Procédé de préparation de la cystine On connaît l'importance de la cystéine et du chlorhydrate de cystéine. On sait également que la cystéine, en raison notamment de sa grande solubilité, présente de sérieuses difficultés d'isolement et que, pour la préparer par une voie synthétique, il est recommandé d'effectuer d'abord la synthèse de la cystine puis de réduire ce composé disulfuré.
La synthèse de la cystine et celle de la cystéine ont fait l'objet de nombreux travaux. Wood et du Vigneaud (J. Biol. Chem. 1939, 131, 267-271) ont condensé le phtalimido malomate sodé avec le benzyl thio chloro-méthane suivant la réaction
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Par hydrolyse et décarboxylation de ce composé sul furé,
on obtient le dérivé S-benzylique <B>de</B> la cystéine que l'on réduit ensuite dans l'ammoniac liquide avec l'aide de sodium pour obtenir de la cystéine qui, oxydée, donne de la cystine.
On a proposé également (Crawhall et Elliolt, J. J. Chem. Soc. 1951, p. 2071 à 2077) de fixer un groupe hydroxy-méthylique sur le thio-benzamido malonate d'éthyle
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puis de déshydrater le composé méthylolé en thi- azoline
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que l'on transforme ensuite en cystéine.
Nadeau et Gaud'ry (Car. J. Research, 1949, 27, 421) ont appliqué au cas de la cystéine la méthode de synthèse des acides a-aminés décrite par Bücherer (J. Prakt. Chem. 1934, 140, 291 et 141, 5) ;
à partir de l'acétal diéthylique de la benzyl thio acétaldéhyde, ils ont préparé la benzyl thio méthyl hydantone dont l'hydrolyse fournit la S-benzyl cystéine.
Atkinson, Poppeldorf et Williams (J. Chem. Soc. 1953, p. 580) ont préparé la S-benzyl cystéine à partir de l'acétamido malonate d'éthyle par une méthode compliquée, comprenant la préparation de l'acétamido diméthyl-amino-méthyl malonate d'éthyle (par action de la formaldéhyde et de la diméthyl- amine),
la transformation de ce composé tertio aminé en iodo-méthylate, la réaction de l'iodo- méthylate avec du benzyl thiolate de sodium pour obtenir l'acétamida benzyl-thio-méthyl malonate d'éthyle qui, décarboxylé, fournit la S-benzyl cystéine.
Pour mémoire on citera les synthèses à partir de la série décrite par Erlenmeyer (Berichte Ber deutsch. Chem. Ges. 1903, 36, 2720 et Ann. 337, 236), par Fry (J. Org. Chem. 1950, 15, 438) et par Crawhall et Elliolt (J. Chem. Soc. 195l, p.
2071) et les synthèses à partir du chloracrylonitrile (Gun- dermann, Angew. Chem. 1952, 64, 594 et Ann. 1952, 578, 45) à partir du chloracrylate de méthyle (Behringer et P. Zillikens, Ann. 1951, 574, 140), à partir de l'acide a-acétamido-acrylique (Schürbel et Wagner, Naturwiss. 1947, 34, 189 et Farlow J.
Biol. Chem. 1948, 176, 71) à partir des oxazolones (C. R. Acad. Sci. 240, 1955, 208-210) et à partir de l'acide a-acétamido acrylique, avec passage par le N-benzyl thio-carbonylamino malonate d'éthyle (Arnstein et Crawhall, J. 1953, 55, 2, 180-185).
La plupart de ces synthèses conduisent à la S benzyl-cystéine et l'on est ainsi ramené au problème qu'ont résolu Wood et du Vigneaud. Or la réduction appliquée par ces auteurs, c'est-à-dire la réduction par le sodium et l'ammoniac liquide est un procédé de laboratoire qu'il n'est pas possible de transposer économiquement à l'échelle industrielle.
Or, la titulaire a trouvé qu'il était possible d'obte nir aisément et avec un bon rendement un mélange de dl-cystine et de mésocystine en préparant d'abord un Bisulfure de bis-(a-amino-a, a-di-carbalcoxy- éthyle) à groupements d'amine libres ou bloqués et en soumettant ce Bisulfure à une hydrolyse décar- boxylante suivant une des méthodes connues.
On peut, en particulier, préparer initialement un Bisulfure de bis-(a-acylamido-a, a-di-carbalcoxy- éthyle), en particulier du Bisulfure de bis-(a-acét- amido-a, a-dicarbéthoxy-éthyle)
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en condensant, dans la proportion moléculaire 2 :
1, un dérivé sodique ou potassique d'un acylamido malonate d'alcoyle, en particulier celui de l'acétyl- amido malonate d'éthyle, avec un Bisulfure de bis- halogéno-méthyle, en particulier le Bisulfure de bis- chlorométhyle, en milieu organique anhydre, de pré férence en milieu benzénique ou toluénique.
Le Bisulfure obtenu se présente vraisemblable ment en mélange avec des produits d'hydrolyse par tielle, notamment le bisulfure de bis-(a-acétamido- a-carboxy-carbéthoxy-éthyle)
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et le composé aza-lactonisé
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lorsqu'on part d'acétylamido malonate d'éthyle.
On a trouvé que, pour préparer la cystine, il n'était pas nécessaire de chercher à séparer le Bisul- fure de bis-(a-acétamido-a, (x-di-carbéthoxy-éthyle) des produits de son hydrolyse partielle qui peuvent l'accompagner. On peut très bien utiliser, et il y a par conséquent avantage à utiliser, comme matière première, le produit brut de la réaction de conden sation définie ci-dessus, après l'avoir simplement sé paré du milieu organique dans lequel il a pris nais sance.
Il suffit, par exemple, de chasser la majeure partie du benzène par distillation sous la pression ordinaire et les dernières traces par distillation, sous vide, après quoi on peut effectuer l'hydrolyse décar- boxylante dans le récipient de distillation même.
Pour transformer le bisulfure ou le mélange de bisulfures défini ci-dessus en cystine, avec sépara tion d'alcool et d'anhydride carbonique et déblocage des groupements aminés, on peut le traiter par de l'acide chlorhydrique dilué à l'ébullition. Pour séparer la cystine formée, il suffit de neutraliser le produit brut de la réaction, après l'avoir filtré, puis isoler le précipité et le purifier.
On recueille ainsi de la cystine optiquement inac tive, accompagnée de son isomère la mésocystine. Si on le désire, on peut les séparer l'une de l'autre, par exemple par application de la méthode décrite par Loring et du Vigneaud (J. Biol. Chem. 1933, 102, 287).
Le procédé décrit ci-dessus offre l'avantage de permettre la préparation de la cystine d'une façon très simple et quantitative sans impliquer de traite ment qui soit prohibitif à l'échelle industrielle. Lors qu'on part d'acétamido malonate d'éthyle sodé et de bisulfure de bis-chlorométhyle, le rendement en cys- tine, rapporté à ce bisulfure est généralement de 70 à 75 %.
La présente invention a pour objet un procédé de préparation de la cystine, caractérisé en ce qu'on soumet un Bisulfure de bis-(a-amino- ou a-acylamino- a, a-dicarbalcoxy-éthyle) à une hydrolyse décarboxy- lante.
Parmi les disulfures de bis-(a-acylamido-u, a- dicarbalcoxy-éthyle, les. disulfures de bis-(a-form- amido-a, a-dicarbalcoxy-éthyle), plus spécialement le disulfure de bis-(a-formamido-a, (x-dicarbéthoxy- éthyle) et le disulfure de bis-(a-acétamido-a, a-di- carbéthoxy-éthyle),
conviennent particulièrement bien comme matières premières pour la synthèse de la cystine, car leur hydrolyse décarboxylante s'accom- plit beaucoup plus rapidement, en l'espèce en quel ques heures, que celles de divers autres disulfures à groupes aminés amidifiés, pour lesquels elle demande plusieurs jours.
Pour faire la synthèse de la cystine, il y a avan tage à préparer un disulfure de bis-(a-acylamido-a, a-dicarbalcoxy-éthyle) ou un disulfure de bis-(a- amino-a, a-dicarbalcoxy-éthyle), de préférence le Bi- sulfure de bis-(a-formamido-a, a-dicarbéthoxy-éthyle) en milieu éthanolique absolu, à chasser ensuite l'étha nol par distillation,
et à effectuer en milieu acide selon les techniques connues l'hydrolyse décarboxy- lante du résidu de la distillation ; pour exécuter cette hydrolyse, on peut, d'une façon générale, utiliser un acide fort à l'état dilué (solution aqueuse ayant un titre compris entre 5 à 30 "/o), et faire bouillir le résidu de distillation avec cet acide ;
on utilise de préférence de l'acide chlorhydrique à un titre de l'ordre de 25 ')/o. On a remarqué qu'en ajoutant à un tel acide de l'acide acétique en moindre propor tion, de préférence de l'ordre de 5 à 50 %, par rap- port à la solution d'acide à 25 %, on accélérait con- sidérablement la vitesse de décarboxylation,
appa remment grâce à l'action solubilisante de l'acide acé tique à l'égard du Bisulfure soumis à l'hydrolyse ; si en revanche on ajoute plus de 70 % d'acide acétique la décarboxylation n'est plus favorisée et est plutôt freinée.
La proportion optimum d'acide acétique à ajouter peut être dans chaque cas déterminée par des essais ; ainsi les proportions les meilleures (par rap port à l'acide chlorhydrique à 25 0/0) sont d'environ 5 à 15 % pour le composé formiamidé,
20 à 30 0/0 pour le composé benzamidé et 30 à 50 % pour le composé phtalimidé. Au lieu d'acide acétique, on peut aussi utiliser du dioxane qui offre toutefois l'in convénient d'être plus coûteux.
L'intérêt de soumettre sans purification à l'hydro lyse le produit intermédiaire de la réaction dans l'éthanol découle à la fois de ce que les opérations se trouvent ainsi simplifiées et les pertes évitées et de ce que, dans les liqueurs mères de cristallisation des produits intermédiaires, on trouve souvent des sirops incristallisables qui néanmoins se révèlent capables de fournir de la cystine par hydrolyse décarboxylante.
Lorsqu'on travaille ainsi sans isolement du pro duit intermédiaire à l'état pur, on peut produire de la cystine avec un rendement de l'ordre de 80 à 85 0/0.
Dans les exemples suivants, tous les points de fusion sont mesurés au tube de Thiele. <I>Exemple 1</I> On utilise du disulfure de bis-chlorométhyle (CICH2-S-S-CH2Cl) pur, préparé et purifié, par exemple, selon. les indications de Davies et Hambly, Australian J. Chem. 1953, 6, 152-155 ; ce disulfure doit avoir été rectifié sous vide dans une colonne de grande hauteur (par exemple une colonne de Vigreux de 1,20 m), afin d'être très pur.
L'acétamido malonate d'éthyle sodé peut être pré paré par l'action - du sodium sur de l'acétamido malonate d'éthyle dans du xylène, ce qui est lent et peu pratique.
Le mode de préparation suivant s'est avéré pré férable: Dans un ballon muni d'un agitateur, on dissout 2,82 g de sodium dans 50 cm3 d'éthanol anhydre (dis tillé sur Mg suivant la technique de Vogel, A text book of practical organic chemistry n p. 165-l66) on ajoute alors, peu à peu, 26,65 g d'acétamido malo- nate d'éthyle anhydre dissous dans 300 cm8 de benzène anhydre.
Le ballon est ensuite muni, en plus de l'agitateur, d'un réfrigérant ascendant garni à son extrémité d'une garde de CaCl2. Après deux heures d'agitation à l'ébullition, il y a apparition d'un pré cipité blanc jaunâtre. On distille alors jusqu'à dispa rition de la présence d'alcool dans le distillat. Il faut pour cela distiller environ 200 cm' de solvant.
On complète ensuite le résidu de distillation pré cédent à 300 cors de benzène anhydre et on ajoute, en une fois, 10 g de Bisulfure de bis-chlorométhyle parfaitement rectifié et recueilli sur 10. Le mélange est porté à reflux pendant 10 heures (un essai effec tué à la température ordinaire a révélé qu'après 15 heures d'agitation, la réaction était pratiquement nulle). Après refroidissement, le benzène et les pro duits de réaction forment un gel blanc jaunâtre.
Le benzène est chassé par distillation à la pres sion ordinaire au bain à huile puis sous pression réduite (20 m/m) on obtient 36 g d'un produit blanc.
Dans un ballon de 250 cm3 muni d'un réfrigérant ascendant on place 10 g du produit ainsi obtenu, après expulsion du benzène, avec 100 cm3 d'acide chlorhydrique à 25 0/0. Le mélange est porté à l'ébul lition pendant 6 heures ou mieux pendant 8 à 10 heu res. Après 5 heures, il y a dissolution totale du pro duit. Après refroidissement, on filtre la solution pour éliminer une très faible quantité de matière insoluble. Le filtrat incolore est amené à neutralité (tournesol) avec de l'ammoniaque.
La solution est abandonnée une nuit à la glacière, le précipité est essoré et lavé à l'eau. On le dissout dans: l'ammoniaque à 20'%. La solution obtenue est filtrée puis la cystine est précipitée par addition d'acide acétique jusqu'à neutralité (tour nesol).
La cystine est lavée à l'eau glacée puis à l'al- cool et l'éther. Le rendement est de 80 % à partir du produit intermédiaire. Cette cystine fond vers 2600 avec décomposition. Ce composé est absolument iden tique à la cystine optiquement inactive.
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Analyse
<tb> Calculé: <SEP> Trouvé
<tb> C <SEP> Q/o <SEP> = <SEP> 29,99 <SEP> C'o/o <SEP> = <SEP> 29,88 <SEP> - <SEP> 29,84
<tb> H'o/o <SEP> = <SEP> 5,03 <SEP> H'o/o <SEP> = <SEP> 4,90 <SEP> - <SEP> 5,03
<tb> N <SEP> % <SEP> = <SEP> 11,66 <SEP> N <SEP> o/o <SEP> = <SEP> 11,74 <SEP> - <SEP> 11,48
<tb> S <SEP> 'o/o <SEP> = <SEP> 26,69 <SEP> S <SEP> 'o/o <SEP> = <SEP> 26,83 <SEP> - <SEP> 27,10 Ce produit donne la réaction de Sullivan comme la dl-cystine et, à la chromatographie sur papier, il se comporte comme la dl-cystine et la mésocystine préparées par d'autres voies.
On a réussi à séparer aisément la dl-cystine d'avec la mésocystine en appliquant la méthode indi quée par Loring et du Vigneaud d'ans J. Biol. Chem. 1933, 102, 287.
On peut modifier certaines conditions opératoi res ; ainsi, en particulier, on peut effectuer l'hydro lyse décarboxylante avec de l'acide chlorhydrique plus dilué (notamment de l'acide à 20 0/0), remplacer le benzène par du toluène (la réaction est alors un peu plus rapide) pour préparer le Bisulfure de bis- (a-acétylamido-a, a-dicarbéthoxy-éthyle) et utiliser un Bisulfure de bis-(a-amino-a, a-dicarbalcoxy-éthyle)
dont les groupements d'amine sont ou bien libres ou bien acylés par un groupe autre que le groupe acéty- lique, en particulier par le groupe formylique ou phtalylique. De même l'alcool qui estérifie les grou pes carboxyliques peut être autre que l'alcool éthyli que.
<I>Exemple 2</I> a) Dans un ballon de 500 cm3 muni d'un dis positif d'agitation mécanique, d'un réfrigérant à re flux, d'une ampoule à brome et d'un thermomètre, on place 200 cm3 d'éthanol absolu avec 4,6 g de sodium. Lorsque la solution alcoolique est à une température de 400 on ajoute 40,6 g de formamido- malonate d'éthyle dissous dans 100 cm3 d'éthanol.
On agite le mélange pendant une demi-heure. Après ce temps, lorsque la température est à 30 , on introduit lentement 16,3 g de Bisulfure de bis-chloro- méthyle et on chauffe le mélange à reflux pendant une heure.
Après refroidissement, on filtre le mélange afin d'éliminer le chlorure de sodium formé.
On chasse l'alcool par distillation sous vide et, au résidu gommeux, on ajoute 400 cm3 d'acide chlorhydrique à 25 fl/o avec 20 cm3 d'acide acétique concentré.
Le mélange est porté à reflux durant 4 à 6 heures (jusqu'à absence de dégagement de CO.). Durant l'hydrolyse on prend soin de faire barboter de l'azote dans le milieu.
Après absence de dégagement de CO.. on amène la solution à siccité afin d'éliminer la majeure partie de l'acide chlorhydrique, puis on reprend le résidu par de l'eau distillée et enfin on traite suivant les indications de l'exemple 1. Après la première précipitation par l'ammonia que, on obtient la cystine brute avec un rendement variant de 60 à 85 % suivant que l'on opère à l'abri de l'humidité ou pas.
Ce rendement peut être obtenu chaque fois que l'on opère avec des solvants et des produits rigoureusement anhydres. L'emploi de l'acide sulfurique pour l'hydrolyse décarboxylante n'est pas avantageux vu la difficulté d'éliminer cet acide.
L'ordre des vitesses de décarboxylation semble être, jusqu'ici, inversement proportionnel au poids moléculaire des composés utilisés.
Process for the Preparation of Cystine The importance of cysteine and cysteine hydrochloride is known. It is also known that cysteine, due in particular to its high solubility, presents serious difficulties of isolation and that, to prepare it synthetically, it is recommended to first carry out the synthesis of cystine and then to reduce this disulfide compound.
The synthesis of cystine and that of cysteine have been the subject of numerous studies. Wood and du Vigneaud (J. Biol. Chem. 1939, 131, 267-271) condensed sodium phthalimido malomate with benzyl thio chloro-methane following the reaction
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By hydrolysis and decarboxylation of this sulfur compound,
we obtain the S-benzyl derivative <B> of </B> cysteine which is then reduced in liquid ammonia with the help of sodium to obtain cysteine which, oxidized, gives cystine.
It has also been proposed (Crawhall and Elliolt, J. J. Chem. Soc. 1951, pp. 2071-2077) to attach a hydroxy-methyl group to ethyl thio-benzamido malonate.
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then to dehydrate the methylol compound to thiazoline
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which is then transformed into cysteine.
Nadeau and Gaud'ry (Car. J. Research, 1949, 27, 421) applied to the case of cysteine the method of synthesis of α-amino acids described by Bücherer (J. Prakt. Chem. 1934, 140, 291 and 141, 5);
from the diethyl acetal of benzyl thio acetaldehyde, they prepared benzyl thio methyl hydantone, the hydrolysis of which provides S-benzyl cysteine.
Atkinson, Poppeldorf and Williams (J. Chem. Soc. 1953, p. 580) prepared S-benzyl cysteine from ethyl acetamido malonate by a complicated method, comprising the preparation of acetamido dimethyl-amino - ethyl methyl malonate (by the action of formaldehyde and dimethylamine),
the transformation of this tertio-amino compound into iodomethylate, the reaction of iodomethylate with sodium benzyl thiolate to obtain ethyl acetamida benzyl-thio-methyl malonate which, when decarboxylated, provides S-benzyl cysteine .
For the record, we will cite the syntheses from the series described by Erlenmeyer (Berichte Ber deutsch. Chem. Ges. 1903, 36, 2720 and Ann. 337, 236), by Fry (J. Org. Chem. 1950, 15, 438 ) and by Crawhall and Elliolt (J. Chem. Soc. 195l, p.
2071) and the syntheses from chloracrylonitrile (Gundermann, Angew. Chem. 1952, 64, 594 and Ann. 1952, 578, 45) from methyl chloracrylate (Behringer and P. Zillikens, Ann. 1951, 574 , 140), from α-acetamido-acrylic acid (Schürbel and Wagner, Naturwiss. 1947, 34, 189 and Farlow J.
Biol. Chem. 1948, 176, 71) from oxazolones (CR Acad. Sci. 240, 1955, 208-210) and from α-acetamido acrylic acid, with passage through N-benzyl thio-carbonylamino ethyl malonate (Arnstein and Crawhall, J. 1953, 55, 2, 180-185).
Most of these syntheses lead to S benzyl-cysteine and we are thus brought back to the problem solved by Wood and du Vigneaud. However, the reduction applied by these authors, that is to say the reduction with sodium and liquid ammonia, is a laboratory process which cannot be transposed economically to an industrial scale.
However, the licensee has found that it is possible to obtain easily and with a good yield a mixture of dl-cystine and mesocystine by first preparing a bis- (a-amino-a, a-di -carbalcoxyethyl) containing free or blocked amine groups and by subjecting this bisulfide to decarboxylating hydrolysis according to one of the known methods.
In particular, a bis- (α-acylamido-a, α-di-carbalkoxy-ethyl) bisulfide, in particular bis- (α-acet-amido-α, α-dicarbethoxy-ethyl) bisulfide, can be prepared in particular. )
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by condensing, in molecular proportion 2:
1, a sodium or potassium derivative of an alkyl acylamido malonate, in particular that of ethyl acetylamido malonate, with a bis-halo-methyl disulfide, in particular bis-chloromethyl disulfide, in anhydrous organic medium, preferably in a benzene or toluene medium.
The bisulfide obtained is probably present as a mixture with partial hydrolysis products, in particular bis- (α-acetamido-α-carboxy-carbethoxy-ethyl) bisulfide.
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and the aza-lactonized compound
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when starting from ethyl acetylamido malonate.
It has been found that in order to prepare cystine it is not necessary to attempt to separate bis- (α-acetamido-α, (x-di-carbethoxy-ethyl) bisulfide from the products of its partial hydrolysis which It is possible to use very well, and there is therefore an advantage in using, as raw material, the crude product of the condensation reaction defined above, after having simply separated it from the organic medium in which he was born.
It suffices, for example, to remove the major part of the benzene by distillation under ordinary pressure and the last traces by distillation, under vacuum, after which the decarboxylating hydrolysis can be carried out in the distillation vessel itself.
In order to convert the bisulfide or the mixture of bisulfides defined above into cystine, with separation of alcohol and carbon dioxide and deblocking of the amino groups, it can be treated with hydrochloric acid diluted at the boiling point. To separate the cystine formed, it suffices to neutralize the crude product of the reaction, after having filtered it, then to isolate the precipitate and to purify it.
Optically inactive cystine is thus collected, accompanied by its isomer, mesocystine. If desired, they can be separated from one another, for example by applying the method described by Loring and du Vigneaud (J. Biol. Chem. 1933, 102, 287).
The process described above offers the advantage of allowing the preparation of cystine in a very simple and quantitative manner without involving treatment which is prohibitive on an industrial scale. When starting from sodium ethyl acetamido malonate and bis-chloromethyl disulfide, the yield of cystine, relative to this disulfide, is generally 70 to 75%.
The present invention relates to a process for the preparation of cystine, characterized in that a bis- (a-amino- or a-acylamino- a, a-dicarbalcoxy-ethyl) bisulphide is subjected to decarboxylating hydrolysis. .
Among bis- (α-acylamido-u, α-dicarbalcoxy-ethyl disulfides, bis- (α-form-amido-α, α-dicarbalcoxy-ethyl) disulfides, more especially bis- (a -formamido-a, (x-dicarbethoxy-ethyl) and bis- (a-acetamido-a, a-di-carbethoxy-ethyl) disulfide,
are particularly suitable as raw materials for the synthesis of cystine, since their decarboxylating hydrolysis is carried out much more rapidly, in this case within a few hours, than those of various other disulfides containing amidified amino groups, for which it requires several days.
To synthesize cystine, there is an advantage in preparing bis- (a-acylamido-a, a-dicarbalcoxy-ethyl) disulfide or bis- (a-amino-a, a-dicarbalcoxy- disulfide). ethyl), preferably bis- (α-formamido-α, α-dicarbethoxy-ethyl) bisulphide in absolute ethanolic medium, to then be removed from the ethanol by distillation,
and in carrying out in an acidic medium according to known techniques the decarboxylating hydrolysis of the residue from the distillation; in order to carry out this hydrolysis, it is generally possible to use a strong acid in the diluted state (aqueous solution having a titer of between 5 to 30 "/ o), and to boil the distillation residue with this acid;
hydrochloric acid is preferably used in a titer of the order of 25 ') / o. It has been observed that by adding acetic acid to such an acid in a smaller proportion, preferably of the order of 5 to 50%, with respect to the 25% acid solution, the con - the speed of decarboxylation dramatically,
Apparently thanks to the solubilizing action of acetic acid with respect to the bisulfide subjected to hydrolysis; if, on the other hand, more than 70% acetic acid is added, the decarboxylation is no longer favored and is rather slowed down.
The optimum proportion of acetic acid to be added can in each case be determined by tests; thus the best proportions (relative to 25% hydrochloric acid) are about 5 to 15% for the formiamide compound,
20 to 30% for the benzamide compound and 30 to 50% for the phthalimid compound. Instead of acetic acid, it is also possible to use dioxane which, however, has the disadvantage of being more expensive.
The advantage of subjecting the intermediate product of the reaction in ethanol to hydrolysis without purification results both from the fact that the operations are thus simplified and the losses avoided and from the fact that, in the mother liquors of crystallization intermediate products, incrystallizable syrups are often found which nevertheless prove capable of supplying cystine by decarboxylating hydrolysis.
When working in this way without isolation of the intermediate product in the pure state, cystine can be produced with a yield of the order of 80 to 85%.
In the following examples, all melting points are measured using a Thiele tube. <I> Example 1 </I> Pure bis-chloromethyl disulphide (CICH2-S-S-CH2Cl) is used, prepared and purified, for example, according to. the indications of Davies and Hambly, Australian J. Chem. 1953, 6, 152-155; this disulfide must have been rectified under vacuum in a column of great height (for example a Vigreux column of 1.20 m), in order to be very pure.
Sodium ethyl acetamido malonate can be prepared by the action of sodium on ethyl acetamido malonate in xylene, which is slow and inconvenient.
The following method of preparation has proved to be preferable: In a flask fitted with a stirrer, 2.82 g of sodium are dissolved in 50 cm3 of anhydrous ethanol (distilled on Mg according to the technique of Vogel, A text book of practical organic chemistry n p. 165-166) is then added, little by little, 26.65 g of anhydrous ethyl acetamido malonate dissolved in 300 cm8 of anhydrous benzene.
The flask is then fitted, in addition to the stirrer, with an ascending condenser lined at its end with a CaCl2 guard. After two hours of stirring at the boil, a yellowish-white precipitate appears. The mixture is then distilled until the presence of alcohol in the distillate has disappeared. This requires distilling about 200 cm 3 of solvent.
The residue from the previous distillation is then made up to 300 cores of anhydrous benzene and 10 g of bis-chloromethyl disulfide which has been perfectly rectified and collected in 10 are added all at once. The mixture is refluxed for 10 hours (a test carried out at room temperature revealed that after 15 hours of stirring the reaction was practically nil). After cooling, the benzene and the reaction products form a yellowish-white gel.
The benzene is distilled off at ordinary pressure in an oil bath and then under reduced pressure (20 m / m), 36 g of a white product are obtained.
In a 250 cm3 flask fitted with an ascending condenser, 10 g of the product thus obtained are placed, after expelling the benzene, with 100 cm3 of 25% hydrochloric acid. The mixture is brought to the boil for 6 hours or better for 8 to 10 hours. After 5 hours, the product has completely dissolved. After cooling, the solution is filtered to remove a very small amount of insoluble material. The colorless filtrate is brought to neutrality (sunflower) with ammonia.
The solution is left in the cooler overnight, the precipitate is drained and washed with water. It is dissolved in: 20% ammonia. The solution obtained is filtered then the cystine is precipitated by addition of acetic acid until neutral (Nesol tower).
The cystine is washed with ice water and then with alcohol and ether. The yield is 80% from the intermediate product. This cystine melts around 2600 with decomposition. This compound is absolutely identical to optically inactive cystine.
EMI0004.0001
Analysis
<tb> Calculated: <SEP> Found
<tb> C <SEP> Q / o <SEP> = <SEP> 29.99 <SEP> C'o / o <SEP> = <SEP> 29.88 <SEP> - <SEP> 29.84
<tb> H'o / o <SEP> = <SEP> 5.03 <SEP> H'o / o <SEP> = <SEP> 4.90 <SEP> - <SEP> 5.03
<tb> N <SEP>% <SEP> = <SEP> 11.66 <SEP> N <SEP> o / o <SEP> = <SEP> 11.74 <SEP> - <SEP> 11.48
<tb> S <SEP> 'o / o <SEP> = <SEP> 26.69 <SEP> S <SEP>' o / o <SEP> = <SEP> 26.83 <SEP> - <SEP> 27 This product gives the Sullivan reaction like dl-cystine and on paper chromatography it behaves like dl-cystine and mesocystine prepared by other routes.
It has been possible to easily separate dl-cystine from mesocystine by applying the method indicated by Loring and du Vigneaud of years J. Biol. Chem. 1933, 102, 287.
It is possible to modify certain operating conditions; thus, in particular, the decarboxylating hydrolysis can be carried out with more dilute hydrochloric acid (in particular 20% acid), replacing the benzene with toluene (the reaction is then a little faster) to prepare bis- (a-acetylamido-a, a-dicarbethoxy-ethyl) bisulfide and use bis- (a-amino-a, a-dicarbalcoxy-ethyl) bisulfide
in which the amine groups are either free or else acylated by a group other than the acetyl group, in particular by the formyl or phthalyl group. Likewise the alcohol which esterifies the carboxylic groups may be other than ethyl alcohol.
<I> Example 2 </I> a) In a 500 cm3 flask fitted with a mechanical agitation device, a re-flow condenser, a bromine funnel and a thermometer, we place 200 cm3 of absolute ethanol with 4.6 g of sodium. When the alcoholic solution is at a temperature of 400, 40.6 g of ethyl formamidomonate dissolved in 100 cm 3 of ethanol are added.
The mixture is stirred for half an hour. After this time, when the temperature is at 30, 16.3 g of bis-chloromethyl disulfide are slowly introduced and the mixture is heated under reflux for one hour.
After cooling, the mixture is filtered in order to remove the sodium chloride formed.
The alcohol is removed by vacuum distillation and, to the gummy residue, 400 cm3 of 25 fl / o hydrochloric acid are added with 20 cm3 of concentrated acetic acid.
The mixture is brought to reflux for 4 to 6 hours (until there is no evolution of CO.). During hydrolysis care is taken to bubble nitrogen in the medium.
After no release of CO .. the solution is brought to dryness in order to remove the major part of the hydrochloric acid, then the residue is taken up in distilled water and finally the treatment is carried out according to the indications of Example 1 After the first precipitation with ammonia, crude cystine is obtained with a yield varying from 60 to 85% depending on whether the operation is protected from humidity or not.
This yield can be obtained each time one operates with solvents and strictly anhydrous products. The use of sulfuric acid for the decarboxylating hydrolysis is not advantageous in view of the difficulty of removing this acid.
The order of the decarboxylation rates seems to be, so far, inversely proportional to the molecular weight of the compounds used.