DE1768637C3 - Verfahren zur Herstellung von tert-Butoxycarbonylaminoverbindungen - Google Patents

Description

gekennzeichnet, daß man die Aminosäure in Form j_j ^j r

ihres Alkaiimetallsalzes verwendet. ²

»5 in der R die Aminogruppe oder den Rest einer Carbon-

säure oder deren Salz bedeutet, in einem wäßrigen

Medium unter Rühren bei einer Temperatur von -10 bis 4-3O°C.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung Das Verfahren ist von Vorteil bei der Herstellung

von tert.-Butoxycarbonylverbindungen, nämlich tert.- 3» von tert.-Butoxycarbonylhydrazid als Zwischenpro-

Butoxycarbonylhydrazid und tert.-Butoxycarbonyl- dukt für die Synthese von tert.-Butylazidoformiat, das

aminosäuren. als tert.-Butoxycarbonylierungsmittel brauchbar ist

Bekanntlich wird die tert.-Butoxycarbonylgruppe Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht weiter

als Schutzgruppe für die Aminogruppe von Amino- ein Verfahren zur tert.-Butoxycarbonylierung von

säuren insbesondere bei der Peptidsynthese ver- 35 Aminosäuren mittels tert.-Butoxycarbonylchlorid in

wendet. Die Einführung von tert.-Butoxycarbonyl- einer Stufe.

gruppen wurde bisher mittels eines kostspieligen Das tert.-Butoxycarbonylchlorid kann in bekannter Reagenzes wie tert.-Butylazidoformiat (vgl. Fieser, Weise erhalten werden, z.B. durch Umsetzung von Reagents for Organic Synthesis, John Wiley Verlag, tert.-ButylalkohoI mit Phosgen in einem organischen New York 1967, S. 85) durchgeführt. Ein billiges 40 Lösungsmittel wie Methylenchlorid, Äther, Tetra-Reagenz, nämlich tert.-Butoxycarbonylchlorid, konnte hydrofuran oder Dioxan in Gegenwart oder Abwesenzur Herstellung von tert.-Butoxycarbonylaminosäuren heit eines tertiären Amins wie Pyridin, -\-PicoIin, bisher nicht mit Erfolg verwendet werden, da bekannt y-Picolin, Triäthylamin oder Ν,Ν-Dimethylanilin, ist, daß diese Verbindung sich bei 10⁰C weitgehend gewöhnlich bei einer Temperatur zwischen 0 und zersetzt und sehr leicht hydrolysiert wird (J. Am. Chem. 45 - 6O⁰C. Obwohl tert.-Butoxycarbonylchlorid mit Hy-Soc, Bd. 70, S. 2967 [1948]). Deshalb hat man tert.- drazin oder einer Aminosäure im isolierten Zustand Butoxycarbonylchlorid in situ hergestellt und mit umgesetzt werden kann, ist die Verwendung des verschiedenen Reaktionspartnern umgesetzt (J. Org. Reagenzes in der Lösung aus dem Herstellungs-Chem., Bd. 29, S. 1168 [1964], J. Am. Che-n. Soc, verfahren von praktischem Vorteil.
Bd. 88, S. 852 [1966] und Tetrahedron Letters, Bd. 39, 50 Wird Hydrazin mit tert.-Butoxycarbonylchlorid S. 4765 [1966]). Lediglich einmal wurde versucht, umgesetzt, so kann ersteres als Hydrazinhydrat eintert.-Butoxycarbon >}chlorid unter verschiedenen Re- gesetzt werden. Die Reaktion kann vorzugsweise bei aktionsbedingungen für die einstufige Einführung der einer Temperatur um 0"C durchgeführt werden, und tert.-Butoxycarbonylgruppe in Aminosäuren zu ver- es ist nicht notwendig, gemäß dem bekannten Verwenden, jedoch mit unbefriedigendem Ergebnis (J. 55 fahren bei extrem niedriger Temperatur zu arbeiten. Am. Chem. Soc, Bd. 79, S. 6180 [1957]). Bei einem Als Reaktionsmedium kann ein organisches Lösungsmehrstufigen Verfahren wurde tert.-Butoxycarbonyl- mittel wie Äther oder Toluol vorzugsweise verwendet chlorid für die Umsetzung mit Hydrazin zum tert.- werden. Die Ausbeute an tert.-Butoxycarbonylhy-Butoxycarbonylhydrazid gemäß Experientia, Bd. 21, dra/id erreicht gewöhnlich etwa 70"/₀ oder mehr, S. 418 (1965) verwendet, wobei das Hydrazid ein 60 bezogen auf den als Ausgangsmaterial zur Herstellung Zwischenprodukt bei der Synthese von tert.-Butyl- von tert.-Butoxycarbonylchlorid verwendeten tert.-azidoformiat ist, das als solches ein Mittel zur Ein- Butylalkohol.

führung der tert.-Butoxycarbonylgruppe ist. Da jedoch Wird eine Aminosäure mit tert.-Butoxycarbonyl-

bekannt ist, daß tert.-Butoxycarbonylchlorid wenig chlorid umgesetzt, z. B. Alanin, Arginin, Asparagin,

stabil ist, wurde die Reaktion mit Hydrazin bei einer 65 Asparaginsäure, Cystein, Cystin, Glutamin, Glutamin-

Temperatur unter —6O⁰C und unter Ausschluß von säure. Glycin, Histidin, Hydroxylysin. Hydroxy·

Wasser durchgeführt, wobei also kein Hydrazinhydrat prolin. Isoleucin, Leucin, Lysin, Methionin, Norleucin,

verwendet wurde, das leicht verfügbar ist, sondern das Norvalin, Ornithin, Phenylalanin, Prolin, Serin,

Threonin, Thyronin, Tryptophan, Tyrosin, Valin, so (0,1 Mol), die gemäß Beispiel 1 hergestellt worden sollte diese in Form des Alkalimetallcarboxylates ver- war, sowie 50 ml einer 2 n-Natriumhydroxydlösung wendet werden. Bei der Umsetzung ist bevorzugt in tropfenweise zugefügt, so daß die Reaktion im al-Gegenwart eines säurebindenden Mittels wie Pyridin, kaiischen Medium abiäuft. Das Reaktionsgemisch Triäthylamin, Natriumbicarbonat, Natriumcarbonat, 5 wird 1 Stunde bei der gleichen Temperatur und 2 Stun-Natriumhydroxyd oder einer anderen Base zu arbeiten. den bei Raumtemperatur gerührt. Das Reaktions-Ais Reaktionsmedium kann Wasser oder ein Gemisch gemisch wird mit 3%iger Salzsäure auf einen pH-von Wasser mit einem organischen Lösungsmittel wie Wert 3 eingestellt, mit Natriumchlorid gesättigt und Tetrahydrofuran, Dioxan oder einem niedrigen Alka- mit 100 ml Äthylacetat extrahiert. Die Wasserschicht no! verwendet werden. Um eine möglichst hohe Aus- io wird zweimal mit 50 ml Äthylacetat gewaschen. Der beute an tert.-Butoxycarbonylaminosäuren, bezogen Äthylacetatextrakt und die Waschflüssigkeit werden auf die jeweilige Aminosäure, zu erhalten, wird emp- vereinigt und mit l°/_oiger Salzsäure und dann mit fohlen, das tert.-Butoxycarbonylchlorid in einem gesättigter Natriumchloridlösung gewaschen. Die erÜberschuß von etwa 50% gegenüber der Aminosäure haltene Athylacetatlösung wird getrocknet und unter zu verwenden. 15 vermindertem Druck eingeengt. Der Rückstand wird

Das erfindungsgemäße Verfahren in bevorzugten aus einem Gemisch von Äthanol und Wasser um·

Ausführungsformell wird durch folgende Beispiele kristallisiert. Es werden 15,5 g N-tert.-Butoxycarbonyl-

erläulert. - L-leucin-monohydrat vom F. 82 bis 84°C erhalten.

_B ζ ■ , λ Die Ausbeute beträgt 62°/₀ (bezogen auf tert-Butyl-

^p ao alkohol). [*]? = -24,1° (c = 2, Essigsäure).

Zu einer Lösung; von 3 Mol Phosgen in 3,5 1 Äther _Berechnet für C₁₃H₂₃NO₅ N 5,62%;

werden 185 g (2,5 Mol) tert.-Butylalkohol zugegeben _oef_nilden N 5 66°/

und das erhaltene Gemisch auf -20 bis -40⁰C ge- ^iunoen >,oo ,₀.

kühlt. Nach tropfenweiser Zugabe einer Lösung von Beispiel 3

2,5 Mol Pyridin im 1000 ml Äther unter Rühren wird »5

das erhaltene Gemisch 2 Stunden bei -20⁰C weiter- In einem Gemisch aus 250 rcl Tetrahydrofuran und gerührt. Das als Nebenprodukt ausfallende Pyridin- 50 ml einer 4 n-Natriumhydroxydlösung von 0⁰C tiydrochlorid wird, abfiltriert und mit wenig Äther werden 13,1 g (0,1 Mol) L-Leucin unter Rühren gelöst jgewaschen. Die ätherische Waschflüssigkeit wird mit und 36 ml einer ätherischen Lösung von tert.-Butoxvdem Filtrat vereinigt und bei —10° C unter vermin- 30 carbonylchlorid (0,1 Mol), die gemäß Beispiel 1 herdertem Druck 2ur Entfernung von Phosgen und Äther gestellt worden war, tropfenweise bei —5 bis 0⁰C eingeengt. Die so hergestellte ätherische Lösung von zugefügt. Das erhaltene Gemisch wird 1 Stunde bei tert.-Butoxycarbonylchlorid (900 ml) wird bei — 20⁰C der gleichen Temperatur und 2 Stunden bei Raumim Kühlschrank gelagert. temperatur gerührt. Das Reaktionsgemisch wird mit

Zu 500 ml Äther werden 250 g (4 Mol) 80%iges 35 3%iger Salzsäure auf einen pH-Wert 3 eingestellt und

Hydrazinhydrat zugegeben und das Gemisch auf —2 mit 300 ml Äthylacetat extrahiert. Die wäßrige

bis +2⁰C gekühlt Etwa 350 ml der ätherischen Lö- Schicht wird zweimal mit 50 ml Äthylacetat gewaschen,

sung von tert.-Butoxycarbonylchlorid (etwa 1,0 Mol) Der Äthylacetatextrakt und die Waschflüssigkeit

werden mit Äther auf 1000 ml verdünnt und zur werden vereinigt, mit Natriumchlorid gesättigt und

Hydrazinhydratlösung unter heftigem Ruhren inner- 40 mit l%iger Salzsäure und anschließend mit Wasser

halb von 3 Stunden zugegeben. Es wird 2 Stunden gewaschen. Die erhaltene Athylacetatlösung wird ge-

bei —2 bis K 2° C weitergerührt. Das Reaktions- trocknet und unter vermindertem Druck eingeengt,

gemisch wird in die ätherische Schicht und die wäßrige Der Rückstand wird aus einem Gemisch aus Äthanol

Schicht aufgetrennt. Die Ätherschicht wird dreimal und Wasser umkristallisiert. Es werden 17 g N-tert.-

mit 150 ml gesättigter Natriumchloridlösung ge- +5 Butoxycarbonyl-L-leucin-monohydrat vom F. 84 bis

waschen. Die wäßrige Schicht und das Waschwasser 86°C erhalten. Die Ausbeute beträgt 68% (bezogen

werden vereinigt und dreimal mit 100 ml Äther extra- auf tert.-Butylalkohol). [>]?" = —24,1° (c == 2,

hiert. Essigsäure).

Der Ätherextrakt wird mit 50 ml gesättigter Na- Berechnet für C₁₁H₈₃NO₅ N 5.62%;

tnumchlortdlösunig gewaschen und mit der Äther- 5» gefunden N 5,65°/.
schicht vereinigt. Die vereinigten Ätherlösungen werden getrocknet und unter vermindertem Druck ein- Beispiel 4
geengt und 98 g rohes tert.-Butoxycarbonylhydrazid

vom F. 38 bis 40⁰C erhalten. Bei der Destillation In einem Gemisch aus 400 ml 1,75 n-Natriumunter vermindertem Druck wird reines tert.-Butoxy- 55 hydroxydlösung und 100 ml Tetrahydrofuran von O⁰C carbonylhydrazid (92 g) erhalten, das beim Stehen in werden unter Rühren 25 g (0,281 Mol) /3-Alanin der Kälte Nadeln vom F. 39,5 bis 41,5° C bildet. Die gelöst und 150 ml einer ätherischen Lösung von tert.-

Ausbeute beträgt 70,5%. Butoxycarbonylchlorid (0,42 Mol), das gemäß Bei-

ür PHNO N ?i ?n<>/ · ^sP^{iel l} hergestellt worden war, tropfenweise bei -3

^{ur C}5^H"^N*°* J 21,20 o, _5o ^ _+3OC * _{Das erhaltene Gemisch wird wie}

^{N 20>95 /o}· im Beispiel 2 umgesetzt und aufgearbeitet. Nach

_R · - . ₀ Umkristallisieren aus Petroläther werden 48 g N-tert.-

^{e spie} Butoxycarbonyl-/5-alanin vom F. 79 bis 80⁰C er-

In 100 ml einer n-Natriumhydroxydlösung von 0⁰C halten. Die Ausbeute beträgt 90% (bezogen auf werden 13,1g (0,1 Mol) L-Leucin gelöst und 30 ml 65 /5-Alanin).
Tetrahydrofuran zugefügt. Zum Reaktionsgemisch

werden unter Röhren bei —3 bis +3⁰C 36 ml einer Berechnet für C₈Hi₅NO₄ N 7,40%;

ätherischen Lösung von tert-Butoxycarbonylchlorid gefunden N 7,38%.

Beispiel 5

0,1 Mo! einer Aminosäure werden in n-Natriumhydroxydlösung (0,1 Mol) bei 0⁰C gelöst und eine worden war, und eine 2 n-Natriumhydroxydlösung (0,1 MoI) tropfenweise unier Rühren zugefügt. Das erhaltene Gemisch wird wie gemäß Beispiel 2 aufgearbeitet, und es werden die in folgender Tabelle

ätherische Lösung von tert.-Butoxycarbonylchlorid 5 aufgeführten N-tert.-Butoxycarbonylaminosäuren er-(0,1 bis 0,16 MoI), das gemäß Beispiel 1 hergestellt halten.

Produkt	Lösungsmittel	1	Ausbeute	135	F.	136	W»in Essigsäure	SiickstofTanalyse	gefunden
	(Verhältnis)	5:1	"/.	135	C	136	(c-2)	berechnet	6,51
N-BOC-L-proliii	Wasser	5:1	85	88	bis	89	-60,0c	6,48	6,51
N-BOC-L-prolin	Wasser zu THF, 5:	6:1	91	81	bis	83	-59,8°	6,52	8,00
N-BOC-glycin	Wasser zu MeOH,	5:1	£6	134	bis	136		7,96	7,40
N-BOC-L-alanin	Wasser zu MeOH,	2	89	143	bis	145	- 24,8°	7,50	9,21
N-BOC-L-tryptophan	Wasser zu MeOH,	88	167	bis	169	-19,2°	8,95	6,36
N,N-Di-BOC-L-cystin	Wasser υ MeOH,	81	bis	-119,8-	6,27	12.04
SJ - BOC-L-asparagin	Wasser zu THF, I:	47	bis	-7,6°*)	12,08

Anmerkung:

BOC terl.-Butoxycarbonyl; MeOH *) In Dimethylformamid.

■- Methanol: THF Tetrahydrofuran

B'e i s ρ i e 1 6

In 100 ml reiner 4 n-Natriumhydroxydlösung von O⁰C werden 42 g L-Serin gelöst. Zu der Lösung werden unter Rühren bei —3 bis + 3° C 125 ml einer 4 n-Natriumhydroxydlösung und 180 ml einer ätherischen Lösung von tert.-Butoxycarbonylchlorid (0.5 Mol) zugetropft, die gemäß Beispiel 1 hergestellt worden war. Das erhaltene Reaktionsgemisch wird zunächst mit 5°/„iger Salzsäure auf einem pH-Wert 7 und dann mit l°/_oiger Salzsäure auf einen pH-Wert 2 eingestellt.

Dann wird das Reaktionsgemisch mit Natriumchlorid gesättigt und dreimal mit je 300 ml Äthylacetat extrahiert. Der Äthylacetatextrakt wird mit einer wäßrigen gesättigten Natriumchloridlösung gewaschen. Dann wird der Extrakt getrocknet und unter vermindertem Druck eingedampft. Der ölige Rückstand wird anschließend in 200 ml Äthylacetat gelöst. Zu dieser Lösung wird eine Lösung von Dicyclohexylamin in Petroläther gegeben. Nach dem Abfiltrieren des kristallinen Niederschlags und Umkristallisieren aus 1 1 Äthylacetat erhält man 72,4 g N-tert.-Butoxycarbonyl-i.-serin-dicyclohexylammoniumsalz vom F. 140⁰C. h]?? = 413,1° (r = 1, Methanol).

Beispiel 7

In einem Gemisch von 10 ml Tetrahydrofuran und 100 ml einer 2 η-Natriumhydroxydlösung werden bei 0⁰C 39 g O-Benzyl-L-serin gelöst. Zu der Lösung werden bei —3 bis -I-3^UC 150 ml einer 4 n-Natriumhydroxydlösung und 216 ml einer ätherischen Lösung von tert.-Butoxycarbonylchlorid (0,6 Mol) getropft, die gemäß Beispiel 1 hergestellt worden war. Das Gemisch wird 1 Stunde bei der angegebenen Temperatur gerührt. Dann wird das erhaltene Reaktionsgemisch mit 3°/_oiger Salzsäure auf einen pH-Wert 3 eingestellt und fünfmal mit je 100 ml Äthylacetat extrahiert. Der Extrakt wird mit einer wäßrigen gesättigten Natriumchloridlösung gewaschen. Danach wird der Extrakt getrocknet und unter vermindertem Druck auf ein Volumen von etwa 50 ml eingeengt. Zu dieser eingeengten Lösung wird eine Lösung von Dicyclohcxylamin in Petroläther gegeben. Nach dem Abfiltrieren und Waschen mit Petroläther wird der kristalline Niederschlag aus einem Gemisch von Äther und Äthanol umkristallisiert. Man erhält 79,4 g N-tert.-Butoxycarbonyl-O-benzyl-L-serindicyclohexylammoniumsalz vom F. 127 bis 133°C. [>]? - t 23,8
(r — 1, Methanol).

Beispiel 8

In einem Gemisch von 28,5 ml einer 1 n-Natriumhydroxydlösung und 5 ml Tetrahydrofuran werden 5,79 g O-Benzyl-t-threonin gelöst. Zu der Lösung werden bei —2 bis -t 2°C 28,5 ml einer 2 n-Natriumhydroxydlösung und 21 ml einer ätherischen Lösung von tert.-Butoxycarbonylchlorid (0,057 Mol) getropft, die gemäß Beispiel 1 hergestellt worden war.

Das Gemisch wird 1 Stunde bei der angegebenen Temperatur gerührt. Dann wird das erhaltene Reaktionsgemisch mit 3°/_oiger Salzsäure auf einen pH-Wert 3 bis 4 eingestellt und dreimal mit je 50 ml Äthylacetat extrahiert. Der Extrakt wird mit einer wäßrigen gesättigten Natriumchloridlösung gewaschen. Dann wird der Extrakt getrocknet und unter vermindertem Druck eingeengt. Der erhaltene Rückstand wird aus 9 ml Äthylacetat umkristallisiert. Man erhält 6,5 g N-tert.-Butoxycarbonyl-O-benzyl-L-threonin als farblose Prismen vom F. 112 bis 114⁰C. [x]f = +16,0° (c = 1, Methanol).

Claims (4)

kostspielige wasserfreie Hydrazin und wobei das tert.- Patentansprüche: Butoxycarbonylhydrazid nur in schlechter Ausbeute um 30% erhalten wurde.

1. Verfahren zur Herstellung von tert.-Butoxy- Überraschenderweise wurde gefunden, dab tert.-carbonylaminoverbindungen durch Umsetzen von 5 Butoxycarbonylchlorid selbst in Wasser relativ stabil tert.-Butoxycarbonylcnlorid mit Aminoverbindun- ist. Wenn tert.-Butoxycarbonylchlond inAtner 1 Woche gen, dadurch gekennzeichnet, daß bei - 20° C aufbewahrt wird, tritt keine Zersetzung man tert.-Butoxycarbonylchlorid mit einer Amino- ein. Wenn eine ätherische Losung von tert -Butoxyverbindung der allgemeinen Formel carbonylchlorid mit Wasser oder einer 2 n-Natnum-

„ _{w D} ίο hydroxjdlösung bei 0⁰C 1 Stunde in Berührung

^M*^N — ^K kommt, wird nur etwa 50°/₀ des Reagenzes zersetzt,

in der R die Aminogruppe oder den Rest einer Es wurde gefunden, daß bei der Umsetzung von Hy-

Carbonsäure oder deren Salz bedeutet, in einem drazin oder einer Aminosäure unmittelbar mit tert.-

wäßrigen Medium unter Rühren bei einer Tem- Butoxycarbonylchlorid im wäßrigen Medium eine

peratur von -10 bis +30⁰C umsetzt. 15 deutlich verbesserte Ausbeute der entsprechenden

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn- tert.-Butoxycarbonylverbindung, nämlich tert.-Butzeichnet, daß man die Umsetzung in Gegenwart oxycarbonylhydrazid oder tert.-Butoxycarbonylaminoeines säurebindenden Mittels durchführt. säure, erhalten wird. Das erfindungsgemäße Verfahren

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch zur Herstellung von tert.-Butoxycarbonylaminovergekennzeichnet, daß man Hydrazin ais Hydrazin- 20 bindungen ist dadurch gekennzeichnet, daß man lert,-hydrat verwendet. Butoxycarbonylchlorid mit einer Aminoverbindung

4. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch der allgemeinen Formel