Способ получения катализатора для рацемизации оптических активных аминокислот

Способ получения катализатора для рацемизации оптических активных аминокислот

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

нажж п1644522

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических. Республик (61) Д о пол н и тел ьное к а вт. с вид-ву (22) Заявлено 26.09.75 (21) 2175634/23-04 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 30.01.79, Бюллетень № 4 (45) Дата опубликования описания 30,01.79 (51) М. Кл.

В 01J 37/ОО//

С 07С 99/00

Государственный комитет

С С кг Р ло делам изобретений и открытий (53) УДК 66.097.3 (088.8) г»

М. Г. Рыжов, 1О. П. Ваучский, A. А. Вельц, H. A. ксенова, " """" о. А. дааанков, С. о. Рогожин, И. А. Ямском н В. Е 3(кконнаг:-"; r (72) Авторы изобретения (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КАТАЛИЗАТОРА

ДЛЯ РАЦЕМИЗАЦИИ ОПТИЧЕСКИ АКТИВНЫХ

АМИНОКИСЛОТ

2, C3 — СН г сН 0Н сно

ОН

Настоящее изобретение относится к получению катализаторов рацемизации оптически активных аминокислот, а именно к получению гетерогенных катализаторов на основе полимеров стирала. 5

При неасим метрическом химическом синтезе аминокислот, потребность народного хозяйства в которых весьма велика, необходимой стадией процесса является рацемизация D-изомеров аминокислот, кото- 10 рые не находят применения и поэтому возвращаются в процесс. В результате выход целевого продукта повышается вдвое.

Известно применение для рацемизации оптически BKTH2HbIx аминокислот различ- 15 ных органических соединений, например альдегидов, кислот и других, в присутствии ионов тяжелых металлов (1, 2). Такие катализаторы повышают скорость рацемизации, что позволяет вести процесс при 100 С 20 и нормальном давлении. Однако последующая очистка реакционных растворов от катализаторов является самостоятельной трудоемкой операцией. Известны способы приготовления гетерогенных катализаторов 25 для рацемизации, что устраняет указанный недостаток и позволяет проводить непрерывный процесс рацемизации. Так, известен способ получения гетерогенного катализатора, представляющего собой фенол- 30 формальдегидную смолу или диазотированный полиаминостирол с химически связанным пиридоксалем или салициловым альдегидом (3).

Ближайшим решением аналогичной задачи является способ получения катализатора на основе стирольной смолы, связанной с пиридоксалем через азосвязь (3).

Известный катализатор получают из сополимера стирола с дивинилбензолом путем его нитрования, восстановления нитрогрупп, диазотирования их и конденсации с пиридоксалем в водно-пиридиновой среде.

Полученная смола содержит звенья следующей структуры

Она рацемизует L-алании в присутствии ионов меди полностью при 100 С за 1 ч, а

1-лизин — за 80 — 90 ч.

Однако такие катализаторы имеют ряд недостатков.

1. Способ получения их сложен и трудоемок.

2. Структура смол нестабильна вследст-вие наличия в них фенольных гидроксилов н азогрупп. В условиях рацемизации прп повышенных температурах, особенно прп длительном нагреве (для труднорацемизуемых аминокислот, таких как лизин), это приводит к деструкции катализатора п "агрязнению реакционных растворов, что затрудняет выделение чистых аминокислот.

Кроме того, деструкция катализатора снижает его активность при многократном использовании, сокращая тем самым срок его службы.

3. Данные катализаторы не способны удерживать ионы тяжелых металлов, применяемые для ускорения процесса рацсмизации. Это создает необходимость тщательной очистки растворов аминокпслот от ионов металлов.

Цель предлагаемого изобретения — получение катализаторов для рацемизации оптически активных аминокислот, свободных от перечисленных недостатков.

В соответствии с настоящим изобретением, цель достигается тем, что полимеры стирола сульфируют, хлор метил ируют, а затем в полученных продуктах хлорметильные группы окисляют в альдегидные при температуре 100 150 С водными растворами нитратов меди или свинца, или разбавленным раствором азотной кислоты, или диметилсульфоксидом.

В качестве полимера стирола используют полистирол, структурированный сшивающими агентами, например ксилилидендихлоридом.

Сульфирование осуществляют путем обработки полимера стирола при 20 — 40 С сульфирующими агентами, например концентрированной серной кислотой, раствором серного ангидрида, хлорсульфоновой кислотой в органическом растворителе.

Хлорметилирование проводят хлорметплирующими агентами, например монохлордиметиловым эфиром, в присутствии галоген ида металла.

Способ заключается в том, что набухшие в органическом растворителе полимеры или сополимеры стирола обрабатывают при комнатной или при повышенной температуре сульфирующими агентами, в качестве которых могут быть использованы концентрированная Н $04, или раствор

SO3, или раствор хлорсульфоновой кислоты в органическом растворителе. Содержание сульфогрупп можно регулировать в широких пределах 0,5 — 4,5 мг-экв/г. Предпочтительно содержание сульфогрупп, равное 1,0 — 3,5 мг-экв/г.

Сополимер, содержащий сульфогруппы, обрабатывают хлорметилирующими агентами, например монохлордиметиловым эфиром, в присутствии галогенидов метал644527

4 лов. Окисление хлорметильных групп в альдегидные проводят при 100 — 150 С водными растворами нитратов мсди или свинца, разбавленным раствором НХО: плп дпметилсульфоксидом.

В качестве исходных продуктов могут быть использованы также хлорметилированные сополимеры стирола, которыс являются полупродуктами для получения анионообменных смол и выпускаются oTc ÷åñò венной промышленностью. В этом случае полимер сразу сульфируют, а затем проводят окисление хлорметильных групп в альдегидные.

15 Пр имер 1. 1 r сополимера стирола с дивинилбензолом (0,5 вес. /О) выдерживают в 8 мл дихлорэтана в течение 1 ч, затем добавляют 0,6 г хлорсульфоновой кислоты и нагревают при 40 С в течение 5 ч.

20 Смолу промывают ацетоном, водой и высушивают при 50 С.

Полученный продукт выдерживают в смеси 2,5 мл монохлордиметнлового эфира и 2,5 мл хлороформа в течение 1 ч прп

25 20 С, затем добавляют 0,2 r хлористого цинка и нагревают при 55 С в течение 10 ч при перемешивании. Смолу промывают хлороформом, высушивают, добавляют

10 мл диметплсульфоксида, 0,5 г двуугле30 кислого натрия и нагревают прп 150 С в течение 10 ч. Смолу промывают а,етопом, водой и высушивают при 50 С Выход продукта 2,0 г. Характеристики полученного катализатора: содержание альдегидных

35 групп 3,2 — 3,4 мг-экв/г, содержание сульфогрупп 2,1 — 2,3 мг-экв/г, набухание в воде

2,2 мл/г.

0,5 г полученного катализатора и 10 мл раствора, содержащего 1 г 1.-аланпна и

40 0,025 г CuC12 2Í Î (рН раствора 9,5), нагревают в запаянной ампуле при 95"С. 3а степенью р ацемизации следят по изменению угла вращения раствора, В указанных условиях L-алании рацемизуется полно45 стью за 1 ч.

Пример 2. 1 r хлорметилированного сополимера стирола с дивп илбснзолом (содержание хлора 19%) сульфируют и окисляют, как описано в примере 1, при

50 этом хлорсульфоновую кислоту берут в количестве 1,3 r. Выход продукта 1,8 г. Характеристики катализатора: содержание альдегидных групп 3,0 — 3,1 мг-экв/г, содержание сульфогрупп 3,3 — 3,5 мг-экв/г, 55 набухание в воде 1,7 — 1,9 мл/г.

Процесс рацемизацин проводят аналогично примеру 1. 1 -аланин рацемизуется полностью за 1 ч.

Пример 3. Аналогичен примеру 2, за

60 исключением того, что сначала ведут окисление, а затем сульфирование смолы. Характеристики катализатора: содержание альдегидных групп 2,3 — 2,5 мг-экв/г, содержание сульфогрупп 1,8 — 2,1 мг-экв/г, 65 набухание в воде 1,3 — 1,5 мл/г, 644527

Формула изобретения СН вЂ” СН г

15 .НО

Составитель В. Теплякова

Редактор В. Минасбекова Техред С. Антипенко Корректор О. Тюрина

Заказ 200/8 .Изд. № 833 Тираж 876 Подписное

11ПО Государственного комитета СССР по делам изобрезений и открытнй

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 475

Сапунова, 2

Типография, пр.

Процесс рацемизации проводят аналогично примеру 1. 1 -алании рацемизуе-.ся полностью за 1,5 ч.

Пример 4. Аналогичен примеру ). При этом вместо L-аланина рацемизуют 1 -ли- 5 зин. Рацемизация в тех же условиях проходит полностью за 80 ч.

Катализаторы, полученные настоящим. способом, представляют собой сополимеры стирола, содержащие звенья следующей 10 структуры

Они имеют большую емкость по альдегидным группам (3,0 — 4,5 мг-экв/г) и благодаря наличию в их структуре сульфогрупп хорошо набухают в воде (0,7—

3,5 мл/г), что придает им достаточную активность. Данные катализаторы рацемизуют 1-алании в присутствии ионов меди при

100 С полностью за 1 ч, а 1-лизин — за

80 — 90 ч.

Они имеют структуру, устойчивую к де- 30 струкции. После термостатирования при

100 С в условиях рацемизации в течение

140 ч они не теряют активности. Известные катализаторы (3) не теряют активности в аналогичных условиях в течение 7 ч. Та- 35 ким образом, настоящие катализаторы можно использовать многократно, Сравнительно высокая устойчивость к деструкции исключает загрязнение растворов продуктами разложеш;я катализаторов 40 и облегчает выделенно аминокислот из растворов.

Настоящие катализаторы удерживают ионы тяжелых металлов, поэтому отпадает необходимость в тщательной очистке ра- 45 створов аминокислот от ионов металлов.

Использование полупродуктов для получения анионообменных смол, выпускаемых промышленностью, в качестве исходных продуктов для получения катализаторов значительно облегчает технологию их получения, 1. Способ получения катализатора для рацемизации оптически активных аминокислот на основе полимера стирала, содержащего альдегидные группы, о т л и ч а ющий ся тем, что, с целью упрощения технологии и получения катализатора, обладающего повышенным сроком службы, полимер стирола сначала сульфируют и хлорметилируют в любой последовательности, а затем в полученном продукте хлорметильные группы окисляют в альдегидные при температуре 100 — 150 С водными растворами нитратов меди или свинца, или разбавленным раствором азотной кислоты, или диметилсульфоксидом.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве полимера стирола используют полистирол, структурированный сшива ощими агентами, например ксилилидендпхлоридом.

3. Способ по п. 1, отличающийся

;*ем, что сульфирование осуществляют путем обработки полимера стирола при 20—

40 С сульфирующими агентами, например концентрированной серной кислотой, раствором серного ангидрида или хлорсульфоновой кислотой в органическом растворителе.

4. Способ по п. 1, отл ича ющи йся тем, что хлорметилирование проводят хлорметилирующими агентами, например монохлордиметиловым эфиром в присутствии галогенида металла.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1, Патент Японии № 21517, кл. 16 В 65, опубл. 1961.

2. Патент Японии № 13446, кл. 16 В 65, опубл. 1967.

3, «Bulh Chem. Soc. Japan», 1963, 36, 734 (прототип).