Procédé de dédoublement de la DL-sérin
La présente invention est relative à un procédé de dédoublement de la DL-sérine, compose correspondant à la formule (I). La notation DL désigne la serine racémique, mélange en proportions égales de L-sérine et de son énantiomorphe, la D-sérine.
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La serine est un acide a-aminé p-hydroxylé qui intervient sous sa forme lévogyre (L-sérine) dans le métabolisme animal. Elle participe, en outre, sous ses deux formes D et L, à la structure de divers polypeptides : la forme D, par exemple, dans certaines polymyxines ; la forme L dans la viomycine, I'hypertensine,
I'azasérine et de nombreux polypeptides d'origines diverses.
Les méthodes de synthèse de la serine conduisant au racémique, il est nécessaire de pouvoir disposer d'un procédé de dédoublement facile et peu onéreux conduisant rapidement aux D-et L-sérines optiquement pures, susceptibles d'être utilisées, par exemple, dans des synthèses de polypeptides contenant ces amino-acides.
La seule méthode de dédoublement de la DL-sérine actuellement connue fait intervenir, comme intermédiaires, le sel de quinine de la N-p-nitrobenzoyl-D-sérine et le sel de brucine de la N-p-nitrobenzoyl-L-sérine (cf. E. Fischer et Jacobs, Ber. dtsch. chem. Ges., 1906, 39, 2942). Ce procédé de dédoublement est onéreux.
Dans ses brevets suisses Nos 319787, 327724 et 330126, la société titulaire a décrit l'utilisation des D (-)- et L (-)-threo-l-p- nitrophényl-2-amino-propanediols- (1, 3) dans des procédés de dédoublement du DL-tryptophane, de la DL-proline et de la DL-hydroxyproline. Or, il a été trouvé que la DL-sérine peut être aussi dédoublée, sous forme de son dérivé N-3, 5-dinitrobenzoylé (II), en utilisant ces réactifs.
Le procédé suivant la présente invention est caractérisé en ce qu'on fait réagir une quantité sensiblement hémi-moléculaire de
D (-)- ou L (-)-threo-l-p-n, itrophenyl-2- amino-propanediol- (1, 3) sur la N-3, 5-dinitro benzoyl-DL-sérine au sein d'un solvant, l'un des deux énantiomorphes donnant un sel peu soluble avec le réactif de dédoublement, on sépare ce sel, on en libère le dérivé N-3, 5dinitrobenzoylé de la D-ou L-serine par traitement alcalin suivi d'acidification, et on soumet le dérivé N-3, 5-dinitrobenzoylé de la Dou L-sérine à une hydrolyse acide.
Les sels des N-3, 5-dinitrobenzoyl-D- et -L-sérines avec les D (-)- et L (+)-threo-l-p- dinitrophényl-2-amino-propanediols- (1, 3) sont peu solubles et précipitent à l'état cristallin.
On peut encore améliorer le rendement de leur séparation en ajoutant au mélange réactionnel une quantité variable d'un solvant non miscible à 1'eau tel que l'acétate d'éthyle ou l'éther.
Dans chaque cas, le traitement alcalin du précipité cristallin suivi d'acidification conduit, après récupération presque quantitative du réactif de dédoublement, à la forme optiquement active recherchée de la N-3, 5-dinitro benzoyl-sérine qui fournit la serine correspondante par hydrolyse acide et sans racémisation notable. A partir des liqueurs d'où a cristallisé le sel, on sépare de la même manière l'énan- tiomorphe correspondant qui est, en général, souillé par de faibles quantités de racémique.
Cet énantiomorphe peut être, soit purifié par recristallisation dans un solvant approprié ou par précipitation par le thréo-l-p-nitrophényl- 2-amino-propanediol- (1, 3) correspondant, soit racémisé directement par un procédé connu, ou par traitement alcalin de la serine libre correspondante selon Crawhall et Elliott (Bio- chem. J. 1951, 48, 237) et adjoint à une nouvelle venue de racémate à dédoubler. Par le jeu des dédoublements et des racémisations successives, on transforme ainsi la totalité du racémate primitivement présent en énantio- morphe désiré.
Les D (-)- et L (+)-threo-l-p-nitrophényl- 2-amino-propanediols- (1, 3), intermédiaires de la synthèse du chloramphénicol, peuvent être obtenus selon le procédé décrit par Velluz,
Amiard et Joly (Bull. Soc. Chim. 1953, p. 342).
Ils présentent la structure (III). Leurs carac téris, tiques sont les suivantes : F. 162-163 C ; [a] 2E0, de la base D =280 20 (c = 2 /0, acide chlorhydrique 0, 1 N ; [a] 2D de la base
L = + 28¯ ¯ 2¯ (mÛmes conditions).
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Les exemples qui suivent illustrent l'inven- tion. On peut notamment effectuer la N-3, 5dinitrobenzoylation par toutes les méthodes connues ou encore faire réagir le chlorure de 3, 5-dinitrobenzoyle sur un ester, un éther ou un autre dérive de la serine d'où l'on peut ensuite régénérer facilement l'aminoacide Nacylé. On peut également, lors de la préparation des sels de D (-)- ou de L (+)-thréo-1-p- nitrophényl-2-aminopropanediol- (1, 3), faire varier la nature du solvant, les températures de dissolution et de cristallisation et le temps de refroidissement.
Exemple 1 :
Préparation de la N-3, S-dinitrobenzoyl-DL-sérine
On dissout 6, 3 g de DL-sérine dans 60 cm3 de soude N, refroidit et ajoute 6, 9 g de chlorure de 3, 5-dinitrobenzoyle. On introduit encore 10 g de chlorure de 3, 5-dinitrobenzoyle en alcalinisant le milieu par addition de soude N (75 cm3). On ajoute 15 cm3 d'acide chlorhydrique, refroidit, essore, lave à l'éther pour éliminer l'acide dinitrobenzoïque et sèche.
On obtient ainsi 16, 7 g (93 /o) de N-3, 5 dinitrobenzoyl-D L-serine. Le monohydrate fond à 100-101 C (sur bloc).
Dedoublement et preparation des D-et L-serines a) Formation du sel de la N-3, 5-dinitro-
benzoyl-L- sÚrine et du L (+)-thréo-l-p- nitrophényl-2-amino-propanedíol-(1, 3).
Première forme d'exécution
On dissout, à 600 C, 10 g de N-3, 5-dinitrobenzoyl-DL-sérine dans 30 cm3 de mé thanol et ajoute 4, 2 g de L (+)-thréo-1-p- nitrophényl-2-amino-propanediol- (1, 3). Par refroidissement à + 10 C, on obtient 6, 8 g (80 /o) de sel optiquement pur de la N-3, 5 dinitrobenzoyl-L-sérine et du L (+)-thrÚo-1-pnitrophényl-2-amino-propanediol- (1, 3), F. 160 161¯C, [α]20 D = + 33¯ ¯ 1¯ (c = 1 /o, eau).
Ce produit est nouveau.
Deuxième forme d'exÚcution
On dissout, à 600 C, 10 g de N-3, 5-dinitrobenzoyl-DL-sérine dans 5 cm3 de méthanol et ajoute 4, 2 g de L (-)-threo-l-p-nitrophényl- 2-amino-propanediol- (1, 3). On introduit alors dans le mélange réactionnel 55 cm'd'acétate d'éthyle. On refroidit et essore le sel formé qu'on lave et sèche. On obtient ainsi 8, 2 g (96, 5 /o) de sel optiquement pur de la N-3, 5 dinitrobenzoyl-L-sérine et du L (+)-thrÚo-1-Pnitrophényl-2-amino-propanediol- (1, 3). b) Obtention de la N-3, 5-dinitrobenzoyl-L-
serine
On dissout 8, 2 g du sel ci-dessus dans 16, 5 cm3 de soude N. Le L (+)-thréo-1-p- nitrophÚnyl-2-amino-propanediol-(1, 3) qui cristallise est essoré et lavé.
On récupère ainsi 3, 1 g (74 %) du rÚactif de dédoublement.
Après avoir acidifié le filtrat par 1, 7 cm3 d'acide chlorhydrique concentré, la N-3, 5-di nitrobenzoyl-L-serine cristallise. On essore, lave et sèche. On obtient ainsi 4, 5 g (90 /0 par rapport à la N-3, 5- dinitrobenzoyl-DL-sÚrine mise en oeuvre) de produit cristallisé. Monohydrate : F. 110-112¯ C, [α]20 D = + 23,5¯ ¯ 1¯ (c = 1 %, Úthanol Ó 50 %). c) Séparation de la L-sérine
On chauffe pendant une heure au reflux une solution de 4, 3 g de N-3, 5-dinitrobenzoyl L-sérine dans 60 cm3 d'acide chlorhydrique 5 N. Après filtration, on évapore à sec sous vide et cristallise dans l'acétone le chlorhydrate de L-sérine obtenu.
On reprend le produit par 1 cm3 d'eau, ajoute 1, 4 cm3 d'ani- line puis 10 cm3 d'alcool absolu. On obtient après refroidissement 1, 3 g (90 /o) de L-sérine cristallisée optiquement pure, F. 228¯ C, [a] 20 = + 150 + lo (c = 4 /o, acide chlorhydri- que N). d) Séparation de la D-sérine
On extrait la solution d'acétate d'éthyleméthanol d'où a cristallisé le sel de N-3, 5-di nitrobenzoyl-L-sérine et du L (+)-thréo-1-p- nitrophényl-2-amino-propanediol- (1, 3) (exemple 2, deuxième forme d'exécution) par 10 cm3 d'acide chlorhydrique 0, 5 N, puis par 5 cm3 d'eau.
Les solution aqueuses sont réunies puis alcalinisées par de la soude N. On récupère ainsi 0, 4 g (10 /o) du réactif de dédoublement.
La phase organique est alors concentrée et additionnée d'éther de pétrole. On sépare ainsi 4, 85 g (97 O/o par rapport à la N-3, 5-dinitro benzoyl-DL-sérine mise en oeuvre) de N-3, 5 dinitrobenzoyl-D-sérine qui peut être facilement purifiée par recristallisation. Le produit brut fond à 109-111¯ C, [a] 20 D = - 22¯ lo (c = 1 %, Úthanol Ó 50 %). On obtient la D-sérine correspondante par hydrolyse chlorhydrique comme il est indiqué en c) pour la L-sérine.
Exemple 2 :
On traite la N-3, 5-dinitrobenzoyl-DL-sÚrine par le D(-)-thrÚo-1-p-nitrphÚnyl-2-amino propanediol- (1, 3) comme il est indiqué en a) de 1'exemple 1. On obtient ainsi le sel de la
N-3, 5-dinitrobenzoyl-D-sÚrine et du D (-)- threo-1-p-nitrophényl-2-amino-propanediol- (1, 3), F. 160-161¯C, [α]20 D= - 33¯ ¯ 1¯ (c = 1 /o, eau). Ce produit est nouveau.
Il conduit, comme dans l'exemple 1 b), Ó la
N-3, 5 - dinitro - benzoyl - D - sÚrine optiquement pure, monohydrate : F. 110-112 C, [α]20 D= -23, 50 lo (c = 1 /o, éthanol 50 /o), puis, suivant l'exemple 1 c), à la D-sérine, [a] 2D0 = -150 lo (c = 4 /o, acide chlorhydrique N).
La N-3, 5-dinitrobenzoyl-D-sérine n'a pas encore été décrite.