专利名称：回收和循环使用d－酒石酸的方法
技术领域：
本发明提供一种由含酒石酸盐的废物流中回收基本上为对映体纯的D-酒石酸的方法，该方法包括将所说的废液酸化至pH值为约2.5至4.5，得到结晶碱金属D-酒石酸氢盐；和任选地在一种溶剂的存在下将所说的碱金属D-酒石酸氢盐与酸反应。
本发明也提供一种在外消旋2-氨基-2，3-二甲基丁腈的连续拆分中循环使用回收的D-酒石酸的方法。
咪唑啉酮化合物，例如U.S.4,188,487、U.S.4,798,619和U.S.5,334,576所述的那些化合物，是高效的、广谱的、环境友好的除草剂。一般来说，R-异构体的除草活性约为外消旋咪唑啉酮化合物除草活性的1.8倍。直接或间接地由(R)2-氨基-2，3-二甲基丁腈制备手性咪唑啉酮除草剂的立体有择方法在U.S.4,683,324和1999年5月3日提交的共同未决专利申请09/304,401中已有描述。
使用D-(-)酒石酸作为拆解试剂通过两步拆分外消旋2-氨基-2，3-二甲基丁腈制备所说的腈。D-酒石酸在自然界中存在量并不大，并且其生产方法也有限。虽然D-酒石酸可以购买到，但是很昂贵，并且可提供的数量有限。
因此，本发明的一个目的是提供一种由外消旋2-氨基-2，3-二甲基丁腈的两步拆分过程中回收D-酒石酸的方法。
本发明的另一个目的是提供一种在拆分过程中循环使用回收的D-酒石酸的方法。
本发明的一个特点是可将由此提供的方法用于在所说的两步拆分过程中D-酒石酸的重复回收和重复使用。
咪唑啉酮化合物，例如U.S.4,188,487、U.S.4,798,619和U.S.5,334,576所述的那些化合物，是高效的、广谱的、环境友好的除草剂。具有(R)构型的手性咪唑啉酮化合物表现出的除草活性比相应的外消旋混合物高。在U.S.4,683,324中描述了通过拆分外消旋2-氨基-2，3-二甲基丁腈、将所得的(R)2-氨基-2，3-二甲基丁腈水解成相应的(R)2-氨基-2，3-二甲基丁酰胺中间体，随后将此中间体加工成(R)咪唑啉酮除草剂来制备所说的手性化合物。1999年5月3日提交的共同未决专利申请09/304,401中描述了直接由(R)氨基腈原材料至最终的手性咪唑啉酮除草剂制备具有基本完全保持对映体纯度的手性咪唑啉酮化合物。
一般而言，所述的两步拆分包括第一拆分步骤，其中以D-酒石酸(I)对在C1-C4烷基醇中的外消旋2-氨基-2，3-二甲基丁腈(II)进行处理，得到(R)2-氨基-2，3-二甲基丁腈的D-酒石酸盐(III)，它从溶液中结晶出来。因为在此动力学拆分过程中所说的氨基腈部分分解，甲醇母液包含不同量的D-酒石酸铵(IV)，它通常被弃掉。第一拆分步骤参见流程图I，其中C1-C4烷基醇为甲醇。
流程图I
在第二拆分步骤中，在最少量的水和与水不混溶的溶剂如甲苯的存在下，通过以碱金属氢氧化物进行处理，(R)2-氨基-2，3-二甲基丁腈(VI)由其D-酒石酸盐(III)中释放出来。第二拆分步骤产生一个含完全为D-酒石酸的二(碱金属)盐的水相，它通常也被弃掉。
第二拆分步骤在流程图II中进行说明，其中M为碱金属，与水不混溶的溶剂为甲苯。
流程图II 因此这两个拆分步骤均导致含D-酒石酸盐的废物流。
虽然L-酒石酸为天然酒石酸，作为游离酸或与钾、钙或镁结合，广泛存在于自然界中，但是D-酒石酸在自然界中存在量并不大，商业上提供的量很有限。另外，生产D-酒石酸的现有方法有限。现在已令人吃惊地发现，可由拆分外消旋2-氨基-2，3-二甲基丁腈过程中产生的废物流中高收率地以基本上为对映体纯的形式回收D-酒石酸。可在相同氨基腈的拆分过程中有利地循环使用回收的D-酒石酸。可有利地重复进行本发明的方法，在连续拆分外消旋2-氨基-2，3-二甲基丁腈过程中重复回收和循环使用D-酒石酸，用以维持拆分过程。
根据本发明的方法，将产生于上述氨基腈的拆分过程中的D-酒石酸二(碱金属)盐或D-酒石酸铵废物流酸化至pH为约2.5至4.5、优选3.0至4.0、更优选约3.0。优选以盐酸或硫酸进行酸化，形成结晶D-酒石酸氢盐(VII)，并任选地在一种溶剂、优选一种脂族烷基醇、更优选甲醇或乙醇的存在下，以至少一摩尔当量的酸对所说的D-酒石酸氢盐进行处理，得到基本上为对映体纯的D-酒石酸(I)。本发明的方法在流程图III中进行说明，其中M为碱金属。
流程图III 然后可在第一拆分步骤中通过将回收的D-酒石酸加入到以与水不混溶的溶剂如甲苯为溶剂的外消旋2-氨基-2，4-二甲基丁腈溶液中来直接使用回收的D-酒石酸，从而产生如流程图I中所示的相应D-酒石酸盐(III)。
本发明的方法也包括在例如U.S.4,683,324中所述的拆分外消旋2-氨基-2，3-二甲基丁腈以生产(S)2-氨基-2，3-二甲基丁腈的过程中回收和循环使用L-酒石酸。
在本发明方法中适用的酸包括矿物酸如卤化氢、硫酸、磷酸或类似酸、优选盐酸或硫酸。
在本发明方法中适用的溶剂包括极性溶剂、优选与水混溶的极性溶剂。优选的溶剂包括脂族烷基醇如甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇或类似物、特别优选甲醇或乙醇、更优选乙醇。
碱金属包括钠、钾或锂，优选钠或钾。
一般而言，本发明方法的反应温度直接与反应速度相关，即反应温度增加导致反应速度增加。但是，应避免过高的反应温度。合适的反应温度可在约0℃至50℃之间、优选在约5℃至35℃之间、更优选在约10℃至30℃之间。
在实际操作中，由两步拆分外消旋2-氨基-2，3-二甲基丁腈得到的合并的或单一的废物流酸化至pH为约3.0以形成结晶碱金属D-酒石酸氢盐，并任选地在一种溶剂、优选一种脂族烷基醇、更优选甲醇或乙醇的存在下以至少一摩尔当量的酸、优选盐酸或硫酸，对所说的D-酒石酸氢盐进行处理，得到所希望的基本上为对映体纯的D-酒石酸。有利的是，可使用传统方式如过滤将结晶碱金属D-酒石酸氢盐分离，或就此在本发明方法中继续或使其成为浓浆。同样地，可使用传统的技术分离回收的D-酒石酸或就此循环使用或使其成为浓浆循环使用。
为了方便地进一步了解本发明，所提供的下列实施例主要是为了对更具体的细节进行说明。除了在权利要求书中限定的内容外，本发明并不意味着受此限制。HPLC表示高效液相色谱。如无其它说明，所有份数均为重量份。
实施例1由酒石酸二钠含水废液中回收D-酒石酸氢钠
摇动(R)-2-氨基-2，3-二甲基丁腈(2S，3S)-酒石酸盐(89.9g，0.34毫摩尔)、甲苯、冰和50％氢氧化钠(68.5g，0.85毫摩尔)的混合物直至看不到固体颗粒。分离相并将产生的酒石酸二钠含水废液(343.3g，15wt％D-酒石酸)在8℃-13℃下在30分钟内以浓盐酸酸化至pH为约3，搅拌15分钟并过滤。滤饼以甲醇进行洗涤并在减压下进行干燥，得到53.2g(回收91％)D-酒石酸氢钠类白色固体，根据HPLC测定，纯度大于99％，光学纯度为100％。
使用基本相同的步骤并采用浓硫酸代替浓盐酸，得到27.9g(回收77％)D-酒石酸氢钠类白色固体，根据HPLC测定，纯度大于99％，光学纯度为100％。
实施例2由合并的酒石酸二钠含水废液和酒石酸铵的甲醇废液中回收D-酒石酸氢钠 将如实施例1所述产生的酒石酸二钠含水废液(438.5g，14.5wt％D-酒石酸)和如U.S.4,683,324中所述产生的酒石酸铵的甲醇母液废浆(278g，2.6wt％D-酒石酸)的混合物在室温下在30分钟内以浓盐酸酸化至pH为约3，搅拌25分钟并过滤。滤饼以甲醇进行洗涤并在减压下进行干燥，得到73.7g(回收92％)D-酒石酸氢钠类白色固体，根据HPLC测定，纯度大于99％，光学纯度为100％。
实施例3由回收的D-酒石酸氢钠制备(R)-2-氨基-2，3-二甲基丁腈(2S，3S)-酒石酸盐 将回收的D-酒石酸氢钠(20.6g，0.119摩尔)的甲醇液浆在室温下以浓硫酸(6.1g，0.059摩尔)进行处理，搅拌1小时并过滤除去无机盐。将一部分滤液在减压下进行浓缩，得到回收的D-酒石酸(13.6g，0.090摩尔，82％)的甲醇溶液。此溶液以外消旋2-氨基-2，3-二甲基丁腈(12.4g，0.11摩尔)的甲苯溶液进行处理，搅拌16小时并过滤。滤饼以甲醇进行洗涤并进行干燥，得到22.3g(61％的收率)(R)-2-氨基-2，3-二甲基丁腈(2S，3S)-酒石酸盐，根据HPLC测定，R/S异构体比率为95/5。
实施例4由回收的D-酒石酸氢钠的乙醇溶液制备结晶D-酒石酸 将回收的D-酒石酸氢钠(50.5g，0.2939摩尔)的乙醇液浆在室温下以浓硫酸(15.0g，0.147摩尔)进行处理，搅拌45分钟并过滤除去无机盐。将滤液部分在减压下进行浓缩，得到浓缩的D-酒石酸的乙醇液浆。将此液浆以甲苯进行稀释并过滤。滤饼以甲苯进行洗涤并进行干燥，得到37.3g(83％的收率)D-酒石酸结晶固体，根据HPLC测定，纯度为99.7％，光学纯度为100％。
实施例5由酒石酸二钾含水废液中回收D-酒石酸氢钾 将酒石酸二钾含水废液(137.0g，14.7wt％D-酒石酸)在13℃-28℃下在30分钟内以浓盐酸酸化至pH为约3，搅拌约15分钟并过滤。滤饼以甲醇进行洗涤并在减压下进行干燥，得到24.8g(回收98％)D-酒石酸氢钾，根据HPLC测定，纯度大于99％。
实施例6由回收的D-酒石酸氢钾的乙醇溶液制备结晶的D-酒石酸 将回收的D-酒石酸氢钾(22.1g，0.117摩尔)的乙醇液浆(148g)在室温下以浓硫酸(6.0g，0.0588摩尔)进行处理，搅拌45分钟并过滤除去无机盐。将滤液在减压下进行浓缩至粘稠液浆。将此液浆以乙腈进行稀释并过滤。滤饼以乙腈进行洗涤并进行干燥，得到4.7g(回收25％)D-酒石酸结晶固体，根据HPLC测定，纯度为92.3％。
权利要求
1.一种由含酒石酸盐的废物流中回收基本上为对映体纯的D-酒石酸的方法，该方法包括将所说的废物流酸化至pH值约2.5至4.5，得到结晶碱金属D-酒石酸氢盐；和任选地在一种溶剂的存在下将所说的D-酒石酸氢盐与至少一摩尔当量的酸反应。
2.权利要求1的方法，其中碱金属为钠或钾。
3.权利要求1的方法，其中酸为矿物酸。
4.权利要求3的方法，其中酸为盐酸或硫酸。
5.权利要求1的方法，其中溶剂为甲醇或乙醇。
6.权利要求4的方法，其中溶剂为乙醇。
7.权利要求1的方法，其中D-酒石酸盐为D-酒石酸二钠、D-酒石酸二钾、D-酒石酸铵或其混合物。
8.权利要求1的方法，其中D-酒石酸氢盐与一摩尔当量的酸反应。
9.权利要求1的方法，其中pH值为约3.0至4.0。
10.权利要求9的方法，其中pH值为约3.0。
11.一种以D-酒石酸作为拆解试剂连续拆分外消旋2-氨基-2，3-二甲基丁腈的方法，包括下列步骤a)在C1-C4烷基醇的存在下，外消旋2-氨基-2，3-二甲基丁腈与D-酒石酸进行反应，得到结晶(R)2-氨基-2，3-二甲基丁腈D-酒石酸盐和第一废物流；b)在水和与水不混溶的溶剂的存在下，上述D-酒石酸盐与碱金属氢氧化物进行反应，得到(R)2-氨基-2，3-二甲基丁腈和第二废物流；c)将第一废物流和第二废物流酸化至pH值约2.5至4.5以形成结晶碱金属D-酒石酸氢盐；d)任选地在一种溶剂的存在下，所述D-酒石酸氢盐与至少一摩尔当量的酸反应，得到基本上为对映体纯的D-酒石酸；和e)按照步骤a)至d)，使所述的D-酒石酸进行反应。
12.权利要求11的方法，其中步骤c中的pH值为约3.0至4.0。
13.权利要求11的方法，其中步骤b中与水不混溶的溶剂为甲苯。
14.权利要求11的方法，其中步骤d中的溶剂为脂族烷基醇。
15.权利要求11的方法，其中C1-C4烷基醇为甲醇。
全文摘要
提供一种通过形成和分离结晶酒石酸氢盐从拆分外消旋2－氨基－2，3－二甲基丁腈过程产生的含水有机废液流中回收基本上为对映体纯的D－酒石酸的方法。可将回收的光学纯的D－酒石酸有效地循环使用以维持对外消旋的2－氨基－2，3－二甲基丁腈拆分。
文档编号C07C255/25GK1414939SQ00817998
公开日2003年4月30日 申请日期2000年12月19日 优先权日1999年12月28日
发明者K·A·M·克雷默 申请人:巴斯福股份公司