CH538451A - Verfahren zur Herstellung von Cholin-Derivaten - Google Patents

Description

  
 



   Die vorliegende Erfindung betrifft die Herstellung eines Analogons des Acetylcholins, nämlich des Diazoacetylcholins und seiner Salze, von welchen insbesondere das Diazoacetylcholin-bromid, zu erwähnen ist.



   Diese Verbindungen können   erfindungsgemäss    hergestellt werden indem man entweder eine Verbindung der Formel    N2CHCO-O-CH2CH2-X 1    worin X eine als Anion austretende Gruppe bedeutet mit Trimethylamin umsetzt oder Diazoessigsäure-2-dimethylaminoäthylester durch Umsetzung mit einem Methylierungsmittel quaternisiert und dass man den Endstoff in Form eines quartären Ammoniumsalzes oder der freien quartären Ammoniumbase gewinnt.



   Nach einer ersten Variante des erfindungsgemässen Verfahrens wird somit Trimethylamin mittels einer Verbindung der obigen Formel I quaternisiert. In Formel I bedeutet   X    eine, im Verlaufe des Verfahrens als Anion austretende Gruppe, wie z.B. Chlor, Brom, Jod, eine Alkylsulfonylgruppe wie Methansulfonyloxy usw.), eine Arylsulfonyloxygruppe (wie Benzolsulfonyloxy, p-Toluolsulfonyloxy usw.) und dergleichen. Als repräsentativer Vertreter einer Verbindung der Formel I sei der Diazoessigsäure-2-bromäthylester erwähnt. Die Umsetzung der Verbindung der Formel I mit dem Trimethylamin erfolgt mit Vorteil in einem unter den Reaktionsbedingungen inerten organischen Lösungsmittel, beispielsweise in einem aromatischen Kohlenwasserstoff, wie Toluol, und dergleichen. Das Trimethylamin wird vorzugsweise im Überschuss eingesetzt.

  Temperatur und Druck sind nicht kritisch, hängen aber voneinander sowie von den übrigen Reaktionsbedingungen, wie Reaktionszeit, ab. So soll z.B. beim Arbeiten bei Atmosphärendruck die Siedetemperatur des Reaktionsgemisches nicht überschritten werden bzw. es muss bei Temperaturen oberhalb der Siedetemperatur des Reaktionsgemisches in einem geschlossenen System unter Druck gearbeitet werden. Beispielsweise geht man so vor, dass man die Reaktionskomponenten u. das Lösungsmittel bei einer Temperatur unterhalb von   0     in ein geeignetes Reaktionsgefäss bringt u.



  dieses hierauf hermetisch verschliesst und während längerer Zeit (z.B. während etwa 3 Tagen) bei Raumtemperatur stehen   lässt   
Nach einer zweiten Variante des erfindungsgemässen Verfahrens wird   Diazoessigsäure-2-dimethylaminomethyl-    ester durch Behandlung mit einem geeigneten Methylierungsmittel quaternisiert. Hierbei verwendet man als Methylierungsmittel einen reaktionsfähigen Ester des   Me-    thanols, beispielsweise ein reaktionsfähiges Methylhalogenid, wie Methylbromid, M[ethyljodid, und dergleichen, Dimethyllsulfat oder einen reaktionsfähigen Alkyl- oder Arylsulfonsäureester des Methanols, wie z.B. den Methan-, Benzol- oder p-Toluolsulfonsäureester und dergleichen.



   Die Methylierung erfolgt zweckmässigerweise in einem unter den Reaktionsbedingungen inerten organischen Lösungsmittel, beispielsweise in einem aromatischen Kohlenwasserstoff, wie Benzol und dergleichen. Temperatur und Druck sind nicht kritisch, hängen aber voneinander, von der Natur des eingesetzten Methylierungsmittels, sowie von den übrigen Reaktionsbedingungen, wie Reaktionszeit, ab. So soll z.B. beim Arbeiten bei Atmosphärendmck die Siedetemperatur des Reaktionsgemisches nicht überschritten werden bzw. es muss bei Temperaturen oberhalb der Siedetemperatur des Reaktionsgemisches in einem geschlossenen System unter Druck gearbeitet werden.



   Aus den Diazoacetylcholin-Salzen kann die quartäre Ammoniumbase Diazoacetylcholin mittels Alkali erwünschtenfalls freigesetzt werden. Es ist auch möglich in einem Salz des Diazoacetylcholins das Anion durch Um   walzung    auszutauschen und somit erwünschtenfalls zu einem anderen Diazoacetylcholin-Salz zu gelangen. Des weitern kann die freie quartäre Ammoniumbase Diazoacetylcholin durch Umsetzung mit einer anorganischen oder organischen Säure erwünschtenfalls in ein entsprechendes Diazoacetylcholin-Salz übergeführt werden. Von den Salzen des   Diazoacetylcholins    soll insbesondere das Diazoacetylcholinbromid erwähnt werden.



   Zur Herstellung von Verbindungen der Formel I kann man eine Verbindung der Formel
Cl-CO-O-CH2-CH2-X   II    worin X obige Bedeutung besitzt, mit Diazomethan umsetzen. Verbindungen der Formel II sind bekannt oder nach an sich bekannten Methoden aus bekannten Verbindungen herstellbar; ein repräsentativer Vertreter einer Verbindung der Formel II ist der Chlormeisensäure-2 -bromäthylester. Zur Überführung einer Verbindung der Formel II in eine Verbindung der Formel I gibt man erstere langsam zu einem Überschuss   (zwecliiinässigerweise    ettwa 2,5-3 Mol) von Diazomethan; die Reaktion wird mit Vorteil in einem geeigneten Äther (wie Diäthyläther) und bei Temperaturen unterhalb von 100 (z.B. bei ca.



  - 20 bis ca.   + 50)    durchgeführt.



   Zur Herstellung des Diazoessigsäure-2-dimethylamino äthylesters kann man eine Verbindung der obigen Formel I, wie z.B. Diazoessigsäure-2-bromäthylester, mit Dimethylamin umsetzen, wobei man analog wie bei der weiter oben beschriebenen Umsetzung einer Verbindung der Formel I mit Trimethylamin vorgehen kann, oder Glycin -2-dimethylaminoäthylester unter geeigneten milden Bedingungen diazotieren, z.B. mittels Natriumnitrit und Natriumacetat/Essigsäure oder mittels Alkylnitriten.

  Zum soeben erwähnten   Glycin-2-dimethylaminoäthylester    kann man z.B. gelangen, indem man ein am Stickstoffatom durch eine in der Peptidchemie gebräuchliche Schutzgruppe substituiertes Glycin-Derivat, wie Benzoylglycin, Bpoc-Glycin [Schutzgruppe =   C6H6-C6H4-C(CH3)2-    -OCO-] und dergleichen, in den entsprechenden   2-Dime-    thylaminoäthylester überführt, z.B. durch Umsetzung eines Alkalimetall- oder des Silbersalzes der Säure mit einem 2-Dimethylaminoäthylhalogenid, und anschliessend die Schutzgruppe wieder entfernt, wobei sich die zur Abspaltung verwendete Methode selbstverständlich nach der Natur der Schutzgruppe zu richten hat.



   Die Eigenschaften der Acetylcholin-Analoga gemäss vorliegender Erfindung, d.h. des Diazoacetylcholins und seiner Salze, werden im folgenden anhand der bei der Untersuchung des Diazoacetylcholin-bromids gewonnenen Resultate erläutert.



   Die Hydrolyse des Diazoacetylcholin-bromids durch das Enzym Acetylcholinesterase (aus Electrophorus electricus) bei einem pH von 7 und einer Temperatur von 250 erfolgt etwa 1,6    104    mal langsamer als die Hydrolyse von   Acetylcholinjodid.    An der Elektroplax-Zelle von Electrophorus electrophilus, am isolierten Rattendiaphragma und an Präparaten von zentralen Neuronen zeigt das Diazoacetylcholin-bromid eine ähnliche pharmakologische Aktivität wie das Acetylcholin-bromid.  



   Das Diazoacetylcholin-bromid wirkt bei pH 6,0 in   einer molaren Konzentration von z.B. 5 10 5 gleich stark    auf die Depolarisation der Membran einer Elektroplax Zelle von Electrophorus electrophilus wie die Standardsubstanz Carbamoylcholin in der gleichen Konzentration, wobei sich beim Auswaschen mit Ringerlösung sehr schnell wieder das Ausgangspotential einstellt. Lässt man aber das Diazoacetylcholin-bromid in einer etwas höheren molaren Konzentration (ca.   1 10-4)    während ca. 20 Minuten in der Zelle wirken, so stellt sich zwar beim Auswaschen mit Ringerlösung sofort wieder das Ausgangspotential ein aber die Empfindlichkeit der Zelle gegenüber Carbamylcholin ist und bleibt stark verringert; ein Teil der Rezeptorstelle ist offenbar irreversibel, d.h.



  durch eine kovalente Bindung, durch die Wirksubstanz Diazoacetylcholin-bromid blockiert.



   Belichtung einer Lösung von 1 mg Acetylcholinesterase in 0,5 ml 0,15 m NaCl und 0,04 m MgCl2 bei   70mit    Licht von mindestens 315   nm    Wellenlänge führt auch nach 3 Stunden zu keiner Aktivitätsverringerung gegen über Acetylcholin-jodid, während die Aktivität in Gegenwart von 0,1 m Diazoacetylcholinbromid unter sonst gleichen Versuchsbedingungen nach 1 Stunde noch 27,5%, nach 2 Stunden noch 21% und nach 3 Stunden noch 15% der ursprünglichen Aktivität beträgt, wobei die Konzentration an Diazoacetylcholin-bromid in den erwähnten Zeitintervallen auf 80% bzw. 57% bzw.   35SO    abfällt.

  Die ser Versuch deutet auf eine Blockierung des Wirkbereichs des Enzyms durch bei der Photolyse des Diazoacetylcholin-bromids unter Stickstoff-Abspaltung entstehenden Rest hin, wobei noch zu beachten ist, dass bei dieser Photolyse - wie aus Versuchen in Wasser und   D2O    her   vorgeht - Umlagerungsreaktionen    nur zu einem vergleichsweise geringen Prozentsatz auftreten.



   Aufgrund der vorstehend beschriebenen Eigenschaften können die Aceteylcholin-Analoga gemäss vorliegender Erfindung, d.h. das Diazoacetylcholin und seine Salze, für die verschiedensten Zwecke verwendet werden. Sie eignen sich beispielsweise zur Durchführung von interessanten und wichtigen Experimenten und Untersuchungen auf biochemischem Gebiet. Sie eignen sich z.B. als Affinitätsmarker für Acetylcholinesterase-, Cholin-Acetyl-Transferase- und Acetylcholin-Rezeptormoleküle, indem sie unter anderem die Möglichkeit eröffnen, radioaktive Atome enthaltendes Diazoacetylcholin oder ein Salz davon mit Rezeptormolekülen reagieren zu lassen und diese somit zu markieren.



   Die nachfolgenden Beispiele illustrieren die Erfindung; alle Temperaturen sind in Celsiusgraden angegeben und sind unkorrigiert.



   Beispiel 1
Eine Lösung von 1,028 g (5,35 mMol) Diazoessigsäure-2-bromäthylester in 1 ml Toluol wird in eine Ampulle gegeben und bei 100 mit 8 ml einer 30%igen Lösung von Trimethylamin in Toluol versetzt. Die Ampulle wird   zugeschmolzen,    während 3 Tagen bei Raumtemperatur im Dunkeln stehengelassen und dann bei   -      100    geöffnet.



  Man gibt Äther zu, entfernt die Lösungsmittel im Vakuum und löst den gelben, kristallinen Niederschlag bei 600 in Äthanol. Durch Kristallisation erhält man Diazoacetylcholin-bromid; die Mutterlauge enthält nahezu reines Ausgangsmaterial, welches in der soeben beschriebenen Weise in Diazoacetylcholin-bromid übergeführt werden kann. Das Produkt wird aus Äthanol/Äther (5:1) umkristallisiert und schmilzt dann bei 178-1790 (Zersetzung).



   Das Ausgangsmaterial kann wie folgt hergestellt werden:
Eine Lösung von 14,9 g (80 mMol) Chlorameisensäure-2-bromäthylester in 200 ml Äther wird langsam und unter heftigem Rühren bei   - 100    zu einer Lösung von 218 mMol Diazomethan in 680 ml Äther getropft. Nach beendeter Zugabe wird das Gemisch während weiterer 6 Stunden bei   0     gerührt und dann während 3 Tagen im Dunkeln bei 40 stehengelassen. Das überschüssige Diazomethan wird bei   0     mittels eines Stickstoffstroms entfernt, worauf das verbleibende Lösungsmittel im Rotationsverdampfer bei 300 im Vakuum abgedampft wird.



  Der gelbe flüssige Rückstand wird durch Chromatographie an einer neutrales Aluminiumoxid (Aktivität IV) enthaltenden Säule von 160 cm Länge und einem schrittweise von 5 auf 1,5 cm abnehmenden Durchmesser gereinigt. Man eluiert mit einem Gemisch von n-Hexan und Benzol (9:1) und untersucht die Fraktionen mittels IR-Spektroskopie (Carbonylbanden) da das Produkt und das Nebenprodukt (vermutlich Chloressigsäure-2-brom äthylester) dünnschichtchromatographisch schwer zu unterscheiden sind. Man erhält Diazoessigsäure-2-brom äthylester in Form eines gelben Öls, welches im IR-Spektrum (Chloroform) bei 3130, 2110, 1690, 1385, 1350, 1330, und 1170 cm-1 charakteristische Banden zeigt.



   Beispiel 2
Man löst 30 mg   Diazoessigsäure-2-dimethylamino-    äthylester in 1 ml Benzol und gibt 1 ml einer 2N Lösung von Methylbromid in Benzol zu. Das nach kurzer Zeit in Form eines kristallinen Niederschlags ausfallende Diazoacetylcholin-bromid wird abfiltriert und schmilzt bei 178-1790 (Zersetzung).



   Das Ausgangsmaterial kann z.B. wie folgt hergestellt werden:
626 mg Bpoc-Glycin   [CssH5-CssH4-C(CH3)2-OCO-NH-    -CH2-COOH], 432 mg 2-Dimethylaminoäthylchlorid-hydrochlorid und 690 mg wasserfreies, sehr fein zerriebenes Kaliumcarbonat werden in einem Gemisch von 2 ml Dimethylformamid und 5 ml Essigester während 5 Stunden am Rückfluss gekocht. Nach Zugabe einer weiteren Menge Essigester wird mehrmals mit Wasser ausgeschüttelt. Die organische Phase wird über Kaliumcarbonat getrocknet und im Vakuum eingedampft. Der spontan kristallisierende Rückstand wird aus wenig Benzol/Petrol äther umkristallisiert; man erhält Bpoc-Glycyl-2-dimethylaminoäthylester vom Schmelzpunkt 110-1120.

 

   100 mg Bpoc-Glycyl-2-dimethylaminoäthylester werden in einem Gemisch von 7 ml   1N    Essigsäure und 13 ml Aceton gelöst und 30 Minuten bei Raumtemperatur stehengelassen. Hierauf entfernt man das Aceton im Vakuum am Rotationsverdampfer und filtriert das ausgefallene Biphenyllyldimethylcarbinol ab. Das Filtrat wird bei einer Temperatur von   0     zunächst mit 50 mg Natriumnitrit und 100 mg Natriumacetat und anschliessend mit 0,05 ml Eisessig versetzt. Nach 2 Stunden gibt man Kaliumcarbonat zu, worauf Diazoessigsäure-2-dimethylaminoäthylester auszukristallisieren beginnt. Die Kristallisation wird im Rotationsverdampfer bei ca.   0     im Vakuum fortgesetzt, worauf man das Produkt abfiltriert und gelbe Kristallblättchen vom Schmelzpunkt ca. 650 (Zersetzung;) erhält. 

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH

   Verfahren zur Herstellung von Diazoacetylcholin und seiner Salze, dadurch gekennzeichnet, dass man entweder eine Verbindung der Formel N2CHCO-O-CH2CH3-X 1 worin X eine als Anion austretende Gruppe bedeutet, mit Trimethylamin umsetzt oder Diazoessigsäure-2-dimethylaminoäthylester durch Umsetzung mit einem Methylierungsmittel quaternisiert und dass man den Endstoff in Form eines quartären Ammoniumsalzes oder der freien quartären Ammoniumbase gewinnt.

   UNTERANSPRÜCHE 1. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass man als Ausgangsprodukt eine Verbindung der Formel I verwendet, worin X Chlor, Brom, Jod, eine Alkylsulfonyloxy- oder eine Arylsulfonyloxygruppe bedeutet.

   2. Verfahren nach Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man als Verbindung der Formel I Diazoessigsäure-2-bromäthylester verwendet.

   3. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass man eine Verbindung der Formel I mit einem Überschuss von Trimethylamin umsetzt.

   4. Verfahren nach Patentanspruch oder einem der vorangehenden Unteransprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Umsetzung der Verbindung der Formel I mit dem Trimethylamin in einem geeigneten, unter den Reaktionsbedingungen inerten organischen Lösungsmittel erfolgt.

   5. Verfahren nach Unteranspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass man als Lösungsmittel einen aromatischen Kohlenwasserstoff, wie Toluol, verwendet.

   6. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass man zur Quarternisierung des Diazoessigsäure-2-dimethylaminoäthylesters ein Methylhalogenid, Dimethylsulfat oder einen reaktionsfähigen Alkyl- oder Arylsulfonsäureester des Methanols verwendet.

   7. Verfahren nach Unteranspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass man Methylbromid verwendet.

   8. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass man den Diazoessigsäure-2-dimethylamino äthylester zur Quaternisierung mit einem Überschuss des Methylierungsmittels behandelt.

   9. Verfahren nach Patentanspruch oder einem der Unteransprüche 6-8, dadurch gekennzeichnet, dass die Quatemisierung des Diazoessigsäure-2-dimethylamino äthylesters in einem geeigneten, unter den Reaktionsbedingungen inerten organischen Lösugsmittel erfolgt.

   10. Verfahren nach Unteranspruch 9, dadurch -gekennzeichnet, dass man als Lösungsmittel einen aromatischen Kohlenwasserstoff, wie Benzol, verwendet.