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Verfahren zur Herstellung von Pantethin Das für enzymatische Acetylierung
und andere biologische Reaktionen wichtige Coenzym A ist eine Substanz, deren Molekel
einen Phosphorsäureester des Pantethins I enthält. In Gegenwart von Adenosintriphosphat
und dem spezifischen Apoferment weist auch Pantethin II die Wirkung des Coenzyms
A auf.
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CH2(OH).C(CH$)2CH(OH) CONHCH2CH2CONHCH2CH2SH (I) [C H$ (O H) C (C
H8)2C H (O H) CONHCHZCH,CONHCH2CH2S-]2 (II) Aus dem deutschen Patent 884796
war bekannt, Pantethin herzustellen durch Umsetzung eines gemischten Anhydrides
der Pantothensäure und einer zweiten Carbonsäure mit Cystamin.
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Gegenstand der Erfindung ist nun ein neues Verfahren zur Herstellung
von Pantethin, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß man Cystamin mit Phthalyl-ß-alanylchlorid
unter Bildung von Di-(phthalyl-ß-alanyl)-cystamin umsetzt, die Phthalylreste von
letzterem abspaltet und das gebildete Di-(ß-alanyl)-cystamin mit (-)-a, y-Dioxyß,
ß-dimethyl-butyro-y-lacton behandelt.
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Das neue Verfahren unterscheidet sich gegenüber der bekannten Arbeitsweise
durch Einfachheit und ein neuartiges Aufbauprinzip. Es werden damit sehr gute Ausbeuten
und ein reines Produkt erhalten. Das reine Pantethin weist in Wasser folgende spezifische
Drehung auf: [a]" : + i7,7° (± 0,3°). In Wasser ist es leicht löslich, in Alkohol
mäßig löslich und in Äther und Aceton unlöslich. Diese Verbindung ergibt eine starke
Biuretreaktion, welche mehrere Stunden beständig bleibt.
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Eine Modifikation des oben beschriebenen Verfahrens besteht darin,
daß an Stelle des linksdrehenden a, y-Dioxy ß, ß-dimethyl-butyro-y-lactons die racemische
Form verwendet wird; das erhaltene Produkt ist racemisches Pantethin.
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Das als Ausgangsmaterial verwendete Cystamin kann man durch Umsetzung
von N-(ß-Bromäthyl)-phthalimid (Organic Synthesis 7, S. ig) mit Natriumthiosulfat,
Oxydation des gebildeten Bunteschen Salzes der Formel
mittels Jod zum Di-(phthalimidoäthyl)-disulfid und durch Aufspaltung des letzteren
mit Hilfe von Bromwasserstoffsäure oder Hydrazin, wobei neben dem Cystamin Phthalsäure
bzw. Phthalsäurehydrazid gebildet werden, gewinnen. Beispiel Herstellung des Cystamins
Die Mischung aus iio g (o,43 Mol) N-(ß-Bromäthyl)-phthalimid (Organic Synthesis,
Bd. 7, S. 19) und 107 g Na2S203 (o,43 Mol) in 800 ccm 5o°/oigem Methanol
wird 4 Stunden im Sieden gehalten, wobei vollständige Lösung erfolgt. Hierauf trägt
man in kleinen Portionen in die kochende Flüssigkeit 45 g gepulvertes Jod ein, indem
man das in der Hülse eines Soxhlet-Apparates deponierte Jod durch die Dämpfe der
kochenden Flüssigkeit allmählich herauslöst. Allmählich bildet sich ein Niederschlag
_ von Di-(phthalimidoäthyl)-disulfid, den man aus der noch heißen Lösung abfiltriert
und hierauf aus Eisessig umkristallisiert. Ausbeute: 43 g; Schmelzpunkt: i38°.
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Zwecks Abspaltung der Phthalsäurereste aus dem Di-(phthalimidoäthyl)-disulfid
werden 6 g der Verbindung in einer Mischung aus 8,5 ccm 48°/oiger wäßriger Bromwasserstoffsäure
und 8,5 ccm Eisessig io bis 12 Stunden zum Sieden erhitzt; die Auflösung des Disulfids
geht in den ersten 3 Stunden vor sich. Nach dem Erkalten des Reaktionsgemisches,
aus welchem die Hauptmenge der Phthalsäure ausgefallen ist, wird mit 2o ccm Wasser
verdünnt,, der Niederschlag abgesaugt und das Filtrat im Vakuum stark konzentriert,
eine weitere Menge ausgeschiedener Phthalsäure abgetrennt, das Filtrat zur Trockne
gebracht, der Rückstand in 95°/oigem Äthanol gelöst und durch Ätherzusatz das Dihydrobromid
des Cystamins zur Kristallisation gebracht. Dieses bildet nach der Umkristallisation
farblose
Nadeln. Schmelzpunkt: 238 bis 23g°. Ausbeute:
3,99
(850/, der Theorie).
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Die Abspaltung der Phthalsäuregruppen - aus deri Di-(phthalimidoäthyl)-disulfid
kann auch durch Erhitzen mit Hydrazin in Amylalkohol- erfolgen.. Die Ausbeute an
Cystamin-hydrochlorid erreicht hierbei auch 8o0/, und mehr. Schmelzpunkt des Cystamin-dihydrochlorids:
Zog bis 2fo°.
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Herstellung des Di-(ß-alanyl)-cystamins Zur Herstellung des Phthalyl-ß-alanyl-chlorids
erhitzt man z2,5 g Phthalyl-ß-alanin (S: Gabriel, Berichte der Deutschen Chemischen
Gesellschaft - 38 [19o5], S. 634) mit -einem Überschuß von Thionylchlorid il/, Stunden
und destilliert den Überschuß von Thionylchlorid ab. Das so gewonnene Phthalyl ß-alanyl-chlorid
wird in- der eben ausreichenden Menge trockenen Chloroforms gelöst und diese-- Lösung-
mit der- Aufschlämmung- von Cystamin. in Chloroform versetzt, die in folgender Weise
bereitet wird: 5,75 g Cystamin-dihydrochlorid werden im Minimum der nötweridigen
Menge Wasser gelöst, so viel festes, calciniertes Natriumcarbonat zugesetzt, bis
eine feste, pulverisierbare Masse entstanden ist und diese in i5occm äthanolfreiem
Chloroform suspendiert. Die Lösung des Phthälyl-ß=alanylchlorids wird unter Rühren
langsam bei - 5 ° in die erwähnte Suspension eingetragen, nachher läßt man die Temperatur
unter ständigem Rühren des Reaktionsgemisches" auf 2o° steigen, filtriert den Niederschlag,
bestehend aus Natriurncarbonat und Natriumchlorid ab, und verdunstet die Chläroformlösung
im Vakuum. Man erhält so als Rückstand in fast reinem Zustand Di-(phthalyl-ß-alanyl)
-cystamin, - das nach Umkristallisation aus verdünnter Essigsäure bei 211° schmilzt.
Ausbeute: 8o°/, der Theorie.
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Zwecks Abspaltung der Phthalsäurereste erhitzt man die genannte Verbindung
- mit 3 -Mol Hydrazin in Isoamylalkohol 2 Stunden zum Sieden, filtriert hierauf
das ausgeschiedene Phthalhydrazid ab, dampft das Filtrat im Vakuum zur Trockne ein,
nimmt den Rückstand in Wasser auf und bringt die - Lösung durch Essigsäure auf p$
5 bis 6. Dabei fällt eine weitere Menge Phthalhydrazid aus. Nach dessen Abscheidung
wird das Filtrat wieder im Vakuum eingedampft, der Rückstand in absolutem Alkohol
gelöst und dazu eine alkoholische Lösung von Oxalsäure gefügt. Hierbei fällt das
Oxalat des Di-(ß-alanyl)-cystamins aus, das aus verdünntem Äthanol umkristallisiert
werden kann. Ausbeute: 500/, der Theorie. Schmelzpunkt: 186°.
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Herstellung des Pantethins Aus dem vorbeschriebenen Oxalat erhält
man das freie Di-(ß-alanyl)-cystamin durch Fällung der Oxalsäure mittels Bariumhydroxyd.
Es ist eine starke Base. Sie läßt sich aus mit Wasser verdünntem Äthanol kristallisieren,
bildet feine, farblose Nädelchen, die bei 196° schmelzen.
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Zur Herstellung des Pantethins erwärmt man i Äquivalent Di-(ß-alanyl)-cystamin
mit 6 Äquivalenten (-)-a, y-Dioxy-ß, ß-dimethyl-butyro-y-lacton langsam auf 15o°
und hält das Gemisch so lange auf dieser Temperatur, bis sich eine homogene Schmelze
gebildet hat. Nach dem Erkalten wird die Masse zwecks Entfernung des überschüssigen
Lactons mit Äther erschöpfend extrahiert, der Rückstand in Methanol gelöst und die
filtrierte Lösung mit dem dreifachen Volumen Isopropanol versetzt, wodurch gefärbte
Verunreinigungen ausgefällt werden. Dann läßt man die davon abgetrennte Lösung in
Äther einfließen, wobei das Pantethin in Form eines farblosen Niederschlages ausfällt.
Es wird abzentrifugiert, mit Äther gewaschen und eventuell "durch wiederholte fraktionierte
Fällung weiter gereinigt. Das reine Produkt weist in Wasser .folgende spezifische
"Drehung auf [a] D : + i7,7> (± 0,3°)- " Pantethin ist in Wasser leicht, in Alkoholen
ziemlich leicht löslich, unlöslich in Äther und Aceton. Es gibt eine starke Biuretreaktion,
die stundenlang bestehenbleibt. In Gegenwart von Adenosintriphosphat und des spezifischen
Apoenzyms besitzt Pantethin die volle enzymatische Aktivität des Coenzyms A. Unter
denselben Bedingungen erweist sich Pantothensäure oder eine Mischung aus Pantothensäure
und Cystamin enzymatisch inaktiv.
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Bei Verwendung des racemischen a, y-Dioxy-ß, ß-dimethylbutyro-y-lactöns
wird in entsprechender Weise das dem Pantethin entsprechende Racemat erhalten.