Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Alkalimetallsalzen von Glycin oder von racemischen α-Aminosäuren der allgemeinen Formel (I)

R -CH(NH ₂ )-COOH (I) in denen R ¹ gewählt wird aus Wasserstoff, CH ₃ , C ₂ H ₅ , CH(CH ₃ ) ₂ , (CH ₂ ) ₂ COOH und CH ₂ OH, dadurch gekennzeichnet, dass man ein Alkalimetallsalz der korrespondierenden o

Ketocarbonsäure bzw. Glyoxalsäure in Gegenwart von mindestens einem heterogenen Katalysator, der mindestens ein Übergangsmetall enthält, in Gegenwart von Wasserstoff mit mindestens einer Stickstoffverbindung bei Temperaturen im Bereich von 50 bis 200°C umsetzt, wobei man Stickstoffverbindung wählt aus primären und sekundären Aminen und Ammoniak.

Aminosäuren haben zahlreiche Anwendungsgebiete. So werden L-Aminosäuren zur Peptid- und zur Proteinsynthese eingesetzt. Doch auch racemische Aminosäuren sind begehrte Zwischenprodukte.

Die Herstellung von racemischen Aminosäuren durch die Streckersynthese ist an sich bekannt. Nachteilig ist, dass man mit Blausäure bzw. den entsprechenden Cyaniden sehr toxische Substanzen benötigt, die besondere Sicherheitsvorkehrungen notwendig machen. Aus US 2004/092725 ist ein Verfahren bekannt, α-Aminosäuren aus korrespondierenden o Hydroxycarbonsäuren zu synthetisieren, indem man mit Ammoniak bei hohem Druck und vorzugsweise mindestens 300°C umsetzt. Die Ausbeuten sind allerdings gering. So wird die Synthese von Glycin bei 374°C mit einer Ausbeute von 4,3% und die Synthese von a-Alanin bei 374°C mit einer Ausbeute von 2,8% offenbart. Derartige Ausbeuten sind in

großtechnischen Verfahren allerdings unbefriedigend. Außerdem sind die erhaltenen

Produkte meist dunkel verfärbt und erfordern dann ein aufwändiges Reinigungsverfahren.

Aus US 2013/0012737 ist ein Verfahren zur Herstellung des Natriumsalzes von 2-Amino-4- methylthiobuttersäure bekannt, in dem Salze der entsprechenden Ketosäuren reduzierend aminiert werden.

Andere α-Ketosäuren zersetzen sich allgemein jedoch recht leicht, v. a. bei höheren Temperaturen und scheinen daher als Vorstufe zur Herstellung von racemischen

Aminosäuren nicht geeignet.

Es bestand also die Aufgabe, ein Verfahren bereit zu stellen, durch das man racemische o Aminosäuren in guten Ausbeuten gewinnen kann. Dementsprechend wurde das eingangs definierte Verfahren gefunden, im Rahmen der vorliegenden Erfindung auch erfindungsgemäßes Verfahren genannt.

Im Falle der Herstellung von Glycin, welches nicht chiral ist, erhält man kein Racemat, sondern Glycin.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird Glyoxalsäure auch als α-Ketocarbonsäure der allgemeinen Formel (II) mit R ¹ = H betrachtet. Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geht man aus von mindestens einer korrespondierenden α-Ketocarbonsäure, also von einer α-Ketocarbonsäure der allgemeinen Formel (II),

R ¹ -C(=0)-COOH (II) in denen R ¹ gewählt wird aus Wasserstoff, CH ₃ , C ₂ H ₅ , CH(CH ₃ ) ₂ , (CH ₂ ) ₂ COOH und CH ₂ OH, bevorzugt ist R ¹ gleich CH3; beispielsweise von einem Gemisch von zwei oder drei α-Ketocarbonsäuren der allgemeinen Formel (II). Bevorzugt setzt man genau eine α-Ketocarbonsäure der allgemeinen Formel (II) ein.

Bevorzugte Beispiele für α-Ketocarbonsäuren der allgemeinen Formel (II) sind Glyoxalsäure, 2-Oxoglutarsäure, 3-Hydroxy-2-Oxopropionsäure, 2-Oxo-4-Methylbuttersäure und insbesondere Brenztraubensäure. α-Ketocarbonsäure der allgemeinen Formel (II) setzt man in partiell oder vollständig neutralisierter Form ein, vorzugsweise in vollständig neutralisierter Form, und zwar als Alkalimetallsalz wie beispielsweise als Kaliumsalz und bevorzugt als Natriumsalze. Ganz besonders bevorzugt setzt man α-Ketocarbonsäure der allgemeinen Formel (II) mit einem Überschuss Base ein, wobei man Base wählen kann aus Alkalimetall(hydrogen)carbonat und Alkalimetallhydroxid, beispielsweise Natriumhydrogencarbonat, Kaliumhydrogencarbonat, Natriumcarbonat, Kaliumcarbonat, Kaliumhydroxid und insbesondere Natriumhydroxid. In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung führt man das erfindungsgemäße Verfahren in wässrigem Milieu durch. Darunter ist zu verstehen, dass man Alkalimetallsalz von α-Ketocarbonsäure der allgemeinen Formel (II) in Wasser löst oder in einem Gemisch, das zu mindestens 75 Vol.-% Wasser enthält und insgesamt bis zu 25 Vol.-% organisches Lösungsmittel enthalten kann, beispielsweise Tetrahydrofuran oder N,N-Dimethylformamid, wobei Vol.-% auf gesamte kontinuierliche Phase bezogen ist. Vorzugsweise setzt man kein organisches Lösungsmittel oder nur 0,1 bis 5 Vol.-% organisches Lösungsmittel ein, bezogen auf kontinuierliche Phase. In einer anderen Variante kann man a-Ketocarbonsäure der allgemeinen Formel (II) in Wasser oder in einem Gemisch, das zu mindestens 75 Vol.-% Wasser enthält und insgesamt bis zu 25 Vol.-% organisches Lösungsmittel enthalten kann, beispielsweise Tetrahydrofuran oder Ν,Ν-Dimethylformamid, lösen oder suspendieren und dann mit vorzugsweise wässriger Lösung von Alkalimetall(hydrogen)carbonat und

Alkalimetallhydroxid zumindest partiell und vorzugsweise vollständig neutralisieren.

In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung führt man das erfindungsgemäße Verfahren bei einem pH-Wert im Bereich von 6 bis 14 durch, besonders bevorzugt 7 bis 13,5.

Erfindungsgemäß setzt man Alkalimetallsalz von α-Ketocarbonsäure der allgemeinen Formel (II) mit mindestens einer Stickstoffverbindung um, wobei man Stickstoffverbindung wählt aus primären Aminen, bevorzugt sekundären Aminen und noch mehr bevorzugt Ammoniak. Beispiele für primäre Amine sind insbesondere Ci-Cio-Alkylamine, beispielsweise

Methylamin, Ethylamin, Isopropylamin, tert.-Butylamin, n-Decylamin, weiterhin aromatische Amine wie Anilin, C3-C7-Cycloalkylamine wie beispielsweise Cyclohexylamin und

Monoethanolamin. Beispiele für sekundäre Amine sind Di-Ci-Cio-Alkylamine, insbesondere Dimethylamin, Diethylamin und Diisopropylamin, weiterhin Di-C2-C4-hydroxyalkylenamine, insbesondere Diethanolamin, weiterhin Mono-Ci-Cio-alkylmono-C2-C4-hydroxyalkylenamine, beispielsweise N-Methyl-N-ethanolamin, weiterhin cyclische sekundäre Amine wie Piperidin und Morpholin. Weitere geeignete Stickstoffverbindungen sind Iminodicarbonsäuren, insbesondere Iminodiessigsäure.

In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wählt man als

Stickstoffverbindung Ammoniak, das heißt man setzt mit Ammoniak um. Ammoniak kann man der Reaktionsmischung in Form von flüssigem Ammoniak, gasförmigem Ammoniak oder Ammoniakwasser („NH4OH") zusetzen. Wünscht man Ammoniak in Form eines

Ammoniumsalzes zuzusetzen, so ist es bevorzugt, Ammoniak in Kombination mit

mindestens einer starken Base zuzusetzen, beispielsweise in Kombination mit NaOH oder KOH. Bevorzugt ist es, Ammoniak in Form von flüssigem Ammoniak oder Ammoniakwasser zuzusetzen.

In einer Ausführungsform setzt man α-Ketocarbonsäure der allgemeinen Formel (II) und Stickstoffverbindung in einem Molverhältnis im Bereich von 1 : 1 bis 1 : 100 ein, bevorzugt im Bereich von 1 : 2 bis 1 : 50, besonders bevorzugt im Bereich von 1 : 3 bis 1 : 30. Dabei bezieht sich der Anteil an Stickstoffverbindung auf die Summe aller als Reaktionspartner eingesetzten Stickstoffverbindungen.

In einer Ausführungsform setzt man α-Ketocarbonsäure der allgemeinen Formel (II) und Ammoniak in einem Molverhältnis im Bereich von 1 : 1 bis 1 : 100 ein, bevorzugt im Bereich von 1 : 2 bis 1 : 50, besonders bevorzugt im Bereich von 1 : 3 bis 1 : 30. Das erfindungsgemäße Verfahren führt man in Gegenwart von Wasserstoff durch, also von H2. In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung führt man das erfindungsgemäße Verfahren so durch, dass man insgesamt ein Molverhältnis α-Ketocarbonsäure der allgemeinen Formel (II) zu Wasserstoff im Bereich von 1 :1 bis 1 :90, bevorzugt 1 :2 bis 1 :30 einstellt.

In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann man Wasserstoff durch ein unter den Reaktionsbedingungen des erfindungsgemäßen Verfahrens inertes Gas verdünnen, beispielsweise mit Stickstoff oder mit mindestens einem Edelgas, beispielsweise mit Argon.

Das erfindungsgemäße Verfahren führt man in Gegenwart von mindestens einem

heterogenen Katalysator durch, der mindestens ein Übergangsmetall enthält. Als heterogene Katalysatoren können dabei dienen:

(i) auf einem festen Träger, der in partikulärer Form vorliegt, geträgerte Metall- haltige Katalysatoren,

(ii) auf einem festem Träger, der in nicht-partikulärer Form vorliegt, geträgerte Metallhaltige Katalysatoren,

(iii) Träger-freie katalytisch aktive Partikel. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung umfasst der Begriff Katalysator dabei

Übergangsmetall, das als katalytisch aktive Spezies („Haupt-Metall") dient, oder

gegebenenfalls eine Vorstufe davon, weiterhin gegebenenfalls vorhandener Träger und gegebenenfalls vorhandene Dotierung. Unter„festem Träger" sollen dabei solche Materialien verstanden werden, die unter den Reaktionsbedingungen des erfindungsgemäßen Verfahrens fest sind und die für die

Formgebung des heterogenen Katalysators maßgeblich sind.

Unter„in partikulärer Form vorliegend" soll verstanden werden, dass der betreffende Träger in Form von Partikeln vorliegt, deren durchschnittlicher Durchmesser im Bereich von 0,1 μηη bis 2 mm liegt, bevorzugt 0,001 bis 1 mm, besonders bevorzugt im Bereich von 0,005 bis 0,5 mm, insbesondere 0,01 bis 0,25 mm.

Unter„in nicht-partikulärer Form vorliegend" soll verstanden werden, dass der Träger in mindestens einer Dimension (Breite, Höhe, Tiefe) mehr als 2 mm, bevorzugt mindestens 5 mm aufweist, wobei mindestens eine weitere Dimension, beispielsweise ein oder beide weiteren Dimensionen, kleiner als 2 mm groß sein kann, beispielsweise im Bereich von 0,1 μηη bis 2 mm. In einer anderen Variante weist in nicht-partikulärer Form vorliegender Träger drei Dimensionen auf, die eine Abmessung von mehr als 2 mm, bevorzugt mindestens 5 mm, aufweisen. Als Obergrenze sind beispielsweise 10 m, bevorzugt 10 cm geeignet. Beispiele für Träger, die in nicht-partikulärer Form vorliegen, sind Metallnetze, beispielsweise Stahlnetze oder Nickelnetze, weiterhin Drähte wie Stahldrähte oder Nickeldrähte, weiterhin Formkörper, beispielsweise Kugeln, Raschig-Ringe, Stränge und Tabletten. In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung setzt man Katalysator in Form von Formkörpern ein, beispielsweise in Form von Tabletten oder Strängen.

Beispiele für besonders geeignete Dimensionen von Formkörpern sind Tabletten mit

Abmessungen 6-3 mm, 3-3 mm, 2-2 mm, und Stränge mit einem Durchmesser im Bereich von 1 ,5 bis 3 mm.

Beispiele für Träger, die in partikulärer Form vorliegen, sind Pulver, die frei fließend oder suspendiert sein können. Beispiele für Materialien, aus denen Träger, die in partikulärer Form vorliegen, sein können, sind AI2O3, S1O2, Alumosilikate, Hydrotalcit, T1O2, ZrC"2, Aktivkohle, insbesondere AI2O3, ZrC"2,

Beispiele für Träger-freie katalytisch aktive Partikel (iii) sind Raney-Metalle, beispielsweise Raney-Kupfer, Raney-Nickel und Raney-Kobalt. Träger-freie katalytisch aktive Partikel können beispielsweise als Schwamm- oder Skelett-Katalysatoren vorliegen.

Katalysator kann neben Träger und Übergangsmetall ein oder mehrere Formmittel enthalten, beispielsweise Graphit oder Stearinsäure.

Beispiele für Übergangsmetalle, die als katalytisch aktive Spezies („Haupt-Metall") in metallhaltigem Katalysator für das erfindungsgemäße Verfahren geeignet sind, sind

Übergangsmetalle der Gruppen 4 bis 12 des Periodensystems, und zwar bevorzugt

Übergangsmetalle der ersten Periode der Gruppen 4 bis 12 des Periodensystems, also von Ti bis Zn, sowie Übergangsmetalle der Gruppen 8 bis 1 1 sämtlicher Perioden des

Periodensystems. Besonders bevorzugte Übergangsmetalle sind Co, Ni und Cu, weiterhin Pd und Pt.

Übergangsmetall in Katalysator, der für das erfindungsgemäße Verfahren eingesetzt wird, kann dotiert sein, beispielsweise mit einem oder mehreren anderen Übergangsmetallen wie Zr, Mo, Mn oder Ti, oder mit Ca, mit Sn, mit AI oder mit Na. Unter Dotieren sollen hierbei Mengen an dotiertem Übergangsmetall bzw. Na, AI oder Ca verstanden werden, die man im Bereich von 0,1 bis 2 mol-% Übergangsmetall bzw. Na, Sn, AI oder Ca, bezogen auf Haupt- Metall, einbringt. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung gelten jedoch aus der Gewinnung von Hauptmetall herrührende übliche Begleit-Spurenelemente als von einer Dotierung ausgenommen. In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wählt man heterogene Katalysatoren aus Raney-Metallen und auf einem festen Träger aufgebrachtem Übergangsmetall.

Bevorzugtes Übergangsmetall (Haupt-Metall) ist gewählt aus Ni, Cu und Co. Zur Herstellung eines für das erfindungsgemäße Verfahren geeigneten Katalysators und zu seiner Lagerung setzt man Übergangsmetall in der Regel als Vorstufe, ein, nämlich als Verbindung, beispielsweise als Oxid, Hydroxid oder Oxidhydroxid, oder als Legierung, und aktiviert den Katalysator vor der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens oder in situ, vorzugsweise durch Reduktion oder durch Entfernung von mindestens einer

Komponente der betreffenden Legierung. Vorzugsweise liegt Übergangsmetall in

heterogenem Katalysator während der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens anteilig zumindest zeitweise in der Oxidationsstufe null vor.

In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wählt man Katalysatoren aus solchen Materialien in partikulärer Form, deren Masse - jeweils bestimmt vor der Aktivierung mit Wasserstoff - enthält:

insgesamt im Bereich von 15 bis 80 Gew.-% sauerstoffhaltige Verbindung(en) des

Aluminiums, berechnet als AI2O3, bevorzugt 30 bis 70 Gew.-%, besonders bevorzugt 35 bis 65 Gew.-%,

insgesamt im Bereich von 5 bis 35 Gew.-% sauerstoffhaltige Verbindung(en) des Nickels, berechnet als NiO, bevorzugt im Bereich von 10 bis 30 Gew.-%, besonders bevorzugt im Bereich von 12 bis 28 Gew.-%, ganz besonders bevorzugt 15 bis 25 Gew.-%,

insgesamt im Bereich von 5 bis 35 Gew.-% sauerstoffhaltige Verbindung(en) des Kobalts, berechnet als CoO, bevorzugt im Bereich von 10 bis 30 Gew.-%, besonders bevorzugt im Bereich von 12 bis 28 Gew.-%, ganz besonders bevorzugt 15 bis 25 Gew.-%,

insgesamt im Bereich von 1 bis 20 Gew.-% sauerstoffhaltige Verbindung(en) des Kupfers, berechnet als CuO, bevorzugt 2 bis 18 Gew.-%, besonders bevorzugt 5 bis 15 Gew.-%, insgesamt im Bereich von 0,2 bis 5 Gew.-% sauerstoffhaltige Verbindung(en) des Zinns, berechnet als SnO, bevorzugt im Bereich von 0,4 bis 4,0 Gew.-%, besonders bevorzugt im Bereich von 0,6 bis 3,0 Gew.-%, ganz besonders bevorzugt im Bereich von 0,7 bis 2,5 Gew.- %.

In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wählt man Katalysatoren aus solchen Materialien in partikulärer Form, deren Masse - jeweils bestimmt vor der Aktivierung mit Wasserstoff - enthält:

22 bis 45 Gew.-%, bevorzugt 25 bis 40 Gew.-%, sauerstoffhaltige Verbindungen des

Zirkoniums, berechnet als ZrÜ2,

1 bis 30 Gew.-%, bevorzugt 2 bis 25 Gew.-%, besonders bevorzugt 5 bis 15 Gew.-%, sauerstoffhaltige Verbindungen des Kupfers, berechnet als CuO,

5 bis 50 Gew.-%, bevorzugt 15 bis 45 Gew.-%, besonders bevorzugt 25 bis 40 Gew.-%, sauerstoffhaltige Verbindungen des Nickels, berechnet als NiO,

5 bis 50 Gew.-% sauerstoffhaltige Verbindungen des Kobalts, berechnet als CoO, 0 bis 10 Gew.-% sauerstoffhaltige Verbindungen des Aluminiums und/oder Mangans, wobei das Gewichtsverhältnis von Zirkonium, berechnet als ZrÜ2, zu Aluminium und/oder Mangan, berechnet als AI2O3 und/oder MnÜ2, bevorzugt mindestens 2,5 beträgt, ganz besonders bevorzugt 0 Gew.-% sauerstoffhaltige Verbindungen des Aluminiums und/oder Mangans, 0 bis 5 Gew.-%, bevorzugt 0 Gew.-% sauerstoffhaltige Verbindungen des Molybdäns, berechnet als M0O3.

In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wählt man Katalysatoren aus solchen Materialien in partikulärer Form, deren Masse - jeweils bestimmt vor der Aktivierung mit Wasserstoff - enthält:

50 bis 95 Gew.-%, bevorzugt 55 bis 85 Gew.-%, besonders bevorzugt 60 bis 80 Gew.-% sauerstoffhaltige Verbindungen des Zirkoniums, berechnet als ZrÜ2,

5 bis 50 Gew.-%, bevorzugt 15 bis 45 Gew.-%, besonders bevorzugt 20 bis 40 Gew.-%, sauerstoffhaltige Verbindungen des Nickels, berechnet als NiO.

In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beträgt das Molverhältnis von Nickel zu Kupfer größer 1 , besonders bevorzugt größer 1 ,2, ganz besonders bevorzugt im Bereich von 1 ,8 bis 8,5. Bevorzugt enthält die katalytisch aktive Masse von im erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzten Katalysator kein Rhenium, kein Ruthenium, kein Eisen und/oder kein Zink, jeweils weder in metallischer (Oxidationsstufe = 0) noch in ionischer (Oxidationsstufe * 0).

In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hat für erfindungsgemäßes Verfahren geeigneter Katalysator eine BET-Oberfläche im Bereich von 1 bis 1000 m ² /g, bevorzugt von 10 bis 500 m ² /g, gemessen durch N2-Adsorption nach DIN 66131 .

Zur Herstellung von bevorzugten im erfindungsgemäßen Verfahren verwendeten

Katalysatoren der Variante (i) und (ii) sind verschiedene Verfahren möglich. Geeignete Katalysatoren der Variante (i) und (ii) sind beispielsweise durch Verkneten pulvriger

Mischungen der Hydroxide, Carbonate, Oxide und/oder anderer Salze der Komponenten mit Wasser und nachfolgendes Extrudieren und Tempern (Wärmebehandlung) der so erhaltenen Masse erhältlich. Bevorzugt werden zur Herstellung der im erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzten

Katalysatoren der Variante (i) und (ii) Fällungsmethoden angewandt. So können bevorzugte Katalysatoren beispielsweise durch eine gemeinsame Fällung von Nickel-, Kobalt-, Kupfer- und Zinn-Komponenten aus einer diese Elemente enthaltenden wässrigen Salzlösung mittels Basen in Gegenwart einer Aufschlämmung einer schwerlöslichen, sauerstoffhaltigen

Aluminium-, Titan-, Silizium- und/oder Zirkoniumverbindung (Präzipitat) und anschließendes Waschen, Trocknen und Calcinieren des erhaltenen Präzipitats erhalten werden. Als schwerlösliche, sauerstoffhaltige Aluminium-, Titan-, Silizium- und/oder Zirkoniumverbindungen können beispielsweise deren Oxide, Oxidhydrate, Phosphate, - borate und -Silikate Verwendung finden. Aufschlämmungen der schwerlöslichen

sauerstoffhaltigen Aluminium-, Titan-, Silizium- und/oder Zirkoniumverbindungen kann man durch Suspendieren feinkörniger Pulver derartiger Verbindungen in Wasser unter kräftigem Rühren herstellen. Bevorzugt stellt man Aufschlämmungen von schwerlöslichen

sauerstoffhaltigen Aluminium-, Titan-, Silizium- bzw. Zirkoniumverbindungen durch Ausfällen der entsprechenden schwerlöslichen sauerstoffhaltigen Aluminium-, Titan-, Silizium- und Zirkoniumverbindungen aus wässrigen Lösungen von Aluminium-, Titan-, Silizium- bzw. Zirkoniumverbindungen mittels Base her.

Bevorzugt werden im erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzte Katalysatoren der Variante (i) und (ii) über eine gemeinsame Fällung (Mischfällung) aller ihrer Komponenten hergestellt. Dazu wird zweckmäßigerweise eine die Katalysatorkomponenten enthaltende, wässrige Salzlösung in der Wärme und unter Rühren so lange mit einer wässrigen Base - beispielsweise Natriumcarbonat, Natriumhydroxid, Kaliumcarbonat oder Kaliumhydroxid - versetzt, bis die Fällung vollständig ist. Es kann auch mit Alkalimetall-freien Basen wie Ammoniak, Ammoniumcarbonat, Ammoniumhydrogencarbonat, Ammoniumcarbamat, Ammoniumoxalat, Ammoniummalonat, Urotropin, Harnstoff, etc. gearbeitet werden. Die Art der verwendeten Salze ist im Allgemeinen nicht kritisch: Da es bei dieser Vorgehensweise vornehmlich auf die Wasserlöslichkeit der Salze ankommt, ist ein Kriterium ihre zur

Herstellung dieser verhältnismäßig stark konzentrierten Salzlösungen erforderliche, gute Wasserlöslichkeit. Es wird als selbstverständlich erachtet, dass bei der Auswahl der Salze der einzelnen Komponenten natürlich nur Salze mit solchen Anionen gewählt werden, die nicht zu Störungen führen, sei es, indem sie unerwünschte Fällungen verursachen oder indem sie durch Komplexbildung die Fällung erschweren oder verhindern.

Die bei diesen Fällungsreaktionen erhaltenen Niederschläge sind im Allgemeinen chemisch uneinheitlich und bestehen u.a. aus Mischungen der Oxide, Oxidhydrate, Hydroxide, Carbonate und unlöslichen und basischen Salze der eingesetzten Metalle. Es kann sich für die Filtrierbarkeit der Niederschläge als günstig erweisen, wenn sie gealtert werden, d. h. wenn man sie noch einige Zeit nach der Fällung, gegebenenfalls in Wärme oder unter Durchleiten von Luft, sich selbst überlässt.

Die nach Fällungsverfahren erhaltenen Niederschläge kann man zu im erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzten Katalysatoren der Variante (i) und (ii) nach an sich bekannten

Methoden weiterverarbeiten. Zunächst wäscht man die Niederschläge. Über die Dauer des Waschens und über die Temperatur und Menge des Waschwassers kann der Gehalt an Alkalimetall, das durch die als Fällungsmittel eventuell verwendete (Mineral)base zugeführt wurde, beeinflusst werden. Im Allgemeinen wird durch Verlängerung des Waschens oder Erhöhung der Temperatur des Waschwassers der Gehalt an Alkalimetall abnehmen. Nach dem Waschen kann man die Niederschläge im Allgemeinen bei 80 bis 200 °C, vorzugsweise bei 100 bis 150 °C, trocknen und danach calcinieren. Das Calcinieren kann man bei Temperaturen zwischen 300 und 800 °C, vorzugsweise bei 400 bis 600 °C, insbesondere bei 420 bis 550 °C ausführen.

In einer anderen Ausführungsform kann man im erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzten Katalysatoren der Variante (i) und (ii) durch Tränkung (Imprägnieren) von Aluminiumoxid (AI2O3), Titandioxid (T1O2), Siliziumdioxid (S1O2) oder Zirkoniumdioxid (Zr02), das jeweils beispielsweise in Form von Pulver oder Formkörpern, wie Strängen, Tabletten, Kugeln oder Ringen, vorliegt, oder von Mischungen von mindestens zwei der vorstehend genannten Oxide mit Übergangsmetallsalzösung herstellen.

Aluminiumoxid wird beispielsweise in der amorphen, gamma-, theta- und/oder delta- Form, als Aluminiumoxohydroxid (Böhmit), bevorzugt in der gamma-Form eingesetzt.

Zirkoniumdioxid kann man beispielsweise in amorpher, monokliner, tetragonaler oder kubischer Modifikation einsetzen, bevorzugt sind die monokline, die tetragonale und die kubische Modifikation. Besonders bevorzugt ist die monokline Modifikation.

Die Herstellung von Formkörpern kann nach an sich bekannten Methoden erfolgen. In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung setzt man 0,1 bis 120 Gew.-%

Katalysator ein, bezogen auf α-Ketocarbonsäure der allgemeinen Formel (II).

Das erfindungsgemäße Verfahren führt man bei einer Temperatur im Bereich von 50 bis 200°C, bevorzugt 75 bis 175°C und besonders bevorzugt von 100 bis 150°C durch.

In einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens führt man es bei einem Druck im Bereich von Normaldruck bis 300 bar, bevorzugt 20 bis 250 bar, besonders bevorzugt von 100 bis 200 bar durch. Das erfindungsgemäße Verfahren kann man absatzweise, kontinuierlich oder semikontinuierlich durchführen.

In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann man die gesamte

Reaktionsmischung oder bestimmte Komponenten der Reaktionsmischung im Kreis führen, beispielsweise Stickstoffverbindung, insbesondere Ammoniak, oder wässrige Lösung von o Ketocarbonsäure der allgemeinen Formel (II).

In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung führt man das erfindungsgemäße Verfahren absatzweise bei im Wesentlichen konstanter Temperatur durch, beispielsweise bei einer Temperatur, die während des erfindungsgemäßen Verfahrens um 10°C oder weniger schwankt, vorzugsweise um 5°C oder weniger. In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung führt man das erfindungsgemäße Verfahren über eine Dauer im Bereich von 1 Minute bis 48 Stunden durch. Wenn man das erfindungsgemäße Verfahren kontinuierlich durchzuführen wünscht, so soll unter der Dauer die mittlere Verweilzeit verstanden werden.

In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung führt man das erfindungsgemäße Verfahren als Suspension von mindestens einem Katalysator nach Variante (i) oder (iii) durch, und zwar mit einer Reaktionsdauer im Bereich von 1 bis 48 Stunden, bevorzugt 2 bis 24 Stunden.

In einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung führt man das

erfindungsgemäße Verfahren mit einem Katalysator gemäß Variante (ii) durch, und zwar mit einer Reaktionsdauer im Bereich von 1 Minute bis 10 Stunden, bevorzugt 30 Minuten bis 5 Stunden.

Bei der Berechnung der Zeit sollen Zeiträume, die man zu Tätigkeiten wie Aufheizen, Abkühlen, Aufarbeitung der Reaktionsmischung, Isolierung von racemischer a-Aminosäure, Entspannen oder Aktivieren des Katalysators verwendet, nicht mit berücksichtigt werden. In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann man zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens mischen, beispielsweise durch Rühren, Schütteln, Wälzen, Umpumpen, Pumpen durch statische Mischer oder pneumatisches Mischen.

Ohne dass einer bestimmten Theorie der Vorzug gegeben werden soll, so wird vermutet, dass im Verlaufe des erfindungsgemäßen Verfahrens α-Ketocarbonsäure zur

entsprechenden olminocarbonsäure umgewandelt und dann zu racemischer o

Aminocarbonsäure reduziert wird.

Man erhält eine Reaktionsmischung, die Wasser und Alkalimetallsalz von racemischer o Aminosäure enthält und weitere Bestandteile aufweisen kann, beispielsweise

Katalysator(reste), Ausgangsmaterial wie α-Ketocarbonsäure oder Stickstoffverbindung , insbesondere Ammoniak, oder weiterhin Zersetzungsprodukte von a-Ketocarbonsäure, beispielsweise Propionsäure, Essigsäure oder Ameisensäure. Bevorzugt enthält die Reaktionsmischung jedoch nur äußerst geringe Anteile an Zersetzungsprodukte(n) von o Ketocarbonsäure.

In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung arbeitet man die entstehende

Reaktionsmischung auf. In einer speziellen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung isoliert man racemische α-Aminosäure bzw. ein Salz von racemischer a-Aminosäure.

Zur Aufarbeitung kann man beispielsweise eine oder mehrere folgenden Tätigkeiten ausführen: (i) Katalysator deaktivieren,

(ü) Katalysator, der aktiv oder deaktiviert sein kann, abtrennen, beispielsweise durch Filtrieren, beispielsweise Kuchenfiltration oder Querstromfiltration, oder durch Sedimentation oder Zentrifugieren,

(iii) Wasser und Stickstoffverbindung , insbesondere Ammoniak, ganz oder teilweise entfernen, beispielsweise durch Verdampfen, Abdestillieren oder Sprühtrocknen,

(iv) Stickstoffverbindung oder insbesondere Ammoniak mit Säure neutralisieren, insbesondere mit Brönsted-Säure, beispielsweise mit Schwefelsäure oder Salzsäure,

(v) Nebenprodukte abtrennen, die beispielsweise durch Reduktion von eingesetzter α-Ketocarbonsäure entstehen können,

(vi) pH-Wert einstellen, beispielsweise mit Brönsted-Säure oder Brönsted-Base, (vü) α-Aminosäure von nicht umgesetzter α-Ketocarbonsäure mittels

Ionenaustauscher abtrennen.

In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kristallisiert man anfallende

racemische α-Aminosäure bzw. Salz von racemischer α-Aminosäure zur Aufreinigung um. Zum Umkristallisieren kann man verschiedene Lösungsmittel verwenden. Geeignet sind beispielsweise Wasser und wasserhaltige Gemische, beispielsweise Gemische von Wasser mit Ethanol. Bevorzugt kristallisiert man aus Wasser oder wässrigen Basen um, die einen pH-Wert im Bereich von 7,1 bis 14 aufweisen, bevorzugt 9 bis 12. Geeignete wässrige Basen sind verdünnte Kalilauge und insbesondere verdünnte Natronlauge.

Man kann ein- oder mehrmals Umkristallisieren. Kristallisierte racemische α-Aminosäure bzw. kristallisiertes Alkalimetallsalz von racemischer α-Aminosäure kann man von der Mutterlauge abtrennen, beispielsweise durch Dekantieren oder Filtrieren oder Kombination von Filtrieren und Dekantieren.

In einer Ausführungsform erhält man reine racemische α-Aminosäure bzw. reines Salz von racemischer α-Aminosäure, beispielsweise reines Natriumsalz oder reines Kaliumsalz, oder partiell neutralisierte reine racemische a-Aminosäure.

Der Nachweis, dass es sich bei racemischer α-Aminosäure (a) um das Racemat handelt, gelingt beispielsweise durch Polarimetrie.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Alkalimetallsalze von racemischen o Aminosäuren der allgemeinen Formel (I)

R -CH(NH ₂ )-COOH (I) in denen R ¹ gewählt wird aus Wasserstoff, CH ₃ , C ₂ H ₅ , CH(CH ₃ ) ₂ , (CH ₂ ) ₂ COOH und CH ₂ OH, kann man vorzüglich einsetzen, um beispielsweise Komplexbildner zu machen, beispielsweise Nitrilotriessigsäure (mit R ¹ = Wasserstoff), Methylglycindiessigsäure (mit R ¹ = CH3), oder Glutaminsäurediessigsäure (mit R ¹ = (Ch ^COOH). Die Erfindung wird durch die folgenden Arbeitsbeispiele weiter erläutert.

I. Herstellung des Natriumsalzes von racemischem Alanin

50 g einer 60 Gew.-% wässrigen Lösung des Natrium-Salzes der Brenztraubensäure (entsprechend 0,27 mol Natriumpyruvat) wurde zusammen mit einem 5 g eines Raney-Ni- Katalysators in einem Autoklaven vorgelegt. Der Autoklav wurde verschlossen, und es wurde NH3 (66 g; 3,88 mol) kalt aufgepresst. Der Druck wurde mit Wasserstoff auf 20 bar erhöht. Anschließend wurde der Autoklav auf 100°C erhitzt. Der Druck wurde mit Wasserstoff auf 100 bar erhöht, und die Reaktionsmischung wurde unter diesen Bedingung über einen Zeitraum von 3 Stunden gerührt. Danach wurde der Autoklav auf Raumtemperatur abgekühlt und entspannt. Man filtrierte den Katalysator aus dem Reaktionsgemisch ab und analysierte das Filtrat durch NMR-Spektroskopie. Es enthielt als Hauptprodukt das Natrium-Salz des racemischen Alanins. Dieses ließ sich einfach isolieren.

II. Vergleichsbeispiel: Versuch zur Herstellung von racemischem Alanin aus

Brenztraubensäure

Beispiel I wurde wiederholt, jedoch setzte man 50 g einer 60 Gew.-% wässrigen Lösung von Brenztraubensäure ein. Man erhielt ein Produktgemisch, das zahlreiche Zersetzungprodukte enthielt und sich durch einfaches Umkristallisieren weder auftrennen noch aufreinigen ließ.