nem zavaró, de a helyzet alapvetően más, ha az ilyen folyamatot ipari méretekben akaijuk lefolytatni, mivel az utóbbi esetben a heves gázfejlődés kiszámíthatatlanná válik. Az említett szakirodalmi helyen hangsúlyozzák továbbá azt is, hogy nemkívánatos melléktermékek képződéséhez vezető mellékreakciók következnek be, és ez nyilván ve' ' in a 2-klór-etil-propionát képződését csökkenti (így e vegyület kitermelését is). Arra is rámutatnak, hogy a választott reakciókörülményektől függően a piridin-hidroklorid katalizátorként történő felhasználása a 2-klór-etil-propionát részleges racemizálódásához vezet (vö. 1106-1114. old.). Ebben a vonatkozásban megjegyzendő, hogy a hivatkozási anyagban ismertetett kísérlet célja nem optikailag tiszta L-2-klór-etil-propionát előállítása volt, hanem csak egyszerűen a kapott 2-klór-etil-propionát optikai forgatóképessége irányának a meghatározása. A cél a reakció sztereokémiájának a tanulmányozása volt. Elméleti munkák esetén — ilyen például a szóban forgó szakirodalmi helyen ismertetett anyag is — ez a részleges racemizálódás nem zavaró, azonban a helyzet egészen más, ha kísérletet teszünk egy nagy optikai tisztaságú, optikailag aktív 2-klór-alkil-propionát előállítására optikailag aktív alkil-laktátból, amely maga is nagy optikai tisztaságú, mivel a reakció során bekövetkező részleges racemizálódás a reakció időtartama alatt csökkenti az optikai tisztaságot, és ez magas arányban racemizálódott 2-klór-alkil-propionát kialakulásához vezethet. Jelen tanulmányunk célja az ismertetett hátrányok leküzdése. A találmány kidolgozása során olyan eljárás létrehozása volt célunk, mely lehetővé teszi optikailag aktív 2-klór-alkil-propionát előállítását fölös mennyiségű tionil-kloridnak optikailag aktív alkil-laktáttal történő reagáltatásával, mely reakció az alkil-laktát klór-szulfinátjának közbenső kialakulásával megy végbe, és a sósavgázfejlődést a reakció folyamán a lehető legnagyobb mértékben egyenletessé tesszük abból a célból, hogy azt egy iparilag elfogadható szintre szorítsuk vissza. Második célunk azt volt, hogy az eljárás tegye lehetővé optikailag aktív 2-klór-alkil-propionát előállítását akár racém, akár optikailag aktív alkil-laktátból úgy, hogy a zavaró melléktermékek képződésének elkerülése mellett javuljon a kitermelés: Harmadik célunk az volt, hogy az eljárás tegye lehetővé optikailag aktív 2-klór-alkil-propionát előállítását optikailag aktív alkil-laktátból, miközben a lehető legnagyobb mértékben kerüljük el a konverzió folyamán bekövetkező részleges racemizálódást, így lehetővé téve nagy optikai tisztaságú 2-klór-alkil-propionát előállítását, nagy optikai tisztaságú alkil-laktátból. Úgy találtuk, hogy ezek a különböző célkitűzések a találmány tárgyát képező új eljárás révén megvalósíthatók. A találmány tárgya eljárás az (I) általános képletű optikailag aktív 2-klór-alkil-propionátok előállítására, mely eljárás során első lépésként fölös mennyiségű tionil-kloridot racém vagy optikailag aktív, (II) általános képletű alkil-laktáttal reagáltatunk, majd az alkil-laktátból kapott klór-szulfinátot egy második lépésben hőbontásnak vetjük alá. Az eljárást az jellemzi, hogy az első lépés során az alkil-laktátot szerves bázis (pl. piridin, kinolin jelenlétében fokozatosan érintkezésbe hozzuk a tionil-kloriddal, miközben az első lépés végrehajtása során a reakcióelegyben biztosítjuk a tionil-kloridnak az 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
