DE1115240B - Verfahren zur Herstellung von Propionylacrylsaeureestern - Google Patents

Description

• Verfahren zur Herstellung von Propionylacryls äureestern Es ist bekannt, daß man y-Lactone durch Alkohole lyse unter den Bedingungen der Umesterung in die offenen Ester überführen kann. Ein Nachteil bei der Aufspaltung dieser Lactone mit Alkoholen ist jedoch, daß die als Katalysator verwendeten Säuren, z. B.
• Salzsäure oder Schwefelsäure, sich in Nebenreaktionen an die Doppelbindung anlagern, wodurch die Ausbeute an reinen Estern vermindert wird. Die mit diesen Anlagerungsverbindungen verunreinigten Ester müssen überdies gesondert gereinigt werden.
• Es ist bekannt, daß man an Stelle der freien Säuren lonenaustauscher für Veresterungen verwenden kann, bei denen die Ausgangsstoffe säureempfindlich sind (vgl. zum Beispiel Industrial and Engineering Chemistry, Bd. 38, 1946, S. 1228 bis 1230, besonders S. 1229 und 1230; The Industrial Chemist, Bd. 1956, S. 257 bis 263, besonders S. 258; Chemische Technik, Bd. 5, 1953, S. 187 bis 192, besonders S. 189, rechte Spalte, letzter Absatz; und Deutsche Apotheker Zeitung, Bd. 96, 1956, S. 1246 bis 1248, besonders S. 1246 Mitte, linke und rechte Spalte).
• Bei diesen Reaktionen handelt es sich jedoch um säureempfindliche y-Lactone. Methylprotoanemonin ist jedoch gegenüber Säuren beständig, z. B. gegenüber einer lstündigen Einwirkung einer 10 0/oigen wäßrigen Salzsäure bei 900 C. Die Beständigkeit des Methylprotoanemonins kann nach den neuesten Anschauungen der theoretischen organischen Chemie durch die Stabilisierung des Ringgerüstes infolge der Konjugation der beiden Doppelbindungen mit der Ketogruppe erklärt werden.
• Es wurde nun gefunden, daß man in sehr einfacher Weise Propionylacrylsäureester erhält, wenn man Methylprotoanemonin in Gegenwart von sauren Ionenaustauschern in Abwesenheit von Wasser bei Raumtemperatur oder erhöhter Temperatur mit den entsprechenden Alkoholen umsetzt.
• Aus der Makromolekularen Chemie, Bd. 17, 1956, S. 231 bis 240, besonders S. 235, letzter Absatz, in Verbindung mit S. 236, erster Absatz, und S. 240, und aus der Chemiker-Zeitung, Bd. 79, 1955, S. 804 bis 806, besonders S. 805, rechte Spalte, dritter Absatz, ist es bekannt, daß beispielsweise die Polyvinylsulfonsäure in ihrer Stärke der Schwefelsäure vergleichbar ist und sich besonders für katalytische Hydrolysen eignet. Trotzdem konnte nicht erwartet werden, daß die Aufspaltung des Methylprotoanemonins durch Ionenaustauscher mit der gleichen oder vergleichbaren Säurewirkung möglich sein würde, da die »Butenolide«, wie aus früheren Arbeiten bekannt ist, bei der gleichen Behandlung mit den freien Säuren nur zum Teil und unter Bildung von Nebenprodukten aufgespalten werden können. Nachdem das Methylprotoanemonin gegenüber Mineralsäuren selbst bei längerer Behandlung und bei erhöhten Temperaturen mit diesen beständig ist, war es überraschend, daß die Ringöffnung und Umesterung in Gegenwart von Ionenaustauschern mit vergleichbarer Säurewirkung in glatter Reaktion unter Bildung eines einheitlichen Esters abläuft.
• Das Verfahren der Erfindung ermöglicht eine einfache technische Herstellung der Propionylacrylsäureester. Man führt Methylprotoanemonin in den offenen ungesättigten Ester über, indem man eine Lösung des Methylprotoanemonins in überschüssigem Alkohol durch einen Reaktionsraum leitet, welcher mit einem sauren Ionenaustauscher gefüllt ist. Als Alkohole können für die Veresterungen beispielsweise Methanol, Äthanol, Propanol und Butanol oder auch sekundäre Alkohole, z.B. Isopropanol oder Isobutanol, verwendet werden. Man kann auch cycloaliphatische Alkohole, z. B. Cyclohexanol, Cyclooctanol, verwenden oder auch arylsubstituierte Alkohole, wie Benzylalkohol und Phenyläthylalkohol. Ebenso sind tertiäre Alkohole und Monoglykoläther, z. B. Äthylglykol, für die Veresterung des ungesättigten Lactons verwendbar. Auch mehrwertige Alkohole, z. B. Glykol, sind für diese Umsetzung geeignet.
• Als Katalysatoren dienen die in Handel erhältlichen Ionenaustauscher mit sauren Gruppen, z. B. mit Sulfonsäure- und Carboxylgruppen, wie sie in Ullmanns Encyklopädie der technischen Chemie, Bd. 8, 1957, S. 787 bis 816, beschrieben werden. Für die Umsetzung in Frage kommen die unter den Handelsbezeichnungen als »Lewatite«, »Amberlite«, »Wofatite« und »Dowex« bekannten Austauscher, auf der Grundlage von Styrol-, Phenol-, Acrylsäure-und Vinylharzen mit Sulfonsäure- und bzw. oder Carboxylgruppen, deren genaue Zusammensetzung im einzelnen nicht bekannt ist.
• Man arbeitet im allgemeinen bei einer Reaktionstemperatur, die ungefähr 100 C unterhalb des Siedepunktes des jeweiligen Alkohols liegt. Es kann aber auch zweckmäßig sein, die Umesterung mit niedrigsiedenden Alkoholen bei höherer Temperatur vorzunehmen. In diesem Falle kann die Reaktionstemperatur erhöht werden, indem man die Umsetzung unter Druck vornimmt.
• Das Molverhältnis von Methylprotoanemonin zu Alkohol kann 1: 5 bis etwa 1: 50 betragen.
• Das Verfahren kann ansatzweise oder auch fortlaufend ausgeübt werden. Bei der fortlaufenden Arbeitsweise wird die Reaktionslösung durch ein senkrecht stehendes Rohr unten eingepumpt. Der Reaktionsraum wird vorteilhaft von außen mit einer Flüssigkeit erhitzt. Man kann aber auch nach der Rieselmethode verfahren und die Reaktionslösung von oben nach unten über den Ionenaustauscher laufen lassen. Bei der ansatzweisen Arbeitsweise wird der Ionenaustauscher in möglichst feinverteilter Form in die Reaktionslösung eingebracht und durch kräftiges Rühren in ständiger Bewegung gehalten. Die für die Aufspaltung des Methylprotoanemonins verwendeten Ionenaustauscher müssen wasserfrei sein, ebenso auch die übrigen Reaktionsteilnehmer.
• Beim ansatzweisen Verfahren kann die Veresterung durch Kochen der Reaktionsmischung unter Rückfluß mit dem jeweiligen Alkohol vorgenommen werden. Man kann auch hier unter erhöhtem Druck arbeiten und dadurch die Reaktionstemperatur erhöhen.
• Das Reaktionsgemisch wird durch fraktionierte Destillation aufgearbeitet. Der überschüssige Alkohol wird abdestilliert, und der Ester wird dann durch einfache Destillation, gegebenenfalls im Vakuum, gereinigt.
• Ein besonderer Vorteil des Verfahrens ist, daß die Reaktionsprodukte gleich in sehr reiner Form entstehen und wegen der verwendeten Ionenaustauscher keine Katalysatorreste enthalten. Dies ist besonders bei der Verwendung der erhaltenen Ester als Arzneimittel oder Arzneimittelzwischenprodukt von Bedeutung.
• Die in den Beispielen genannten Teile sind Ge wichtsteile, soweit sie nicht als Volumteile gekennzeichnet sind.
• Beispiel 1 In einem senkrecht stehenden Rohr werden 600 Volumteile eines sauren Ionenaustauschers fest angeordnet, der unter der Handelsbezeichnung »Lewatit S 100« bekannt ist und aus einem kernsulfonierten Styrolharz besteht. Das Reaktionsrohr wird mit einer Heizflüssigkeit auf 720 C erhitzt. Durch das Rohr führt man im Laufe von 10 Stunden eine Reak tionslösung aus 110 Teilen Methylprotoanemonin und 1010 Teilen wasserfreiem Äthanol im Molverhältnis 1: 22. Am oberen Ende des Rohres wird die Flüssigkeit in einer Abscheide- und Kühlvorrichtung aufgefangen. Durch fraktionierte Destillation des Rohproduktes erhält man zunächst den überschüssigen wasserfreien Alkohol wieder zurück, der erneut der Reaktion zugeführt werden kann. Beim Kp.20 =95 bis 1050 C wird der Propionylacrylsäureäthylester mit der Brechzahl n2,0 =1,4450 bis 1,4515 abgetrennt.
• Die Ausbeute an Propionylacrylsäureäthylester beträgt 145 Teile, das sind 93°/o der Theorie, bezogen auf das eingesetzte Methylprotoanemonin.
• Beispiel 2 Als Ionenaustauscher werden 600 Volumteile des unter der Handelsbezeichnung bekannten »Lewatit CNS«, ein Phenolharz mit Sulfonsäure- und Carboxylgruppen, angewendet. Unter den gleichen Versuchsbedingungen wie im Beispiel 1 kann die Reaktionstemperatur auch auf 90 bis 950 C erhöht werden, wenn der Reaktionsraum mit Wasserdampf erhitzt wird. In diesem Falle baut man am oberen Ende des Reaktionsrohres einen Rückflußkühler in die Abscheide und Kühlvorrichtung ein. Man führt durch das Rohr im Laufe von 4 Stunden eine Reaktionslösung aus 110 Teilen Methylprotoanemonin und 505 Teilen wasserfreiem Äthanol im Molverhältnis 1: 11 und spült nach beendigter Reaktion das Rohr mit -zweimal je 150 Teilen reinem wasserfreiem Alkohol durch. Die Aufarbeitung erfolgt wie im Beispiel 1.
• Man erhält 140 Teile Propionylacrylsäureäthylester, das sind 89,5apo der Theorie, bezogen auf die verwendete Menge Methylprotoanemonn.
• Beispiel 3 Als saurer Ionenaustauscher dienen 600 Volumteile des unter der Handelsbezeichnung bekannten »Wofatit P«, ein Phenolharz mit Sulfonsäuregruppen im Kern und in der Seitenkette. In der gleichen Vorrichtung wie im Beispiel 1 werden 110 Teile Methylprotoanemonin und 1010 Teile wasserfreies Äthanol im Molverhältnis 1: 22 im Verlaufe von 8 Stunden am Kopf des Reaktionsrohres eingebracht. Die Reaktionstemperaturen betragen 68 bis 700 C. Am unte ren Ende des Rohres wird der gebildete Propionylacrylsäureäthylester aufgefangen und wie im Beispiel 1 aufgearbeitet. Man erhält 142,5 Teile Propionylacrylsäureäthylester, das sind 920/0 der Theorie, bezogen auf die Menge des verwendeten Methylprotoanemonins.
• Beispiel 4 In einem Rührgefäß werden 200 Volumteile eines sauren Ionenaustauschers, bekannt unter der Handelsbezeichnung »Wofatit KPS 200«, ein Styrolharz mit Sulfonsäuregruppen im Kern, in feinpulverisierter Form in der Reaktionslösung aus 37 Teilen Methylprotoanemonin und 460 Teilen wasserfreiem Äthanol im Molverhältnis 1: 30 in kräftiger Bewegung gehalten. Nach Sstündigem Kochen der Reaktionslösung unter Rückfluß läßt man das Gemisch erkalten, filtriert den Ionenaustauscher ab und wäscht ihn zweimal mit je 50 Teilen wasserfreiem Alkohol.
• Aus dem Waschwasser und dem Filtrat werden wie im Beispiel 1 50 Teile Propionylacrylsäureäthylester gewonnen, das sind 95elf der Theorie, bezogen auf die verwendete Menge Methylprotoanemonin.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Verfahren zur Herstellung von Propionylacrylsäureestern aus Methylprotoanemonin und Alkoholen, dadurch gekennzeichnet, daß man die wasserfreien Verbindungen in Gegenwart von wasserfreien Kationenaustauschern bei Raumtemperatur oder erhöhter Temperatur umsetzt.

   In Betracht gezogene Druckschriften: Industrial and Engineering Chemistry, Bd. 38, 1946, S. 1228 bis 1230; The Industrial Chemist, Bd. 1956, S. 257 bis 263; Chemische Technik, Bd. 5, 1953, S. 187 bis 192; Deutsche Apotheker Zeitung, Bd. 96, 1956, S. 1246 bis 1248; Deutsche Apotheker Zeitung, Bd. 96, 1956, S. 1246 S. 231 bis 240; Chemiker-Zeitung, Bd. 79, 1955, S. 804 bis 806.