Verfahren zur Herstellung von L-α-Niederalkyl-3,4-dioxyphenylalaninen
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von L-α-Niederalkyl-3,4-dioxyphenylalaninen aus 3,4-Dioxybenzyl-niederalkyl-ketonen.
Der Befund, dass α-Methyl-3,4-dioxy-phenylalanin ein kräftiges antihypertensives Mittel ist, bildet einen grossen Fortschritt bei der Behandlung von hohem Blutdruck. Diese Verbindung wurde bis jetzt aus 3,4-Dimethoxybenzyl-(oder einem Oxymethoxybenzyl)-methylketon mit Hilfe eines der folgenden zwei Verfahren hergestellt:
Ein Verfahren erfolgt durch ein Hydantoin-Zwischenprodukt und das andere durch ein aminonitril, wobei beide aber α-Methyl-3,4-dimethoxyphenylalanin erzeugen, welches dann in das Endprodukt hydrolysiert wird. Beide Verfahren führen zu einem racemischen Gemisch. Die blutdruckerniedrigende Wirksamkeit aber liegt allein in der L-Form, wobei die D-Form nicht nur therapeutisch unbrauchbar, sondern auch toxisch ist.
Es ist bis jetzt bei der Herstellung wichtig gewesen, dass mindestens eine Alkoxygruppe während der Herstellung anwesend sei, und zwar wegen einer Zersetzungstendenz der freien phenolischen Verbindungen durch Luftoxydation. Bis jetzt somit zwang die Gefahr der Zersetzung und/oder der Nebenaktionen sämtliche Fachleute Dioxyphenylalanine mit mindestens einer Alkoxygruppe zu synthetisieren.
Es wurde gefunden, dass die Dioxyphenylalanine direkt aus dem Keton über das aminonitril, ohne Notwendigkeit eines solchen Schutzes, hergestellt werden können. Gemäss diesem Verfahren kann man das Keton mit Ammoniumcyanid in einem inerten Lösungsmittel, Wasser oder Kohlenwasserstofflösungsmittel, schütteln, wobei ein Aminonitril erhalten wird. Jedes dieser Zwischenprodukte ist in das Alanin, durch Erhitzen über 140 C, unter einer inerten Atmosphäre mit einer Halogenwasserstoffsäure, vorteilhafterweise bei mindestens 4N und vorzugsweise HCl oder HBr, überführbar.
Das oben angeführte ohemische Herstellungsverfahren führt zu racemischen Gemischen. Zwecks Erzeugung der D-Form-freien L-Form, wie dies durch die Aufgabestellung gefordert wird, ist es notwendig, das racemische Gemisch ineiner Sture der Herstellung, oder nach der Herstellung, zu trennen. Es wurde durch Vergleich der Rotationsdispersionskurve mit einer authentischen Probe von D(+)-Dioxyphenylalanin und der bekannten Kurve für das L-Isomer festgestellt, dass die optisch aktive linksdrehende Form der D-Linie vom α-Methyl-ss-(3,4- dioxyphenyl)-alanin, das ist jene Form, welche die gesamte therapeutische Wirksamkeit besitzt, zu der Loder links-Raum-Konfigurationsfamilie gehört. Eine solche Raumanordnung kann wie folgt beschrieben werden:
EMI1.1
in welcher das Tetrahedron den asymmetrischen a-Koh- lenstoff darstellt.
Dies wird oft auf folgende Weise geschrieben:
EMI1.2
Versuche an andern Gliedern dieser Klasse bestätigen, dass die aktivität in der L-Form, in analoger Weise zur oben angeführten Formel, liegt.
-Die racemischen Gemische können in jeder Stufe des Herstellungsverfahrens Igetrennt werden. Somit sobald das Ausgangsketon kondensiert worden ist, unter Bil- dung des aminonitrils, hat sich ein asymmetrischer Kohlenstoff gebildet, und infolgedessen kann eine Trennung des racemischen Gemisches in jener stufe schon, oder unter Verwendng des Endproduktes, durchgeführt werden. Die Trennung in einer früheren Stufe des Verfahrens besitzt den Vorteil, dass sie die Recyclierung der Zwischenprodukte, durch Regenerierung, des Ausgangsketons aus der abgeschiedenen D-Form, erlaubt.
Das erfindungsgemässe Verfahren zur Herstellung von L-α-Niederalkyl-3,4-dioxyphenylalaninen ist somit dadurch gekennzeichnet, dass man a) ein 3,4-Dioxybenzyl-niederalkyl-keton mit Ammo niumcyanid in einem inerten Lösungsmittel schüttelt, wobei sich ein α-Niederalkyl-α-amino-ss-3,4-dioxy- phenyl-propionitril bildet, b) dieses Nitril unter einer inerten Atmosphäre über
140 C mit wässriger Halogenwasserstoffsäure er hitzt, und c) die Trennung der bei Stufe a) oder Stufe b) erhal tenen Verbindungen in ihre optisch aktiven Kompo nenten durchführt, wobei im Falle der Propionitrile die Synthese der L-Form der α-Niederalkyl-3,4-di- oxyphenylalanine unter Verwendung der Propio nitrile der L-Form erfolgt.
Die Trennung solcher Enanthiomorphe kann mit Hilfe einer grossen anzahl bekannter Verfahren durch geführt werden. So können einige racemische Gemische in Form von Eutektika, statt als gemischte Kristalle, abgeschieden werden und können dann rasch separiert und in solchen Fällen können sie auch manchmal selektiv ausgefällt werden.
IDas übliche Verfahren der chemischen Trennung aber wird meistens bevorzugt. Mit Hilfe dieses Verfahrens werden Diastereomere aus dem racemischen Ge wisch, durch Reaktion mit einem optisch aktiven Trennungsmittel, gebildet. So z. B. kann eine optisch aktive Base mit der Carboxylgruppe, mit oder ohne Blockierung der Aminogruppen, mit Hilfe von Blockierungsmethoden, wie z. B. Acylierung, zur Umsetzung gebracht werden. In ähnlicher Weise kann leine optisch aktive Säure mit der Aminogruppe umgesetzt werden, und dies mit oder ohne Blockierung der Carboxygruppe, wie z. B. durchVeresterung, Amidbildung, oder der Verwendung des Nitrils in einer früheren Stufe des Herstellungsverfahrens.
Der Unterschied in der Löslichkeit zwischen den gebildeten Diastereomeren erlaubt die selektive Kristallisation der einen Form und die Regenerierung der optisch aktiven Aminosäure aus dem Gemisch.
Es gibt aber auch ein drittes Trennungsverfahren, das vielversprechend ist. Dieses beruht auf einen oder den anderen biochemischen Verfahrensformen unter Verwendung einer selektiven enzymatischen Reaktion.
So kann z. B. die racemische Aminosäure einer asymmetrischen Oxydase oder Decarboxylase unterworfen werden, welche, durch Oxydation oder Decarboxylierung, die eine Form, gewöhnlich die L-Form, zerstört, und dabei die andere Form unberührt zurücklässt. Noch vorteilhafter ist die Verwendung leiner Hydrolase bei einem Derivat des racemischen Gemisches, unter vor zugsweiser Bildung der einen Form der aminosäure. So z. B. können die Carboxyester oder Carboxamide der Aminosäuren einer Esterase unterworfen werden, welche das eine Enanthiomorph selektiv verseift und das andere unverändert lässt. In ähnlicher Weise können die Acylverbindungen hydrolysiert werden, welche das eine Enanthiomorph selektiv entacylieren wird und das enanthiomorphe Amid unverändert lässt.
In Ider Praxis wird aber bevorzugt, die Trennung bei der racemischen Endaminosäure, gewöhnlich in Form des N-Acyl-Derivates, durchzuführen. Die freie racemische Oxyphenylaminosäure wird dabei per-acyliert und ergibt eine Acyloxy-phenyl-N-acylaminosäure, worauf diese der Trennung unterworfen wird. Die Trennung erfolgt auf dem Wege der Bildung von Salzen mit optisch aktiven Basen. Solche Basen sind z. B. Verbindungen, wie Chinin, Brucin, Cinchonidin, Cindhonin, Oxyhydrinamin, Methylamin, Morphin, α-Phenyläthylamin, Phenyloxynaphthylmethylamin, Quinidin, 1-Fenchylamin, Strychnin, basische aminosäuren, wie Lysin, Arginin, Aminosäurenester und ähnliche.
lGemäss einem weniger bevorzugten Verfahren der Trennung der Aminoester, durch Salzbildung mit optisch aktiven Säuren, kann man Säuren, wie z.B.α-Brom- campher-, -sulfonsäure, Camphersäure, Campher-10sulfonsäure, Helicin, Maleinsäure, Mandelsäure, Methoxyessigsäure, Oxymethylencampher, Quininsäure, Weinsäure, 2,2'-Dinitrodicarbolsäure und Diacylweinsäure, Diacylglutaminsäuren und ähnliche, verwenden.
Beispiele A. DL-a-A mino-a-(3,4-Dioxybenzyl)-propionitril
Zu einer gerührten Lösung von 4 g Kaliumcyanid und 3,3 g Ammoniumchlorid in 35 ml Wasser werden 5 g 3,4-Dioxyphenylaceton zugegeben, worauf das Gemisch bei 55 C während 5 Stunden gealten wird. Nach Einengen und Kühlen fällt das Aminonitril-hydrochlorid aus, es wird filtriert, mit kaltem Wasser gewaschen und an der Luft getrocknet.
Zu einer gerührten Lösung von 8 g 3,4-Dioxyphenylaceton bei 10-15 C in 30 ml Toluol wenden 0,80 g flüssiges Ammoniak und 1,4 g flüssiger Cyanwasserstoff tropfenweise zugesetzt. Nach acht Stunden wird das ausgefallene Aminonitril filtriert und an Ider Luft getrocknet.
B. Trennung von DL-α-Methyl-α-amino-ss-3,4-dioxy- phenylpropionitril , a) Zu einer Lösung von 9'6,0 g von 1-10-Campher- sulfonsäure in 250 ml Wasser werden 80 g DL-α Methyl-α-amino-ss-3,4-dioxyphenylpropionitril zugefügt.
Zwecks Auflösung wird das Gemisch auf 40 C erwärmt, sogleich auf 10 C gektihlt und bei 8-10 C während zwei Stunden altern gelassen. Danach wird das Salz filtriert, mit eiswasser gewaschen und im Vakuum über Phosphorpentoxyd auf konstantes Gewicht getrocknet.
Man erhält etwa 160,5 g d. i. in 94,5%iger Ausbeute. b) Eine Suspension von 100 g oben erhaltenen Salzes n 4,5 ml Dioxan wird während 65 Stunden gerührt.
Das unlösliche L1-Salz wird filtriert, mit ein wenig Dioxan gewaschen und im Vakuum bei Zimmertemperatur getrocknet. Man erhält 45 g.
MeOH
2800, 2310; E%=55,2, 125; [α]546=+19,5 max (C = 2 MeOH)
Analyse berechnet für C25H38N2O8S:
C 57,01, H 7,27, N 5,31
Gefunden: C 56,72, H 7,25, N 5,40
Die Reinheit dieses Diastereoisomers ist 87%ig, bestimmt durch Phasenlöslichkeit. c) Das so erhaltene L1-Salz wird durch Rühren von 4 g in 90 ml 1%igem Wasser in Dioxan (Vol./Vol.) während 72 Stunden gereinigt. Nach Filtrieren, Waschen und Trocknen erhält man jetzt 2,84 g eines 98,5%igen #0,5% reinen Salzes, bestimmt durch Phasenlöslichkeit; [α]546 = + 18,2 (C=1 MeOH).
d) Eine Suspension von 56,5 g von DL-a-Methyl-aamino-ss-3,4-dioxyphenylpropionatl-10-Camphersulfonsäure wird während 72 Stunden in 1%igem wässrigem Dioxan (Vol./Vol.) gerührt. Das Salz wird filtriert, mit Dioxan gewaschen und getrocknet. Man erhält 15,7 g [α]546 = + 18,5 (C=1 in MeOH). Dieses Salz hat einen 950/oigen Reinheitsgrad, bestimmt durch Phasenlöslichkeit. e) Ein Gramm von DL-α-Methyl-α-amino-ss-3,4-di- oxyphenylpropionitril in 12,5 ml Dioxan wird zu 1,2 g 1-10-Camphersulfonsäure in 10 ml 1%igem wässrigem Dioxan zugesetzt. Die Lösung wird mit reinem L1-Salz geimpft und das Gemisch, nach 24stündigem Rühren, wird filtriert.
Das so erhaltene Ll-Salz wird mit Dioxan gewaschen und über Phosphor-pentoxyd, getrocknet.
Man erhält 950 mg [α]546 = -19,1 . Durch Phasenlöslichkeitsanalyse wurde festgestellt, dass das Produkt einen Reinheitsgrad von 91,50/0 besitzt.
0 In einer Aufschwämmung von 400 mg von L-a Methyl-α-amino-ss-3,4-dioxyphenylpropionat.1-10-Cam- phersulfonsäure in 10 ml wasserfreiem Äther wird Ammoniakgas langsam während 2,5 Stunden durchgeleitet.
Das System wird unter 25 ml Hg aufrechterhalten. Das ausgefüllte Ammonium-1-10-Camphersulfonat wird filtriert und Idas Filtrat wird unterhalb 20 C konzentriert, wobei im wesentlichen reines L-Aminonitril im Gewicht von 169,6 mg erhalten wird. [α]546 = +9,80 (C=1 Dioxan), F-85-88 C.
C. L-a-Methyl-3,4-dioxyphenylalanin
2 g an des oben erhaltenen L-α-3,4-Dioxy-amino- nitril in 20 ml 6N Chlorwasserstoffsäure werden unter Stickstoff in einem dickwandigen Glasrohr bei 170 0C während 6 Stunden gehalten. Danach wird das Rohr auf O C gekühlt, es wird geöffnet und das Reaktionsgemisch zur Trockene unter vermindertem Druck eingeengt. Der trockene Rückstand wird mit 20 mi Aceton zerrieben, der letztere Extrakt mit Holzkohle behandelt und filtriert. Zum Acetonfiltrat werden 3 ml Propylenoxyd und 3 ml Wasser zugegeben. Das als Produkt erhaltene L-a Methyl-3,4-dioxyphenylalanin fällt aus der Lösung aus.
Nach 2 Stunden bei 0 C wird es flitriert, mit Aceton gewaschen und an der Luft getrocknet und liefert ein Material, das mit dem authentischen L-α-Methyl-3,4-di- oxyphenylalanin, nachgewiesen durch Kennzeichen, wie Schmelzpunkt, Infrarotspektrum und Papierchromato- graphie, identisoh ist.