DE2753829C2 - - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von α-Aminosäuren aus α-Aminonitrilen und deren Salzen durch alkalische Hydrolyse. Sie betrifft insbesondere auch die Herstellung von α-Aminosäuren in racemischer Mischung aus in situ hergestellten Vorläufern von α-Aminonitrilen und deren Salze und deren alkalische Hydrolyse.

α-Aminosäuren sind von unbestreitbarem industriellen Interesse. Einige von ihnen können in der Human- oder Tiermedizin wie auch in Nahrungsmitteln, beispielsweise zur Ergänzung von Nahrungsmitteln, verwendet werden. Andere können in Seifen- oder kosmetischen Zusammensetzungen verwendet werden.

In der älteren Anmeldung DE-OS 26 37 204 wird ein Verfahren zur Herstellung eines α-Aminosäureamids durch Umsetzung eines α-Aminosäurennitrils mit einem Keton in Gegenwart einer Base und anschließende Hydrolyse beschrieben, wobei die Umsetzung in einem wäßrigen Reaktionsmedium bei einem pH von 11 bis 14 in einer Stufe durchgeführt werden soll.

In der DE-OS 15 43 832 wird ein Verfahren zur Herstellung von α-Aminocarbonsäuren beschrieben, wobei ein Aldehyd- oder Ketoncyanhydrin bzw. ein äquimolares Gemisch aus einer Carbonylverbindung und Blausäure in wäßriger Lösung mit Ammoniak und Kohlensäure durch anschließende Isolierung die Aminocarbonsäure hergestellt wird. Hierbei wird bei Temperaturen über 100°C und unter Druck sowie ohne Durchführung einer alkalischen Hydrolyse vorgegangen.

Am häufigsten wurden diese α-Aminosäuren bisher jedoch durch das "Bucherer-Berg-Verfahren" hergestellt. Hierbei führt die Einwirkung von Ammoniumbicarbonat auf das gebildete Aminonitril zur Bildung eines Hydantoins, das dann in basischem Medium zu einem α-Aminosäuresalz hydrolysiert wird. Wenn auch dieses Verfahren bei einem bis zu 90%igem Umsatz des Ausgangaldehyds zur α-Aminosäure einigermaßen wirksam ist, ist es aus den folgenden Gründen dennoch aufwendig: Es muß ein nicht wiedergewinnbarer Überschuß von Ammoniumbicarbonat verwendet werden; es müssen zwei Aufheizphasen eingehalten werden: die erste über zwei Stunden bei Temperaturen in der Größenordnung von 80 bis 100°C zur Bildung des Hydantoins und die zweite über etwa 6 Stunden bei Temperaturen in der Größenordnung von etwa 120 bis 125°C zur Hydrolyse; schließlich werden 1,5 Mol Na₂SO₄, das von sehr geringem wirtschaftlichen Interesse ist, je Mol α-Aminosäure in diesem Verfahren gebildet.

Trotz der Nachteile dieses Verfahrens wurde es bis heute gegenüber dem "Strecker-Verfahren" erheblich bevorzugt, das darin besteht, daß man das α-Aminonitril unmittelbar zum α-Aminoamid und dann zur α-Aminosäure hydrolysiert; hierbei werden Ausbeuten von weniger als 80% bei der Umwandlung des Ausgangsaldehyds in die α- Aminosäure erzielt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung von α-Aminosäuren aus α-Aminonitrilen und deren Salzen durch alkalische Hydrolyse zur Verfügung zu stellen, das unter Vermeidung der aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile vereinfacht ist und insbesondere zu wesentlich höheren Ausbeuten führt.

Die erfindungsgemäße Aufgabe wird dadurch gelöst, daß man ein α-Aminonitril oder dessen Salz in wäßriger Lösung mit einem Mindestgehalt an Wasser von 1 Mol je Mol α-Aminonitril mit 0,1 bis 2 Mol eines Ketons niedrigen Molekulargewichts mit praktisch äquimolaren Mengen von Hydroxid, bezogen auf eingesetztes α-Aminonitril, unter Erwärmen auf etwa 80°C umsetzt. Hierbei wird ein α-Aminonitril oder eines seiner Salze durch Umsetzung in wäßriger Lösung mit mindestens einer Carbonylverbindung in Gegenwart von Hydroxidionen hydrolysiert, wobei die Hydroxidionenkonzentration im wäßrigen Medium recht genau der Konzentration des eingesetzten α-Aminonitrils äquimolar ist, und daß man nach Bildung des α-Aminosäuresalzes die dem eingesetzten α-Aminonitril entsprechende α-Aminosäure extrahiert.

Eine erfindungsgemäße Abänderung des geschilderten Verfahrens besteht darin, daß anstelle des α-Aminonitrils oder dessen Salzes ein Cyanhydrin und Ammoniak; oder ein Aldehyd, Blausäure und Ammoniak; oder ein Aldehyd, Cyanid, Ammoniak und ein Ammoniumsalz in wäßriger bzw. wäßrig- alkoholischer Lösung eingesetzt wird und nach Bildung des α-Aminonitrils oder dessen Salzes dieses in situ in wäßriger Lösung mit einem Mindestgehalt an Wasser von 1 Mol je Mol α- Aminonitril mit 0,1 bis 2 Mol eines Ketons niedrigen Molekulargewichts mit praktisch äquimolaren Mengen von Hydroxid, bezogen auf gebildetes α-Aminonitril, unter Erwärmen auf etwa 80°C umgesetzt wird.

Gemäß einer anderen erfindungsgemäßen Ausführungsform ist der Mindestgehalt an Wasser im Reaktionsmedium 1 Mol Wasser je Mol α-Aminonitril, wodurch dann die Regeneration bzw. Wiedergewinnung der Carbonylverbindung ermöglicht wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist besonders vorteilhaft, wenn man von α-Aminonitrilen der allgemeinen Formel

ausgeht, wobei in der Formel R einem Wasserstoffatom oder einer linearen oder verzweigten Kohlenwasserstoffkette mit 1 bis 12 Kohlenstoffatomen und ggf. einem oder mehreren Heteroatomen wie Schwefel entspricht, wobei die Gruppe R ggf. ein- oder mehrfach, vorzugsweise am Kettenende mit Gruppen wie Hydroxy-, Amino-, Carboxyl-, Phenyl-, Hydroxy- phenyl-, Carboxamid-, Indolyl-, Iminazyl- und/oder Guanidylgruppen substituiert ist, oder wobei R mit Stickstoff in α-Stellung eine gesättigte heterozyklische Gruppe bildet, die mindestens ein Heteroatom wie Stickstoff enthält, wobei diese heterozyklische Gruppe wiederum beispielsweise durch eine Hydroxygruppe substituiert sein kann, das gleiche gilt für Verfahren, wenn man von einem der Salze des entsprechenden α-Aminonitrils ausgeht.

Weitere Merkmale und Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens werden im folgenden näher beschrieben.

Es wurde gefunden, daß man beim Zusatz eines α-Aminonitrils oder eines seiner Salze, wie beispielsweise des Hydrochlorids zu einer wäßrigen Lösung mit Gehalt an einer Carbonylverbindung und Hydroxidionen in niedriger Konzentration (beispielsweise 0,1 bis 0,3 Mol Hydroxid je Mol α-Aminonitril) sehr schnell und quantitativ, selbst bei Zimmertemperatur, das dem eingesetzten α-Aminonitril entsprechende α-Aminoamid erhält. Erhöht man nach Bildung des α-Aminoamids im Reaktionsmedium die Hydroxidkonzentration, bis sie etwa gleich der des Ausgangsnitrils oder etwas größer ist, erhält man das Salz, beispielsweise das Alkalisalz, der dem Ausgangsnitril entsprechenden α-Aminosäure. Um diese zweite Stufe der erfindungsgemäßen chemischen katalytischen Hydrolyse zu begünstigen, wird das Reaktionsmedium vorteilhafterweise auf eine Temperatur in der Größenordnung von etwa 80°C, beispielsweise eine Stunde lang, erhitzt.

Erfindungsgemäß findet die Herstellung einer α-Aminosäure tatsächlich in einer Stufe statt, ohne daß es nötig ist, das als Zwischenstufe gebildete α-Aminoamid zu isolieren. Demnach werden die Hydroxidionen dem wäßrigen Reaktionsmedium auf einmal derart zugesetzt, daß die Hydroxidionenkonzentration der Konzentration des eingesetzten α-Aminonitrils praktisch äquimolar ist. So erhält man direkt das Salz, beispielsweise das Alkalisalz, der dem Ausgangsnitril entsprechenden α-Aminosäure.

Es genügt dann, das Reaktionsmedium beispielsweise durch Schwefelsäure zu neutralisieren; dann kann die freie α-Aminosäure durch Kristallisation oder in anderer an sich bekannter Weise extrahiert, isoliert bzw. gewonnen werden. Die Ausbeute an freier α-Aminosäure ist in bezug auf das Ausgangsnitril praktisch quantitativ. An dieser Stelle sollte darauf hingewiesen werden, daß das erfindungsgemäße Verfahren zu α-Aminosäuren in ihren racemischen Mischungen führen, die natürlich in ihre optischen Isomeren in an sich bekannter Weise aufgetrennt werden können. In diesem besonderen Fall wird je Mol freier α-Aminosäure ein halbes Mol Na₂SO₄ gebildet.

Während des Aufwärmens zur Begünstigung und Beschleunigung der Hydrolyse des α-Aminoamids zu der α- Aminosäure kann die zur Katalyse der Reaktion verwendete Carbonylverbindung destillieren, wiedergewonnen und für weitere Verfahren wiederverwendet werden. Man stellt fest, daß während der gleichen Reaktion ein Mol Ammoniak gebildet wird. Dieses kann gleichermaßen rückgeführt und zur Herstellung von neuem α-Aminonitril wiederverwendet werden.

Erfindungsgemäß werden die Hydroxidionen dem Reaktionsmedium beispielsweise in Form eines Alkali- oder eines Erdalkalihydroxids oder in Form von Ammoniumhydroxid zugesetzt.

Zu den für die katalytische Hydrolyse der α-Aminonitrile geeigneten Carbonylverbindungen zählen vor allem wegen ihrer guten Löslichkeit im Reaktionsmedium und wegen ihrer Flüchtigkeit die Ketone niederen Molekulargewichts wie Aceton, Methyläthylketon, Diäthylketon, Methylisopropylketon, Äthylisopropylketon sowie deren Mischungen.

Es ist darauf hinzuweisen, daß geringere Löslichkeit durch die Verwendung einer wäßrigen Alkohollösung oder durch hydrophile Substitution an den Carbonylverbindungen kompensiert werden kann.

Die Untersuchungen haben gezeigt, daß hinsichtlich der Katalyse auch die Aldehyde aktiv sind; im basischen Medium neigen sie jedoch zur Polymerisation und sind deshalb weniger interessant als die Ketone. Es wurde gefunden, daß die Carbonylverbindungen in allen Konzentrationen katalytisch aktiv sind. Es wurde beispielsweise festgestellt, daß Aceton quantitativ α-Aminomethylmercaptopropionitril umwandelt, sobald dessen Konzentration 0,1 Mol pro Liter beträgt. Erfindungsgemäß wird vorzugsweise die Carbonylverbindung dem Reaktionsmedium in Mengen von etwa 0,1 bis 2 Mol, vorzugsweise von 0,1 bis 1 Mol Carbonylverbindung je Mol eingesetztes α-Aminonitril zugesetzt. Es kann in diesem Zusammenhang festgehalten werden, daß im Fall der Verwendung eines wenig löslichen Aminonitrils eine höhere Ketonkonzentration gleichzeitig dessen Löslichkeit erhöhen und die Hydrolyse begünstigen kann. In einem ähnlichen Fall kann die Reaktion gleichermaßen vorteilhaft in einer wäßrig-alkoholischen Lösung durchgeführt werden.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das α-Aminonitril in situ in der wäßrigen Reaktionsmischung, die katalytisch hydrolysiert werden soll, hergestellt. Demnach ist es möglich, α-Aminosäuren aus α-Aminonitrilen herzustellen, die in situ in wäßrigen oder wäßrig alkoholischen Lösungen hergestellt werden, die anfänglich folgende Bestandteile enthalten:

• a) ein Cyanhydrin und Ammoniak; oder
• b) einen Aldehyd, Blausäure und Ammoniak; oder
• c) einen Aldehyd, ein Cyanid, beispielsweise ein Alkalicyanid, Ammoniak und ein Ammoniumsalz.

In diesem Fall kann in einem ersten Schritt das α- Aminonitril hergestellt, und in einem zweiten Schritt dieses in die entsprechende α-Aminosäure unter den zuvor beschriebenen Bedingungen umgewandelt werden.

Unabhängig von der Zusammensetzung der Ausgangslösungen gemäß den Punkten a), b) und c) sind die mechanistischen und thermodynamischen Bildungsbedingungen der α- Aminonitrile bekannt. Aus der diesbezüglichen Veröffentlichung in "Information Chimie", Nummer 158 (1976) Seiten 199 bis 207, kann man folgern, daß, sobald sich das Gleichgewicht eingestellt hat, der Umwandlungsgrad des α-Aminonitrils hinsichtlich des Aldehyds oder des Ausgangscyanhydrins mit dem Verhältnis der Konzentration an Ammoniak in basischer Form zur Aldehydkonzentration oder zur Konzentration des Ausgangscyanhydrins wächst, und zwar bei einem pH-Wert oberhalb 11.

Beispielsweise verändert sich im Fall des Acetaldehyds und bei 35°C bei einem anfänglich äquimolaren Verhältnis von Aldehyd und HCN oder CN^- der Umwandlungsgrad zu α-Aminopropionitril als Funktion der Anfangskonzentration von Aldehyd, ausgedrückt in Mol pro Liter und der Anfangskonzentration von NH₃, gleichermaßen in Mol pro Liter ausgedrückt, wie es aus der folgenden Tabelle I hervorgeht:

Tabelle I

Bei diesen Bedingungen scheint es erklärlich, daß die Bestimmung der optimalen Bedingungen zur Bildung des α-Aminonitrils nur unter Gesichtspunkten der wirtschaftlichen Zweckmäßigkeit bestimmt werden können, weil man theoretisch quantitative Umwandlung des Aldehyds in α-Aminonitril erreichen kann.

Bei weiteren Versuchen wurde hinsichtlich der Bildung von α-Aminonitril gefunden, daß die Verwendung eines Überschusses von etwa 1 bis 10% HCN oder CN^-, bezogen auf den Cyanidgehalt in dem äquimolaren System aus Aldehyd und Cyanid, die Lösung des erhaltenen α- Aminonitrils stabilisiert.

Ebenso wurde gefunden, daß durch Zugabe einer Carbonylverbindung, vor allem eines der angegebenen Ketone, zusammen mit einem Hydroxid in äquivalenter oder etwas höherer (zwischen 5 und 10%) Konzentrationen zur α-Aminonitrilkonzentration, und vorzugsweise unter Erwärmen der erhaltenen Reaktionsmischung, zu der, wie beschrieben, hergestellten und optimierten Lösung des α-Aminonitrils ein praktisch quantitativer Umsatz des α-Aminonitrils in das Alkalisalz der entsprechenden α-Aminosäure erzielbar ist. Wie zuvor beschrieben, erhält man nach Neutralisieren, beispielsweise mit Schwefelsäure, die freie α-Aminosäure, die in an sich bekannter Weise isoliert bzw. gewonnen wird. Die molare Menge des gebildeten Natriumsulfats ist etwas größer als die Hälfte der molaren Menge α-Aminosäure. Während dieser Stufe wird gleichzeitig Ammoniak gebildet, das wiedergewonnen und wiederverwendet werden kann. Das Keton, das diese Hydrolysereaktion katalysiert, destilliert während dieser Stufe heraus und kann gewonnen und rückgeführt werden.

Im Zusammenhang mit dieser Erfindung wurde festgestellt, daß in der ersten Phase in der katalytischen Umwandlung von α-Aminonitril in das entsprechende α- Aminoamid eine Übergangsverbindung, die im folgenden Zwischenstufe "Y" genannt wird, auftritt, und die strukturmäßig einem Iminamid entspricht. Die Existenz der Zwischenstufe "Y" erlaubt mit Sicherheit die Aussage, daß die in das Reaktionsmedium eingeführte Carbonylverbindung tatsächlich eine katalytische Funktion erfüllt.

Ebenso wurden bei der katalytischen Hydrolyse von α-Aminoisobutyronitril in basischer Lösung die folgenden Beobachtungen gemacht:

• a) In basischer wäßriger Lösung und bei Konzentrationen der Reaktionspartner (α-Aminoisobutyronitril, Aceton) in der Größenordnung von 1 Mol je Liter ist es möglich, im normalen Verlauf der ersten Phase der Hydrolyse im NMR-Spektrum bei 29°C das vorübergehende Auftreten einer Verbindung "Y" mit den folgenden drei Signalen zu beobachten: δ = 0,17, δ = 0,63 und δ = 0,76, deren relative Intensitäten 2-1-1 sich klar von denen des Acetons (δ = 0,98), des Amids (δ = 0,07) und des Nitrils (δ = 0,25) absetzen.
• b) In einer wäßrigen alkoholischen Lösung mit einem Gehalt von 90% Äthanol und in Gegenwart von Kaliumcarbonat führt die Reaktion von α-Aminoisobutyronitril und Aceton zu α-Aminoisobutyramid über eine Zwischenstufe, die im UV-Spektrum durch eine starke Bande charakterisiert ist, deren Maximum bei einer Wellenlänge unterhalb 200 nm liegt. Diese Bande unterscheidet sich von der des Amids und des Acetons.
• Es wurde ebenfalls gefunden, daß die Bildung der Zwischenstufe "Y" auch bei äquimolaren Mengen α- Aminoisobutyramid und Aceton auftritt.
• c) Führt man schließlich den Versuch gemäß b) in wasserfreiem Äthanol und in Gegenwart von Natriumäthylat durch, kann man nicht nur das zuvor im UV- Spektrum beobachtete Produkt stabilisieren, sondern auch aus dem Reaktionsmedium in Kristallform isolieren. Das Produkt zeigt in wäßriger Lösung ein NMR-Spektrum, das absolut identisch mit dem des Zwischenprodukts "Y" gemäß a) ist, und setzt quantitativ (die Reaktion ist bei Zimmertemperatur nach etwa 5 sec beendet), selbst in neutralem Medium, äquimolare Mengen Aceton und α- Aminoisobutyramid frei. Beim Rückfluß in Pyridin oder aber nach einigen Tagen im Reaktionsmedium führt diese Verbindung andererseits zu 2,2,4,4-Tetramethyl-4- imidazolydinon; diese Verbindung wird nur sehr langsam durch Kochen unter Rückfluß in wäßriger basischer Lösung hydrolysiert.

Diese drei Beobachtungen erlauben die Feststellung, daß in wäßriger Lösung und gleichermaßen in wasserfreiem Medium Aceton mit α-Aminoisobutyronitril sich zu einer Verbindung umsetzt, die identisch mit der Verbindung ist, die zuvor als Zwischenverbindung "Y" bezeichnet wurde. Die entsprechenden Beobachtungen wurden gemacht, als man Aceton auf α-Aminopropionitril einwirken ließ.

Das Reaktionsschema der katalytischen Hydrolyse des Nitrils zum Amid läßt sich demnach wie folgt darstellen:

Zusammenfassend läßt sich feststellen, daß einerseits eine reaktionsfähige Zwischenverbindung, nämlich das Iminamid "Y" auftritt, und daß andererseits Aceton bei der Hydrolyse von α-Aminoisobutyronitril katalytisch eingreift, wobei dieses Verfahren dem klassischen Verfahren insgesamt überlegen ist, wobei das Hydroxidion an der Dreifachbindung C = N angreift.

In diesem autokatalytischen Prozeß wirkt das Aceton aus der Zersetzung des α-Aminonitrils auf das α-Aminonitril ein und führt über die Zwischenverbindung α-Isopropylidenaminoisobutyramid schließlich zum entsprechenden α-Aminoamid.

Durch Zufuhr einer ausreichenden Menge Hydroxid zusätzlich zur Carbonylverbindung in das wäßrige Reaktionsmedium und durch Neutralisation der Lösung kann man in Form ihrer racemischen Gemische die folgenden α-Aminosäuren herstellen: Glycin, Alanin, Valin, Leucin, Isoleucin, Phenylalanin, Serin, Threonin, Lysin, δ-Hydroxylysin, Arginin, Asparaginsäure, Asparagin, Glutaminsäure, Glutamin, Cystein, Cystin, Methionin, Tyrosin, Thyroxin, Prolin, Hydroxyprolin, Tryptophan und Histidin.

Die Erfindung wird anhand der folgenden Beispiele näher erläutert, wobei die in den Beispielen angegebenen Ausbeuten an Aminosäuren, bezogen auf die jeweils eingesetzten Aminonitrile, sich auf das eingesetzte α-Aminonitril bzw. auf das Aldehyd oder das Cyanhydrin als Vorläufer der α-Aminonitrile beziehen.

In den folgenden Beispielen wird die Herstellung von α-Aminosäuren aus α-Aminonitrilen beschrieben.

Beispiel 1 Herstellung von Alanin aus dem Hydrochlorid von α- Aminopropionitril.

Zu einer Lösung von 0,53 g Hydrochlorid von α- Aminopropionitril (5 · 10^-3 Mol) in 5 ml Wasser werden 0,3 g Aceton (5 · 10^-3 Mol) und 1 ml einer 10-n-Sodalösung gegeben. Nach einstündigem Erwärmen der Lösung bei 65°C erhält man das Natriumsalz, das nach Neutralisation mit H₂SO₄ auf einen pH-Wert von 7 zu 0,43 g Alanin führt. Die Ausbeute hierbei beträgt 96,6%.

Beispiel 2 Herstellung von Methionin aus dem Hydrochlorid von α-Aminomethylmercapto-butyronitril

Zu einer Lösung von 1,6 g des Hydrochlorids von α- Aminomethylmercaptobutyronitril (etwa 10^-2 Mol) in 10 ml Wasser werden 0,6 g Aceton (10^-2 Mol) und dann 2 ml einer 10 n NaOH Lösung gegeben. Nach einstündigem Erwärmen der Lösung auf 75°C und nach einer Neutralisation gemäß Beispiel 1 betrug der Umsatz gemäß NMR zu Methionin 94%.

In den folgenden Beispielen wird die Herstellung von α-Aminosäuren aus Cyanhydrinen beschrieben:

Beispiel 3 Herstellung von Alanin aus Lactonitril

0,355 g Lactonitril (5 · 10^-3 Mol) werden zu 5 ml einer 0,1molaren Lösung ClNH₄ in 10 n NH₄OH zugesetzt. Nach halbstündigem Erwärmen bei 40°C in einem verschlossenen Kolben werden 0,3 g Aceton (5 · 10^-3 Mol) und 0,65 ml 10 n NaOH zugesetzt. Dann wird die Temperatur für eine Stunde auf 75°C erhöht. Das auf diese Weise erhaltene Natriumsalz wird mit Schwefelsäure auf einen pH-Wert von 7 neutralisiert.

Der analytisch festgestellte Alaningehalt ergab einen 92%igen Umsatz. Der theoretische Umsatz unter Berücksichtigung der Reaktionsbedingungen und des Gleichgewichts beträgt 94%.

Beispiel 4 Herstellung von Methionin aus α-Hydroxymethylmercaptobutyronitril

0,65 g α-Hydroxymethylmercaptobutyronitril (5 · 10^-3 Mol) werden zu 5 ml einer Lösung, die 0,2 molar an NH₄Cl und 0,1 molar an KCN in 10 n NH₄OH ist, zugesetzt. Die Mischung wird in einem geschlossenen Kolben 1 1/2 Stunden unter Rühren bei 40°C erhitzt. Dann werden 0,3 g Aceton (5 · 10^-3 Mol) und 0,65 ml 10 n NaOH zugesetzt; man erwärmt die Mischung unter Rühren, dieses Mal jedoch bei geöffnetem Kolben, für 1 1/2 Stunden bei einer erhöhten Temperatur von 80°C. Nach Neutralisation mit Schwefelsäure auf einen pH-Wert 7 zeigt die Mengenbestimmung für Methionin nach der N.M.R.-Methode einen Umsatz von 95%.

Beispiel 5 Herstellung von Phenylalanin aus α-Hydroxyphenylpropionitril.

Entsprechend der Verfahrensweise gemäß Beispiel 4 und ausgehend von 0,14 g (ungefähr 10^-3 Mol) α-Hydroxyphenylpropionitril in 2 ml einer Lösung, die in 10 n NH₄OH 0,1 molar an KCN und 0,2 molar an NH₄Cl ist, nach Neutralisation und nach Zugabe von 0,06 Aceton und 0,11 ml 10 n NaOH, ergibt die Gehaltsbestimmung mit einem Analysator für α-Aminosäuren einen 85%igen Umsatz zu Phenylalanin.

Im folgenden wird die Herstellung von α-Aminosäuren aus Aldehyden, Alkalicyanid und Ammoniak beschrieben.

Beispiel 6

0,422 g Acetaldehyd (etwa 10^-2 Mol) werden zu 10 ml einer Lösung, die 1,2 molar an NH₄Cl und 1,1 molar an KCN in 10 n NH₄OH ist, zugesetzt. Die Mischung wird in einem verschlossenen Kolben eine halbe Stunde bei 40°C erwärmt. Dann werdsen 0,6 g Aceton (10^-2 Mol) ebenso wie 1,2 ml 10 n NaOH zugesetzt. Die Mischung wird dann für eine halbe Stunde unverschlossen bei 75°C erwärmt; dann wird das erhaltene Natriumsalz mit Schwefelsäure auf den pH-Wert 7 neutralisiert.

Der mit einem Analysator für Aminosäuren bestimmte Gehalt an Alanin zeigt einen Umsatz von 90%.

Beispiel 7

Zu 5 ml einer Lösung, die 0,65 molar an NH₄Cl und 0,55 molar an KCN in 10 n NH₄OH ist, werden 0,254 g (etwa 2,5 · 10^-3 Mol) Methylmercaptopropioaldehyd zugesetzt. Die Mischung wird in einem Erlenmeyerkolben unter Rühren 1 ½ Stunden bei 40°C erwärmt. Dann werden 0,12 g Aceton und 0,32 ml 10 n NaOH zugesetzt; bei offenem Kolben wird eine Stunde auf 80°C erwärmt.

Nach Neutralisation zeigt der nach der N.M.R.-Methode bestimmte Methioningehalt einen 95%igen Umsatz an.

Im folgenden wird die Herstellung von α-Aminosäuren aus Cyanhydrinen in wäßriger Alkohollösung beschrieben.

Beispiel 8

Man löst 0,065 g (10^-3 Mol) Kaliumcyanid und 0,080 g (1,5 · 10^-3 Mol) Ammoniumchlorid, und dann 1,31 g (10^-2 Mol) Cyanhydrin des Methylmercaptopropioaldehyds in 5 ml 20%igem Ammoniak und 1 ml Äthanol. Die Mischung wird in einem verschlossenen Schliffkolben eine halbe Stunde bei 45°C erwärmt, und dann nach Zusatz von 0,25 ml Aceton (2 · 10^-3 Mol) und 1,1 ml 10 n Sodalösung unter den gleichen Bedingungen gehalten. Nach Öffnung des Gefäßes wird während einer Stunde die Temperatur auf 80°C erhöht. Nach Neutralisation des gebildeten Natriumsalzes wird der Gehalt an Methionin im Reaktionsmedium nach der N.M.R.-Methode bestimmt; er zeigt einen 88%igen Umsatz in Bezug auf das Ausgangscyanhydrin an.

Es wurde gefunden, daß in Bezug auf das Ausgangscyanhydrin ein 92%iger Umsatz erzielt werden kann, wenn man bei der gleichen Verfahrensweise die Äthanolmenge halbiert und 0,75 ml (10^-2 Mol) Aceton anstelle von 0,15 ml zusetzt.

Die Endkonzentration an Methionin beträgt nach dem Verdampfen von überschüssigem Aceton und Ammoniak etwa 2 Mol pro Liter.

Claims (2)

1. Verfahren zur Herstellung von α-Aminosäuren aus α-Aminonitrilen und deren Salzen durch alkalische Hydrolyse, dadurch gekennzeichnet, daß man ein α-Aminonitril oder dessen Salz in wäßriger Lösung mit einem Mindestgehalt an Wasser von 1 Mol je Mol α-Aminonitril mit 0,1 bis 2 Mol eines Ketons niedrigen Molekulargewichts mit praktisch äquimolaren Mengen von Hydroxyd, bezogen auf eingesetztes α-Aminonitril, unter Erwärmen auf etwa 80°C umsetzt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß anstelle des α-Aminonitrils oder dessen Salzes ein Cyanhydrin und Ammoniak; oder ein Aldehyd, Blausäure und Ammoniak; oder ein Aldehyd, Cyanid, Ammoniak und ein Ammoniumsalz in wäßriger bzw. wäßrig-alkoholischer Lösung eingesetzt wird und nach Bildung des α-Aminonitrils oder dessen Salzes dieses in situ in wäßriger Lösung mit einem Mindestgehalt an Wasser von 1 Mol je Mol α-Aminonitril mit 0,1 bis 2 Mol eines Ketons niedrigen Molekulargewichts mit praktisch äquimolaren Mengen von Hydroxyd, bezogen auf gebildetes α-Aminonitril, unter Erwärmen auf etwa 80°C umgesetzt wird.