DE1027673B

DE1027673B - Verfahren zur optischen Spaltung von N-Acyl-DL-tryptophanen

Info

Publication number: DE1027673B
Application number: DEU2785A
Authority: DE
Inventors: Gaston Amiard; Rene Heymes; Leon Velluz
Original assignee: UCLAF FA
Current assignee: UCLAF FA
Priority date: 1953-05-21
Filing date: 1954-05-21
Publication date: 1958-04-10

Description

Verfahren zur optischen Spaltung von N-Acyl-DL-tryptophanen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur optischen Spaltung von N-Acyl-DL-tryptophanen der allgemeinen Formel in der R ein Wasserstoffatom oder einen Alkyl-, Aryl- oder Aralkylrest bedeutet.
Die hT-Acyl-L-tryptophane, insbesondere ihre wasserlöslichen Salze, werden in der Therapie verwendet. Darüber hinaus können sie nach an sich bekannten Methoden zu L-Tryptophan verseift werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur optischen Spaltung von N-Acyl-DL-tryptophanen der angegebenen allgemeinen Formel durch Umsetzung mit einer optisch aktiven organischen Base in Gegenwart eines Lösungsmittels, in dem eine Komponente des entstandenen Salzgemisches der beiden enantiomorphen Formen schwerlöslich ist, Trennung der Salze der beiden enantiomorphen Formen auf Grund ihrer verschiedenen Löslichkeit und Freisetzung der n- und L-Acyltryptophane aus ihren Salzen durch Ansäuern, besteht darin, daß als optisch aktive organische Base L(+)-threo-l-p-Nitrophenyl-2-aminopropandiol-(1,3) oder L(+)-threo--1-p-Methylthiophenyl-2-aminopropandiol-(1,3) verwendet wird. Als Lösungsmittel werden Wasser oder organische Lösungsmittel, z. B. Alkohol, verwendet.
Es ist bereits bekannt, N-Acetyl-DL-tryptophan mit n-a-Phenyläthylamin zu spalten. Diesem bekannten Verfahren gegenüber weist das erfindungsgemäße Verfahren den Vorteil auf, daß das Salz des N-Acetyl-L-tryptophans, also die physiologisch aktive Form des Tryptophans, und nicht das Salz des n-Enantiomorphen ausgefällt wird. Bekanntlich ist die durch Fällung erhaltene Form reiner als die in Lösung befindliche Form. Bei dem bekannten Verfahren handelt es sich mehr um eine fraktionierte Kristallisation als um eine Fällung. Es sind nicht weniger als drei Umkristallisationen erforderlich, um das optisch reine Salz des n-a-Phenyläthylamins zu erhalten. Die Zerlegung der erfindungsgemäß hergestellten Salze ist sehr einfach. Eine Säurebehandlung genügt, um die sofortige Kristallisation des N-Acyl-L-tryptophans zu erreichen, während nach dem bekannten Verfahren eine Behandlung in alkalischem :Medium und eine Extraktion mit Äther zur Entfernung des Spaltungsreagens durchgeführt werden muß. Auch sind die bei dem erfindungsgemäßen Verfahren erzielten Ausbeuten besser als diejenigen des bekannten Verfahrens. Schließlich kann das erfindungsgemäße Verfahren in wäßrigem Medium durchgeführt werden, während die Spaltung bei dem bekannten Verfahren in 95 °/oigem Äthylalkohol erfolgen muß. Ferner hat man bereits N-Acetyl-DL-tryptophan mit Chinin gespalten. Hierbei wird ebenfalls die n-Form ausgefällt, während die i,-Form in der Mutterlauge verbleibt und aus dieser durch Umkristallisation gewonnen werden muß. Die Ausbeute an L-Form ist dabei um 10 °/o niedriger als die an dem n-Enantiomorphen. Auch diesem bekannten Verfahren gegenüber unterscheidet sich das erfindungsgemäße Verfahren vorteilhaft dadurch, daß in wäßrigem Medium unter Vermeidung anderer Lösungsmittel gearbeitet werden kann.

Das verfahrensgemäß als optisches Spaltungsmittel dienende L(--f-)-threo-l-p-Nitrophenyl2-aminopropandiol-(1,3) ist ein Nebenprodukt bei der Synthese des Chloramphenicols und wird nach der von L. Velluz, G. Amiard und R. Joly (Bull. Soc. Chim, 1953, S. 342 bis 344) beschriebenen Methode erhalten. Es besitzt folgende Formel: F. = 162 bis 163°C; [a]D = +28° jL2° (c = 1 0/9, n/20-Salzsäure).

Das L(-f--)-threo-l-p-lZetliylthiophenyl_2-aminopropan-

diol-(1,3) entspricht der Formel - .

Es wird nach der von - A. Cutler, R. J. Stenger,

C. M.-Suter (J. Am. Chem. Soc" Bd. 74 [1952], S. 5475

bis 5481) beschriebenen Methode erhalten. F. = 149°C,

Äthä;nöZ--.

[ü]p # -1-"20° i 10 --(C _- Q/ö -iri-9511/,i

Die DL-Acyltryptophane, die erfindungsgemäß optisch

gespalten werden, werden in der vorletzten Stufe be-

stimmter Synthesen des, Tryptophans erhalten: Sie können

auch durch Acylierung -des DL-Tryptophans öder durch

racemisierende Acylierung einer der beiden optisch

aktiven Formen des Tryptophans hergestellt werden.

So wird beispielsweise das D-Tryptophan durch

racemisierende Acetylierung nach der Methode von

J. J. Kolb und G. Toennies (J. Biol. Chem., Bd. 144

[1942], S.193) in das N-Acetyl-DL-tryptophan um-

gewandelt.

Die nach dem erfindungsgemäßen optischen Spaltungs-

verfahren erhaltenen N-Acyl-D-tryptophane können nach

Racemisierung von neuem der. optischen Spaltung

unterworfen werden. So kann- man das N-Acetyl-D-tryp-

tophan nach der Methode von Du Vigneaud und

Sealock (J. Biol. Chem., Bd. 96 [19321, S. 511 bis 517),

die diese Autoren auf die L-Form angewandt haben,

direkt in das N-Acety l-nL-tryptophan umwandeln.

Durch die - abwechselnde ---optische Spaltung und

Racemisierung des N-Acyl-D-tryptophans kann man die

gesamte ursprünglich vorhandene- D-Form in die i,-Form

umwandeln.

Aus den sauren Lösungen, in denen man die N-Acyl-D-

und -L-tryptophane gefällt hat, kannman durch Alkalisch-

machen etwa 9001', des eingesetzten optischen Spaltungs-

mittels wieder gewinnen, das dann von neuem verwendet

werden kann.

Die folgenden Beispiele. erläutern das erfindungsgemäße

Verfahren. -

Beispiel 1

Optische Spaltung von N-Formyl-DL-tryptophan

4 g N-Formyl-DL-tryptophan (F. = 160 bis 161°C)

werden auf dem Wasserbad in Gegenwart von 4 g

.(10 °/ö TJberschuß über die theoretische Menge) L (-f-)-threo-

1-p-Nitrophenyl-2-aminöpropandiol-(1,3) in 40 ccmWasser

gelöst. Man kühlt auf gewöhnliche Temperatur ab, impft

an und läßt 2 Stunden stehen. Die Kristalle des Salzes

des N-Formyl-L-tryptophans mit dem L(+)-threo-

1-p-Nitrophenyl-2-aminopropandiol-(1,3) werden abge-

saugt und mit etwas Eiswasser gewaschen.

Nach dem Umkristallisieren aus Wasser schmilzt es

bei 203 bis 204'C; [a]D = -f-26° ±2' (c =1 °/o in Wasser).

Das rohe, feuchte Salz wird in 10 ccm n-Salzsäure

aufgenommen. Es findet Auflösung und dann Ver-

festigung des N-Formyl-L-tryptophans statt, das man

nach 30 Minuten absaugt, mit etwas kaltem Wasser

wäscht und trocknet. Ausbeute 1,6 g (80 0/,); F. = 162

bis 163°C; [a]ö = -f--48° @20 (c = 10/, in 95°/Qigem

Äthanol).

Das N-Formyl-L-tryptophan kann man aus Wasser

umkristallisieren. Es ergibt dann ein Hydrat vom F. =132

`bis 133°C; [a]ö = -f-48° ±2L (c - 10/a in 95°/oigem

Äthanol). '

Die wäßrige Lösung, aus der das Salz des N-Formyl-

L-tryptophans mit dem L(-)-threo-l-p-Nitrophenyl-

2-aminopropandiol-(1,3) kristallisierte, wird mit Salz-

säure angesäuert und das N-Formyl-D-tryptophan, das

mit dem Racemat verunreinigt ist, in einer Ausbeute von

75 °/o erhalten. -

Die sauren Filtrate des r- und D-Formyltryptophans

werden alkalisch gestellt und das Spaltungsreagens

zurückgewonnen, das nach der Reinigung wieder ver-

wendet werden kann. Die Ausbeute bei dieser Wieder-

gewinnung beträgt etwa 90 0;'o.

' Beispiel 2

Optische Spaltung von N-Acetyl-DL-tryptophan

10 g N-Acetyl-DL-tryptophan, das nach der Synthese

von Snyder und Smith (J. Am.- Chem. -Soc., td. 66

[1944], S. 350) erhalten wurde, werden in 150 ccm Wasser

von 80°C eingetragen und mit 9,5 g (10 °/o Überschüß)

L(+)-threo-l-p-_Nitrophenyl-'9-aminopropandiol-(1,3) ver-

setzt. Man läßt abkühlen' und säugt nach 1/,stündigem

Stehen bei gewöhnlicher Temperatur ab. Das so erhaltene

rohe Salz läßt sich leicht durch Umkristallisieren aus

Wasser reinigen. F. = 231 bis 232°C; t' 20 = -f-26° ±2p

(c = 10 /o in Wasser).

Zur Freisetzung des N-Acetyl-L-tryptophans verwendet

man direkt das rohe abgesaugte und mit etwas Eiswasser

gewaschene Salz. Man behandelt es mit 50 ccm 0,5n-Salz-

säure. Es findet Auflösung und dann Kristallisation des

N-Acetyl-L-tryptophans statt, das man absaugt, mit

Eiswasser wäscht und trocknet. Ausbeute 4,55g (90010)-1-

*F. = 185 -bis 187'C; [ a]D 25' 2' (c = 1 % in

95°/oigem Alkohol).

Beim Ansäuern der Kristallisatiönsmutterlaugen des

Salzes des L-Acetyl-tryptophans mit dem Spaltungs-

reagens mit 3 ccm konzentrierter Salzsäure erhält man

nach dem Kristallisieren, Absaugen und Trocknen 4,5 bis

4,7 g (92°l0) N Acetyl-D-trvptoplian; F. = 185 bis 187°C;

[a]D = -25° =2' (c = 11111, in 95°loigem Alkohol).

Das Spaltungsmittel kann, wie im Beispiel 1 be-

schrieben, aus den salzsauren Filtraten des N-Acetyl-D-

"und -L-tryptophans durch Alkalischmachen und Filtrieren

'gewonnen werden.

Beispiel 3

Optische Spaltung von N-Formyl-DL-tryptophan

° 2 g N-Formyl-DL-tryptophan -werden bei 70°C in

25 ccm Nasser in Gegenwarft von 2 g (Theorie 1,84 g)

L (-T-)-threo-l-p-Methylthiophenyl-2-aminopropandiol-(1,3)

gelöst. Das Salz des N-Formyl-L-tryptophans mit der

Base beginnt schon in der Hitze auszufallen und kristal-

lisiert. Man läßt innerhalb 1 Stunde auf 25°C abkühlen,

saugt das Salz ab und wäscht es mit etwas Eiswasser.

Nach dem Umkristallisieren aus Wasser schmilzt es bei

205°C :E 2°C; [a]" = -f-21° ± 1° (c = 10/, in 500/@gem

Äthanol).

Das rohe, feuchte Produkt wird in 10 ccm etwa

n-Salzsäure aufgenommen. Es erfolgt rasche Auflösung

und dann Kristallisation des N-Formyl-z-tryptophans.

Man läßt 2 Stunden stehen, kühlt auf Eis; wäscht mit

etwas Eiswasser und trocknet. Ausbeute 0,81 g (810/,);

F. = 162°C; [a]" = -f-45° ± 1° (c = 10/, in 95°/oigem

Alkohol). Nach einem weiteren Umkristallisieren erhält

man das optisch reine Produkt; [a]p° = -f-48° 1.°

`(c = 10./, in 95°/pigem Alkohol).

- Die wäßrige Lösung, aus der das Salz des N-Formylr

-L-tryptophans mit dem L(-f-)-threo-l-p-Methylthiö-

phenyl-2-aminopropandiol-(1,3) kristallisierte, wird reit

1 ccm konzentrierter Salzsäure angesäuert, und nach dem

Stehen über Nacht werden 0,6 g (60 °/°) optisch reines N-Formyl-D-tryptophan erhalten. [a]10 = -48° :J:1° (c = 1 °/° in 95°/°igem Äthanol).

Die sauren Filtrate des L- und D-Formyltryptophans werden mit 5 ccm Ammoniak alkalisch gemacht und nach 1stündigem Stehen 1,8 g (90 °/°) der eingesetzten Thiomethylbase zurückgewonnen. Beispiel 4 Optische Spaltung von N-Acetyl-DL-tryptophan Man trägt 9 g (Theorie 8,65 g) L(+)-threo-l-p-Methylthiophenyl-2-aminopropandiol-(1,3) unter Rühren in 150 ccm Wasser von 70°C ein und gibt zu dieser Suspension unter Aufrechterhaltung einer Temperatur von 70'C 10 g N-Acetyl-DL-tryptophan. Man stellt eine rasche Auflösung und eine fast unmittelbar anschließende Kristallisation fest. Man läßt 1 Stunde bei 25°C abkühlen, saugt ab und wäscht das Salz dreimal mit je 5 ccm Wasser. Nach dem Umkristallisieren aus 50°/°igem Alkohol schmilzt das Salz des L(+)-threo-l-p-Methylthiophenyl-2-aminopropandiols-(1,3) mit dem N-Acetyl-L-tryptophan bei 225°C ±20C; [a110 = +25° @1° (c = 10/1. in 5O°,/°igem Alkohol).
Das rohe, noch feuchte Salz wird sofort nach dem Absaugen in 30 ccm n-Salzsäure aufgenommen. Es erfolgt Auflösung und dann Ausfällung des N Acetyl-L-tryptophans. Man kühlt 30 Minuten auf Eis, saugt ab, wäscht mit etwas Wasser und trocknet. Man erhält 4,75 g (95 °;'°) optisch reines N Acetyl-L tryptophan; F. = 185 bis 187'C; @a]D = =25° l' (c =10j0 in 95°/°igem Alkohol).
Die wäßrige Lösung, aus der das Salz des N-Acetyl-L-tryptophans mit dem L(+)-threo-l-p-Methylthiophenyl-2-aminopropandiol-(1,3) kristallisierte, wird mit 3 ccm konzentrierter Salzsäure angesäuert und das N-Acetyl-D-tryptophan erhalten. Man kühlt 30 Minuten auf Eis, saugt ab, wäscht mit Wasser und trocknet bei 70°C. Man erhält so 4,6 g (92 °/°) optisch reines N-Acetyl-D-tryptophan. F. = 185 bis 187°C; [a]10 = -25° - 1° (c = 10/1. in 95°j°igem Äthanol).
Das Spaltungsmittel kann, wie im Beispiel 3 beschrieben, aus den salzsauren Filtraten der N-Acetyl-D-und -L-tryptophane durch Alkalischmachen in 84°/°iger Ausbeute zurückgewonnen werden. Beispiel 5 Optische Spaltung von N-Propionyl-DL-tryptophan Man löst 2,6 g N-Propionyl-DL-tryptophan und 2,2 g (Theorie 2,13 g) L(+)-threo-l-p-,Iethylthiophenyl-2-aminopropandiol-(1,3) in 35 ccm Wasser bei 80'C. Beim Abkühlen scheidet sich das Salz zunächst in öligem Zustand ab und kristallisiert dann. Nach 4- bis 5stündigem Stehen bei 25°C saugt man ab und wäscht mit Wasser. Nach dem Umkristallisieren aus Wasser erhält man das reine Salz des N-Propionyl-L-tryptophans mit dem L(+)-threo-l-p-Methylthiophenyl-2-aminopropandiol-(1,3); F. = 160°C +20C; [a], = +36,5° ::L1° (c = 1011o in 50°/°igem Äthanol).
Man führt die Weiterverarbeitung des Tryptophansalzes, wie in den Beispielen 3 und 4 beschrieben, durch und erhält a) 1,25 g (96°j°) N-Propionyl-z,-tryptophan. Das Rohprodukt schmilzt bei 174 bis 175° C; ;a]D = +21° y 1° (c = 1 0,1, in 95°/°igem Äthanol). Nach dem Umkristallisieren schmilzt das reine Produkt bei 179 bis 180° C; [a]10 = +29` +l' (c = 10i0 in 95(1/°igem Äthanol).
b) 1,2 g (92 °/°) N-Propionyl-D-tryptophan. Das Rohprodukt schmilzt bei 172 bis 174° C; [a1_10 = -21° ±1° (c = 10/, in 95°/°igem Äthanol). Man erhält es durch Umkristallisieren optisch rein. Die Ausbeute bei der Spaltung beträgt etwa 750/0 an jedem der von Racemat freien Enantiomorphen.
c) Man gewinnt weiterhin 1,9 g des L(+)-threo-l-p-Methylthiophenyl-2-aminopropandiols-(1,3) zurück, die bei einer weiteren optischen Spaltung verwendet werden können.

Claims

PATI:NTANSPRI:CHE: 1. Verfahren zur optischen Spaltung von N-Acyl-DL-trytophanen der allgemeinen Formel in der R ein Wasserstoffatom, einen Alkyl-, Aryl-oder Aralkylrest bedeutet, durch Umsetzung mit einer optisch aktiven organischen Base in Gegenwart eines Lösungsmittels, in dem eine Komponente des entstandenen Salzgemisches der beiden enantiomorphen Formen schwer löslich ist, Trennung der Salze der beiden enantiomorphen Formen auf Grund ihrer verschiedenen Löslichkeit und Freisetzung der D- und r Acyltryptophane aus ihren Salzen durch Ansäuern, dadurch gekennzeichnet, daß als optisch aktive organische Base L(+)-threo-l-p-Nitrophenyl-2-aminopropandiol-(1,3) oder L(-+-)-threo-l-p-Methylthiophenyl-2-aminopropandiol-(1,3) verwendet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Lösungsmittel Wasser verwendet wird. In Betracht gezogene Druckschriften: Zeitschrift für Angewandte Chemie, Bd.61 (1949), S. 357; The Journal of Biological Chemistry, Bd. 96 (1932), S. 511 bis 517, und Bd. 100 (1933), S. 79 bis 83; Journal of the American Chemical Society, Bd. 71 (1949), S. 3251.