-
Verfahren zur Herstellung von 2',3'-O-Isopropyliden-purinribonucleosiden
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von 2',3' - O - Isopropyliden
- purinribonucleosiden in technisch einfacher und wirtschaftlicher Weise. Die Verfahrensprodukte
haben eine sehr große Bedeutung als Ausgangsmaterialien für die Synthese von in
5'-Stellung substituierten Ribonucleosiden, von denen den 5'-Ribonucleotiden und
den Verbindungen vom Coenzymtyp jetzt ein besonders großes Interesse nicht nur vom
biologischen, sondern auch vom industriellen Standpunkt aus zukommt. Die Natriumsalze
der natürlich vorkommenden Purin-5'-ribonucleotide haben bekanntlich ein angenehmes,
fleischähnliches Aroma, und einige von ihnen sind im Begriff, Handelsprodukte als
Würzstoffe zu werden.
-
Die bekannten Verfahren zur Herstellung der 2',3'-O-Isopropyliden-purinribonucleosideumfassendie
Umsetzung der Purinribonucleoside mit Aceton, das in einem großen Überschuß in Gegenwart
gewisser Metallchloride, besonders von wasserfreiem Zinkchlorid, vorliegen muß.
Da die Reaktionen reversibel sind und die N-Glycosidbindung in saurem Medium Feuchtigkeit
gegenüber labil ist, ist es notwendig, vor Durchführung der Reaktion das Wasser
vollständig zu entfernen.
-
Die Tatsache, daß die Ketalbildung durch Säure beschleunigt wird,
war Anlaß zu Synthesen von Isopropylidenderivaten der Zucker-, und Pyrimidinribonucleosidserie
in Gegenwart von Säuren. Jedoch ist die N-Glycosidbildung in den Purinribonucleosiden
Säuren gegenüber so labil, daß unter diesen Bedingungen die C-N-Bindung in beträchtlichem
Ausmaß gespalten wird.
-
Mit besserem Erfolg wurde auch zur Herstellung von 2',3'-O-Isopropyliden-purinribonucleosiden
p-Toluolsulfonsäure und vor allem Di-p-nitrophenylhydrogenphosphat in Gegenwart
von 2,2-Dimethoxypropan verwendet. Das erstgenannte Verfahren hat den Nachteil,
daß es rigoros den Ausschluß von Feuchtigkeit vor und während der Reaktion erfordert,
wenn das Endprodukt in hoher Ausbeute erhalten werden soll, und die dazu notwendigen
Trockenprozeduren sind sehr beschwerlich. Das letztgenannte Verfahren erfordert
die Entfernung des Katalysators und die Abtrennung des Endproduktes von der Reaktionsmischung,
Operationen, die bei der Verfahrensführung in großtechnischem Maßstab schwierig
durchzuführen sind.
-
Das Verfahren zur Herstellung von 2',3'-Isopropyliden-purinribonucleosiden
durch Umsetzung von Purinribonucleosiden und Aceton in Gegenwart von Säurekatalysatoren
beruht gemäß der Erfindung darauf, daß die Umsetzung in Gegenwart von Alkohol und
mindestens 4 Mol Chlorwasserstoff oder mindestens 5 Mol Schwefelsäure je Mol Purinribonucleosid
bei 20 bis 40°C durchgeführt wird. Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich
gegenüber den vorbekannten Verfahren durch eine vereinfachte -Verfahrensführung
aus, da die zuvor immer notwendigen Trockenprozeduren wegfallen (was nicht ausschließt,
daß gelegentlich ein Vortrocknen der Reaktionsteilnehmer wünschenswert sein kann),
weiterhin durch eine leichte Isolierung des Endproduktes, durch die Anwendung der
leicht zugänglichen und billigen Salz-und Schwefelsäure als Säurekatalysatoren,
die in geringer Menge angewendet werden, und dadurch, daß die Gesamtmenge an Aceton
und Alkohol geringer ist als die nach den vorbekannten Verfahren benutzte Acetonmenge.
-
Zur Abtrennung der Reaktionsprodukte sind lediglich Neutralisation
und Konzentration der Lösung erforderlich.
-
Werden Purinribonucleoside in Chlorwasserstoff enthaltendem Aceton
ohne Alkoholzusatz gelöst, dann erhält man nur 20 bis 30 °/o Ausbeute an Isopropylidenverbindung,
während durch den Zusatz von Alkohol als Lösungsmittel die Ausbeute bis zu 94 °/o
betragen kann.
Die in den Tabellen I und II unter Bildungsgeschwindigkeit
von Isopropylideninosin angegebenen Werte wurden mittels der üblichen papierchromatografischen
und der UV-Methode zur quantitativen Analyse von 2',3'-O-Isopropyliden-inosin in
der Reaktionsmischung bestimmt.
| Tabelle I |
| Inosin 0,8 g (3 Millimol), Temperatur 27°C |
| Äthanol Katalysator Bildungsgeschwindigkeit |
| Aceton äthanol |
| Aceton Katalysator Inosin von 2',3'-Isopropyliden-inosin (°/o) |
| (ccm) (ccm) (M01) 15 Minuten 30 Minuten |
| 7,5 9,1 1,21 Chlorwasserstoff 4 80 85 |
| 7,5 9,5 1,27 Chlorwasserstoff 5 91 93 |
| 7,5 9,9 1,32 Chlorwasserstoff 6 91 91 |
| 7,5 10,2 1,36 Chlorwasserstoff 8 94 93 |
| 7,5 - 10,9 1,45 Chlorwasserstoff 10 92 90 |
| 7,5 9,5 1,27 Chlorwasserstoff 5 91 93 |
| 7,5- 9,2 1,23 Chlorwasserstoff 5 - 93 |
| 7,5 5,5 _._.0,73 Chlorwasserstoff 5 - 90 |
| 7,5 3,6 0,48 Chlorwasserstoff 5 - 90 |
| 7,5 1,7 0,23 Chlorwasserstoff 5 91 88 |
| 30,0 1,7 .-.0,06 Chlorwasserstoff 5 - 64 . . |
| 7,5 9,9 1,32 Chlorwasserstoff 6 91 91 |
| 7,5 7,4 0,99 Chlorwasserstoff 6 91 88 |
| 7,5 4,9 0,65 Chlorwasserstoff 6 89 89 |
| 15,0 18,3 1,22. Chlorwasserstoff 10 95 93 |
| 15,0 15,0 1,00 . Schwefelsäure 5 64 70 |
| 15,0 15,0 " 1,00 Schwefelsäure 10 87 86 |
| - Tabelle II |
| Inosin 0,8 g (3 Millimol) |
| Temperatur Aoeton Äthanol Chlorwasserstoff Bildungsgeschwindigkeit |
| Inosin von 2',3'-Isopropyliden-inosin (°/0) |
| (O CD (ccm) (ccm) (MO)) 15 Minuten I 30 Minuten |
| 20 1 7,5 - 9,7 5,5 85 94 |
| 30 1 7,5. 9,7 5,5 88 93 |
| 40 1 7,5 9,7 5,5 90 90 |
Die Katalysatoren müssen in den Alkoholen vor der Reaktion gelöst sein. Selbst wenn
die Reaktionsmischung nach der Reaktion stehengelassen wird, sind die Produktverluste
wegen der Spaltung der C-N-Bindung so gering, daß sie vernachlässigt werden können.
Nach Beendigung der Reaktion wird die Mischung mit verdünnter Alkalilösung neutralisiert
und auf einen pH-Wert von 7 bis 9 eingestellt, um die Stabilität der Nucleoside
bei hohen Temperaturen zu gewährleisten, denen die Lösung bei den Maßnahmen zur
Wiedergewinnung der Lösungsmittel ausgesetzt sein kann. Nach Entfernung der Lösungsmittel
durch Abdestillieren wird er Rückstand gekühlt, und das Endprodukt kristallisiert
in Form eines feinen weißen Pulvers aus.
-
Beispiel 1 216 ccm Aceton wurden 320 ccm 0,5 Grammol Chlorwasserstoff
enthaltendem Äthanol zugefügt, dieser Lösung 23 g getrocknetes Inosin zugesetzt
und die erhaltene Mischung bei Raumtemperatur gerührt. Innerhalb von 5 Minuten wurde
eine klare Lösung erhalten, die weitere 30 Minuten gerührt und dann in eine verdünnte
wäßrige Ammoniumhydroxydlösung gegossen wurde. Die Lösung wurde auf pH 8 eingestellt,
unter vermindertem Druck auf 200 ccm konzentriert und gekühlt.. Die dabei erhaltenen
2',3'-O-Isopropyliden-inosin-Kristalle wurden abfiltriert und getrocknet. Ausbeute:
20,8 g (79 °/o); Schmp.: 278°'C.
-
Der Schmelzpunkt zeigte nach dem Vermischen "mit einer authentischen
Probe keine Erniedrigung. -'Die Elementaranalyse stimmte mit den berechneten Werten
überein, desgleichen das Papierchromatogramm (Butanol zu Essigsäure zu Wasser =
4 : 1: 5) mit dem von 2',3'-O-Isopropyliden-inosin; bei weiterer Konzentration der
Mutterlauge und gründlichem Waschen des Niederschlags mit Wasser wurden weitere
0,7 g 2',3'-O-Isopropyliden-inosin erhalten.
-
Beispiel 2 8 g Inosin wurden einer Mischung von 75 ccm Aceton, 75
ccm Äthanol und 0,24 Grammol Chlor wasserstoff zugefügt; die erhaltene Mischung
wurde 10 Minuten gerührt, sodann in eine wäßrige Ammoniumhydroxydlösung gegossen,
danach der pH-Wert der Lösung auf 8 eingestellt und die Lösungsmittel durch Destillation
unter vermindertem Druck entfernt. Die abgesetzten 2',3'-O-Isopropyliden-inosin-KristalIe
wurden abfiltriert, mit Wasser gewaschen und getrocknet. Es wurden 7,8 g eines Produktes
erhalten, dessen Papierchromatogramm, das mit denselben Lösungs= mitteln wie im
Beispiel 1 entwickelt wurde, in Ultraviolettem
Licht nur einen
Flecken zeigte. Schmp.: 278°C; Ausbeute: 81°/o.
-
Beispiel 3 30 g Guanosin wurden einer Mischung von 500 ccm Aceton
und 500 ccm Äthanol, die 2 Grammol Chlorwasserstoff enthielt, zugesetzt, und die
Mischung wurde 30 Minuten bei Raumtemperatur gerührt. Die erhaltene Lösung wurde
in 10°/oige wäßrige Ammoniumhydroxydlösung gegossen und auf pH 8 bis 9 eingestellt.
Unter vermindertem Druck wurde das Äthanol abdestilliert und damit die Lösung auf
ein Volumen von 200 ccm konzentriert und gekühlt. Die erhaltenen 2',3'-O-Isopropyliden-guanosin-Kristalle
wurden abfiltriert, mit Wasser gewaschen und getrocknet. Die Ausbeute betrug 27,4
g (78 °/o). Der Schmelzpunkt lag bei 296°C. Der Mischschmelzpunkt mit einer authentischen
Probe zeigte keine Erniedrigung. Das Papierchromatogramm zeigte nach Entwicklung
mit demselben Lösungsmittelsystem wie im Beispiel 1 im ultravioletten Licht nur
einen Flecken.
-
Beispiel 4 306 ccm einer äthanolischen Chlorwasserstofflösung, die
2,5 Grammol Chlorwasserstoff enthielt, wurde einer Lösungsmischung von 400 ccm Aceton
und 500 ccm Äthanol zugegeben, und der Lösung wurden 28,3g Guanosin zugesetzt. Die
Mischung wurde 15 Minuten bei Raumtemperatur gerührt und in 10°/oige wäßrige Ammoniumhydroxydlösung
gegossen, bis der pH-Wert der erhaltenen Mischung 8 bis 9 betrug. Nach Einengen
und Kühlen, wie es im Beispiel 3 beschrieben ist, fiel kristallines 2',3'-O-Isopropylidenguanosin
aus, das abfiltriert, mit Wasser gewaschen und getrocknet wurde. Sein Gewicht betrug
28,4 g. Die Analyse der Kristalle durch Papierchromatografie ergab, daß der Reinheitsgrad
der Kristalle mehr als 95°/o betrug, so daß die Reinausbeute etwa 84°/o war. Beispiel
5 10 g Adenosin wurden einer Mischung von 94 ccm Aceton, 110 ccm Äthanol und 0,2
Grammol Chlorwasserstoff zugesetzt, die erhaltene Mischung 10 Minuten gerührt und
in wäßrige Ammoniumhydroxydlösung gegossen. Dann wurde der pH-Wert der Lösung auf
8 eingestellt, und die flüchtigen Lösungsmittel wurden unter vermindertem Druck
abdestilliert. Der kristalline Niederschlag, der sich beim Kühlen gebildet hatte,
wurde abfiltriert, mit Wasser gewaschen und getrocknet. Die Ausbeute betrug 10,45
g (91 °/o); der Schmelzpunkt lag bei 216°C; das in der im Beispiel 1 beschriebenen
Weise entwickelte Papierchromatogramm zeigte nur einen einzigen Fleck im UV-Licht.