OPTICALLY ACTIVE POLYMERS USED IN THE CHROMATOGRAPHICAL SEPARATION OF RACEMATES

Abstract: 1. An optically active polymer which has a specific rotation [alpha **20 ], measured in methylene chloride solution, of from -200 to +200 degrees and a number average molecular weight of from 2,000 to 2,000,000 and contains as the characteristic structural unit the group of the formula (I) see diagramm : EP0161547,P6,F1 wherein R**1 is an unsubstituted or substituted C1 -C18 -alkyl or C5 -C8 -cycloalkyl radical and R**2 is an unsubstituted or substituted C1 -C18 -alkyl or alkylene radical, C6 -C12 -aryl or arylene radical or a C5 -C8 -cycloalkyl or cycloalkylene radical, and * designates the center of chirality.

Description: Neue, optisch aktive Polymere für die chromatographische Racemattrennung Die Erfindung betrifft optisch aktive Polymerisate mit Chiralitätszentren in der Hauptkette und deren Verwendung als Trennmedium zur chromatographischen Auftrennung von racemischen Gemischen. Bei derartigen Polymerisaten handelt es sich um hochmolekulare optisch aktive Stoffe, die durch Polymerisation von entsprechenden optisch aktiven organischen Monomeren hergestellt werden, und die in Lösung die Ebene des linear polarisierten Lichts drehen können. Es ist bereits bekannt, hochmolekulare optisch aktive Polymerisate durch Polymerisation der entsprechenden Monomeren herzustellen und die erhaltenen optisch aktiven Polymerisate als Adsorbentien zur Trennung von racemischen Gemischen in die optischen Antipoden zu verwenden (vgl. DE-OS 25 00 523, DE-OS 18 07 497, EP-A1-68290 und "Angewandte Chemie" 92 (1980), Seiten 14 bis 25). Bei derartigen Substanzen handelt es sich um optisch aktive Polymerisate von Methacrylsäureestern, Acryl- und Methacrylsäureamide oder Poly(ss-amide). Die Herstellung der bekannten optisch aktiven Polymerisate ist zum Teil recht aufwendig, so dass sich eine technische Verwendung erübrigt. Ein weiterer Nachteil der bekannten optisch aktiven Polymerisate ist die Tatsache, dass nur bei wenigen eine Anreicherung von optisch aktiven Enantiomeren erfolgreich war. Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es daher, hochmolekulare optisch aktive Polymerisate zu schaffen, die leicht herstellbar sind, eine hohe Trennwirkung auf racemische Gemische besitzen und leicht verarbeitbar sind. Diese Aufgaben wurden gelöst durch optisch aktive, hochmolekulare Polymerisate mit Chiralitätszentren in der Hauptkette, die Strukturelemente der allgemeinen Formel (I) EMI1.1 enthalten, worin R1 ein gegebenenfalls substituierter C1- bis C18-Alkyloder C5- bis C8-Cycloalkylrest und R2 ein gegebenenfalls substituierter C1- bis C18-Alkyl- oder Alkylenrest, C6- bis C12-Aryl- oder Arylenrest oder ein C5- bis C8-Cycloalkyl- oder Cycloalkylenrest. Bevorzugt sind ihre spezifischen Drehwerte < D203 in Methylenchlorid- lösung ungleich null und liegen zwischen -200 und +200#. Bevorzugt sind auch Polymerisate, in denen die gegebenenfalls vorhandenen Substituenten C1- bis C18-Alkyl-, C1- bis C6-Alkoxy-, Halogen-, Nitro-, C2- bis C12-Acyloxy, C1- bis C6 -Alkylmercapto- oder C6- bis C12-AryI- gruppen sind. Polymerisate, welche die allgemeine Formel EMI2.1 aufweisen, worin n eine ganze Zahl zwischen 10 und 1000 ist, sind besonders bevorzugt. Unter optisch aktiven Polymerisaten werden hochmolekulare organische Polymere verstanden, die in Lösung die Ebene des polarisierten drehen können. Die erfindungsgemäfrn optisch aktiven Polymerisate weisen Molekularge- wichte aus dem Zahlenmittel zwischen 2000 und 2.000.000, bevorzugt zwischen 3000 und 200.000 auf, bestisst nach der osmometrischen Methode, die tr Fortschrittsbericht der Hochpolymerenforschung 11 (1973), Seiten lllff, beschrieben ist. Die hochmolekularen Polymerisate können als vernetzte hoch#lekulare Substanzen vorliegen, In die Verarbeitbarkeit zu verbessern. Die erfindungsgemässen Polymerisate sollen Chiralitätszentren in der Hauptkette tragen. Dies ist, gemäss Formel I, durch Einbau des asymetrischen C-Atoas in der Hauptkette gewährleistet. Die Polymerisate, welche Strukturelemente der allgemeinen Formel (I) aufweisen, sind an sich bekannt, aber nur in der nicht optisch aktiven Form (vgl. z.B. BE-PS 707 623, DE-AS 12 63 300, FR-PS 15 68 108, DE-OS 24 27 938, GD-PS 10 92 605 u.a.). Sie werden durch Polymerisation der entsprechenden Oxazoline unter Einwirkung von Wärme und/oder saurer Katalysatoren wie Hethyl-p-toluolsulfonat oder 20 gew Ziges Oleum hergestellt nach dem Reaktionsschema: EMI3.1 wobei R1 und R2 die oben aufgeführte Bedeutung aufweisen (vgl. Journal of Polymer Science Part A-1, 6 (1968), 57 bis 62 ] . Die vernetzten Polymerisate der allgemeinen Strukturformel (I) können durch Copolymerisation mit bifunktionellen Oxazolinen oder aus bifunktionellen Oxazolinen selbst gewonnen werden. Die optisch aktiven Polymerisate der Formel (I), Poly-N-acylalkylenimine genannt, lassen sich durch analoge Polymerisation der entsprechend optisch aktiven Oxazoline mit Hilfe geeigneter Katalysatoren herstellen. Die optisch aktiven Oxazoline werden erhalten aus den optisch aktiven Aminoalkoholen der allgemeinen Formel: EMI3.2 wobei R1 die eingangs aufgeführte Bedeutung hat. Diese Amine können nach Verfahren, wie sie für die racemischen Verbindungen beschrieben sind, entweder mit Nitrilen der allgemeinen Formel R2-C=N kondensiert werden (vgl. "Liebigs Annalen der Chemie" 1979, Seiten 986 bis 996) oder durch Umsetzung mit Säurechloriden der allgemeinen Formel: EMI3.3 mit Thionylchlorid in das ss-Chloramid: EMI3.4 und Cyclisierung mit Kaliumhydroxid hergestellt werden (vgl. "Journal of Polymer Science" Part A-1", 6 (1967), Seiten 57 bis 62]. Die als Ausgangsmaterial eingesetzten optisch aktiven Aminoalkohole sind nach bekannten Verfahren, z.B. durch klassische Racemattrennung silber Salze optisch aktiver Säuren oder durch Reduktion optisch aktiver Aminosäuren zugänglich. Die spezifischen Drehwerte (0 < D201 der optisch aktiven Polymerisate liegen, gemessen in Methylenchloridlösung, zwischen -200 und +20O#, bevorzugt zwischen -10 und -150 bzw. +10 und +150- und sind ungleich null. Die optische Drehung wurde gemessen mit einem handelsüblichen Polarimeter. Unter spezifischem Drehwert [&alpha;20D] wird der Drehwert s < in Grad verstanden, den 1 g Substanz in 1 ml Lösung in einem Rohr von 10 cm Länge bewirkt, wobei die Temperatur 20-C und die Wellenlänge des Lichts 589 nm beträgt. Bevorzugt sind Polyjerisate der allgemeinen Formel SIinX wobei n = 10 bis 1000. Diese Bomopolynerisate sind nicht vernetzt und analog, wie oben beschrieben, aus den entsprechenden optisch aktiven Oxazolinen herstellbar. Die mit der Erfindung erzielten Vorteile sind insbesondere darin zu sehen, dass die optisch aktiven Polymerisate der allgemeinen Formel (I) geeignet sind, eine grosse Zahl racemischer Verbindungen in die Enantio werten zu trennen oder anzutrennen, vor allem auch solche, deren Trennung mit den bisher bekannten optisch aktiven Trennmedien nicht gelang. So konnten z.B. mit einem Polymeren (I) mit R1 = Ethyl und R2 = Phenyl folgende als Racemate eingesetzte Verbindungen ganz oder teilweise in die Enantioseren zerlegt werden: Acetoin, Mandelsxuremethylester 2-Chlor-4 -methylphenoxy-propionsäuremethylester, Benzoinisopropylether, 3-( 3, 5-Di- chlorpbenyl)-5-ethenyl-5-methyl-2,4-oxazolidindion, Phenoxypropionsäure- methylester, O-Ethyl-S-propyl-0-(4-fluor-2-brosphenyl)-thiophosphat, 0-Ethyl-S-propyl-S-propargyl-dithiopbosphat, 3-( 3 ,5-Dichlorphenyl)-5-meth- oxyme thyl-5 #ethyl-2 , 4-oxazo lidindion. Fur die Verwendung der Polymeren als Trennmedien müssen die Polymerisate (I) durch mehlen, Zerreiben oder ähnliche Verfahren zerkleinert und anschliessend durch Sieben, Windsichten, Sedimentieren und ähnliches klassifiziert werden. Geeignet sind alle Korngrössenverteilungen, wie sie in der Säulenchroi#tographie Anwendung finden, z.B. 100 bis 50 Cr, 50 bis 30 oder 30 bis 20 p. Je kleiner die Korngrösse und je enger die Verteilung umso hoher ist die Trenuwirkung des Materials. Die Trennung des zu trennenden Racemats kann so erfolgen, dass das als stationäre Phase dienende Polymer-Pulver in eine Säule geeigneter Grösse gefüllt wird und die Substanz langsam mit einem geeigneten Losungsmittel oder Lösungsmittelgemisch als mobile Phase aus der Säule eluiert wird. Dabei kann, abhängig von der geprüften Verbindung, eine mehr oder weniger starke Trennung in die optisch aktiven Enantiomeren eintreten, die mit Hilfe geeigneter Detektoren, z.B. UV-Detektor oder Polarimeter-Detektor, sichtbar gemacht werden kann. Herstellung von Ausgangsverbindungen (S )-2-Phenyl-4-ethyloxazolin 89 g (S)-2-Aminobutanol-1 wurden in 2 1 Ether gelöst und unter Eiskühlung 140 g Benzoylchlorid in 750 ml Ether zugetropft. Die ausgefallenen Kristalle wurden abgesaugt, mit Wasser gründlich gewaschen und getrocknet. Ausbeute: 103 g (S)-2-N-Benzoylaminobutanol-l, Fp. 101-103 C; + 43,0 (CH2C12). 96 g dieses Produkts wurden in 75 ml Thionylchlorid eingetragen, das auf 0 C gekühlt war. Nach Zugabe von 200 ml Toluol wurde eingedampft und der kristalline Rückstand aus Toluol/Cyclohexan umkristallisiert. Ausbeute: 99 g (S)-2-N-Benzoylaminobutylchlorid-1; Fp. 109-llO'C; [&alpha;20D] + 62,5- (CH2cl2). 95 g dieser Verbindung wurden in 500 ml Ethanol auf 50 erwärmt und eine Lösung von 25 g KOH in 150 ml Ethanol zugefügt. Das ausgefallene Kaliumchlorid wurde abgesaugt und das Filtrat eingedampft und der Rückstand im Vakuum destilliert. Ausbeute an (S)-2-Phenyl-4-ethyloxazolin 54 g; Kp 85 /0,7 mbar [&alpha;20D] + 84,5 (CH2Cl2). (S)-2-Pentadecyl-4-ethyloxazolin Nach dem gleichen Syntheseschema wurde, ausgehend von (S)-2-Aminobutanol-l und Palmitinsäurechlorid (S)-2-Pentadecyl-4-ethyloxazolin hergestellt. EMI5.1 <SEP> A <SEP> A <tb> <SEP> Verbindung <SEP> Ausbeute <SEP> Fp <SEP> pc4Ul <SEP> (CHC13) <tb> <SEP> 0 <tb> <SEP> 1' <tb> C15H31CNHCHCH2OH <SEP> 90 <SEP> % <SEP> lOu^¯lû1,5- <SEP> + <SEP> 26,ûe <tb> <SEP> C2H5 <tb> <SEP> 0 <tb> C15H31CNHC,HGH2Cl <SEP> 90 <SEP> Z <SEP> 76- <SEP> 79,50 <SEP> + <SEP> 39,9 <tb> <SEP> C2H5 <tb> j0 <SEP> CC2H5 <SEP> 50 <SEP> X <SEP> 31- <SEP> 33- <SEP> + <SEP> 40,0 <tb> Polymerisation Polymerisation von (S)-2-Phenyl-4-ethyloxazolin 50 g (S)-2-Phenyl-4-ethyloxazolin wurden mit 1 ml o-Toluolsulfonsäuremethylester versetzt und 24 Stunden auf 160'C erhitzt. Es entstand eine bernsteinfarbige, spröde Nasse, die zerkleinert und gesiebt wurde. kD203 = -36- Polymerfsation von (S)-2-Pentadecyl-4-ethyloxazolin 10 g (S)-2-Pentadecyl-4-ethyloxazolin wurden mit 0,35 g o-Toluolsulfonsäuremethylester versetzt und 25 Stunden auf 160'c erhitzt. Die Reaktionsmasse wurde erst mit 200 ml Cyclohexan, dann mit mehreren Portionen Ether behandelt. Das unlösliche Polymere wurde abgesaugt. Ausbeute 3 g. #D201 - -20' (GHCl3). Einsatz als Trensphase fiir Enantiomerentrennung Trennung von D,L-2-Chlor-4-nethyl-phenoxy-propionsäuremethylester Eine 70 cm lange Glassäule wurde mit einer Suspension des Poly-((S)-2 -phenyl-4-ethyl-owazolin) in Ether gefüllt, wobei die Korngrösse 38 bis 45 betrug. Auf dieser Säule wurden 200 Crl einer Lösung von 520 mg D,L-2 -Chlor-4-methyl-phenoxypropionsäuremethylester in Ether gegeben und 0,08 ml Ether pro Minute durchgepumpt. Es erschienen in einem nachgeschalteten UV-Detektor zwei Signale mit Maximum bei 50 min und 60 min. Überprü- fung der Fraktionen mit einem Polarimeter ergab, dass das erste Signal dem L- und das zweite Signal dem D-Produkt zugeordnet werden muss. Unter ähnlichen Bedingungen wurden die nachfolgenden Verbindungen geprüft, wobei in diesen Fällen im UV-Detektor nur ein Signal beobachtet wurde, das jedoch in einem nachgeschalteten Durchflusspolarimeter eine Antrennung in links- und rechtsdrehende Form erkennen liess: D ,L-Acetoin D,L-3-(3,5-Dichlorphenyl-5-ethenyl-5-methyl-2,4-oxazolidindion) D,L-Phenoxypropionsäuremethylester D,L-Mandelsäuremethylester D,-O-Ethyl-S-propyl-0-(4-fluor-2-bromphenyl)-thiophosphat D,L-O-Ethyl-S-propyl-S-propargyl-dithiophosphat D,L-3-(3,5-Dichlorphenyl-5-methoxymethyl-5-methyl-2,4-oxazolidindion) 4-oxazolidindion)---

Claims: ute##anspr#cfle 1. Optisch aktive, hochmolekulare Polymerisate mit Chiralitätszentren in der Hauptkette, die Strukturelemente der allgemeinen Formel (I) EMI7.1 enthalten, worin R1 ein gegebenenfalls substituierter C1- bis C18 -Alkyl- oder C5- bis C8-Cycloalkylrest und R2 ein gegebenenfalls sub stituierter C1- bis C18-Alkyl- oder Alkylenrest, C6- bis C12-Aryl oder Arylenrest oder ein C5- bis C8-Cycloalkyl- oder Cycloalkylenrest ist. 2. Polymerisate nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ihre spezi fischen Drehwerte #D201 in Methylenchloridlösung ungleich null sind und zwischen -200 und +200 liegen. 3. Polymerisate nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die gege benenfalls vorhandenen Substituenten C1- bis C18-Alkyl-, C1- bis C6 -Alkoxy-, Halogen- > Nitro-, C2- bis C12-Acyloxy, C1- bis C6-Alkylmer capto- oder C6- bis C12-Arylgruppen sind. 4. Polymerisate nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie die allgemeine Formel EMI7.2 aufweisen, worin n eine ganze Zahl zwischen 10 und 1000 ist. 5. Verwendung der Polymerisate nach Anspruch 1 als Trennmedium zur chromatographischen Auftrennung von racemischen Gemischen in die ent sprechenden optischen Antipoden.

Inventors: BOTT, KASPAR, DR., SCHMIDT, PETER, DR.
Applicants: BASF AKTIENGESELLSCHAFT
Application year: 1985
Main classification: C07B57
IPC codes: C08G73, B01J20, B01D15