CS231498B1

CS231498B1 - Způsob přípravy D-glukosaminu značeného radioizotopem 14C nebo stabilním izotopem 13C

Info

Publication number: CS231498B1
Application number: CS835097A
Authority: CS
Inventors: Ladislav Skala
Original assignee: Ladislav Skala
Priority date: 1983-07-05
Filing date: 1983-07-05
Publication date: 1984-11-19
Also published as: CS509783A1

Abstract

Vynález se týká způsobu přípravy D-glukosaminu značeného radioizotopem l4C nebo stabilním izotopem 1¾. Podstata navrženého řešení spočívá v tom, že značená D-fruktóza se uvede v reakci s mathanolickým nebo ethanolickým amoniakem, připraveným nasycením příslušného alkoholu při 0 °C, s výhodou při teplotě 18 až 24 °C po dobu 15 až 18 dnů v uzavřeném systému v přítomnosti jednoho nebo více katalyzátorů vybraných ze skupiny zahrnující kyselinu salicylovou, kyselinu gallovou, kyselinu jantarovou, kyselinu glutarovou, výhodně v celkovém množství 0,03 až 0,09 mmol na 1 mg výchozí D-fruktózy.

Description

Vynález řeší způsob přípravy D-glukosaminu značeného radioizotopem C nebo stabilním 13

Izotopem C.

D-glukosamin patří k významným přírodním látkám. Je součástí polysacharidů charakteristických pro korýše, hmyz a některé houby, vyskytuje se v glykoproteinech, lipopolysacharidech a antibiotikách. Tvoří základ skeletu kyseliny muramové, obsažené v polysacharldech bakteriálních stěn, je součástí kyseliny neuraminové v mucinech, kyseliny hyaluronové a jiných látek. D-glukosamin značený isotopy uhlíku je mimořádně důležitý zejména při biochemických a imunochemických studiích. .

Zdrojem D-giukosaminu jsou přírodní látky /např. chitin/, z nichž se izoluje po hydrolýze, zejména ve formě funkčních derivátů (stacey M., Webber J. M.: Methods Carbohyd. Chem.

1, 228 /1962/J. Tyto cesty přípravy praktickým významem výrazně převyšují syntetické postupy.

I když je známa řada metod přípravy aminocukrů, použitelných 1 pro přípravu D-glukosamlnu /Pigman W., Horton D., Wander J. D.: The Carbohydrates, Academie Press, New York 1980/, jako jsou kyanhydrinová syntéza, redukce nitroderivátů po nitrometanové syntéze, štěpení oxiranových kruhů, substituce sulfoesterů, oxyaminace dvojné vazby nebo redukce dusíkatých kondenzačních produktů glykosulos (uplatnitelná i u polysacharidů jako tzv. aminace amylosy, viz Wolfrom M. L., Wang Ρ. Y.: Carbohyd. Res. 18, 23 /1971/J jsou to postupy pro přípravu tak základního amlnooukru, jako je D-glukosamin, příliš komplikované a ekonomicky nevýhodné, nebot výchozí látky těchto syntéz jsou téměř vesměs nedostupnější, než samotný b-glukosamin.

Tyto postupy by byly o to nevýhodnější s ohledem na práci s malými kvanty při přípravě značeného D-glukosaminu.

V praxi je pochopitelná tendence používat co nejdostupnější suroviny v jednodušších procesech. Z tohoto hlediska v podstatě jedinou využitelnou cestou přípravy D-glukosaminu jsou přesmyky glykosylaminů a aminoketos /Amadoriho a Heynsův/ /Staněk J., Černý M., Kocourek J., Pacák J.: Monosacharidy, NČSAV, Praha 1960/.

Tak byla popsána příprava D-glukošaminu reakcí D-fruktosy s kapalným amoniakem v autoklávu při teplotě 100 °C v přítomnosti nebo bez přítomnosti katalyzátoru /chloridu nebo octanu amonného/ /patentový spis USA 2 884 411/. Součástí téhož patentového spisu jsou příklady přípravy D-glukosaminu z D-fruktosy nebo D-glukosy a vodného amoniaku při teplotě varu za normálního tlaku.

V dalším případě je výchozí látkou pro přípravu D-glukosaminu l-amino-l-deoxy-D-fruktosa, která se uvede v reakci s kapalným amoniakem v autoklávu buč při 95 až 105 °c nebo při teplotě místnosti /patentový spis USA 2 918 462/.

Výtěžky D-glukosaminu při přípravě z D-fruktosy a kapalného amoniaku jsou v citovaných patentových spisech udávány v rozmezí 19 až 24 %, přičemž ve vodném prostředí a zejména v případě přípravy z D-glukosy klesají. Výhodnější je v tomto ohledu využití 1-amino-l-deoxy-D-fruktosy, komplikujícím faktorem je ale příprava této výchozí látky.

Mimo uvedenou patentovou literaturu je o syntetickou přípravu D-glukosaminu minimální zájem. Z dostupných zdrojů lze uvést práci popisující dvoustupňovou přípravu D-glukosaminu z D-fruktosy reakcí s metanolickým amoniakem při teplotě místnosti v přítomnosti chloridu amonného (Heyns K., Paulsen H., Eichstedt R., Rolle M.: Chem. Ber. 90, 2 039 /1957//, přičemž D-glukosamin má vznikat během druhého, odděleného stupně reakce po odstranění amoniaku a přídavku kyseliny jantarové při teplotě 4 °C. D-glukosamin, ve výtěžku 12 i, vzniká zřejmě cestou Heynsova přesmyku (Heyns K., Koch W.: Z, Naturforsch. 70, 486 /1952/, Heyns K., Eichstedt R., Meinecke K.-H.s Chem. Ber. 90, 2 039 /1955/, Carson J. F.s J. Amer. Chem. Soc. 78, 3 728 /1956// .

Výtěžek je ovšem pro preparativní využití málo uspokojivý.

Postupy, které jsou uváděny v dostupných literárních pramenech, splňují vždy jen některý z požadavků, významných pro přípravu značeného D-glukosaminu. Společným nedostatkem postupů, které by vyhovovaly jednoduchostí včetně dostupnosti výchozí látky je nižší výtěžnost. Při práci ve vodném prostředí nebo při vyšších teplotách a tlacích je průběh reakcí složitější, přibývá vedlejších produktů /hnědnutí reakčních směsí/ a omezuje se možnost regenerace výchozí látky a tím zvyšuje ztrátovost, což je obzvláště nežádoucí při přípravě izotopy značených sloučenin.

Výše uvedené nedostatky odstraňuje způsob přípravy D-glukosaminu značeného radioizotopem ¹⁴C nebo stabilním izotopem ^c, jehož podstata spočívá v tom, že D-fruktosa se uvede V řéakci s methanolickým nebo ethanolickým amoniakem, připraveným nasycením příslušného alkoholu při 0 °C, s výhodou při teplotě 18 až 24 °C pó dobu 15 až 18 dnů v uzavřeném systému v přítomnosti jednoho nebo více katalyzátorů vybraných ze skupiny zahrnující kyselinu benzoovou, kyselinu salicylovou, kyselinu gallovou, kyselinu jantarovou a kyselinu glutarovou, výhodně v celkovém množství 0,03 až 0,09 mmol na 1 mg výchozí D-fruktosy.

Do reakční směsi se může přidat chlorid amonný, s výhodou v množství 0,008 až 0,025 mmol na 1 mg výchozí D-fruktosy.

Provádí-li se reakce v přítomnosti chloridu amonného, může se katalyzátor, vybraný ze skupiny kyselin, přidat až v jejím průběhu, s výhodou po 8 až 10 dnech.

Výhodou tohoto způsobu přípravy D-glukosaminu, značeného radioizotopem C nebo stabil13 ním izotopem C spočívá v tom, že:

- výtěžnost D-glukosaminu je významně vyšší, než u dosavadních postupů, vycházejících z D-fruktosy nebo D-glukosy,

- umožňuje regenerovat kolem 50 % výchozí D-fruktosy, kterou je možno vrátit do reakce a tím výtěžnost dále zvýšit,

- reakce probíhá za mírných podmínek a provedení je jednoduché.

Způsob podle vynálezu je dále objasněn v následujících příkladech provedení.

Přikladl ' 'D-/U-¹⁴C/-Fruktosa /84 MBq/ se vysuší vakuovým vymrazením, přidá se 5 ml bezvodého methanoiu, 2 mg pevného chloridu amonného a nasytí plynným amoniakem při O °C. Reakční směs se nechá stát v dobře Uzavřené baňce při teplotě 20 až 22 °C a po 3 a 6 reakčních dnech vždy nasytí plynným amoniakem při 0 °C. Po 9 dnech reakce se přidá 0,5 ml roztoku 5,9 mg kyseliny jantarové v bezvodém methanolu a opět nasytí amoniakem. Sycení se dále opakuje po 12 a 15 dnech reakce. Po 17 dnech reakce se směs ochladí na 0 až 5 °C, roztok se oddekantuje od vyloučeného jantaru amonného, vakuově odpaří při co nejnižší teplotě ne zcela k suchu a přidá se'0,003 mmol kyseliny chlorovodíkové v 0,2 ml vody. D-/U- C/-Glukosamin ve formě hydrochloridu se izoluje preparativní papírovou chromatografli v soustavě n-butanol-ethanol-voda /55:33:12/ na papíře Whatman 3 současně s druhým podílem, získaným po promytí jantaranu amonného studeným methanolem do odstranění radioaktivity, zahuštění a okyselení a současně 14 s D-/U- C/~řruktosou.

' Celkový radiochemický výtěžek hydrochloridů D-/U- C/-glukosaminu 32,7 MBq, tj, 39 % a D-/U-¹⁴C/-fruktosy 43,7 MBq, tj. 52 %.

Příklad 2

Dr/P~¹⁴C/-Fruktosa /115 MBq/ se vysuší vakuovým vymrazením, přidá se 8 ml bezvodého ethanolu, nasytí se plynným amoniakem při O °'C a přidá 0,5 ml roztoku směsi 5,5 mg kyseliny glutarové a 2,5 mg kyseliny salicylové v bezvodém ethanolu. Reakční směs se nechá stát v dobře uzavřené baňce po dobu 15 dnů, přičemž každý druhý až třetí den se opakovaně nasytí amoniakem při O °C. Poté se zpracuje jak uvedeno v příkladu 1.

*

Radlochemický výtěžek hydrochloridu D-/U- C/-glukosaminu 42 MBq, tj. 36,6 % a D-/U-¹⁴C/-fruktosy 60,9 MBq, tj. 53 í.

Příklad 3

D-/U~¹⁴C/-Fruktosa /63 MBq/ se vysuší vakuovým vymrazením, přidá se 10 ml bezvodého methanolu, 3 mg pevného chloridu amonného, Q,5 ml roztoku 6,8 mg kyseliny benzoové ý bežVodém methanolu a nasytí se plynným amoniakem při O °C. Reakční směs se nechá stát při teplotě 24 °c v dobře uzavřené baňce, přičemž se průběžně sytí amoniakem při O °C každý druhý až třetí den. Po 18 dnech reakce se směs zpracuje jak uv.?Jeno v příkladu-1.

Radlochemický výtěžek hydrochloridu D-/U-¹⁴C/-glukosaminu 20,4 MBq, tj. 32,4 i a D-/U-¹⁴C/-fruktosy 30,7 MBq, tj. 48,8 %.

Claims

PŘEDMĚT VYNÁLEZU

1. Způsob přípravy D-glukosaminu značeného radioizotopem C nebo stabilním izotopem 13

C vyznačený tím, že značená D-fruktosa se uvede v reakci s methanolickým nebo ethanolickým amoniakem, připraveným nasycením příslušného alkoholu při O °C, s výhodou při teplotě 18 až 24 °C po dobu 15 až 18 dnů v uzavřeném systému v přítomnosti jednoho nebo více katalyzátorů vybraných ze skupiny zahrnující kyselinu benzoovou, kyselinu salicylovou, kyselinu gallovou, kyselinu jantarovou a kyselinu glutarovou, výhodně v celkovém množství 0,03 až 0,09 mmol na 1 mg výchozí D-fruktosy.
2. Způsob podle bodu 1 vyznačený tím, že do reakční směsi se přidá chlorid amonný, s výhodou v množství 0,008 až 0,025 mmol na 1 mg výchozí D-fruktosy.
3. Způsob podle bodu 2 vyznačený tím, že katalyzátor, vybraný ze skupiny kyselin se přidá až v průběhu reakce, s výhodou po 8 až 10 dnech.