DE1013655B

DE1013655B - Verfahren zur Spaltung von Aminosaeureracematen in die optischen Antipoden

Info

Publication number: DE1013655B
Application number: DEF19860A
Authority: DE
Inventors: Heinz Krebs; Dr Josef Diewald
Original assignee: Hoechst AG
Current assignee: Hoechst AG
Priority date: 1956-03-22
Filing date: 1956-03-22
Publication date: 1957-08-14

Description

DEUTSCHES

Es sind bereits verschiedene Verfahren zur Spaltung von racemischen Aminosäuren bekannt. So kann z. B. die Trennung in die optischen Antipoden dadurch bewirkt werden, daß man zunächst die Carboxylgruppe z. B. durch Veresterung blockiert und den erhaltenen Ester mit einer optisch aktiven Säure, z. B. d-Weinsäure, 1-Camphersulfonsäure, umsetzt. Die von der Säure mit den beiden optisch aktiven Formen des Aminosäureesters gebildeten Salze unterscheiden sich in ihrer Löslichkeit und lassen sich durch fraktionierte Kristallisation trennen. Andererseits kann man aber auch für die Trennung in die optisch aktiven Verbindungen die Carboxylgruppe der Aminosäure verwenden. In diesem Fall schützt man zunächst die Aminogruppe durch Acylierung und setzt dann die erhaltenen Acylaminosäuren mit einer optisch aktiven Base, z. B. 1-Brucin, um. Die chemischen Spaltungsverfahren sind, da sie mehrfach wiederholt werden müssen, meist sehr zeitraubend und verlaufen infolge unvermeidlicher Verluste mit nicht gerade sehr guten Ausbeuten.

Es wurde nun gefunden, daß man Aminosäureracemate in einfacher Weise in die optischen Antipoden spalten kann, wenn man in das Aminosäureracemat einen die freie Drehbarkeit der Liganden des die Aminogruppe tragenden asymmetrischen Kohlenstoffatoms hindernden Acylrest einführt und die Acylierungsprodukte in Form ihrer löslichen Salze an Stärke adsorbiert und die Adsorbate durch fraktioniertes Eluieren aufarbeitet.

Das zu trennende Racemat der acylierten Aminosäure muß in der Nähe des asymmetrischen Kohlenstoffatoms, welches die Aminogruppe trägt, einen genügend großen und relativ starren Rest besitzen, der sich durch ein geringes Ausmaß freier Drehbarkeit auszeichnet, so daß sich die asymmetrische Lagerung der Liganden des genannten Kohlenstoffatoms auf der Oberfläche der Moleküle relativ stark bemerkbar macht. Sofern die in Racemform vorliegende zu spalter.de Aminosäure bereits einen sperrigen Rest, z. B. einen aromatischen, in der Umgebung des asymmetrischen Kohlenstoffatoms besitzt, genügt es, zur Acylierung einen aliphatischen Acylrest einztiführen, wie z. B. den Formyl- oder Acetylrest. Besitzt jedoch das Molekül der in die optischen Antipoden zu spaltenden Aminosäure keinen sperrigen Rest in der Umgebung des asymmetrischen Kohlenstoffatoms, so muß ein solcher durch die Acylierung eingeführt werden. Es ist in diesen Fällen besonders vorteilhaft, einen isocyclischen Acylrest, insbesondere den Rest einer aromatischen Carbonsäure in das Molekül einzuführen; jedoch kann es in günstig gelagerten Fällen auch genügen, einen aliphatischen Acylrest einzuführen, dessen Carboxylgruppe mit einem sperrigen Liganden genügend großer Raumerfüllung verbunden ist, wie z. B. bei der Trimethylessigsäure oder Dichloressigsäure. Selbstverständlich können, sofern die. Aminosäure bereits einen aromatischen Rest enthält, zur

zur Spaltung von Aminosäureracematen
in die optischen Antipoden

Anmelder:

Farbwerke Hoechst Aktiengesellschaft,

vormals Meister Lucius & Brüning,

Frankfurt/M., Brüningstr. 45

Heinz Krebs, Bonn,

und Dr. Josef Diewald, Ludwigshafen/Rhein,
sind als Erfinder genannt worden

Acylierung auch aromatische Carbonsäuren verwendet werden.

Die Acylierung der Aminosäure erfolgt in an sich bekannter Weise. Es können unter Beachtung der vorstehend genannten Voraussetzungen sowohl aliphatische als auch isocyclische Carbonsäuren verwendet werden. Beispielsweise seien genannt: Ameisensäure, Essigsäure, Propionsäure, Cyclohexancarbonsäure, Benzoesäure, Phthalsäure, Naphthoesäure. Aus Gründen der leichten Zugänglichkeit, der Preiswürdigkeit und der besseren Löslichkeit wird man bevorzugt die niederen aliphatischen Carbonsäuren, z. B. Essigsäure, und von den isocyclischen Carbonsäuren aromatische Carbonsäuren zur Acylierung verwenden, die nur einen Benzolrest im Molekül besitzen, z. B. Benzoesäure. Selbstverständlich können auch solche Carbonsäuren eingesetzt werden, die indifferente Substituenten tragen, z. B. Alkylreste, wie Trimethylessigsäure, Tolylsäure, oder Halogenatome, wie Chlor, Brom oder Jod, beispielsweise Chlorbenzoesäure, Di- und Trichloressigsäure.

Da die acylierten Aminosäuren in Wasser nicht oder nur schwer löslich sind, werden sie in ihre löslichen Salze übergeführt, indem man sie in Ammoniaklösungen oder Lösungen von Natriumhydroxyd, Kaliumhydroxyd, Natriumcarbonat, Natriumbicarbonat, Kaliumcarbonat und ähnlichen Stoffen löst. Die Lösungen der .Salze werden dann auf eine Stärkesäule gegeben. Hierbei werden die optischen Antipoden verschieden schnell adsorbiert, und durch fraktioniertes Eluieren ist es dann möglich; Fraktionen zu erhalten, in denen der eine bzw. der andere

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Antipode angereichert ist» .Vorteilhaft wird in wäßriger r Lösung gearbeitet. Die'Mitverwendting'von mit Wasser mischbaren Lösungsmitteln ist an sich möglich, es zeigt sich j edoch, daß der Effekt um so besser ist, j e mehr Wasser in- der Mischung enthalten ist. In rein organischen Lösungsmitteln werden im allgemeinen keine oder nur sehr ungenügende Effekte erzielt.

Mitunter tritt beim Stehen der erhaltenen Fraktionen ein Niederschlag auf. Es hat sich gezeigt, daß die Rückstände den gleichen Drehungssinn zeigen wie die Lösungen, aus denen sie ausgefallen- sind. Für das" Auftreten von Niederschlagen, wie es beim Chromatographieren manchmal geschieht, bestehen verschiedene Erklärungsmöglichkeiten. So ist zu vermuten, daß ein Niederschlag dann entsteht, wenn die optisch aktive Form der Substanz schwerer löslich ist als das Racemat. Es kann sich jedoch auch um einen Reinigungseffekt handeln, da beim Chromatdgraphieren Verunreinigungen abgetrennt werden und reine Substanzen bekanntlich leichter kristallisieren als verunreinigte.

...Je nach der Konstitution der zu trennenden Amino- ■-, säuren ist die erzielte Anreicherung der optischen Antipoden verschieden groß. Durch Wiederholung der Operation gelingt es, die Trennung zu verbessern. Durch das erfindungsgemäße Verfahren tritt bereits eine Vorreinigung und eine Anreicherung ein, so daß es bei ?..■-Kombination mit den üblichen chemischen Trennungsverfahren gelingt, den erforderlichen Zeitaufwand erheblich zu verkürzen und die Trennwirkung zu verbessern.

Darüber hinaus besitzt jedoch das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung auch für die chemische Trennung in die optisch aktiven .Verbindungen einen Vorteil, der es gestattet, aus den in bezug auf eine optisch aktive Form von Aminosäuren angereicherten Fraktionen Salze mit optisch .aktiven Basen zu gewinnen, die dann bei der chemischen Spaltung schwer kristallisierender Salze als Impfkristalle dienen können.

Beispiel 1

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d, 1-Alanin wird mit Benzoylchlorid in Gegenwart von Natriumbicarbonat in an sich bekannter Weise umgesetzt. Etwa 1 g N-Benzoyl-dl-alanin wird in 10,5 ecm verdünntem Ammoniak gelöst, wobei die Lösung einen PH-Wert von 7 aufweisen soll, und auf eine Stärkesäule gegeben. Die Säule enthält 65 g Stärke, der Durchmesser der Säule beträgt 19 mm, die Länge 33 cm. Die Säule wird dann mit Wasser eluiert und Fraktionen zu je 5 ecm aufgefangen. Für die einzelnen Fraktionen sind in der nachstehenden Tabelle neben der Konzentration (c) in g Substanz pro ecm Lösung der gemessene Drehwert (α; der Index gibt die Wellenlänge des Lichtes an, welches bei der Messung verwandt wurde) und die spezifische Drehung [α] sowie die ungefähre Aktivierung angegeben.

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Fraktion	C	CtD	Md	Ungefähre Aktivierung
1.	0,0187	+ 0,10°	+ 5,3°	15%
2.	0,0552	+ 0,12°	+ 2,2°	6%
3.	0,0852	+ 0,04°	+ 0,5°	1%
4.	0,0825	- 0,16°	-1,9°	5%
5.	0,0303	-0,11°	-3,6°	10%
6.	0,0063	- 0,02°	-3,2°	9%

65 dl-isoleuein erhalten, das nach dem Umkristallisieren aus viel Wasser bei 133,5° schmilzt.

2 g N-Benzoyl-dl-isoleucin werden in 7 ecm verdünntem Ammoniak gelöst (pH-Wert der Lösung 7 bis 8) und auf eine Stärkesäule gegeben, deren Durchmesser 19 mm und deren Länge 36 cm betragen (70 g Stärke). Die Säule wird dann mit Wasser eluiert und Fraktionen von je 5 ecm aufgefangen. Es wurden folgende Werte gemessen:

Fraktion	C	+ 0,19°	Md	Ungefähre Aktivierung
1.	0,0391	+ 0,18°	+ 4,9°	19%
2,	0,1021	+ 0,12°	+ 1,8°	7%
3.	0,0854	— 0,11°	+ 1,4°	5%
4.	0,0795	— 0,15°	— 1,4°	5%
5.	0,0502	— 0,10°	— 3,0°	11%
6.	0,0222	— 0,06°	-4,5°	17%
7.	0,0080	— 7,5°	29%

Beispiel 3

2 g N-Benzoyl-dl-valin, hergestellt aus dl-Valin und Benzoylchlorid unter Zusatz von Natriumbicarbonat werden in 10,5 ecm verdünntem Ammoniak gelöst (pH-Wert der Lösung 7 bis 8) und auf eine Stärkesäule gegeben, deren Durchmesser 19 mm und deren Länge 42 cm betragen (85 g Stärke). Die Säure wird mit Wasser eluiert und Fraktionen zu je 5 ecm aufgefangen. Es wurden folgende Werte ermittelt:

Fraktion	C	+ 0,10°	Md
1.	0,0046	+ 0,48°	+ 21,8°
2.	0,0462	+ 0,12°	+ 10,4°
3.	0,0810	— 0,24°	+ 1,5°
4.	0,0951	— 0,39°	— 2,5°
5.	0,0623	— 0,23°	— 6,3°
6.	0,0266	— 0,03°	— 8,6°
7.	0,0017	—17,6°

Beispiel 4

2 g N-Acetyl-dl-phenylalanin werden in 8 ecm verdünntem Ammoniak gelöst (pH-Wert der Lösung 7) und die Lösung auf eine Stärkesäule vom Durchmesser 19 mm und einer Länge von 47 cm gegeben (95 g Stärke). Die Säule wird mit Wasser eluiert und Fraktionen zu je 5 ecm aufgefangen. Folgende Werte werden gemessen:

Fraktion	C	a_D	Md
1.	0,0036	+ 0,02°	+ 5,5°
2.	0,0157	+ 0,08°	+ 5,1°
3.	0,0393	+ 0,13°	+ 3,3°
4.	0,0530	+ 0,17°	+ 3,2°
5.	0,0691	+ 0,06°	+ 0,9°
6.	0,0877	— 0,08°	— 0,9°
7.	0,0697	— 0,12°	— 1,7°
OO	0,0458	— 0,13°	— 2,8°
9.	0,0149	— 0,05°	— 3,4°
10.	0,0038	— 0,02°	— 5,3°

Beispiel 2

Durch Schütteln einer Lösung von dl-Isoleucin in Natronlauge und Natriumbicarbonat wird durch allmähliche Zugabe von Benzoylchlorid das N-Benzoyl-In gleicher Weise werden 3 g N-Formyl-dl-phenylalanin durch Lösen in 10 ecm verdünntem Ammoniak und Behandeln in der vorstehend beschriebenen Weise getrennt, wobei Fraktionen zu je 6 ecm aufgefangen werden. Hierbei werden folgende Werte erhalten:

Fraktion	C	+ 0,07°	Mz,
1.	0,0047	+ 0,35°	+ 16,8°
2.	0,0411	+ 0,10°	+ 8,5°
3.	0,0944	— 0,12°	+ 1,1°
4.	0,0905	— 0,14°	— 1,3°
S.	0,0615	— 0,09°	— 2,3°
6.	0,0401	— 0,07°	— 2,2°
7.	0,0366	— 0,03°	— 1,9°
8.	0,0255	— 0,02°	— 1,2°
9.	0,0152	— 1,3°

ίο

Beim kurzen Stehen einiger Fraktionen setzt sich ein Niederschlag ab, dessen Lösung in Ammoniak praktisch 15 den gleichen Drehwert aufweist wie die Lösung, aus der der Niederschlag ausgefallen ist.

Das N-Formyl-dl-phenylalanin wird aus dl-Phenylalanin durch längeres Erhitzen auf dem Wasserbad mit wasserfreier Ameisensäure hergestellt.

Claims

PATENTANSPBUCH:

Verfahren zur Spaltung von Aminosäureracematen in die optischen Antipoden, dadurch gekennzeichnet, daß man in die Aminosäureracemate einen die freie Drehbarkeit der Liganden des die Aminogruppe tragenden asymmetrischen Kohlenstoffatoms hindernden Acylrest einführt und die Acylierungsprodukte in Form ihrer löslichen Salze an Stärke adsorbiert und die Adsorbate durch fraktioniertes Eluieren aufarbeitet.

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