Способ приготовления катализатора для рацемизации оптически активных аминокислот Советский патент 1979 года по МПК B01J37/00 C07C99/00 

Изобретение относится к химическом-/ синте ЗУ а-аминокислот и .состоит в получении гетерогенных катализаторов рацемизашт оптически активных аминокислот на основе полимеров, содержащих структуру салицилового альдегида. При химическом синтезе аминокислот рацемизация их D-изомероБ является необходимой стадией, повышающей выход целевого продукта вдвое. Известен способ получения катализатора для рацемизации аминокислот, заключающийся в том что сополимер стирола с дивинилбензолом подвергают нитрованию, восстановлению, диазотированию и конденсации с салицилсодержащим соединением 11. Однако катализаторы, полученные этим способом, имеют низкую каталитическую активность оии рацемизуют L-лизин при 100°С за 80-100 ч. Ближайшим к предлагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту является способ получения катализатора для рацемизации оптически активных аминокислот путем обработки полимерной матрицы салицилсодержащим соединением при 20-100°С в инертном органическом растворителе, причем в качестве полимерной матрицы использутот матрицу, содержащую аминные группы, а в качестве салицилеодержащего соединения - галоидметильные производные салицилового альдегида 2. Полученные катализаторы включают звенья следующей структуры; к-снгСНзОН Катализаторы имеют емкость по альдегидым группам 1,5-2,0 и хорошо набухат в воде (1,5-2,0 мл/г). Они рацемизуют лиин - труднорацемизуемую аминокислоту - в рисутствии ионов меад полностью при 100° С а 6-10 ч. Од11ако способ получения такого катализаора имеет следующие особенности: применение труднодоступных галоицметильных производных салицилового альдегида; в структуре катализаторов присугствует углерод-азотная связь, которая.нестабильна при 70-100°С в условиях рацемизации. Следствием этого является деструкция катализаторов и загрязне1ше реакционных растворов; деструкция катализаторов резко снижает их активность, сокращая тем самым срок службы, так, после нагревания катализаторов при 100° С в течение 250 ч в условитх рацемизации, их активность снижается в 15-20 раз. Целью изобретения является упрощение спо соба и получеш е катализатора с повышенной стабильностью. ,Цля достижения этий це.пи в предлагаемом способе приготовления катализатора для рацемизации оптически активных аминокислот путем обработки полимерной ыатртцл салишшсодержащим соединением при 20-100° С в инертном оргагшческом растворителе в качестве полимернгш матрицы используют матрицу, содер--снг

CHgCH

сио

Емкость по альдегвдным группам составляет 1,5-3,0 мг-э/Г;, а HanKjHe гидрофшзьных., суль фо- ИЛИ карооксдазьных гругш снособствует зпзчительнсму (0,9-2,0 мл/г) на5уха -шю катап:-.:: аторов к ......де.

Зна ш1йяьное содержа,1ше в кглз.пизаторах структуртлх звеньев салнщшозого альдегида и гидрофильных групп обеспечивает ЕК высокую каталитическую актртносхь - они поткх к-о рацемизуют Ьлизш при 100°С за 6-12 ч.

Из-за отсутствия в структуре нестабапьньп- в условиях рацемизащ-ш связей катализаторы устойч5шы к деструкшта. После термоотатнрСЗаНИ.Я при 100°С в условиях рацемизации в :-;.ий кие 250 ч их каталитическая активность yivrsHbщаетсй менее, чем в 2 раза, к растворы амшюсно

CHg СН -- « - CHjCH

torn

сно

кислот не загрязняются продуктами деструкции хагдлизаторов.

Катализаторы, полученные предлагаемым способом, по своей устойчивости значительно превосходят известные типы гетерогенных катализаторов рацемизации аминокислот.

Исполъзова1ше в качестве исходных продук10В хгОрметшгйроБаннььх и сульфохлорированхых полимеров, вьшускаемых промьшше шостью значт тельно упрощает технологию получешя предлагаемых катализаторов.

Пример. 1г хлорметилировакного U2 вес. % С1) сополимера стирола с дивинилбейзолом (0,5 Бес.%) выдерживает в течение 1 ч 3 6 мл нитробензола, зятем добавляют 0,9 г салищиового альдегида, 0,4 г SnCU, перемеитвают и нагревают при 40° С в течение 20 ч. Реакхсащую хлорметильные, сульфохлоридные или карбоксихлоридные группы, в качестве салицилсодержащего соединения - салициловый альдегид, обработку матрицы ведут в присутствии катализатора Фриделя-Г рафтса с последующей обработкой полученного продз та при сульфирующим агентом, например серной кислотой, или водным раствором едкой щелочи. Отличительными признаками предлагаемого способа являются использование в качестве полимерной матрицы матрицы, содержащей хлорметильные, сульфохлоридные или карбоксихлоридные группы, в качестве салицилсодержащего соединения - салицилового альдегида, проведение обработки матрицы в присутствии катализатора Фридеяя-Крафтса с последующей обработкой полученного продукта при 0-100°С сульфируюцщм агентом или водным раствором едкой щелозд. Катализаторы, предлагаемым способом, представляя собой полимеры, которые включают звенья следующей структуры: 56 ция проходит на 92-95%, в полимере остается 1,0-1,4% С1. Затем продукт промывают дихлор этаном и, не высушивая, добавляют 10 мл 95% ной серной кислоты. Продукт нагревают с серной кислотой при 80° С в течение 5 ч. После эт го продукт промьгеают последовательно 70,- 50 30%-ными растворами серной кислоты, водой и высушивают при 80°С. Характеристики катализатора: содержание альдегидных групп 1,8-2,0 , содержание сульфогрупп 2,6-2,9 мг.э/г, набуха1ше в воде 1,6-1,8 мл/г. 0,5 г полученного катализатора и 10 мл рас /вора, содержащего 1 г L-лизина и 0,025 г ,CuCl2 2H2O (рН 9,5) нагревают в запаянной ампуле при 100° С. За степенью рацемизации еле дят по изменению угла вращения раствора. В ук занных условиях L-лизин рацемизуется полность за 6,5 ч. Пример 2. 1г сульфохлорированного (16 вес.% С1) сополимера стирола с дивинилбен золом (8 вес.%) вьщерживают NB течение 1 ч в 7 мл нитробензола, затем добавляют 1,2 г салицилового альдегида, 0,3 г SnCU, перемешивают и нагревают при 80°С в течение 10 ч. Реакщш проходит на 55-60%, в полимере остается 7,2.6,4% С1. После этого продукт промывают ацетоном и водой и иагревак т в 20 мл 1 н. раствора NaOH при 80°С в течение 1 ч. Затем продукт промывают водой и высушивают при 80° С. Характеристики катализатора: содержание альдегидных групп 1,7-1,9 мго/г, содержание сульфогрупп 1,7-1,9 мг- з/г, набухание в воде 1,4-1,5 мл/г. Процесс рацетпизации проводят аналогично примеру 1.-L-лизий рацемизуется полностью за 11 ч. Примерз. 1г полиакрилоилхлорида (36 вес.% С1) вьздержнвают в течение 3 ч в 7 м дихлорэтана, затем добавляют 1,0 г салицилового альдегида, 0,2 г ZnClj, перемешивают и на гревают при 70° С в течение 25 ч. Реакция проходит на 45-50%, в полимере остается 16-18 вес.% С1. После этого продукт промывают ацетоном и водой и выдерживают в 10 мл 1 н. раствора NaOH при 80° С в течение 1 ч. Затем продукт промывают водой и высушивают при 80°С. Характеристики катализатора: содержание альдегидных групп 1.6-1,8 мг.э/г, содержание карбоксильных групп 4,1-4,3 мг-з/г, набухание в воде 0,9-1,1 мл/г. Процесс рацемизации проводят аналогично примеру 1. L-лизии рацемизуется полностью за 9 ч. П р и м е р 4. 0,5 г катализатора, полученного аналогично примеру 1 н 10 мл раствора, содержащего 1 г Ц-люина и 0,025 г 2Н20 (рН 9,5), нагревают в запаянной ампуле при 100°С в течение 250 ч в атмосфере азота. Затем катализатор промывают 2 н. раствором HCI, водой и проводят на нем рацемизацшо .-лизина аналогично примеру 1. Рацег.1изация проходит полностью за 11,7 ч. Такимобразом, активность катализатора в условиях рацемизации за 250 ч (40 рабочих циклов) уменьшается в ,8 раза. Пример 5. 1г хлорметилированного сополимера стирола, такого, как в примере 1, выдерживают в течение 1 ч в 10 мл хлорбензола, :затем добавляют 1 г салицилового альдепада, 0,5 г ZnClj, перемешивают и нагревают при 100 С в течение 2 ч. Затем продукт промьшают дихлорэтаном и, не высушивая, добавляют 10 мл 1 М раствора НЗОзС в дихлорэтане и вьщержнвают в течение 2. ч при 50°С,:, далее промывают продукт ацетоном, водой и вьщерживают в 10 мл 2н. раствора NaOH при 60°С в течение 3ч. После ; этого продукт промьшагот водой и высушивают под вакуумом, выход 1,2 г. Характеристики проAyjcTa: содержание альдегидных групп 1,4-1,5 М1чэ/г, содержание сулъфогрупп 2,5-2,7 мг,з/г, набухание в воде 1,5 |цл/г. 0,5 г полученного катализатора рацемизутот L-лизин, как описано в примере 1, полностью за 8 ч. П р и м е р 6. Поступают аналогично примеру 5. При этом вместо раствора HSOsCI к продукту добавляют 5 мл 96%-ной серной кислоты и выдерживают при 100°С в течение 40 мин. После этого продукт промывают этиловым спиртом, водой и высушит: ают под вакуумом, выход 1,3 г. Характерисписи продукта: содержание альдегидных групп 1,6-1,8 мг.э/г, содержание сульфогрупп 2,6-2,8 мт.э/г, набуха ше в воде 1,61,7 мл/г. 0,5 г по.1ученного катализатора радемизуют f L-лизин как описано в примере 1, полностью за 7 ч. Пример 7- IT полиакр11поил1чпорида (36 Еес.% Ci, набухшете в дихлорэтане 2,2 мл/г удельный объем набухшего подимера 2,7 мл/г, размер гранул 0,3-0,5 мм) зьщерживают в течение 3 ч в 10 мл нитробензола, затем добавляют 1 г салицилового альдегида 0,3 г SbSls, перемецпюают и нагревают при 80° С в течега1е 10 ч. После этого продукт промьшают ацетоном, водой, добавзшют 30 мл Й1. водного раствори КОН и нагревают ирк 40°С в течение 15 ч. Затем продукт промывают 5н. раствором HCI одой и высушивают под вакуумом, выход 1,28 г. Характеристики продукта: содержание альегид1 ых грутш 1,6-1,9 мг.э/г, содержание кгроксильных групп 4,0-4,2 , наб}осанне в оде 1,0-1,2 мл/г. 0,5 г полученного катализатора рацемизуют -лизин, как описано в примере 1, полностью а 9,5 ч.

76867548

Формула изобретенияпы, в качестве салшшлсодержашего соединения

Способ приготовления катализатора для ра-матрицы ведут в присутствии катализатора Фрицемизации оптически активных аминокислот пу-деля - Крафтса с последующей обработкой по-,

тем обработки полимерной матрицы салицил- 5лученного продукта при О- 100°С сульфирующим

содержащим соединением при 20-100°С в инерт-агентом, например серной кислотой, или водным

ном органическом растворителе, отличаю-раствором едкой щелочи.

щ и и с я тем, что, с целью упрощения спосо-Источники информации, принятые во внимаба и получения катализатора с повышенной ста-ние при экспертизе

бильностью, в качестве полимерной матрицы ис- ° 1, Bull. Chem.Soc. Jap., 36, 734, 1963. пользуют матрицу, содержацгую хлорметильные,2. Авторское свидетельство СССР по заявсульфохлоридные или карбоксихлоридные фуп-ке № 2370515/04, 09.06.76 (прототип).

используют салициловый альдегид и обработку