DE2013033B2

DE2013033B2 - Verfahren zur Herstellung von N-Isobornyloxycarbonylaminocarbonsäuren

Info

Publication number: DE2013033B2
Application number: DE19702013033
Authority: DE
Inventors: Rolf Dipl.- Chem. Dr. 6000 Frankfurt Geiger; Georg Dipl.-Chem. Dr. 6096 Raunheim Jaeger
Original assignee: Hoechst AG
Current assignee: Hoechst AG
Priority date: 1970-03-19
Filing date: 1970-03-19
Publication date: 1978-11-16
Also published as: DE2013033C3; GB1343151A; DE2013033A1

Description

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von N-Isobornyloxycarbonylaminocarbonsäuren und deren Derivaten, das dadurch gekennzeich- net ist, daß man eine Aminocarbonsäure, deren Carboxylgruppe zweckmäßig salzartig gebunden ist bzw. deren Derivate entweder mit Isobornyloxycarbonylchlorid in Gegenwart eines säurebindenden Mittels und eines Lösungsmittels bei einem pH-Wert zwischen 6 und 14 und einer Temperatur von —15 bis +50⁰C oder mit einem Isobornyloxycarbonylaktivester umsetzt

Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendete Isobornyloxycarbonyl-Schutzgruppe, die zum Ure- jo thantyp gehört, läßt sich, obwohl sie sich von einem sekundären Alkohol ableitet, überraschend glatt mit Säuren, wie z. B. Trifluoressigsäure oder Chlorwasserstoff in Eisessig, unter milden Bedingungen abspalten.

Die bisher am häufigsten benutzten Schutzgruppen J5 für Amino- bzw. Iminofunktionen von Aminosäuren zählen ebenfalls zum Urethantyp, lassen sich aber in vielen Fällen, zumal wenn sie sich von einem primären oder sekundären Alkohol ableiten, wie die Carbobenzoxy-, p-Phenylazocarbobenzoxy-, Diisopropylmethoxy- carbonyl-, Cyclopentyloxycarbonyl-, Cyclohexyloxycarbonyl-, 2-Methyl-cyclohexyloxycarbonyl-Gruppe, nur unter härteren Bedingungen mit sehr starken Säuren wie Bromwasserstoff, wobei häufig zusätzlich erwärmt werden muß, abspalten (vgl. E. Schröder und K. L U b k e, »The Peptides«, New York und London, Band I, 1965, Seiten22 bis 41, sowie K. Blaha und J. Rudinger, Collection Czechoslov. Chem. Commun., Band 30,1965, Seiten 599 bis 604). Die p-Methoxycarbobenzoxy-, tert-Butyloxycarbonyl-, tert-Amyloxy- carbonyl- und 1-Adamantyloxycarbonyl-Gruppen kann man mit schwächeren Säuren, wie Trifluoressigsäure, abspalten, ihre Einführung in Aminosäuren ist aber durch den Umstand wesentlich erschwert, daß ihre Chloride bei Raumtemperatur instabil sind (Experientia, Band 25 [1969], Seiten 57C bis 578, sowie Bulletin Chem. Soc. Japan, Band 42 [1969], Seiten 809 bis 811) und man im allgemeinen auf die schwerer zugänglichen Azide oder Aktivester angewiesen ist Lediglich 1-Adamentyloxycarbonylchlorid ist einigermaßen beständig, setzt fco sich aber mit zahlreichen Aminosäuren nur in schlechten Ausbeuten um (J. Amer. Chem. Soo, Band 88 [1966], Seiten 1988 bis 1992), und außerdem ist das als Ausgangsmaterial dienende 1 - Adamantanol relativ schwer zugänglich. Bei der p-Methoxy-carbobenzoxy- bs Gruppe stört weiterhin die Instabilität gegen katalytische Hydrierung, so daß die oft erstrebte selektive Abspaltung der Carbobenzoxy-Gnippe, die mit katalytisch erregtem Wasserstoff leicht entfernbar ist, nicht möglich ist Das zur Einführung der tert-Butyloxycarbonylgruppe verwendete tert-Butyloxycarbonylazid ist überdies physiologisch gefährlich (Chimia, Band 23 [1969J Seite 298).

Die neue Amino- bzw. Iminoschutzgruppe besitzt diese Nachteile nicht, da sie in sehr hohen Ausbeuten mittels des leicht zugänglichen und bei Raumtemperatur sehr stabilen Isobornyloxycarbonylchlorids einführbar ist Auch ist sie gegen katalytische Hydrierung stabil und bei Raumtemperatur mit Trifluoressigsäure oder Chlorwasserstoff leicht abspaltbar.

Die Herstellung der Isobornyloxycarbonyl-Verbindung erfolgt durch Umsetzung von Aminosäuren bzw. deren Derivaten, die wenigstens eine oder mehrere freie Amino- oder Iminogruppen aufweisen, mit dem sehr stabilen Isobornyloxycarbonylchlorid, das man entweder vor Beginn oder im Verlauf der Acylierung zusetzt Man arbeitet in Gegenwart von überschüssigen Mengen eines säurebindenden Mittels wie Alkali- oder Erdalkalihydroxyden, -carbonaten, -acetaten, -amiden, -alkoholaten oder tert Aminen, wodurch eine bzw. mehrere vorhandene freie Carboxylgruppen salzartig gebunden werden und frei werdende Salzsäure abgefangen wird. So verwendet man z. B. Natriumhydroxyd, Kaliumhydroxyd, Lithiumhydroxyd, Bariumhydroxyd, Natriumoder Kaliumalkoholat, -carbonat, -amid, -acetat, tertiäre Amine wie Triethylamin, Tripropylamin, Tributylamin, N-Methylmorpholin, N-Äthylmorpholin. Man arbeitet bei -15 bis +50⁰C, bevorzugt 0 bis 25° C, und einem pH-Wert von 6 bis 14, bevorzugt bei pH 8 bis 10. In den meisten Fällen kann man nach Anspringen der Reaktion — z. B. bei pH 10 und Raumtemperatur — die Acylierung bei 0—5° C und pH 7 bis 8 durchführen. Es kann racemisches oder optisch aktives Isobornyloxycarbonylchlorid (D- oder L-Form) verwendet werden; man erhält die Chloride leicht aus D.L-Isobomeo! bzw. D- und L-Isoborneol (J. Chem. Soc. [London], Band 91 [1907J Seiten 1973 bis 1981, sowie J. Chem. Soc. [London! Band 127 [1925], Seiten 1478 bis 1479) mit Phosgen in an sich bekannter Weise.

Die neue Schutzgruppe kann ebenso mit Hilfe eines D.L-, D- oder L-Isobornyloxycarbonyl-aktivesters, wie z. B. 2,4,5-Trichlorphenyl- oder N-Hydroxysuccinimidesters, eingeführt werden. Die benötigten Isobornyloxycarbonylaktivester sind z. B. aus Isobornyloxycarbonylchlorid und der aktivierenden Komponente wie Trichlorphenol oder N-Hydroxysuccinimid leicht zugänglich.

Als Lösungsmittel kommen bei der Einführung der Schutzgruppe Wasser, Dioxan, Tetrahydrofuran, Äther, Dimethylformamid, Dimethylacetamid, Pyridin und andere, in der Peptidchemie gebräuchliche Lösungsmittel allein oder im Gemisch miteinander in Frage.

Als acylierbare Aminosäuren können alle in natürlich vorkommenden Peptiden anzutreffenden oder synthetisch zugänglichen «- oder ω-Amino- oder Iminosäuren in ihrer L-, D- oder racemischen Form dienen, z. B. neutrale Aminosäuren wie

Glycin, Alanin, Valin, Norvalin, Leucin, Isoleucin, Norleucin, a-Aminobuttersäure, Isovalin, 1 - Aminocyclohexancarbonsäure, Phenylalanin, C-Phenylglycin, Asparagin, Glutamin, ß- Alanin, y-Aminobuttersäure und ε-Aminocapronsäure, saure Aminosäuren wie Asparaginsäure, Glutaminsäure und Cysteinsäure, basische Aminosäuren wie Lysin, Ornithin, Tryptophan, Histidin und a,y-Diaminobuttersäure,

Hydroxyaminosäuren wie Serin, Threonin, Tyrosin, y-Hydroxylysin und Dihydroxyphenylalanin, schwefelhaltige Aminosäuren wie Cystein, Cystin und Methionin, halogenhaltige Aminosäuren wie ß-Chloralanin, p-Chlorphenylalanin, Jodgorgosäure und Thyroxin, aromatische Aminosäuren wie p-Aminobenzoesäure und Iminosäuren wie Prolin, Hydroxyprolin, Azetidin-2-carbonsäure, N-Methylvalin, N-Methylleucin und N-Methyl-ß-alanin.

Als Aminosäure-Derivate kommen z.B. Ester wie niedere Alkyl-, Benzyl- oder Nitrobenzylester, wobei sowohl a. wie auch ta-Carboxylgruppen verestert sein können, in Frage. Weiterhin kommen als Derivate Amide und Hydrazide in Betracht

In den Aminosäuren, in die die Schutzgruppe eingeführt wird, können eine oder mehrere Funktionen bereits mit einer Schutzgruppe nach den in der Peptidchemie üblichen Regeln verschlossen sein. Sind in der Aminosäure bzw. deren Derivaten mehr als eine acylierbare Gruppe, z. B. weitere NHr oder OH- bzw. SH-Gruppen, vorhanden, so können auch mehrere Schutzgruppen eintreten.

Die Isolierung der Isobornyloxycarbonylverbindungen erfolgt nach den in der Peptidchemie üblichen Methoden. Im allgemeinen wird nach beendeter Acylierung das Reaktionsgemisch auf pH 2 bis 3 gestellt und das Produkt mit Äther, Essigester, Chloroform oder anderen Lösungsmitteln extrahiert Fällt die Isobornyloxycarbonylverbindung beim Ansäuern aus, so kann sie direkt abfiltriert werden.

Die Verfahrensprodukte können zur Herstellung therapeutisch wertvoller Verbindungen, z. B. von Peptiden, als Zwischenprodukte eingesetzt werden, wobei die in der Peptidchemie üblichen Methoden verwendet werden, oder sie dienen als Zwischenprodukte für Therapeutica und Antibiotika.

Durch die nachstehenden Beispiele wird die Erfindung näher erläutert Es werden die in der Peptidchemie üblichen Abkürzungen für die einzelnen Aminosäuren und Schutzgruppen verwendet. Für die lsobornyloxycarbonylgruppe in der racemischen Form wird die Abkürzung Ibc, für die in der D-Form D-Ibs und die in der L-Form L-Ibc eingeführt.

Beispiele Beispiel 1

a) Isobornyloxycarbonylchlorid

Zur Lösung von 100 g Phosgen in 350 ecm trockenem Benzol wird unter Rühren bei —5 bis +5° C die Lösung von 28 g (181,5 mMol) D.L-, D- oder L-Isoborneol und 25 ecm Pyridin in 400 ecm trockenem Benzol zugetropft.

Nach einstündigem Nachrühren bei 20⁰C wird abgesaugt, der Filterrückstand mit Benzol gründlich gewaschen und das Filtrat zweimal mit eiskaltem Wasser gewaschen, über Natriumsulfat getrocknet und im Vakuum eingedampft Der ölige Rückstand wird nach Versetzen mit etwas Petroläther nochmals im Vakuum eingedampft und im Hochvakuum kurz getrocknet

Ausbeute 39,4 g öl (quantitativ). Das öl siedet bei 77-78°C/0,4-0,45Torr.

Ibc-, D-Ibc- und L-Ibc-Chlorid zeigen identische IR-Spektren.

Optische Drehwerte [α]f.": (c= 1 in Chloroform): D-Ibc-Chlorid -56,6°C L-Ibc-Chlorid

C,iH₁₇ClO₂(216.7):

Ben Cl 16,36; gef.Cl 16,2.

b) Isobornyloxycarbonyl-aminosäuren

25 mMol Aminosäure und 6,25 ecm (30 mMol) Isobornyloxycarbonylchlorid werden in 5 ecm Wasser und 5 ecm Dioxan unter Rühren bei 20 bis 25° C tropfenweise mit 4 η-Natronlauge versetzt, wobei man anfangs den pH-Wert der Reaktionsmischung bei 8 bis 10, bevorzugt bei 10, hält Nach dem Anspringen der Acylierung sinkt unter Wärmeentwicklung der pH-Wert rasch zb; man führt die Reaktion unter weiterem Zutropfen von 4 η-Natronlauge entweder bei pH 10 oder bevorzugt bei einem niedrigen pH-Wert (7 bis 9) und tieferer Temperatur (0 bis 10° C) zu Ende, wobei insgesamt ca. 12,5 bis 13,5 ecm 4 n-Natronlauge bis zur Erreichung eines konstanten pH-Wertes verbraucht werden. Entsteht ein in Äther unlösliches Natriumsalz der entsprechenden Ibc-Aminosäure, so entfernt man nun überschüssiges Isobornyloxycarbonylchlorid durch Waschen mit Äther. Nach dem Ansäuern mit verdünnter Citronensäure auf pH 2 bis 3 nimmt man die freigesetzte Ibc-Aminosäure in Essigester auf, wäscht die Essigester-Lösung zweimal mit Wasser, trocknet sie über Natriumsulfat und dampft sie im Vakuum ein. Den Rückstand verreibt man mit Petroläther. Durch Auflösen in Äther oder gegebenen falls in Petroläther und Zugabe von Dicyclohexylamin sind die Dicyclohexylaminsalze der entsprechenden Ibc-Aminosäuren zugänglich.

In der folgenden Tabelle sind die nach dieser Standardvorschrift hergestellten Ibc-Aminocarbonsäu ren aufgeführt. Sie wurden dünnschichtchromatogra- phisch auf ihre Reinheit überprüft (Kieselgel Chloroform/Methanol 8 :3 und Butanol/Eisessig/Wasser 3:1:1).

Verbindung Ausgangsprodukt

Ausb.

(c = 1 in CHCI₃)

Schmp.

Ibc-Gly-OH	M-GIy-OH	100	-	182-183°
Ibc-Ala-OH	H-AIa-OH	100	*-30,3°)**	114-117°
Ibc-Leu-OH	H-Leu-OH	100	-7,8°	-
Ibc-Phe-OH	H-Phe-OH	100	+45,5°	78-80°
Ibc-Gln-OH	H-GIn-OH	100	+ 14,5°	-83°
Ibc-Tyr(Bzl)-OH	H-Tyr(Bzl)-OH	95	+41,7°	-
Ibc-Ser-OH	H-Ser-OH	96	+ 12.5°	58-61°

	5	20	13	033	Ausb.	6	kl	Schmp.
Fortsetzung					(%)		(<■ = 1 in CHCl₁)
Verbindung		Ausgap'isprodukt

Ibc-Cys(Bzl)-OH
Ibc-D.L-Trp-OH
lbc-His(lbc)-OH
Ibc-Glu(OBut)-OH
Ibc-Pro-OH

Ibc-N-Methyl-^-Ala-OH
Ibc-y-Abu-OH
Ibc-f-Aminocapronsäure
n-Ibc-Val-OH
D-Ibc-Gln-OH
D-Ibc-M et-OH
D-Ibc-Ser-OH
D-Ibc-Trp-OH
Z-Lys(D-Ibc)-OH
L-Ibc-Val-OH
L-Ibc-Phe-OH
L-Ibc-Trp-OH
*) c = 1 in Methanol.
**) Dicyclohexylaminsalz.

H-Cys(Bzl)-OH

H-D.L-Trp-OH

H-His-OH

H-GIu(OBUt)-OH

H-Pro-OH

H-N-Methyl-jS-Ala-OH

H-y-Abu-OH

ε- Aminocapronsäure

H-VaI-OH

H-GIn-OH

H-M et-OH

H-Ser-OH

H-Trp-OH

Z-Ly s-0 H

H-VaI-OH

H-Phe-OH

H-Trp-OH

90	-3,7°
92	-
100	+43,3°
99	+7,0°
100	-65,7°
76**)	-
95	-
98	-
99	-32,6°
98	-24,3°
95	-22,6°
95	-29,3°
92	-9,1°
100	-10,9°
100	+31,4°
100	+31,3°
91	+41,4°

188-189°
100-105°

141-142°

114-116°**)

110-110,5°**)

89°**)

134-136°

-66°

55-60°
179°

-70°
-165°

Beispiel 2 N-Isobornyloxycarbonyl-aminocarbonsäuren

25 mMol Aminosäure und 6,25 ecm (30 mMol) Isobornyloxycarbonylchlorid werden in 5 ecm Wasser und 5 ecm Dioxan unter Rühren so lange tropfenweise mit 4 n-Natroniauge versetzt, bis die Acylierung je nach Reaktionsfähigkeit der Aminosäure zwischen pH und 12,5 anspringt, wobei man durch Zusatz von einigen Milligramm Natriumcarbonat oder vorher hergestellter Ibc-Aminosäure den Reaktionsbeginn erleichtern kann. Unter fortgesetztem Zutropfen von 4 n-Natronlauge vollendet man bei pH 10 und Raumtemperatur die

r> Reaktion. Die Aufarbeitung erfolgt nach der im Beispiel 1 für die I bc-Aminosäuren angegebenen Vorschrift.

Die nachstehende Tabelle enthält die nach dieser Methode hergestellten Ibc-Aminosäuren, die dünn-

•i» schichtchromatographisch auf ihre Reinheit überprüft wurden.

Verbindung Ausgangsprodukt

Ausb. (⁰Zo)

[α]? Schmp.

(C=ImCHCl₃)

Ausb. Schmp. DCHA- DCHA-SaIz Salz

Ibc—/i-Ala—OH H—/i-Ala—OH

Ibc—iso-DL-Val—OH H- iso-DL-VaI-OH

Ibc—NH

H₂N

/ \
HOOC

Ibc—Cys—OH
Ibc—Cys—OH

Ibc—Glu—OH
Ibc—Lys( Boc)—OH

—
—

—

90
70

103—105° 199—200°

HOOC

H —Cys—OH

H-Cys—OH

H—Glu—OH H—Lys(Boc)—OH

+17,2°

+ 12,3°
+ 10,9°

174—177°

69—72"

58°
65—67°

COOH H₂N-;

Ibc-NH

D-Ibc—/i-Ala — OH H—fi-Ala—OH ·) Opt. Drehung für DCHA-SaIz.

234—234,5° —

—26,7°*)

88

123,5-124°

Beispiel 3

Einführung der Ibc-Schutzgruppe in Aminosäure-Derivate mittels Ibc-Aktivester.

IbC-CyS(Z-MaC)-OH a) Ibc-OSu

Die Lösung von 21,67 g (10OmMoI) D.L-Isobornyloxycarbonylchlorid und 15,0 g (130 mMol) N-Hydroxysuccinimid in 100 ecm Dioxan wird bei 0°C unter Rühren mit 8,2 ecm (100 mMol) Pyridin in 65 ecm Dioxan tropfenweise versetzt. Nach fünfstündigem Nachrühren und zwölfstündigem Stehenlassen bei Raumtemperatur wird abgesaugt, mit wenig Dioxan gewaschen und das Filtrat im Vakuum eingedampft. Der ölige Rückstand wird in Methanol/Wasser kristallisiert. Ausbeute 23,78 g(81%), Schmelzpunkt 95-97°C. b) Ibc-OTCP

Man erhält den Trichlorphenylester aus 10,84 g (50 mMol) Ibc-Cl, 9,87 g (50 mMol) 2.4.5-Trichlorphenol und 4,1 ecm (50 mMol) Pyridin in insgesamt 82 ecm Dioxan wie unter a). Das Produkt wird in Methanol verrieben. Ausbeute 18,5 g(98%), Schmelzpunkt 84 -85° C. c)Ibc-Cys(Z-Mac)-OH · DCHA

λ) Die Suspension von 3,56 g (10 mMol) H-Cys(Z-Mac)-OH (DE-OS 17 68 777) und 3,25 g (11 mMol) Ibc-OSu in 45 ecm Dimethylformamid wird bei 0⁰C mit 1,4 ecm (10 mMol) Triäthylamin versetzt. Nach 48stündigem Rühren bei Raumtemperatur wird die entstandene Lösung im Hochvakuum eingedampft Der ölige Rückstand wird mit verdünnter Citronensäure verrieben, die wäßrige Lösung dekantiert und das Öl nach Waschen mit Wasser über P2O5 im Hochvakuum getrocknet, dann in wenig Chloroform/Methanol (8 :3) gelöst und auf eine mit Kieselgel (0,05—0,2 mm, Merck) gefüllte Säule gegeben. Man eluiert mit Chloroform/Methanol (8 :3) in Fraktionen von jeweils 5 ecm. Die Fraktionen 22 bis 44 werden vereinigt und im Vakuum eingedampft. Den Rückstand verreibt man in Petroläther, trocknet ihn anschließend über P2O5 im Hochvakuum und verreibt ihn in Petroläther mit Dicyclohexylamin.

Ausbeute 6,35 g (89%).

[»]'„': +8,0°C (C= 1 in Chloroform)

β) Aus 4,16 g (11 mMol) Ibc-OTCP und 3,56 g (10 mMol) H-Cys(Z-Mac)-OH in 45 ecm Dimethylformamid in Gegenwart von 1,4 ecm Triäthylamin wie unter σι) einschließlich Säulentrennung über Kieselgel.
Ausbeute 5,3 g (99%).

Das Produkt ist mit dem unter α) erhaltenen ίο dünnschichtchromatographisch identisch (R_F = 0,57 in Chloroform/Methanol (8 :3), Kieselgel).

Beispiel 4
,. Ibc-D-p-Chlorphenylalanin-isopropylester

6,96 g (25 mMol) D-p-Chlorphenylalanin-isopropylester-hydrochlorid und 6,25 ecm (3OmMoI) Ibc-Cl in 10 ecm Dioxan und 10 ecm Wasser werden bei Raumtemperatur und einem maximalen pH-Wert von 10,0 tropfenweise mit insgesamt 12,8 ecm 4 n-Natronlauge versetzt Nach dem Neutralisieren mit Citronensäure wird das Produkt in Essigester aufgenommen und die Essigester-Lösung mit Wasser gewaschen, über Natriumsulfat getrocknet und im Vakuum eingedampft Ausbeute 10,55 g (quantitativ).

[«]?: -34,0⁰CfC= 1 in Chloroform).

Beispiel 5

Ibc— Pro—NH- CH,- CH-,

Die Lösung von 1,62 g (5,5 mMol) Ibc-OSu und 1,27 g (5,0 mMol) H-PrO-NH-CH₂-CH₂-CeH₅ · HCl in 10 ecm Dimethylformamid wird bei 0⁰C mit 0,69 ecm (5 mMol) Triäthylamin versetzt und 5 Stunden bei Raumtemperatur gerührt Nach dem Eindampfen der entstandenen Suspension im Hochvakuum wird der feste Rückstand in Äther verrieben, vom ungelösten Triäthylamin-hydrochlorid abfiltriert und das Filtrat mit Pttroläthei versetzt Die ausgeschiedenen Kristalle werden abgesaugt und über P₂Os im Hochvakuum getrocknet
Ausbeute 1,75 g(88%),Schmelzpunkt 134-136°C.
[«]?: -513°Cfc= 1 inCHCl₃).

Claims

Patentanspruch:

Verfahren zur Herstellung von N-Isobornyloxycarbonylaminocarbonsäuren und deren Derivaten, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Aminocarbonsäure, deren Carboxylgruppe zweckmäßig salzartig gebunden ist bzw. deren Derivate entweder mit Isobornyloxycarbonylchlorid in Gegenwart eines säurebindenden Mittels und eines Lösungsmittels bei einem pH-Wert zwischen 6 und 14 und einer Temperatur von —15 bis +50⁰C oder mit einem Isobornyloxycarbonylaktivester umsetzt