DE1143815B - Verfahren zur optischen Spaltung von N-Acyl-DL-trypthophanen - Google Patents

Description

DEUTSCHES

PATENTAMT

P 19051IVd/12p

ANMELDETAG: 1. AUGUST 1957

BEKANNTMACHUNG DER ANMELDUNG UNDAUSGABE DER AUSLEGESCHRIFT: 21. FEB RUAR 1963

Tryptophan ist eine der wichtigen Aminosäuren. Bei der synthetischen Gewinnung wird das Tryptophan in der racemischen oder DL-Form erhalten. L-Tryptophan ist biologisch aktiv bzw. nährtechnisch in Humandiätmitteln wertvoll, D-Tryptophan dagegen nicht. Es sind verschiedene Verfahren zur optischen Spaltung von racemischen Tryptophan, im allgemeinen in Form eines N-Acylderivates, beschrieben worden. Es sind Verfahren bekannt, um ein optisch aktives Tryptophan oder ein N-Acyltryptophan, z. B. N-Acyl-D-trypthophan, zu racemisieren. Mit geeigneten optischen Spaltungs- und Racemisierungsmethoden kann synthetisches DL-Tryptophan im wesentlichen vollständig in das wertvollere nähraktiveN-Acetyl-L-trytophan umgewandelt werden. Diese Verbindung kann als solche verwendet oder nach bekannten Methoden in L-Tryptophan übergeführt werden.

Bei den bekannten Verfahren zur optischen Spaltung von N-Acyl-DL-tryptophanen werden als Zerlegungsmittel Chinin, Brucin, D-a-Phenyläthylamin, l(+)-threo-1 -p-Nitrophenyl-2-aminopropan-l ,3-diol oder l(+)-threo-l - ρ - Methyl - thiophenyl - 2 - aminopropan-1,3-diol verwendet. Diese Arbeitsweisen gehen jedoch von schwer zugänglichen optisch aktiven Basen aus. Außerdem besitzen die dabei zunächst entstehenden Salze der N-Acyltryptophane mit den optisch aktiven Basen keine eigene gewerbliche Verwertbarkeit, sondern sind lediglich Zwischenprodukte für die Gewinnung der optisch aktiven isomeren N-Acyltryptophane.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur optischen Spaltung von N-Acyl-DL-tryptophanen durch Umsetzung eines N-Acyl-DL-tryptophans mit einer optisch aktiven organischen Base in Gegenwart eines Lösungsmittels und Trennung der optisch aktiven Salze der organischen Base mit dem d- und L-Isomeren des N-Acyltryptophans durch fraktionierte Kristallisation aus einem Lösungsmittel sowie gegebenenfalls Freisetzung der D- und L-Acyltryptophane aus ihren Salzen ist dadurch gekennzeichnet, daß man als optisch aktive organische Base ein optisch aktives Lysin verwendet und gegebenenfalls eine Lösung des Salzes des optisch aktiven Lysins mit dem optisch aktiven N-Acyltryptophan in an sich bekannter Weise durch eine Schicht eines Kationenaustauschharzes leitet und aus dem Abfluß das optisch aktive N-Acyltryptophan gewinnt.

Bei diesen Verfahren war nicht vorauszusehen, daß die Salze des optisch aktiven Lysins mit den d- und L-Isomeren des N-Acyltryptophans in bestimmten Lösungsmitteln derart unterschiedliche Löslichkeiten besitzen würden, um die Zerlegung der N-Acyltryptophane in ihre optisch aktiven Komponenten auf Verfahren zur optischen Spaltung
von N-Acyl-DL-trypthophanen

Anmelder:

E. I. Du Pont de Nemours and Company,
Wilmington, Del. (V. St. A.)

Vertreter: Dr.-Ing. W. Abitz, Patentanwalt,
München 27, Pienzenauer Str. 28

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 3. August 1956 (Nr. 602 082)

Melvin Fields, Wilmington, Del.,
und Marcus Andrew Stevens,
New York, N. Y. (V. St. A.),

sind als Erfinder genannt worden

diesem Wege durch fraktionierte Kristallisation zu ermöglichen.

Zu den erfindungsgemäß herstellbaren Salzen von Lysin mit einem N-Acyltryptophan gehören die L-Lysinsalze von N-Acyl-L-tryptophanen, die L-Lysinsalze von N-Acyl-D-tryptophanen, die D-Lysinsalze von N-Acyl-L-tryptophanen und die D-Lysinsalze von N-Acyl-D-tryptophanen, insbesondere die entsprechenden Acetylverbindungen. Das L-Lysinsalz des N-Acetyl-L-tryptophans hat die größte Bedeutung, da es selbst biologisch aktiv ist und zur Ergänzung von Humandiätmitteln dient, die sowohl an L-Lysin als auch L-Tryptophan arm sind.

Bei der Umsetzung eines N-Acyltryptophans mit dem Lysin wird im allgemeinen ein wäßriges Lösungsmittel verwendet; Wasser wird bevorzugt.

Das Verfahren wird am zweckmäßigsten auf die optische Spaltung von N-Acetyl-DL-tryptophan unter Verwendung von L-Lysin als optisch aktive Base angewendet, wobei sich als kristallines Produkt bei der fraktionierten Kristallisation des Gemisches der Lysinsalze des Acetyltryptophans das L-Lysinsalz des N-Acetyl-L-tryptophans abscheidet.

Das Verfahren gemäß der Erfindung kann auch auf die optische Spaltung anderer N-Acyl-DL-tryptophane, z.B. des N-Formyl^DL-tryptophans oder des N-Propionyl-DL-tryptophans, angewandt werden.

30» 510/413

3 4

Die fraktionierte Kristallisation der optisch aktiven N-Acetyl-L-tryptophans abgetrennt, die mit einem Salze kann in jedem Lösungsmittel oder Lösungsmittel- Gemisch von 22 cm³ Methanol und 4 cm³ Wasser gemisch ausgeführt werden, in dem die beiden Salze gewaschen und 24 Stunden über Calciumchlorid im in unterschiedlichem Maße löslich sind. Gemische von Exsikkator getrocknet werden. Ausbeute 6,35 g (UmWasser mit mit Wasser mischbaren organischen 5 satz 65 %)· Die spezifische Drehung des Produktes Lösungsmitteln, wie den niederen aliphatischen Aiko- beträgt [a]f = 16,8 (Konzentration 4,7% in Wasser), holen, insbesondere Methanol und Äthanol, und entsprechend einer optischen Reinheit von 90%. niederen aliphatischen Ketonen, wie Aceton, stellen Zur Gewinnung des N-Acetyl-L-tryptophans löst

bevorzugte Lösungsmittel dar. Insbesondere werden man 5,8 g des L-Lysinsalzes des N-Acetyl-L-tryptoals Lösungsmittel Gemische von Methanol und Wasser io phans in 100 cm³ 50%igem Methanol und leitet diese im Verhältnis von 3,5 bis 4,5 Raumteilen Methanol je Lösung durch eine Schicht eines handelsüblichen Raumteil Wasser verwendet. Kationenaustauschharzes (H+-Form) von einer Korn-

Die optische Spaltung wird bei Temperaturen von größe von 0,84 bis 0,30 mm. Als Harz wird ein etwa 10⁰C bis zum Siedepunkt des Lösungsmittels suhOniertes Mischpolymerisat von Styrol mit 8 % Diausgeführt. Bei Temperaturen unterhalb 35°C tritt 15 vinylbenzol verwendet. Die Harzschicht wird nach dem jedoch leicht eine Verschlechterung der Kristallinität Hindurchleiten der Lösung mit Wasser gewaschen, des ausfallenden Salzes auf, d. h., es bilden sich Das Harz adsorbiert die Lysinkomponente der kleinere Kristalle, die weniger rein sind und sich Beschickungslösung, während der Durchlauf und die schwieriger filtrieren lassen als die bei höheren Tempe- Waschauszüge, die vereinigt werden, die Acetylraturen erhaltenen Kristalle. Aus diesem Grund 20 tryptophankomponente enthalten. Nach dem Stehenwerden Temperaturen von mindestens 4O⁰C bevorzugt. lassen über Nacht werden die N-Acetyl-L-tryptophan-

Kristalle abfiltriert. Nach dem Einengen der Mutter-Beispiel 1 lauge im Vakuum erhält man eine weitere Menge an

Kristallen. Ausbeute 2,9 g (84%); optische Reinheit

Zu einer Lösung von 7,3 g 94%igem L-Lysin in 25 93 %.

18,7 g Wasser werden unter Rühren 12,3 g N-Acetyl- Zur Gewinnung des N-Acetyl-L-tryptophans aus

DL-tryptophan zugesetzt. Sobald sich das Letztge- dem L-Lysinsalz des N-Acetyl-L-tryptophans kann das nannte gelöst hat, setzt man 50 cm³ Methanol zu. Die Kationenaustauschharz auch in Ammoniumform verLösung wird dann durch Zusatz von .0,5 g L-Lysinsalz wendet werden. In diesem Falle wird das Lysin ebendes N-Acetyl-L-tryptophans (das bei einer früheren 30 falls von dem Harz adsorbiert, während der Durchlauf optischen Spaltung erhalten wurde) beimpft und eine Lösung des Ammoniumsalzes des N-Acetyl-3¹Z₂ Stunden bei 25°C leicht gerührt. Dabei wandelt L-tryptophans darstellt. Durch Ansäuren der Lösung sich die Lösung langsam in eine dicke Aufschlämmung und anschließendes Filtrieren wird das Acetyltryptoum. Man filtriert die Aufschlämmung, wäscht die phan abgetrennt.

Kristalle mit 35 cm³ 75%igem Methanol (3 Raumteile 35 Das an dem Harz (H⁺- oder NH₄+-Form) bei der Methanol je Raumteil Wasser) und trocknet. Man Kationenaustauscherabtrennung adsorbierte Lysin erhält 4,9 g kristallines L-Lysinsalz des N-Acetyl- wird leicht durch Eluieren mit wäßrigem Ammoniak L-tryptophans (Umsatz 45 %) vori einer spezifischen gewonnen. Aus dem wäßrigen Ammoniakeluat wird Drehung von [<x]f = 17,17 (Konzentration 3,6% in dann das Ammoniak abgedampft und das hinterWasser) im Vergleich mit einem Wert von [«]? = 3,46 40 bleibende L-Lysin zur erneuten Verwendung bei der (Konzentration 2,8 % in Wasser) für das L-Lysinsalz optischen Spaltung im Kreislauf zurückgeführt, des N-Acetyl-DL-tryptophans und von [α]? = 20,47

(Konzentration 5% ^m Wasser) für das reine L-Lysin- Beispiel 3

salz des N-Acetyl-L-tryptophans. Diese Werte zeigen

eine optische Reinheit des kristallinen L-Lysinsalzes 45 Zu einer Lösung von 8 g reinem L-Lysin in 21,8 g von 90% an. . . Wasser setzt man nacheinander 12,3 g N-Acetyl-

Das L-Lysinsalz des N-Acetyl-L-tryptophans enthält DL-tryptophan, 75 cm³ Methanol, eine feinzerriebene nach dem Kristallisieren und der Vakuumtrocknung Aufschlämmung von 0,5 g L-Lysinsalz des N-Acetylüber Nacht bei Raumtemperatur über Calciumchlorid L-tryptophans in 10 cm³ Methanol und schließlich

1 Mol Wasser je 2 Mol Salz. 50 weitere 5 cm³ Methanol zu. Das erhaltene Gemisch Durch Erhitzen unter wasserabspaltenden Bedin- wird 6,7 Stunden bei 45° C gerührt und dann filtriert.

gungen wird aus dem Hemihydrat der größte Teil des Der Filterkuchen wird dann nacheinander mit 25 cm³

Wassers entfernt. Das Hemihydrat schmilzt bei 212 bis 92%igem Methanol und 25 cm³ 96%igem Methanol

216°C Zersetzung. gewaschen und getrocknet. Man erhält nach dem

Eine zweckmäßige Methode zur Gewinnung von 55 Trocknen. 6,29 g L-Lysinsalz des N-Acetyl-L-trypto-

optisch aktivem Lysin ist in der USA.-Patentschrift phans (Umsatz 59%); spezifische Drehung [oc]-f

2 556 907 beschrieben, nach welcher ein racemisches , =19,27 (Konzentration 2,9 % in Wasser), entspre-Lysin leicht optisch gespalten werden kann. chend einer optischen Reinheit von 96 %·

i. ■ Bei der verfahrensgemäßen Verwendung von L-Lysin

Beispiel 2 ^6o ^s optisch aktive Base bleibt das L-Lysinsalz des

N-Acyl-D-tryptophans in der Mutterlauge zurück. Die

12,3 g N-Acetyl-DL-tryptophan werden in einer L-Lysin- und N-Acyl-D-tryptophan-Komponenten des Lösung von 11,2g (Überschuß) reinem L-Lysin in in der Mutterlauge enthaltenen Salzes können nach 19,8 g Wasser gelöst. Die erhaltene Lösung wird mit ähnlichen Methoden gewonnen werden, wie sie für 78 cm³ Methanol verdünnt, mit 1 mg L-Lysinsalz des 65 die Gewinnung der Lysin- und Acyltryptophan-N-Acetyl-L-tryptophans beimpft und 2¹/* Stunden bei Komponenten des Lysinsalzes eines N-Acyl-L-trypto-25° C gerührt. Durch Filtrieren der entstehenden Auf-. phans beschrieben sind. Das so gewonnene L-Lysin schlämmung werden Kristalle des. L-Lysinsalzes des kann wieder zur optischen Spaltung verwendet werden,

während das N-Acyl-D-tryptophan nach der Racemisierung in die optische Spaltungsstufe zurückgeführt werden kann. Andererseits kann ein N-Acyl-D-tryptophan auch nach der Umwandlung in D-Tryptophan, Racemisierung und Acylierung (J. Biol. Chem., Bd. 144 [1942], S. 193) wieder für die optische Spaltung verwendet werden.

Verwendet man als optisch aktive Base D-Lysin, so wird bei der fraktionierten Kristallisation als Salz das D-Lysinsalz des N-Acyl-D-tryptophane ausgeschieden, während das D-Lysinsalz des N-Acyl-L-tryptophans in Lösung bleibt. Die Lysin- und N-Acyltryptophan-Komponenten dieser Salze können nach den Methoden gewonnen werden, wie sie für die Salze angegeben sind, die man bei der Verwendung von L-Lysin als optisch aktive Base erhält.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH:

   Verfahren zur optischen Spaltung von N-Acyl-DL-tryptophanen durch Umsetzung eines N-Acyl-DL-tryptophans mit einer optisch aktiven organischen Base in Gegenwart eines Lösungsmittels und Trennung der optisch aktiven Salze der organischen Base mit dem D- und L-Isomeren des N-Acyltryptophans durch fraktionierte Kristallisation aus einem Lösungsmittel sowie gegebenenfalls Freisetzung der d- und L-Acyltryptophane aus ihren Salzen, dadurch gekennzeichnet, daß man als optisch aktive organische Base ein optisch aktives Lysin verwendet und gegebenenfalls eine Lösung des Salzes des optisch aktiven Lysins mit dem optisch aktiven N-Acyltryptophan in an sich bekannter Weise durch eine Schicht eines Kationenaustauschharzes leitet und aus dem Abfluß das optisch aktive N-Acyltryptophan gewinnt.

   In Betracht gezogene Druckschriften:

   The Journal of Biological Chemistry, Bd. 96 (1932), S. 511 bis 517; Bd. 100 (1933), S. 79 bis 83;

   Angewandte Chemie, Bd. 61 (1949), S. 357;

   Journal of the American Chemical Society, Bd. 71 (1949), S. 3251;

   Bulletin de la Societe chimique de France, 1953, S. 904; 1954, S. 38.

   © 309510/413 2.63