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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von L (-) -3- (3, 4-Dihydroxyphenyl) -alanin, (L-Dopa) und L (-)-3- (3-Hydroxyphenyl)-alanin, (L-m-Tyrosin) und den entsprechenden verätherten Derivaten.
L-Dopa erwies sich als brauchbar gegen die Parkinson'sehe Krankheit, und L-m-Tyrosin, das strukturell
L-Dopa nahe verwandt ist, besitzt Eigenschaften, die es für den gleichen Zweck geeignet machen. Es wurden verschiedene Erklärungen dafür gegeben, wie L-Dopa bei der Behandlung der Parkinson'sehen Krankheit wirkt.
Die Erklärung, die von der Mehrheit der Forscher auf diesem Gebiet vertreten wird, ist folgende : Die
Pathophysiologie des Parkinsonismus beim Menschen kann wenigstens teilweise mit einer Degenerierung des
Dopamin-Neuron-Systems im Gehirn im Bereich des Nucleus caudatus, des Putamen und der Substantia nigra erklärt werden. Eine vernünftige Therapie würde dann in einer Ergänzung des fehlenden Dopamins durch Verabreichung von aussen bestehen. Leider ist verabreichtes Dopamin nicht in der Lage, die Blut-Gehirnbarriere zu überwinden, und daher erreicht peroral oder parenteral verabreichtes Dopamin nicht das Dopamin-Neuron-Sy- stem.
Dihydroxyphenylalanin, der Verläufer von Dopamin, überschreitet die Blut-Gehimbarriere und wird im
Gehirn zu Dopamin decarboxyliert.
! Cotzias et al zeigten, dass das racemische Dopa eine vorteilhafte Wirkung auf die Parkinsontschen
Symptome haben kann. Häufig traten jedoch Nebenwirkungen auf. Diese konnten vermindert werden, wenn
L-Dopa verwendet wurde. Es wird daher empfohlen, dass möglichst reines L-Dopa in der Therapie verwendet wird. Cotzias et al zeigten auch, dass L-Dopa im Vascularsystem decarboxyliert wird, weswegen grosse Dosen an L-Dopa erforderlich sind, um den erwünschten therapeutischen Effekt zu erzielen.
L-Dopa kann peroral verabreicht werden und wird dann in steigenden Dosen von 100 mg dreimal täglich bis zu einer täglichen Dosis von 8 g verabreicht. Die Behandlung mit L-Dopa erwies sich als besonders günstig hinsichtlich der Steifheit, die die Parkinson'sehe Krankheit kennzeichnet.
L-Dopa, oder L (-)-3- (3, 4-Dihydroxyphenyl)-alanin hat folgende Strukturformel
EMI1.1
L-m-Tyrosin, oder L (-)-3- (3-Hydroxyphenyl)-alanin hat folgende Strukturformel
EMI1.2
Von den beiden optischen Antipoden, in denen diese beiden Verbindungen gefunden werden, besitzen nur die L-Formen die gewünschte Wirkung.
Bisher war es sehr schwierig, ausreichende Mengen an L-Isomeren in reiner Form zu erhalten. Gemäss der
EMI1.3
EMI1.4
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worin X Wasserstoff, Fluor, Chlor oder Brom oder eine NO-Gruppe bedeutet, Rl eine Hydroxyl- oder Alkoxygruppe mit nicht mehr als 5 Kohlenstoffatomen, wie eine der Gruppen-OCH,,-OC Hs oder-OC H bedeutet, und Rz Wasserstoff, eine Hydroxyl- oder Alkoxygruppe mit nicht mehr als 5 Kohlenstoffatomen bedeutet, wie eine der Gruppen -OCH3,-OC2H5, oder -OC3H7, oder worin Rl zusammengenommen mit R2 eine Alkylendioxygruppe mit 1 oder 2 Kohlenstoffatomen bedeutet.
Die Verbindungen der Formel (I) werden durch stereoselektive Entacylierung unter Verwendung von E. coli-Acylase unter Bildung der L (-)-Form der Verbindungen der allgemeinen Formel
EMI2.1
worin Rl und Rz die obige Bedeutung haben, aufgetrennt.
Die Herstellung der racemischen Ausgangsverbindungen der Formel (I), welche der Einwirkung von E. coli-Acylase unterworfen werden, kann gemäss dem nachfolgenden Reaktionsschema durchgeführt werden :
EMI2.2
wobei in den Formeln X, Rl und R2 die obige Bedeutung haben.
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Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass man eine Verbindung der Formel (I) der Einwirkungvon
E. coli-Acylase in wässeriger Phase bei einem pH-Wert von 6 bis 8 während einer Zeit von 1 bis 72 h und bei einer Temperatur zwischen 20 und 60 C, vorzugsweise bei etwa 450C, unterwirft, hierauf den PH-Wert auf
3,5 bis 1, 5 erniedrigt, die Fällung, die hauptsächlich das D (-)-Produkt des Ausgangsmaterials enthält, aus der Reaktionsmischung entfernt, und aus der abgetrennten wässerigen Phase das durch die selektive Entacylierung gebildete L (-) -3-Phenylalanin bzw. die entsprechenden verätherten Derivate der allgemeinen Formel
EMI3.1
worin R1 und R2 die obige Bedeutung haben, beim jeweiligen isoelektrischen Punkt ausfällt und isoliert, und gegebenenfalls die im Fall des Vorliegens von R1 bzw.
R2 als verätherte OH-Gruppen entstandenen Derivate durch Ätherspaltung in die Hydroxylprodukte umwandelt.
Das hier erwähnte E. coli-Acylaseenzym ist vorzugsweise ein zellfreies Präparat, das gegebenenfalls an einen polymeren Träger gebunden ist wie das in der brit. Patentschrift Nr. 1, 261,711 beschrieben ist. Eine besonders geeignete E. coli-Acylase ist ebenfalls in der brit. Patentschrift Nr. 1, 261,711 beschrieben. Für den Fachmann liegt es jedoch auf der Hand, dass für die stereospezifische enzymatische Hydrolyse auch nichtzellfreie E. coli-Bakteriensuspensionen, E. coli-Bakterienextrakte oder E. coli-Enzymkonzentrate, die die stereoselektivaktive Acylase enthalten, verwendet werden können.
Herstellung von Ausgangsverbindungen der Formel (I) :
A. Herstellung von DL-N-Phenacetyl-3-(3-methoxyphenyl)-alanin: a) 4-(3-Methoxybenzyliden)-2-benzyloxazolon-(5):
N-Phenacetylglycin (41, 8 g, 0,216 Mol) und 3-Methoxybenzaldehyd (46,5 g, 0,342 Mol) wurden zu einem Gemisch von trockenem Natriumacetat (13,2 g) in Acetanhydrid (54 ml) zugesetzt. Nach einstündigem Erhitzen auf einem Wasserbad wurde das Gemisch in 140 ml Eiswasser eingegossen, und die gebildete Substanz wurde mit Äthylacetat extrahiert. Nach dem Verdampfen des Äthylacetats wurde der trockene Rückstand mit Äthanol verrieben, filtriert, mit Wasser gewaschen und getrocknet.
Schmelzpunkt 104,5 bis 1050C (Äthanol).
Analyse :
EMI3.2
<tb>
<tb> C <SEP> 73, <SEP> 5eo <SEP> H <SEP> 5, <SEP> 2fP/o <SEP> N <SEP> 4, <SEP> 691o <SEP> 0 <SEP> 16, <SEP> 50%
<tb> Berechnet <SEP> für <SEP> CNOg <SEP> : <SEP> C <SEP> 73, <SEP> 71% <SEP> H <SEP> 5, <SEP> 15% <SEP> N <SEP> 4, <SEP> 78% <SEP> 0 <SEP> 16, <SEP> 36%.
<tb>
EMI3.3
Wasser und 3, 25 ml 2n-Salzsäure suspendiert und 3 h gekocht. Das Lösungsmittel wurde verdampft, und der Rückstand wurde unter Zugabe von Natriumbicarbonat gelöst. Nach dem Waschen mit Äthylacetat wurde die Wasserphase auf einen pH-Wert zwischen 2 und 3 angesäuert, und das ausfallende Produkt wurde aufgesammelt.
Schmelzpunkt 186,5 bis 190, 5 C (Äthanol).
Analyse :
EMI3.4
<tb>
<tb> C <SEP> 69, <SEP> 3Z'/0 <SEP> H <SEP> 5, <SEP> 67% <SEP> N <SEP> 4,32% <SEP> 0 <SEP> 20, <SEP> 71%
<tb> Berechnet <SEP> für <SEP> CHNO <SEP> : <SEP> C <SEP> 69,44% <SEP> H <SEP> 5, <SEP> 51% <SEP> N <SEP> 4, <SEP> 507o <SEP> 0 <SEP> 20, <SEP> 5 <SEP> <SEP> o. <SEP>
<tb>
c) DL-N-Phenacetyl-3-(3-methoxyphenyl)-alanin: α-PHenacetyklamido-m-methoxyzimtsäure (16 g) wurde bei Normaldruck in 320 ml Äthanol unter Verwendung von 10%iger Palladiumkohle als Katalysator hydriert, bis die theoretische Wasserstoffmenge absorbiert war. Nach Abtrennen des Katalysators und des Lösungsmittels wurde das Produkt in der Form weisser Kristalle erhalten.
Schmelzpunkt 130 bis 132, 5 C (Chloroform).
Analyse :
EMI3.5
<tb>
<tb> C <SEP> 68, <SEP> 831a <SEP> H <SEP> 6, <SEP> ze <SEP> N <SEP> 4, <SEP> 57% <SEP> 0 <SEP> 20, <SEP> 51%
<tb> Berechnet <SEP> für <SEP> CHNO <SEP> : <SEP> C <SEP> 68,99% <SEP> H <SEP> 6,11% <SEP> N <SEP> 4, <SEP> 47% <SEP> 0 <SEP> 20, <SEP> 42%.
<tb>
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B. Herstellung von N-Phenacetyl-3-(3,4-methylendioxyphenyl)-alanin: a) 2-Benzyl-4- (3, 4-methylendioxybenzyliden)-oxazolon- (5) :
Diese Verbindung wurde wie in A, Abschnitt a) hergestellt, indem man 98 g Piperonal, 35 g N-Phenacetylglycin, 105 ml Acetanhydrid und 27 g wasserfreies Natriumacetat als Ausgangsmaterialien verwendet.
Das erhaltene Produkt besass einen Schmelzpunkt von 146 bis 1470C (Äthanol) und ein NMR-Spektrum in Übereinstimmung mit der angenommenen Struktur. b) a-Phenacetamido-3, 4-methylendioxyzimtsäure :
Diese Verbindung wurde in analoger Weise zu dem in A, Abschnitt b) beschriebenen Verfahren hergestellt, wobei man 2-Benzyl-4-(3,4-methylendioxybenzyliden)-oxazolon-(5) (36 g), Aceton (240 ml), Wasser (105 ml)
EMI4.1
Diese Verbindung wurde analog A, Abschnitt c) hergestellt, wobei man 55 g a-Phenacetamido-3, 4- - methylendioxyzimtsäure zusammen mit zeiger Palladiumkohle (5,5 g) in 1000 ml Äthanol als Katalysator einsetzte.
Die Hydrierung ergab ein Endprodukt mit einem Schmelzpunkt von 154 bis 158 C (Äthanol/Wasser) und ein NMR-Spektrum in Übereinstimmung mit der angenommenen Struktur.
Analyse :
EMI4.2
<tb>
<tb> C <SEP> 65, <SEP> 94% <SEP> H <SEP> 5, <SEP> oxo <SEP> N <SEP> 4, <SEP> 3 <SEP> Tlo <SEP> 0 <SEP> 24, <SEP> 60%
<tb> Berechnet <SEP> für <SEP> CHNOg <SEP> : <SEP> C <SEP> 66, <SEP> 051o <SEP> H <SEP> 5, <SEP> 24% <SEP> N <SEP> 4, <SEP> 281o <SEP> 0 <SEP> 24, <SEP> 44%.
<tb>
EMI4.3
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H. Herstellung von N-(4-Nitrophenacetyl)-3-methoxyphenylalanin:
Die Verbindung wurde analog E erhalten, wobei man von 3-Methoxyphenylalanin (7, 8 g) und p-Nitrophenacetylchlorid (8,0 g) ausging. Hellgelbe Kristalle, Fp. 145 bis 1470C (CHCl3).
EMI5.1
unter Rühren und Eiskühlen Phenacetylchlorid (1, 4 ml, 0,01 Mol) in 10 mI Äther zugesetzt, wobei der Ph-Wert auf 11,5 gehalten wurde. Die Wasserphase wurde abgetrennt, zweimal mit Äther gewaschen und auf PH 1 bis 2 angesäuert. Das Gemisch wurde 2 bis 5 h gekühlt, das ausgefällte Produkt wurde gesammelt, getrocknet und mit etwas Chloroform gewaschen. Fp. 172 bis 1730C (Aceton).
Analyse :
EMI5.2
<tb>
<tb> C <SEP> 65, <SEP> 54% <SEP> H <SEP> 5, <SEP> 9'/0 <SEP> N <SEP> 4,24% <SEP> O <SEP> 24,35%
<tb> Berechnet <SEP> für <SEP> CHNOg <SEP> : <SEP> C <SEP> 65, <SEP> 64% <SEP> H <SEP> 5, <SEP> 81% <SEP> N <SEP> 4, <SEP> 25% <SEP> O <SEP> 24,49%
<tb>
EMI5.3
EMI5.4
<tb>
<tb> :Gefunden <SEP> : <SEP> C <SEP> 57, <SEP> 53% <SEP> H <SEP> 5, <SEP> 2fF/o <SEP> N <SEP> 6, <SEP> 82% <SEP> 0 <SEP> 30, <SEP> 70%
<tb> Berechnet <SEP> für <SEP> C10H11NO4: <SEP> C <SEP> 57, <SEP> 41% <SEP> H <SEP> 5, <SEP> 30% <SEP> N <SEP> 6. <SEP> 70% <SEP> 0 <SEP> 30, <SEP> 59% <SEP>
<tb>
EMI5.5
EMI5.6
<tb>
<tb> (-)-N-Phenylacetylaminosäure <SEP> isoliert,Gefunden <SEP> : <SEP> C <SEP> 56, <SEP> 180/o <SEP> H <SEP> 6. <SEP> 981o <SEP> N <SEP> 6, <SEP> 70% <SEP> O <SEP> 30, <SEP> 01%
<tb> Berechnet <SEP> fürC10H13NO3H2O:
<SEP> C <SEP> 56, <SEP> 33% <SEP> H <SEP> 7, <SEP> 90% <SEP> N <SEP> 6, <SEP> 57% <SEP> O <SEP> 30,02%.
<tb>
EMI5.7
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b) L (-)-m-Tyrosin :
L(-)-3-(3-Methoxyphenyl)-alanin (1g), bei konstanter Temperatur siedende, 57% ige Jodwasserstoffsäure (5 ml), Eisessig (5 ml) und 0,33 g roter Phosphor wurden während 3 h unter einer Argonatmosphäre unter Rückfluss erhitzt. Danach wurde das Gemisch filtriert und wiederholt mit Wasser eingedampft. Der schliesslich erhaltene kristalline Rückstand wurde in einer kleinen Wassermenge aufgelöst und der pH-Wert auf 5 bis 6 eingestellt.
Es fielen weisse Kristalle aus, die nach Umkristallisieren aus Wasser einen Schmelzpunkt von 243 bis
EMI6.1
EMI6.2
<tb>
<tb> C <SEP> 59, <SEP> zo <SEP> H <SEP> 6, <SEP> 781o <SEP> N <SEP> 7, <SEP> 59% <SEP> 0 <SEP> 26, <SEP> 44%
<tb> Berechnet <SEP> für <SEP> CgH12ID3 <SEP> : <SEP> C <SEP> 59, <SEP> 331o <SEP> H <SEP> 6, <SEP> 64% <SEP> N <SEP> 7, <SEP> 69% <SEP> 0 <SEP> 26, <SEP> 33%.
<tb>
EMI6.3
Auf DL-N-Phenacetyl-3-(3-methoxyphenyl)-alanin (10 g) wurde zellfreie E. coli-Acylase (2145 Einheiten) in Wasser (160 ml) bei PH 6,5 (NH3 als Base) während 3,25 h bei einer Temperatur von 450C einwirken gelassen.
Das Gemisch wurde danach einige Minuten mit"Hyflo"und Aktivkohle gerührt und filtriert Der pH-Wert des Filtrats wurde mit konzentrierter Schwefelsäure auf 2,6 eingestellt, und das Gemisch wurde mit konzentrierter Schwefelsäure auf 2,6 eingestellt, und das Gemisch wurde mit Äthylacetat extrahiert. Die Wasserphase wurde in einem Walzenverdampfer auf etwa 15 ml eingedampft, und der pH-Wert wurde auf 6, 5 ein-
EMI6.4
(-)-Aminosäurec = 1).
Beispiel 4 : a) L(-)-(3-Methoxy-4-hydroxyphenyl)-alanin und D (-)-N-Phenacetyl-3- (3-methoxy-4-hydroxyphenyl)- - alanin :
Eine Lösung von N-Phenacetyl-3-(3-methoxy-4-hydroyphenyl)-alanin (3,29 g. 0,01 Mol) in 100 ml 0, 1 m NaHP04 und E. coli-Acylase in verschiedenen Mengen gemäss der nachfolgenden Tabelle wurde bei unterschiedlichen pH-Werten gemäss der Tabelle während 3, 5 h bei 500C gehalten. Danach wurde die Lösung mit"Hyflo"und Aktivkohle filtriert, und der pH-Wert wurde mit konzentrierter Schwefelsäure auf 1, 5 eingestellt. Die oben schwimmende wässerige Schicht wurde von dem ausgefällten Öl abgegossen und mit Äthylacetat gewaschen.
Die Wasserphase wurde bei etwa 10 mm auf 25 ml eingedampft, und L (-)-3-Methoxy-4- -hydroxyphenyl)-alanin wurde durch Einstellung des PH-Wertes auf 5,5 ausgefällt.
Das Öl, das zuerst aus der Wasserphase ausgefällt worden war, und die Äthylacetatphase wurden vereinigt, und das Lösungsmittel wurde unter Vakuum entfernt. Der Rückstand wurde mit Chloroform gerührt, und das kristallisierte D(-)-N-Phenacetyl-3-(3-methoxy-4-hydroxyphenyl)-alanin ([α]D20 =-12,88 (c = 1, Methanol)) wurde durch Filtrieren erhalten. Die Reaktionsbedingungen wurden gemäss der nachfolgenden Tabelle variiert, wobei die angegebenen Ergebnisse erzielt wurden.
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EMI7.1
EMI7.2
<tb>
<tb>
Acylase- <SEP> [α]D20 <SEP> Ausbeute <SEP> in <SEP> % <SEP> **
<tb> PH <SEP> einheiten <SEP> (c <SEP> = <SEP> 2, <SEP> n-HCl) <SEP> [L <SEP> (-)-Form] <SEP>
<tb> 0, <SEP> 01 <SEP> Mol <SEP>
<tb> Substrat
<tb> 6,25 <SEP> 1500 <SEP> -5, <SEP> 74 <SEP> 68,6
<tb> 6, <SEP> 25 <SEP> 1750 <SEP> -5, <SEP> 78 <SEP> 85,2
<tb> 6,50 <SEP> 1500 <SEP> -6, <SEP> 06 <SEP> 83,3
<tb> 6, <SEP> 75 <SEP> 1500 <SEP> -5, <SEP> 40 <SEP> 81, <SEP> 4 <SEP>
<tb> 6,75 <SEP> 1750 <SEP> -6, <SEP> 10 <SEP> 76,9
<tb> 7, <SEP> 00 <SEP> 1500-5, <SEP> 62 <SEP> 69, <SEP> 4 <SEP>
<tb> 7, <SEP> 10 <SEP> 1500 <SEP> -5, <SEP> 89 <SEP> 71,1
<tb> 7,25 <SEP> 1750-6, <SEP> 47 <SEP> 75,6
<tb> 7,50 <SEP> 1500 <SEP> -5, <SEP> 99 <SEP> 49,7
<tb> 7,75 <SEP> 1500 <SEP> -6, <SEP> 02 <SEP> 34,1
<tb> 8, <SEP> 00 <SEP> 1500 <SEP> -6, <SEP> 04 <SEP> 30,
<SEP> 0 <SEP>
<tb>
* eine Acylaseeinheit ist die Enzymmenge, die bei 35 C 1/2 mg 6-Aminopenicillansäure aus Benzylpenicillin während 90 min produziert ; eine Reaktion der Hälfte der racemischen Menge des Substrats wurde als 10 (zo berechnet. b) L(-)-3(3,4-Dihydroxyphenyl)-alanin: L(-)-3-(3-Methoxy-4-hydroxyphenyl)-alanin (2,14 g, 0, 0095 Mol) wurde mit 7,5 ml 47%igem HBr und Phenol (2,3 g) vermischt und unter Rückfluss 3 h gekocht. Das Gemisch wurde unter Vakuum eingedampft, der Rückstand in 3 ml Wasser und 7 ml Äthylacetat aufgelöst.
Die Wasserphase wurde mit SW2-behandelter Aktiv-
EMI7.3
Zu einer Lösung von N-Phenacetyl-m-tyrosin (6 g, 0, 02 Mol) in 0, 025 ml m NaHPQ bei PH 6,75 (pH ein- gestellt mit 2n-NaOH) wurden 3000 Acylaseeinheiten zugesetzt, und das Gemisch wurde 4 h bei 400C inkubiert.
Dann wurde die Lösung mit Aktivkohle behandelt, mit konzentrierter H ; SO auf PH 2 angesäuert und mit Äthylacetat gewaschen. Die wässerige Phase wurde auf 17 ml konzentriert, und das Produkt wurde bei PH 5 mit konzentriertem Ammoniak ausgefällt. Nach dem Kühlen während 15 h bei 40C wurde das L (-)-m-Tyrosin durch
EMI7.4
Die Äthylacetatphase ergab nach dem Eindampfen das nichthydrolysierte D (-)-N-Phenylacetyl-m-tyrosin sowie Phenylaminosäure als ölige Mischung.
EMI7.5
Zu einer Lösung von N-Phenylacetyl-3-(3-methoxy-4-hydroxyphenyl)-alanin (3,29 g) in 0, 025 n-Na2HPO4 bei PH 6,75 (mit 2n-NaOH eingestellt) wurden 1500 Acylaseeinheiten zugesetzt, und das Gemisch wurde bei 500C 3, 5 h inkubiert.
Sodann wurde die Lösung mit Aktivkohle behandelt, mit konzentrierter H, SO. auf PH 2 angesäuert und mit Äthylacetat gewaschen. Die wässerige Phase wurde auf 20 ml konzentriert, und das Produkt
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EMI8.1
Wassergehalt 8, Wo. Beispiel 7 : L (-)-3-Methoxyphenylalanin :
EMI8.2
(4-Fluorphenacetyl)-3-methoxyphenylalanin (3, 31Dann wurde der PH-Wert mit konzentrierten HzS04 auf 2 gesenkt und die wässerige Phase durch Extraktion mit Äthylacetat von D-N-(4-Fluorphenacetyl)-3-methoxyphenylalanin und Phenylessigsäure befreit.
Die wässerige Phase wurde auf 25 ml eingeengt und dann der PH-Wert mit konzentrierten NH3 auf 5 eingestellt. L (-)-3-Me-
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20 = -6, 0 ? DBeispeil 8: L(-)-3,4-Dihydroxyphenyl)-alanin und D(-)-N-Phenacetyl-3-(3,4-dihydroxyphenyl)- - alanin :
DL-N-Phenacetyl-3-(3,4-dihydroxyphenyl)-alanin (3,5 g) wurde in 110 ml 0, 025 m Na2HPO4 gelöst und der PH-Wert auf 6, 73 mit 2n-NaOH eingestellt. Nach Zusatz von 1665 Einheiten Acylase wurde 4 h in einer Argonatmosphäre bei 400C inkubiert. Dann wurde der PH-Wert mit konzentrierten H, SO, auf 2 gesenkt und mit
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