DE1418580C

DE1418580C - Verfahren zur Racemisierung optisch aktiver alpha Aminosäuren

Info

Publication number: DE1418580C
Application number: DE19621418580
Authority: DE
Inventors: Ichiro Sekt Kenji Akashi Takekazu Kawasaki Hara Minoru Ohno Ko Tokio Tatsumi Susumu Yokohama Sasaji, (Japan) C07c 103 52
Original assignee: Ajinomoto Co Inc
Current assignee: Ajinomoto Co Inc
Priority date: 1961-11-16
Filing date: 1962-11-15
Publication date: 1973-07-19

Description

Optisch aktive α-Aminosäuren werden gewöhnlich durch chemische oder biologische Spaltung von DL-a-Aminosäuren oder deren Derivaten erhalten, die auf dem Synthesevveg erhalten worden sind. Im allgemeinen wird nur eines der beiden optisch aktiven Isomeren benötigt. Es ist oft zweckmäßig, den anderen Antipoden zu racemisieren, damit er wieder als Ausgangsmaterial zur Spaltung in die optisch aktiven Isomeren benutzt werden und so die Gesamtmenge an DL-<x-Aminosäure durch Kombination von Spaltung und Racemisierung in die gewünschte der beiden optisch aktiven α-Aminosäuren übergeführt werden kann. Die gebräuchlichsten Methoden zur Racemisierung optisch aktiver Aminosäuren bestehen darin, optisch aktive Aminosäuren entweder mit konzentrierter Säure oder Alkali zu erhitzen oder mit Säureanhydrid oder Säurechlorid zu behandeln. Jedoch diese Methoden sind nicht zufriedenstellend; bei Verwendung von Säure oder Alkali werden diese Substanzen in großen Mengen benötigt, außerdem tritt leicht eine Zersetzung der Aminosäuren ein. Säureanhydride sowie Säurechloride stellen dagegen relativ kostspielige Reagenzien dar, und außerdem ist die Isolierung der racemisierten Aminosäure schwierig.

Es wurde nun gefunden, daß sich sowohl die D-Form als auch die L-Form von Alanin, Leucin, Valin, Phenylalanin, Tyrosin, Tryptophan, Methionin,

ίο Asparaginsäure, Homocysteinsäure, Arginin oder Prolin überraschend leicht racemisieren lassen, wenn man sie in wäßriger Lösung in Form der freien Säure auf eine Temperatur im Bereich von etwa 150 bis 250° C, vorzugsweise oberhalb von 160° C, erhitzt.

In der folgenden Tabelle sind die Racemisierungsgeschwindigkeiten in wäßriger Lösung für verschiedene Aminosäuren angegeben.

Aminosäure

Reaktionstemperatur

(⁰C)

Racemisierungsgeschwindigkeit je Stunde

2HCl

HCl	frei	>2,3	NaOH	2NaO
0,67	>2,3	1,44
0,31	1,0 bis 0,8	0,46	—
0,15	>2,3	0,25	—
0,15	0,3	1,45*	, —
0,15**	0,45,	0,17*	—
0,11	>2,3*	0,19	—
2,15	0,21	1,6*	0,64
0,21	0,3	0,78	0,39
0,083	>2,3	1,14	—
0,30	>2,3	—

L-Alanin

L-Leucin

L-Valin

L-Phenylalanin

L-Tryptophan

L-Methionin ......

L-Asparaginsäure ..
L-Homocysteinsäure

L-Prolin

L-Arginin .........

200 200 200 200 170 170 170 170 170 170

0,053

0,082

Bemerkungen:

Mit 2 HCI, HCl, NaOH sowie 2 NaOH soll die Anwesenheit von 2 Mol Chlorwasserstoffsäure, einer äquimolaren Menge an Chlorwasserstoffsäure bzw. Natriumhydroxyd sowie von 2 Mol Natriumhydroxyd pro Mol Aminosäure in der der Racemisierung unterworfenen Reaktionsmischung gekennzeichnet werden.

»frei« heißt, daß die freie Aminosäure nur mit Wasser erhitzt wurde.

* heißt, daß eine geringe Menge der Aminosäure zersetzt wurde. ·· heißt, daß eine gewisse Menge der Aminosäure zersetzt wurde.

• Das Verfahren der Erfindung basiert auf diesen Untersuchungsergebnissen.

Die Tabelle zeigt, daß die Racemisierung der meisten α-Aminosäuren am schnellsten in einer wäßrigen Lösung verläuft, die weder Säure noch ,Alkali enthält. Die Tabelle zeigt weiterhin, daß die Racemisierung durch die Anwesenheit von "Säuren oder Basen bei der Mehrzahl dieser Aminosäuren " herabgesetzt wird. '

Leucin oder Valin, die. .bei hohen. Temperaturen sehr beständig sind, lassen sich vollständig racemisieren, wenn man sie in der wäßrigen Lösung einige Stunden auf eine Temperatur oberhalb von 200°C erhitzt. :·,....- ,\_:\_y· ■:■:■'■.■■ . . .· .

Nach der Racemisierung von Aminosäuren in Wasser kann die gebildete racemische Aminosäure aus der Lösung einfach durch Konzentrierung gewonnen werden.

Das Verfahren der Erfindung soll an Hand einiger Beispiele näher erläutert werden.

65 Beispiel 1

0,5 g L-Leucin wurden mit 10 ecm Wasser versetzt, die erhaltene Mischung in einem verschlossenen Rohr 2 Stunden auf 200⁰C erhitzt und aus der nach der Reaktion erhaltenen, Kristalle enthaltenden Lösung unter vermindertem Druck das Lösungsmittel entfernt, wobei nahezu reines DL-Leucin erhalten wurde. Ausbeute: 0,49 g t [«]? == 0,0° (c = 2, 6n —- HCl).

Beispiel 2

... 2,5 g L-Alanin wurden mit 10 ecm Wasser versetzt, die erhaltene Mischung auf 200⁰C gehalten, sodann unter vermindertem Drück- zur Trockene eingedampft, wobei 2,3 g DL-Alanin als farblose Kristalle erhalten wurden. [«]? = 0,0° (c = 10, 6n —HCl).

B e i s ρ ie 1 3

0,6 g L-Valin wurden mit 10 ecm Wasser versetzt und die Mischung 2 Stunden auf 200⁰C gehalten. Messung der spezifischen Drehung ergab, daß 85% der Aminosäure racemisiert worden war.

Bei einem weiteren Versuch wurden 0,6 g l-Valin mit 10 ecm Wasser versetzt und die erhaltene Mischung 15 Minuten auf 250⁰C gehalten. Messung der spezifischen Drehung ergab, daß 95% des Valins racemisiert worden waren. Eine Zersetzung fand kaum statt.

Claims

B e i s ρ i e 1 4

0,5 g L-Phenylalanin wurden nach Versetzen mit 10 ecm Wasser 2 Stunden auf 200⁰C gehalten. Die übliche Messung der spezifischen Drehung ergab, daß die Aminosäure in der so behandelten Mischung vollständig racemisiert worden war. Zersetzung wurde nicht beobachtet.

B e i s ρ i e 1 5

ι 1 g L-Methionin wurde bei einem Versuch mit Wasser versetzt und das Gesamtvolumen auf 10 ecm eingestellt. Die Mischung wurde 2 Stunden auf 18O⁰C gehalten und danach die spezifische Drehung der so Dehandelten Lösungen gemessen. 74°/o der Aminosäure waren racemisiert worden. Eine Zersetzung der Aminosäure hatte nicht stattgefunden.

Beispiele

0,5 g L-Prolin wurden nach Versetzen mit 10 ecm Vasser 4 Stunden auf 170° C gehalten. Messung der pezifischen Drehung ergab, daß 45°/o der Aminoäure racemisiert worden war.

Eine Zersetzung der Aminosäure wurde nicht beobachtet.

B eispiel 7

Eine wäßrige Lösung, die 3,0 g L-Homocysteinsäure und 9,0 ecm Wasser enthielt, wurde 4 Stunden im verschlossenen Rohr auf etwa 190⁰C erhitzt. Nach dem Abkühlen wurde die Lösung aus dem verschlossenen Rohr entfernt und durch Zusatz von 100 ecm Methanol farblose Kristalle erhalten, die abfiltriert, zweimal mit Methanol gewaschen und getrocknet wurden. Gewicht

ίο der Kristalle: 2,9 g. Messung der optischen Drehung ergab den Wert 0. [oc]l³ = 0,0° (2n —HCl). Die Elementaranalyse der Kristalle ergab folgende Werte: C = 26,21%; H = 4,95%; N = 7,61%.
Diese Werte stimmen mit den berechneten Werten

is für Homocysteinsäure überein. Aus der Tatsache, daß die Kristalle beim Papierchromatogramm nur einen einzigen Fleck zeigten, wurde geschlossen, daß die Racemisierung ohne Zersetzung der Homocysteinsäure verlaufen war.

ao . Patentanspruch:

Verfahren zur Racemisierung optisch aktiver «-Aminosäuren, dadurch gekennzeichnet, daß man eine wäßrige Lösung der D- oder L-Form von Alanin, Leucin, Valin, Phenylalanin, Tyrosin, Tryptophan, Methionin, Asparaginsäure, Homocysteinsäure, Arginin oder Prolin in Form der freien Säuren auf eine Temperatur im Bereich von etwa 150 bis 250° C erhitzt.