DE1518368C

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Publication number: DE1518368C
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Serin kommt in der Natur in der optisch aktiven L-Form vor, und diese Form ist ein wesentlicher Bestandteil der tierischen Nahrung, während das enantiomorphe D-Serin keine bekannte physiologische Bedeutung besitzt. D-Serin ist aber sehr nützlich als . Zwischenprodukt zur Synthese des Antibiotikums D-Cycloserin.

Synthetisches Serin ist optisch inaktiv und besteht aus gleichen Teilen der beiden enantiomorphen Isomeren. Der Handelswert des synthetischen Serins kann also durch Zerlegung des Gemisches in n- und L-Serin verdoppelt werden.

Das am meisten angewandte Verfahren zur Zerlegung von DL-Serin besteht darin, daß man N-Acyl-DL-serin mit einer optisch aktiven Verbindung wie Brucin oder Chinin als Zerlegungsmittel behandelt, das erhaltene Gemisch der Diastereoisomeren fraktioniert, kristallisiert und die Produkte hydrolysiert. Das N-Acyl-DL-serin kann aber auch durch Einwirkung von Acylase selektiv hydrolysiert werden. Diese Verfahren erwiesen sich als unvorteilhaft, da sie die Verwendung teurer Alkaloide oder die Herstellung des Enzyms erforderlich machen.

Das Verfahren der Erfindung überwindet die oben angeführten Nachteile. "

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Zerlegung des Ammoniumsalzes des racemischen N-Benzoyl-DL-serins in seine optisch aktiven Komponenten, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man eine übersättigte Lösung des racemischen Gemisches in Wasser, Methanol oder einem Gemisch von Wasser und einem Alkanol mit bis zu 3 Kohlenstoffatomen herstellt und entweder

a) das eine der Enantiomorphen in Form von Impfkristallen zu der übersättigten Lösung des racemischen Gemisches zusetzt oder

b) das eine der Enantiomorphen in der Lösung des racemischen Gemisches bei erhöhter Temperatur löst, die Lösung abkühlt und dann die Lösung spontan äuskristallisieren läßt öder

c) das eine der Enantiomorphen in der Lösung des racemischen Gemisches bei erhöhter Temperatur löst, die Lösung abkühlt, die Lösung mit den Kristallen des gleichen Enantiomorphen, das in der Lösung vorherrschend ist, animpft und anschließend das auskristallisierte Enantiomorphe aus der Mutterlauge abtrennt.

Allgemein gesagt, besteht das Verfahren der Erfindung darin, daß man eine übersättigte Lösung von Ammonium-N-benzoyl-DL-serinat in einem Lösungsmittel herstellt, die erhaltene Lösung mit einer der enantiomorphen Komponenten des racemischen Gemisches animpft oder diese Komponente in der Lösung auflöst, um diese enantiomorphe Form gegenüber der anderen in der Lösung überwiegen zu lassen, die vorherrschende enantiomorphe Komponente auskristallisieren läßt und sie aus der Mutterlauge gewinnt.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung stellt man eine übersättigte Lösung des Ammoniumsalzes des racemischen N-Benzoyl-serins her. Dies geschieht in der Weise, daß man das racemische Gemisch bei erhöhter Temperatur, wie später beschrieben, in einer solchen Menge in dem Lösungsmittel auflöst, daß beim Abkühlen eine übersättigte Lösung gebildet wird und die Lösung abkühlt.

Zu der übersättigten Lösung gibt man eine kleine Menge von Kristallen einer der enantiomorphen Komponenten zum Animpfen zu und rührt das Gemisch, um die fraktionierte Kristallisation desjenigen Enantiomorphen zu veranlassen, das in Form von Impfkristallen zugesetzt wurde. Man kann auch eine kleine Menge eines der Enanthiomorphen zusetzen, während die Lösung des racemischen Gemisches heiß ist, um diese enantiomorphe Komponente aufzulösen und gegenüber der anderen in der Lösung vorherrschen zu lassen und dann die Lösung abkühlen, wobei eine spontane Kristallisation desjenigen Enantiomorphen erfolgt, das zu der Lösung zugegeben wurde. Auch die Kombination dieser Verfahren ist möglich. Man verführt dann in der Weise, daß man einen Teil der Kristalle einer der enantiomorphen Komponenten zu der heißen Lösung des racemischen Gemisches zugibt und den restlichen Teil in Form von Impfkristallen zu der abgekühlten, übersättigten Lösung zusetzt, in der eine der enantiomorphen Komponenten gegenüber der anderen vorherrschend ist..

Die bei dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendeten Lösungsmittel sind Wasser, Methanol oder ein Gemisch von Wasser und Alkanol mit bis zu 3 Kohlenstoffatomen.

Das als Ausgangsmaterial dienende Ammoniumsalz des N-Benzoyl-DL-serins kann in der üblichen Weise hergestellt werden, wie sie dem Fachmann bekannt ist. DL-Serin wird beispielsweise mit Benzoylchlorid oder Benzoesäureanhydrid nach dem in der »Zeitschrift der Physiologischen Chemie«, Bd. 56, S. 250, 1908, beschriebenen Verfahren benzoyliert und das erhaltene Produkt anschließend mit wäßrigem oder flüssigem Ammoniak neutralisiert. Der Anteil des zuzusetzenden Enantiomorphen kann mehr als 1 Gewichtsprozent des racemischen Gemisches betragen. Die obere Grenze sollte durch die Wirtschaftlichkeit des Enantiomorphen bestimmt werden. Im allgemeinen werden die besten Ergebnisse mit einem Anteil von 2 bis 12 Gewichtsprozent des racemischen Gemisches erzielt.

Die Temperatur, bei der die Kristallisation durchgeführt wird, ist für die Erfindung nicht kritisch, aber man arbeitet vorzugsweise ungefähr bei Zimmertemperatur, d. h. bei etwa 15 bis 30° C. .

Die Mutterlauge, aus der die erste Fraktion eines der Enantiomorphen abfiltriert worden ist, wird zur Abtrennung des optischen Antipoden des Enantiomorphen wiederverwendet. Sie wird deshalb leingeengt, um sie wieder auf die ursprüngliche Konzentration des racemischen Gemisches zu bringen. Oder man lost bei erhöhter Temperatur in der Mutterlauge eine bestimmte Menge des racemischen Gemisches auf, die vorzugsweise dieselbe Größe hat wie die Menge des vorher abgetrennten Enantiomorphen. Mit diesen Lösungen wiederholt man das Verfahren, das bei dem vorhergehenden Arbeitsgang durchgeführt wurde, um die andere enantiomorphe Komponente abzutrennen, bei der es sich um den optischen Antipoden der enantiomorphen Komponente handelt, die bei der vorhergehenden Operation abgetrennt worden war. Der Arbeitszyklus kann auf diese Weise unbegrenzt wiederholt werden, wobei man nacheinander die beiden enantiomorphen Komponenten abtrennt.

I )as so erhaltene optisch aktive Ammoniurri-N-benzoyl-scrinal kanu hydrolysiert werden und liefert die

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entsprechenden optischen Isomeren des freien Serins. Man verführt dabei in der üblichen Weise, indem man z. B. in verdünnter Salzsäure erwärmt, das erhaltene optisch aktive Serin-hydrochlorid isoliert und die Salzsäure daraus entfernt.

Die Erfindung soll an Hand der folgenden Beispiele im einzelnen erläutert werden.

Beispiel 1

14,50 g Ammoniumsalz des N-Benzoyl-DL-serins und 0,90 g Ammoniumsalz des N-Benzoyl-L-serins werden in 100 ml 95%igem wäßrigem Methanol unter Erwärmen gelöst und auf etwa 30" C abgekühlt.

Zu dem Gemisch werden 0,1 g Ammoniumsalz des N-Benzoyl-L-serins als Impfkristalle zugesetzt. Das Gemisch wird allmählich auf 26" C abgekühlt und weitere 3,5 Stunden bei der gleichen Temperatur gerührt. Dann werden die erhaltenen Kristalle abfiltriert und mit Methanol gewaschen. Nach dem Trocknen werden 2,39 g Ammoniumsalz des N-Benzoyl-L-serins erhalten.

[„]«= +43,2° (D= 1, Wasser).

Die optische Reinheit des Produktes beträgt 98,2%.

. Beispiel' 2'

2,38 g Ammoniumsalz des N-Benzoyl-DL-serins werden unter Erwärmen in der nach dem Abfiltrieren

der im Beispiel 1 erhaltenen Kristalle gewonnenen Mutterlauge gelöst, und die Lösung wird auf etwa 30° C abgekühlt. Die Lösung wird mit 0,1 g Ammoniumsalz des N-Berizoyl-D-serins geimpft und das Gemisch allmählich auf 26⁰C abgekühlt. Es wird dann 4 Stunden bei der gleichen Temperatur gerührt. Die erhaltenen Kristalle werden abfiltriert und mit Methanol gewaschen. Nach dem Trocknen verbleiben 2,52 g Ammoniumsalz des N-Benzoyl-D-serins.

■[«]S¹ = -42,6° (C = 1, Wasser).
Die optische Reinheit des Produktes beträgt 99,1%· B e i s ρ i e 1 3

7,22 g Ammoniumsalz des N-Benzoyl-DL-serins und 0,24 g Ammoniumsalz des N-Benzoyl-D-serins werden in 50 ml 95%igem wäßrigem Methanol unter Erwärmen gelöst. Die Lösung wird allmählich abgekühlt und über Nacht bei 30° C stehengelassen, wobei 1,05 g Ammoniumsalz des N-Benzoyl-D-serins auskristallisieren.

M?- -38,3".-(C - 1, Wasser).

• Die optische Reinheit des Produktes beträgt 87%· Die folgende Tabelle zeigt andere Beispiele für die direkte Zerlegung des Ammoniumsalzes des N-Benzoyl-serins nach der Erfindung, bei denen das gleiche Verfahren wie im Beispiel 1 beschrieben unter verschiedenen Bedingungen wiederholt wird.

	Ausgangsgemische	Impfkristalle	Kristallisations	Erhaltene Produkte	optische Reinheit	O]S¹C=I, in Wasser
	Ammonium-N-benzoyl-DL-serinat	1,00 g des	bedingungen		100%	+44,0
Beispiel	8,00 g in 52 ml 95%igem	L-Iso-	6 Stunden	Ausbeuten ·
4	wäßrigem Methanol	meren	stehen	L-Isomeres
			lassen bei	1,5 g
	Ammonium-N-benzoyl-DL-serinat	0,05 g des	30° C		95,5%	+42,0
	4,61 g, Ammonium-N-benzoyl-	L-Isome-	1,5 Stunden
5	L-serinat 0,23 g in 50 ml	ren	rühren bei	L-Isomeres
	90%igern Isopropanol		30° C	0,54 g
	Ammonium-N-benzoyl-DL-serinat	1,50 g des			98,2%	+43,2
	9,00 g in 50 ml Methanol	L-Isome-	1 Stunde
6		ren	stehen	L-Isomeres
			lassen bei	2,40 g
	Ammonium-N-benzoyl-DL-serinat	0,10 g des	25° C		93,2%.	-41,0
	, 7,50 g, Ammonium-N-benzoyl-	D-Iso	3 Stunden
.7	D-serinat 1,00 g in 50 ml	meren	rühren	D-Isomeres
	90%igem wäßrigem Äthanol		bei 28° C	1,80 g

Die Gewinnung des freien Serins aus dem Ammoniumsalz des N-Benzoylderivats kann in folgender Weise durchgeführt werden: 4,52 g Ammoniumsalz des N-Benzoyl-L-serins und 45,2 ml 6 n-Salzsäure werden auf einem ölbad 8 Stunden am Rückfluß erwärmt. Die erhaltene Lösung wird filtriert und das Filtrat mit Äther extrahiert. Die wäßrige Schicht wird zur Trockne gedampft und rohes L-Serin-hydroehlorid als Rückstand erhalten. Das Produkt wird in 50 ml Wasser gelöst und die Lösung durch eine Säule mit Amberlite IR-120 in Η-Form geschickt, um das i.-Serin-hydrochlorid auf dem Harz zu absorbieren. Das Harz wird dann mit 5%igem wäßrigem Ammoniak eluiert und das Eluat zur Trockne gedampft, wobei 1,83 g rohes L-Serin anfallen. Das rohe L-Serin wird aus wäßrigem Äthanol umkristallisiert und ergibt 1,39 g L-Serin.

■[«]"= +15,2" (C = 2, in N-Salzsäure).

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Zerlegung des Ammoniumsalzes des racemischen N-Benzoyl-nL-serins in seine optisch aktiven Komponenten, dadurch gekennzeichnet, daß man eine übersättigte Lösung des racemischen Gemisches in Wasser, Methanol oder einem Gemisch von Wasser und

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einem Alkanol mit bis zu 3 Kohlenstoffatomen herstellt und entweder

a) das eine .der Enantiomorphen in Form von Impfkristallen zu der übersättigten Lösung des racemischen Gemisches zusetzt oder

b) das eine der Enantiomorphen in der Lösung des racemischen Gemisches bei erhöhter Temperatur löst, die Lösung abkühlt und dann die Lösung spontan auskristallisieren läßt Oder .

c) das eine der Enantiomorphen in der Lösung des f ücemischen Gemisches bei erhöhter Temperatur löst, die Lösung abkühlt, die Lösung mit den Kristallen des gleichen Enantiomorphen, das in der Lösung vorherrschend ist, animpft und anschließend das auskristallisierte Enantiomorphe aus der Mutterlauge abtrennt.

'2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die gleichen Arbeitsschritte nach der Wiederherstellung der ursprünglichen Übersättigung mit der Mutterlauge durchführt, indem man sie einengt oder eine weitere Menge des racemischen Gemisches zusetzt und bei erhöhter Temperatur auflöst, vorzugsweise die gleiche Menge, die der Menge des abgetrennten Enantiomorphen entspricht, sodann das andere Enantiomorphe, bei dem es sich um den optischen Antipoden des vorher erhaltenen Enantiomorphen handelt, hinzufügt und nach der Kristallisation abtrennt und diesen Arbeitszyklus wiederholt, indem man nacheinander die beiden Enantiomorphen abwechselnd abtrennt. : ; ^;

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Kristallisation bei einer Temperatur von 15 bis 45" C durchfuhrt. '■■'■■:■■'■