DE2008578A1

DE2008578A1 - Verfahren zur Herstellung von Nifcrosoharnstof1/erbindungen

Info

Publication number: DE2008578A1
Application number: DE19702008578
Authority: DE
Inventors: Emil Dr. Gockhausen Hardegger (Schweiz); Meier, Arthur Josef Johann Dr., Ware, Hertfordshire (Großbritannien)
Original assignee: F Hoffmann La Roche AG
Current assignee: F Hoffmann La Roche AG
Priority date: 1969-03-07
Filing date: 1970-02-24
Publication date: 1970-09-24
Also published as: FR2034735B1; FR2034735A1; US3694428A; CH518270A

Description

Dr. tng. A. van der Werft Dr. Franz Lederer .

iATENTANWAUI

24.FEB.197i

RAN 4371/22

F. Hoffmann-La Roche & Co. Aktiengesellschaft, Basel/Schweiz

Verfahren zur Herstellung von* Kitrosoharnstoff- m

verbindungen

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Hitrosoharnstoffverbindungen der allgemeinen formel

CH₂OH

H
JH-C-N-K=O

- in der fi eine niedere Alkylgruppe darstellt. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass man D-G-lucosamin mit einer Verbindung der allgemeinen Formel

N.,-C-N-E=O II

³U . ■ ■

in der R die vorstehende Bedeutung hat,

umsetzt. 009839/2300

Der mit R bezeichnete niedere Alkylrest enthält vornehmlich 1 ois 6 Kohlenstoffatome. Er kann verzweigt oder unverzweigt sein. Als Beispiele seien genannt Methyl, Aethyl, Propyl, Isopropyl, Butyl und tert . 'iutyl.

Das als Ausgangsverbindung eingesetzte D-Glucosarr.in ist eine bekannte Verbindung. Anstelle des freien D-Glucosan.ins kann auch ein Säureadditionssalz, z.3. das D-Glucosarr-in-hydrochlorir·, das in situ in D-Glucosamin umgewandelt wird, eingesetzt werden.

Die als Kondensat!onskomponenten verwendeten M-MitrosoalkylcarDamylazide sind neue Veroindungen, die beispielsweise in der V/eise hergestellt v/erden können, dass man auf ein Alkylcarbamylazid, das in bekannter V.'eise ausgehend von einerr. Alkylisocyanat mit Stickstoffwasserstoffsäure oder über das Alkylcarbamylchlorid durch Umsetzen rr.it Natriumazid zugänglich ist, ein Nitrosierungs:nittel, z.3. ein iTitrosylhalo/renid, vornehmlich Nitrosylchlorid einv;irken lässt. Die Mitrosierung wird zweckrhässig in Gegenwart einer organischen iase, z.'3. Pyridin, in einem Lösungsmittel, insbesondere in Essigsäureanhydrid,durchgeführt . Die Reaktion soll tunlich in einem zwischen -20° und der Raumtemperatur,vorzugsweise zwischen 0 und +10⁰C liegenden Tem-, peraturböreich durchgeführt werden. Das geoildete N-IJitroso-alicylcarbamylazid ist in isolierter Form unbeständig. Es kann sich explosionsartig zersetzen. Das Azid wird deshalb aus der mit Eiswasser vermengten Reaktionslösung mit einem inerten Lösungsmittel, insbesondere mit Aether extrahiert und in ätherischer Lösung

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BAD ORIGINAL

weiterverarbeitet.

Der vorstehend erwähnte Reaktionsverlauf kann formelmäesig wie folgt dargestellt werden:

0= C=N —^

Gl-C-JiH

H--C-13H

-JH

OR
H,-C~K-N=O

Il I'

OR

Umsetzung von D-Glueocarr.in ir.it einerr. lMiitroso-alkylcarbamylazid kann in der weise durchgeführt.werden, dass man eine ätherische Lösur.~ des li-liitrcco-alkylcarbsr.ylasius mit einen inerten Lösungsmittel, vorzugsweise mit Dimethylformamid, Pyridin, Picolin oder CV.inolin, insbesondere r.it Pyridin,verdünnt, den Aether unter verminderten Druck entfernt und die zurückbleibende Lösung des A::ids in den betreffenden Lösungsmittel, insbesondere in Fyriiin, in der iäilte in eine Suspension von D-Glucosaain in einem der genannten Lösungsmittel, insbesondere in Fj^rridin einrührt. Die Heai;tionsteni}:eratur soll dabei vorzugsweise in eine:n zwischen etwa -20° und etwa +40⁰C liegenden Torr.peraturoereic" zwec'.<3i.ässig nei 0°, liegen. Die sich nach kurzer Zeit bildende klare Lösung kann cei 0° bis +5⁰C in: Hophvakuuü. eingedampft oder

BAD ORIGINAL

mit Aether verdünnt werden. Der Elndampfrückstand bzw. die mit Aether ausgefällte Substanz wird zweckmässig— mit Aether gewaschen. Der unlösliche

Rückstand kann in Aethanol teilweise gelost und durch Adsorption an Sillcagel lElutionsmittel: Chloroform/Aethanol 1:1 bis 2 : Ij gereinigt werden. Die erhaltenen Verbindungen der Formel I, in der R Aethyl, Propyl oder Butyl darstellt, schmelzen unter Zersetzung zwischen etwa 100° und lj50^oC. Sie können aus Aethanol umkristallisiert werden.

Wählt man ein Säureadditionssalz des D-Glucosamins, beispielsweise D-Glucosamin-hydrochlorid, als Ausgangsveroindung, so behandeilt ; ian zweckmässig das Säureadditionssalz in Pyridin mit Kaliurr.-tert.-butylat und setzt die erhaltene Lösung, ohne das darin enthaltene D-Glucosamin zu isolieren,- mit dem betreffenden N-Hitroso-alkylcaroamylazid um.

Setzt man N-Nitroso-methylcarbamylazid, wie vorstehend beschrieben, ir.it D-G'lucosamin um, so erhält man die unter dem Namen Streptozotocin bekannte 2-Deoxy-2-(3-rnethyl-3-nitrosoureido)-D-ßlucose, die bei 10o°C unter Zersetzung schmilzt.

Die Verfahrensprodukte haoen diabetogene Eigenschaften. Von diesen ist insbesondere das Antibioticum und Antimitoticum Streptozotocin hoch spezifisch diabetogen. Streptozotocin hemmt bei Ratten und Hunden die Granulation der ß-Zellen in den Langer-

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ORJQINAL

,' hans¹sehen Inseln. Die Insulinproduktion wird irreversibel inhibiert. Die diabetischen bzw. prädiabetischen Tiere sind ideale Testobjekte für die Austestung von blutzuckersenkenden Verbindungen, die nur an diabetischen,nicht an normalen Tieren wirksam sind.

Streptozotocin war bisher praktisch nur auf mikrobiellem Wege in unbefriedigenden Mengen und ungenügender Reinheit ge-

winnbar. Die neue Synthese ermöglicht einen leichten Zugang zu ^ dieser Verbindung sowie,zu den neuen Verbindungen der Formel

CH₂OH

I a

H NH-C-N-N=O 0 R¹

worin R¹ eine Alkylgruppe mit 2 bis 6 Kohlenstoffatomen darstellt.

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Beispiel 1

1,3 g (10 mMol) N-Nitroso-methylcarbamylazid in Aether werden mit 10 ml Pyridin versetzt. Der Aether wird' vorsichtig unter vermindertem Druck bei Raumtemperatur abdestilliert. Das zurückbleibende Gemisch von N-Nitroso-methylcarbamylazid und Pyridin wird anschliessend bei 0° in eine Suspension von 900 mg (5 mMol) D-G-lucosamin in 50 ml Pyridin eingerührt. Die klare Lösung wird dann in 500 ml Aether gegossen. Die sich im Verlauf einer Stunde abscheidende gelbliche 2-Deoxy-2-(3-methyl-3-nitroso-ureido)-D-glucose (Streptozotocin) wird isoliert, mit 300 ml Aether gewaschen und in 50 ml absolutem Aethanol bei 2O⁰C gelöst. Die Lösung wird durch 70 g Silicagel filtriert. Das rohe Streptozotocin wird mit Chloroform/absolutem Aethanol 1 : 1 aus einer neuen Säule von 70 g Silicagel eluiert. Das nach Abdampfen des Eluates zurückbleibende reine, leicht gelblich gefärbte Streptozotocin schmilzt bei etwa 106⁰C unter Zersetzung.

Das N-Nitroso-methylearbamylazid kann wie folgt hergestellt werden:

35,2 (617 mMol) Methylisocyanat werden in 250 ml Tetrachlorkohlenstoff mit trockenem Chlorwasserstoffgas behandelt. >

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Die Temperatur des Reaktionsgemisohes soll dabei +5⁰C nicht übersteigen. Das Reaktionsgemisch wird nach Abklingen der Reaktion 1 Stunde unter Chlorwasserstoff begasung weitergerührt·, dann 1 weitere Stunde mit Stickstoff durchblasen und anschliessend auf -20 C""gekühlt» Das sich abscheidende Methylcarbamylchlorid wird abfiltriert, mit kaltem Hexan gewaschen und aus Hexan/Aether umkristallisiert. Das farblose rohe K.ethyleafbamyichlorid schmilzt bei ü3°C; das reine Präparat schmilzt oei 90⁰C*

935 mg [10 ETiKoI] rohes Methy-lcarbpanylchlorid in. 10 ml Aceton werden mit 70C mg rr.it Hydrazin aktiviertem Ka-

triumazid vorsetzt und 3 Stunden bei 4 C gerührt. Das liealitionsgemisch wird anschlieGsend mit Siavasser und Aether geschüttelt. Die iietherphaoe wird- abgetrennt, getrocknet und bei Raumtemperatur unter verhindertem Druck eingedampft. Das zurückbleibende !•iethylcarb&nyluzid schmilzt nach dem Umkristallisieren aus Aether/Hexan bei ^S-48i5°C,

3 g [30 mir.olj Iiethylcarbaiaylazid werden nach Zugabe von 40 ml Pj^ridin tropfenweise mit 10 ml einer 4,1 η liitrosylchlorid-Iosung in Essigsäureaniiydrid versetzt. Die Reaktionstemperatur soll dabei·+10 C nicht, übersteigen.Das ReaiZtionsgemisch irird nach beendeter Zugabe noch 10 Kinuten bei 0 gerührt, dann auf Sis gegossen und in Aether aufgenon^en. Die Aetherphase wird nacheinander jeweils unter Zugabe von Eis mit 2 η Salzsäure, 1 η Kaliumcarbonatlösung und einer gesättigten Hatriumchloridlösung geschüttelt und anschliessend über Magnesiumsulfat ge-

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trocknet.

Die auf diese V/eise mit einer Ausbeute von ca. 66 % erhaltene ätherische Lösung von N-Nitroso-methylcarbamylazid ist in der Kälte längere Zeit ohne Zersetzung haltbar. Das aus der Aetherlösung isolierte Azid neigt dazu, sich spontan unter Explosionserscheinungen zu zersetzen. Für die Umsetzung mit D-Glucosamin wird die unmittelbar anfallende nicht explosive ätherische Lösung von N-Nitroso^methylcarüamylazid eingesetzt.

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Beispiel 2 ·

Das im Beispiel 1 als Ausgangsverbindung verwendete D-Glucosamin wird durch eine aus D-dlucosamin-hy/drochlorid, Pyridin, KaUum-tert.butylat und tert.Buty!alkohol bereitete D-Glucosaminlösung ersetzt. Hierzu wird fein zerriebenes D-G-lucosaminhydrochlorid (862 mg) in dO ml Pyridin suspendiert und nach Zugabe von' 4 ml einer 1 η Lösung von Kalium-tert.butylat in tert.Butylalkohol 90 Minuten bei Raumtemperatur geschüttelt. Die erhaltene D-Glucosaminlösung wird mit einer ätherischen Lösung von etwa 77^ mg N-Nitroso-methylcarbamylazid versetzt, 20 Minuten bei Raumtemperatur gerührt und, wie im Beispiel 1 beschrieben, aufgearbeitet. Das erhaltene, leicht gelb gefärbte Streptozotocin schmilzt bei 104-106°C.

I. ■

Beispiel 3

Nach der in den Beispielen 1 und 2 gegeoenen Arbeitsweise können ferner hergestellt werden: '

N-Nitroso-äthylcarbamylazid und D-Glucosarnin : die 2-Deoxy-2-(3-äthyl-3-nitroso-ureido)-D-glucose lAethylstreptozotocin]
Pp. ca. 12Ö°Cs a^⁵ = + 70° [abs. Aethanol c = Ij ,

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. ORIGINAL INSPECTED

Aus N-Nitroso-propylcarbamylazid und D-Glucosamin : die 2-Deoxy-2-(3-propyl-3-nitroso-ureido)-D-glucose fPropylstreptozotocin]

Pp. ca. 127°C: ajp = + 65⁰ labs.Aethanol c - 1,5) .

N-Nitroso-butylcarbamylazid und D— Glucosamin : die 2-Deoxy-2-(3-outyl-3-nitroso-ureido)-D-glucose [Butylstreptozotocin]
Pp. ca. 124°C; ajp = + öl° [abs.Aethanol c = 1] .

Das als Ausgangsmaterial zur Herstellung von 2-Deoxy-2-(3-äthyl-3-nitrosc-ureido)-D-glucose "benötigte IJ-lTitroso-äthylcarbamylazid kann z.B. wie folgt hergestellt werden:

21,3 g ("0,3 Mol] Aethylisocyanat werden in 100 ml Tetrachlorkohlenstoff mit trockenem Chlorv/asserstoff Gehandelt. Der Gasstrom wird so reguliert, dass die Temperatur des Reaktionsgemisches zwischen 0 und 14°C bleibt. Das Gemisch wird nach Abklingen der Reaktion noch 30 Γ-'inuten unter Chlorwasserstoffbegasung bei -20⁰C gerührt und anschliessend oei Raumtemperatur zunächst bei vermindertem Druck eingedampft und dann im Hochvakuum getrocknet.Das zurückbleibende rohe, flüssige Aethylcarbamylchlorid kann ohne weitere Reinigung wie folgt weiterverarbeitet werden:

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21,5 g [0,2 Mol] rohes Aethylcarbamylchlorid in 200 ml Aceton werden mit 17»3 g mit Hydrazin aktiviertem Natriuraazid [33 5» Ueberschuss] versetzt und 3 Stunden bei 4°C gerührt. Die farblose Lösung wird von dem farblosen Festkörper getrennt. Der Niederschlag wird mit Aether .gewaschen. Die vom Niederschlag befreite Lösung wird zwischen tether und Eiswasser verteilt. Die Aetherphase wird abgetrennt, :r.it dem V.aschäther vereinigt, getrocknet und bei Raumtemperatur eingedampft. Das zurückbleibende rohe Aethylcarbainylazid wird durch Destillation gereinigt. Die reine farblose Verbindung siedet bei ca. 90-100°c/l Torr, und schmilzt nach dein Umkristallisieren aus Aether/Hexan bei 17-17,5⁰C.

3»42 g [30 ml-Iölj Aetkylcarbainylazid werden nach Zugabe von 72 ml Fyridin unter Kuhren tropfenweise mit 10 ir.l einer 4,76 η KitrosylchlcridlÖGunr in Essigsiiure&nhydrid versetzt. DieReaktioncteaperatur soll dabei +5 C nicht übersteigen. Jas Reaktiönsgernirch wird ansehliessend noch 10 Limiten bei 0° gerührt, dann auf Sis gegossen und in Aether aufgenommen. Die Aetherphase wird nacheinander jeweils unter Zugabe von Sis mit 2 η Salzsäure,. 1 η KäliumcärbonatlÖsung und einer gesattigten Natriumchlöridlösung geschüttelt und anschliessend über Kagnesiumsulfat getrocknet. Die auf diese Welse mit einer Ausbeute von ca. 66 % erhaltene ätherische Lösung von M-liitroso-äthylcarbamylazid kann uniiiittelbar mit D-Glucosawin, v/ie im Beispiel 1 Geschrieben, umgesetzt tierden.

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BAD ORIGINAL

In der gleichen Weise können hergestellt werden: Aus Propylisocyanat das Propylcarbamylchlorid; aus Propylcarbamylchlorid das Propylcarbamylazid (Kp: etwa 55-60 C/l Torr, Pp: -1 bis 0 C); aus Propylcarbamylazid das N-Witroso-propylcarbamylazid;

sowie ferner aus Butylisocyanat das Butylcarbamylchlorid; aus Butylcarbamylchlorid das Butylcarbamylazid (Kp: etwa 45-55°C/ 1 Torr. Fp: 17-17,5⁰C); aus Butylcarbamylazid das N-Nitrosobutylcarbamylazid,

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Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Herstellung von Nitrosoharnstoffverbindungen der allgemeinen Formel

CH₀OH

in der R eine niedere Älkylgruppe darstellt,

dadurch gekennzeichnet, dass man D-Gl.ucosarain mit einer Verbin-

dung der allgemeinen Formel

■ W-G-H-K=O 3 | l

| OR

in der R die vorstehende Bedeutung hat, umsetzt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man die Umsetzung in einem inerten Lösungsmittel durchführt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich- - net, dass man die Umsetzung in Pyridin durchführt.

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4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass man die Umsetzung in einem zwischen -2O⁰C und +4O⁰C liegenden Temperaturbereich . durchführt.-

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4> dadurch gekennzeichnet, dass man D-Glucosamin mit N-Nitroso-methylcarbamylazid umsetzt.

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6. Nitrosoharnstoffverbindungen der allgemeinen Formel

CH₂OH

°\ ,0H

Ia

H NH-C-N-N=O

■ Ii.

in der R' eine Alkylgruppe mit 2 bis 6 Kohlenstoff atomen darstellt.

7. 2-Deoxy-2- (3-üthyl-3-nitroso-ureido) -D-glucose.

8. 2-Deoxy-2-(3-propyl-3-nitroüo-ureido)-D-5lucose.

9. 2-Deoxy-2-(3-butyl-3-nitroso-ureido)-i)-glucose.

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ORIGINAL INSPECTED

- Ιό -

10. Verbindungen der allgemeinen Formel '

-C-H-N=O II

3 ^i:

0 R
in der *t eine niedere Alkylgruppe darstellt.

11. L'-Hitroso-methylcarbamylazid.

12. l'i-Nitroco-äthylcarbamylazid *

13. L'-iTitroco-propylcarbaciylazid.

14. li-ilitroso-butylcarbamylazid.

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