CS251361B1 - Způsob přípravy monoalkylesterů kyseliny acylaminomalonové - Google Patents

Abstract

Způsob přípravy monoalkylesterů kyseliny acylaminomalonové hydrolýsou dialkylesterů kyseliny acylaminomalonové obecného vzorce COOR' RCO-NH-CH > COOR * * kde H'a R"je alkyl s počtem uhlíků C. až Cj a kde R je H, alkyl a počtem uhlíků C, až C,,, fenyl nebo 2-chlorfsnyl, 4-chlorfenyl, benzyl, katalyzovanou pomocí esteráz nebo proteinóz, který spočívá v tom, že pfl reakční směsi se udržuje na optimální hodnotě'7,5 až 8,3 přídavkem uhličitanu amonného nebo hydrogenuhličitanu alkalického kovu a produkt hydrolyey, monoalkylester kyseliny acylaminomalonové se isoluje po ochlazení na 0 až 5 °C a okyselení minerální kyselinou na pH 1.5 až 3,0 vykrystalováním z reakční směsi. Monoalkylestsry kyselin jsou důležitým meziproduktem při výrobě opticky aktivních aminokyselin, například tryptofanu.

Description

Vynález ee týká způsobu přípravy monoesterů kyseliny acylaminomalonové enzymovou hydrolýzou kyseliny acylaminomalonové pomocí esteráz nebo proteináz, s výhodou pomocí chymotrypsinu.

Monoeatery kyseliny acylaminomalonové obecného vzorce I, /COOH

SCO - NH - CH^ (I).

COOK' kde R je H, alkyl s počtem uhlíků C, až C,,, fenyl, 2-chlorfenyl a 4-chlorfenyl nebo benzyl a kde fi'je alkyl s počtem uhlíků C| až Cp představují mimo jiné /zvláště v připadl monoethylesteru kyseliny ecetamidomalonové, R=CHj a R^CjHj / důležitý meziprodukt přípravy opticky aktivního tryptofanu.

Doaud známé metody přípravy monoesterů kyseliny acylaminomalonové jsou založeny na parciální hydrolýze příslušných diesterů ve vodném ethanolu /N.F. Albertson: J.Am.Chem.

Soc. 70, 1150 /1948/, L. Berlinquet: Can.J.Chem. 32, 31, /1954//, v absolutním ethanolu/

H. Hellmann, K. Teichmann, F. Ligens: Chem. Ber. 91, 2427 /1958// a hydrolýze katalyzované sloučeninami typu crownetheru /18-crown-ó v dioxanu D. H. Hunter, R.A. Perry: Synthesis 1977, 37, Synthesis 1981, D. H..Hunter, V. Patel, R. A. Perry: Cen. J. Chem. 58, 2271 /1980//.

Zmíněné metody jsou pro průmyslové využití nepříliě vhodné. Nevhodnost spočívá v nedost atující konverzi hydrolýzy, nízkém výtéžku a nečistém produktu. Při hydrolýze katalyzované 18-crown-r6 je sice konverze 100 %, reakce vžak vyžaduje použití ekvimolárního množství katalyzátoru, který je velmi drahý a jehož regenerace je obtížná.

Výrazná zefektivnění hydrolýzy diesterů kyseliny acylaminomalonové na přísluěné monoestery představuje použití enzymů jako specifických katalyzátorů.

U diethylesteru kyseliny acetamidomalonové je popsána /S. G. Cohen, J. Crossley: J.

Am. Chem. Soc. 86 , 4999 /1964// hydrolýze katalyzovaná (Λ-chymotrypsinem, která probíhá stereoepecificky do prvního stupně za tvorby monoethylesteru kyseliny acetamidomalonové. Tento monoethylester již není dále hydřolyzován, konverze je tedy ve smyslu tvorby monoesteru 100 56.

Doposud používaný způsob Izolace enzymovou reakcí vzniklého monoethylesteru kyseliny acetamidomalonové je vžak přílií složitý a zdlouhavý při nízkém výtěžku reakce. Tento způsob izolace spočívá v okyselení reakční směsi a extrakci monoesteru do organického rozpouštědla. Po vysušení a zfiltrování extraktu jsou rozpouštědla odpařena a monoethylester kyseliny acetamidomalonové je přečištěn krystalizací. Uvedený způsob izolace věak není příliš vhodný pro průmyslovou výrobu.

Dosavadní způsoby a jejich nevýhodý překonává způsob přípravy monoesterů kyseliny acylaminomalonové obecného vzorce I, kde R a R'mají výSe uvedený význam, enzymovou hydrolýzou diesterů acylaminomalonové kyseliny pomocí esteráz nebo proteináz, který spočívá v tom, že hydrolýze se provádí při pH v rozmezí 7,5 až 8,3, které se udržuje přídavkem uhličitanu amonného nebo hydrogenuhličitanu sodného či draselného, načež se produkt hydrolýzy, monoester kyseliny acylaminomalonové izoluje po ochlazení a okyselení minerální kyselinou na pH 1,5 až 3,0 vykryetelováním z reakční směsi.

Vznikající monoester kyseliny acylaminomalonové lze oddělit ultrafiltrací z reakční směsi a chymotrypsin Je možno využít v dalších opakovaných hydrolýzách. Pro vícenásobné použití chymotrypsinu ee alternativně může aplikovat chymotrypsin imobilizovaný některou z používaných technik imobilizece. Hydrolýzu lze provádět Λ -chymotrypsinem generovaným pří oo v reakční směsi z přidaného chymotrypsinogenu účinkem stppového množství -chymotrypsinu.

25,3*1

Výhodou způsobu podle vynálezu je ve srovnání s dosud známými postupy podstato* jednodu*6í Izolace monoesteru kyseliny acyleminomslonové, kdy produkt parciální hydrolýty vykrystaluje po ochlazení e okyselení reakční směsi ve vysokém výtSSku.

Výhoda způsobu přípravy monoesterů kyseliny acylaminomalonové podle vynálezu spočívá především v jednoduchosti celého postupu, možnosti pracovat pouze s vodnými roztoky, ve 100 % konverzi dané enzymovou katalýzou a s tím spojeným vysokým výtžžkem monoesterů /90 až 95 %/, v čistotS získaného produktu, kdy odpadá při jiaých chemických postupech nutná rekrystalizace, která je spojena s možností dakarboxylace krystalovaného monoesteru, a tím ae značnými ztrátami a znečištěním produktu.

Výhodou způsobu podle vynálezu je rovněž možnost opětovného použití aplikovaného chymotrypsinu, ai již volného/zařazením ultrafiltrace/ nebo imobilizovaného. K výhodám postupu podle vynálezu je možno přičíst i značnou jednoduchost udržování pH reakční směli přídavkem uhličitanu amonného nebo hydrogenuhličitanu draselného či sodného podle čs.

AO č. 247444, při kterém nedochází ke zvětšování objemu reskční smSsi, což by v opačném případě /při udržování pH pomocí pH státu přídavkem roztoku hydroxidu sodného /snižovalo hmotnostní výtěžek produktu.

DalSí výhodou postupu podle vynálezu je možnost provádění hydrolýzy přímo surového produktu acylační redukce isonitrosomalondiesteru na Baney-niklu, kdy surový produkt této redukce, to je diester kyseliny acylaminomalonové, obsahuje stopy nikelnstých a hlinitých iontů, které nemají ne katalytický účinek chymotrypainu technologicky významný vliv.

V dalSím je vynález blíže objasněn v příkladech provedení, aniž by se jimi omezoval.

Příklad 1

Ke 4 dílům hmot. vody obsahující 0,01 % hmot. technického preparátupC -chymotrypsinu a 0,0,- % hmot. chloridu vápenatého se za míchání přidá 1 díl hmot. diethylesteru kyseliny acetamidomalonové. Keakční smis se smíchá při 20 °C, přičemž průběh reakce je snadno kontrolovatelný jednak postupným rozpouštěním diethylesteru kyseliny acetaninoaslonové a jednak tvorbou oxidu uhličitého uvolňujícího se při neutralizaci vznikající kyseliny.

Po skončené hydrolýze se reakční sněs ochladí na O °C až 5 °C a okyselí koncentrovanou kyselinou chlorovodíkovou na pH 1,5. Vykrystalovaaý nonoethylester kyseliny acetenidomalované se odsaje, promyje ledoáou vodou a vyauSí při 20 °C. Výtěžek čistého produktu, to je monoethylesteru kyseliny acetamidomalonové t.t. 131 až ,32 °C, činí 94

Příklad 2

Ke 2 dílům hmot. vody obsahující 0,15 % hmot. technického preparátu «z. -chymotrypsinu a 0,1 % hmot. chloridu vápenatého se postupně za míchání přidá 1 díl haot. diethylesteru kyseliny acetamidomalonové a pK reakční směsi sa udržuje přídavkem pevného hydrogenuhličitanu sodného na hodnotě 7,5 až 8,0.

Po hydrolýze veSkérého diethylesteru se 80 % reakční směsi odfiltruje přes ultraflltr a ke zbytku ae přidají opět 2 díly hmot. vody a postupně za míchání 1 díl hmot. diethylesteru kyseliny acetamidomalonové, přičemž pH reakční aměai se udržuje přídavkem hydrogenuhličitanu sodného na pH 7,5 až 8,0.

Po úplné konverzi diethylesteru na nonoethylester se opět 80 % reakční amSsi odfiltru je přes ultraflltr a celý proces se opakuje. Z jednotlivých filtrátů se po ochlazení na O až 5 °C a okyselení kyselinou chlorovodíkovou na pH 1,5 až 2,0 získá 92 až 95 % teoretické' ho výtěžku monoethylesteru kyseliny acetamidomalonové t.t. ,32 až 3 °C.

Příklad 3

Ke 4 dílům hmot. vody obsahující 0,001 % hmot. technického preparátu<A -chymotrypslnu, 0,05 SK hmot. chymotrypsinogenu e 0,05 SK hmot. chloridu vépometého ee se míchání přidá 1 díl hmot. hydrogenuhličitamu draselného a 2 díly hmot. diethylesteru kyseliny acetamidomalonové. Déle je reakce vedena jako v příkladu 1. Výtčžek čistého produktu, to je monoethylesteru kyseliny acetamiáomalonové t.t. ,3, aá 3 °C, činí 95 SK.

Přikládá

Ke 4,5 dílům hmot. vody obsahující 0,01 * hmot. techmického preparátu ?<- -chymotrypsinu a 0,01 SK hmot. chloridu vépematého se as míchámi přidá 1 díl hmot. hydrogenuhličitanu draselného a 2,5 díly hmot. dlmethylesteru kyseliny benzamidomaloaové. Déle se postupuje jako v příkladu 1. Získá se 93 % monoethyleeteru kyseliny benzamidomalomové t.t.

až 76 °C.

Příklad 5

K 5 dílům hmot. vody obsahujícím 0,01 SK hmot. technického preparátu <*· -chynotrypsinu a 0,01 SK hmot. chloridu vápenatého se sa míchání přidá 1 díl hmot. hydrogenuhličitamu draselného a 2,6 dílu hmot. dimethyleateru kyseliny fenylacetylaninomalonové. Déle ee postupuje jako v příkladu 1. Získá se 94 SK monoethyleeteru kyseliny fenylacetylnminomalonové t.t. ,28 °C.

Příklad 6

K 5 dílům hmot. vody obsahující 0,01 % hmot. technického preparátu -chymotrypsimu se sa míchání přidá 0,5 dílu hmot, uhličitanu amonného a 3 díly hmot. dlmethylesteru kyseliny 4-chlorbenzamidomalonové. Dále se postupuje jako v příkladu 1. Získá se 95 SK monome thylesteru kyseliny 4-chlorbenzamidomalonové, t.t. 135 až 136 °C.

Příklad 7

Stejným postupem jako v příkladu 6 se získá z dimethyleateru kyseliny 2-chlorbenzamidomalonové nononethylester této kyseliny v 94 SK výtižku, t.t. 120 až ,22 °C.

Příklad 8

K 5 dílům vody obsahující 25 SK hmot. methanolu a 0,01 SK hmot. technického preparátu tA. -chynotrypsinu ae za míchání přidá 1 díl haot. hydrogenuhličitamu draselného e 3,3 díly hmot. dimethyleateru kyseliny dodecylamidomalonové, Dále se postupuje jako v příkladu 1. Získá se 89 SK nonomethyleeteru kyseliny dodecylanldonalonové, t.t. 1,7 až 118 °C.

Příklad 9

Ke 4 dílům hmot. vody obsahující 0,02 SK hmot. suspenzmího preparátu karboxyl esterasy /EC 3.1.1.1./ z vepřových jater v 3,2 M síranu amonného se za níchéní přidá 1 díl hmot. hydrogenuhličitamu sodného a 2 díly hmot. dlmethylesteru kyseliny formamidomalonové. Reakční smis ee míchá při 20 °C a pH 7,0 až 7,6 analogicky jako v příkladu 1. Dále ee postupuje jako v příkladu 1. Získá se 90 SK monomethylesteru kyseliny formamidomalonové, t.t. 127 až 128 °C.

Claims (1)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU

   Způsob příprsvy monoalkylesterů kyseliny acylaminomalonové hydrolýzou dialkylesterů kyseliny acylaminonalonové obecného vzorce ^COOR'

   RCO-NH-CH<

   \COOR kde R'a R''je alkyl s počtem uhlíků C, až Cj a kde R je H, alkyl e počtem uhlíků C, až C,,, fenyl nebo 2-chlorfenyl, 4-chlorfenyl, benzyl, katalyzovanou pomocí esteróz nebo proteináz, vyznačený tím, že pH reakční směsi se udržuje na optimální hodnotě 7,5 až 8,3 přídavkem uhličitanu amonného nebo hydrogenuhllčitanu alkalického kovu a produkt hydrolýzy, monoalkylester kyseliny acylaminomalonové se izoluje po ochlazení na 0 až 5 °C a okyselení minerální kyselinou na pH 1,5 až 3, vykrystalováním z reakční směsi.