DE1768114A1

DE1768114A1 - Verfahren zur Herstellung von alpha-Ketoglutarsaeure

Info

Publication number: DE1768114A1
Application number: DE19681768114
Authority: DE
Inventors: Helmut Dr Timmler; Richard Dr Wegler
Original assignee: Bayer AG
Current assignee: Bayer AG
Priority date: 1968-04-02
Filing date: 1968-04-02
Publication date: 1971-10-07
Also published as: GB1199547A; NL6904880A; BE730942A; IL31726A; FR2005402A1; CH509960A; IL31726A0

Description

FARBENFABRIKEN BAYERAG_17681n LEVERKUSEN-Beyerwerk FAfENT-A(TElLUNC

O 1. APR. ₁₉₆₈ Verfahren zur Herstellung von ^-Ketoglutarsäure

Die vorliegende Erfindung betrifft ein neues,

elegantes Verfahren zur Herstellung von Of -Keto- ' ^ glutarsäure, welche als Zwischenprodukt für die

Gewinnung wertvoller Pflanzenschutzmittel, besonders

auf Phoephorsäureester-ijasis Verwendung finden kann.

Aus "Organic Syntheses", Sammelband III (1955)» Seite 510 ist bereits bekannt, o(-Ketoglutarsäure durch Kondensation von Bernsteinsäurediäthyl^ster mit Oxalsäurediäthylester sowie anschließende saure Hydrolyse und Decarboxylierung des zunächst entstehenden * Ot-Ketotricarbonsäuretriäthyleeters herzustellen.

Weiterhin wird in "Journal of the chemical society", Bd. 119 (1921), Seiten 326, 2014- und 2019 die Herstellung von ^-Ketoglutarsäure durch Hydrolyse von d ,ot'-Dibromglutarsäureäthylester, 0( ,ß-Dibromglut ar säure bzw. &-3romglutarsäureäthyleeter beschrieben.

Sämtliche bekannten Verfahren besitzen jedoch schwerwiegende Nachteile.

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So muß man bei der Methode gemäß "Organic Syntheses" (loc.cit.) zur Erzielung guter Ausbeuten in Gegenwart von Kaliumalkoholat als Kondensationemittel arbeiten. Außerdem wird durch die notwendige Decarboxylierung des als Ausgangematerial zu verwendenden üernsteinsäureeeters nur etwa die Hälfte desselben zur Ketoglutarsäure umgesetzt. Schließlich ist es notwendig, die Reaktion in absolut wasserfreiem Medium durchzuführen. Jb¹Ur eine Durchführung im technischen Maßstab ist dieses Laboratoriumsverfahren daher nicht geeignet.

Die übrigen oben erwähnten Methoden besitzen überhaupt keine praktische Bedeutung, da die hierfür hotwendigen Ausgangssubstanzen nur sehr schwer zugänglich sind, die Ketoglutarsäure neben hydroxjglutar-, Cyclopropancarbon- und ungesättigten Carbonsäuren lediglich ale Nebenprodukt anfällt und von diesen kaum abzutrennen ist.

Es'wurde nun gefunden, daß (!(-Ketoglutarsäure In technisch einfacher Weise mit sehr guten Ausbeuten und in hervorragender Reinheit erhalten wird, wenn man <f ,<f dichlorglutarsaure Alkali- oder Brdalkaliaalse in wässriger Lösung oder Suspension mit Salzen aua schwachen Säuren und starken Basen bei erhöhter Temperatur umsetzt. Der glatte und einheitliche Verlauf des erfindungegemäßen Verfahrens ist völlig überraschend. Br konnte in keiner Weise vorausgesehen werden, denn es iet bekannt, daß die Hydrolyse von Halogenglutarsäuren,

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z.B. 0(-Brom- sowie öt,ß- oder of, <k *-Dibromglutarsäure zu einer Vielzahl verschiedener, nur schwer zu trennender Produkte führt (s. "Journal of the Chemical Society", loc.cit.).

Verwendet man °(,0(-dichlorglutar8aure8 Natrium und Natriumbenzoat als Ausgangematerialien, so kann die verfahrensgenäfie Reaktion durch das folgende lOrmelschema wiedergegeben werden:

^COONa ^COONa

CH₂ CH₂

CH₂ + 2C₆H₅COOHa + H₂O » CH₂ + 2HaCl + 20_βΗ^3 00Η

ι ι

C-Cl „ _Q

COOHa ^C00Na

Die al β Auegangesubstanz benötigte Q', (Ä-Dichlorglutarsäure ist heute auch in technischen Mengen durch Anlagerung von Dichloreesigsäureeater an Acrylsäureester leicht zugänglich (vgl. die Deutsche Patentschrift 1.134.984 sowie "Zeitschrift für Angewandte Chemie", Bd. 72 (1960), Seite 1001).

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Von den ale zweite Ausgangekomponente zu verwendenden. Salzen schwacher Säuren und starker Basen können solche organischer und anorganischer Natur eingesetzt werden. .bevorzugt finden dabei die Alkali- oder Ammoniumsalze Anwendung. Beispielsweise seien genannt: Natrium- und &aliumformiat, -acetat, -propionat und -benzoat.

Ferner haben sich für den genannten Zweck auch Alkalicarbonate, -hydrogencarbonate, -borate, -phosphate oder -hydrogenphosphate bewährt.

Wie oben bereits erwähnt, wird die verfahrensgemäße Umsetzung in wässrigem Medium und bei erhöhter Temperatur, vorzugsweise dem Siedepunkt der wässrigen Lösung oder Suspension durchgeführt.

Wie aus obigem Keaktionsschema hervorgeht, verwendet man pro Mol °(,Ot-dichlorglutarsauren Salzes etwa 2 Mol de· betreffenden Salzes aus schwacher Säure und starker Base. Ein überschuss des letzteren ist zwar unschädlich, führt jedoch zu keiner Steigerung der Ausbeute an ^Ketoglutarsäure .

Ferner hat es sich als zweckmäßig erwiesen, das Keaktionsgemisch nach Vereinigung der Auegangskomponenten zur Vervollständigung der Umsetzung noch längere Zeit (24. bis 72 Stunden) weiterzurühren. Man erhält in dieeem Fall« das Verfahrensprodukt in besonders guter Ausbeute und Reinheit.

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Die Aufarbeitung des Reaktionsgemische8 geschieht in üblicher Weise durch Abtrennen der anfallenden Nebenprodukte (Hilfsäure und Alkalichlorid) und Eindampfen der Lösung. Die im Rückstand hinterbleibende 0f-Ketoglutarsäure ist für die meisten Verwendungszwecke bereite rein genug. Falls notwendig oder erwünscht» kann sie jedoch durch Lösen des Rohprodukte in warmem Essigsäureäthylester unter 'Zusatz von Tierkohle und Wiederauafallen mit Petroläther leicht weiter «ereinigt werden.

Nach einer besonderen AusfUhrungeform dee beanspruchten Verfahrens geht man nicht von der freien (X, cC-Dichlorglutarsäure bzw. deren Alkali- oder deren Srdalkallsalzen aus, sondern verseift die entsprechenden Dialkyl-, vorzugsweise Dimethyl- oder -äthylester wie sie gemäß der Deutschen Patentschrift 1,134,984 erhalten werden, zunächst in wässriger Lösung mit Alkalien und setzt die Verseifungeprodukte in einem "Eintopf"-Verfahren onnt zwischenzeitliche Isolierung oder Reinigung «nechlieSend sofort mit den betreffenden Salzen aus schwachen Säuren und starken Basen weiter ura.

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Die Vorteile dee erfindungsgemäßen Verfahrens gegenüber dem Stand der Technik liegen klar auf der Hand. Sie bestehen vor allem in der leichten Zugänglichkeit der ale Ausgangematerial benötigten (X ,0.-Dichiorglutareäure eowie der Hilfeatoffe, ferner im glatten, einstufigen Verlauf der Umsetzung.

Pie Oi-Ketoglutarsäure ist - wie schon erwähnt - ein wertvolles Zwischenprodukt zur Herstellung von Pflanzenschutzmitteln, in die sie vor allem durch Phosphorylierung übergeführt werden kann. Ferner dient das Produkt als Ausgangematerial zur Synthese bestimmter heterocycliecher Verbindungen, welche ebenfalls als Schädlingsbekämpfungsmittel Verwendung linden.

Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung näher: Beispiel 1;

löst 667 g dt oi-Dichlorglutarsäure vom Schmelzpunkt 103 C (hergestellt durch saure Hydrolyse dee «ntsprechenden Dimethyl- oder -äthylesters) in 5 1 Wasser und neutralisiert die Lösung unter Außenkühlung mit 200 g Natriumhydroxyd in 1,25 1 Wasser. Nach Zusatz von 725 g Natriumbenzoat wird das iieaktionsgemiBch 48 Stunden zum äjsden erhitzt, dann auf Baua»*emperatur abgekühlt und ä„i «usgeaoniedene Benzoesäure abgesaugt. Bas Piltrats äfciert, mn Bit Salzsäure an bis es tinen p^-Wert von ? '»ο?^tst. Bi^ hierbei

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erneut ausfallende Benzoesäure wird wiederum abgetrennt. Anschließend daapft man das PiItrat zur Trockene ein. Zwecke Abtrennung des als weiteres Nebenprodukt entstandenen Natriumchlorids wird der Rück stand mit4 1 Aceton verrieben. Die ungelösten Anteile saugt man ab. Schließlich wird die Aceton-Löeung zur Trockene verdampft. Als Rückstand hinterbleiben 325 g (89 l· der Theorie) OC-Ketoglutarsäure, die bei 108 bis 111⁰C schmilzt und für die meisten Umsetzungen rein genug ist. Zwecks weiterer Reinigung kann man das Rohprodukt in 2,5 1 warmem Eeeigeäureäthyleeter lösen. Die Lösung wird mit Tierkohle versetzt, filtriert und die reine (^-Ketoglutarsäure aus dem PiItrat nach dem Abkühlen auf Raumtemperatur durch Zugabe von 2,5 1 Petroläther ausgefällt. Man erhält auf diese Weise 300 g (81 Jt der Theorie) eines Produktes vom Schmelzpunkt 113⁰C. Bei Verwendung äquivalenter Mengen Natriumacet<?t bzw. -hydrogencarbonat anstelle von Natriumbenzoet urser scnst gleichen Bedingungen können ähnlich gute Ergebnis«« erzielt werden. |

Beispiel 2:

Eine Lösung von 229 g (1 Hol) öCcC-Bichlorgluiarsäuredimethylester in 1 1 Wasser wird tropfenweise unter Rühren und intensiver Außenkühlung innerhalb von etwa 4 Stunden mit 80 g Hatriuehydroxyd - gelöst in 1,5 1 Wasser -

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versetzt und das Reaktionsgemisch snschlieSend Übet* Niönt bei Raumtemperatur gerührt. Die erhaltene Lösung lit dann klar und reagiert neutral. Man fügt 300 g Netriutnbenzoat Ku der Mischung. Danach wird sie 48 Stunden zum Sieden efhitSt* auf Raumtemperatur abgekühlt, von den ungelöst .gebliebenen An* teilen durch Absaugen befreit, das Filtrat mit koneentrierter Salzsäure angesäuert, die ausgeschiedene Benzoesäure wiederum abgesaugt und die wässrige Mutterlauge bei niedriger Temperatur (ca. 40⁰C) am Rotationeverdaiipfer zur Trockne gebrecht. Das dabei anfallende Natriumchlorid entfernt man wie in Beispiel 1 beschrieben mit Aceton und verdampft schließlich das Lösungsmittel. Der hinterbleibende Rückstand erstarrt kristallin. Die auf diese Weise erhaltene <sC-Ketoglutareäure schmilzt bei 109 bis 111⁰C. Die Ausbeute beträgt 115 g (84 $> der Theorie).

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Claims

Patentansprüche:

1) Verfahren zur Herstellung von ol-Ketoglut ar säure, dadurch gekennzeichnet, daß manoi, o(-dichlorglutarsaure Alkali- oder Erdalkaliaalze in wässriger Lösung oder Suspension mit Salzen aus schwachen Säuren und starken Basen bei erhöhter Temperatur umsetzt.

2) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß man bei Siedetemperatur des Reaktionsgemischeβ arbeitet

3) Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man pro Mol des Oi, oC-dichlorglutarsauren Salzes etwa 2 Mol des betreffenden Salzes aus schwacher Säure und starker Base einsetzt.

4) Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man als Ausgang θ sub stanz o(, o(-di chi orglut ar saures Natrium verwendet.

5) Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man als Salze schwacher Säuren und starker Basen die Alkali- oder Ammoniumsalze der Ameisen-, Essig-, Propion- oder Benzoesäure bzw. Alkalicarbonate, -hydrogen-carbonate, -borate, -phosphate oder -hydrogenphosphate einsetzt.

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6) Verfahren nach Anspruch 1 bis 5$ dadurch gekennzeichnet, daß man oC,£\ -Dichlorglutaraäure-dialkyleater, vorzugsweise .dimethyl- oder -äthyleater in wässriger Lösung mit Allalien ι verseift und die erhaltenen Verseif ungaprodukte ohne zwischenzeitliche Isolierung oder Reinigung anschließend nit den betreffenden Salzen aus schwachen Säuren und starken Basen umsetzt.

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