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Verfahren zur Herstellung von Glucuronsäureamiden und deren N-Alkylsubstitutionsprodukten
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Glucuronsäureamiden
und deren N-Alkylsubstitutionsprodukten, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man
Glucuronsäurelacton oder Glucuronsäureester in Gegenwart von Wasser bei einer Temperatur
von unter 25°C, vorzugsweise unterhalb 10°C, mit Ammoniak oder Aminen der allgemeinen
Formel
in welcher R und R' Wasserstoff oder Alkylgruppen sind, reagieren läßt, und das
Reaktionsprodukt, gegebenenfalls nach Behandlung mit Ionenaustauschern, aus der
Reaktionslösung gewinnt. Alle nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten
Substanzen außer den Glucuronsäureamiden und durch höhere Alkylgruppen N-monosubstituierten
Glucuronsäureamiden stellen neue Substanzen dar.
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Die erfindungsgemäß hergestellten Glucuronsäureamide und deren N-Mono-
oder Dialkylsubstitutionsprodukte wirken im Organismus entgiftend, verbessern den
Funktionsverlust der Leber und sind gegenüber verschiedenen Leberschäden wie Glucuronsäure
oder Glucuronsäurelacton wirksam. Ferner haben diese Verbindungen hinsichtlich ihrer
zukünftigen Verwendung die Vorteile, daß sie nur schwer von Mikroorganismen im Körper
abgebaut werden, gut resorbierbar sind, im Blut in hoher Konzentration vorliegen,
so beständig sind, daß sie nur langsam in den Urin ausgeschieden werden, eine sehr
geringe Giftigkeit aufweisen, schwach süß schmecken und leicht verabreichbar sind.
Die durch höhere Alkylgruppen N-substituierten Glucuronsäureamide können voraussichtlich
auch eine andere Verwendung finden, z. B. als oberflächenaktive Stoffe.
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Glucuronsäurelacton und die Glucuronsäureester sind in ihren 1- und
6-Stellungen sehr reaktionsfähig, so daß bei Anwendung des bekannten Verfahrens
zur Herstellung von Säureamiden das Ammoniak oder das Amin in 1- und 6-Stellung
reagiert und daher auf direktem Weg das erstrebte Produkt nicht erhalten wird. Deshalb
erfordert ein solches, in der Literatur beschriebenes Verfahren zur Herstellung
von Glucuronsäureamiden oder durch höhere Alkylgruppen N-monosubstituierten Glucuronsäureamiden
komplizierte Operationen, d. h., diese Verbindungen werden in einer 39°/oigen Ausbeute
nach einem Verfahren erhalten, bei dem Glucuronsäurelacton bei einer niedrigen Temperatur
mehrere Tage lang mit trockenem Ammoniakgas in absolutem Methanol durch Stehenlassen
umgesetzt, das hierbei entstandene 1-Aminoglucuronsäureamid in Wasser gelöst, eine
Mineralsäure zu dieser Lösung bis zu einem pH-Wert von 3 zugefügt, diese Lösung
mit kationischen und anionischen Austauscherharzen behandelt und dann unter vermindertem
Druck zur Gewinnung von Glucuronsäureamidkristallen konzentriert wird. Infolge der
langen Reaktionszeit und der Anwendung von Ionenaustauscherharzen wird bei diesem
Verfahren die Menge der Lösung so groß, daß viel Zeit zur Einengung der Lösung und
zum Ausscheiden der Kristalle erforderlich ist. Glucuronsäureamid oder durch höhere
Alkylgruppen N-monosubstituierte Glucuronsäureamide werden auch nach einem anderen
Verfahren gewonnen, bei dem die 1-Stellung von Glucuronsäurelacton geschützt, Ammoniak
oder ein Amin auf dieses zur Herstellung eines entsprechenden Glucuronsäureamids
oder durch höhere Alkylgruppen N-monosubstituierten Glucuronsäureamids zur Einwirkung
gebracht und im Anschluß daran die Schutzgruppe in 1-Stellung wieder entfernt wird.
Bei diesem Verfahren ist die Versuchsdauer lange, die Reaktionsbedingungen sind
empfindlich, und die Ausbeute ist niedrig. Aus obigem ergibt sich also, daß die
bekannten Verfahren mit großen Mängeln behaftet sind, was besonders bei ihrer industriellen
Durchführung offenkundig wird.
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Überraschend wurde gefunden, daß beim erfindungsgemäßen Verfahren
die 1-Stellung ungeschützt bleiben kann, ohne daß in diese ein Aminoradikal eingeführt
wird.
Wenn beim Verfahren der Erfindung davon die Rede ist, daß
die Reaktion in Gegenwart von Wasser ausgeführt wird, bedeutet das, daß entweder
nur Wasser als Lösungsmittel oder eine Mischung von Wasser und einem Lösungsmittel
verwendet wird, welches mit Wasser leicht mischbar ist und in dem Glucuronsäureamid
oder deren N-Alkylsubstitutionsprodukte kaum löslich oder unlöslich sind. Solche
Lösungsmittel sind beispielsweise Methanol, Äthanol, Aceton, Dioxan, Glycerin, Äthylenglykol,
Tetrahydrafuran und 2-Methoxyäthanol. Die Ausbeute der unter Verwendung einer wäßrigen
Lösung solcher Lösungsmittel ausgeführten Reaktion ist ganz allgemein höher als
bei alleiniger Verwendung von Wasser. Es wurde ferner gefunden, daß die Reaktion
bei Erhöhung des Wasseranteils in dem Reaktionslösungsmittel schneller vor sich
geht und bei alleiniger Verwendung von Wasser im wesentlichen augenblicklich vollständig
ist. Vorzugsweise wird daher die Reaktionstemperatur und -zeit auf den Wassergehalt
in dem Reaktionslösungsmittel einreguliert. Bei alleiniger Verwendung von Wasser
ist z. B. eine Reaktionstemperatur unter 10°C ratsam. Bei Verwendung einer wäßrigen
Lösung mit einem der obengenannten Lösungsmittel muß die Reaktionstemperatur unter
25°C betragen.
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Bei genauer Einstellung der Konzentration des mit Wasser mischbaren
Lösungsmittels kann das Endprodukt aus dem Reaktionssystem in Form von Kristallen
vollständig ausgeschieden werden. Bei der Herstellung von Glucuronsäureamid ist
beispielsweise eine Konzentration dieses Lösungsmittels von 50 bis 70 % erwünscht.
Auch bei der Herstellung N-alkylsubstituierter Glucuronsäureamide ist eine Konzen=
tration von 70 bis 80°/o wünschenswert. Andernfalls ist es erforderlich, das Ammoniumion
oder das Amin durch ein Ionenaustauscherharz zu entfernen und das Endprodukt durch
Konzentrierung abzuscheiden.
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Das Verfahren der Erfindung ist somit leichter durchführbar und liefert
höhere Ausbeuten als nach dem bekannten Verfahren.
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Die Erfindung wird im folgenden an Hand von Beispielen im einzelnen
erläutert.
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Beispiel 1 l00 g Glucuronsäurelacton werden unter Rühren zu 300 cms
Methanol gegeben. Hierzu wird eine durch Zugabe von 100 cm' Wasser zu 50 cm3 28%igen
Ammoniakwassers bei 15°C hergestellte Lösung eingetropft. Nach dem Auflösen des
Glucuronsäurelactons wird die Lösung weiter bei 15'C etwa 1,5 Stunden lang
gerührt und dann 1 Stunde stehengelassen. Das derart hergestellte Glucuronsäureamidmonohydrat
wird auskristallisiert. Die durch Filtration abgetrennten Kristalle werden mit Methanol
gewaschen. Nach dem Trocknen werden sie aus Wasser-Methanol umkristallisiert. Die
Ausbeute beträgt 67 g. F. 168'C (unter Zersetzung) [a] ö = 77,8 (direkt nach dem
Auflösen). [x] ö = 32,8 (nach 48 Stunden, gemessen mit einer wäßrigen Lösung von
1,85 g pro 100 cm3).
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Elementaranalyse für C6H1108N - H20: Berechnet ... C 34,12,
H 6,21, N 6,63, H20 8,990/0; gefunden ... C 34,23, H 6,15, N 6,78, H20 8,85
0/0. Wenn das hergestellte, kristallwasserhaltige Glucuronsäureamid 30 Minuten lang
in absolutem Methanol am Rückfluß erhitzt wird, erhält man kristallwasserfreies
Glucuronsäureamid, F. 165 bis 170°C (unter Zersetzung).
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Beispiel 2 50 cm3 28%igen Ammoniakwassers und 150 cm3 Wasser werden
zu 300 cm3 Äthanol gefügt. Hierzu werden dann bei 20°C unter Rühren 100 g Glucuronsäurelacton
gegeben. Nach dessen Auflösung wird die Lösung weiterhin 1,5 Stunden lang gerührt.
Die dann abgeschiedenen Glucuronsäureamidmonohydratkristalle werden durch Filtration
abgetrennt, mit 80%igem und anschließend mit 99%igem Methanol gewaschen und getrocknet.
Die Ausbeute beträgt 64 g. F. 166 bis 167°C (unter Zersetzung). Bei Ausführung eines
Mischschmelzpunktes mit der nach Beispiel l erhaltenen Substanz ist keine Schmelzpunktdepression
zu beobachten. Beispiel 3 100 g Methylglucuronat werden in 600 cm3 Methanol gelöst.
Hierzu werden unter Rühren 200 cm' 14%igen Ammoniakwassers eingetropft. Beim Aufbewahren
der Lösung bei etwa 20°C und bei weiterem vierstündigen Rühren kristallisiert Glucuronsäureamidmonohydrat
aus. Dieses wird durch Filtration abgetrennt, mit 80%igem und danach mit 99%igem
Methanol gewaschen und getrocknet. Die Ausbeute beträgt 58 g. F. 167°C (unter Zersetzung).
Bei Ausführung eines Mischschmelzpunktes mit der nach Beispiel 1 erhaltenen Substanz
ist keine Schmelzpunktdepression zu beobachten.
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Bei Verwendung von Äthylglucuronat als Ausgangsmaterial wird das gleiche
Ergebnis erhalten. Beispiel 4 32 cm3 250/0igen technischen Ammoniakwassers werden
mit Hilfe von Trockeneis-Aceton abgekühlt. Hierzu werden 40g Glucuronsäurelacton
nach und nach zugesetzt. Die Innentemperatur wird bei etwa -5°C gehalten und die
Lösung etwa 30 Minuten lang gerührt. Durch Abtrennung der abgeschiedenen Kristalle
durch Filtration und durch Umkristallisieren werden 27 g Glucuronsäureamidmonohydrat,
F. 167 bis 168°C (unter Zersetzung) erhalten. Bei Ausführung eines Mischschmelzpunktes
mit der nach Beispiel 1 erhaltenen Substanz ist keine Schmelzpunktdepression zu
beobachten.
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Beispiel s 20 cm3 Wasser werden zu 30.cm3 25%igen technischen Ammoniakwassers
gegeben. Hierzu werden 40 g Glucuronsäurelacton gefügt. Die Reaktionslösung wird
sodann in 100 cm3 Wasser gelöst, diese Lösung durch eine mit ziemlich eng
vernetztem, eine starke Säure in H-Form darstellenden Kationenaustauscher [®Amberlit
TR 120] beschickte Säule fließen gelassen und der Durchlauf unter vermindertem Druck
konzentriert. Das abgeschiedene Glucuronsäureamidmonohydrat wird durch Filtration
gewonnen und umkristallisiert. Die Ausbeute beträgt 29 g. F. 167 bis 168°C (unter
Zersetzung). Bei Ausführung eines Mischschmelzpunktes mit der nach Beispiel 1 erhaltenen
Substanz ist keine Schmelzpunktdepression zu beobachten.
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Beispiel 6 100g Glucuronsäurelacton werden in einer Mischung von 200
cm3 Aceton und 150 cm3 Wasser suspendiert.
Hierzu werden bei 20°C
unter Rühren 50 cm3 25%iges Ammoniakwasser eingetropft. Nach der Auflösung des Glucuronsäurelactons
wird weitere 2 Stunden gerührt. Dann wird das Aceton aus der Reaktionslösung unter
vermindertem Druck entfernt. Der Rückstand wird durch eine mit ziemlich eng vernetztem,
eine starke Säure in H-Form darstellendem Kationenaustauscher [@Amberlit IR 120]
beschickte Säule fließen gelassen, das Harz mit Wasser ausgewaschen. Durchlauf und
Waschlösung werden sodann vereinigt. Beim Konzentrieren der Mischung unter vermindertem
Druck scheidet sich Glucuronsäureamidmonohydrat aus, welches durch Filtrieren abgetrennt
und umkristallisiert wird. Die Ausbeute beträgt 60 g. F. 168°C (unter Zersetzung).
Bei Ausführung eines Mischschmelzpunktes mit der nach Beispiel 1 erhaltenen Substanz
ist keine Schmelzpunktdepression zu beobachten.
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Beispiel ? 10 g Glucuronsäurelacton werden in 50 cm' Wasser gelöst.
Die Lösung wird auf 0 bis 5°C abgekühlt. Unter Rühren der Lösung werden 10 cm3 einer
30%igen, wäßrigen Methylaminlösung in diese eingetropft. Nach dreistündigem Stehenlassen
der Lösung wird die Reaktionslösung durch 200 cm3 je zweier Austauscherharze, und
zwar zunächst einem als starke Säure in H-Form vorliegenden Kationenaustauscher
[®Amberlit IR 120] und anschließend durch einen als starke Base in OH-Form vorliegenden
Ionenaustauscher [®Amberlit IRA 400] fließen gelassen. Durchlauf und Waschlösung
werden sodann vereinigt. Beim Konzentrieren der gemischten Lösung unterhalb 40°C
unter vermindertem Druck scheiden sich 5,5 g rohes N-Methyl-a-D-glucuronsäureamid
aus. Dieses wird durch Filtrieren abgetrennt und aus 80%igem Methanol umkristallisiert,
wobei kristalline Nadeln erhalten werden. Der Zersetzungspunkt liegt bei 154 bis
155°C.
| [a] ö + 72,3 (3 Minuten nach Auflösung) |
| --> + 36,3 (3 Stunden nach Auflösung) |
Elementaranalyse Berechnet ... C 40,58, H 6,32, N 6,76%; gefunden
... C 40,79,
H 6,35, N 6,870/0. Beispiel 8 10g Glucuronsäurelacton werden zu 30 cm3 Methanol
gegeben. In diese Mischung werden 15 cm3 einer 120/0igen wäßrigen Äthylaminlösung
bei einer Temperatur von 15 bis 25°C eingetropft. Das Glucuronsäurelacton wird gelöst.
Beim zweistündigen Rühren der so erhaltenen Lösung bei Zimmertemperatur scheiden
sich 3 g roher Kristalle von N-Äthyl-rx-D-glucuronsäureamid aus. Die Kristalle werden
durch Filtration abgetrennt, mit einem gemischten Lösungsmittel aus Äthanol und
Äther gewaschen und aus 800/0igem Äthanol umkristallisiert. Es werden kristalline
Nadeln erhalten, die sich beim Erhitzen bei 146°C zersetzen.
| [x] -D -f- 54,3 (3 Minuten nach Auflösung) |
| -, -f- 38,0 (20 Stunden nach Auflösung) |
Elementaranalyse Berechnet
... C 43,43, H 6,84, N 6,33 0/0; gefunden
... C 43,67, H 6,79, N 6,29 0/0. Beispiel 9 10 g Glucuronsäurelacton werden
in einer Mischung von 60 cm3 Aceton und 40 cm3 Wasser suspendiert. Hierzu werden
unter Rühren bei Zimmertemperatur 5 cm3 Dimethylamin eingetropft. Nach sechsstündigem
Rühren wird das Aceton unter vermindertem Druck abdestilliert. Der Rückstand wird
durch 200 cm3 sowohl eines eine starke Säure in H-Form darstellenden Kationenaustauschers
[®Amberlit IR 120] als auch durch ein schwachbasisches Aminharz als Hydroxylaustauscher
[@Amberlit IR 45] fließen gelassen. Diese Harze werden dann mit 150 cm3 Wasser gewaschen.
Der Durchlauf wird mit der Waschlösung vereinigt. Beim Konzentrieren der vereinigten
Lösungen unterhalb 40°C unter vermindertem Druck werden 7,5 g rohes N-Dimethyl-a-D-glucuronsäureamid
ausgeschieden. Die Ausfällung wird durch Filtration gewonnen. Durch Umkristallisieren
aus Methanol werden kristalline Nadeln erhalten, die sich beim Erhitzen auf 146'C
zersetzen.
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Elementaranalyse: Berechnet ... C 43,43, H 6,84, N 6,33 0/0;
gefunden ... C 43,52, H 6,7l, N 6,30°/o.
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Beispiel
10
10g Glucuronsäuremethylester werden in 60 cm3 90%igem
Butanol gelöst. In diese Lösung werden unter Rühren 4 g n-Butylamin eingetropft.
Die Lösung wird weiterhin 4 Stunden lang bei 20°C gerührt, wobei sich 3,7 g N-n-Butyl-a-D-glucuronsäureamid
bilden. Die Ausfällung wird durch Filtrieren abgetrennt und mit kaltem Äthanol gewaschen.
Es werden kristalline Nadeln erhalten, die sich bei 150°C zersetzen.
| [a] ö + 49,25 (3 Minuten nach Auflösung) |
| -@ -I- 37,25 (3 Stunden nach Auflösung) |
Elementaranalyse Berechnet
... C 48,18, H 7,68, N 5,620/0; gefunden
... C 48,20, H 7,70, N 5,59 0/0. Beispiel
11
l0 g Glucuronsäurelacton
werden in 50 cm$ 50%igem Methanol gelöst. In diese Lösung werden unter Rühren 16g
Stearylamin eingetropft. Nach einer vierstündigen Reaktionszeit wird die Reaktionslösung
durch 200 cm3 sowohl eines eine starke Säure in H-Form darstellenden Kationenaustauschers
[®Amberlit IR 120] als auch eine starke Base in OH-Form darstellenden Ionenaustauschers
[®Amberlit IRA 400] laufen gelassen. Im Anschluß daran werden diese Harze mit 120
cm3 Wasser gewaschen, und der Durchlauf wird mit der Waschlösung vereinigt. Die
vereinigte Lösung wird unter vermindertem Druck konzentriert, wobei 4,5 g rohes
N-Stearyl-a.-D-glucuronsäureamid ausgeschieden wird. Die Ausscheidung wird durch
Filtration abgetrennt und aus einem gemischten Lösungsmittel von Dioxan und Wasser
umkristallisiert. Der Zersetzungspunkt liegt bei 153 bis 154°C.
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Elementaranalyse Berechnet ... C 64,68, H 10,63, N 3,14%; gefunden
... C 64,82, H 10,49, N 3,20%.
In derselben Weise kann N-Decyl-x-D-glucuronsäureamid
erhalten werden, das einen Zersetzungspunkt von 145 bis 148°C aufweist.