Verfahren zur Darstellung der Salze des neuen Stoffes Murexin (Urocanylcholin)
Die vorliegende Erfindung betrifft die Herstellung eines neuen Stoffes mit starker Wirkung auf das Atmungszentrum ; in sehr kleiner Dosis stimuliert er dasselbe so stark, dass es gelingt, fast augenblicklich Zustände lloehgradiger (sogar paralytischer) Atmungs- depression zu beheben, wie sie etwa durch h Wirkung von Morphin oder Barbitursäure- derivaten eintreten können.
In verhältnismässig stärkerer Dosis hin- gegen ruft er curareähnliche Wirkungen kur- zer Dauer hervor, so dass er als eurareähnliches Mittel in der Therapie Verwendung finden kann.
Der neue Stoff gemäss vorliegender Erfindung kann als Produkt der Veresterung zwi schen ¯- [Imidazolyl- (4 oder 5)]-acrylsäure (Urocansaure) und dem alkoholischen Hydroxyl des 2-Oxyäthyltrimethylammoniumhydroxyds (Cholin) aufgefasst werden.
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¯-(Imidazolyl-(4 oder 5)-acrylsÏure (UrocansÏure) (Obige Schreibweise derUrocansäure bringt die Zweideutigkeit der Bindung des Imidazolkernes an den übrigen Teil des Moleküls zum Ausdruck ; der Einfachheit halber wird in der Folge der Imidazolkern als in Stellung 4 ge bunden dargestellt, wobei besagte Zweideutigkeit dazuzudenken ist.)
Der crfindungsgemϯe Stoff, der demnach Urocanylcholin genannt werden kann, war bereits aus den Hypobranchialdrüsen einiger 2-Oxyäthyltrimethylammonium- hydroxyd (Cholin) Aluricidae extrahiert und in bezug auf seine biologischen Eigenschaften untersucht, aber bisher nieht identifiziert noch synthetisch dargestellt worden.
Es wurde f r diesen Stoff von dem einen der Erfinder der Name ?Murexin? vorgeschlagen, mit dem in der Folge der erfindungs- gemässe Stoff als freie Base bezeichnet wird.
Er ist nämlich eine zweisäurige Base, da er eine quaternäre Ammoniumfunktion (auf der Seite des Cholins, das stark basiseh ist) und eine Imidazolfunktion (die der Urocansä. ure, weit weniger basisch) besitzt und daher als Salz sowohl mit einem als auch mit zwei Säurerestäquivalentell erhalten werden kann.
Im ersteren Fall entspricht seine Struktur folgender Formel :
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Im zweiten Fall gibt es dafür zwei Schreibweisen :
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bzw.
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In den oben angeschriebenen Formeln bedeuten A-, A--den Rest einer anorgani- schen Säure (wie die Halogenwasserstoffe, Schwefelsaure, Salpetersäure usw.), z. B. Cl-, 2 Cl- oder einer organischen Saure (Pikrin- säure, StyphninsÏure, PikrolonsÏure usw.), zum Beispiel
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Gegenstand vorliegender Erfindung bildet ein Verfahren zur Herstellung von Salzen des Murexins. Es ist dadurch gekennzeich- net, dass der 2-Chloräthylester der α-Chlor-¯- [Imidazolyl- (4 oder 5)]-propionsäure (I) mit ; Trimethylamin (II) in Lösung in der Wärme in einem hermetiseh geschlossenen Reaktionsgefäss behandelt wird.
Es wird dabei mit derselben Reaktionskomponente der doppelte Zweck erreicht, den Cholinteil zu bilden und die α-¯-Doppelbindung herzustellen, die für die Uropansäure charakteristisch ist, gemäss folgendem Reaktionssehema :
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Murexin (chlorid)
Die oben angeschriebene Reaktion ist besonders interessant, weil dadurch die Überfüh rung der a-Chlor-ss-imidazolylpropionsäure in die Urocansäure samt der damit einhergehenden beträchtlichen Herabsetzung der Ausbeuten sowie die Notwendigkeit, mit Urocansäure zu arbeiten, die nicht leicht zu verestern ist, umgangen wird.
Ferner kann die Reaktion in neutralem Medium durchgeführt werden, was eine Bedingung grundlegender Bedeu- tung ist, weil Murexin in alkalischem Medium Ïu¯erst labil und aueh in saurem Medium wenig stabil ist.
Der 2-Chloräthylester der a-Chlor-, B-[Imid- azolyl- (4 oder 5)]-propionsäure wird auf ganz normale Weise erhalten, indem man diese Säure am Rückflusskühler mit übersehuss von mit HC1 gesättigtem ¯thylenchlorhydrin behandelt. Die besagte Säure kann ihrerseits nach in der Literatur beschriebenen Methoden aus Histidin erhalten werden.
Wie in den Beispielen erwähnt wird, ist es vorzuziehen, das Murexin aus den Reak tionsgemischen als Dipikrat zu erhalten, da dieses ein gut kristallisierendes und leicht zu reinigendes Salz ist.
Trimethylamin-Chlorhydrat
Aus den wässerigen Lösungen ihrer Pikrate werden die Basen wie üblich durch star kes Ansäuern mit HCl und kontinuierliche Extraktion der Pikrinsäure mit einem nicht mischbaren Lösungsmittel freigesetzt, wonach die wässerige Lösung eingedampft und nach übliehen Methoden gereinigt wird.
Dieses Verfahren ist zeitraubend und im besonderen Fall dem Ergebnis geradezu ab träglich wegen der geringen Stabilität des Murexins in sauren Medien.
Es wurde daher ein einfaches und rasches Verfahren entwickelt, das in neutralem Me dium durchgeführt wird und mit dem das Murexindipikrat mit 90%iger Ausbeute in das Chlorid-Chlorhydrat verwandelt wird.
Dieses Verfahren bildet ebenfalls Gegenstand vorliegender Erfindung und besteht aus einer Doppelaustausehreaktion, die in siedendem Wasser zwischen Murexindiprikat und dem Chlorhydrat eines kationischen oberflächen- wirksamen Stoffes (beispielsweise des Dichlorhydrates von 2, 4-Diguanidinphenyl-lauryl äther) mit Bildung des Diprikates des letzteren durchgefiihrt wird, das praktisch was serunlöslich ist, nach dem Reaktionssehema :
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Murexinchloridchlorhydrat
Ausf hrungsbeispiel
10 g α-Chlor-¯- [Imidazolyl- (4 oder 5)]-propionsäure werden am Rückflusskühler 3 Stunden lang in 50 g mit HCl gesÏttigtem ¯thylenchlorhydrin gekocht.
Der Chlorhydrinübersehuss wird durch Destillieren im Vakuum entfernt ; man nimmt mit Wasser auf, stellt alkalisch und extrahiert schnell vier-bis fünfmal mit Ather oder Benzol. Man wäseht sorg fältig mit Wasser und trocknet ber wasser Unlöslicher Niedersehlag freiem Na2SO4.
Durch Verdampfen des L¯ sungsmittels bei Unterdruck erhält man un gefähr 7 g 2-Cliloräthylester der a-Chlor-4- [Imidazolyl- (4 oder 5)]-propionsäure (diese Verbindung zersetzt sich hydrolytisch, insbesondere im Zustand nieht vollkommener Troekne).--7 g 2-Chloräthylester der a-Chlor- ¯-[Imidazolyl-(4 oder 5)]-propionsÏure, wie oben beschrieben erhalten, werden in 100 cm3 wasserfreiem Aceton gelost, auf-10 bis --15 C gekühlt,
mit 14 em3 ebenfalls gekühl- tem flüssigem Trimethylamin versetzt und schnell in eine mit Manometer versehene Stahlflasche von 300 em3 Fassungsvermögen gegossen. Die Stahlflasche wird dann bei 85 bis 90¯C 40 Stunden lang gesch ttelt (unter diesen Bedingungen hält sich der Druck auf ungefähr 4 Atmosphären) und wird dann ge ¯ffnet, noch bevor sie vollständig abgekühlt ist.
Die Aeetonlosung wird in einen Kolben gegossen, der mit Stopfen Stopfen verschlossen wird, und scheidet so einen wei¯en kristallinen Stoff aus, den man abfiltriert, in wasserfreiem Alkohol l¯st, mit Aceton ausfällt und neuer- lieh abfiltriert : er ist äusserst hygroskopisch ; er wird ber P2O5 bei 56 C und unter Va ktnm getrocknet ; die Analyse ergibt, dass er Murexinchloridmonohydrat ist. Mit gesättigter Pikrinsäurelosung ergibt er regelmässig Mu rexindipikrat, Schmelzpunkt 221-222 C unter Zerset% ung.
An den Wandungen der Stahlflasehe haftet eine klebrige Substanz, die teilweise kristallinisch ist ; diese wird in Wasser gelöst, mit wenig Aktivkohle entfärbt, filtriert und unter R hren in eine in der Kälte gesättigte und nachher erwärmte Pikrinsäure losung gegossen. Man erhält einen orangegel- ben Niedersehlag, der zwei-bis dreimal aus siedendem Wasser, unter Zusatz von kleinen Mengen Aktivkohle, auskristallisiert wird.
Man erhÏlt so Murexin als Dipikrat, orange gelbe Nadeln, Schmelzpunkt 221-222 C. Das Alurexinehlorid-Chlorhydrat, welehes sieh für therapeutisehe, Verwendung besser eignet, er hÏlt man aus dem Dipikrat auf folgende
Weise : Zu einer warmen Losung von 3, 36 g 2, 4-Diguanidinphenyllauryläther-Di- ehlorhydrat in 100 em3 vorzugsweise zweifach destillierten Wassers, f gt man nach und nach und unter Rühren eine siedende gesättigte
Lösung hinzu, die mit 4, 77 g Murexindipikrat ebenfalls in vorzugsweise zweifach destillier tem Wasser hergestellt wurde.
Es bildet sich sofort ein flockiger Niedersehlag von 2, 4-Di- % Manlässt abkühlen und filtriert ; das leicht gelbe Fil trat wird im Vakuum auf 40 bis 50 em3 ein geclampft, zwei-bis dreimal durch eine kleine Menge Entfärbungskohle filtriert, bis die Spuren gelber FÏrbung verschwinden. Man dampft im Vakuum zur Trockne ein, nimmt mit warmem absolutem Alkohol auf, filtriert wenn nötig und fÏllt mit wasserfreiem Äther aus. Man erhält so Murexinchlorid-Chlor- hydratmonohydrat in Ausbeute von über 90 /o, weisses mikrokristallines Pulver, Schmelz- punkt 218-221 C.
Process for the preparation of the salts of the new substance murexin (urocanylcholine)
The present invention relates to the manufacture of a new substance with a strong effect on the respiratory center; in a very small dose it stimulates it so strongly that it is possible almost instantly to remedy conditions of low-grade (even paralytic) respiratory depression, such as those that can arise from the action of morphine or barbituric acid derivatives.
In a relatively higher dose, on the other hand, it causes curare-like effects for a short period of time, so that it can be used as a eurare-like agent in therapy.
The new substance according to the present invention can be understood as the esterification product between ¯- [imidazolyl- (4 or 5)] -acrylic acid (urocic acid) and the alcoholic hydroxyl of 2-oxyethyltrimethylammonium hydroxide (choline).
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¯- (Imidazolyl- (4 or 5) -acrylic acid (urocanic acid) (The above notation of urocanic acid expresses the ambiguity of the bond between the imidazole nucleus and the rest of the molecule; for the sake of simplicity, the imidazole nucleus is bound as in position 4 in the following shown, whereby said ambiguity is to be considered.)
The substance according to the invention, which can therefore be called urocanylcholine, had already been extracted from the hypobranchial glands of some 2-oxyethyltrimethylammonium hydroxide (choline) Aluricidae and investigated with regard to its biological properties, but had not yet been identified or synthesized.
One of the inventors named this substance? Murexin? proposed, with which the substance according to the invention is referred to as a free base in the following.
It is namely a two-acid base, since it has a quaternary ammonium function (on the side of the choline, which is strongly basic) and an imidazole function (that of urocanic acid, far less basic) and therefore as a salt with both one and two Acid residue equivalent can be obtained.
In the former case, its structure corresponds to the following formula:
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In the second case there are two ways of writing this:
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or.
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In the above formulas, A-, A - denote the remainder of an inorganic acid (such as hydrogen halides, sulfuric acid, nitric acid, etc.), e.g. B. Cl-, 2 Cl- or an organic acid (picric acid, styphnic acid, pikrolonic acid, etc.), for example
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The present invention provides a process for the preparation of salts of murexin. It is characterized in that the 2-chloroethyl ester of α-chloro-¯- [imidazolyl- (4 or 5)] -propionic acid (I) with; Trimethylamine (II) in solution is treated in the heat in a hermetically sealed reaction vessel.
The dual purpose of forming the choline part and producing the α-¯ double bond which is characteristic of uropanoic acid is achieved with the same reaction component, according to the following reaction scheme:
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Murexin (chloride)
The reaction described above is particularly interesting because it avoids the conversion of α-chloro-ß-imidazolylpropionic acid into urocanic acid and the associated considerable reduction in yields and the need to work with urocanic acid, which is not easy to esterify .
Furthermore, the reaction can be carried out in a neutral medium, which is a condition of fundamental importance because murexin is extremely unstable in an alkaline medium and not very stable even in an acidic medium.
The 2-chloroethyl ester of α-chloro-, B- [imidazolyl- (4 or 5)] propionic acid is obtained in the normal way by treating this acid on the reflux condenser with an excess of ethylene chlorohydrin saturated with HCl. Said acid can in turn be obtained from histidine by methods described in the literature.
As mentioned in the examples, it is preferable to obtain the murexin from the reaction mixtures as a dipicrate, since this is a salt that crystallizes well and is easy to clean.
Trimethylamine chlorohydrate
The bases are liberated from the aqueous solutions of their picrates as usual by strong acidification with HCl and continuous extraction of the picric acid with an immiscible solvent, after which the aqueous solution is evaporated and purified according to the usual methods.
This process is time-consuming and in the special case the result is downright detrimental because of the poor stability of murexin in acidic media.
A simple and rapid process has therefore been developed that is carried out in neutral medium and with which the murexin dipicrate is converted into the chloride chlorohydrate with 90% yield.
This process is also the subject of the present invention and consists of a double exchange reaction which is carried out in boiling water between murexin dipricate and the chlorohydrate of a cationic surfactant (for example the dichlorohydrate of 2,4-diguanidinophenyl lauryl ether) with formation of the dipricate of the latter , which is practically what is insoluble in serum, according to the reaction scheme:
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Murexin chloride chlorohydrate
Working example
10 g of α-chloro-¯- [imidazolyl (4 or 5)] propionic acid are refluxed for 3 hours in 50 g of ethylene chlorohydrin saturated with HCl.
The excess chlorohydrin is removed by distillation in vacuo; it is taken up with water, made alkaline and extracted quickly four to five times with ether or benzene. Wash carefully with water and dry over water. Insoluble precipitates of free Na2SO4.
By evaporating the solvent under reduced pressure, about 7 g of 2-chloroethyl ester of α-chloro-4- [imidazolyl- (4 or 5)] propionic acid are obtained (this compound decomposes hydrolytically, especially when it is not completely dry). --7 g of 2-chloroethyl ester of a-chloro ¯- [imidazolyl (4 or 5)] propionic acid, obtained as described above, are dissolved in 100 cm3 of anhydrous acetone, cooled to -10 to -15 C,
mixed with 14 em3 liquid trimethylamine, which was also cooled, and quickly poured into a steel bottle with a capacity of 300 em3 equipped with a manometer. The steel bottle is then shaken at 85 to 90ºC for 40 hours (under these conditions the pressure is maintained at approximately 4 atmospheres) and is then opened before it has completely cooled down.
The acetone solution is poured into a flask, which is closed with a stopper, and a white crystalline substance is separated out, which is filtered off, dissolved in anhydrous alcohol, precipitated with acetone and filtered off again: it is extremely hygroscopic ; it is dried over P2O5 at 56 C and under vacuum; analysis shows that it is murexin chloride monohydrate. With a saturated picric acid solution, it regularly gives mu rexin dipicrate, melting point 221-222 C with decomposition% ung.
A sticky substance, some of which is crystalline, adheres to the walls of the steel bottle; this is dissolved in water, decolorized with a little activated charcoal, filtered and poured into a picric acid solution that is saturated in the cold and then warmed while stirring. An orange-yellow deposit is obtained which is crystallized two to three times from boiling water with the addition of small amounts of activated carbon.
This gives murexin as dipicrate, orange yellow needles, melting point 221-222 C. The alurexine chloride chlorohydrate, which is better suited for therapeutic use, is obtained from the dipikrate as follows
Method: To a warm solution of 3.36 g of 2,4-diguanidinophenyllauryl ether-dichlorohydrate in 100 cubic meters of water, preferably double-distilled, one gradually adds a boiling saturated solution with stirring
Add solution that was prepared with 4.77 g of murexin dipicrate also in preferably double-distilled water.
A fluffy deposit of 2.4 Di-% forms immediately. It is allowed to cool and filtered; the slightly yellow filtrate is clamped in vacuo to 40 to 50 cubic meters, filtered two or three times through a small amount of decolorizing charcoal until the traces of yellow discoloration disappear. It is evaporated to dryness in a vacuum, taken up with warm absolute alcohol, filtered if necessary and precipitated with anhydrous ether. Murexin chloride chlorohydrate monohydrate is obtained in this way in a yield of over 90%, a white microcrystalline powder, melting point 218-221 C.