CS261797B1 - Způsob štěpení racemické směsi laktonů - Google Patents

Abstract

Řešení se týká štěpení racemické směsi laktonů, jehož podstata spočívá v tom, že v racemické směsi izomerů Coreyho lakto- nu vzorce Ia a Ib dochází působením glyce- roltributyrátu v přítomnosti katalytického množství enzymu lipázy ke kvantitativní enantioselektivní esterifikaci (+)-izomeru vzorce Ib za vzniku odpovídajícího esteru vzorce Illb. Z reakční směsi obsahující (-)-izomer Ia a (+)-izomer Illb se jednotlivé čisté složky snadno separují pomocí chromatografických metod. Z esteru vzorce Illb se transesterifikacl alkoholem obsahujícím 1 až 3 atomy uhlíku získá žádaný (+)-izomer vzorce Ib.

Description

Uvedená racemická směs Coreyho laktonů je snadno dostupná a její příprava je předmětem řady publikací (např. Prostaglandins and Thromboxanes /Eds. S. M. Roberts, E. F. Newton/ Butterworths, London 1982; Chemistry and Bioteohnology of Biological Active Natural Products Ed. Cs. Szántay), Academie Kiadó, Budapest 1984; Prostaglandins Synthesis /Ed. J. S. Bindra,

R. Bindra/, Academie Pres, lne., New York 1977).

Opticky aktivní izomery Coreyho laktonu, zvláště (-)-izomer vzorce Ia představují důležitý meziprodukt při syntéze přírodních prostaglandinů a jejich syntetických analogů. Prostaglandiny tvoří v přírodě se vyskytující skupinu polyhydroxyderivátú nenasycených mastných kyselin s širokým spektrem biologických účinků. Využívají se jako velmi účinná léčiva ve veterinární i humánní medicíně, především v porodnictví a gynekologii, při léčbě chorob krevního oběhu, při léčení poruch gastrointestinálního traktu a v řadě dalších aplikací. Z dosud známých způsobů výroby opticky aktivních izomerů vzorce Ia a Ib lze uvést štěpení (-)-3-oxotricyklo/2,2,l,0 ’ /heptan-7-karboxylové kyseliny pomocí L-(-)-alfa-methylbenzylaminu (US pat. spisy 3 992 438, 3 943 151; J. Amer. Chem. Soc. 95, 7 522 /1973/; J. Med. Chem. 23, 1 072 /1980/; Kexue Tongbao 27, 39 /1982/; Tetrahedron Lett.

34, 3 527 /1983/; AO 240 862 /1985/) a následující transformací opticky aktivních kyselin na sloučeniny vzorce Ia, resp. Ib. Analogický způsob byl použit při' štěpení (±)-(5-benzyloxymethyl-4-hydroxycyklopent-2-en-l-yl)octové kyseliny (US pat. spis 3 873 605 /1975/. Optický čistý izomer vzorce Ia byl dále připraven z (-)-/3a-alfa, 6a-álfa/-tetrahydro-2H-cyklopenta/b/ furan-2-onu Prinsovou reakcí (Tetrahedron Lett. 27, 4 639 /1976/. Jiný přístup k získání obou opticky aktivních izomerů vzorce Ia resp. Ib představuje mikrobiální redukce substituovaných bicyklo/2,2,l/heptan-2-onú (např. AO 225 987 /1984/, AO 236 386 /1985/). V poslední době popsané štěpení racemické směsi hemialkandiátů Coreyho laktonu pomocí aktivních bází (např. efedrinu, chininu, L-(-)-alfa-methylbenzylaminu) umožňuje získání obou enantiomerních laktonů vzorce Ia, resp. Ib AO 248 945, 249 098, 248 946. Alternativou tohoto postupu je i štěpení karboxylových derivátů Coreyho laktonu (Youji Hauxue 5, 371 /1984/, viz.

Chem. Abstr. 102, 113 106 /1985/).

Výše uvedené způsoby výroby opticky aktivních forem Coreyho laktonu mají řadu nevýhod.

Ve věech případech jsou založeny na pracných několikastupňových syntézách, často náročných na technologické zařízení. Další nevýhodou je použití relativně drahých opticky aktivních bází, z nichž mnohé jsou značně toxické a jejich zpětná regenerace je nákladná. Navíc oba optické izomery nelze obykle současně získat v požadované čistotě použitím jediného ětěpicího činidla.

Tyto nevýhody odstraňuje podstatným způsobem způsob štěpení racemické směsi Coreyho laktonů podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že v racemické směsi izomerů Coreyho laktonů vzorce Ia a Ib dochází působením glyceroltributyrátu (tributyrinu) vzorce II n-C₃H₇COOCH₂ n-C₃H_?COOCH₂ (II) n-c₃h₇cooch₂

V přítomnosti katalytického množství enzymu lipázy izolované z kvasinek Candida cylindarea (EC 3.1.1.3.) ke kvantitativní enantioselektivní esterifikaci (+)-izomeru vzorce Ib za vzniku odpovídajícího esteru vzorce Illb

(Illb)

Z reakčni směsi obsahující (-)-izomer Ia a (+)-izomer vzorce Illb se jednotlivé čisté složky snadno separují pomocí chromatógrafických metod. Z esteru vzorce XXXb se transesterifikací alkoholem obsahujícím 1 až 3 atomy uhlíku získá žádaný (+)-izomer vzorce Ib. Získané izomery Ia a Ib se rafinují krystalizací. Při způsobu podle vynálezu se postupuje tak, že se k 0,02 až 0,2 M roztoku racemické směsi izomerů Coreyho laktonů v nepolárním aprotickém rozpouštědle, s výhodou v chloralkanu, přidá glycerol tributyrát v hmotnostním poměru 1:2 až 6, dále ee přidá lipáza v hmotnostním poměru 1:0,05 až 0,2 a heterogenní směs se míchá nebo třepe při teplotě 20 až 40 °C. Průběh reakce se sleduje pomocí chromatógrafických metod, s výhodou pomocí chromatografie na tenké Vrstvě nebo vysokotlaké kapalinové chromatografie. Po 8 až 48 hodinách, tj. po konverzi (+)-izomeru vzorce Ib, se katalyzátor oddělí pomocí filtrace nebo centrifugaci a získaný roztok se přímo zpracuje technikou sloupcové chromatografie za použití silikagelu. Eluce se provádí rozpouštědly použitými při reakci, popřípadě ve směsi obsahující 2 až 5 % objemových methanolu nebo ethanolu. Prvá z eluovaných složek, ester vzorce Illb, se po odpaření rozpouštědel za sníženého tlaku, event. po případném přečištění krystalizací, převede transesterifikací účinkem methanolu nebo' ethanolu v přítomnosti katalytického množství, s výhodou 1 až 2 molových %, kysele reagujících činidel, jako např. kyseliny sírové nebo iontoměniče v H*⁺’ cyklu na opticky čistý (+)-izomer vzorce Ib. Opticky čistý (-)-izomer vzorce Ia reprezentující více polární složku dělené směsi, se získá přímo odpařením rozpouštědla z příslušné chromatografické frakce. Oba izomery vzorce Ia a Ib rafinují krystalizací, např. z ethanolu. Při vlastní reakci se jako halogenalkany používají dichlormethan, chloroform hebo 1,2-dichlorethan, přičemž je výhodné rozpouštědlo i glycerol tributyrát před použitím několik hodin ekvilibrovat 0,1 M roztokem fosfátového pufru. Pro snadnější separaci katalyzátoru je výhodné zakotvit lipázu na inertním nosiči, jako jsou látky na bázi polymerů a kopolymerů styrenu. Takto upravený katalyzátor lze snadno regenerovat a znovu použit při následné esterifikaci bez výrazného úbytku jeho katalytické aktivity.

Postup podle vynálezu je výhodný zejména tím, že používá snadno dostupných a levných reagencií a rozpouštědel, která se dají v převážné míře snadno regenerovat. Po technologické stránce nejsou na zařízení kladeny žádné speciální nároky, veškeré operace jsou bezpečné a nedochází k tvorbě toxických odpadních produktů ohrožujících životní prostředí.

Očinky vynálezu jsou ilustrovány na několika konkrétních příkladech provedení, které žádným způsobem neomezují rozsah předmětu vynálezu.

Přikladl

Do 100 ml baňky byl předložen roztok 2 g racemického Coreyho laktonu ve 40 ml 1,2-dichlorethanu, dále bylo přidáno 400 mg lipázy (EC 3.1.1.3, výrobek firmy Sigma, katalog, číslo L 1 754) dobře promíchané se 2 g Sorsilenu, 8 ml glycerol tributyrátu (ekvilibrovaného třepáním β 2 ml 0,1 M roztoku fosfátového pufru) a směs byla třepána při 35 °C po dobu hodin, kdy obsahovala 50 8 výchozího substrátu. Suspenze byla odstředěna, supernatant byl odlit a zbytek po rozmícháni s 20 ml 1,2-dichlorethanu znovu odstředěn. Supernatant byl přidán k původnímu podílu a regenerovaný enzym byl použit v dalělm cyklu. Chromatografickým zpracováním supernatantu na koloně (průměr 25 mm, délka 50 cm, naplněné 25 g silikagelu pro tenkovrstvou chromatografii byla nejprve eluována frakce 150 ml EDC (ethylendichlorid) obsahující ester vzorce Illb, pak použitím soustavy EDC +58 objemových methanolu byla eluována frakce obsahující (-)-izomer vzorce Ia. Odpařením esterové frakce za vakua a rekrystalizacl mazlavých krystalů (1,3 g, ze směsi n-hexanu (4 ml, a etheru (4 ml) bylo získáno 0,95 g prakticky čistého esteru II s teplotou tání 69 až 72 °C, / /²* « 57,8° /c 1, CHCI,/. Ester II (0,8 g, byl rozpuitěn ve 20 ml methanolu, pak byl přidán 1 g katexu

Amberlite IR 120 v H' ' cyklu a směs byla za míchání vařena pod zpětným chladičem po dobu hodin. Po ochlazení směsi byl iontoměnič odfiltrován a filtrát byl odpařen za vakua.

Rekrystalizací zbytku z 3 ml ethanolu bylo získáno 0,51 g čistého (+,-Coreyho laktonu vzorce Ib, / /^² - 83,1° /c - 1, CHCIj/, teplbta tání “ 130 až 132 °C. Odpařením alkoholické chromatografické frakce za vakua a rekrystalizací zbytku (1,05 g) ze 4 ml ethanolu bylo 22 o získáno 0,75 g (-)-Coreyho laktonu vzorce Ia, / /£ » -83,7 , /c 1, CHClj/, teplota tání - 131 až 132 °C.

Příklad 2

Ve 100 ml baňce byly rozpuštěny 2 g racemického Coreyho laktonu v 50 ml dichlormethanu, dále bylo přidáno 200 mg lipázy zakotvené na 2 g Chromosorbu 101, 8 ml ekvilibrovaného glycerol tributirátu a směs byla míchána při 22 °C 48 hodin. Po této době obsahovala dle vysokotlaké.kapalinové chromatografické analýzy (kolona plněná silikagelem 5 m, 150 mm x 3,2 mm, eluet n-hexan a ethanol v poměru 9:1, 1 ml/min, 254 nm) 52 8 substrátu. Postupem jako v příkladu 1 bylo získáno 0,9 g esteru vzorce Illb a 0,72 g (-)-Coreyho laktonu vzorce Ia. Transesterifikace 0,8 g esteru Illb v 20 ml ethanolu obsahujícího 0,2 ml koncentrované kyseliny sírové, byla ukončena po 8 hodinách varu směsi pod refluxem. Pak byla kyselina neutralizována 0,5 ml triethylenaminu a roztok odpařen za vakua. Odparek byl extrahován 10 ml chloroformu a extrakt byl znovu odpařen za vakua. Rekrystalizace zbytku ze 3 ml ethanolu poskytla 0,5 g (+,-izomeru Coreyho laktonu vzorce Ib.

Příklad 3

Ve 100 ml baňce bylo smícháno 40 ml 1,2-dichlorethanu, 2 g racemického Coreyho laktonu, ml ekvilibrovaného glycerol tributyrátu a regenerovaný katalyzátor z příkladu 1. Směs byla třepána při 25 °C. Po 41 hodinách bylo dosaženo 53,7 8 konverze (sledováno vysokotlakou kapalinovou chromatografickou analýzou). Další zpracování směsi bylo provedeno jako v příkladu 1.

Claims (6)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU

   1. Způsob štěpení racemické směsi laktonů „OH «-xCgHgCgHjCOO *-C_eH₅C_eH₄COO .OH ’ (Ia) (Ib) vyznačený tím, ie na racemickou směs Coreyho laktonů vzorců Ia a Ib se působí glyceroltributyrátem vzorce II n-C,H,COOCH,

   3 7*2 n-C₃H₇COOCH₂ (II) n-c₃h₇cooch₂ v přítomnosti katalytického množství enzymu lipázy z kvasinek Candids cylindarea (EC 3.1.1.3) v prostředí aprotického rozpouštědla při teplotě 20 až 40 °C po dobu 5 až 48 hodin, čímž se (+)-izomer vzorce Ib převede na odpovídající ester vzorce Illb ⁴-C₆ ^H5^C6^H4^CO° načež se po oddělení katalyzátoru filtrací nebo centrifugací izoluje z reakční směsi pomocí sloupcové chromatografie opticky čistý (-)-izomer vzorce Ia a ester <+)-izomezu vzorce Illb, ze kterého se transesterifikací alkoholem obsahujícím 1 až 3 atomy uhlíku v přítomnosti kysele reagujících katalyzátorů uvolní opticky aktivní (+)-izomer vzorce Ib a získané izomery vzorce Ia a Ib se rafinují krystalizaci.
2. 2. Způsob podle bodu 1 vyznačený tím, že se používají 0,02 až 0,2 M roztoky racemického Coreyho laktonu v methylenchloridu, chloroformu nebo 1,2-dichlorethanu, přičemž hmotnostní poměr reagujících složek - racemický Coreyho lakton : glycerol tributyrát : enzym- je

   1:3 až 5:0,05 až 0,2.
3. 3. Způsob podle bodu 1 a/nebo 2 vyznačený tím, že se použije enzym lipáza zakotvený na vhodném inertním nosiči jako jsou látky na bázi polymerů a kopolymerů styrenu.
4. 4. Způsob podle bodu 1 a/nebo 2 a/nebo 3 vyznačený tím, že se jako kyselý katalyzátor při transesterifikací použije minerální kyselina, s výhodou kyselina sírová, nebo iontoměnič v H*⁺* cyklu jako např. polyštyrensulfonové kyseliny.
5. 5. Způsob podle bodu 1 a/nebo 2 a/nebo 3 a/nebo 4 vyznačený tím, že se rafinace optických izomerů Coreyho laktonu provede krystalizaci z alkoholu obsahujícího 1 až 3 atomy uhlíku.
6. 6. Způsob podle bodu 1 a/nebo 2 a/nebo 3 a/nebo 4 a/nebo 5 vyznačený tím, že se při reakcí použité rozpouštědlo glyceroltributyrát před použitím několik hodin ekvilibruje s 0,1 M roztokem fosfátového pufru.