DE1493697A1 - Verfahren zur Spaltung von Thiolestern aromatischer Carbonsaeuren - Google Patents

Description

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FARBWEPKE HOECHST AG. vorriialii Meister Lucius & Brüning Aktenzeichen: P U 93 697.1 - Fw ^722 B Datum: 25. April 1969

Verfahren zur Spaltung von Thiolestern aromatischer Carbonsäuren

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Spaltung von Thiolestern aromatischer Carbonsäuren, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man Verbindungen der allgemeinen Formel I

R-CO-S-R' (i),

worin R einen gegebenenfalls durch niedermolekulares Alkyl-, Alkoxy- oder Halogen substituierten Phenylrest und R¹ niedermolekulares Alkyl, Cyckloalkyl mit 5-8 C-Atomen, gegebenenfalls durch niedermolekulares Alkyl substituiertes Phenyl oder Phengclkyl, weiterhin den Rest einer Aminosäure oder eines Peptide bedeutet, in Gegenwart von Tetraalkylainmoniumsalzen der elektrolytischen Reduktion unterwirft.

Es ist bereits bekannt, Thiolester von Carbonsäuren durch alkalische Hydrolyse, Alkoholyse und besonders durch Arainolyse zu spalten. Besonderes Interesse besitzen dabei die Thiolester von Aminosäuren und Peptiden, da sie durch Aminolyse in Säureamide bzw. Peptide übergehen und daher in der Peptidchemie als sogenannte "aktive Ester" eingesetzt werden können. Die Acylierung, insbesondere die Benzoylierung von Thiolgruppen enthaltenden Aminosäuren zum Schutz dieser Gruppen ist beispielsweise in Journal of the American Chemical Society 85, 1337 (1963) empfohlen worden.

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Neue Unterlagen

Die Anwendbarkeit dieser Methode ist jedoch begrenzt, da während der Peptidsynthese der Benzoylrest durch Umacylierung auf die Aminkomponente übertragen v/erden kann und unter den Bedingungen der alkalischen Abspaltung der S-Benzoylschut^r/f^ruppe zahlreiche schwer kontrollierbare Nebenreaktionen der Peptide möglich sind. Deshalb hat der Benzoylrest als S-Schutzgruppe in der Peptidchemie bisher keine breite Anwendung gefunden.

Das Verfahren gemäß der Erfindung beseitigt diese Nachteile und bietet einen sehr schonenden Weg zur Spaltung von Thiolestern aromatischer Carbonsäuren. .Als aromatische Carbonsäure kommt bevorzugt Benzoesäure in Frage, die gegebenenfalls durch, niedermolekulares Alkyl, Alkoxy und Halogen substituiert sein kann. Gegebenenfalls vorhandenes Halogen kann unter den Bedingungen der Reaktion gegen Wasserstoff ausgetauscht werden, doch ist dies für das Wesen der Erfindung ohne Bedeutung.

Die verwendeten Tetraalkylammoniumsalze leiten sich von anorganischen Säuren wie Halogenwasserstoffsäure, insbesondere SaIz- und Bromwasserstoffsäure, Schwefelsäure, Phosphorsäure oder Perchlorsäure ab. Auch anorganische Säuren wie Ameisensäure, Essigsäure, Propionsäure und höhere Fettsäuren sowie aromatische Carbonsäuren wie z.B. Benzoesäure kommen als Salzbildner in Betracht. Die Te traalkylanimoniumgruppe hat bis zu k C-Atome pro Alkylrest; vorzugsweise verwendet man Tetramethylammoniumsalze.

Die Reaktion wird in einem Elektrolysiergefäß durchgeführt, in dem Anoden- und Kathodenraum durch ein Diaphragma voneinander getrennt sind. Als Anodenmaterial verwendet man vorzugsweise

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Graphit, doch eignen sich auch Borcarbid und andere Carbide. Als Kathodenmaterial kommen Metalle wie Quecksilber, Blei, Eisen und Platin, vorzugsweise Quecksilber in Betracht.

Als Lösungsmittel eignen sich niedere aliphatische Alkohole, bevorzugt Methanol und ihre Mischungen mit Wasser, ferner V/asser oder wäßrige Lösungen geeigneter Äther vfie Dioxan oder Tetrahydrofuran, N-Alkylamide aliphatischer Carbonsäuren wie Dimethylformamid^ Dirne thylacetamid, N-Methylpyrrolidon, gegebenenfalls unter Zusatz von Wasser. Im Interesse eines schnellen und quantitativen Ablaufs der Reaktion empfiehlt es sich, das Tetraalkylammoniumsalz im-Überschuß zuzusetzen. Be-> sonders günstig hat sich ein Verhältnis von drei Teilen Ammonium- sn.lT zu einem Teil des zu spaltenden Substrats erwiesen, doch gelingt die Reaktion selbstverständlich auch bei einem größeren oder kleineren Mengenverhältnis. Die Reaktionstemperatur liegt bei 0-20°, vorzugsweise 5-10°. Das Ende der Reaktion kündigt sich durch eine starke Viacserstoffentwickluns an. Um eine möglichst quantitative Umsetzung zu erzielen, empfiehlt es sich, die zur Reduktion erforderliche Zeit um l/4 bis l/j5 zu überschreiten.

Zur Isolierung der Thlolverbindung stehen mehrere an sich bekannte Vorfahren zur Verfugung, deren Wahl sich nach der Konstitution des gebildeten Produkts richtet. So kann man sich in Falle vcn Aminosäuren und Peptiden deran Schwerlöslichkeit in geeigneten Lösungsmitteln wie Methanol oder Äthanol zunutzenachen. Ferner lassen sich Thlolverbindungen über geeignete, Gchwer-lösliche Schwerrnetallsalze, 2.B. ihre Quecksilber- oder Kupfersalze und anschließende Zerlegung mit Schwefelwasserstoff Isolieren. Handelt es sich bei den Thiolverbindungen um Derivate von Aminosäuren wie Cystein oder um Peptide mit einer oder mehreren freien Aminogruppen, so erhält man oft schwer-lösliche Salze mit aromatischen Sulfosäuren wie Toluolsulfosäure, ß-Naphthalineulfosäure oder komplizierteren Sulfosäuren, wie

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sie z.B. in J. Biol. ehem. jjT5# 121 (19^2) beschrieben sind. : ■Liegen eine oder mehrere Carboxylgruppen solcher Peptide in freier Form vor, so gelingt die Isolierung oft über Salze mit geeigneten Basen wie z.B. Dicyclohexylamin.

Die Abtrennung vom Tetraalkylammoniumsalz gelingt auch mit Hilfe geeigneter Ionenaustauscher. So kann man die Aminosäure bzw. das Peptid, wenn freie Aminogruppen vorhanden sind, zusammen mit Tetraalkylammonlum an einen stark sauren Ionenaustauscher adsorbieren* Die selektive Elution gelingt dann meist mit Ammoniak oder Ämmonacetatpuffer. In gleicher Weise eignen sich beim Vorliegen freier Carboxylgruppen auch basische Austauscher, wobei die Elution bevorzugt mit Essigsäure durchgeführt wird. Viele basische Peptide werden auch von de« schwach sauren Ionenaustauscher Amberlite IRC-50 Adsorptiv festgehalten, während Tetraalkylaramoniumsalze starker Säuren nicht adsorbiert werden. Die Elution gelingt dann meist leicht mit pyridinhaltigen Puffergemischen.

Handelt es sich bei den Thioverbindungen nicht um Aminosäuren oder Peptide, so gelingt die Isolierung meist leicht durch Extraktion aus wässriger Lösung, Destillation und Kristallisation bzw. durch Kombination dieser Methoden.

Bei dem Verfahren gemäß der Erfindung entstehen nebeneinander Thiole und Alkohole in hoher Ausbeute· Nebenprodukte werden bei der Reduktion nicht gebildet.

Allgemeine Arbeitsvorschrlfti

Für die Elektrolyse wurden jeweils Io Mol des zu spaltenden Substrats zusammen mit 30 mMol Tetramethylamnonlunichlorid in 35 ecm Methanol verwendet. Nach Abkühlung des Reaktionsgemisches auf +5° wird die Tonhülse mit Qraphitanode und KUhI-finger In äas Elektrolyeiergefäß eingesetzt. Der Abstand zwischen Quecksilberoberfläche und Hülsenboden beträgt 0,5 bis 1 om. In den Anodenraum wird Wasser gegeben. Nach Schließen des Stromkreise« steigt die Stromstärke rasch an. Sie wied mit Hilfe

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eines Widerstandes auf 1 Απρ. konstant gehalten. Sind 2 Elektrolysiercefäße in Reihe geschlatot, so werden ca. Ik) Volt angelegt. Vorteilhaft Wird während der Reaktion gerührt. Io Minuten nach Einsetzen der Wasserstoffentwicklung wird die. Elektrolyse abgebrochen und der Reaktionsansatz aufgearbeitet. Normalerweise wird die Reduktion bei Temperaturen zwischen 5° und lo° durchgeführt.

Eine Zusammenstellung der untersuchten Verbindungen und Ausbeuten an Thiol gibt die nachfolgende Tabelle:

S-Acylgruppe	Thiol	Ausbeute •
Benzoyl	Thiophenol	91
H	Benzylmereaptan	85
M ■ . ■	Z-Cys-OH x*	87
W	H-Cys-OH	82
n	Z-Cys-oiy-OCHj	79
	Z-Leu-Cys-Qly-OH	81
η	BOC^Hls-Leu-Cys-Gly-OI	H*' 8o
2-Methyl-benzoyl	H-Cys-OH	81
2-Methoxy- "	It	78
4-Methyl- "	w	8o
4-Methoxy- "	H-Cys-OH	75
2,6-Dichlor-M		73

^x'Verwendung der Aminosäuresyrabole nach E. Brand und J.T.

Edeall, Anau. R«v. Blochem. IjS, 225 (19^7) und 5. Europ. Peptideymposium, Oxford 1962, Pergaraon Press Z * Carbobensoxy-

BOC « tert.-Butyloxycarbonyl-

Beispiel: Spaltung von .i-nenzoyl-L-c jystein

2,25 g (Io milol) C-Benzcyl-L-c^ystein, hergestellt nach J. Amer. Chern. Soc. 8jj>, 1337 (1963), und 3,3 g Tetramethylammoniunchlorid werden In einer Mischung von 5° ecm DimethyI-acetamid und 25 ecm Wasser suspendiert. Man führt die Elektro· lyse bei +5° bis +lo° mit einer Stromstärke von 1 Amp. und einer Spannung von 2o V durch. Durch gelegentliche Zugabe

von 2n HCl verhindert man, daß das p„ im Kathodenraum aiii

kaiisch wird. 15 Min. nach Beginn der Wasserstoffentwicklung wird die Elektrolyse abgebrochen. Man filtriert die Lösung und dampft im Vakuum zur Trockene ein. Der Rückstand wird mit absolutem Äthanol behandelt· Dabei bleiben l,ol g (83 % der Theorie) chromatographisch reines L-C^jrstein zurück.

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Claims (2)

1. Patentanspruch:

   Verfahren zur Spaltung von Thiolestern aromatischer Carbonsäuren, das dadurch gekennzeichnet ist, daß pian Verbindungen der allgemeinen Formel I

   R V CO - S - R¹

   worin R einen gegebenenfalls durch niedermolekulares Alkyl-, Alkoxy-* oder Halogen substituierten Phehylrest und R' niedermolekulares Alkyl, Cycloalkyl mit 5 - 8 C-Atomen, gegebenenfalls durch niedermolekulares Alkyl substituiertes Phenyl oder Phenalkyl, weiterhin den Rest einer Aminosäure oder eines Peptide bedeutet, in Gegenwart von Tetraalkylammoniumsalzen der elektrolytischen Reduktion unterwirft.

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   MeU3 Unterlägen (Art. 7 Sl Abs.
2. 2 Nr. l Satz 3 des Änderungaoec V. 4.