DE2305187A1 - PROCESS FOR THE SEPARATION OF A MIXTURE OF 3-FLUORINE-D- AND -L-ALANINE COMPOUNDS - Google Patents
PROCESS FOR THE SEPARATION OF A MIXTURE OF 3-FLUORINE-D- AND -L-ALANINE COMPOUNDSInfo
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Description
Die Erfindung betrifft allgemein die Herstellung von 3-Fluor-D-alanin, das ein wirksames antibakterielles Mittel ist und das Wachstum von sowohl grampositiven als auch gramnegativen pathogenen Bakterien hemmt. Insbesondere betrifft die Erfindung die Herstellung von 3-Fluor-D-alanin in praktisch reiner Form durch direkte Auftrennung von 3-Fluor-DL-alanin oder einem Salz davon. Dieses direkte Trennverfahren besteht darin, daß man eine wäßrige Lösung des DL-Gemisches von 3-Pluor-alanin herstellt, die Lösung in eine übersättigte wäßrige Lösung des DL-Gemisches überführt (was zweckmäßig durch Erhöhen der Temperatur in dem Auflösebehälter auf etwa 300C und Aufrechterhalten eines Temperaturunterschiedes zwischen dem Auflösebehälter und dem Kristallisationsbehälter von etwa 50G erfolgt),The invention relates generally to the production of 3-fluoro-D-alanine, which is an effective antibacterial agent and inhibits the growth of both gram-positive and gram-negative pathogenic bacteria. In particular, the invention relates to the preparation of 3-fluoro-D-alanine in practically pure form by direct separation of 3-fluoro-DL-alanine or a salt thereof. This direct separation process consists in preparing an aqueous solution of the DL mixture of 3-pluoroalanine and converting the solution into a supersaturated aqueous solution of the DL mixture (which is expediently achieved by increasing the temperature in the dissolving tank to about 30 ° C. and maintaining a temperature difference between the dissolving tank and the crystallization tank of about 5 0 G),
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die übersättigte Lösung mit Kristallen des nicht erwünschten L-Isomer animpft, die Mutterlauge abtrennt und mit oder ohne weitere Erhöhung der Übersättigung mit dem gewünschten D-Isomer in Kontakt bringt. Gewöhnlich wird vorzugsweise zunächst das nicht erwünschte L-Isomer auskristallisiert, da bei dieser ersten Kristallisation eine größere Änderung der Verunreinigung erfolgt. Bei der kontinuierlichen Durchführung dieses Verfahrens wird die Mutterlauge von der zweiten Kristallisation (d.h. der Kristallisation des D-Isomer) in den Aufl.ösebehälter zurückgeführt, und kristallisiertes D- und L-Isomer werden kontinuierlich oder von Zeit zu Zeit von jedem Kristallisationsbehälter abgezogen.the supersaturated solution is inoculated with crystals of the undesired L-isomer, the mother liquor is separated off and with or without brings further increase in supersaturation with the desired D-isomer in contact. Usually is preferred initially the undesired L-isomer crystallizes out, since this first crystallization a major change in the impurity occurs. While doing this continuously In the process, the mother liquor from the second crystallization (i.e. the crystallization of the D-isomer) is transferred to the dissolving tank recycled, and crystallized D- and L-isomer are continuously or from time to time from each crystallization vessel deducted.
Diese kontinuierliche direkte Auftrennung ist in gleicher Weise auf Salze des 3-Pluor-DL-alanins mit Säuren oder Basen, beispielsweise das Hydrochlorid, Benzolsulfonat oder das Natrium-, Kalium-oder quarternäre Ammoniumsalz, sowie auf Derivate des 3-Pluor-alanins, -wie das N-Acetyl- oder N-Benzoyl-Derivat, anwendbar. Wenn das Benzolsulfonat verwendeb wird, so erfolgt die Auftrennung zweckmäßig in Lösung in einem niedrigmolukularen Alkanol, vorzugsweise Äthanol. Eine Lösung des jJ-Fluor-D-alanin-benzolsulfonats in Äthanol, hergestellt in dem Auf löse behält er, wird in eine übersättigte Lösung in Äthanol übergeführt, diese wird mit Kristallen von 3-Fluor-L-alaninbenzolsulfonat angeimpft, die Mutterlauge wird von dem auskristallisierten Material abgetrennt und .mit Kristallen von 3-Pluor-D-alanin-benzolsulfonat angeimpft, und die Mutterlauge von dieser zweiten Kristallisation wird zu dem Auflösebehälter zurückgeführt.This continuous direct separation is in the same way on salts of 3-pluoro-DL-alanine with acids or bases, for example the hydrochloride, benzenesulfonate or the sodium, Potassium or quaternary ammonium salt, as well as derivatives of 3-pluoroalanine, such as the N-acetyl or N-benzoyl derivative, applicable. If the benzenesulfonate is used, it will do so the separation is expedient in solution in a low molecular weight alkanol, preferably ethanol. A solution to the jJ-Fluoro-D-alanine-benzenesulfonate in ethanol, prepared in the It keeps dissolved, is converted into a supersaturated solution in ethanol, this is mixed with crystals of 3-fluoro-L-alanine benzene sulfonate inoculated, the mother liquor is separated from the crystallized material and .mit crystals of 3-Pluor-D-alanine-benzenesulfonate inoculated, and the mother liquor from this second crystallization is returned to the dissolving tank.
Obwohl vorzugsweise die einzelnen Stufen des kontinuierlichen Verfahrens nacheinander durchgeführt werden, können sieAlthough the individual steps of the continuous process are preferably carried out sequentially, they can
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gewünschtenfalls auch parallel durchgeführt werden, d.h. die Lösung von dem Auflösebehälter kann in zwei gleiche Teile geteilt, ·- jede Lösung in eine übersättigte Lösung übergeführt, die eine mit Kristallen des D-Isomer und die andere mit Kristallen des L-Isomer angeimpft und beide Mutterlaugen in den Auflösebehälter zurückgeführt werden, und das kristallisierte D- und L-Isomer können kontinuierlich oder in gewissen Zeitabständen von ihren Aufschlämmungen abgetrennt werden.if desired, can also be carried out in parallel, i.e. the solution from the dissolving tank can be divided into two equal parts, · - each solution converted into a supersaturated solution, the one inoculated with crystals of the D-isomer and the other with crystals of the L-isomer and put both mother liquors in the dissolving tank are recycled, and the crystallized D- and L-isomer can be separated from their slurries continuously or at certain time intervals.
Alternativ kann die direkte Auftrennung in einem kontinuierlichen Verfahren aus nur zwei Stufen, d.h. einer Auflöse- und einer Kristallisationsstufe erfolgen. Dabei wird in dem Auflösebehälter eine gesättigte Lösung eines 3-Pluor-DL-alanins hergestellt, und diese Lösung wird in eine Kristallisationszone übergeführt, wo sie in einen übersättigten Zustand übergeführt wird, vorzugsweise indem man ihre Temperatur senkt. Die übersättigte Lösung wird dann mit Kristallen von 5-Pluor-D-alanin angeimpft, so daß das D-Isomer selektiv in praktisch reiner Form auskristallisiert, und dieses kristalline 5-Fluor-D-alanin wird dann abfiltriert oder abzentrifugiert. Die Mutterlaugen werden in den Auflösebehälter zurückgeführt, und die Temperatur wird wieder auf den ursprünglichen Wert in dem Auflösebehälter erhöht. Die erhaltene Lösung wird mit weiterem j5-Fluor-DL-alanin in Kontakt gebracht, wobei selektiv das D-Isomer gelöst wird, während das L-Isomer in praktisch reiner Form ungelöst bleibt, Auf diese Weise wird eineAlternatively, the direct separation can be carried out in a continuous process consisting of only two stages, i.e. a dissolving and a take place in a crystallization stage. This is done in the dissolving container a saturated solution of a 3-pluoro-DL-alanine produced, and this solution is transferred to a crystallization zone, where it is converted into a supersaturated state preferably by lowering its temperature. The supersaturated solution is then inoculated with crystals of 5-fluorine-D-alanine, so that the D-isomer selectively crystallizes out in practically pure form, and this crystalline 5-fluoro-D-alanine is then filtered off or centrifuged off. The mother liquors are returned to the dissolving tank and the temperature is brought back to the the original value in the dissolving tank is increased. The solution obtained is brought into contact with further j5-fluoro-DL-alanine, whereby the D-isomer is selectively dissolved while the L-isomer remains undissolved in practically pure form. In this way a
der kontinuierliche selektive Abtrennung eines/Enantiomorphen,-die das DL-Gemisch bilden, d.h. des L-Isomer in der Auflösezone und die Abtrennung des anderen Enantiomorphen (d.h. des D-Isomer) in der Kristallisationszone bewirkt, und das D- und das L-Isomer können kontinuierlich oder in gewissen Zeitabständen aus der Kristallisationszone bzw. der Auflösezone entnommen werden.the continuous selective separation of a / enantiomorph, -die form the DL mixture, i.e. the L-isomer in the dissolution zone and the separation of the other enantiomorph (i.e. the D-isomer) into the crystallization zone, and the D- and the L-isomer can continuously or at certain time intervals from the crystallization zone or taken from the dissolution zone.
Wie oben erwähnt, ist das 3'Pluor-D-alanin ein wirksames antibakterielles Mittel, während das isomere 5-Fluor-L-alanin (ob- As mentioned above, the 3'-fluoro-D-alanine is an effective antibacterial agent, while the isomeric 5-fluoro-L-alanine (ob-
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wohl auch dieses antibakterielle Wirkung hat) im allgemeinen ein unerwünschtes Isomer darstellt. Die Razemisierung des L-Isomer zu dem DL-Gemisch erfolgt zweckmäßig durch Erhitzen des 3-Fluor-L-alanins mit Essigsäure-anhydrid auf eine erhöhte Temperatur von etwa 8o°C, unter welchen Bedingungen die Acetylierung und Razemisierung unter Bildung des N-Acetyl-j5-fluor-D-alanins in etwa J5 Stunden praktisch beendet ist. Das N-Acetyl-3-fluor-DL-alanin wird dann zweckmäßig mit einer wäßrigen Mineralsäure, wie wäßriger Salzsäure,hydrolysiert, wonach durch Zusatz von wäßrigem Ammoniak das jJ-Fluor-DL-alanin, d.h. das Ausgangsmaterial für die obige direkte Auftrennung, erhalten wird.probably also this antibacterial effect) is generally an undesirable isomer. The racemization of the L-isomer to the DL mixture is expediently carried out by heating the 3-fluoro-L-alanine with acetic anhydride to an increased level Temperature of about 80 ° C, under which conditions the acetylation and racemization with the formation of N-acetyl-j5-fluoro-D-alanine is practically finished in about J5 hours. The N-acetyl-3-fluoro-DL-alanine is then conveniently with an aqueous mineral acid, such as aqueous hydrochloric acid, hydrolyzed, after which by Addition of aqueous ammonia the jJ-Fluor-DL-alanine, i.e. the Starting material for the above direct resolution.
Die folgenden Beispiele veranschaulichen das Verfahren gemäß der Erfindung.The following examples illustrate the method according to the invention.
Die Vorrichtung besteht aus drei Behältern, von denen jeder mit einem Rührer und Mitteln zur Temperatursteuerung ausgestattet ist. Die drei Behälter sind zu einem geschlossenen Kreis über Leitungen miteinander verbunden, wobei am Eingangsende jeder Leitung ein Filter angeordnet ist und die Lösung mittels einer Pumpe zu dem nächsten Behälter gepumpt wird. Weitere Filter können hinter jedem Pumpenausgang angeordnet werden. Der erste der für den Kreislauf angeordneten Behälter, der Auflösebehälter, weist weiterhin Mittel für die Zugabe von festem j5-Fluor-DL-alanin und Lösungsmittel auf. Die anderen beiden Behälter sind die Kristallisationsbehälter für das D- und das L-Isomer. Die Durchführung des Verfahrens erfolgt wie folgt:The device consists of three containers, each with a stirrer and means for temperature control is equipped. The three containers are about to form a closed circle Lines connected to one another, with a filter being arranged at the input end of each line and the solution by means of a Pump is pumped to the next container. Additional filters can be placed behind each pump outlet. The first of the The container arranged for the circulation, the dissolving container, also has means for adding solid j5-fluoro-DL-alanine and Solvent on. The other two tanks are the crystallization tanks for the D and L isomers. The procedure is carried out as follows:
2 1 Wasser werden in den Auflösebehälter eingebracht, und 300 "g2 liters of water are added to the dissolving tank, and 300 "g
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jJ-Fluor-DL-alanin werden zugesetzt. Die Aufschlämmung wird ins Gleichgewicht gebracht, indem man sie eine Stunde bei 25°C hält, wonach mit dem Pumpen zu dem L-Kristallisationsbehälter begonnen wird. Wenn das Volumen in dem L-Kristallisationsbehälter auf 500 ml gestiegen ist, wird die Pumpe zwischen dem L- und dem D-Kristallisationsbehälter eingeschaltet, und die Pumpgeschwindigkeit wird so eingestellt, daß das Lösungsvolumen in dem L-Kristallisationsbehälter bei 500 ml gehalten wird. Wenn das Volumen in dem D-Kristallisationsbehälter auf 500 ml gestiegen ist, wird die Pumpe zwischen dem D-Kristallisationsbehälter und dem Auflösebehälter eingeschaltet, und die Pumpgeschwindigkeit wird so eingestellt, daß das Volumen konstant gehalten wird. In den Auflösebehälter werden noch 1 Wasser und 150 g 3-Fluor-DL-alanin eingebracht, und das System wird bei 250C ins Gleichgewicht gebracht, indem man die Lösung von einem Behälter in den anderen Behälter pumpt. 20 g 3-Pluor-L-alanin werden dem L-Kristallisationsbehälter und 20 g 3-Fluor-D-alanin werden dem D-Kristallisationsbehälter zugesetzt.jJ-Fluor-DL-alanine are added. The slurry is equilibrated by holding it at 25 ° C for one hour after which time pumping to the L-crystallizer is started. When the volume in the L crystallization vessel has increased to 500 ml, the pump between the L and D crystallization vessels is switched on and the pumping speed is adjusted so that the volume of solution in the L crystallization vessel is kept at 500 ml. When the volume in the D-crystallization vessel has increased to 500 ml, the pump between the D-crystallization vessel and the dissolving vessel is switched on and the pumping speed is adjusted so that the volume is kept constant. 1 more water and 150 g of 3-fluoro-DL-alanine are introduced into the dissolving container, and the system is brought into equilibrium at 25 ° C. by pumping the solution from one container into the other container. 20 g of 3-fluorine-L-alanine are added to the L-crystallization vessel and 20 g of 3-fluoro-D-alanine are added to the D-crystallization vessel.
Dann wird die Temperatur in dem Auflösebehälter auf 300C erhöht, so daß sich in den Kristallisationsbehältern eine ,Übersättigung von etwa l6 g/l aufbaut, die bei 250C aufrechterhalten wird. Um eine feste Phase beizubehalten, wird dem Auflösebehälter weiteres festes 3-Fluor-DL-alanin zugesetzt.Then, the temperature is increased in the dissolution vessel at 30 0 C, so that a, supersaturation of about l6 g / l builds up, which is maintained at 25 0 C in the crystallization vessels. To maintain a solid phase, additional solid 3-fluoro-DL-alanine is added to the dissolving tank.
Die feste Phase in Jedem Kristallisationsbehälter wird etwa konstant gehalten, indem man von Zeit zu Zeit einen Teil der Kristallaufschlämmungvon jedem Kristallisationsbehälter abzieht. Durch Filtrieren der Aufschlämmung des L-Kristallisationsbehälters wird praktisch reines j5-Fluor-L-alanin erhalten. Durch Filtration der Aufschlämmung aus. dem D-Kristalli- featiönsbehälter wird'.praktisch reines j5-Fluor-D-alanin erhalten.The solid phase in each crystallization vessel is kept roughly constant by adding some of the Withdraws crystal slurry from each crystallization vessel. By filtering the slurry from the L-crystallizer practically pure j5-fluoro-L-alanine is obtained. By filtering the slurry off. the D-crystal feature container practically pure 5-fluoro-D-alanine is obtained.
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Die Filtrate werden in den Auflösebehälter zurückgeführt. Beispiel 2 The filtrates are returned to the dissolving tank. Example 2
In der in Beispiel 1 beschriebenen Weise werden 400 g 2-Fluor-DL-alanin-benzolsulfonat in den Auflösebehälter, der 2 1 absolutes Äthanol· enthält, eingebracht. Der L-Kristallisations- ~ behälter wird mit 25 g festem 3-Fluor-L-alanin-benzolsulforiat und der D-Kristallisationsbehälter mit 25 g 3-Fluor-D~alaninbenzolsulfonat angeimpft. Der Temperaturunterschied zwischen dem Auflösebehälter und den Kristallisationsbehältern wird bei 50C gehalten (d.h. die Temperatur in dem Auflösebehälter beträgt 300C und diejenige in den Kristallisationsbehältern 250C). Die Produktionsgeschwindigkeit kann erhöht werden, indem man die Temperatur des Auflösebehälters erhöht und feste Phase beibehält. Die Gefahr einer Verunreinigung und der Erzeugung von weniger reinem 3-Fluor-D-alanin-benzolsulfonat steigt jedoch mit höherer Übersättigung. Im Falle einer Verunreinigung kann das.Produkt durch einfaches Umkristallisieren aus absolutsm Äthanol in einzelnen Ansätzen gereinigt werden.In the manner described in Example 1, 400 g of 2-fluoro-DL-alanine-benzenesulfonate are introduced into the dissolving container which contains 2 liters of absolute ethanol. The L-crystallization vessel is seeded with 25 g of solid 3-fluoro-L-alanine-benzene sulphonate and the D-crystallization vessel with 25 g of 3-fluoro-D-alanine-benzene sulphonate. The temperature difference between the dissolving container and the crystallization containers is kept at 5 ° C. (ie the temperature in the dissolving container is 30 ° C. and that in the crystallization containers is 25 ° C.). Production speed can be increased by increasing the temperature of the dissolving tank and maintaining solid phase. However, the risk of contamination and the production of less pure 3-fluoro-D-alanine benzenesulfonate increases with higher supersaturation. In the event of contamination, das.Produkt can be purified in individual batches by simple recrystallization from absolute ethanol.
Das 3-5lluor-D-alanin-benzolsulfonat wird in das 3-alanin übergeführt, indem man das Salz in Wasser auflöst und die Aminosäure an einem Sulfonsäureharz (H+Zyklus) absorbiert. Die Säule wird mit Wasser gewaschen und dann mit verdünntem wäßrigem Ammoniak eluiert. Das Eluät wird auf ein geringes Volumen eingeengt, und das 3-Fluor-D-alanin kristallisiert bei Zugabe von Isopropanol.The 3-5 l luoro-D-alanine benzenesulfonate is converted into 3-alanine by dissolving the salt in water and absorbing the amino acid on a sulfonic acid resin (H + cycle). The column is washed with water and then eluted with dilute aqueous ammonia. The eluate is concentrated to a small volume and the 3-fluoro-D-alanine crystallizes when isopropanol is added.
Etwa 10 g 3-Fluor-L-alanin v/erden zu 50 ml Essigsäureanhydrid zugesetzt, und das Gemisch wird 3 Stunden auf 800C erhitzt. Dann wird das Gemisch zur Trockne eingedampft. Etwa 100 ml 6n wäßrige Salzsäure werden hinzugesetzt, das Gemisch wird 8 Stunden auf Rückflußtemperatur erhitzt, und die erhaltene Lösung wird zur Trockne'eingedampft. Der Rückstand wird inAbout 10 g of 3-fluoro-L-alanine are added to 50 ml of acetic anhydride, and the mixture is heated to 80 ° C. for 3 hours. Then the mixture is evaporated to dryness. About 100 ml of 6N aqueous hydrochloric acid are added, the mixture is heated to reflux temperature for 8 hours, and the resulting solution is evaporated to dryness. The residue is in
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der Mindestmenge Wasser aufgelöst ,und das PH wird mit ko^-. ι zentriertem wäßrigem Ammoniumhydroxyd auf 4,8 eingestellt. Das Gemisch wird auf O0C gekühlt, und das ausgefallene Materialthe minimum amount of water dissolved, and the PH is with ko ^ -. ι centered aqueous ammonium hydroxide adjusted to 4.8. The mixture is cooled to 0 ° C. and the precipitated material
wird abfiltriert, mit Eiswasser gewaschen und getrocknet, wobei 3-Fluor-DL-alanin erhalten wird. Alternativ wird das . rohe Hydrochlorid des 3-Fluc-r-DL-alanins, das durch Eindampfen des Hydrolysegemisches erhalten wird, in Wasser gewaschen und durch ein stark saures Kationenaustauscherharz (H.Zyklus) geführt. Die Säule wird mit Wasser gewaschen, um die Chloridionen abzutrennen,und dann mit verdünntem wäßrigem Ammoniumhy- ■ droxyd eluiert. Das Eluat wird eingedampft, und der sieh bildende Niederschlag wird abfiltriert und getrocknet, wobei 3-Fluor-DL-alanin-erhalten wird.is filtered off, washed with ice water and dried, whereby 3-fluoro-DL-alanine is obtained. Alternatively, this will be. crude hydrochloride of 3-Fluc-r-DL-alanine, which is obtained by evaporation of the hydrolysis mixture is obtained, washed in water and replaced by a strongly acidic cation exchange resin (H. cycle) guided. The column is washed with water to separate the chloride ions and then with dilute aqueous ammonium hy- ■ droxyd eluted. The eluate is evaporated and the precipitate which forms is filtered off and dried, 3-fluoro-DL-alanine- being obtained will.
Das Verfahren dieses Beispiels 3 ist für die Razemisierung aller N-Acyl- und N-Aroyl-Derivate von 3-Fluor-L-alanin jjdem bei der Auftrennung erhaltenen unerwünschten Isomer), die den Oxazolin-5-on-ring zu bilden vermögen, anwendbar, in welchen Fällen es nicht notwendig ist, die N-Acyl-Gruppe durch Hydrolyse abzutrennen.The procedure of this Example 3 is for racemization of all N-acyl and N-aroyl derivatives of 3-fluoro-L-alanine jjdem unwanted isomer obtained in the separation), which are able to form the oxazolin-5-one ring, applicable in which In cases it is not necessary to remove the N-acyl group by hydrolysis.
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Legal Events
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8131 | Rejection |