DE2642661C2 - Acetoin-dialkyl-phosphorsäureester, Verfahren zu ihrer Herstellung sowie ihre Verwendung - Google Patents

Description

H₂C-O-P-O-CH₂-CH₂-R₄ (Q

H O

\l

C-C=O

/ I

CH₃ CH₃

worin R₄ ein Halogenatom oder die Gruppe — N(Ri)₃ bedeutet und Ri, unabhängig voneinander, ein H-Atom oder ein n-Alkylrest mit 1 bis 4 C-Atomen ist, R₂ ein unverzweigter, gesättigter oder ungesättigter Alkylrest mit 8 bis 22 C-Atomen, oder ein gesättigter oder ungesättigter aliphatischer oder aromatischer Säurerest bedeutet und R₃ entweder ein Η-Atom oder die Gruppe -CH₂-OR₂ ist.

2. Verfahren zur Herstellung der Verbindungen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man

Diacetoinendiol-cyclo-pyrophosphat in einem trockenen, inerten organischen Lösungsmittel mit einem Alkohol der Formel HO-CH₂-CH₂-R₄ und dann mit einem weiteren Alkohol der Formel HO-CH₂-CH(OR₂)-Rj oder in umgekehrter Reihenfolge zur Reaktion bringt, wobei R₄ und R₃ die im Anspruch 1 angegebenen Bedeutungen haben.

3. Verwendung der Verbindungen nach Anspruch 1 zur Herstellung von Alkyl- und Acylphospholipiden

der allgemeinen Formel

R₃

H —C—ORj

O R₁

H₂C-O-P-O-CH₂-CH₂-N-R₁

I \

worin Ri, R₂ und Rj die in Anspruch 1 angegebenen Bedeutungen haben. Il

'

H-

-OR₂

L—Ο—Ρ—Ο—CH₂-CH₂-N-R,

(Π)

umgewandelt werden können, worin R,, unabhängig voneinander, ein H-Atom oder ein niederer Alkylrest, vorzugsweise Methylrest, bedeutet, R2 ein unverzweigter, gesättigter oder ungesättigter Alkylrest mit 8 bis 22 Kohlenstoffatomen oder ein gesättigter und ungesättigter aliphatischcr oder aromatischer Säurerest ist und R3 entweder für H oder für die Gruppe —CH2—O—R2 steht, wobei R₂ die obige Bedeutung hat.

Ein geeignetes Verfahren zur Herstellung der neuen Acetoin-dialkyl-phosphorsäurecster besteht darin, daß man zunächst das Diacetoinendiol-cyclo-pyrophcsphat der Formel (III) in einem inerten, trockenen, organischen Lösungsmittel, wie z. B. in einem chlorieren Kohlenwasserstoff, aliphatischen und aromatischen Kohlenwasserstoff oder in einem niederen Äther, löst oder suspendiert und ir.it einer äquimolaren Menge eines Alkohols der Struktur HO—CH2—CH₂-R₄, worin R₄ ein Halogenatom oder eine Dialkylaminogruppe ist. bei Temperaturen zwischen —10 und 80°C, vorzugsweise bei Raumtemperatur, umsetzt. Die Reaktionsdauer beträgt dabei 2 bis 24 Stunden. Man kann zum Neutralisieren der entstehenden Säure einen organischen Proionenakzeptor, wie z. B. Pyridin oder Triäthylamin, z.ugeben. Die so entstehende Acetoincndi(>l-cyclo-phosphorsäure-/?-R^-äthylesιerverbindung (iila) wird von der entstandenen schwerlöslichen Aceloinendiol-cyelo-phosphorsäure, bzw. deren Salz mit der organischen Base, abgetrennt. Sie kann dann in reiner l^;orm isoliert werden. Vorzugsweise wird sie jedoch noch in der Reaktionslösung unmittelbar weiter umgesetzt, indem sie unter den oben beschriebenen Bedingungen mit einem weiteren Alkohol der allgemeinen Formel Ri-CH(ORi)-CHt-OH, worin R2 und Rj die oben angegebene Bedeutung haben, zur Reaktion gebracht wird, wobei unter Aufspaltung des cyclischen Phosphorsäureesters die Acetoin-dialkyl-phosphorsäureester entstehen. Diese Triesterverbindungen können aber auch in der Weise erhalten werden, ohne daß dadurch die Ausbeuten oder die Reaktionsbedingungen nachteilig beeinflußt werden, indem man das Diacetoinendiol-cyclo-pyrophosphat zuerst mit dem Alkohol R₃-CH(OR2)-CH₂OH zur Reaktion bringt und dann mit dem zweiten Alkohol HO-CH₂-CH₂-R₄ umsetzt.

Das nachfolgende Formelschema veranschaulicht diese Reaktionen, worin beide alternativen Wege zur Herstellung der erfindungsgemäßen Phosphorsäureesterverbindung gezeigt sind.

CH₃ O

+ HO-CH₂-CH₂-R₄

CH₃ 0 0-CH₂-CH₂-R₄ -OH

CH₃ O O OO CH₃ \ll II/

P-C-P

CH₃ O O CH₃

(HD

(D

R₃ -OR₂

LO-P=O CH₃ O 0-CH₂-CH₂-R₄

-OR₂

L OH

HO-CH₂-CH₂-R₄

(HI bj

Die so erhaltenen Phosphorsäureester können dann zu den Phospholipidverbindungen (II) durch Hydrolyse unter milden Bedingungen bei pH ca. 9 bis 10 umgewandelt werden, indem man vorzugsweise in einem Lösungsmittelgemisch aus Wasser, Acetonitril, Alkohol und Methylenchlorid oder Chloroform bei Temperaturen zwischen 20⁰C und dem Siedepunkt des Lösungsmittelgemisches arbeitet Dabei wird selektiv die Acetoninylgruppe abgespalten, wobei die Reaktionszeit in Abhängigkeit von der Reaktionstemperatur 6 bis 24 Stunden beträgt Wenn in der erhaltenen Phosphorsäure—esterverbindung (I) der Substituent RU ein Halogenatom, z. B. Bromatom, ist, so wird die Hydrolyse mittels einer Stickstoffbase der Formel N(Ri)3, worin Ri die oben angege bene Bedeutung hat. durchgeführt. Hierbei w>rd dann mit der Hydrolyse der Acetoingruppe gleichzeitig die Amino- bzw. Ammoniumgruppe in das Phospholipidmolekül eingeführt. Aus den Dialkyl-phosphatidyläthanolaminen können in bekannter Weise durch Alkylierung, vorzugsweise durch Methylierungsmittel, die Phosphatidylcholine erhalten werden.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Beispielen näher erläutert.

Beispiel 1

Herstellung von Acetoin-O^-di-O-hexadecylglycerinJ-^-bromäthylphosphorsäureester und Verwendung zur Herstellung von l^-Di-O-hexadecylglycerin-S-phosphoryl-cholin

0,1 Mol Di-AcetoinendioI-cyclo-py.ophosphat werden in 200 ml trockenem CH2CI2 gelöst und auf — 10°C abgekühlt Dazu tropft man unter Kühlen und Rühren eine Lösung von 0,1 Mol Bromäthanol und 0,1 Mol Pyridin in 100 ml CH2CI2. Nach beendeter Zugabe rührt man noch 30 Min. bei Raumtemperatur. Man dekantiert die Äthei'lösung von dem gebildeten öl ab, und engt am Rotationsverdampfer zu einem gelblichen öl ein. Der Acetoinendiol-cyclo-phosphorsäure-^-bromäthylester kann im Hochvakuum destilliert werden, wird aber zur weiteren Reaktion ohne Reinigung weiter verwendet. Man löst das ölige Produkt in 200 ml trockenem CH2C12, gibt 0,1 Mol l^-Di-hexadecyl-glycerin-äther zu und rührt bei Raumtemperatur 20 Stunden unter Feuchtigkeitsausschluß. Dann wird am Rotationsverdampfer zu einem nahezu farblosen, bei Raumtemperatur zu einem Feststoff erstarrendem öl eingeengt.

Der so erhaltene Acetoin-O^-di-O-hexadecyl-glycerin-^-bromäthyl-phosphorsäureester kann unmittelbar weiterverarbeitet werden, indem der Rückstand in 400 ml Chloroform, 400 ml Acetonitril und 800 ml Wasser suspendiert und 200 ml einer 33%igen äthanolischen Trimethylaminlösung zugegeben und bei Raumtemperatur im verschlossenen Gefäß gerührt wird. Man verfolgt die Reaktion dünnschichtchromatographisch (Kieselgel, Laufmittel CHCh/Methanol/^O wie 65/25/4). Nach beendeter Reaktion (ca. 2 Tage) wird am Rotationsverdampfer zur Trockne eingeengt. Man nimmt den farblosen Rückstand in CHCI3 auf, versetzt mit verdünnter Ameisensäure und gibt soviel Methanol zu, bis sich zwei Phasen abscheiden. Die Chloroformphase wird abge-

trennt, mit 0,1 η Natriumacetatlösung säurefrei gewaschen. Über Na2SO4 getrocknet, filtriert und zur Trockne eingeengt. Der Rückstand wird durch Säulenchromatographie an Kieselgel, mit Chloroform mit steigendem Methanolanteil als Laufmittel, gereinigt. Man kristallisiert aus Äthylmethylketon um und erhält das 1.2-Di-O-hexadecyl-glycerin-3-phosphoryl-cholin in einer Ausbeute von 47% d. Th. IR in Kbr (cm -'): 2920,2850,1465,1240,1090,1060

NMRinCDCl3(ppm):3.21(-©N(CH3),),1.27(-CH2-).

In den folgenden Beispielen 2 bis 5 ist unter Anwendung des gleichen Herstellungsverfahrens für den Acetoin-(1.2-di-O-hexadecylglycerin)-/ii'-bromäthyl-phosphorsäureester die Verwendung zu an der Aminogruppe unterschiedlich substituierten Phospholipiden aufgezeigt.

B e i s ρ i c I 2

i^-Di-O-hexacy'glycerin-S-phosphoryl-N.N-dimethyl-äthanolamin

Jeweils 0,1 Mol Di-acetoinendiol-cyclo-pyrophosphat und Bromäthanol werden in 300 ml trockenem n-Hexan 1 Std. gerührt. Man saugt ab, gibt zum Filtrat 0,1 Mol l^-Di-hcxadecylglycerinäther und rührt weitere 24 Std.

Man engt zur Trockne ein und setzt den Rückstand analog/u Beispiel 1 mit 200 ml äthanolischen Dimethylamin um. Nach beendeter Reaktion wird aufgearbeitet und aus Äthylmethylketon umkristallisiert.

IR (cm-¹): 2920,2850,1467,1230,1090.13«

NMR (ppm): 2,89 (- N(CHi)₂), 1,27 (-Cl I,-)
^Γ)5

C₃₉H₈₂NO₆P (693.05):

Berechnet: C 67,59 H 12.07 N 2,02
Gefunden: C 66,57 H 11,91 N 2,00

B e i s ρ i e I 3

l^-Di-O-hexadecylglycerin-S-phosphoryl-N-methyl-äthanolamin

0,1 Mol Di-acetoinendiol-cyclo-pyrophosphat und 0,1 Iviol Bromäthanol werden unter Zusatz von 0,1 Mol Pyridin in 300 ml Äther bei 0°C zur Reaktion gebracht. An saugt ab, zieht den Äther in Vakuum ab, lösi den b5 i^-Di-O-hexadecylglycerin-S-phosphoryl-N-melhyl-äthanolamin

0.1 Mol Di-acetoineiidiol-cyclo-pyrophosphat und 0,1 Mol Bromäthanol werden unter Zusatz von 0,1 Mol Pyridin in 300 ml Äther bei O⁰C zur Reaktion gebracht. An saugt ab, zieht den Äther in Vakuum ab, löst den

Rückstand in 200 ml CHCl₃ (alkoholfrei) und läßt 2 Tage mit l^-Di-hexadecyl-glycerin-äiher reagieren. Man engt dann zur Trockne ein, und setzt den öligen Rückstand wie bei Beispiel 1 mit 200 ml äthanolischem Methylamin um. Nach beendeter Reaktion wird aufgearbeitet und aus Äthylmelhylketon umkristallisiert. 1R (cm -'): 2920,2850,1465,1220,107 5

NMR (ppm): 2,74

— N

CH₃ \

\ I

1,29(-CH₂-)

Beispiel 4

_ 15

i^-Di-O-hexadecyigiycerin-S-phosphoryi-äthanoiamin

0,1 Mol frisch destillierter Acetoinendiol-cyclophosphorsaure-^-brom-athylestcr (siehe Beispiel 1) wird in 200 ml CH2CI2 gelöst und bei Raumtemperatur 24 Sid. mit 0,1 Mol i^-Dihexadecyl-glycerin-äther gerührt. Man engt dann zur Trockne ein und setzt den obigen Rückstand wie bei Beispiel 1 mit 200 ml konzentriertem 20 Ammoniak um. Nach beendeter Reaktion wird aufgearbeitet und aus Äthylmethylketon umkristallisiert. IR(cm-'): 2920,2850,1465,1225,1100,1075
NMR (ppm): 4,5-3,1 (-0-CH₂-); 1,28(-CH₂-)

B e i s ρ i e I 5 25

1 —O-Hexadecyläthylenglykol^-phosphoryl-cholin

0 ,1 Mol frisch destillierter Acetoinendiol-cyclophosphorsaure-^-brom-athylester (siehe Beispiel 1) wird in 200 ml Toluol gelöst und bei Raumtemperatur 24 Std. mit 0,1 Mol i-Hexadecyl-äthylenglykoläther gerührt. Man 30 engt zur Trockne ein, und behandelt den Rückstand wie in Beispiel 1 mit 200 ml äthanolischem Trimethylamin. Nach beendeter Reaktion wird aufgearbeitet und aus Äthylmethylketon umkristallisiert. lR(cm-'): 2920,2850,1465,1235,1090.1065
NMR (ppm): 3^3 (-SN(CHa)₃), U8 (-CH₂-)

35 Beispiel 6

Acetoin-1.2-di-0-(9.12-cis-octadecadienylglycerin-/i^>-bromäthyl-phosphorsäureesterund Verwendung zur Herstellung von 1.2-Di-O-(9.12-cis-octadecadienyl)-glycerin-3-phosphoryl-cholin

Unter Stickstoff gibt man 0.1 Mol Acetoinendiol-cyclophosphorsäurc-^-bromäthylester und 0,1 Mol 1.2-Di-(g.n-octadecadienylj-glycerinäther in 200 ml Dichloräther zusammen und rührt 2 Tage bei Raumtemperatur. Man engt zur Trockne ein und erhält den Phosphorsäureester.

Zur Weiterverarbeitung behandelt man den Rückstand unter Stickstoff wie in Beispiel 1 angegeben mit 200 ml äthanolischem Trimethylamin. Nach beendeter Reaktion wird aufgearbeitet und die Substanz durch Säulenchro- 45 matographie an Kieselgel, als leicht gelbliche, amorphe, nicht kristallisierende Masse, rein erhalten. IR(cm-'):3010,2920,2860,1460,1240,1090.1060

NMR(ppm): 5,35/ — C = C- \ 3,38 (-N(CH₃J₃) 2,77 f = C —CH₂-C = ) 1,31 (-CH₂-)

HH'

B e i s ρ i e 1 7 55

Acetoin- U-di-O-palmitoylglycerin-yO'-bromäthylphosphorsäureester und Verwendung zur Herstellung von 1.2-Dipalmitoyl-3-phosphoryI-choIin

Jeweils 0,1 Mol Di-acetoinendiol-cyclopyrophosphat und Bromäthanol werden in 300 ml trockenem Äther 1 60 Std. gerührt Man saugt ab, gibt zum Filtrat 0,1 Mol 1.2-Dipalmitoyl-glyccrin und rührt weitere 2 Tage. Man engt zur Trockne ein und erhält den Phosphorsäureester.

Der Rückstand wird wie in Beispiel 1 mit 200 ml äthanolischem Trimethylamin umgesetzt. Nach 1 Tag wird aufgearbeitet und aus Aceton umkristallisiert

IR (cm-'):2920,2855.1740,1470,1245,1225,1095 ₆₅

NMR (ppm): 3,28 (-SN(CH₃)J, 23 (-0-CO-CH₂-), 1.29 (-CH₂-)

Beispiel Herstellung von 1.2-DiPaImItOyI-S-PhOSPhOrYl-N.N-dimethyl-äthanolamin

5 25 m Mol Di-acetoinendiol-cyclopyrophosphat werden in 100 ml trockenem CH2CI2 gelöst und 25 m Mol 1.2-Dipalmitoylglycerin und 25 m Mol Pyridin, in 10OmI CH₂Cl₂ gelöst, bei 0"C zugetropft. Nach 2 Std. bei Raumtemperatur wird abgesaugt und zum Filtrat 50 m Mol frisch destilliertes Dimethylamino-äthanol gegeben und 1 Tag bei Raumtemperatur gerührt. Man engt im Vakuum zur Trockne ein, hydrolisiert indem man das öl in 300 ml Acetonitril/Wasser (V₂) einrührt, mit 25 m Mol Na₂CO] versetzt und 6 Std. bei 60°C rührt. Man läßt

10 abkühlen, schüttelt mit CHCI3 aus und wäscht die Chloroformphase nacheinander mit verdünnter Ameisensäure und 0,1 molarer Natriumacetat-Lösung. Die organische Phase wird am Rotationsverdampfer zur Trockne eingeengt und aus Aceton umkristallisiert. IR (cm-¹): 2920,2850,1740,1465,1243,1090 NMR: 2,93 (-N(CH 3)2), 2,3(-0-CO-CH₂-), 1,28(-CH₂-).

Claims (1)

1. Die im Hauptanspruch angegebenen Acetoin-dialkyl-phosphorsäureester stellen neue Verbindungen dar, die als Zwischenverbindungen zur Herstellung von Alkyl- und Acylphospholipiden geeignet sind. Diese können durch Hydrolysieren der erfindungsgemäßen Acetoindialkylphosphorsäureester unter milden Bedingungen in guter Ausbeute erhalten werden.

   Da die Alkyl- und Acylphospholipide als Pharmaceutica oder als Emulgatoren vielseitige Verwendung finden,

   hat es nicht an Versuchen gefehlt, definierte Phospholipide teil- oder vollsynthetisch darzustellen, siehe hierzu:

   A.J. Slotboom und P.P.M. Bonsen (1970) Chem. and Phys. of Lipids, Bd. 5, Seiten 301 -398 oder R.). Jensen und

   R.E. Pitas (1976) Adv. Lipid Res., Seiten 213-247. Die bisher bekannten Methoden zur Synthese von Phospholi-

   piden führen aber entweder nur zu gesättigten Verbindungen, weil zur Abspaltung einer Schutzgruppe, im Fall

   von Phenylphosphoryldichlorid, eine katalytischc Hydrierung erforderlich ist, oder es entstehen in erheblichem Maße Nebenprodukte, da die bisher verwendeten Phosphorylierungsmittel, wie Phosphoroxytrichlorid oder

   M) Phosphoryldichlorid, als polyfunklioncllc Reagenzien Mehrfachreaktionen eingehen können.

   Es wurde nun erkannt, daß man diese Schwierigkeiten vermeiden kann, indem man von den Acetoin-dialkylphosphorsäureestern ausgeht, die durch milde Hydrolyse unter Anwendung an sich bekannter Methoden, leicht in die gewünschten Phospholipidverbindungcn der allgemeinen Formel

   Patentansprüche:
   1. Acetoin-dialkyl-phosphorsäureester der allgemeinen Formel

   H-C-OR₂