DE2013033C3 - Verfahren zur Herstellung von N-Isobornyloxycarbonylaminocarbonsäuren - Google Patents

Description

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von N-Isobornyloxycarbonyiaminocarbonsäuren und deren Derivaten, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man eine Aminocarbonsäure, deren Carboxylgruppe zweckmäßig saizartig 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 Urethantyp 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 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-, Diisopropylmethoxycarbonyl-, Cyclopentyloxycarbonyl-, Cyciohexyloxycarbonyl-, 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 ü b k e, »The Peptides«, New York und London, Band I, 1965, Seiten 22 bis 41, sowie K. Bl aha und J. Rudinger, Collection Czechoslov. Chem. Commun., Band 30,1965, Seiten 599 bis 604). Die p-Methoxycarbobenzoxy-, tert-Butyloxycarbonyl-, tert.-Amyloxycarbonyl- und l-Adamantyloxycarbonyl-Gruppen kann man mit schwächeren Säuren, wie Trifluoressigsäure, abspalten, ihre Einführung in Aminosäuren ist aber durch dm Umstand wesentlich erschwert, daß ihre Chloride bei Raumtemperatur instabil sind (Experientia, Band 25 [196V)], Seiten 576 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 sich aber mit zahlreichen Aminosäuren nur in schlechten Ausbeuten um (). Amer. Chem. Soc, Band 88 [1966], Seiten 1988 bis 1992), und aißerdem ist das als Ausgangsmaterial dienende 1-Adamantanol relativ schwer zugänglich. Bei der p-Methoxy-carbobenzoxy-Gruppe stört weiterhin die Instabilität gegen katalytische Hydrierung, so daß die oft erstrebte selektive Abspaltung der Carbobenzoxy-Gruppe, 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 [19691 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

ίο ist Auch ist sie gegen katalytische Hydrierung stabil und bei Raumtemperatur mit Trifluoressigsäure oder Chlorwasserstoff leicht abspaltbar.

Die Herstellung der Isoborn yloxycarbonyl-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 Acylierupv 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

jo 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

r> kann racemisches oder optisch aktives Isobornyloxycarbonylchlorid (D- oder L-Form) verwendet werden; man erhält die Chloride leicht aus D.L-Isoborneol bzw. D- und L-Isoborneol (J. Chem. Soc. [London], Band 91 [1907], Seiten 1973 bis 1981, sowie J. Chem. Soc [London], Band 127 [1925J 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-TrichlorphenyI- oder N-Hydroxysuccinimid-

4·, esters, eingeführt werden. Die benötigten Isobornyloxycarbonylaktivester sind z. B. aus Isobornyloxycarbonylchlorid und der aktivierenden Komponente wie Trichlorphenol oder N-Hydroxysuccinimid leicht zugänglich.

>n 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.

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

ho Glycin, Alanin, Valin, Norvalin, Leucin, Isoleucin, Norleucin, «-Aminobuttersäure, Isovalin, 1 -Arninocyclohexancarbonsäure, Phenylalanin, C-Phenylglycin, Asparagin, Glutamin, ^-Alanin, y-Aminobuttersäure und e-Aminocapronsäure,

hi saure Aminosäuren wie Asparaginsäure, Glutaminsäure und Cysteinsiiure, basische Aminosäuren wie Lysin, Ornithin,Tryptophan, Histidin und nt.y-Diaminobullersäure,

Hydroxyaminosäuren wie Serin, Threonin, Tyrosin, y-Hydroxylysin und Dihydroxyphenylalanin, schwefelhaltige Aminosäuren wie Cystein, Cystin und Methionin, halogenhaltige Aminosäuren wie /i-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-0-aIanin.

Als Aminosäure-Derivate kommen z.B. Ester wie niedere Alkyl-, Benzyl- oder Nitrobenzylester, wobei sowohl « wie auch ω-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 NH2- oder OH- bzw. SH-Gruppen, vorhanden, so können auch mehrere Schutzgruppen eintreten.

Die Isolierung der Isobornyloxycarbonylverbindungen erfolgt nach Jen 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 Verfahrenspiv/dukte 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 Isobornyloxycarbonylgruppe 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 20" C wird abgesaugt, der Filterruckstand 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 Peiroläther nochmals im Vakuum eingedampft und im Hochvakuum kurz getrocknet

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

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

Optische Drehwerte [λ] f: (c = 1 in Chloroform): O-Ibc-Chlorid -56,6° C L-Ibc-Chlorid

C„H,7C1O₂(216.7):

Ber. Cl 1636; gef.Cl 16,2.

b)Isobornyloxycarbonyl-aminosäuren

25 mMol Aminosäure und 6,25 ecm (30 mMoi) 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 ab; 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 10⁰C) zu Ende, wobei insgesamt ca. 12,5 bis 13,5 ecm 4 n-Natronlauge bis zur Erreichung eines konstanten pH-Wertes

j-) 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

■to 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-

-n falls in Petroläther und Zugabe von Dicyclohexylamin sind die Dicyclohexylaminsalze der entsprechenden Ibc-Arninosäuren zugänglich.

In der folgenden Tabelle sind die nach dieser Standardvorschrift herstellten Ibc-Aminocarbonsäu-

")O ren aufgeführt. Sie wurden dünnschichtchromatographisch auf ihre Reinheit überprüft (Kieselgel Chloroform/Methanol 8 :3 und Butanol/Eisessig/Wasser 3:1:1).

Verbindung	Ausgangsproclukt	Ausb.	1"!	Schmp.
		(%)	(c = I in
			CMCI,)
Ibc-Gly-Oll	H-OIy-OH	100	-	182-183°
lbc-Ala-OII	H-AIa-OH	100	-30,3°*)	114-117°
Ibc-Leu-Oll	Il-Lcu-OH	100	-7,8°	-
Ibc-Phe-OH	H-Phc-OH	100	+45,5°	78-80°
Ibc-Gln-OH	H-GIn-OH	100	+ 14,5°	-83°
lbc-Tyr(Bzl)-OII	ll-Tyr(B?l)-OII	95	+41,7°
Ibe-Ser-OH	Il-Ser-OH	96	+1 2.5°	58-61°

I jj

Fortsetzung

20 13

5

Ausgangsprodukt

Rühren so lange tropfenweise

Aminosäure zwischen pH 10

HOOC

Ausgangsprodukt Ausb.

\/f?\ 8?

HOOC

033

Ausb.

6

Wr

Scbmp,

Aufarbeitung

erfolgt nach der im

enthält die nach dieser

Schmp.

ihre Reinheit überprüft

1

Verbindung

mit 4 η-Natronlauge versetzt, bis die Acylierung je nach

man durch Zusatz von einigen ίο

Ibc—Cys—OH

H — Cys—OH 91

(%)

(c = 1 in

Beispiel 1 für die Ibc-Aminosäuren angegebenen Vor

Methode hergestellten Ibc-Aminosäui en, die dünn-

i

Reaktionsfähigkeit der

Milligramm Natriumcarbonat oder vorher hergestellter

I Ibc—Cys—OH

(S)

H — Cys—OH

CHCI3)

schrift

schichtchromatographisch auf

Ausb. Schmp.

V'

H-Cys(Bzl)-OH

und 12,5 anspringt, wobei

Verbindung

Ibc—Glu—OH

Η—/ί-Ala—OH 100

H —Glu—OH 96

90

-3,7°

-

wurden.

—

DCHA- DCHA-SaIz

;;

Ibc-Cys(Bzl)-OH

H-D.L-Trp-OH

Ibc—Lys(Boc)—OH

H-iso-DL-Val-OH 84

H—Lys(Boc)—OH 93

92

-

188-189°

Die nachstehende Tabelle

—

SaI?

Ibc-D.L-Trp-OH

H-His-OH

I bc-NH-/^^COOl·

H2N

\ H2N-^fj^COOH 90

100

+43,3°

100-105°

(c=l JnCHCl3)

90 103—105°

Ibc-His(Ibc)-OH

H-Glu(OBut)-OH

Ibc—/y-Ala—OH

D-Ibc—/ί-Ala—OH

H—/ί-Ala—OH 99

99

+7,0°

-

174—177°

70 199—200°

Ibc-Glu(0But)-0H

H-Pro-OH

Ibc—iso-DL-Val—OH

*) Opt. Drehung fUr ΙΧ,ΉΑ-Salz.

100

-65,7°

141-142°

—

Ibc-Pro-OH

H-N-Methyl-jS-Ala-OH

Ibc--NH

76**)

-

114-116°**)

—

69—72°

—

Ibc-N-Methyl-^Ala-OH

H-y-Abu-OH

^s U \

95

-

110-110,5°**)

Ibc-y-Abu-OH

^-Aminocapronsäure

98

-

89°**)

—

58C

— —

Ibc-c-Aminocapronsäurfc

H-VaI-OH

99

-32,6°

134-136°

65—67"

D-Ibc-Val-OH

H-GIn-OH

98

-24,3°

-66°

+ 17,2"

234—234,5°

D-Ibc-GIn-OH

H-Met-OH

95

-22,6°

-

—

— —

D-Ibc-Met-OH

H-Ser-OH

95

-29,3°

55-60°

+ 12,3°

_ __

D-Ibc-Ser-OH

Η-Τφ-ΟΗ

92

-9,1°

179°

+ 10,9"

88 123,5-124"

D-Ibc-Trp-OH

Z-Lys-ΟΪ-ϊ

100

-10,9°

-

-

Z-Lys(D-Ibc)-OH

H-VaI-OH

100

+31,4°

-

—26,7°*)

L-lbc-Val-OH

H-Phe-OH

100

+31,3°

-70°

L-Ibc-Phe-OH

Η-Τφ-ΟΗ

91

+41,4°

-165°

L-Ibc-Trp-OH

*) c = 1 in Methanol.

**) Dicyclohexylaminsalz.

Beispiel 2

Ibc-Aminosäure

den Reaktionsbeginn erleichtern kann.

N-Isobornyloxycarbonyl-aminocarbonsäuren

Unter fortgesetztem Zutropfen von 4 n-Natronlauge vollendet man bei pH 10 und Raumtemperatur die

25 mMoI Aminosäure und 6,25ecm (30 mMol) j>

Reaktion. Die

Isobornyloxycarbonylchlorid werden in 5 ecm Wasser

und 5 ecm Dioxan unter

Beispiel 3

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

lbc-Cys(Z-Mac)-OH a) Ibc-OSu

Die lösung von 21,67 g (100 mMol) D.L-Isobornylor.ycarbonylchlorid und 15,0g (130 mMol) N-Hydroxysuccinimid in 100 ecm Dioxan wird bei 0⁰C unter Rühren mit 8,2 ecm (10OmMoI) 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 (5OmMoI) 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

ä) Die Suspension von 3,56 g (1OmMo!) H-TyS(Z-Mac)-OH (DE-OS 17 68 777) und 3,25 g (HmMoI) Ibc-OSu in 45 ecm Dimethylformamid wird bei 0⁰C mit 1.4 ecm (IO 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 Kieselge! (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%).

[λ] : +8,0°C(c = 1 in Chloroform)

ß) Aus 4,16 g (HmMoI) Ibc-OTCP und 3,56 f (10 mMol) H-Cys(Z-Mac)-OH in 45 ecm Dimethylform amid in Gegenwart von 1,4 ecm Triäthylamin wie untei a) einschließlich Säulentrennung über Kieselgel.
Ausbeute 5,3 g (99%).

Das Produkt ist mit dem unter /x) erhaltener dünnschichtchromatographisch identisch (R_F = 0,57 ir Chloroform/Methanol (8 : 3), Kieselgel).

Beispiel 4
Ibc-D-p-Chiorphenylalanin-isopropylester

6,96 g (25 rnMoH D-p-Chlorphenylalanin-isopropyl ester hydrochlorid und 6,25 ecm (30 mMol) Ibc-Cl ir 10 ecm Dioxan und 10 ecm Wasser werden h·· RäüiViiciVipciiuüi üfiu einem maximalen pi 1-VVcFi VOf 10,0 tropfenweise mit insgesamt 12,8 ecm 4 n-Natron lauge versetzt. Nach dem Neutralisieren mit Citronen säure wird das Produkt in Essigester aufgenommen unc die Cssigester-Lösung mit Wasser gewaschen, übei Natriumsulfat getrocknet und im Vakuum eingedampft. Ausbeute 10,55 g (quantitativ),
[α] : -34.0"C (c = 1 in Chloroform).

Beispiel 5

Ibc Pro Nil CH, (Ή, <

Die Ix>sung von 1,62 g (5,5 mMol) Ibc-OSu und 1,27 g (5,OmMoI) H-PrO-NH-CH₂-CH₂-CtH₅ ■ HCI in IOccit Dimethylformamid wird bei 0⁰C mit 0,69 ecm (5 mMol' Triäthylamin versetzt und 5 Stunden bei Raumtempera tür gerührt. Nach dem Eindampfen der entstandener Suspension im Hochvakuum wird der feste Rückstand ir Äther verrieben, vom ungelösten Triäthylamin-hy drochlorid abfiltriert und das Filtrat mit Petroläthei versetzt. Die ausgeschiedenen Kristalle werden abge saugt und über P2O5 im Hochvakuum getrocknet.
Ausbeute 1,75 g (88%), Schmelzpunkt 134-136°C.
[α] : -5l,3°C(c= IJnCHCI₃).

Claims (1)

1. 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