DE1150683B

DE1150683B - Verfahren zur Herstellung von Petidhydraziden

Info

Publication number: DE1150683B
Application number: DEC24679A
Authority: DE
Inventors: Dr Max Brenner
Original assignee: Ciba Geigy AG; Ciba AG
Current assignee: Novartis AG; BASF Schweiz AG
Priority date: 1960-07-28
Filing date: 1961-07-21
Publication date: 1963-06-27
Also published as: US3250760A; FR1295832A; GB992962A

Description

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein neues Verfahren zur Herstellung von Peptidderivaten, die für die Peptidsynthese geeignet sind, nämlich von Peptidhydraziden und ihren Derivaten mit geschützten funktionellen (Amino-, Hydroxy-, Merkapto- oder Carboxylgruppen, sowie ihren Salzen.

Als Zwischenprodukte bei Peptidsynthesen sind die Hydrazide von Aminosäuren und Peptiden noch heute von großer Bedeutung, da sie die Durchführung der Synthese unter sehr milden Bedingungen ermögliehen.

Es wurde nun überraschenderweise gefunden, daß man die Hydrazide von Peptiden in einfacher Weise und mit vorzüglicher Ausbeute durch eine Umlagerungsreaktion aus N-Arninoacyl-N'-aminoacyl-hydrazinen mit mindestens einer freien Aminogruppe herstellen kann. Der zweite Aminoacylrest kann durch weitere Aminoacylreste substituiert sein, also ein Peptidylrest sein.

Die Umlagerung findet unter sehr milden Bedingungen statt; es tritt dabei keine Racemisierung ein. Sie erfolgt mittels einer organischen Säure, die mit dem Ν,Ν'-Diacyl-hydrazin keine isolierbaren Salze bildet, und deren pK vorzugsweise größer als 2 ist, z. B. Ameisensäure, Propionsäure, Buttersäure, Stearinsäure, Pivalinsäure, Milchsäure, Glykolsäure, Malonsäure, Fumarsäure, Maleinsäure, Bernsteinsäure, Äthoxyessigsäure, Benzoesäure, Naphthoesäure, Phenylessigsäure, Phenoxyessigsäure, Zimtsäure, Picolinsäure, Phenol, vorzugsweise Eisessig, in Gegenwart von bei Reaktionstemperatur flüssigen organischen Lösungsmitteln, die die Säure gelöst enthalten, z. B. von Säureamiden, wie N-Acetyl-morpholin, Dimethylformamid, Dimethylacetamid, Tetramethylharnstoff, Äthern, wie Tetrahydrofuran, Dioxan, Dimethoxyäthan, Estern, wie Kohlensäuiediäthylester, Basen, wie Pyridin, Piperidin, oder Mischungen dieser Lösungsmittel. Das Volumenverhältnis von Lösungsmittel zu organischer Säure ist vorzugsweise 95 bis 80°/,,: 5 bis 20%.

Die Umlagerung kann durch folgendes Formelschema dargestellt werden:

Verfahren zur Herstellung
von Peptidhydraziden

Z-HN-CH-CO--NH-NH-CO-CH--NH.

R'

Z-HN- CH-CO-NH-CH-CO-NH-Nh₂ R R'

Anmelder:
CIBA Aktiengesellschaft, Basel (Schweiz)

Vertreter: Dipl.-Ing. E. Splanemann, Patentanwalt,
Hamburg 36, Neuer Wall 10

Beanspruchte Priorität:
Schweiz vom 28. Juli 1960 (Nr. 8630)

Dr. Max Brenner, Riehen (Schweiz),
ist als Erfinder genannt worden

Dabei bedeutet Z Wasserstoff oder eine Aminoschutzgruppe oder einen Aminoacylrest mit gegebenenfalls geschützter Aminogruppe, und

— HN — CH — CO —

R(R')

den Rest einer Aminosäure.

Die als Ausgangsstoffe verwendeten N-Aminoacyl-N'-aminoacyl-hydrazine können nach einem neuen, hier nicht beanspruchten, Verfahren in sehr glatt verlaufender Reaktion durch Umsetzung von Hydrazin oder Aminosäure- oder Peptidhydraziden mit a-Aminocarbonsäure-N-carboxyanhydriden hergestellt werden.

Ein besonderer Vorteil liegt darin, daß die als Ausgangsstoffe verwendeten N-Aminoacyl-N'-aminoacyl-hydrazine nicht isoliert zu werden brauchen, sondern direkt zu den Peptidhydraziden umgelagert werden können. Die als Verfahrensprodukte erhaltenen Peptidhydrazide können so als Ausgangsstoffe für eine fortgesetzte Synthese nach demselben Verfahren durch Anlagerung jeweils einer weiteren Aminosäure benutzt werden. Es lassen sich also so Polypeptide schrittweise aus Aminosäuren oder einfacheren Peptiden durch Anfügen jeweils einer Aminosäure herstellen. Man kann aber auch die als Verfahrensprodukte erhaltenen Peptidhydrazide als Ausgangsstoffe in der bekannten Peptidsynthese nach Curtius (Überführung in Azide) verwenden.

Das Verfahren, bei dem die N-Aminoacyl-N'-aminoacyl-hydrazine nicht isoliert werden, wird beispielsweise wie folgt ausgeführt:

309 618/265

Man löst bei Zimmertemperatur 1 g Aminosäureoder Peptid-hydrazid mit geschützter Aminogruppe in 15 bis 20 cm³ Eisessig und fügt 1 Äquivalent «-Amino-carbonsäure-carboxyanhydrid in fester Form zu dieser Lösung. Nach Aufhören der Kohlendioxydentwicklung (etwa 5 Minuten), was am besten am Wasserstrahlvakuum feststellbar ist, liegt das N-Acyl-N'-aminoacyl-hydrazin, gelöst in Eisessig, vor. Zu dieser Lösung fügt man Dioxan hinzu, bis das Volumenverhältnis von Dioxan zu Eisessig etwa 9 : 1 ist.

Man läßt nun die Lösung je nach der Reaktionsfähigkeit der verwendeten Ausgangsstoffe bei 20, 38 oder 6O⁰C stehen, bis die Ninhydrinprobe negativ und die Tollensprobe positiv ausfällt. Nach Eindampfen der Lösung bei 4O⁰C unter vermindertem Druck erhält man das Umlagerungsprodukt, das umkristallisiert wird.

Das Verfahren wird im folgenden an der Herstellung des Carbobenzoxy-glycyl-glycyl-phenylalaninhydrazide schematisch erläutert:

Cbo—	-	GIy	-NH-NH₂ /"-	GIy	Λ r	Phe	-I*
Cbo—			CO-O	J L
	GIy	-NH-NH —	GIy	— H — NH NH₂ — NH-NH-	CO-O-^
Cbo						[] IH — NH
Cbo	GIy		GIy	Phe
Cbo
GIy		GIy	Phe

GIy	GIy

Cbo bedeutet einen Carbobenzoxyrest.

Die N-Carboxyanhydride können in an sich bekannter Weise hergestellt werden, beispielsweise durch Umsetzung der Aminosäure mit Phosgen. Bei den Umsetzungen werden an der Reaktion nicht beteiligte funktionelle Gruppen, vor allem die a-Aminogruppe des Aminosäure- oder Peptid-hydrazids, aber gegebenenfalls auch vorhandene weitere Amino-, Hydroxyl- oder Merkaptogruppen oder eine zweite Carboxylgruppe vorteilhaft in bekannter Weise, insbesondere mittels durch Hydrolyse, Solvolyse oder Reduktion leicht abspaltbarer Reste, geschützt, eine freie Carboxyl- oder Hydroxylgruppe beispielsweise durch Veresterung bzw. Verätherung, die Merkaptogruppe durch die Benzylgruppe, die Aminogruppe durch die Carbobenzoxygruppe, die Tosylgruppe, den tert.-Butyloxycarbonylrest, den Trifiuoracetylrest, oder andere als Schutzgruppen bekannte Acylreste. Sofern das Hydrazid eines Peptids als Ausgangsmaterial verwendet wird, kann auch der Tritylrest mit Vorteil verwendet werden.

Aus den erhaltenen Peptidhydrazidderivaten können, gegebenenfalls nach Überführung in Azide und Umsetzung mit einer Aminosäure oder einem Peptid die Schutzgruppen in bekannter Weise durch Hydrolyse, Solvolyse oder Reduktion abgespalten werden.

Je nach der Arbeitsweise erhält man die Verbindungen in Form von Basen oder ihren Salzen. Aus den Salzen können in an sich bekannter Weise die Basen gewonnen werden. Von letzteren wiederum lassen sich durch Umsetzung mit Säuren, die zur Bildung therapeutisch verwendbarer Salze geeignet sind, Salze gewinnen, wie z. B, solche mit anorganischen Säuren, wie Halogenwasserstoffsäuren, z. B. Salzsäure oder Bromwasserstoffsäure, Salpetersäure, Thiocyansäure, Schwefelsäure, Phosphorsäure, oder mit organischen Säuren, wie Essigsäure, Propionsäure, Glykolsäure, Milchsäure, Brenztraubensäure, Oxalsäure, Malonsäure, Bernsteinsäure, Maleinsäure, Fumarsäure, Wein-

säure, Zitronensäure, Benzoesäure, Zimtsäure, Salicylsäure, 2-Phenoxy- oder 2-Acetoxy-benzoesäure, Mandelsäure, Methansulfonsäure, Äthansulfonsäure, Hydroxyäthansulfonsäure, Benzol- oder Toluolsulfonsäure.

In den nachfolgenden Beispielen sind die Temperaturen in Celsiusgraden angegeben.

Beispiel 1

Carbobenzoxy-glycyl-D-phenylalanin-hydrazid
a) N-Carbobenzoxy-glycyl-N'-D-phenylalanyl-

hydrazin-trifluoracetat

1,168 g Carbobenzoxy-glycin-hydrazid werden in

15 cm³ Eisessig gelöst und Ig D-Phenylalanin-N-carboxyanhydrid zugegeben. Nach 10 Minuten wird 1 cm³ Trifluoressigsäure zugefügt und am Vakuum

bei 40° eingedampft. Das zurückbleibende Öl wird in 20 cm³ Chloroform gelöst. Beim Stehen kristallisiert das N-Carbobenzoxy-glycyl-N'-D-phenylalanyl-hydrazintrifluoracetat aus. Die Ausbeute beträgt 92°/o·

tyN-Carbobenzoxy-glycyl-N'-D-phenylalanyl-hydrazin

1,452 mg Trifluoracetat werden in 15 cm³ Wasser gelöst und 3 cm³ 1 η-Natronlauge zugetropft. Der sich bildende Niederschlag wird abnitriert und unter vermindertem Druck getrocknet. Man erhält 1,010 g (91 %) des N-Carbobenzoxyglycyl-N'-D-phenylalanylhydrazins vom F. 132°. Nach Umkristallisieren aus Wasser schmelzen die balkenförmigen Kristalle bei

135,5°. . _TT ,

c) Umlagerung

500 mg N-Carbobenzoxy-glycyl-N'-D-phenylalanylhydrazin werden in 50 cm³ Dioxan—Eisessig (9: 1) gelöst; man läßt 14 Stunden bei 38° oder 2 Stunden bei 60° stehen und dampft unter vermindertem Druck bei 40° ein. Man erhält nach Umkristallisieren aus Methanol—Äther—Petroläther (2: 1: 1), 450 mg Carbobenzoxy-glycyl-D-phenylalanin-hydrazidvomF.109°.

5 6

Beispiel 2 hydrazin mit 10 bis 20 Gewichtsteilen Eisessig oder

Carbobenzoxy-D-valyl-D-valin-hydrazid Phenol öder Chlorphenol (o, m, p) kurz auf 100 bis

,..„,. , , .„ , , , . 120° erwärmt.

a) N-Carbobenzoxy-D-valyl-N -D-valyl-hydrazin- _{In gldcher Wejse erhält fflan ausgehend von Hippur}.

nydrocMond _{5 säure}_h_ydrazid und D-Phenylalanin-N-carboxyanhy-

1,850 g Carbobenzoxy-D-valin-hydrazid werden in drid das Benzoyl-glycyl-D-phenylalanin-hydrazid vom

20 cm³ Eisessig gelöst und 1 g D-Valin-N-carboxy- F. 209 bis 210° (aus Wasser). Das als Zwischenprodukt

anhydrid zugegeben. Es entwickelt sich sofort Kohlen- erhältliche N-Benzoyl-glycyl-N'-D-phenylalanyl-hydra-

dioxyd. Nach V₂ Stunde wird Chlorwasserstoff ein- zin-trifluoracetat schmilzt bei 175° und die freie Base geleitet und mit 40 cm³ Petroläther verdünnt. Der io bei 158°; [oc]l° = -24,2" (c = 2 in Methanol) Niederschlag wird abfiltriert und über Kaliumhydroxyd

im Vakuum getrocknet. Man erhält 2,765 g (98,7%) Beispiel 4

des Hydrochlorids. Nach Umkristallisieren aus Me- L-Valyl-L-valin-hydrazid

thanol—Äther—Petroläther (2:1:1) schmilzt das -_Uk„_n. ,,,_,·

N-Carbobenzoxy-D-valyl-N'-D-valyl-hydrazin-hydro- 15 ^{a) N}'^N -Di-L-yaiyl-hydrazin

chlorid bei 206°. Zu einer Lösung von 1 Äquivalent Hydrazinhydrat

,s , _r „ , , ,ixt/ ι , 1 j · in 50 Gewichtsteilen Eisessig gibt man 2 Äquivalente

b) N-Carbobenzoxy-D-valyl-N -D-valyl-hydrazm Valin-N-carboxyanhydrid und läßt bis zur Beendigung

2,005 g Hydrochlorid werden in 30 cm³ Wasser der Kohlendioxydentwicklung im Vakuum der Wassergelöst und 5 cm³ 1 η-Natronlauge zugegeben. Es ent- 20 strahlpumpe stehen,
steht ein dicker Niederschlag, der abfiltriert, mit Wasser

gewaschen und im Vakuum über Phosphorpentoxyd ^b) Umlagerung

getrocknet wird. Die Ausbeute beträgt 1,72 g (97%)· Obige Lösung wird mit 9 Volumteilen Dioxan

F. 218°. versetzt und dann 14 Stunden bei 60° gehalten. Ein-. _{T T} , 25 dampfen und Kristallisation aus Alkohol gibt L-Valyl-

c) Umlagerung L-valin-hydrazid.

200 mg der unter b) hergestellten Verbindung Die folgenden Beispiele erläutern die Ausführungswerden in 20 cm³ eines Gemisches Eisessig—Dioxan form des vorliegenden Verfahrens, bei der das aus (1:9) gelöst und 12 Stunden bei 60° stehengelassen. einem Aminosäurehydrazid und einem Äminosäure-Man erhält beim Eindampfen das Carbobenzoxy- 30 N-carboxyanhydrid gewonnene, als Ausgangsmaterial D-valyl-D-valin-hydrazid in kristalliner Form vom dienende, N-Aminoacyl-N'-aminoacyl-hydrazin ohne F. 210°. Zwischenisolierung in situ zum Peptidhydrazid umBeispiel 3 S^elaS^{ert wird}·
Benzoyl-glycyl-D^-phenylalanin-hydrazid Beispiel 5

a) N-Benzoyl-glycyl-N'-D^-phenylalanyl-hydrazin- ' Carbobenzoxy-glycyl-D^-phenylalanin-hydrazid

trifluoracetat 302 mg Carbobenzoxy-glycin-hydrazid werden in

500 mg Hippursäure-hydrazid werden in 10 cm³ 5 cm³ Eisessig gelöst und 258 mg D,L-Phenylalanin-

Eisessig gelöst und 500 mg Phenylalanin-N-carboxy- N-carboxyanhydrid in fester Form zugegeben. Nach

anhydrid in fester Form zugegeben. Es entwickelt sich 40 10 Minuten fügt man 45 cm³ Dioxan hinzu, läßt

sofort Kohlendioxyd. Nach 5 Minuten werden 0,5 cm³ 14 Stunden bei 38° stehen und dampft unter verminder-

Trifluoressigsäure zugegeben und die Lösung unter tem Druck bei 40° ein. Man erhält das rohe Carbobenz-

vermindertem Druck bei 40° eingedampft. Der Rück- oxy-glycyl-D,L-phenylalanin-hydrazid in quantitativer

stand wird aus Methanol—Äther—Petroläther (2:1:1) Ausbeute. Nach Umkristallisieren aus Methanol

kristallisiert. Man erhält 1,175 g N-Benzoyl-glycyl- 45 schmilzt die Verbindung bei 170°.

N'-D.L-phenylalanyl-hydrazin-trifluoracetat vom F. 183 In analoger Weise wird, ausgehend von Carbobenz-

bis 193°. oxyglycin-hydrazid und D-Phenylalanin-N-carboxy-

, _{λ XT} _n , . , _xr, , . . , , , . anhydrid, Carbobenzoxy-glycyl-D-phenylalanin-hydra-

b) N-Benzoyl-glycyl-N-D^-phenylalanyl-hydrazm _{nd yom} _R _m _{bis 144}o _{(sintem bd 109}c_{} erhalten}.

Man suspendiert 500 mg N-Benzoyl-glycyl-N'-D,L- 50 ausgehend von Carbobenzoxy-glycinhydrazid und

phenylalanyl-hydrazin-trifluoracetat in 5 cm³ Essigester Glycin-N-carboxyanhydrid: Carbobenzoxy-glycyl-gly-

und fügt 0,16cm³ Triäthylamin hinzu. Die suspen- cin-hydrazid vom F. 162°; ausgehend von Carbobenz-

dierte Substanz geht in Lösung. Nach kurzer Zeit oxy-glycinhydrazid und D-Leucin-carboxyanhydrid:

kristallisiert das N-Benzoyl-glycyl-N'-D^-phenylalanyl- Carbobenzoxy-glycyl-D-leucin-hydrazid vom F. 130°;

hydrazin aus (355 mg); F. 180°. 55 ausgehend von Carbobenzoxy-L-valin-hydrazid und

. „ , , , ,,.,,., L-Tyrosin-carboxyanhydrid: Carbobenzoxy-L-valyl-

c) Benzoyl-glycyl-D,L-phenylalanin-hydrazid L-tyrosin-hydrazid vom F. 239 bis 241 °, [«]f = -13,4°

Man löst 200 mg N-Benzoyl-glycyl-N'-D^-phenyl- ±0,5° (c = 2,1 in Dimethylformamid); ausgehend

alanyl-hydrazin in 5 cm³ Dimethylformamid, fügt von Carbobenzoxy-L-phenylalanin-hydrazid und D-Va-

39 mg Eisessig hinzu, erwärmt 1 Stunde auf 100° 60 lin-N-carboxyanhydridiCarbobenzoxy-L-phenylalanyl-

und dampft das Dimethylformamid im Hochvakuum D-valin-hydrazid; ausgehend von Carbobenzoxy-D-

bei etwa 40° ab. Der feste Rückstand wird aus 10 cm³ valin-hydrazid und r>-Valin-N-carboxyanhydrid: Car-

Äthanol umkristallisiert. Man erhält das Benzoyl- bobenzoxy-D-valyl-D-valin-hydrazid vom F. 210°;

glycyl-D,L-phenylalanin-hydrazid vom F. 182 bis 183°. ausgehend von Carbobenzoxyd-D-alanin-hydrazid und

(Ausbeute 82%)· Statt Eisessig kann man auch 66,5 mg 65 D-Valin-N-carboxyanhydrid: Carbobenzoxy-D-alanyl-

Pivalinsäure verwenden. D-valin-hydrazid; ausgehend von Carbobenzoxy-D-

Benzoylglycyl-DjL-phenylalanin-hydrazid entsteht valin-hydrazid und L-Phenylalanin-N-carboxyanhy-

auch, wenn man N-Benzoylglycyl-N'-DjL-phenylalanyl- drid: Carbobenzoxy-D-valyl-L-phenylalanin-hydrazid;

ausgehend von Carbobenzoxy-glycin-hydrazid und D-Valin-N-carboxyanhydrid: Carbobenzoxy-glycyl-D-valin-hydrazid; ausgehend von Tosyl-glycin-hydrazid und L-Phenylalanin-N-carboxyanhydrid: Tosyl-glycyl-L-phenylalanin-hydrazid; ausgehend von Tosyl-glycinhydrazid und D-Valin-N-carboxy-anhydrid: Tosylglycyl-D-valin-hydrazid; ausgehend von Benzoyl-glycin-hydrazid und Glycin-N-carboxyanhydrid: Benzoyl-glycyl-glycin-hydrazid vom F. 225 bis 227°; ausgehend von Benzoyl-glycin-hydrazid und D,L-Phenylalanin-N-carboxyanhydrid: Benzoyl-glycyl-D,L-phenyl-alanin-hydrazid vom F. 182 bis 183°; ausgehend von Benzoyl-glycin-hydrazid und D-Phenylalanin-N-carboxyanhydrid: Benzoyl-glycyl-D-phenylalanin-hydrazid vom F. 211 °; ausgehend von Benzoylglycyl-glycin-hydrazid und D.L-Phenylalanin-N-carboxy-anhydrid: Benzoyl-glycyl-glycyl-D^-phenylalaninhydrazid und ausgehend von Benzoyl-glycin-hydrazid und D-Alanin-N-carboxy-anhydrid: Benzoyl-glycyl-D-alanin-hydrazid.

Beispiel 6
Carbobenzoxy-glycyl-glycyl-DjL-phenylalanin-hydrazid

Man löst 1,400 g (5 mMol) Carbobenzoxy-glycylglycin-hydrazid in 17,5 cm³ Eisessig und fügt unter Rühren 0,955 g (5 Millimol) ^,L-Phenylalanin-carboxyanhydrid zu, verdünnt nach 10 Minuten mit 200 cm³ Dioxan und läßt dieses Gemisch 8 Stunden bei 40° stehen. Die Lösung wird eingedampft und der feste Rückstand aus Methanol unter Zusatz von Äther umkristallisiert. Man erhält 1,900 g (89% der Theorie) Carbobenzoxy-glycyl-glycyl-D^-phenylalanin-hydrazid vom F. 201 bis 203°. Nach nochmaligem Umkristallisieren aus Äthanol liegt der Schmelzpunkt bei 206 bis 207°.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

1. Verfahren zur Herstellung von Peptidhydraziden, ihren Derivaten mit geschützten funktioneilen Gruppen und ihren Salzen, dadurch gekennzeichnet, daß man N-Aminoacyl-N'-aminoacyl-hydrazine, die mindestens eine freie Aminogruppe aufweisen und in denen weitere funktioneile Gruppen vorzugsweise geschützt sind, mit einer organischen Säure, die mit dem Hydrazinderivat keine isolierbaren Salze bildet, in Gegenwart eines organischen Lösungsmittels, das die Säure gelöst enthält, umlagert und, wenn erwünscht, die Schutzgruppen abspaltet.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Umlagerung mittels einer organischen Säure durchführt, deren pK größer als 2 ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man die Umlagerung mittels Eisessig, Propionsäure oder Pivalinsäure durchführt.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man als organisches Lösungsmittel Dimethylacetamid, Tetramethylharnstoff, Tetrahydrofuran, Dioxan, Dimethoxyäthan, Kohlensäurediäthylester oder Pyridin verwendet.

5. Ausführungsform des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das durch Umsetzung eines Aminosäurehydrazids mit einem Aminosäure-N-carboxyanhydrid gewonnene, als Ausgangsmaterial dienende N-Aminoacyl-N'-amino-acyl-hydrazin ohne Zwischenisolierung nach dem Verfahren des Anspruchs 1 zum Peptidhydrazid umlagert.