DE2045998B2

DE2045998B2 - Verfahren zum Trennen von DL Cystein in die optischen Antipoden

Info

Publication number: DE2045998B2
Application number: DE2045998A
Authority: DE
Inventors: Siegfried 8265 Kirchdorf Maeke; Paul Dipl.-Chem. Dr. 8200 Rosenheim Rambacher
Original assignee: DIAMALT AG 8000 MUENCHEN
Current assignee: DIAMALT AG 8000 MUENCHEN
Priority date: 1970-09-17
Filing date: 1970-09-17
Publication date: 1973-09-20
Also published as: GB1366352A; DE2045998C3; FR2105889A5; CH565720A5; DE2045998A1; US3808268A

Description

Die Erfindung betrifft die Racematspaltung von DL-Cystein. DL-Cystein bzw. sein Hydrochlorid läßt sich in wäßriger Lösung mit Dicyandiamid zu dl-2-Guanidino-l,3-thiazolincarbonsäure-4 umsetzen, deren diastereomere Kupferkomplexsalze mit optisch aktiven organischen Säuren, vorzugsweise d- oder L-Asparaginsäure, auffallende Löslichkeitsunterschiede zeigen, die zur Trennung der diastereomeren Formen verwendet werden können. Da sich diese Kupferkomplexsalze andererseits leicht wieder zu Cystein zurückführen lassen, kann über sie die Trennung von DL-Cystein in die optischen Antipoden durchgeführt werden.

Demnach ist das erfindungsgemäße Verfahren zum Trennen von DL-Cystein in die optischen Antipoden bzw. zur Herstellung von optisch aktivem Cystin dadurch gekennzeichnet, daß man DL-Cystein bzw. sein Hydrochlorid mit Dicyandiamid zu DL-2-Guanidinol,3-thiazolincarbonsäure-4 umsetzt, letztere mit Kupfer(II)-ionen und einer optisch aktiven organischen Säure in diastereomere Kupferkomplexsalze überführt, die man auf Grund ihrer Löslichkeitsunterschiede trennt und in geeigneter Weise zu D- und L-Cystein aufarbeitet, und dieses gegebenenfalls in an sich bekannter Weise zu Cystin oxidiert und als solches isoliert.

Als optisch aktive organische Säure verwendet man vorzugsweise d- oder L-Asparaginsäure.

Man kann das Kupfer(Il)-salz der organischen Säure als solches einsetzen, oder man kann die optisch aktive organische Säure oder ein beliebiges Salz dieser Säure zusammen mit einem löslichen Kupfer(II)-salz verwenden. Wesentlich allein ist. daß die Kupfer(II)-ionen auf irgendeine Weise für die Komplexbildung verfügbar gemacht werden.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann eine einwandfreie Trennung der optischen Antipoden erreicht werden.

In »J. P. G r e e η s t e i n, Chemistry of the Amino Acids«, S. 917 und bis 920 oben, ist ein Verfahren zur Herstellung von l-, d- und meso-Cystin beschrieben, das sich jedoch wesentlich und nachteilig von dem erfindungsgemäßen Verfahren unterscheidet:

1. Die Acetylierung und anschließende Racemisierung sind umständliche und aufwendige Verfah-

rensschritte, bei denen bereits mit einem Substanzverlust von zusammen etwa 50% gerechnet werden muß.

2. Die eigentliche Racematspaltung wird mit HiHe der sehr teuren Acylase I aus Schweinenieren vorgenommen.

Des weiteren wird mit einer Ionenaustauschersäule gearbeitet, die ebenfalls einen besonderen wirtschaftlich-technischen Aufwand bedeutet und deren Anwendung für den technischen Maßstab bei diesem Verfahren fraglich erscheint.

Dagegen ist bei der vorliegenden Erfindung

1. die Herstellung der Guanidino-thiazolin-carbonsäure ein technisch einfacher Prozeß, der mit etwa 85% Ausbeute verläuft,

2. geschieht die Racematspaltung mit L-Asparaginsäure, deren Preis höchstens 1/10 des Acylase-Preises beträgt.

Der Verfahrensablaüf erfordert keinen besonderen apparativen oder stofflichen Aufwand und läßt sich auch, wie im Beispiel beschrieben, im technischen Maßstab realisieren, so daß man also ein sehr wirtschaftliches Verfahren zur Herstellung des bisher sehr teuren D-Cystins bzw. D-Cysteins erhält.

Die beiden auf den S. 1920 bis 1923 der genannten Literaturstelle beschriebenen Trennungsverfahren arbeiten ebenfalls mit den sehr teuren Enzymen und darüber hinaus mit Derivaten des Cysteine (S-Benzyl-N-Acetyl-cystein und dessen Amid), die

a) synthetisiert und

b) nach der enzymatischen Trennung wieder gespalten werden müssen, so daß die Verfahren insgesamt noch aufwendiger als das zuerst besprochene werden.

Die erfindungsgemäße Umsetzung von Cystein mit Dicyandiamid erfolgt vorzugsweise bei Raumtemperatur in saurer oder alkalischer wäßriger Lösung und fünrt unter Abspaltung von Ammoniak zur dl-2-Guanidino-l,3-thiazolincarbonsäure-4, die mit der entsprechenden Thiazolidincarbonsäure tautomer ist.

H₂C-CH =

S N

NH

C = NH

NH₂

H₂C- CH = COOH

NH

I!

C = NH

NH₂

Die DL-Guanidinothiazolincarbonsäure wird in wäßriger Lösung mit vorzugsweise Kupfer(II)-L-aspartat bzw. mit Kupfer(II)-ionen und L-Asparaginsäure in äquimolaren Verhältnissen, gegebenenfalls unter leichtem Erwärmen, in die disatereomeren Kupferkomplexe übergeführt.

3 4

Der schwer lösliche L-Guanidinothiazolincarbon- Kupfer-L-aspartat (180 Mol) eingetragen. Die Lösung

säure-L-asparaginsäure-Kupferkomplex wird abge- wird bei 25 bis 30° C etwa 4 Tage gerührt. Nach Zusatz

trennt, und der in der Lösung verbliebene d-l-Cu- von 10 kg Kieselgur wird zentrifugiert. Der Rückstand

Komplex kann durch Zugabe von Cyanid gespalten kann auf L-Cystein und L-Asparaginsäure aufgearbei-

werden. Dadurch fällt die D-Guanidinothiazolin- 5 tet werden.

carbonsäure aus und kann abgetrennt werden. Man Das Zentrifugat wird bei Raumtemperatur mit 101

führt sie vorzugsweise durch Behandlung in saurer 25%iger Natronlauge und etwa 23,5 kg Kaliumcyanid

Lösung in das S-Guanidinocarbonyl-n-cystein über, bis zur Entfärbung versetzt. Mit 71 Eisessig stellt man

spaltet in halbkonzentriertem, wäßrigem Alkali den auf pH 7,5, kühlt und rührt mindestens 10 Stunden

Guanidinocarbonylrest ab und oxidiert in bekannter io bei 5 bis 10⁰C nach. Die ausgefallene D-Guanidinothia-

Weise das erhaltene D-Cystein zu D-Cystin, das sich zolincarbonsäure wird abgeschleudert und getrocknet,

auf Grund seiner Schwerlöslichkeit leicht aus schwach Man erhält 7,95 kg Säure, die man in 701 Wasser und

saurer Lösung isolieren läßt. Entsprechend kann der 351 konz. Salzsäure löst. Nach Stehen über Nacht bei

L-L-Cu-Komplex zum L-Cystin aufgearbeitet werden. Raumtemperatur wird die Lösung im Vakuum auf

Eine direkte Spaltung des J-Guanidinothiazolin- 15 etwa V* ihres Volumens eingeengt, abgekühlt und das carbonsäure-L-asparaginsäure-Kupferkomplexes in S-Guanidinocarbonyl-D-cystein-dihydrochlorid abgesaurer Lösung unter Umgehung der Isolierung der saugt. Man wäscht und trocknet an der Luft. Die erhal-D-Guanidinothiazolincarbonsäure ist ebenfalls mög- tene Menge von 10,2 kg des Salzes wird in 481 Natronlich, ergibt jedoch bei der Aufarbeitung ein optisch lauge'(25%ig) ^{von 350}C eingetragen, 2 Stunden bei weniger reines Cystin. 20 35 bis 40° C nachgerührt, unter Kühlung bei max. 4O⁰C

Die genaue Ausführung des Verfahrens ist im fol- mit etwa 251 konz. Salzsäure neutralisiert bis pH 7-8

genden Beispiel noch näher erläutert. und bei 10 bis 12° C 24 Stunden nachgerührt. Man

trennt etwa 800 g eines Nebenproduktes (N-Guanidi-

Beispiel nocarbonyl-D-cystein) ab, versetzt das Filtrat mit 11

25 konz. Ammoniak und oxidiert unter Kühlen mit

In eine Lösung von 87,7 kg DL-Cystein-hydrochlorid- etwa 31 16,5%iger Wasserstoffperoxidlösung, bis die

monohydrat in 5001 Wasser werden 50 kg Dicyandia- SH-Reaktion negativ ist. Mit konz. Salzsäure und

mid eingetragen. Nach 40stündigem Rühren bei Raum- Eisessig wird auf pH 5 gestellt, 48 Stunden unter

temperatur haben sich 79,3 kg = 84,5 °/₀ der Theorie pH-Kontrolle und Kühlung nachgerührt und das

DL-2-Guanidino-l,3-thiazolincarbonsäure-4 abge- 30 D-Cystin abgesaugt. Nach Lufttrocknung erhält

schieden. man etwa 4 kg D-Cystin einer Reinheit von minde-

In 54001 Wasser von 45° C werden 33,9 kg DL-Gu- stens 98%. Die spezifische Drehung [«] o" beträgt

anidino-thiazolincarbousäure (180 Mol) und 49,6 kg + 210° (c = ³/_xn-HCl).

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Trennen von DL-Cystein in die optischen Antipoden bzw. zur Herstellung von optisch aktivem Cystin dadurch gekennzeichnet, daß man DL-Cystein bzw. sein Hydrochloric! mit Dicyandiamid zu DL-2-Guanidino-l,3-thiazolincarbonsäure-4 umsetzt, letztere mit Kupfer(II)-ionen und einer optisch aktiven organischen Säure in diastereomere Kupferkomplexsalze überführt, die man auf Grund ihrer Löslichkeitsunterschiede trennt und in geeigneter Weise zu d- und L-Cystein aufarbeitet und dieses gegebenenfalls in an sich bekannter Weise zu Cystin oxidiert und als solches isoliert.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als optisch aktive organische Säure d- oder L-Asparaginsäure verwendet.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man die diastereomeren Kupferkomplexsalze nach ihrer Trennung mit Cyanid spaltet, die so erhaltenen optisch aktiven Guanidinothiazolincarbonsäuren durch Behandeln mit Säuren und anschließend mit Alkali in Cystein überführt.