DE2158562C3 - Verfahren zur Herstellung von Glutaminsäure-5-methylester - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von Glutaminsäure-5-methylesterInfo
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C229/00—Compounds containing amino and carboxyl groups bound to the same carbon skeleton
- C07C229/02—Compounds containing amino and carboxyl groups bound to the same carbon skeleton having amino and carboxyl groups bound to acyclic carbon atoms of the same carbon skeleton
- C07C229/04—Compounds containing amino and carboxyl groups bound to the same carbon skeleton having amino and carboxyl groups bound to acyclic carbon atoms of the same carbon skeleton the carbon skeleton being acyclic and saturated
- C07C229/24—Compounds containing amino and carboxyl groups bound to the same carbon skeleton having amino and carboxyl groups bound to acyclic carbon atoms of the same carbon skeleton the carbon skeleton being acyclic and saturated having more than one carboxyl group bound to the carbon skeleton, e.g. aspartic acid
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Description
Glutaminsäure-5-methylester ist ein wertvolles Zwischenprodukt zur Herstellung von Polyglutaminsäureester-Kunststoffen
und -Fasern.
Es sind viele Verfahren zur Herstellung von « Glutaminsäure-5-methylester bekannt Solche Verfahren
sind z. B. in den japanischen Patenveröffentlichungen Nr. 11965/1963 (Chem. Abstracts 59, 14111c),
6656/1964 (Chem. Abstracts 61, 13419d), 24 441/1964,
24 878/1964 (Chem. Abstracts 62, 13234b) 26 251/1965 und 6263/1966 (Chem. Abstracts 65, 5528h) und in der
US-PS 25 61323 beschrieben. Amtliche bekannten
Verfahren haben jedoch bes'immte Nachteile, wodurch sich Schwierigkeiten bei der Durchf." iirung in industriellem
Maßstab ergeben. Bei einigen dieser Verfahren wird .i<
z. B. Chlorwasserstoffgas benötigt, das teuer ist, korrodierend wirkt und dessen Verwendung besondere
Maßnahmen erfordert. Hierbei wird das Reaktionsprodukt in Form des sehr hygroskopischen und korrodierend
wirkenden Hydrochloride isoliert. Bei einigen der bekannten Verfahren werden zur Isolierung des
Glutaminsäure-5-methylesters teure und schwierig
zurückgewinnbare Lösungsmittel benötigt.
Aufgabe der Erfindung war es daher, ein einfaches und billig durchführbares Verfahren zur Herslellung von
Glutaminsäure-5-methylester in industriellem Maßstab zur Verfügung zu stellen. Diese Aufgabe wird durch die
Erfindung gelöst.
Gegenstand der Erfindung ist somit ein Verfahren zur Herstellung von Glutaminsäure-5-methylester durch y
Veresterung von Glutaminsäure mit Methanol und Schwefelsäure, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man
das Reaktionsgemisch mit einer wäßrigen Lösung eines Alkalimetallhydroxids, eines Alkalimetallcarbonats oder
eines Alkalimetallbicarbonats neutralisiert, das ausge- \s
fallene kristalline Alkalimetallsulfat abtrennt und den Glutaminsäure-5-methylester aus der so erhaltenen
Lösung isoliert.
Das erfindungsgemäße Verfahren unterscheidet sich in vorteilhafter Weise dadurch von bekannten Verfatv ho
ren, daß billige Reagentien und Lösungsmittel eingesetzt werden. Ferner wirken die eingesetzten Reagentien
nicht korrodierend. Nach dem Neutralisieren läßt sich das ausgefallene kristalline Alkaiimetallsulfat leicht
abfiltrieren, und die nach der Kristallisation des "-Glutaminsäure-5-methylesters
erhaltene Mutterlauge enthält neben Glutaminsäuredimethylester und Glutaminsäure
nur wenige Verunreinigungen. Ein weiterer Vorteil ist, daß Glutaminsäure durch Hydrolyse des
vorliegenden Glutaminsäuredimethylesters mit einer geringen Menge einer basisch reagierenden Alkalimetallverbindung
zurückgewonnen werden kann.
Im erfindungsgemäßen Verfahren läßt sich der Glutaminsäure-5-methylester wegen seiner äußerst
hohen Löslichkeit in dem Methanol-Wasser-Gemisch leicht durch Filtration von dem in kristalliner Form
anfallenden Alkaiimetallsulfat abtrennen.
Die so erhaltene Lösung des Glutaminsäure-5-methylesters
in dem Methanol-Wasser-Gemisch wird dann eingeengt und zur Kristallisation des Glutaminsäure-5-methylesters
mit Methanol versetzt
Bei der Umsetzung von Glutaminsäure mit Schwefelsäure und Methanol wird zuerst die Carboxylgruppe in
5-Stellung verestert Die Veresterung wird im allgemeinen bei einem Molverhältnis von Schwefelsäure zu
Glutaminsäure von 1,1 :1 bis 13 :1 durchgeführt Das
Molverhältnis von Methanol zu Glutaminsäure beträgt vorzugsweise 10:1 bis 30:1. Die Veresterung wird
vorzugsweise bei Temperaturen von 20 bis 30°C durchgeführt Die Umsetzungszeit beträgt im allgemeinen
etwa 60 bis 120 Minuten. Das erfindungsgemäß erhaltene Reaktionsprodukt besteht hauptsächlich aus
Glutaminsäure-5-methylester; es enthält geringe Mengen Glutaminsäuredimethylester, Giutaminsäure-1-methylester
und nicht umgesetzte Glutaminsäure.
Das Glutaminsäure-5-methylester liegt zunächst in Form des Sulfats vor. Der freie GIutaminsäure-5-methylester
wird durdi Neutralisieren mit einem Alkalimetallhydroxid,
einem Alkalimetallcarbonat oder einem Alkalimetallbicarbonat erhalten. Aus der US-PS
25 61 323 ist die Verwendung von Aminen als Base bekannt, und der Glutaminsäure-5-methylester wird in
kristalliner Form erhalten. Amine sind jedoch teure Verbindungen, und zu ihrer Zurückgewinnung sind
komplizierte Maßnahmen erforderlich. Nach dem Verfahren der vorliegenden Erfindung werden billige
Alkalimetallhydroxide, Alkalimetallcarbonate und Alkalimetallcarbonate
zur Neutralisation des Reaktionsgemisches verwendet. Bevorzugt sind die entsprechenden
Kalium- und Natriumverbindungen. Das ausgefallene kristalline Alkaiimetallsulfat wird im allgemeinen durch
Filtration abgetrennt.
Der durch Hydrolyse oder während der Filtration des Alkalimetallsulfats auftretende Verlust an Glutaminsäure-5-methylester
ist temperaturabhängig. Wenn die Temperatur beim Neutralisieren unterhalb von etwa
15°C gehalten wird, tritt keine wesentliche Hydrolyse
des Glutaminsäure-5-methylesters ein. Ferner ist die Löslichkeit des Glutaminsäure-5-methylesters in einem
Niethanoi-Wasser-Gemisch bei Temperaturen von etwa 10°C sehr gering. In der Zeichnung ist die Löslichkeit
des Glutaminsäure-5-methylesters in einem Methanol-Wasser-Gemisch dargestellt. Bei einem Methanolgehalt
des Lösungsmittels von etwa 60 Gewichtsprozent beträgt die Löslichkeit des Glutaminsäure-5-methylesters
etwa 20 g/100 ml. Die Löslichkeit des Alkalimetallsulfats bei dieser Zusammensetzung des Lösungsmittels
ist praktisch Null. Der Glutaminsäure-5-methylester
und das Alkaiimetallsulfat können durch eine entsprechende Einstellung der Methanolkonzentration vollständig
voneinander getrennt werden. Das Alkaiimetallsulfat fällt in kristalliner Form aus dem Reaktionsgemisch
aus und kann leicht abfiltriert werden. Die Lösung des Glutaminsäure-5-methylersters enthält als Verunreinigungen
geringe Mengen von Glutaminsäuredimethylester und Glutaminsäure. Aus dieser Lösung kann
jedoch durch Konzentrieren und anschließende Methanolzugabe
der Glutaminsäure-5-methylester in hoher Reinheit und in hohen Ausbeuten erhalten werden.
Die Beispiele erläutern die Erfindung.
Die Beispiele erläutern die Erfindung.
70 g Glutaminsäure werden in 370 g Methanol suspendiert, und die Suspension wird in einen Liter
fassenden, m'.t einem Rührer versehenen Kolben
eingebracht Diese Suspension wird tropfenweise mit 56 g Schwefelsäure versetzt wobei die Temperatur auf
27° C gehalten wird. Nach vollständiger Zugabe der
Schwefelsäure wird das Gemisch 120 Minuten auf der sich ergebenden Temperatur gehalten. Das Gemisch
wird danach auf 00C abgekühlt und tropfenweise mit
einer Lösung von 64 g Kaliumhydroxid in 230 g Wasser versetzt. Die Temperatur wird während der Neutralisation
durch Kühlen des Kolbens unter 100C gehalten. Der gebildete Niederschlag wird abfiltriert, und der
Filterkuchen wird mit einem Gemisch von 60 g Methanol und 40 g Wasser gewaschen und getrocknet
Nach dem Trocknen werden 99 g Kaliumsulfat erhalten.
Das Filtrat wird mit den Waschflüssigkeiten vereinigt
Das Gemisch wird unter vermindertem Druck auf ein Gewicht von 82 g konzentriert Das Konzentrat wird
mit 80 g Methanol versetzt, und die gebildeten Kristalle werden abfiltriert und mit Methanol gewaschen. Nach
dem Trocknen werden 65,5 g (80 Prozent der Theorie) Glutaminsäure-5-methylester vom F. 193° C erhalten.
DasProdukt ergibt auf dem Papierchromatogramm nur einen Fleck. Die Reinheit wird durch Bestimmung des
Stickstoffgehaltes nach Kjeldahl geprüft und beträgt 99,5 Prozent
Die Veresterung und die Neutralisation werden gemäß Beispiel 1 durchgeführt, mit der Ausnahme, daß
anstelle der Kalilauge eine Lösung von 46 g Natriumhydroxid in 330 g Wasser verwendet wird. Nach der
tropfenweisen Zugabe dieser Natronlauge wird der erhaltene Niederschlag abfiltriert und der Filterkuchen
mit einem Gemisch von 120 g Methanol und 80 g Wasser gewaschen. Nach der weiteren Aufarbeitung
werden 59 g (77 Prozent der Theorie) trockener, kristalliner Glutaminsäure-5-methylester vom F. 192° C
erhalten. Das Produkt ergibt auf dem Papierchromatogramm nur einen Fleck. Die Reinheit wird durch die
Bestimmung des Stickstoffgehaltes nach Kjeldahl geprüft und beträgt 99 Prozent
Das Verfahren wird gemäß Beispiel 1 durchgeführt mit der Ausnahme, daß anstelle äer Kalilauge eine
Lösung von 79 g Kaliumcarbonat in 240 g Wasser verwendet wird. Nach dem Trocknen werden 61,0 g
Glutaminsäure-5-methylester mit einer Reinheit von 99,5 Prozent erhalten.
Das Verfahren wird gemäß Beispiel 1 durchgeführt mit der Ausnahme, daß anstelle der Kalilauge eine
Lösung von 92 g Natriumbicarbonat in 330 g Wasser verwendet wird. Nach dem Trocknen werden 60 g
Glutaminsäure-5-methylester mit einer Reinheit von 99 Prozent erhalten.
Claims (2)
1. Verfahren zur Herstellung von Glutaminsäure-5-methyIester
durch Veresterung von Glutaminsäure mit Methanol und Schwefelsäure, dadurch <
gekennzeichnet, daS man das Reaktionsgemisch mit einer wäßrigen Lösung eines Alkalimetallhydroxide,
eines Alkalimetallcarbonats oder eines Alkalimetallbicarbonats neutraiisiert, das ausgefallene
kristalline Alkalimetallsulfat abtrennt und den ■ »
Glutaminsäure-5-methylester aus der so erhaltenen Lösung isoliert
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß man als Alkalimetallhydroxid, Alkaliraetallcarbonat
oder Alkalimetallbicarbonat die i> entsprechenden Kalium- oder Natriumverbindungen
einsetzt
Applications Claiming Priority (1)
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