DE1518048C3 - Verfahren zur Herstellung von Peptiden mit einem oder mehreren Hydroxy-aminosäureresten - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von Peptiden mit einem oder mehreren Hydroxy-aminosäurerestenInfo
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Description
Viele biologisch wirksame, natürlich.vorkommende Peptide enthalten verschiedene Aminosäurereste mit
einer Hydroxylgruppe. Zahlreich vertreten sind Serin, Threonin und Tyrosin und weniger zahlreich 5-Hydroxylysin
und 4-HydroxyproIin. Die Synthese dieser Peptide ist wegen der Reaktionsfähigkeit der Hydroxylgruppe
nicht einfach.
Es ist bereits bekannt, bei der Synthese von Peptiden, d. h. der Herstellung von Peptidverbindungen, die
reaktionsfähigen Gruppen wie — NH2, — COOH und
— SH vorübergehend zu blockieren. Auch bei der Synthese von Peptiden, die einen oder mehrere Reste
von Hydroxy aminosäuren enthalten, empfiehlt sich
zur Vermeidung von Nebenreaktionen, z. B. der Wanderung einer Acylgruppe von einem Stickstoffatom an
ein Sauerstoffatom, der vorübergehende Schutz der Hydroxylgruppe durch die Einführung einer den
Sauerstoff blockierenden Gruppe. Die Einführung einer solchen Gruppe muß mit sehr guter Ausbeute
erfolgen. Ferner muß die schützende Gruppe unter den Bedingungen der Entstehung der Peptidbindungen erhalten
bleiben.und nach erfolgter Synthese ohne Spaltung der Peptidbindungen wieder abgespalten werden
können. W. Grassma η η und E. W ü η s c h, in L. Zechmeister, »Progress in the chemistry of
organic natural products«, 1956, Bd. 13, S. 482 bis 487, gaben einen Überblick über eine Anzahl den Sauerstoff schützender Gruppen; doch weisen alle diese
Gruppen Nachteile auf und kommen sehr selten allein zur Anwendung.
In der USA.-Patentschrift_2 139 359 wird die Herstellung
gemischter tertiärer Äther durch Reaktion von Isobuten mit einem aliphatischen sekundären oder [so-Alkohol
mit mindestens 5 Kohlenstoffatomen be- » schrieben. Diese Äther lassen sich als LösungSr und
Verdünnungsmittel verwenden. In HeIv. Chim Acta, 1961, Bd. 44, S. 1137, wird die Umwandlung von
Aminosäurecarboxylgruppen in terL-Butylestergruppen
durch Umsetzung mit Isobuten beschrieben. Die Abspaltung dieser Estergruppen durch Einwirkung
von Trifluoressigsäure wird in HeIv. Chim. Acta, 1961, Bd. 44, S. 1141, beschrieben. In B e i 1 s t e i n, Handbuch
der Organischen Chemie, 4. Auflage, Ergw. III, Bd. 1, S. 1577 (1958), wird gesagt, daß Methyl- und
Äthyl-tert -butyläther durch Einwirkung von lO°/o'ger
Schwefelsäure langsam zersetzt werden.
Es wurde nun festgestellt, daß bei der Synthese von Peptiden mit einem oder mehreren Hydroxyaminosäureresten
die Hydroxylgruppen vorübergehend geschützt werden können, indem man sie in O-t.Butyläthergruppen
umwandelt. Erfindungsgemäß ist das Verfahren zur Herstellung von "Peptiden mit einem
oder mehreren Hydroxyaminosäureresten durch Kondensation von an der Hydroxylgruppe geschützten
Hydroxyaminosäurederivaten oder von Peptidderivaten, welche eine oder mehrere an der Hydroxylgruppe
geschützte Hydroxyaminosäurereste enthalten, mit Aminosäuren, Peptiden oder deren Derivaten,
dadurch gekennzeichnet, daß die Hydroxylgruppe(n) durch tertiäre Butyläthergruppe(n) geschützt ist (sind)
und daß nach der Kondensation diese tertiäre(n) Butyläthergruppe(n) durch Behandlung mit einer
Säure abgespaltet wird (werden). Während der Bildung der neuen Peptidbindungen bleibt die O-t.Butyläthergruppe
fest an die entsprechende Aminosäure oder das Peptid gebunden und kann nach Beendigung der Synthese
leicht wieder mit Hilfe einer Säure, vorzugsweise wasserfreier Trifluoressigsäure, gegen deren Einwirkung
die Peptidbindungen bei Zimmertemperatur beständig sind, abgespalten werden.
Bei dem erfindungsgemäßen Schutz der Hydroxylgruppe bleibt die optische Aktivität vollkommen erhalten.
Die Ausbeuten bei der Einführung der O-t.Butyläthergruppe und ihrer Wiederabspaltung sind sehr
hoch. Auch erweist sich die O-t.Butyläthergruppe gegen eine Hydrierung sowie gegen die Einwirkung
alkalischer Reaktionspartner als durchaus widerstandsfähig.
-Die schützende O-t.Butyläthergruppe kann durch
Zugabe der Hydroxyaminosäure oder des Peptids zu Isobuten in Gegenwart einer geringen Menge einer
katalytisch wirkenden Säure eingeführt werden. Hierbei wird ein Überschuß an Isobuten verwendet. Die
Reaktion verläuft nach dem Schema
R — "OH + CH2 = C(CHs)2 —v R — O — C(CH3)3
worin R den Rest eines N-Acylhydroxyaminosäureesters
oder eines N-Acylhydroxypeptidesters darstellt. Somit kann als Ausgangssubstanz eine Aminosäure
oder ein Peptid verwendet werden, deren Carboxylgruppe bereits, wie gewöhnlich, in den Methyl- oder
Äthylester übergeführt worden ist. Es ist jedoch nützlich, als Ausgangssubstanz eine nicht veresterte Aminosäure
oder ein solches Peptid zu verwenden, da während der Einwirkung eines Isobuten Überschusses nicht
nur eine Verätherung der Hydroxylgruppe eintritt, sondern gleichzeitig auch eine Veresterung zum
t.-Butylester, gemäß dem folgenden Reaktionsschema
R — (OH) — COOH + 2CH2 = C(CH3)2
-VR-(O-BuO-COOBu'
in dem R den Rest einer N-Acylhydroxyaminosäure oder eines Peptids darstellt.
Die Reaktion der Einführung der den Sauerstoff schützenden Gruppe wird in einer Lösung oder
Suspension der N-Acylhydroxyaminosäure oder des Peptids in einem neutralen organischen Lösungsmittel
oder in flüssigem Isobuten durchgeführt. Als Beispiele von sehr geeigneten organischen Lösungsmitteln seien
genannt: Methylenchlorid, Chloroform, Tetrachlorkohlenstoff, Nitromethan und Dioxan.
Zur Erzielung einer hohen Ausbeute muß ein wesent-
licher Überschuß an Isobuten verwendet werden. Soll
gleichzeitig eine Carboxylgruppe verestert werden, ist ein bedeutender Überschuß an Isobuten zu verwenden,
vorzugsweise die etwa lOfache molare Menge für jede umzuwandelnde Hydroxyl- und Carboxylgruppe.
Die Reaktion wird vorzugsweise bei Zimmertemperatur oder einer niedrigeren Temperatur in einer
Druckflasche durchgeführt. Bei Zimmertemperatur ist die Umwandlung nach ungefähr 6 bis 10 Stunden vollständig.
Die in dieser Reaktion erreichte Ausbeute an dem t.-Butylester der N-Acyl-O-t.Butylaminosäure
oder dem Peptid ist sehr gut und praktisch quantitativ.
Nach Beendigung der Peptidsynthese, die in üblicher Weise durchgeführt werden kann, können die verschiedenen
Schutzgruppen in bekannter Weise unter Entstehung des freien Peptids wieder abgespalten werden.
Beispielsweise kann die vorzugsweise benutzte N-Benzyloxycarbonylgruppe durch Hydrierung abgespalten
werden.
Die O-t.Butyläthergruppe wird durch Behandlung
des Äthers mit einer Säure abgespalten, wobei die Peptidbindung erhalten bleibt. Zu .diesem Zweck
können sowohl wäßrige als auch wasserfreie Säuren verwendet werden. Die Abspaltung wird bei Zimmertemperatur
oder bei einer niedrigeren Temperatur durchgeführt. Die Verwendung von wasserfreier Trifluoressigsäure
wird bevorzugt. Als Beispiele von wäßrigen Säuren seien die anorganischen Säuren, wie
Chlorwasserstoff säure und Schwefelsäure, und als organische Säure Trichloressigsäure genannt. Als
wasserfreie Säuren können Chlorwasserstoffsäure und Phosphorsäure verwendet werden. Man kann auch die
die NH2-Gruppe blockierende Benzyloxycarbonylgruppe und die die Hydroxylgruppe blockierende
Gruppe durch Lösen des geschützten Peptids bei Zimmertemperatur oder einer niedrigeren Temperatur
in wasserfreier Trifiuoressigsäure gleichzeitig abspalten,
wobei Ausbeuten von über 80% erzielt werden.
B e i s ρ i· e 1 1
Synthese von L-Asparaginyl-L-threonin
Synthese von L-Asparaginyl-L-threonin
a) t.Butylester von N-Benzoyloxycarbonyl-L-Asparaginyl-O-t.-butyl-L-threonin
Einer Lösung von 1,00 g t.Butylester des O-t.Butyl-L-threonins
in 4 ml Dimethylformamid wurde eine Lösung von 2,0 g N-Benzyloxycarbonyl-L-asparaginp-nitrophenylester
in 4 ml Dimethylformamid zugegeben und die gelbe Lösung 24 Stunden bei Zimmertemperaturstehengelassen.
Durch Wasserzugabe wurde ein öliger Niederschlag erhalten, der in Äthylacetat aufgenommen wurde. Die erhaltene Lösung wurde mit
Wasser geschüttelt, über Natriumsulfat getrocknet und das Lösungsmittel unter vermindertem Druck abdestilliert.
Der ölige Rückstand wurde in Benzol aufgenommen, und durch Zugabe von Petroläther wurden
2 g (97 °/o) eines Niederschlages erhalten. Nach Umkristallisieren erhielt man 1,9 g Substanz, F. 112 bis
1140C, [«]?-2,3° (c = 2,60, Dimethylformamid).
Die Kristalle wurden bei Zimmertemperatur unter 0,1 Torr über Phosphorpentoxyd getrocknet und
analysiert.
Gefunden ... C 60,0%, H 7,8 %, N 8,9 %;
berechnet ... C 60,11%, H 7,78%, N 8,76%.
C24H37N3O7 (479,58)
berechnet ... C 60,11%, H 7,78%, N 8,76%.
C24H37N3O7 (479,58)
b) t.Butylester von L-Asparaginyl-O-t.butyl-L-threonin
Aus 500 g t.Butylester von N-Benzyloxycarbonyl-L-asparaginyl-O-t.butyl-L-threonin
wurde in üblicher Weise unter Anwendung eines Pd/BaSO4-Katalysators
in Wasserstoffatmosphäre die Carbobenzoxylgruppe abgespalten. Nach Abtrennung des Katalysators und
Abdestillieren des Lösungsmittels erhielt man 3,51 g
ίο (98%) eines kristallinen Produktes, _F. 145°C. Die
Substanz wurde aus einem Äthanol-Äther-Gemisch, dem Petroläther zugesetzt wurde, umkristallisiert. Die
erhaltenen Kristalle, F. 1490C, [*]? +3° (c = 1,27,
Dimethylformamid) wurden nach Trocknen bei 603C/
0,1 Torr analysiert.
Gefunden ... C 35,5%,. H 9,0%, N 12,1%;
berechnet ... C 35,63%, H 9,05%, N 12,16%.
berechnet ... C 35,63%, H 9,05%, N 12,16%.
C18H31N3O5 (345,45)'
20
20
c) L-Asparaginyl-L-threonin
200 mg t.Butylester von L-Asparaginyl-O-t.butyl-L-threonin
wurden bei 00C in 5 ml Trifiuoressigsäure gelöst und die Lösung 1 Stunde im Eisbad und anschließend
1 Stunde bei Zimmertemperatur stehengelassen. Danach wurde der Überschuß von Trifiuoressigsäure
unter vermindertem Druck entfernt, der Rückstand in wenig Wasser gelöst und die Lösung an
einer Ionenaustauschersäule chromatographiert. Das Filtrat wurde unter vermindertem Druck eingedampft
und der Rückstand im Hochvakuum über Phosphorpentoxyd getrocknet. Man erhielt 120 mg (84%) eines
amorphen Produktes, F. etwa 1300C, [x]V —3;
ic = 1,90, Wasser).
61 mg des amorphen Produktes wurden in Wasser gelöst und mit einem Überschuß einer wäßrigen Pikrolonsäurelösung
versetzt. Nach Abkühlen und Stehen im Eisschrank über Nacht wurden die gebildeten gelben
Kristalle abfiltriert und nach Trocknen bei 1003C/
0,1 Torr 179 mg, F. 200 bis 202° C (Zersetzung) erhalten. Nach Umkristallisieren aus einem Äthanol-Wasser-Gemisch
blieb der Schmelzpunkt unverändert.. [oc]o +7°, (c = 2,24, Dimethylformamid).
Gefunden ... C 42,3%, H 4,9%, N 19,1%;
berechnet ... C 41,94%, H 4,89%,, N 19,02%. C18H23N7O10H2O (515,45)
berechnet ... C 41,94%, H 4,89%,, N 19,02%. C18H23N7O10H2O (515,45)
Das L-Asparaginyl-L-threonin ist das endständige Dipeptid des Pankreashormons Glucagon.
t.Butylester von N-Phthaloyl-L-methionyi-
L-asparaginyl-O-t.butyl-L-threonin
a) N-Phthaloyl-L-methionin
Nach dem Verfahren von G. H. L. N e f k e η s und Mitarbeitern (Rec. Trav. Chim., 1960, Bd. 79, S. 688)
wurde diese Verbindung in einer Ausbeute von 66%, F. 125 bis 126°C, [x]l1 -78,4° (c = 4,63, Dimethylformamid)
hergestellt.
b) N-Phthaloyl-L-methionin-p-nitrophenylester
Diese Verbindung wurde durch Reaktion von N-Phthaloyl-L-methionin mit p-Nitrophenol mit Hilfe
von Dicyclohexylcarbodiimid hergestellt. Die Ausbeute
betrug 81%, F. 97 bis 98°C, [λ]V -89,8° (c = 2,36, Dimethylformamid).
c) 2,43 g t.Butylester von L-Asparaginyl-O-t.Butyli-threonin
und 3,20 g des p-Nitrophenylesters von N-Phthaloyl-L-methionin wurden nacheinander in
20 ml Dimethylformamid gelöst. Nach 24 Stunden Stehen bei Raumtemperatur wurde das erhaltene Gemisch
in üblicher Weise aufgearbeitet. Als Rückstand erhielt man ein ö|, das beim Verreiben mit Äther
kristallisierte. Die Ausbeute an dem Peptid betrug 3,46 g (81 %)· Durch Umkristallisieren aus einem
Benzol-Heptan-Gemiscb erhielt man Kristalle, F.165°- Benzol - Heptan - Gemisch erhielt man Kristalle,
F. 165°C, [rc]V -9,40°, (c = 2,13, Dimethylformamid).
Nach Trocknen bei 60°C/0,l Torr wurden die Kristalle analysiert.
Gefunden ... C 57,5%, H 7,0%, N 9,2%;
berechnet ... C 57,41%, ,H 6,98%, N 9,23%.
C29H42N4O ,S (606,75)
berechnet ... C 57,41%, ,H 6,98%, N 9,23%.
C29H42N4O ,S (606,75)
Durch Abspaltung der t.Butylgruppen nach dem in den vorangegangenen Beispielen beschriebenen Verfahren
erhielt man N-Phthaloyl-L-methionyl-L-asparaginyl-L-threonin,
das nach Abspaltung der Schutzgruppe am Stickstoff das endständige Tripeptid L-Methionyl-L-asparaginyl-L-threonin des Glucagons
ergab.
Claims (2)
1. Verfahren zur Herstellung von Peptiden mit einem oder mehreren Hydroxyaminosäureresten
durch Kondensation von an der Hydroxylgruppe geschützten Hydroxyaminosäurederivaten oder von
Peptidderivaten, welche eine oder mehrere an der Hydroxylgruppe geschützte Hydroxyaminosäurereste
enthalten, mit Aminosäuren, Peptiden oder deren Derivaten, dadurch gekennzeichnet,
daß die Hydroxylgruppe(n) durch tertiäre Butyläthergruppe(n) geschützt ist (sind) und daß
nach der Kondensation diese tertiäre(n) Butyläthergruppe(n) durch Behandlung mit einer Säure
abgespalten wird (werden). »5
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Säure wasserfreie Trifluoressigsäure
verwendet.
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