AT200154B - Verfahren zur Herstellung von Citrullin - Google Patents

Description

   <Desc/Clms Page number 1> 
 



  Verfahren zur Herstellung von Citrullin 
Es ist bekannt, dass man durch Kondensation monosubstituierter Harnstoffe mit geeigneten Substanzen Hydantoinderivate, beispielsweise durch Kondensation mit Benzil, in 3-Stellung substituierte Diphenylhydantoine herstellen kann. Eine in therapeutischer Hinsicht wichtige Substanz dieser Art ist die   ce-   
 EMI1.1 
   diecc-Amino-5-carbamidovalerlansäure,   das Citrullin, verwenden kann. Zur Herstellung des Citrullins und ähnlicher Harnstoffderivate geht man bislang so vor, dass man die a-Aminogruppe in den ent- sprechenden   oc, w-Diaminocarbonsäuren   durch geeignete Substituenten schützt, dann die andere mit Urethanen, Cyansäure usw. umsetzt und danach den Substituenten wiederum abspaltet.

   Ein anderes Ver- fahren besteht darin, den Kupferkomplex der Diaminocarbonsäure mit Harnstoff im Druckgefäss zu kon-   densieren.   



   Zur technischen Herstellung von Citrullin und seinen Derivaten haben sich jedoch alle diese Verfahren sowohl in betriebstechnischer als auch in wirtschaftlicher Hinsicht als unbefriedigend erwiesen. 



  Die Aufgabe, ein Verfahren zu finden, welches diese Nachteile vermeidet, konnte erfindungsgemäss gelöst werden einmal durch Auffindung und zweckmässige Anwendung besonders geeigneter Rohmaterialien, zum anderen durch zweckmässige Kombination und Vereinfachung an sich bekannter Arbeitsweisen. 



   Schliesslich wurden bei der Durchführung des Verfahrens neue Erkenntnisse über das Ausmass des Schutzes nutzbar gemacht, welchen in Form der Kupferkomplexe die   a- Aminogruppe   von a,   w-Dia-   minocarbonsäuren erfährt und welcher es ermöglicht, die Einwirkungen ausschliesslich auf die w-Aminogruppe zu beschränken. 



   Das auf der Erfindung beruhende Verfahren besteht im wesentlichen in folgenden Massnahmen :
1) Verwendung von tierischen und pflanzlichen Eiweissstoffen, vorzugsweise Gelatine und Fischeiweiss, welche die als Ausgangssubstanz für Citrullin besonders vorteilhafte    < x-Amino-5-guanidinovalerian-   säure, das Arginin, in reichlicher Menge und neben nur solchen Substanzen enthalten, die eine einfache Gewinnung zulassen, daraus Freilegung des Arginins durch Säurehydrolyse und Fällung aus dem unbehandelten, lediglich auf geeigneten PH-wert eingestellten Hydrolysat, vorzugsweise als Flavianat. 



   2) Ausgehend von rohem Argininflavianat Gewinnung von praktisch reinem Citrullinkupfer in einfachster, gegenüber den allgemein-üblichen Methoden vor allem durch Vermeiden der Isolierung der Zwischenprodukte Arginin, Ornithin und Ornithinkupfer ausgezeichneten Arbeitsweise. Durch den Wegfall sämtlicher mit der Isolierung dieser Substanzen verbundenen Arbeitsgänge wird eine leichte, schnelle und mit geringeren Verlusten verbundene Citrullinherstellung ermöglicht. 



   Diese Arbeitsweise ist unabhängig von der Fällungsform des Arginins und deren Aufspaltung anwendbar. Es ist also beispielsweise möglich, Argininflavianat sowohl durch Ätzbaryt als auch durch Säure zu zerlegen und im letzteren Falle sofort freie Flaviansäure wiederzugewinnen, die unmittelbar in den Prozess zurückgeführt werden kann. 



   Versuche haben zu den neuen Erkenntnissen geführt, dass die Stabilität der   cc. w-Diaminosäurekupfer-   komplexe so gross bzw. der Schutz der a-Aminogruppe durch das chelatartig gebundene Kupfer in diesen, 

 <Desc/Clms Page number 2> 

 hier also im   Omithinkupfer,   so weitgehend wirksam ist, dass an Stelle der bekannten Harnstoffkondensation überraschenderweise auch andere Verfahren zur Umwandlung der   w-Aminogruppe   in die Carbaminogruppe angewendet werden können, die auf Grund bisheriger Erkenntnisse nur nach dem schon erwähnten Schutz durch Substitution,   z. B.

   Benzoyiierung,   für anwendbar gehalten wurden, vor allem die 
 EMI2.1 
    :Ornithinkupfers   die Möglichkeit, in homogen-wässeriger Phase arbeiten zu können und nicht zuletzt die überraschend leichte Abspaltbarkeit des Chelatkupfers aus dem Kondensationsprodukt lediglich durch Einleiten von Schwefelwasserstoff, der seinerseits durch Entlüften entfernt werden kann, gegenüber der Verseifung des   Benzoylderivates   mit Säure unter Entstehung von Benzoesäure und der Notwendigkeit, wiederum von diesen beiden trennen zu müssen.

   Im Vergleich zu der in ihrem Verlauf unbestimmten, hinsichtlich Ausbeute recht wechselhaften und daher unbefriedigenden Harnstoffkondensation ergibt sich als wesentlicher Vorteil ausserdem, dass die Cyanatkondensation in durchaus bestimmtem Reaktionsverlauf und mit gleichmässig guter Ausbeute zu Kupfercitrullin führt. Ausserdem hat sich gezeigt, dass sich an Stelle der Cyanatkondensation auch die Harnstoffkondensation bei passender Wahl der Bedingungen, insbesondere hinsichtlich der Konzentration der Reaktionsteilnehmer, entgegen der allgemein üblichen Arbeitsweise sehr einfach durch blosses Kochen im offenen Gefäss durchführen lässt, während dies nach den Angaben der bisherigen Literatur nicht ohne Anwendung eines   Druckgefässes   möglich ist. 



   Im einzelnen wird das Verfahren zweckmässigerweise   wie folgt durchgeführt :  
Es wird beispielsweise Gelatine, gegebenenfalls unter Druckanwendung, durch Mineralsäure hydrolysiert, aus dem Hydrolysat das Arginin vorzugsweise mit Flaviansäure gefällt. 



   Das Flavianat wird beispielsweise mit einer Lösung von Ätzbaryt zerlegt. Erfindungsgemäss und im Gegensatz zu den    allgemein. üblichen Metbcden   der   Arginindarstellung   geschieht dies vorteilhaft bei höherer Temperatur ohne Rücksicht auf eine dabei bereits beginnende Abspaltung der Guanidylgruppe 
 EMI2.2 
 kocht wird. Die barytalkalische, Arginin und bereits erhebliche Mengen Ornithin enthaltende Lösung wird nun ohne jede Zwisehenoperation sofort bis zur vollständigen Zerlegung des Arginins gekocht und dabei eingeengt, wobei Ammoniak entweicht, Bariumkarbonat und gegebenenfalls   Bariumhydroxyd   ausfallen. 



  Ein weiterer erheblicher Teil des   Ätzbaryts   wird anschliessend durch   Ausfrieren   entfernt. Nach Abnutschen wird schliesslich mit Kohlensäure oder Schwefelsäure vom restlichen Baryt befreit und nochmals abgesaugt. 



   Das bei dieser Arbeitsweise anfallende Bariumflavianat kann mit Schwefelsäure in üblicher Weise zersetzt und die Flaviansäure regeneriert werden. Dabei muss man vom Bariumsulfat heiss abnutschen und heiss waschen und, um die nach Salzsäurezusatz aus dem erkalteten Filtrat auskristallisierende Flaviansäure zu erhalten, nochmals nutsche. Dieses Vorgehen lässt sich ebenfalls erheblich vereinfachen, wenn man das   Bariumflavianat   mit Salzsäure zerlegt, kühlt und schliesslich verdünnt. In diesem Falle erhält man sofort freie Flaviansäure und es ist nur einmaliges Nutschen und Waschen einer Lösung von normaler Temperatur notwendig. Gegebenenfalls zurückgebliebenes Bariumchlorid kann etwa beim späteren Lösen der Flaviansäure, durch Zugabe der gerade notwendigen Menge Schwefelsäure und Filtration leicht entfernt werden.

   Vor allem aber kann man auch sofort das Argininflavianat mit Salzsäure zerlegen, die entstehende freie Flaviansäure abnutschen und waschen und so jede Wiedergewinnungsarbeit überhaupt vermeiden. Die Argininspaltung und die weitere Durchführung des Verfahrens erfolgt dann nach Neutralsation der salzsauren Lösung. 



   Die erhaltene neutrale oder schwach saure Ornithinlösung wird durch Zugabe von Aktivkohle und leichtes und kurzes Erwärmen unschwer farblos und klar erhalten. Sie wird gegebenenfalls neutralisiert und in die neutrale Lösung wiederum ohne jede Zwischenoperation Kupferoxyd in geringem Überschuss eingetragen und einige Zeit mässig gekocht. 



   Die Weiterverarbeitung der so entstandenen tiefblauen Lösung von Kupferornithin erfolgt abermals ohne jede Zwischenoperation und in einfachster Weise, indem man insbesondere bei Siedetemperatur und unter Rühren vorzugsweise Kaliumcyanat in nur geringem Überschuss und in kleinen Portionen einwirken lässt. Das Reaktionsprodukt beginnt schon bald nach Beginn des Cyanatzusatzes kristallin auszufallen.   Es wird nach   Beendigung der Reaktion bzw. Vervollständigung der Kristallisation durch Stehen bei tiefer Temperatur in wässeriger Suspension durch Schwefelwasserstoff entkupfert.

   Die entstehende Citrullinlösung wird, gegebenenfalls nach Entfärbung mit Aktivkohle, unter stark vermindertem Druck ein- 

 <Desc/Clms Page number 3> 

 geengt und das Citrullin selbst schliesslich durch Alkohol und Stehen bei tiefer Temperatur als rein weisse Kristallmasse erhalten, die sofort fast richtigen Schmelzpunkt und richtige Analysendaten zeigt und ohne weitere Reinigung zu Derivaten weiterverarbeitet werden kann. 



   Citrullin dient insbesondere als Ausgangsmaterial für therapeutisch sehr bedeutungsvolle Substanzen, darunter die   (x-Amino-5-diphenylhydantoylvaleriansäure oder   andere   a-Amino- & -hydantoylvalerian-   säuren, die daraus durch Kondensation mit Benzil, substituierten Benzilen oder andern geeigneten Diketonen erhalten werden. 



     Beispiel l :   20   Gew.-Teile   Gelatine werden mit gleichen Vol.-Teilen konzentrierter Salzsäure unter Rückflusskochung vollständig hydrolysiert. Das Hydrolysat wird mit konzentrierter Natronlauge auf etwa PH = 2 eingestellt, nach Zugabe von   0,6 Vol. -Teilen   Eisessig mit dem halben Volumen Wasser verdünnt und filtriert. Durch Zugabe einer etwa 700 C heissen Lösung von 4 Gew.-Teilen Flavians ure in   10 - 15   Volumen Wasser und unter gutem Rühren wird das Argininflavianat ausgefällt. Die Fällung wird durch längeres Stehen vervollständigt, dabei durch öfteres Rühren die Bildung von Klumpen und Krusten vermieden, schliesslich abgenutscht und gewaschen. 



   Eine Suspension von 10 Gew.-Teilen Argininflavianat in   25-30 Vol.-Teilen   Wasser wird mit einer Lösung von 15 bis 16 Gew.-Teilen kristall. Ätzbaryt in 40 Volumen Wasser und unter gutem Rühren bei   SO - 1000 C bis   zur vollständigen Spaltung des Flavianats behandelt. Vom ausgeschiedenen Bariumflavianat wird noch warm scharf abgenutscht und der Niederschlag gewaschen. Die aus Filtrat und Waschflüssigkeit bestehende barytalkalische Lösung wird nun unmittelbar bis zum Verschwinden der Reaktion auf Arginin gekocht und dabei bis auf die Hälfte oder ein Drittel eingeengt. Nunmehr wird durch Ausfrieren ein erheblicher Teil des Bariumhydroxyds ausgeschieden und der aus diesem und Bariumkarbonat bestehende Niederschlag entsprechend kalt und schnell abgenutscht und gewaschen.

   Das mit den Waschwässern vereinigte Filtrat wird mit Schwefelsäure schwach angesäuert, das abgenutschte Bariumsulfat wiederum gewaschen und die aus Filtrat und Waschwässern bestehende schwefelsaure Lösung unter gelindem Erwärmen und wiederholtem Schütteln mit wenig Aktivkohle behandelt. Nach Entfernen und Waschen   dea Kohlerückstandes   erhält man eine völlig klare und farblose Lösung, der nach Neutralisation mit Natronlauge unmittelbar so viel Kupferoxyd portionsweise zugeführt wird, dass nach 15 - 20 Minuten mässigem Sieden ein geringer Überschuss verbleibt. Die nunmehr tiefblaue Lösung wird vom unverbrauchten Kupferoxyd befreit und dieses gewaschen, worauf die vereinigten Flüssigkeiten unmittelbar zur Cyanatkondensation bereit sind. 



   Die folgende Cyanatkondensation wird zweckmässig mit 1 1/4 - 1 1/2 Molen Kaliumcyanat auf 1 Mol   Ornithinkupfer   durchgeführt. Das Cyanat wird in Substanz in kleinen Anteilen und zumindest gegen Ende der Reaktion unter dauerndem Rühren in die vorher zum Sieden erhitzte und siedend erhaltene Lösung eingetragen. Das verdampfende Wasser wird bis gegen Ende der Reaktion ersetzt, dann lässt man vorteilhaft die Lösung vorsichtig etwas einengen. Je nach der, naturgemäss innerhalb gewisser Grenzen etwas schwankenden Konzentration, im allgemeinen aber nach Eintragen etwa eines Drittels der Cyanatmenge beginnt die Abscheidung des Kupfercitrullins in deutlich kristalliner Form.

   Gegebenenfalls hält man nach Beendigung der Reaktion noch kurze Zeit im Sieden, kühlt dann und vervollständigt die Kristallisation schliesslich durch Stehenlassen bei tiefer Temperatur. 



   Die Entkupferung geschieht nach Suspendieren in der etwa 5 fachen Menge heissen Wassers durch Einleiten von Schwefelwasserstoff bis zur Sättigung und nochmaliges kurzes Erhitzen. Die nach Abfiltrieren und Waschen des Kupfersulfids anfallende Citrullinlösung wird, wenn nötig, mit wenig Aktivkohle behandelt und die nach Abfiltrieren und Waschen des Kohlerückstandes völlig farblose und klare Lösung unter stark vermindertem Druck bei einer Badtemperatur von höchstens   50    C bis zur beginnenden Kristallisation eingeengt und schliesslich noch heiss und unter Umschwenken in das zur restlosen Abscheidung erforderliche Volumen Alkohol eingegossen, wobei sich das Citrullin sofort als weisse Kristallmasse abscheidet. Nach Vervollständigung der Fällung durch Stehen bei tiefer Temperatur wird genutscht und mit Alkohol gewaschen.

   Die so erhaltene Substanz kann unmittelbar auf Derivate verarbeitet werden. 



   Zur Herstellung von   a- Amino- Ï -diphenylhydantoyl valeriansäure werden in bekannter Weise 10 Gew. -   Teile Citrullin und 10 Gew.-Teile Benzil in eine Natriumalkoholatlösung eingetragen, die aus 0,2 Gew. Teilen Natrium in 100 Vol-Teilen Äthylalkohol hergestellt wird, und 2 Stunden unter Rückfluss gekocht. 



  Der grösste Teil des Alkohols wird abdestilliert und das Kondensationsprodukt durch Zugabe von 100 Vol. Teilen etwa   5-6luger   Essigsäure zur heissen Lösung und anschliessendes Abkühlen ausgefällt.   Schliess-   lich wird die Substanz durch Umkristallisieren aus viel heissem Wasser oder verdünntem Alkohol gereinigt. 



   Beispiel   2 : 1 Gew. -Teil   feingepulvertes, in der vorbeschriebenen Weise gewonnenes Argininflavianat wird in kleinen Anteilen und unter dauerndem Durcharbeiten in das gleiche Volumen konzen- 

 <Desc/Clms Page number 4> 

 trierter Salzsäure eingetragen und die Spaltung gegebenenfalls durch gelindes Erwärmen beschleunigt, schliesslich mit dem   1-bis 1 1/2fachen   Volumen Wasser verdünnt, gekühlt, die freie Flaviansäure abgenutscht und gewaschen. Das mit der Waschflüssigkeit vereinigte salzsaure Filtrat wird mit konzentrierter Natronlauge neutralisiert und mit kristallisiertem Ätzbaryt halb gesättigt.

   Die weitere Durchführung des Verfahrens erfolgt wie vorstehend angegeben. -   Beispiel 3 : Eine gemäss   Beispiel 1   hergestellte Losung von Ornithinkupier wird mit 0, 16 Gew.-   Teilen Harnstoff versetzt. Nach dessen Lösung wird im offenen Gefäss über freier Flamme stark gekocht und dabei auf die Hälfte oder ein Drittel des ursprünglichen Volumens eingeengt, wobei sich nach einiger Zeit das unlösliche Kupfercitrullin kristallin ausscheidet. Die weitere Durchführung des Verfahrens erfolgt ebenfalls wie vorstehend beschrieben. 



    PATENTANSPRÜCHE :    
1. Verfahren zur Herstellung von Citrullin, dadurch gekennzeichnet, dass aus Hydrolysaten argininreicher, an Störsubstanzen armer, tierischer oder pflanzlicher Eiweissstoffe, wie z.B. Gelatine, Fischeiweiss u.dgl., Arginin, vorzugsweise als Flavianat, gefällt, dieses ohne Isolierung von Zwischenprodukten   durch Abspaltung des Guanylrestes und Kochen mit CuO in Ornithinkupfer und schliesslich durch Kondensation mit Cyansäure oder deren Salzen und Entkupferung in Citrullin umgewandelt wird.  

Claims (1)

1. 2. Abänderung-des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ornithinkupfer durch einfaches Kochen mit Harnstoff im offenen Gefäss in Citrullinkupfer übergeführt wird.

   3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zersetzung des Argininflavianats durch Säure vorgenommen und die wiedergewonnene Flaviansäure in den Prozess zu- rückgeführt wird.