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Verfahren zur Herstellung von neuen Aminosäuren Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von neuen Aminosäuren der allgemeinen Formel (I) :
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in der R1 einen niederen Alkylrest und R2 ein Wasserstoffatom oder einen niederen Alkylrest bedeuten, sowie von nicht-toxischen Salzen dieser Verbindungen.
Die Erkenntnis der Tatsache, dass bei allergischen Reaktionen Histamin oder ein histaminartiger Stoff in den Geweben in Freiheit gesetzt wird, hat zur Herstellung von Verbindungen geführt, die als Histaminantagonisten wirken. Wenn diese Mittel oral, subkutan, intraperitonal oder intravenös an Meerschweinchen verabfolgt werden, verhindern sie das Auftreten eines Histaminschocks und Bronchospasmus durch Einwirkung von Histamin in Aerosolform. Sie verhindern ferner die Bildung von Histaminpusteln auf der menschlichen Haut sowie die Entstehung von Histaminasthma beim Menschen. Einige Wirkungen des Histamins, wie die Anregung des Speichelflusses und der Magensekretion, werden jedoch von diesen Antihistaminmitteln nicht inhibiert.
Es wurde nun gefunden, dass a-Alkylhistidine und ihre Ester ebenfalls als Antihistaminicum wirken, die Wirkungsweise dieser Verbindungen aber anscheinend von derjenigen der bisher bekannten Ver- bindungen verschieden ist. Es wird angenommen, dass diese Wirkungsweise in der Blockierung derHistamin- bildung durch Inhibierung von Histidindecarboxylase besteht. Diese Verbindungen sind daher nicht Antagonisten, wie die bekannten Antihistaminmitteln, sondern Antimetaboliten.
Die neuen Verbindungen werden nach dem folgenden Reaktionsschema hergestellt :
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Bedeutungen : ruz = niederer Alkylrest,
R2 = niederer Alkylrest.
Reagenzien : l. Natriumhydrid in Dimethylformamid,
2. Wasserstoff, Raney-Nickel, dann HCl,
3. Alkanol+HCL
Anmerkung : Verwendet man R2OH an Stelle von C, H, CHOH, so ist das Produkt der Umsetzung 1 der gleiche Ester, der oben als Produkt der Umsetzung 3 dargestellt ist, und die letztere Umsetzung sowie die Reaktion 2 sind dann nicht erforderlich.
Das erfindungsgemässe Verfahren zur Herstellung von neuen Aminosäuren besteht darin, dass man einen Ester einer aliphatischen Cl-Nitro carbonsäure, die mindestens 3 Kohlenstoffatome im Molekül enthält, der Formel (Il) :
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das Chlormethylimidazol zusetzt und das Gemisch in Bewegung hält, bis die Reaktion vollständig ist, sodann den α-Nitro-ss-imidazolester der Formel (IV) :
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in der Ri die obige Bedeutung hat, isoliert und diesen unter Druck mit Wasserstoff und Raney-Nickel reduziert, worauf man gegebenenfalls den erhaltenen Ester durch Erhitzen mit einer Mineralsäure zum K-Alkylhistidin der Formel (V) :
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in der R1 die obige Bedeutung hat, hydrolysiert und gegebenenfalls letzteres durch Erhitzen mit einem niederen Alkanol in Gegenwart einer Mineralsäure unter Bildung einer Verbindung der Formel (VI) :
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in der R1 die obige Bedeutung hat und R einen niederen Alkylrest bedeutet, verestert.
Bei dieser Darstellungsweise wird ein oc-Bromalkanoylbromid in einen Ester übergeführt, und das x-ständige Bromatom wird dann durch eine Nitrogruppe ersetzt. Der Nitroester wird mit Chlormethylimidazol kondensiert und die Nitrogruppe reduziert. Durch Verseifung des. Esters erhält man die oc-Alkylhistidine. Normalerweise wird für diese Synthese der Benzylester verwendet, da sich die Benzylgruppe [eicht abspalten lässt, und dies ist in der obigen Reaktionsfolge dargestellt. Man kann jedoch auch mit jedem mdern aliphatischen Ester arbeiten. Wenn man auf die freie Säure hinarbeitet, ist die Natur der ver-
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esternden Gruppe ohne Belang, ausgenommen bezüglich der Leichtigkeit ihrer Abspaltung.
Wenn ein Ester eines cx-A1kylhistidins hergestellt werden soll, so kann dies durch die Wiederveresterung der freien Säure mit einem niederen Alkanol erfolgen, oder der Ester kann unmittelbar durch Verwendung des entsprechenden Nitroesters bei der Kondensation mit dem Chlormethylimidazol hergestellt werden. Zu den neuen Verbindungen gehören cx-Methylhistidin, cx-Äthylhistidin, cx-Propylhistidin, cx-Butylhistidin, cx-Amyl- histidin und die entsprechenden Methyl-, Äthyl-, Propyl-, Butyl- oder Amylester.
Die Ester der Aminosäure lassen sich leicht aus den freien Säuren durch Veresterung mit einem niederen Alkanol in Gegenwart einer katalytischen Menge von Schwefelsäure, Salzsäure, Bromwasserstoffsäure u. dgl., herstellen. Zweckmässiger werden sie unmittelbar durch Synthese hergestellt. Die Ester sind besonders wertvoll, da sie im Körper besser absorbiert werden und eine viel länger andauernde Aktivität bei kleineren und weniger häufigen Dosierungen aufweisen. Insbesondere können die Ester in Form von nicht-toxischen Salzen, wie dem Hydrobromid, Hydrochlorid, Sulfat u. dgl., angewendet werden. Diese Salze sind wasserlöslich und bilden sich in Gegenwart des Esters. Wenn der freie Aminoester hergestellt werden soll, so erhält man ihn, indem man das bei der Herstellung anfallende Salz alkalisch macht. Auch der freie Ester ist therapeutisch verwertbar.
Bei ihrer Anwendung als antihistaminische Mittel werden die Verbindungen an Menschen in Dosierungen
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5häufige sowie grössere und kleinere Dosen anwenden. Diese Verbindungen können mit den üblichen Komponenten zur Herstellung von Tabletten vermischt oder in üblichen pharmazeutischen Trägern parenteral verabfolgt werden.
Diese Verbindungen sind auch als Zwischenprodukte bei der Herstellung von norepinephrinartigen Verbindungen wertvoll. Solche Verbindungen können durch Decarboxylierung von Aminosäuren und anschliessende Einführung einer Hydroxylgruppe an dem ss-ständigen Kohlenstoffatom des erhaltenen Amins hergestellt werden. Die Decarboxylierung kann mit Hilfe eines Enzymkatalysators durchgeführt werden (z. B. mit Hilfe von Histidin-Decarboxylase, die durch Eindampfen eines wässerigen Extraktes von gemahlenen Schweine- oder Rindernieren, gemahlenen Blutplättchen und andern bekannten Quellen dargestellt werden kann). Die Aminosäure wird mit dem Enzym und dem als Coenzym wirkenden Pyridoxylphosphat in einem auf einen pH-Wert von 6, 8 gepufferten wässerigen Medium auf 37 C erwärmt, wobei das entsprechende Amin entsteht.
Die Einführung der Hydroxylgruppe am ss-ständigen Kohlenstoffatom kann nach verschiedenen Methoden erfolgen. Eine Methode ist die enzymatische Umwandlung durch Erhitzen in einem auf einen pH-Wert von 6, 8 gepufferten wässerigen Medium in Gegenwart von Scheiben aus Säugetierleber. Die Produkte stehen in derselben Beziehung zu Norepinephrin wie die Aminosäure zu Dihydroxyphenylalanin. Es ist bekannt, dass Verbindungen von der Struktur des Norepinephrins als pressorische Mittel wertvoll sind, und die erfindungsgemäss hergestellten Verbindungen sind daher als Zwischenprodukte zur Herstellung derartiger Verbindungen verwendbar.
Beispiel : a) (x-Nitro-K-methyl-ss-4-imidazolylpropionsäureester.
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Ein Gemisch aus 12, 8 g Natriumhydrid und 540 ml Dimethylformamid wird 30 min bei 25 C stark gerührt und dann auf 10 C gekühlt. Zu dem Gemisch werden 28, 8 g fx-Nitropropionsäurebenzylester zugesetzt. Das Reaktionsgemisch wird 5 h bei Raumtemperatur gerührt und dann wieder auf 5 C gekühlt.
Diese Aufschlämmung wird im Verlaufe von 3 bis 5 min mit einer Lösung von 21 g Chlormethylimidazol in 210 ml Dimethylformamid versetzt. Das Reaktionsgemisch wird 18 h bei 25 C gerührt und dann auf 5 C gekühlt. Unter Einhaltung einer Temperatur unterhalb 20 C beim Kühlen werden 5 ml kaltes Wasser zugesetzt. Dann wird das Reaktionsgemisch mit weiteren 31 Wasser verdünnt und das Produkt mit 3 Anteilen von Äther extrahiert. Die vereinigten Ätherextrakte werden fünfmal mit 11 Wasser gewaschen, um das Dimethylformamid zu entfernen, und über wasserfreiem Magnesiumsulfat getrocknet. Der getrocknete Extrakt wird eingeengt, bis die Kristallisation beginnt, und dann auf 0 C gekühlt. Der K-Nitro-fx-methyl- ss-4-imidazolylpropionsäureester wird abfiltriert, mit Äther gewaschen und getrocknet.
Fp. = 118, 5 bis 120 C.
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Wenn bei der obigen Arbeitsweise eine äquivalente Menge des entsprechenden K-Nitrocarbonsäure- äthylesters an Stelle des Benzylesters verwendet wird, erhält man den entsprechenden oc-Nitro-oc-alkyl- inüdazolylcarbonsäureäthylester.
In ähnlicher Weise werden die andern niederen Alkylester dieser Säuren erhalten. b) cx-Methylhistidin.
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Eine Bombe wird mit einem Gemisch aus 5, 35 g α-Nitro-α-methyl-ss-4-imidazolylpropionsäurebenzyl- ester, 250 ml Methanol und einem Teelöffel Raney-Nickel beschickt. Die Bombe wird mit überschüssigem Wasserstoff gespült und dann verschlossen und in Bewegung gehalten, bis die Wasserstoffabsorption aufgehört hat. Hierauf wird das Reaktionsgemisch filtriert, um den Katalysator zu entfernen ; das Filtrat wird mit einer Lösung von Chlorwasserstoff in Methanol auf einen pH-Wert von 2 angesäuert und im Vakuum bei einer Temperatur unterhalb 40 C zur Trockne eingedampft. Der als Rückstand erhaltene a-Aminoester wird dann mit 75 ml konzentrierter Salzsäure gemischt und das Gemisch 18 h auf Rückflusstemperatur erhitzt. Hierauf wird das Gemisch auf 25 C gekühlt und fünfmal mit 50 ml Äther extrahiert.
Die wässerige Lösung wird im Vakuum auf 15 ml eingeengt und mit Ammoniumhydroxyd auf einen PHWert von 5 bis 6 eingestellt. Nach Zusatz von 300 ml Aceton zu der Lösung und Stehenlassen scheidet sich ein weisser kristalliner Niederschlag von α-Methylhistidin ab. Der Niederschlag wird abfiltriert und mit Aceton gewaschen. Fp. = 283 C (Zers. ).
Verwendet man äquivalente Mengen des Äthylesters oder eines andern niederen Alkylesters der α- Nitro-cc-methylpropionsäure an Stelle des Benzylesters, so erhält man die entsprechenden niederen Alkylester von α-Methylhistidin in Form der Hydrochloride nach dem Eindampfen des alkoholischen Filtrats zur Trockne.
Wenn man nach Beispiel 1 b) mit einer äquivalenten Menge α-Nitro-α-äthyl-ss-4-imidazolypropion- säurebenzylester arbeitet, erhält man K-Äthylhistidin. Wenn man in ähnlicher Weise den oc-Methylester
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entsprechenden α-Alkylhistidine.
Verwendet man äquivalente Mengen des Äthylesters oder eines andern niederen Alkylesters der oc- Nitro-α-alkylpropionsäuren an Stelle des Benzylesters, so erhältman nach dem Eindampfen des alkoholischen Filtrats zur Trockne die entsprechenden niederen Alkylester des ox-Alkylhistidins in Form der Hydrochloride. c) oc-Methylhistidinäthylesterdihydrochlorid.
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300 ml absolutes Äthanol werden bei 00 C mit Chlorwasserstoff gesättigt und mit 7 g oc-Methylhistidinhydrochloridmonohydrat (hergestellt nach Stufe b) versetzt. Das Reaktionsgemisch wird 5 h auf Rückfluss- temperatur erhitzt und dann einen Tag bei Raumtemperatur stehen gelassen. Das Lösungsmittel wird in Vakuum abgedampft und der Rückstand in 30 ml Äthanol gelöst. Die Lösung wird mit 30 ml wasserfreiem Äthylacetat verdünnt und das Dihydrochlorid des Äthylesters des Cl-Methylhistidins durch langsamen Zusatz von wasserfreiem Äther ausgefällt. Das Produkt wird abfiltriert, mit Äther gewaschen und getrocknet.
Ersetzt man bei dieser Arbeitsweise das Cl-Methylhistidin durch äquivalente Mengen Cl-Äthylhistidin, so erhält man das Dihydrochlorid des Äthylesters des α-Äthylhistidins. Ebenso werden entsprechende Ester von Cl-Propyl-, < x-Butyl-und ox-Amylhistidin leicht gewonnen.
Verwendet man bei der obigen Arbeitsweise wasserfreies Methanol, Propanol oder Butanol an Stelle des Äthanols (und verlängert man die Zeit des Erhitzens auf Rückflusstemperatur im Falle der höheren Alkohole auf ein Mehrfaches), so erhält man die entsprechenden Methyl-, Propyl-, oder Butylester.
Die freien Amine werden aus diesen Hydrochloriden gewonnen, indem man ihre wässerigen Lösungen mit Natriumcarbonat alkalisch macht.
Der als Ausgangsstoff verwendete Cl-Nitropropionsäureester kann folgendermassen hergestellt werden :
Ein Gemisch aus 42, 8 g Benzylalkohol, 21, 8 g Pyridin und 225 ml Toluol wird tropfenweise im Verlaufe von 30 min unter starkem Rühren mit 60 g oc-Brompropionylbromid versetzt, wobei das Reaktionsgemisch auf 20-25 C gehalten wird. Dann wird das Gemisch 4 h unter gutem Rühren auf Rückflusstemperatur
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erhitzt, dann auf 15-20 C gekühlt und mit 100 ml Wasser versetzt. Die Toluolschicht wird abgetrennt und die wässerige Schicht mit 50 ml Toluol extrahiert. Die vereinigten Lösungen werden dann mit Wasser neutral gewaschen und über wasserfreiem Natriumsulfat getrocknet. Die trockene Toluollösung wird im Vakuum eingedampft und der Rückstand destilliert.
Die bei einem Druck von 0, 1 mm Hg bei 86-89 C übergehende Fraktion wird aufgefangen. Diese Fraktion ist der < x-Brompropionsäurebenzylester.
Der entsprechende (x-Brompropionsäureäthylester wird erhalten, wenn bei dem obigen Verfahren an Stelle des Benzylalkohols die äquivalente Menge Äthylalkohol verwendet wird.
Eine Aufschlämmung von 37, 3 g Natriumnitrit und 42 g wasserfreiem Phloroglucin in 625 ml Dimethylformamid wird unter gutem Rühren im Verlaufe von 3 bis 5 min bei 25 C mit 76 g K-Brompropion- säurebenzylester versetzt. Das Gemisch wird 18 h bei 25 C gerührt und dann unter gutem Rühren in 1600 ml Eiswasser und 300 ml Äther gegossen. Die Ätherschicht wird abgetrennt und die wässerige Schicht dreimal mit 300 ml Äther extrahiert. Die vereinigten Ätherschichten werden fünfmal mit 300 ml Wasser gewaschen und dann über Magnesiumsulfat getrocknet. Der trockene Extrakt wird eingeengt und das als Rückstand hinterbleibende Öl in einer Füllkörperkolonne fraktioniert. Der K-Nitropropion- säurebenzylester geht bei einem Druck von 1, 5 mm Hg im Bereich von 125 bis 126 C über.
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