DE2824011A1

DE2824011A1 - Verfahren zur herstellung von p-(n-methyl)-aminobenzoyl-l-glutaminsaeure

Info

Publication number: DE2824011A1
Application number: DE19782824011
Authority: DE
Inventors: Enrico Dr Catalucci
Original assignee: Lonza AG
Current assignee: Lonza AG
Priority date: 1977-08-12
Filing date: 1978-06-01
Publication date: 1979-02-22
Also published as: US4211883A; CH630065A5

Description

PATENTANWÄLTE

Dlpl,lng. P. WIRTH · Dr. V. SCHMIED-KOWARZIK Dlpl.-lng. G. DANNENBERG · Dr. P. WEINHOLD ■ Dr. D. GUDEL

335024 SIEGFRIEDSTRASSE 8

8000 MDNCHEN 40

L.P. 1212

LONZA AG.,

Gampel/Wallis (Geschäftsleitung; Basel). Schweiz

Verfahren zur Herstellung von p-(N-methyI)-aminobenzoy 1-L-glutaminsäure

Es ist bekannt, p-(N-methyl)-aminobenzoylglutaminsäure aus p-Jodobenzoylglutaminsäure und Methylamin in Gegenwart von Natronlauge bei pH 8-9 und einem Kupferkatalysator herzustellen (Cosulich, Smith, J.Am.Chem.Soc. 70.' 1922 (1948)). Dieses Verfahren zeichnet sich durch die sehr teuren Jodderivate als Außgangsprodukte aus und die Reproduzierbarkeit der Versuche ist nicht gewährleistet.

Gemäss Fu, Reiner, Loo, J.Org.Chem. ^0, 1277 (1965) kann p-(N-methyl)-aminobenzoylglutaminsäure hergestellt werden aus p-Methylaminobenzoesäure, die in das Säurechlorid übergeführt wird, das seinerseits mit Diäthyl-L-Glutamat zum entsprechenden Amxnobenzoylglutaminsäureester und nach geeigneter Hydrolyse zur Säure reagiert.

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Die Methylaminogruppe der p-Methylciminobenzoesäure wird durch Reaktion mit Carbobenzyloxichlorid geschützt. Das bedeutet, dass ein für technischen Massstab zu teures Schutzmittel angewendet werden muss, zudem konnte das Verfahren bezüglich des ersten Schrittes nicht reproduziert werden. Es wurde nur eine durch p-(N-methyl)-aminobenzoesäure stark verunreinigte Benzyl-Oxycarbonyl-Methylaminobenzoesäure erhalten.

Es ist auch bekannt (D.V.Santi, J.Heterocyc.Chem. £, 475, (1967)),ausgehend von Aethyl-p-Amindbenzoatüber Aethyl-p-. (N-tosyl-)amincbenzoat und Aethyl-p(N-methyl-N-tosyl-)aminobenzoat die ρ(N-methyl-N-tosyl-)aminobenzoesäure herzustellen, diese zum p-(N-methyl-N-tosyl-)aminobenzoylchlorid zu chlorieren, durch Reaktion mit Diäthyl-L-glutamat-Hydrochlorid den Diäthyl-p-(N-methyl-N-tosyl-)aminobenzoylglutaminsäureester herzustellen, um nach einem weiteren Reaktionsschritt zum Diäthyl-p-(N-methyl-)aminobenzoyl-(L-)glutamat zu gelangen. Diese Methode ist bezüglich der Zahl der Syntheseschritte sehr umständlich und eignet sich deshalb wenig für eine industrielle Ausnützung.

Die Erfindungsaufgabe besteht in einem Verfahren zu Herstellung von p-(N-methyl)-aminobenzoyl-L-glutaminsäure, welches inbezug auf Materialkosten, Einfachheit der Ausführung und Uebertragbarkeit in den technischen Massstab grosse Vorteile bietet.

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Erfindungsgemäss wird das dadurch erreicht, dass man

a) in p-(N-methyl)-aminobenzoesäure eine Formylgruppe einführt,

b) die entstandene p-(N-methyl-N-formyl)-aminobenzoesäure mit einem Chlorierungsmittel chloriert^

c) das entstandene p-(N-methyl-N-formyl)-aminobenzoesäurechlorid mit L-Glutaminsäure in Gegenwart einer Base als Säureakzeptor umsetzt und

d) die entstandene p-(N-methyl-N-formyl)--aminobenzoyIglutaminsäure durch alkalische Hydrolyse in 2,5 - 3,5 normaler Natronlauge bei 30-70⁰C in die p-(N-methyl)-aminobenzoy1- -L-glutaminsäure überführt.

Die Formylgruppe eignet sich hervorragend zum Schutz der Methylaminofunktion und nicht nur die Einführung der Formylgruppe, sondern auch deren Absplatung ist leicht und ohne Racemisierung des Glutaminsäureteils.

Das Verfahren basiert auf der folgenden Reaktionsreihe:

^hHC00H I, Il

2°-> CH-i-

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Die Einführung der Formylgruppe in einen ersten Verfahrensschritt (I) kann durch Kochen der p-(N-methyl)-aminobenzoesäure in HCOOH als Reaktionsmedium am Rückfluss erfolgen. Die p- (N-methyl-N-formyl)-aminobenzoesäure wird in quantitativer Ausbeute gewonnen und kann durch Waschen mit Wasser in guter Reinheit isoliert werden. Die p-(N-methyl-N-formyl) -aminobenzoesäure kann mit dem Sulfonylchlorid bei 40-80⁰C chloriert werden (II) . Mit Vorteil arbeitet man mit dem Sulfonylchlorid als Reaktionsmedium in einer Verdünnung von 10:1 (i.e. 10 Teile Sulfonylchlord : 1 Teil p-(N-methyl-N-formyl)-aminobenzoesäure) bei Temperaturen von 6o°C, wobei aber weder Temperatur noch Verdünnung kritisch sind. Anhand der Abgasentwicklung kann der Verlauf der Reaktion verfolgt werden. Es ist auch möglich, die p-(N-methyl)-aminobenzoesäure mit Ameisensäure umzusetzen und nach erfolgter destillativer Entfernung der überschüssigen Ameisensäure das Reaktionsprodukt p-(N-methyl-N-formyl )-aminobenzoesäure in demselben Reaktor mit dem Sulfonylchlorid zu behandeln.

Das entstandene p-(N-methyl-N-formyl)-aminobenzoesäurechlorid wird dann durch Verdampfen des überschüssigen Thionylchlorides als kristalline Substanz erhalten, die sich in · organischen Lösungsmitteln wie Benzol, Toluol, Methylenchlorid usw. gut löst.

Das in einem der genannten Lösungsmittel gelösten Säurechlorid wird in einem weiteren Schritt (III) einer wässrigen

Suspension von L-GIutaminsäure zudosiert.

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Dabei wird eine Base, vorzugsweise eine nicht allzustarke Base,als Säureakzeptor eingesetzt. Als Base können Carbonate, Bicarbonate oder Hydroxyde von Na, K, Mg, Ca, Ba, tertiäre Amine oder Calcium- oder Magnesiumoxyd angewendet werden.

Die entstandene p-(N-methyl-N-formyl)-aminobenzoyl-L-glutaminsäure fällt zum grossen Teil nach Ansäuern auf pH 1 als OeI aus, welches durch Dekantierung isoliert v/erden kann. Zur Gewinnung des restlichen Produktes können dann verschiedene an sich bekannte Methoden, wie beispielsweise Flüssig-Flüssig-Extraktion der wässrigen Mutterlauge verwendet werden. Bei dem letzten Schritt (IV) wird die Formylgruppe durch alkalische Hydrolyse abgespalten. Dies darf nicht unter scharfen Bedingungen geschehen, wegen der Gefahr der Racemisierung des Glutaminsäure-Teils. Als optimaler Kompromiss zwischen Konzentration der Base und Temperatur wurde gefunden, dass die Hydrolyse der Formylgruppe in 2,5 - 3,5 N, am besten in 3N NaOH bei 30-70⁰C, vorzugsweise bei 40-50⁰C,quantitativ und ohne Racemisierung durchgeführt werden kann. Die p-(N-methyl)-aminobenzoyl-L-glutaminsäure kann durch Neutralisieren und Eindampfen der Lösung mit anschliessender Methanol-Extraktion des Rückstandes isoliert werden, allerdings durch NaCl und Naformiat verunreinigt. Durch Behandlung der Methanol-Lösung mit BaCl- kann p-(N-methyl)-aminobenzoyl-L-glutaminsäure als Barium-Salz in reiner Form isoliert werden. Die aus der Hydrolyse erhaltene wässrige Lösung,

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die praktisch nur ρ-(N-methyl)-aminobenzoyl-L-glutaminsäure-Natrium-Salz, Natriuitiforitiiat und NaOH enthält, kann als solche auch direkt in der Methotrexat-Synthese eingesetzt werden. Die p-(N-methyl)-aminobenzoyl-L-glutaminsäure ist ein Bruchstück des wichtigen Krebsmittels Methotrexat und wird heute als Edukt im Methotrexat-Herstellungsverfahren eingesetzt. (D.R.Seeger, J.Am.Chem.Soc. 71., 1753 (1949).).

Beispiel:

- 10,0 g (0,066 Mol) MeAmbs wurden in 100 ml Ameisensäure wasserfrei während 3 h am Rückfluss gekocht, dann zur Trockne eingedampft. Das Reaktionsprodukt, Formyl-MeAmbs kann in reiner Form (weisse Kristalle Fp 218°C) durch Suspendieren in Wasser oder besser Umfallen mittels NaOH/ HCl in 97% Ausbeute isoliert werden, oder es kann als Rohware in der nächsten Stufe eingesetzt werden.

- Das Rohprodukt der Formylierungstufe wurde in 140 ml Thionyl chlorid suspendiert und auf 60 C erhitzt bis alles in Lösung ging und keine Abgase mehr entwickelt wurden. Nach destillativer Entfernung des Thionylchlorlds unter Vakuum wurde nachher der Rückstand in 60 ml Benzol gelöst und als gelbe Lösung für die weitere Stufe verwendet. Ein Beweis für den quantitativen Verlauf dieser Reaktion war die Abwesenheit von in Benzol unlöslichen Kristallen von Formyl-MeAmbs . *

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- Eine Suspension von 10,6 g MgO und 14,2 g L-Glutaminsäure (0,096 Mol) in 100 ml H_0 wurde nun eine Stunde bei 70⁰C gerührt, dann auf 30°C abgekühlt und unter Rühren in Verlauf von etwa 15 Min. mit der benzolischen Lösung von MeAmbs-Chlorid aus Schritt II tropfenweise versetzt und über Nacht bei RT nachgerührt. Nach Trennung der Schichten wurde die wässrige Phase mittels konz. HCl auf pH 1 gebracht und über Nacht stehen gelassen. Die dabei gebildete Oelschicht welche im wesentlichen aus Formyl-MeAmbsGls bestand wurde von der wässrigen Mutterlauge getrennt. Sie machte 11,5 g aus (56% d.Th._fbezogen auf eingesetztes MeAmbs).

In der Mutterlauge befanden sich nach HPLC (High Pressure Liquid Chromatography) nur Spuren von MeAmbs und Formyl-MeAmbs ("<■!% Ausbeute); die Hauptkomponenten waren dabei Formyl-MeAmbsGls und die sich durch Säure Hydrolyse gebildete MeAmbsGls im Verhältnis 3:1. Bei dieser Reaktionsstufe betrug also die Ausbeute an Formyl-MeAmbsGls etwa 89% und an MeAmbsGls etwa 11% bezogen auf eingesetzte MeAmbs.

- Das isolierte OeI von Stufe III wurde nun in 90 ml NaOH 3N gut gerührt und die entstandene Suspension bei 40-52⁰C 1 h gerührt. Die HPLC-Analyse zeigte, dass sich nach dieser Zeit MeAmbsGls als Na-SaIz quantitativ gebildet hatte und dass also keine Abspaltung des Glutaminsäure-Teils geschehen war.

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Diese Lösung könnte nun direkt in der Methotrexat-Synthese eingesetzt werden.

Zur Bestimmung der optischen Reinheit der MeAmbsGls wurde diese folgendermassen isoliert: Die Hydrolyse-Lösung wurde auf pH 6 mittels konz. HCl gebracht und unter Vakuum zur Trockne eingedampft. Der Rückstand wurde dann in 300 ml Methanol aufgeschlemmt und 3 h gerührt, dann abfiltriert. Das klare Filtrat wurde unter Vakuum konzentriert bis es leicht milchig wurde, dann mit einer 0,5 M BaCl,, Lösung in H_O/MeOH 1:1 versetzt bis kein Produkt mehr ausfiel. Nach Filtration und Trocknung erhielt man 15 g (48%) MeAmbs-Gls-Ba-Salz, welches noch Spuren Ba-Formiat und BaCl„ enthielt. 10 g davon wurde aus H„O/MeO umgefällt und ergaben 7 g reines (>98%ig) MeAmbsGls-Ba-Salz-dihydrat.

12 g des rohen Ba-Salzes von MeAmbsGls wurden in 120 ml 20% HCl in absolutem Aethanol 3 Tage gerührt, nachher mit 200 ml HO und dann mit NH.OH konz. bis pH 7,5 versetzt.

Nach Extraktion mit Aether und Trocknung und anschliessende Verdampfung des Aethers wurde ein Rückstand erhalten, welcher nach Umkristallisation aus Alkohol/H»0 6,3 g MeAmbs-Gls-diäthylester als weisse Kristalle lieferte F' 90°C; (Ot )p° (in IN HCl) = -19,8°C (Lit Fp 89,8-91⁰C, ⁵ (IN HCl) = -20,5⁰C).

MeAmbs = p-(N-methyl)aminobenzoesäure MeAmbsGls = p-(N-methyl)aminobenzoy!glutaminsäure 909808/0665 '

Claims

Patentansprüche;

1. Verfahren zur Herstellung von p-(N-methyl)-aminobenzoyl- -L-glutaminsäure, dadurch gekennzeichnet, dass man

a) in p-(N-methyl)-aminobenzoesaure eine Formylgruppe einführt,

b) die entstandene p- (N-methyl-N-formyl)-aminobenzoesaure mit einem Chlorierungsmittel chloriert

c) das entstandene p-(N-methyl-N formyl)-aminobenzoesäurechlorid mit L-Glutaminsäure in Gegenwart einer Base als Säureakzeptor umsetzt und

d) die entstandene p-(N-methyl-N-formyl)-aminobenzoylglutaminsäure durch alkalische Hydrolyse in 2,5 - 3,5 normaler Natronlauge bei 30-70⁰C in die p-(N-methyl)-aminobenzoyl- -L-glutaminsäure überführt.

2. Verfahren gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man die Formylgruppe durch Kochen der p-(N-methyl)-aminobenzoesaure in HCOOH als Reaktionsmedium am Rückfluss einführt.

3. Verfahren gemäss Anspruch 1 bis 2,

dadurch gekennzeichnet, dass man die p-(N-methyl-N-formyl)-aminobenzoesaure mit Sulfonylchlorid bei 40-80⁰C chloriert.

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4. Verfahren gemäss Anspruch 1 bis 3»

dadurch gekennzeichnet, dass man das p-(N-methyl-N-formyl)-aminobenzoesäurechlorid mit L-Glutaminsäure in Gegenwart von Carbonaten, Bicarbonaten oder Hydroxyden von Na, K, Mg, Ca, Ba, tertiären Aminen oder Calzium- oder Magnesiumoxyd umsetzt.

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