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WO2000018715A1 - VERFAHREN ZUR DRUCKLOSEN HERSTELLUNG VON α,α-DIMETHYLPHENYLESSIGSÄURE AUS α,α-DIMETHYLBENZYLCYANID - Google Patents

VERFAHREN ZUR DRUCKLOSEN HERSTELLUNG VON α,α-DIMETHYLPHENYLESSIGSÄURE AUS α,α-DIMETHYLBENZYLCYANID

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Publication number
WO2000018715A1
WO2000018715A1 PCT/EP1999/006829 EP9906829W WO0018715A1 WO 2000018715 A1 WO2000018715 A1 WO 2000018715A1 EP 9906829 W EP9906829 W EP 9906829W WO 0018715 A1 WO0018715 A1 WO 0018715A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
acid
butanol
compound
formula
alcohol
Prior art date
Application number
PCT/EP1999/006829
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Gerhard Korb
Hans-Wolfram Flemming
Rudolf Lehnert
Wolfgang Rybczynski
Original Assignee
Aventis Pharma Deutschland Gmbh
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Publication date
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Priority to DK99947356T priority patent/DK1115683T3/da
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Publication of WO2000018715A1 publication Critical patent/WO2000018715A1/de
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Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C51/00—Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides
    • C07C51/08—Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides from nitriles

Definitions

  • the invention therefore aims by modifying the process conditions to provide ⁇ , ⁇ -dimethylphenylacetic acid in high yields which are essentially free of 2-phenyl-2-methylpropionic acid nitrile ( ⁇ , ⁇ -dimethylbenzyl cyanide) and 2-phenyl-2- is methyl propionic acid amide.
  • the object is achieved in that the reaction of ⁇ -dimethylbenzyl cyanide in the presence of sodium hydroxide, water and a C 4 or C 5 alcohol is carried out at temperatures above 100 ° C. and then the ⁇ , ⁇ -dimethylphenylacetic acid is obtained by acidification. Additional cleaning steps are no longer necessary.
  • the invention therefore relates to a process for obtaining the compound of the formula I.
  • the procedure is such that first the C - or C 5 alcohol, water, the sodium hydroxide and the compound of the formula II ( ⁇ , ⁇ -dimethylbenzyl cyanide) are mixed and stirred at more than 100 ° is heated.
  • a mixture of C 4 and C 5 alcohol can also be used.
  • the reaction mixture is cooled and ⁇ , ⁇ -dimethylphenylacetic acid is precipitated with an acid.
  • the ⁇ , ⁇ -dimethylphenylacetic acid is isolated, for example, by crystallization or extraction. Crystallization is promoted by cooling the suspension or further evaporation of the solvents. The extraction is carried out by adding organic solvents to the ⁇ , ⁇ -dimethylphenylacetic acid, for example toluene.
  • C 4 - and C -alcohol include, for example, n-butanol, 2-methyl-1-propanol, n-pentanol, 2-pentanol, 3-pentanol, 2-methyl-2-butanol, 3-methyl-2- butanol, 2-methyl-3-butanol, 3-methyl-1-butanol or 2-methyl-1-butanol understood.
  • sodium hydroxide is caustic soda in solid form or in the form of alkalis of different concentrations.
  • the water present in the lye is then included in the calculation when preparing the saponification mixture.
  • Suitable acids are, for example, hydrochloric acid, sulfuric acid, nitric acid or phosphoric acid or mixtures of the acids.
  • the amount of C or C 5 alcohol used is generally from 0.5 kg to 1.5 kg per kg of the compound of the formula II, preferably from 0.6 kg to 1.0 kg.
  • the reaction time is generally from 2 to 6 hours, depending on the composition of the mixture and the selected temperature range.
  • the reaction temperature is from 100 ° C. to 140 ° C., preferably from 110 ° C. to 130 ° C.
  • the by-product 2-phenyl-2-methylpropionic acid amide is present in the isolated ⁇ , ⁇ -dimethylphenylacetic acid with less than 0.1% based on the compound of formula I.
  • the residual content of the starting substrate of the compound of the formula II ( ⁇ , ⁇ -dimethylbenzyl cyanide) could no longer be detected in the isolated ⁇ , ⁇ -dimethylphenylacetic acid.
  • the starting substances for the saponification reaction according to the invention can be prepared by processes known from the literature.
  • the process product is suitable for the production of a variety of secondary products, e.g. for the production of anti-allergic drugs such as 4- [4- [4- (hydroxydiphenyl) -1-piperidinyl] -1-hydroxybutyl] - ⁇ , ⁇ -dimethylphenyl-acetic acid (US 4,254,129).
  • anti-allergic drugs such as 4- [4- [4- (hydroxydiphenyl) -1-piperidinyl] -1-hydroxybutyl] - ⁇ , ⁇ -dimethylphenyl-acetic acid (US 4,254,129).
  • the very short reaction times, the elimination of additional cleaning steps, the high yields and the high purity of the product produced are advantageous.
  • the advantage of the process according to the invention is the essentially complete conversion to the compound of the formula I and a total by-product content of less than 0.1%.
  • n-butanol 150 g of n-butanol, 65 g of water, 150 g of caustic soda and 221 g of dimethylbenzyl cyanide (about 98.2% strength) were placed in a stirring apparatus. The mixture was heated to 120 ° C to 126 ° C with good stirring and at this temperature for about 6 hours left to react. Then 250 ml of water were added and the n-butanol was removed from the reaction mixture by distillation. After adding another 500 ml of water, the mixture was cooled to 30 ° C to 50 ° C. The free dimethylphenylacetic acid was precipitated by adding about 433 g of hydrochloric acid, about 30% strength. This could either be isolated or extracted from the crystal suspension.
  • the melting point of the ⁇ , ⁇ -dimethylphenylacetic acid thus produced was 81.5 ° C. as the minimum of the recorded differential scanning calometric method.
  • the ⁇ , ⁇ -dimethylphenylacetic acid can be extracted with an organic solvent (e.g. toluene). More than 99% of the ⁇ , ⁇ -dimethylphenylacetic acid formed is converted into the organic phase; the aqueous phase is separated off. The organic phase can then be used directly for subsequent reactions (e.g. esterification).
  • an organic solvent e.g. toluene

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Abstract

Es wird ein Verfahren zur Gewinnung von α,α-Dimethylphenylessigsäure beschrieben, wobei α,α-Dimethylbenzylcyanid in Gegenwart von Natriumhydroxid, Wasser, einem C4- und/oder C5-Alkohol bei Temperaturen über 100 °C umgesetzt wird und die α,α-Dimethylphenylessigsäure durch Ansäuern gewonnen wird.

Description

Beschreibung:
Verfahren zur drucklosen Herstellung von α,α-Dimethylphenylessigsäure aus α,α-Dimethylbenzylcyanid
Die Herstellung der α,α-Dimethylphenylessigsäure aus α,α-Dimethylbenzylcyanid ist bekannt. So wird die Herstellung im Journal of Medical Chemistry, 1977, Vol. 20, No. 8, Seite 1063, beschrieben. Dabei wird 2-Phenyl-2-methylpropion-säurenitril (α,α- Dimethylbenzylcyanid) in einer Lösung von KOH (5 fach molarer Überschuß) und Methanol in einem Autoklaven bei 140 bis 150 °C über 20 Stunden unter Druck gerührt, anschließend wird das Reaktionsgemisch unter verminderten Druck aufkonzentriert, mit Wasser verdünnt und angesäuert. Die als weißes Kristallisat erhaltene α,α- Dimethylphenylessigsäure wird anschließend durch einen aufwendigen Reinigungsprozess - Filtration und Umkristallisation aus Ethanol - gereinigt. Dabei wird eine α,α-Dimethylphenylessigsäure mit einem Schmelzpunkt von 80 °C erhalten. Die theoretische Ausbeute beträgt 90 %.
Eigene Versuche, bei denen 2-Phenyl-2- methylpropion-säurenitril (α,α- Dimethylbenzylcyanid) in Gemischen aus n-Butanol, Wasser und KOH (3 fach molarer Überschuß) bei etwa 125 °C über 22 Stunden umgesetzt wurde, führten ebenfalls nicht zu einer vollständigen Verseifung des eingesetzten Nitrils. Ferner wurde noch die entsprechende Amid-Zwischenstufe in Mengen von 2 % gefunden. Die Abreicherung dieser Zwischenstufe würde einen zusätzlichen Reinigungsschritt notwendig machen, um eine α,α-Dimethyl-phenylessigsäure mit großer Reinheit zu erhalten.
Eigene Versuche in Gemischen aus n-Butanol, Wasser und Lithiumhydroxid zeigten nach 4 stündiger Verseifungszeit bei etwa 100 °C (Rückfluß) lediglich die Bildung von etwa 1 % der Amid Zwischenstufe an. Eine Verseifung bis zur Carbonsäurebildung konnte nicht detektiert werden.
Weitere eigene Versuche in 50 %iger wässriger Kali- oder Natronlauge (3 fach molarer Überschuß) bei 125 °C unter kräftigem Rühren zeigten nach 20 Stunden Reaktionszeit folgendes Analysenergebnisse: Kalilauge: Nitril 0,4 % Amid 51 % Carbonsäure 47 %
Natronlauge: Nitril 62 % Amid 34 % Carbonsäure 2,7 %
Die Verseifungsreaktion mit der stärkeren Base Kaliumhydroxid verlief viel schneller ab als mit der schwächeren Base. Daher ergaben sich folgende Verseifungsgeschwindigkeiten: LiOH < NaOH < KOH
Es wurde nun gefunden, daß in einem Gemisch aus einem C4-oder C5-Alkohol, Wasser und NaOH das Nitril bis zur Carbonsäure in kürzester Zeit unter Normaldruck verseift wird.
Die Erfindung bezweckt daher durch Modifizierung der Verfahrensbedingungen eine α,α-Dimethylphenylessigsäure in hohen Ausbeuten zur Verfügung zu stellen, die im wesentlichen frei von 2-Phenyl-2- methylpropionsäurenitril (α,α-Dimethylbenzyl-cyanid) und 2-Phenyl-2-methylpropionsäureamid ist.
Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Umsetzung von ,α-Dimethylbenzyl-cyanid in Gegenwart von Natriumhydroxid, Wasser und einem C4-oder C5-Alkohol bei Temperaturen über 100 °C durchgeführt wird und anschließend die α,α-Dimethyl- phenylessigsäure durch Ansäuern gewonnen wird. Zusätzliche Reinigungsschritte sind nicht mehr notwendig.
Die Erfindung betrifft daher ein Verfahren zur Gewinnung der Verbindung der Formel I
Figure imgf000004_0001
das dadurch gekennzeichnet ist, daß man eine Verbindung der Formel
Figure imgf000004_0002
in Anwesenheit von Wasser, Natriumhydroxid und einem C4-Alkohol oder C5-Alkohol bei Temperaturen von mehr als 100°C zum entsprechenden Carbonsäuresalz umsetzt und anschließend die Verbindung der Formel I durch Zugabe einer Säure gewinnt.
Bei der Herstellung der Verbindung der Formel I geht man so vor, daß zunächst der C - oder C5-Alkohol, Wasser, das Natriumhydroxid und die Verbindung der Formel II (α,α- Dimethylbenzylcyanid) gemischt und auf mehr als 100° unter Rühren erhitzt wird. Es kann auch eine Mischung von C4- und C5-Alkohol eingesetzt werden.
Nach einer entsprechenden Reaktionszeit wird das Reaktionsgemisch abgekühlt und mit einer Säure wird α,α-Dimethylphenylessigsäure ausgefällt. Die Isolierung der α,α- Dimethylphenylessigsäure erfolgt beispielsweise durch Kristallisation oder Extraktion. Die Kristallisation wird durch Kühlen der Suspension oder weiteren Verdampfen der Lösemittel gefördert. Die Extraktion erfolgt durch die Zugabe von organischen Lösemitteln zu der α,α-Dimethylphenylessigsäure, beispielsweise Toluol.
Unter dem Begriff C4- und C -Alkohol werden beispielsweise n-Butanol, 2-Methyl-1- propanol, n-Pentanol, 2-Pentanol, 3-Pentanol, 2-Methyl-2-butanol, 3-Methyl-2-butanol, 2- Methyl-3-butanol, 3-Methyl-1-butanol oder 2-Methyl-1-butanol verstanden.
Unter dem Begriff Natriumhydroxid versteht man Ätznatron in fester Form oder in Form von Laugen unterschiedlicher Konzentration. Das in der Lauge vorhandene Wasser geht dann bei der Bereitung der Verseifungsmischung in die Berechnung mit ein.
Geeignete Säuren sind beispielsweise Salzsäure, Schwefelsäure, Salpetersäure oder Phosphorsäure oder Mischungen der Säuren.
Vorzugsweise verwendet man für die Verseifungsreaktion auf 100 Mol der Verbindung der Formel II 120 Mol bis 250 Mol Wasser und 150 Mol bis 300 Mol Natriumhydroxid.
Die verwendete C - oder C5-Alkoholmenge beträgt im allgemeinen von 0,5 kg bis 1,5 kg pro kg der Verbindung der Formel II, bevorzugt von 0,6 kg bis 1 ,0 kg. Die Reaktionszeit liegt im allgemeinen von 2 bis 6 Stunden, je nach Zusammensetzung des Gemisches und des gewählten Temperaturbereiches.
Die Reaktionstemperatur beträgt je nach verwendetem C4- oder C5-Alkohol von 100 °C bis 140 °C, bevorzugt von 110 °C bis 130 °C.
Das Nebenprodukt 2-Phenyl-2-methylpropionsäureamid liegt in der isolierten α,α- Dimethylphenylessigsäure mit weniger als 0,1 % bezogen auf die Verbindung der Formel I vor. Der Restgehalt am Ausgangssubstrat der Verbindung der Formel II (α,α- Dimethylbenzylcyanid) konnte in der isolierten α,α-Dimethylphenylessigsäure nicht mehr nachgewiesen werden.
Die Ausgangssubstanzen für die erfindungsgemäße Verseifungsreaktion sind nach literaturbekannten Verfahren herstellbar.
Das Verfahrensprodukt eignet sich für die Herstellung einer Vielzahl von Folgeprodukten, z.B. für die Herstellung von antiallergisch wirkenden Arzneimitteln wie 4-[4-[4-(Hydroxydiphenyl)-1-piperidinyl]-1-hydroxybutyl]-α,α-dimethylphenyl-essigsäure (US 4 254 129).
Vorteilhaft sind die sehr kurzen Reaktionszeiten, der Wegfall von zusätzlichen Reinigungsschritten, die hohen Ausbeuten und die hohe Reinheit des hergestellten Produkts. Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die im wesentlichen vollständige Umsetzung zur Verbindung der Formel I und ein Gesamtnebenproduktgehalt von weniger als 0,1 %.
Beispiel 1
Herstellung von α,α-Dimethylphenylessigsäure
In einer Rührapparatur legte man 150 g n-Butanol, 65 g Wasser, 150 g Ätznatron und 221 g Dimethylbenzylcyanid (etwa 98,2 %ig) vor. Das Gemisch wurde unter guter Rührung auf 120 °C bis 126 °C hochgeheizt und bei dieser Temperatur etwa 6 Stunden nachreagieren gelassen. Anschließend wurden 250 ml Wasser zugegeben und das n- Butanol destillativ aus dem Reaktionsgemisch entfernt. Nach Zugabe von weiteren 500 ml Wasser wurde das Gemisch auf 30 °C bis 50 °C abgekühlt. Durch Zugabe von etwa 433 g Salzsäure, etwa 30 %ig, wurde die freie Dimethylphenylessigsäure ausgefällt. Diese konnte entweder isoliert oder aus der Kristallsuspension extrahiert werden. Bei der Isolierung wurde die Suspension weiter abgekühlt, nach Beendigung des Kristallisationsprozesses abgesaugt und mit kaltem Wasser chloridionenfrei gewaschen. Man erhielt nach dem Trocknen im Vakuumtrockenschrank 238,4 g Ausbeute (97,3 % d. Th.). Der Gehalt an Dimethylphenylessigsäure betrug im HPLC mehr als 99,9 % (Amidgehalt weniger als 0,1 %).
Der Schmelzpunkt der so hergestellten α,α-Dimethylphenylessigsäure betrug als Minimum der aufgezeichneten Differentialscanningkalometriemethode 81 ,5 °C.
Beispiel 2
Alternativ kann die α,α-Dimethylphenylessigsäure mit einem organischen Lösemittel (z. B. Toluol) extrahiert werden. Dabei wird die gebildete α,α-Dimethylphenylessigsäure zu mehr als 99 % in die organische Phase überführt; die wäßrige Phase wird abgetrennt. Die organische Phase kann dann unmittelbar für Folgereaktionen (z. B. Veresterung) eingesetzt werden.
HPLC-Bestimmung
Probenvorbereitung
10 mg Substanz in 10 ml einer Mischung von Acetonitril und Wasser (4:6) lösen.
Säule: 0,15 m Länge 4,6 mm Durchmesser
Stationäre Phase SB-Phenyl auf Kieselgel, 5 μm, Zorbax ® Mobile Phase: 30 % Acetonitril
70 % Phosphatpuffer, pH.2,5
Injektionsvolumen: 10 μl Fluß: 1 ml/min
Detektion: UV, 210 nm
Laufzeit: 30 min

Claims

Patentansprüche:
1. Verfahren zur Gewinnung der Verbindung der Formel I,
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dadurch gekennzeichnet ist, daß man eine Verbindung der Formel
Figure imgf000009_0002
in Anwesenheit von Wasser, Natriumhydroxid und einem C -Alkohol und/oder C5- Alkohol bei Temperaturen von mehr als 100°C zum entsprechenden Carbonsäuresalz umsetzt und anschließend die Verbindung der Formel I durch Zugabe einer Säure gewinnt.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß man als C4- oder C5- Alkohol eine Verbindung aus der Gruppe n-Butanol, 2-Methyl-1-propanol, n- Pentanol, 2-Pentanol, 3-Pentanol, 2-Methyl-2-butanol, 3-Methyl-2-butanol, 2- Methyl-3-butanol, 3-Methyl-1-butanol oder 2-Methyl-1-butanol, bevorzugt n-
Butanol einsetzt.
3. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Mischung von C4- oder C5-Alkohol einsetzt.
Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man das Natriumhydroxid in Form eines Feststoffs oder als wässrige Lösung einsetzt.
5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man als Säure Salzsäure, Schwefelsäure, Salpetersäure oder Phosphorsäure oder Mischungen der Säuren , bevorzugt Salzsäure einsetzt.
6. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß man auf 100 Mol der Verbindung der Formel II von 120 Mol bis 250 Mol Wasser und von 150 Mol bis 300 Mol Natriumhydroxid einsetzt.
7. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß man auf 1 kg der Verbindung der Formel II von 0,5 kg bis 1 ,5 kg des C - und/oder C5-Alkohols, bevorzugt wird 0,6 kg bis 1 ,0 kg einsetzt.
8. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß man die Umsetzung der Verbindung der Formel II bei einer Temperatur von 100°C bis 140°C, bevorzugt von 110°C bis 130°C durchführt.
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