DE2310527A1 - Optische spaltung von beta- eckige klammer auf 5-(5-methylhydantoin) eckige klammer zu -propionsaeure - Google Patents

Description

• Optische Spaltung von ß-[5-(5-Methylhydantoin)]-propionsäure Die Erfindung betriiit ein Verfahren zur optischen Spaltung racemischer ß-[ 5-(5-Methylhydantoin) ]-propionsäure (nachstehend als Levulinssurehydantoin zu bezeichnen).
• Die optisch aktiven Formen von Levulinsaurehydantoin eignen sich besonders als Hilfsmittel zur optischen Spaltung von Racematen von basisch reagierenden Verbindungen, z.B. DL-Lysin, weil an das asymmetrische Zentrum dieser Spaltungsrittel kein Wasserstoffatom gebunden ist und deshalb während der zum Spalten des Racemats erforderlichen Bearbeitungen keine Racemisierung des Spaltungsmittels auitreten kann, was bei manche optisch aktivem Spaltungsuittel einen grossen Nachteil bedeutet.
• Es wurde nunmehr ein sehr zweckmässiges und relativ sehr billiges Spaltungsmittel fur racemisches levulinsäurehydantoin gefunden, nämlich optisch aktives Lysin. Das erfindungsgemässe Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass man die optische Spaltung gemass der an sich bekannten Methode der Salzbildung mit einer optisch aktiven Base durchttihrt und als optisch aktive Base optisch aktives Lysin besaitzt.
• Beim erl induqage-Issen Verfahren kann in guter Ausbeute und mit hohem optischen Roinheitsgrad optisch aktives Levulinslurehydantoin erhalten werden.
• Das erfindungsgemässe Verfahren kann mit L-Lysin oder mit D-Lysin erfolgen. Bei Anwendung von L-Lysin ist das Monohydrat des Salzes mit linksdrehender Levulinsäurehydantoin (das L-(-)-Salz) bedeutend weniger löslich als das Salz von L-Lysin mit rechtsdrehendem Levulinsäurehydantoin (das L-(+)-Salz, während bei Anwendung von D-Lysin das Monohydrat de Salzes mit rechtsdrehende Levulinsãurehydantoin (das D-(+)-Salz) weit weniger löslich ist als das Salz von D-Lysin mit linksdrehendem Levulinsäurehydantoin (das D-(-)-,Salz).
• Das erfindungsgemasse Verfahren kann unter Anwendung bekannter Ausfuhrungsforuen auf dem Gebiet der optischen Spaltung von Racematen mit einem optisch aktiven Spaltungsmittel durchgeführt werden. Die Salzbildung kann z.B. erfolgen durch Reaktion der Saure mit dom optisch aktiven Lysin in wässerigem Medium, durch Reaktion des Ammoniumsalzes der Säure mit dem Lysin in wisserige- Medium mit anschliessender Entfernung des dabei frei werdenden Ammoniaks, durch Reaktion der Saure mit Lysincarbonat in wässerigem Medium mit anschliessender Ausscheidung des anfallenden Kohlendioxyds und durch Reaktion des Ammoniumsalzes der Säure mit L.sincarbonat in wässerigem Medium mit anschliessender Entfernung des dabei anfallenden Ammoniumcarbonats durch Eindampfung des Reaktionsgemisches. Die Temperatur dieser Salzbildung soll selbstverständlich so gewählt werden, dass ein flüssiges Reaktionsmedium gewihrleistet ist, im Ubrigen ist sie aber nicht kritisch. Gewöhnlich wird fur die Salzbildung eine Temperatur zwischen 0 uld 100 OC verwendet. Bei der Salzbildung kann eine äquimolekulare SAsnge oder etwa äquimolekulare Menge der Reaktionsteilnehner angewandt werden, es sind aber auch andere Verhältnisse möglich.
• Nach der Salzbildung kann eines der diastereoisomeren Salze durch fraktionierte Kristallisation aus einer Lösung, welche das bei der Salzbildung anfallende Reaktionsgemisch in einem geeigneten Lösungsmittel enthält, isoliert werden. Es können unterschiedllche Konzentrationen gewählt werden, z.B. zwischen 35 und 70 Gew.%.
• Man kann auch das bei der Salzbildung anfallende Reaktionsgemisch in fester Form einer selektiven Extraktion wit einem zweckmässigen Lösungsmittel unterziehen.
• Ein grosser Vorteil des erfindungsemässen Verfahrens besteht darin, dass Wasser sich Uberaus dazu eignet, als Lösungsmittel- bei der fraktionierten Kristallisation oder selektiven Extraktion eingesetzt zu werden. Andere Lösungsmittel, wie Gemische von Wasser mit Methanol oder Äthanol, können auch verwend.t werden Die Salze der links- und rechtsdrehenden Säure mit dem optisch aktiven Lysin können auf mancherlei Weise in Säure und optisch aktives Lysin zerlegt werden, z.B., indem man eine wässerige Lösung des Salzes fiber einen lonenaustauscher mit S03H-Gruppen leitet (z.B. Dowex 50 in der H* -Form).
• Das Eluat enthalt dann das optisch aktive Levulinsäurehydantoin, während das Lysin an den Ionenaustauscher gebunden wird. Man kann z.B. auch Dowex 50 in der NH4-Form verwenden. In diesem Fall enthielt das Eluat das optisch aktive Levulinsäurehydantoin in Form von Ammoniumsalz.
• Aus diesem Ammoniumsalz kann das optisch aktive Levulinsäurehydantoin frei gewonnen werden. Es ist auch möglich, das optisch aktive Ammoniumsalz als solches bei der optischen Spaltung basischer Racemate mit Hilfe einer optisch aktiven Säure zu benutzen. Die beim erfindungsgemässen Verfahren als Zwischenprodukt anfallenden Salze -von links- und rechtsdrehendem Levulinsäurenydantoln mit optisch aktivem Lysin sind neue Verbindungen. Auch bei den optisch aktiven Formen von Levulinssurehydantoin sowie bei den Ammoniumsalzen derselben handelt es sich um neue Verbindungen.
• Nachfolgende Tabelle enthält einige physikalische Eigenschaften.
• (+)-SSure (-)-Säure Salz von Salz von Salz von Salz von (+)-Säure (+)-Säure (-)-Säure (-)-SEure und L- und D- und L- und D-Lysin Lysin Lysin Lysin Wasserlöslichkeit in Gew.% 60 27,1 27,1 60 bei 25 °C idem bei 40 OC 61,8 30,6 30,6 61,8 idem bei 55 OC 63 34,3 34,3 63 spez. Drehung [α]D22 in wasser +20° +8,1° -8,1° -20° bei C = 41) schmelzpunkt in °C 178,3 178,3 217,8 213 213 217,8 1) oder Monohydrat für das L-(-)-Salz und das D-(+)-Salz Die Erfindung, welche auf mancherlei, an sich bekannten Weisen durchgeführt werden kann, wird in den nächsten Beispielen erläutert.
• Beispiel 1 In eine Lösung von 110 g L-Lysin (0,754 Mol) in 196 ml Wasser werden 140 g (0,754 Mol) racemische Levulinsäure eingemischt. Das Gemisch werd erhitzt, bis eine klare Lösung anfällt. Die heisse Lösung wird anschliessend unter Rühren langsam auf Zimmertemperatur gekUhlt, wobei das Salz von L-Lysin mit (-)-Levulinsäurehydantoin als Monohydrat auskristallisiert.
• Nach Beendung des Kristallisationsvorgangs werden die Kristalle von der Flüssigkeit abfiltriert. Die abfiltrierte Kristallmasse wird zweimal auf dem Filter mit jedesmal 50 ml Methanol ausgewaschen. Nach Trocknung der Kristalle bilden sich 106,5 g festes Salz von L-Lysin und (-)-Levulinsäurehydantoin in Form von Monohydrat mit einer spezifischen Drehung [a]22 = -7,4 (C = 4; H20).
• Diese 106,5 g Salz werden aus 115 ml Wasser umkristallisiert. Nach Filtrieren, Auswaschen auf dem Filter mit Methanol und Trocknen bilden sich 67,2 g Salz in Form von Monohydrat mit einer spezifischen Drehung [a]22 = 8,10 (C = 4; H20).
• Bei weiterer Umkristallisation des Salzes bleibt die spez. Drehung konstant, ein Nachweis dafür, dass das Salz optisch rein ist (Elementanalyse in Gew.%: C 44,5; H 7,5; N 15,8; berechnet für C13H2BN407: C 44,56; H 7,48; N 15,99).
• Durch Verdampfung von 79 g Wasser aus der Mutterlauge der umkristallisierten Masse bilden sich weitere 24,1 g Salz in Form von Monohydrat gleichfalls mit einer spez. Drehung [ai22 = 8,10 (C = 4; H20).
• Die so erhaltene Salzmasse (91,3 g) wird in 500 ml Wasser gelöst, worauf diese Lösung über eine Kolonne geleitet wird, welche 200 ml starksaurer Ionenaustauscher in der H -Form (Dowex 50 H+) enthält. Die hindurchgehende Flüssigkeit, eine wässerige Lösung von (-)-LevulinsEurehydantoin, wird aufgefangen. Nach der Salzlösung wird entmineralisiertes Wasser über die Kolonne hinubergeleitet und die hindurchströmende Flüssigkeit aufgefangen, bis das pH dieser Flüssigkeit dem Wert 7 gleichkommt und sich in ihr kein Levulinsäurehydantoin mehr befindet. Die so aufgefangenen Lösungen von (-)-Levulinsäurehydantoin werden unter ermassigtem Druck trockengedampft. Es bilden sich 48,5 g optisch reines (-)-Levulinsäurehydantoin mit einer spez. Drehung [<x]22 = -16,50 (C = 4; H20), entsprechend einem Wirkungsgrad von etwa 70 %, D-bezogen auf die ursprüngliche Menge (-)-Levulinsäurehydantoin in der racemischen Säure.
• Das an den Ionenaustauscher gebundene L-Lysin kann mit verdünntem Ammoniakwasser eluiert werden. Durch Verdampfung des Ammoniaks aus der so erhaltenen Lösung fällt eine wässerige Lösung von L-Lysin an, welche erneut verwendet werden kann.
• Beispiel II Durch AusfUhrung der optischen Spaltung mit D-Lysin kann auf dieselbe Weise wie in Beispiel I das (+)-Levulinsäurehydantoin in optisch reiner Form gewonnen werden.

Claims (4)

1. PATENTANSPRÜCHE

   Verfahren zur optischen Spaltung racemischer -[5-(5-Methylhydantoin) J-propionsäure, dadurch gekennzeichnet, dass man die optische Spaltung gemäss einer an sich bekannten Methode der Salzbildung mit einer optisch aktiven Base durchführt und als optisch aktive Base optisch aktives Lysin verwendet.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man bei der optischen Spaltung Wasser als Losungsmittel verwendet.
3. 3. Die optisch aktiven Formen von ß-[5-(5-Methylhydantoin]-propionsäure.
4. 4. Das Ammoniumsalz der Verbindungen gemass Anspruch 3.