DE2152088C3 - Process for the preparation of 5-Hydroxytryptophanverbi ndungen - Google Patents
Process for the preparation of 5-Hydroxytryptophanverbi ndungenInfo
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Description
Weeen dieser Nachteile sind die bekannten Verehren nicht zur Herstellung von >HydroxytryptoptnuS seinen Derivaten in großem Maßstab ge-VneL Da diese Verbindungen vorzuglich pharmakologische Wirkungen zeigen, ist ein mit geringen Kosten verbundenes Verfahren zur Herstellung großer Mengen von 5-Hydroxytryptcphan und seinen Derivaten sehr erwünscht.Weeën these disadvantages are the known Revere not for the production of> HydroxytryptoptnuS its derivatives in large scale g e-VneL Since these compounds show vorzuglich pharmacological effects, a company affiliated with a low cost method for producing large amounts of 5-Hydroxytryptcphan and its derivatives is highly desirable .
Aufeabe der Erfindung war es daher, cm neues Verfahren zur Herstellung von optisch aktivem 5-Hydroxytryptophan und seinen Derivaten zur Verfügung ^ stellen das die Herstellung großer Mengen dieser Verbindungen in einfacher Weise und mit guten Ausbeuten gestattet. Diese Aufgabe wird durch die ErfinGeeenita°nd der Erfindung ist somit ein Verfahren zur Herstellung von 5-Hydroxytryptophanverbindungen der allgemeinen Formel IIt was therefore the aim of the invention to provide a new process for the preparation of optically active 5-hydroxytryptophan and its derivatives which allows the preparation of large quantities of these compounds in a simple manner and with good yields. This object is achieved by the He fin Geeenita ° nd the invention is thus a process for the preparation of 5-Hydroxytryptophanverbindungen the general formula I
HOHO
CH2 - CH - COOR1 NHR2 CH 2 - CH - COOR 1 NHR 2
IDID
NHR,NHR,
(H)(H)
in der R1 und R2 die vorstehend angegebene Bedeutung haben, bei Temperaturen von -10 bis 60 C, mit überschüssigen Mengen Kaliumnitrosodisulfonat in Wasser, einem Alkohol oder Alkylamin oder deren Gemisch oxidiert und das Reaktionsprodukt gegebenenfalls mit einer verdünnten Säure hydrolysiert. in der R1 ein Wasserstoffatom, einen niederen Alkylrest oder Aralkylrest und R2 ein WasserstofTatom. einen unsubstituierten oder durch mono- oder di-Fluor- oder Chloratome substituierten niederen Alkanovlrest, einen Aralkyloxyca.-bonyl- oder Alkyloxycarbonylrest oder die Triphenylmethylgruppe bedeutet das dadurch gekennzeichnet ist, daß man eine 2,3-Dihydrotryptophanverbindung der allgemeinen Formel IIin which R 1 and R 2 have the meaning given above, oxidized at temperatures from -10 to 60 ° C. with excess amounts of potassium nitrosodisulfonate in water, an alcohol or alkylamine or a mixture thereof and the reaction product optionally hydrolyzed with a dilute acid. in which R 1 is a hydrogen atom, a lower alkyl radical or aralkyl radical and R 2 is a hydrogen atom. an unsubstituted or substituted by mono- or di-fluorine or chlorine atoms lower alkanol radical, an aralkyloxyca.-bonyl or alkyloxycarbonyl radical or the triphenylmethyl group is characterized in that a 2,3-dihydrotryptophan compound of the general formula II
-CH- COOR1 -CH- COOR 1
NHR2 NHR 2
(H)(H)
Es ist bekannt, daß 5-Hydroxy-L-try(ptophan ein ausgezeichnetes Antioxidans Tür Nahrungsmittel und Arzneipräparate ist. Ferner dient 5-Hydroxy-L-tryptophan zur Behandlung gewisser Störungen des Gehirns zur Regulierung des Blutdruckes und als Antidepreseivum (vgl. L a η c e t, Nr. 7586 [ 1969], S. 132, Medicinal Chemistry. Bd. 2 [ 1970], S. 1224 und Chem. Eng. News, Bd. 46 [1969], S. 45). Verschiedene Metaboliten von 5-Hydroxytryptophan und seinen Derivaten, wie Serotonin und 5-Hydroxyiindolylessigsäure, zeigen vorzügliche pharmakologische Wirkungen in vivo.It is known that 5-hydroxy-L-try ( ptophan is an excellent antioxidant for foodstuffs and medicinal products. Furthermore, 5-hydroxy-L-tryptophan is used to treat certain disorders of the brain, to regulate blood pressure and as an antidepressant (cf. L a η cet, No. 7586 [1969], p. 132, Medicinal Chemistry. Vol. 2 [1970], p. 1224 and Chem. Eng. News, Vol. 46 [1969], p. 45) Various metabolites of 5 -Hydroxytryptophan and its derivatives, such as serotonin and 5-hydroxyindolylacetic acid, show excellent pharmacological effects in vivo.
Die bekannten Verfahren zur Herstellung von 5-Hydroxytryptophan und seinen Derivaten haben verschiedene Nachteile. So wird z. B bei der chemischen oder enzymatischen Hydroxylierung eines optisch aktiven Isomeren von Tryptophan nicht selektiv 5-Hydnjxytryptophan, sondern ein Gemisch von 5-Hydroxytryptophan mit anderen Mono-, Di- und/ oder Trihydroxytryptophanen erhalten. Die Isolierung von 5-Hydroxytryptophiin aus diesem Gemisch ist mit beträchtlichen Schwierigkeiten verbunden.The known processes for the preparation of 5-Hydroxytryptophan and its derivatives have various disadvantages. So z. B in the chemical or enzymatic hydroxylation of an optical active isomers of tryptophan not selectively 5-Hydroxytryptophan, but a mixture of 5-Hydroxytryptophan obtained with other mono-, di- and / or trihydroxytryptophans. The isolation of 5-hydroxytryptophin from this mixture presents considerable difficulties.
Es ist ferner bekannt, 5-Hydroxyl:ryptophan z. B. aus p-substituierten Anilinderivaten, die einen Ätherrest, wie die Methoxy- oder Benzyloxygruppe, enthalten, oder aus 5-Hydroxyindolen herzustellen. Diese Synthesen sind jedoch im allgemeinen mehrstufig und ergeben ein Racemat, das eine Auftrennung in die optisch aktiven Isomeren erforderlich macht. in der R1 und R2 die vorstehend angegebene Bedeutung haben, bei Temperaturen von -10 bis 60 C, mit überschüssigen Mengen Kaliumnitrosodisulfonat in Wasser, einem Alkohol oder Alkylamin oder deren Gemisch oxidiert und das Reaktionsprodukt gegebenenfalls mit einer verdünnten Säure hydrolysiert.It is also known to use 5-hydroxyl: ryptophan z. B. from p-substituted aniline derivatives that contain an ether residue, such as the methoxy or benzyloxy group, or from 5-hydroxyindoles. However, these syntheses are generally multistage and result in a racemate which requires separation into the optically active isomers. in which R 1 and R 2 have the meaning given above, oxidized at temperatures from -10 to 60 ° C. with excess amounts of potassium nitrosodisulfonate in water, an alcohol or alkylamine or a mixture thereof and the reaction product optionally hydrolyzed with a dilute acid.
Die Verbindungen der allgemeinen Formeln I und Il können als niedere Alkylreste R1 z. B. die Methyl-, Äthyl-, Propyl- und Butylgruppe und als Aralkylreste R1 z. B. die Benzyl- und Phenyiäthylgruppe enthalten. Als Aminoschutzgruppen R2 können die Verbindungen der allgemeinen Formeln I und II niedere Alkanoyl- oder mono- oder di-Fluor- oder Chlorsubstituierte niedere Alkanoylreste, wie die Acetyl-, Propionyl-, Monochloracetyl-, Dichloracetyl- oder Monofluoracetylgruppe, Aralkyloxycarbonylreste, wie die Benzyloxycarbonylgruppe, Alkyloxycarbonylreste, wie die tert.-Butyloxycarbonylgruppe, und die Triphenylmethylgruppe enthalten.The compounds of the general formulas I and II can be used as lower alkyl radicals R 1, for. B. the methyl, ethyl, propyl and butyl group and as aralkyl radicals R 1 z. B. contain the benzyl and Phenyiäthylgruppe. As amino protecting groups R 2 , the compounds of the general formulas I and II can be lower alkanoyl or mono- or di-fluoro or chloro-substituted lower alkanoyl radicals, such as the acetyl, propionyl, monochloroacetyl, dichloroacetyl or monofluoroacetyl group, aralkyloxycarbonylloxycarbonyl groups, such as the benzyloxycarbonyl group , Alkyloxycarbonylreste such as the tert-butyloxycarbonylgruppe, and the triphenylmethyl group contain.
Die Oxydation wird im allgemeinen in einem Lösungsmittel bei Temperaturen im Bereich von -10 bis 6O0C, vorzugsweise von 0cC bis Raumtemperatur, durchgeführt. Lösungsmittel sind Wasser, Alkohole, wie Methanol und Äthanol, und Alkylamine, wie Dimethylamin. Diese Lösungsmittel können allein oder als Gemische aus mindestens zwei dieser Lösungsmittel eingesetzt werden.The oxidation is generally carried out in a solvent at temperatures ranging from -10 to 6O 0 C, preferably from 0 c C to room temperature is performed. Solvents are water, alcohols such as methanol and ethanol, and alkylamines such as dimethylamine. These solvents can be used alone or as mixtures of at least two of these solvents.
Zur Oxydation von J Mol einer 2.3-DihydroiryptophanVerbindung der allgemeinen Forme! il sind theoretisch 2 Äquivakme des Oxydationsmittels erforderlich. Die Oxydation wird jedoch im allgemeinen mit cir.em tiberschuB des Oxydationsmittels durchgeführt Bei der Oxydation einer 2,3-Dihydroirypiophanverbindung der allgemeinen Formel Il entsteht eine iminochinon-Zwischenstufe der allgemeinen Formel IU, die sieh durch Proionenwanderung spontan Bi die entsprechende 5-Hydro\ytryptophanverbindung i© der allgemeinen Formel I umlagertFor the oxidation of J moles of a 2,3-dihydroiryptophane compound the general form! Theoretically, 2 equivalents of the oxidizing agent are required. However, the oxidation is generally carried out with a slight excess of the oxidizing agent In the oxidation of a 2,3-dihydroirypiophane compound the general formula II results in an iminoquinone intermediate of the general formula IU, which see spontaneously Bi the corresponding 5-Hydro \ ytryptophanverbindungen i © by proportion migration of the general formula I rearranged
3 4 3 4
CH2CHCOOR,
NHR, (IU)CH 2 CHCOOR,
NHR, (IU)
«5«5
CHjCHCOOR1 CHjCHCOOR 1
NHR,NHR,
•I»• I »
Obwohl die Oxydation nach Zugabe des Oxydationsmittels im wesentlichen bereits vollständig abgelaufen ist. hält man das Reaktionsgemi;ch zur Sicherstellung der vollständigen Oxydation der l.VDihydrotryptophanverbindung noch eine weitere Zeit bei den Reaktionsbedingungen.Although the oxidation after the addition of the oxidizing agent has essentially expired completely. hold the reaction mixture to make sure the complete oxidation of the IV dihydrotryptophan compound still another time under the reaction conditions.
Wenn man als Ausgangsverbindung 2,3-Dihydrotryptophan einsetzt, wird als Reaktionsprodukt 5-Hydroxytryptophan erhalten, das nach bekannten Methoden, z. B. durch Umkristallisieren oder durch die verschiedenen chromatographischen Methoden, gereinigt werden kann.If you have 2,3-dihydrotryptophan as the starting compound is used, the reaction product is 5-hydroxytryptophan obtained by known methods, e.g. B. by recrystallization or by the various chromatographic methods, can be purified.
Wenn man als Ausgangsverbindung einen Ester des 2.3-Dihydroiryp;ophans einsetzt erhält man als Reaktionsprodukt einen F.stcr des 5-Hydroxytryptophans. Dieser Ester kann nach bekannten Methoden zur Herstellung von Aminosäuren aus dem entsprechenden Ester zu 5-Hydroxytryptophan hydrolysiert werden, wobei die Estergruppe gegebenenfalls durch saure Hydrolyse mit verdünnter Salzsäure abgespalten werden kann.If an ester of 2,3-Dihydroiryp; ophans is used as the starting compound is obtained as Reaction product is a substance of 5-hydroxytryptophan. This ester can by known methods for the production of amino acids from the corresponding Esters are hydrolyzed to 5-Hydroxytryptophan, the ester group optionally through acid hydrolysis can be split off with dilute hydrochloric acid.
Die Oxydation von 2,3-Dihydrotryptophanverbindungen verläuft erfindungsgemäß ohne Inversion an der <i-Stellung der Aminosäure-Seitenkette, d. h_ wenn eine iv oder L-2,3-Dihydrotryptophanverbindung als Ausgangsverbindung eingesetzt wird, wird die entsprechende 5 - Hydroxy - η - tryptophan- oder 5 - Hydroxy-L-tryptophanverbindung erhalten.According to the invention, the oxidation of 2,3-dihydrotryptophan compounds proceeds without inversion the <i position of the amino acid side chain, d. h_ if an iv or L-2,3-dihydrotryptophan compound is used as the starting compound, the corresponding 5 - hydroxy - η - tryptophan or 5 - hydroxy-L-tryptophan compound obtain.
Es ist überraschend, daß sich 5-Hydroxytryptoplianverbindungen nach dem erfindungsgemäßen Verfahren verhältnismäßig glatt herstellen lassen. Es ist bekannt, einfache 2.3-Dihydroindolderivate mit relativ oxydationsbeständigen Substituenten, wie Hexahydrocarbazol, mit Kaliumnitrosodisulfonat zu den Chinonen bzw. zu 6-Hydroxvtetrahydrocarbazol und Tctrahydrocarbazolchinon zu oxydieren; vgl. Chem. Ber., Bd.87 (1954), S. 1251 bis 1255; referiert in CA., Bd. 51 (1957), 5754c Andererseits ist bekannt, daß praktisch alle «-Aminosäuren unter der Einwirkung von Oxydationsmitteln zu Ammoniak, Kohlendioxid und Aldehyden abgebaut werden; vgl. J. P. G reenstein und M. Winitz, »Chemistry of the Amino Acids«, Bd. 2, S. 1318 bis 1320; C. A. 54 (1960), 3707e; CA. 57 (1962), 7375a; CA. 57 (1962). 255Of und CA. 53 (1959), 11 249c. Es ist ferner bekannt, daß Indole mit relativ oxydationsbeständigen Substituenten durch Oxydationsmittel an der Doppelbindung des Pyrrolnnges aufgespalten werden; vgl Wei fiber ge r, Tbc Chemistry of heterocyclic Compounds, Bd. 8 < 1954KS. 23; BuH Soc Chim. France 195Ql S 78? bis 7S6 und J. Chem. Soc 1953, S. 5MO bis 544 V 2-Aminomeüiylmdole werdto mit Chromsäure, Ozon oder Wasserstoffperoxid in saurer Lösung zu den entsprechenden Benzodiazepine]} oxydiert; vgl unter anderem Chem. Ber_ Bd. 101 (1968), S. 4245.It is surprising that 5-hydroxytryptoplian compounds can be produced relatively smoothly by the method according to the invention. It is known, simple 2,3-dihydroindole derivatives with relative oxidation-resistant substituents such as hexahydrocarbazole, with potassium nitrosodisulfonate to the quinones or to 6-Hydroxvtetrahydrocarbazol and Tctrahydrocarbazolquinon to oxidize; see Chem. Ber., Vol. 87 (1954), pp. 1251 to 1255; lectured in CA., Vol. 51 (1957), 5754c On the other hand, it is known that practically all «-amino acids under the action of oxidizing agents to ammonia, carbon dioxide and aldehydes are degraded; see J. P. G reenstein and M. Winitz, “Chemistry of the Amino Acids ", Vol. 2, pp. 1318-1320; 1960, C.A. 54: 3707e; Approx. 57: 7375a (1962); Approx. 57 (1962). 255Of and Approx. 53: 11 249c (1959). It is also known that indoles with relatively oxidation-resistant substituents are split by oxidizing agents at the double bond of the pyrrole; see Wei fiber ge r, Tbc Chemistry of heterocyclic Compounds, Vol. 8 <1954KS. 23; BuH Soc Chim. France 195Ql S 78? to 7S6 and J. Chem. Soc 1953, pp. 5MO to 544 V 2-Aminomeliylmdole are made with chromic acid, ozone or hydrogen peroxide is oxidized in acidic solution to the corresponding benzodiazepines]}; see under other Chem. Ber_ Vol. 101 (1968), p. 4245.
Schließlich ia bekannt, Tryptophan mit Ozon in Essigsäure zu Kynuremn abzubauen; vgL Liebigs Annaten der Chemie, Bd. 556 (1944». S. 103 bis 114.Finally, it is generally known to break down tryptophan with ozone in acetic acid to form kynuremn; vgL Liebigs Annaten der Chemie, Vol. 556 (1944 ». Pp. 103 to 114.
Die Beispiele erläutern die Erfindung.The examples illustrate the invention.
Die wäßrige Lösung der Ausgangsverbindung 23-Dihydrotryptophan. die wie unten angegeben erhalten worden ist. wird unter Rühren tropfenweiseThe aqueous solution of the starting compound 23-dihydrotryptophan. which as stated below has been received. is added dropwise while stirring
jo mit einer Lösung von 13,8 g Kaliumnitrosodisulfonat in 600 ml Wasser versetzt Nach vollständiger Zugabe wird das Gemisch 30 Minuten gerührt Das Reaktionsprodukt wird zur Entfernung von Nebenprodukten über eine mit Aluminiumoxid gefüllte Säule gegeben.jo with a solution of 13.8 g of potassium nitrosodisulfonate in 600 ml of water. After the addition is complete, the mixture is stirred for 30 minutes. The reaction product is used to remove by-products passed through a column filled with aluminum oxide.
Da^ aus der Säule abgezogene Eluat wird dann übes eine Säule gegeben, die ein aus einem nicht zum Typ der Ionenaustauscher gehörendes, poröses Styrol-Divinylbenzol-Copolymerisai (hergestellt \on Mitsubishi Chemical Ind. Ltd.) enthält. Die Säule wird mit Wasser eluiert wobei 5-Hvdroxy-L-tryptoph^n in den ersten Eluatfraktionen erhalten wird. Diese Fraktionen werden vereinigt. Nach Entfernen des Wassers werden aus diesen Fraktionen 1.2 g 5-Hydroxy-i -tryptophan erhalten. Die Identität des so hergestellten 5-Hydroxy-L-tryptophans wird durch Vergleich mn einer authentischen Probe dieser Verbindung durch Papierchromatographie, Dünnschichtchromatographie, Aufnahme der IR- und UV-Absorptionsspektren und des Kernresonanzspektrums und Bestimmung des Schmelzpunktes bewiesen <F. 260 bis 270 C. nach Zersetzung). Der optische Drehwert des erfindungsgemäÖ hergestellten 5-Hydroxy-L-tryptophans betragt [■1] ■ = -32,3 (r = 1, Wasser). Die wäßrige Lösung des Ausgangsstoffe 2.3-Dihydrotn,ptophan wird wie folgt hergestellt:The eluate withdrawn from the column is then used given a column, which is made of a non-ion exchanger type, porous styrene-divinylbenzene copolymer (manufactured by Mitsubishi Chemical Ind. Ltd.). The pillar is with Water elutes with 5-Hydroxy-L-tryptoph ^ n in the first eluate fractions is obtained. These factions are united. After removing the water, 1.2 g of 5-hydroxy-i-tryptophan are obtained from these fractions obtain. The identity of the 5-hydroxy-L-tryptophan produced in this way is confirmed by comparison mn an authentic sample of this compound by paper chromatography, thin layer chromatography, Recording of the IR and UV absorption spectra and the nuclear magnetic resonance spectrum and determination of the Melting point proven <F. 260 to 270 C. after decomposition). The optical rotation value of the invention 5-hydroxy-L-tryptophans produced is [■ 1] ■ = -32.3 (r = 1, water). The aqueous solution of the starting materials 2.3-Dihydrotn, Ptophan is produced as follows:
5,0 g t -Tryptophan werden in 100 ml 1 n-Salzsäure gelöst. Die erhaltene Lösung wird in Gegenwart von 0.1 g Platinoxid als Katalysator hydriert. Nachdem die theoretische Wasserstoffmenge aufgenommen ist wird der Katalysator abfiltriert und der pH-Wert der Lösung mit Natronlauge auf etwa den Neutralpunkt eingestellt.5.0 g of t-tryptophan are dissolved in 100 ml of 1N hydrochloric acid. The solution obtained is in the presence of 0.1 g of platinum oxide hydrogenated as a catalyst. After the theoretical amount of hydrogen has been absorbed the catalyst is filtered off and the pH of the solution with sodium hydroxide solution to about the neutral point set.
S5 3.0 g N-Acetyl-2.3-dihydro-L-tryptophan werden in einem Gemisch aus 10 ml Wasser, 10 ml Methanol und 1 ml Dimethylamin gelöst. Diese Lösung wird bei Raumtemperatur unter Rühren tropfenweise mit einer Lösung von 8,3 g Kaliumnitrosodisulfonat in 350 mlS5 3.0 g of N-acetyl-2,3-dihydro-L-tryptophan are in dissolved in a mixture of 10 ml of water, 10 ml of methanol and 1 ml of dimethylamine. This solution is at Room temperature with stirring dropwise with a solution of 8.3 g of potassium nitrosodisulfonate in 350 ml
Wasser versetzt. Nach vollständiger Zugabe wird das Gemisch 30 Minuten weitergerührt. Das Reaktionsgemisch wird dann mit 300 ml Wasser verdünnt. Diese wäßrige Lösung wird über eine Säule gegeben, die einen basischen Anionenaustauscher (Divinylbenzol-Styrol-Copolymerisat mit quaternären Ammoniumresten an den Benzolkernen als funktionell Gruppen, hergestellt von Mitsubishi Chemical Ind. Ltd.) in der OH-Form enthält. Die Säule wird zunächstWater added. After the addition is complete, the mixture is stirred for a further 30 minutes. The reaction mixture is then diluted with 300 ml of water. This aqueous solution is passed through a column containing a basic anion exchanger (divinylbenzene-styrene copolymer with quaternary ammonium residues on the benzene nuclei as functional Groups manufactured by Mitsubishi Chemical Ind. Ltd.) in the OH form. The pillar will be first
«lit Wasser gewaschen und dann mit 2n-Salzsäure eluiert. Die sauren Eluate werden vereinigt und über eine Säule gegeben, die mit dem im Beispiel 1 beschriebenen Copolymerisat gefüllt ist Die Säule wird mit Wasser eluiert. Die ersten Eluatfraktionen enthalten anorganisches Salz, danach wird N-Acetyl-5-hydroxy-t-tryptophan und zum Schluß N-Acelyl-L-tryptophan eluiert. Die N-Acetyl-5-liiydroxy-t-tryptophan enthaltenden Fraktionen werden vereinigt und konzentriert Das Konzentrat wird in 120 ml verdünnter Salzsäure gelöst und dann 45 Minuten auf 80°C erhitzt Nach Entfernen des Lösungsmittels wird 5-Hydroxy-L-tryptophan als leicht braun gefärbte Verbindung erhalten. Nach dem Umkristallisieren aus Wasser werden 0,60 g 5-Hydroxy-t-trypto-Dhan erhalten. Die Verbindung wird in gleicher Weise w? ui Beispiel 1 identifiziert (F. 260 bis 270 C, nach Zersetzung).«Lit water and then washed with 2N hydrochloric acid eluted. The acidic eluates are pooled and poured over given a column similar to that described in Example 1 Copolymer is filled. The column is eluted with water. Contain the first eluate fractions inorganic salt, then N-acetyl-5-hydroxy-t-tryptophan and finally N-acelyl-L-tryptophan eluted. The N-acetyl-5-liiydroxy-t-tryptophan containing fractions are combined and concentrated. The concentrate is diluted in 120 ml Dissolved hydrochloric acid and then heated to 80 ° C. for 45 minutes. After removing the solvent 5-hydroxy-L-tryptophan appears as slightly brown in color Connection received. After recrystallization from water, 0.60 g of 5-hydroxy-t-trypto-dhan are obtained obtain. The connection is made in the same way w? ui Example 1 identified (F. 260 to 270 C, after Decomposition).
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C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 | ||
EHJ | Ceased/non-payment of the annual fee |