DE2902292C2

DE2902292C2 - Verfahren zur Herstellung von 2,4-Diaminobuttersäure oder 4-Amino-2-hydroxybuttersäure

Info

Publication number: DE2902292C2
Application number: DE2902292A
Authority: DE
Inventors: Shunzo Tokyo Fukatsu; Seiji Seki Shigeo Shibahara; Toshio Yokohama Kanagawa Yoneta
Original assignee: Meiji Seika Kaisha Ltd
Current assignee: Meiji Seika Kaisha Ltd
Priority date: 1978-01-25
Filing date: 1979-01-22
Publication date: 1982-08-05
Also published as: CA1119614A; YU41142B; SE7900518L; FR2415623A1; YU16879A; SE451326B; NL7900336A; JPS6146469B2; CH644095A5; JPS54100316A; US4290972A; HU180506B; IE790019L; GR64399B; ES477120A1; DK30679A; DK149607C; IT1120732B; PT69122A; IE47709B1

Description

in welcher R eine Aminogruppe oder eine Hydroxylgruppe bedeutet dadurch gekennzeichnet, daß man

ein Bernsteinsäuremonoamid der allgemeinen Formel II

10

15

H₂NOC-CH₂-CH-COOH

αϊ)

ai) mit Essigsäureanhydrid oder Acetylchlorid, wenn R¹ in der Verbindung der Formel II eine geschützte Aminogruppe bedeutet, oder

a₂) mit Essigsäureanhydrid, wenn R¹ eine Hydroxylgruppe ist,

in Pyridin bei einer zwischen Umgebungstemperatur und der Siedetemperatur des Pyridins liegenden Temperatur umsetzt, und jeweils in an sich bekannter Weise
das gemäß Verfahrensstufe a₂) erhaltene Nitril der allgemeinen Formel III

=C — CH₂-CH-COOH

25

30

35

(ΙΠ)

in welcher R² eine Acetoxygruppe ist, gegebenenfalls hydrolysiert,

das gemäß Verfahrensstufe a) oder b) erhaltene Nitril der allgemeinen Formel III'

N=C-CH₂-CH-COOH R³

(ΠΓ)

40

45

in welcher R³ die für R¹ angegebenen Bedeutungen hat oder eine Acetoxygruppe ist, reduziert und 4-Amino-2-hydroxybuttersäure isoliert, sofern man Verfahrensstufe b) durchgeführt hat, bzw.

aus der gemäß Verfahrensstufe c) erhaltenen 4-Aminobuttersäure der allgemeinen Formel Γ

H₂N-CH₂-CH₂-CH-COOH

R⁴ (Γ)

in der R⁴ eine geschützte Aminogruppe oder eine Acetoxygruppe bedeutet, die Schutzgruppe abspaltet und die Verbindungen der Formel I isoliert.

50

55

60

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Verfahrensstufe ai) mit N-Carbobenzoxy-L-asparagin und die Verfahrens-

65

stufe a₂) mit L-Apfelsäure-4-amid durchführt

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Verfahrensstufe ai) mit Acetylchlorid in Pyridin bei 20 bis 25° C durchführt.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von 2,4-Diaminobuttersäure oder 4-Amino-2-hydroxybuttersäure. Es handelt sich bei der ersten Stufe des erfindungsgemäßen Verfahrens um eine neuartige chemische Reaktion, die von der Anmelderin bei fhren Untersuchungen der chemischen Umwandlung einer primären Carboxamidogruppe in eine Nitrilgruppe entdeckt worden ist

Es sind bereits verschiedene Verfahren zur Umwandlung einer primären Carboxamidogruppe

(H₂N- C— \

in eine Nitrilgruppe bekannt einschließlich der Methode der Behandlung einer Carboxamidogruppe mit Dicyclohexylcarbodiimid (B. Liberek et al, »Tetrahedron« 22, 2303 [1966]); weitere bekannte Methoden zur Umwandlung der Carboxamidogruppe sind die Behandlung mit Thionylchlorid (C Ressler et al, »Journal of Organic Chemistry« 36,3960 [1971]), die Behandlung mit Tosylchlorid (M. Zaoral et al, »ColL Czech. Chem. Comm.« 24, 1993 [1952]) und die Behandlung mit Trifluoressigsäureanhydrid (F. Campagna et al, »Tetrahedron Letters« No. 21, 1913 [1977]). Alle diese bekannten Verfahren haben jedoch Nachteile, vor allem den, daß die benutzten Reagentien kostspielig sind, daß die Reaktionsbedingungen für die Umwandlung sehr schwer sind und/oder daß die Notwendigkeit besteht, Ausgangsmaterialien zu verwenden, in denen die Carboxylgruppe und/oder Aminogruppe durch entsprechende Schutzgruppen geschützt werden muß, um unerwünschte Nebenreaktionen während der Umsetzung auszuschalten.

Erfindungsgemäß wird jetzt ein neuer und wirtschaftlicher Weg aufgezeigt, auf welchem 2,4-Diaminobuttersäure oder 4-Amino-2-hydroxybuttersäure in einfacher Weise aus Propionsäurederivaten, die eine primäre Carboxamidogruppe als Substituenten am Kohlenstoffatom in der 3-Stellung des Moleküls enthalten, hergestellt werden kann. Bei den im Rahmen der vorliegenden Erfindung durchgeführten Untersuchungen hat sich gezeigt, daß die Carboxamidogruppe, die in dem als Ausgangsmaterial benutzten Propionsäurederivat vorhanden ist, leicht mit hohem Wirkungsgrad selbst bei Umgebungstemperatur in eine Nitrilgruppe umgewandelt werden kann, wenn man die Umsetzungen mit Essigsäureanhydrid oder mit Acetylchlorid — welches jedoch nicht in allen Fällen verwendbar ist, was im folgenden noch erläutert werden wird — vornimmt und als Reaktionsmedium flüssiges Pyridin verwendet Es war bisher nicht bekannt, daß sich die Carboxamidogruppe mit Essigsäureanhydrid oder Acetylchlorid in flüssigem Pyridin in eine Nitrilgruppe umwandeln läßt; die Umsetzung muß infolgedessen als sine neue chemische Reaktion angesehen werden.

Bei der Untersuchung dieser neuartigen chemischen Reaktion hat sich weiterhin gezeigt, daß die für die Umsetzung verwendete Ausgangsverbindung neben der

Carboxamidogruppe unbedingt auch eine freie Carboxylgruppe im Molekül enthalten muß, damit die gewünschte Umwandlung der Carboxamidogruppe in eine Nitrilgruppe erreicht wird. Außerdem ist der intramolekulare Abstand zwischen der Carboxylgruppe und der Carboxamidogruppe in der Ausgangsverbindung sehr wichtig, wenn die gewünschte Umwandlung mit Erfolg durchgeführt werden soll; das bedeutet, daß die Carboxamidogruppe in einem solchen Abstand von der Carboxylgruppe in dem als Ausgangsmaterial eingesetzten Propionsäurederivat angeordnet sein muß, daß beide funktioneile Gruppen einen Isoimidoring, vorzugsweise einen fünfgliedrigen oder sechsgliedrigen Isoimidoring bilden. Diese neue chemische Reaktion hat viele Vorteile So lassen sich billige und leicht zur Verfügung stehende Reagentien verwenden, das als Ausgangsmaterial eingesetzte Propionsäurederivat kann einen Hydroxylsubstituenten enthalten, ohne daß die Notwendigkeit besteht, diese Hydroxylgruppe zu schützen, daß die Umsetzung des als Ausgangsmaterial eingesetzten Propionsäurederivates rasch selbst bei Umgebungstemperatur abläuft und daß die Carboxamidogruppe des Ausgangsmaterials mit hohem Wirkungsgrad in eine Nitrilgruppe umgewandelt werden kann, was das erfindungsgemäße Verfahren vom wirtschaftlichen Standpunkt aus günstig erscheinen läßt

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von 2,4-Diaminobuttersäure oder 4-Amino-2-hydroxybuttersäure der allgemeinen Formel I

H₂N-CH₂-CH₂-CH-COOH (1)
R

in welcher R eine Hydroxylgruppe oder eine Aminogruppe bedeutet, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß man

(a) von einem Propionsäurederivat der allgemeinen Formel II

H₂NOC-Ch₂-CH-COOH

1-

(II)

in welcher R¹ eine Hydroxylgruppe oder eine geschützte Aminogruppe bedeutet, ausgeht und dieses mit Essigsäureanhydrid oder Acetylchlorid — wobei letzteres jedoch nicht verwendbar ist, wenn R¹ in der Ausgangsverbindung der Formel II eine Hydroxylgruppe ist — in flüssigem Pyridin bei einer zwischen Umgebungstemperatur und der Siedetemperatur des Pyridins liegenden Temperatur umsetzt, um die Carboxamidogruppe in eine Nitrilgruppe umzuwandeln, so daß eine Nitrilverbindung der allgemeinen Formel V

= C-CH₂-CH-COOH

(ΠΙ)

in welcher R² eine Acetoxygruppe oder eine geschützte Aminogruppe ist, entsteht,
(b) daß man die gewonnene Nitrilverbindung V gegebenenfalls mit Wasserstoff reduziert, um die Acetylgruppe — falls eine solche vorhanden ist — zu entfernen, so daß eine Nitrilverbindung der allgemeinen Formel V

N=C-CH₂-CH-COOH

R'

0Π')

in welcher R' die vorstehend angegebene Bedeutung hat, entsteht,

ίο (c) daß man die gewonnene Nitrilverbindung V oder V in an sich bekannter Weise reduziert, um die Nitrilgruppe in eine Aminomethylgruppe umzuwandeln, so daß ein 4-Aminobuttersäurederivat der allgemeinen Formel Γ

H₂N-CH₂-CH₂-CH-COOH (Γ)

k>

in welcher R' wiederum die angegebene Bedeutung hat, entstellt, und

(d) daß man schließlich die verbliebene Schutzgruppe aus dem entstandenen 4-Aminobuttersäurederivat I entfernt, so daß man die Verbindung der Formel I erhält

In der ersten Stufe des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das als; Ausgangsmaterial eingesetzte Propionsäurederivat II mit Essigsäureanhydrid oder — in bestimmten Fällen — mit Acetylchlorid in Pyridin umgesetzt, welches vorzugsweise trocken sein soll.

In der ersten Verfahrensstufe kann die Umsetzung bei Umgebungstemperatur durchgeführt werden. Gegebenenfalls ist es jedoch auch möglich, die Umsetzung bei höherer Temperatur, die bis zum Siedepunkt des verwendeten Lösungsmittels reichen kann, durchzuführen. Die Reaktionsdauer beträgt im allgemeinen etwa ein bis drei Stunden.
Geeignete Beispiele für das als Ausgangsmaterial zu verwendende Propionsäurederivat II oder ΙΓ sind: 4-Carboxamido-propionsäure, 2-Amino-4-carboxamidopropionsäure (bekannt als L-Asparagin) einschließlich der amino-geschützten Derivate sowie 2-Hydroxy-4-carboxamido-propionsäure (bekannt als L-Malamidinsäure). Wenn das als Ausgangsmaterial eingesetzte Propionsäurederivat II einen Aminosubstituenten besitzt, so muß diese Aminogruppe zuvor durch eine Aminoschutzgruppe geschützt werden. Andererseits, wenn das als Ausgangsmaterial eingesetzte Propionsäurederivat II einen Hydroxylsubstituenten enthält, so braucht diese Hydroxylgruppe vor der Umsetzung nicht geschützt zu werden, obwohl die Hydroxylgruppe durch das in der ersten Verfahrensstufe eingesetzte Essigsäureanhydrid aeyliert wird. Die solcherart gebildete Acetoxygruppe kann in einer wahlweise anzuwendenden Hydrolysestufe, die vor der Stufe der Reduktion der Cyanogruppe zu einer Aminomethylgruppe eingeschaltet wird, in eine freie Hydroxylgruppe zurückverwandelt werden.

Alle bekannten Aminoschutzgruppen einschließlich der Aralkyloxycarbonylgruppen wie Carbobenzoxyl und Alkoxycarbonyl, z. B. tert-Butoxycarbonyl können verwendet werden. Die Aminoschutzgruppe soll vorzugsweise so gewählt werden, daß sie aus der bei der erfindungsgemäßen Umsetzung gewonnenen Nitrilverbindung während der anschließenden Reduktionsstufe leicht entfernbar ist. Beispielsweise eignet sich die Carbobenzoxylgruppe besonders gut als Aminoschutz-

gruppe, weil sie sich bei der hydrierenden Reduktion in der zweiten Verfahrensstufe des erfindungsgemäßen Verfahrens, der das Nitril III oder III' unterworfen wird, gleichzeitig abspalten läßt

Wenn das als Ausgangsmaterial eingesetzte Propionsäurederivat II eine Aminogruppe enthält, die mit einer Aminoschutzgruppe geschätzt werden soll, so kann das Derivat mit der geschützten Aminogruppe hergestellt werden, indem man die Ausgangsverbindung mit der etwa äquimolekularen Menge eines bekannten Reagerzes zur Einführung einer Aminoschutzgruppe, welches üblicherweise in der Synthese von Peptiden verwendet wird, umsetzt Als Reagenz zur Einführung der Aminoschuts'gruppe können folgende verwendet werden:
Chloroformiate der Formel

Cl-CO-OR⁵,

in welcher R⁵ eine Alkylgruppe mit 1 -5 Kohlenstoffatomen wie Methyl, Äthyl, t-Butyl oiler t-Amyl, eine Cycfoalkylgruppe mit 3—6 Kohlenstoffatomen wie Cyclopentyl oder Cyclohexyl, eine Aralkylgruppe, insbesondere eine Phenylalkylgruppe mit 1—4 Kohlenstoffatomen im Alkylteil wie Benzyl oder p-Nitrobenzyl, eine Arylgruppe wie Phenyl oder eine heterocyclische Gruppe wie Furfuryl ist;
p-Nitrophenylcarbonat der Formel

P-NO₂ - C₆H₅ - O - CO - OR⁵;
N-Hydroxysuccinimidester der Formel

N —O —CO —OR⁵

Azidoformiate der Formel

N₃-CO-OR⁵,

in welcher R⁵ die vorstehend bereits angegebene Bedeutung hat.

Die genannten Reagentien können mit dem als Ausgangsmaterial eingesetzten Derivat II, welches die freie Aminogruppe enthält, in einem geeigneten Lösungsmittel wie Wasser, Äthanol, Aceton oder Mischungen derselben unter neutralen oder basischen Bedingungen in der aus der Peptidsynthese bekannten Weise umgesetzt werden.

Enthält das für die Umsetzung benutzte Propionsäurederivat der Formel II keine Hydroxylgruppe als R¹, so ist für die erste Stufe des erfindungsgemäßen Verfahrens am besten Acetylchlorid geeignet

Essigsäureanhydrid und Acetylchlorid werden vorzugsweise in einer Menge von 1 Mol oder mehr pro Mol Ausgangsverbindung II verwendet.

Nach Beendigung der Umsetzung wird die entstandene Reaktionslösung erhitzt, um das Lösungsmittel unter vermindertem Druck abzudestillieren. Die eingeengte Lösung wird mit Chlorwasserstoffsäure behandelt, was im allgemeinen zur Ausfällung des Nitrilproduktes der Formel III führt.

Wird die erste Verfahrensstufe mit einem Propionsäurederivat der Formel II durchgeführt, welches als R¹ eine Hydroxylgruppe enthält, so wird die letztere durch das benutzte Essigsäurederivat acyliert; man erhält dann eine Nitrilverbindung als Zwischenprodukt, welche eine Acetoxygruppe aufweist In einem solchen Fall kann ggf. durch eine wahlweise Hydrolysestufe die Acetylgruppe von der Acetoxygruppe der Nitrilverbindung entfernt und die freie Hydroxylgruppe regeneriert werden. Die hydrolytische Entfernung der Acetylgruppe von der Acetoxygruppe kann in.an sich bekannter Weise mit Chlorwasserstoffsäure oder Schwefelsäure

ίο oder wäßrigem Alkali oder wäßrigem Ammoniak — letzteres wird bevorzugt — vorgenommen werden. Die Reduktion der Nitrilverbindung III in der zweiten Stufe des erfindungsgemäßen Verfahrens kann in üblicher bekannter Weise durch Hydrierung erreicht werden, wobei die Nitrilgruppe in eine Aminomethylgruppe umgewandelt wird. Vorzugsweise wird die Nitrilverbindung III katalytisch mit Wasserstoff reduziert, wobei Platinoxid, metallisches Platin oder metallisches Palladium als Katalysator eingesetzt wird.

Die Entfernung der verbleibenden Aminoschutzgruppe aus dem gewonnenen 4-Aminobuttersäurederivat kann in üblicher bekannter Weise durchgeführt werden. Beispielsweise läßt sich die Aminoschutzgruppe durch schwach saure Hydrolyse oder gleichzeitig mit der vorstehend beschriebenen katalytischen Hydrierung in der zweiten Verfahrensstufe entfernen.

Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens können biochemisch wertvolle Verbindungen, nämlich L-2,4-Diaminobuttersäure und L( — )-4-Amino-2-hydroxybuttersäure in einfacher Weise hergestellt werden. Insbesondere die L(-)-4-Amino-2-hydroxybuttersäure ist ein wichtiges Reagenz zur Herstellung verschiedener Derivate von Aminoglycosid-Antibiotika. Die L( —)-4-Amino-2-hydroxybuttersäure kann insbesondere mit Kanamycin A, B und C oder Ribostamycin umgesetzt werden, wobei man therapeutisch wertvolle, halbsynthetische Antibiotika erhält die hochaktiv gegen eine große Zahl verschiedener, gegen übliche Aminoglykosid-Antibiotika resistenter Bakterien sind (vgl. US-PS 40 08 362).

Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens wird beispielsweise N-Carbobenzoxy-L-asparagin, d.h. die^v Verbindung der Formel II, in welcher R¹ die Gruppe

-NHCOOCH₂-C₆H₅

bedeutet, mit Essigsäureanhydrid in Pyridin eine Stunde bei Raumtemperatur behandelt. Das Pyridin wird anschließend unter vermindertem Druck aus dem Reaktionsgemisch abdestilliert und die verbleibende

so konzentrierte Lösung wird mit Chlorwasserstoffsäure behandelt, um das gebildete N-Carbobenzoxy-/J-cyano-L-alanin zur Kristallisation zu bringen. Dieses intermediäre Nitrilderivat wird anschließend mit Wasserstoff reduziert, und zwar in Gegenwart von Platinoxid als Katalysator. Es können übliche Hydrierungsmethoden angewandt werden, um die Cyangruppe des intermediären Produktes in die Aminomethylgruppe umzuwandeln und gleichzeitig die Carbobenzoxygruppe (d.h. die Aminoschutzgruppe) zu entfernen. Das schließlich vorliegende, auch von der Schutzgruppe befreite Produkt wird in geeigneter Weise, beispielsweise durch Umkristallisieren gereinigt. Auf diese Weise läßt sich die L-2,4-Diaminobuttersäure leicht in einer Ausbeute von 75% aus L-Asparagin gewinnen.

Die L(-)-4-Amino-2-hydroxy-buttersäure läßt sich aus L-2,4-Diaminobuttersäure (Agr. Biol. Chem. 40, 8, 1649-1650[1976]) gewinnen.
Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich auch mit

L-Malamidinsäure als Ausgangsmaterial durchführen, d. h. mit einer Verbindung, die der Formel II entspricht, wenn R¹ eine Hydroxylgruppe bedeutet In diesem Fall gewinnt man L-( — )-4-Amino-2-hydroxybuttersäure in 61%iger Ausbeute, ohne daß dabei die Notwendigkeit besteht, das intermediäre Nitrilprodukt zu isolieren. Letzteres wird mit Wasserstoff reduziert und dann gereinigt

Das erfindungsgemäße Verfahren stellt einen neuen vorteilhaften Weg dar, weil alle eingesetzten Reagentien billig sind, die Umsetzungen der einzelnen Verfahrensstufen unter milden Bedingungen durchgeführt werden können, keine unerwünschten Isomerisationsreaktionen auftreten und keine optische Auftrennung des Endproduktes erforderlich ist. Das erfindungsgemäSe Verfahren stellt infolgedessen eine wertvolle Bereicherung der Praxis dar.

Die folgenden Beispiele dienen der weiteren Erläuterung der Erfindung.

Beispiel 1

(1) Synthese von
N-Carbobenzoxy-jJ-cyano-L-alanin

2,66 g (10 mMol) N-Carbobenzoxy-L-asparagin (Journal of Organic Chemistry 26,3356 - 3360 [1961]) wurden mit 30 ml trockenem Pyridin und 1,2 ml (12 mMol) Essigsäureanhydrid vermischt Die entstandene Mischung wurde bei einer Temperatur von 20 — 25° C eine Stunde gerührt Danach wurde die Reaktionslösung zu einem Sirup eingeengt, indem man das Pyridin unter vermindertem Druck abdestillierte. Der Sirup wurde in 50 ml In Chlorwasserstoff säure gelöst, worauf die Lösung abgekühlt wurde. Das Produkt schied sich in Form farbloser Nadeln ab, die abfiltriert, mit kaltem Wasser gewaschen und getrocknet wurden. Ausbeute 2,05 g (83%).

(«)J^! -18,7° (c= 1,27; Methanol).

F. 129-131,5⁰C.

(2) Herstellung von
L( + )-2,4-Diaminobuttersäure

1,24 g (5mMoI) des wie vorstehend beschrieben gewonnenen N-Carbobenzoxy-/J-cyano-L-alanins wurden in einer Mischung aus 80 ml Äthanol und 20 ml Wasser gelöst und die Lösung wurde mit 3 ml konzentrierter Chlorwasserstoffsäure versetzt Die danach vorliegende Lösung wurde mit 100 mg Platinoxid vermischt Die Mischung wurde dann mit Wasserstoff von 3 atm bei Raumtemperatur im Verlauf von 5 Stunden reduziert Auf diese Weise wurde die Aminoschutzgruppe (die Carbobenzoxygruppe) gleichzeitig mit der katalytischen Reduktion der Cyanogruppe zu der Aminomethyigruppe entfernt Das Reaktionsgemisch wurde dann filtriert, um den Katalysator zu entfernen, und mit Wasser gewaschen. Die Waschwässer wurden mit dem Ffltrat vereinigt und die Gesamtflüssigkeitsmenge wurde durch Zugabe einer wäßrigen Lösung von In Natriumhydroxid neutralisiert Die neutralisierte Lösung wurde anschließend über eine Kolonne gegeben, die eine einem Volumen von 40 ml entsprechenden Menge eines Kationenaustauscherharzes enthielt an welchem das gewünschte Produkt adsorbiert wurde. Die Kolonne wurde dann mit 120 ml Wasser gewaschen und mit 0,3η wäßrigem Ammoniak eluiert. Das Eluat wurde in 10-ml-Fraktionen aufgefangen. Die Fraktionen 1-13 wurden vereinigt und zur Trockne eingeengt. Auf diese Weise erhielt man U. + )-2,4-Diaminobuttersäure. Ausbeute 95%.

Diese Substanz wurde in 10 ml In Chlorwasserstoffsäure aufgenommen. Die Mischung wurde mit Äthanol versetzt, wobei das gewünschte Produkt in Form von farblosen Kristallen ausfiel.
F. 193°-194⁰C.

(«K⁵ +13,4° (c= 1,25; Wasser).

Beispiel 2

(1) Synthese von
N-Carbobenzoxy-jJ-cyano-L-alanin

596 mg (2,4 mMol) N-Carbobenzoxy-L-asparagin wurden mit 6 ml trockenem Pyridin vermischt. Die entstandene Mischung wurde tropfenweise mit 0,17 ml (1,1 mMol) Acetylchlorid versetzt. Die entstandene Mischung wurde bei einer Temperatur von 20 — 25° C 45 Minuten gerührt, damit die Reaktion stattfinden konnte. Die Reaktionslösung wurde anschließend durch Abdestillieren des Pyridins unter vermindertem Druck zu einem Sirup eingeengt Dieser Sirup wurde mit 10 ml In Chlorwasserstoffsäure vermischt, damit das gewünschte Produkt auskristallisieren konnte. Der entstandene kristalline Niederschlag wurde abfiltriert mit kaltem Wasser gewaschen und getrocknet. Ausbeute 401 mg (73%) in Form von farblosen Nadeln.
(«)S^ä -16,3° (c= 13; Methanol).
F. 130°-132° C.
(2) Die so hergestellte Verbindung wurde mit Wasserstoff reduziert, und zwar in derselben Weise, wie das in Beispiel 1 (2) beschrieben ist, jedoch mit der Abweichung, daß der Platinoxid-Katalysator durch 0,1 g Palladium ersetzt wurde. Die Reaktionslösung wurde anschließend in der in Beispiel 1 (2) beschriebenen Weise aufgearbeitet Man erhielt so 255 mg L-( + )-2,4-Diaminobuttersäure als farblose Nadeln. Ausbeute 90%.

Beispiel 3

Herstellung von
H—)-4-Amino-2-hydroxybuttersäure

532 mg (4 mMol) L-Malamidinsäure
(H₂NCO - CH₂ - CH(OH) - COOH)

wurden mit 15 ml trockenem Pyridin und 1,5 ml Essigsäureanhydrid vermischt Die entstandene Lösung wurde bei Raumtemperatur 1 Stunde gerührt Danach wurde die Reaktionslösung durch Abdestillieren des Pyridins unter vermindertem Druck zu einem Sirup eingeengt Der Sirup wurde in einer Mischung aus 20 ml Äthanol und 5 ml Wasser gelöst, die direkt zu dem Sirup gegeben wurde. Die entstandene Lösung (welche die gebildete 3-Cyano-2-acetoxypropionsäure enthielt) wurde mit 1 ml konzentrierter Chlorwasserstoffsäure und 50 mg Platinoxid versetzt, der hydrolytischen Entfernung der 2-Acetyigruppe unterworfen und anschließend mit Wasserstoff von 3 atm bei Raumtemperatur über Nacht reduziert Danach wurde das Reaktionsgemisch nitriert, um den Katalysator zu entfernen, und mit Wasser gewaschen. Die Waschwässer wurden mit dem Ffltrat vereinigt und die vereinigte

Lösung wurde unter vermindertem Druck zur Trockne eingeengt. Der verbleibende feste Rückstand wurde in 10 ml Wasser aufgenommen. Die Lösung wurde über eine Kolonne gegeben, die eine einem Volumen von 20 ml entsprechende Menge eines Kationenaustauscherharzes in der H+ -Form enthielt, an welchem das gewünschte Produkt adsorbiert wurde.

Die Kolonne wurde mit 100 ml Wasser gewaschen und mit 0,5n wäßrigem Ammoniak eluiert. Das Eluat wurde in 5-ml-Fraktionen aufgefangen und die Fraktionen Nr. 15 bis 20 wurden vereinigt und zur Trockne eingedampft. Man erhielt auf diese Weise 291 mg L-(—)-4-Amino-2-hydroxybuttersäure. Ausbeute 61%. Dieses Produkt wurde zur Reinigung aus Wasser/Methanol umkristallisiert.

F. 197°-198,5° C.

(α)? -28,2° (c= 1,2; Wasser).

Beispiel 4

Herstellung von
L-4-Amino-2-hydroxybuttersäure

(1) Herstellung von
L-Malamidinsäure aus L-Asparagin

L-Asparagin-Monohydrat (13,5 g, 90 Millimol) wurde in 136 ml 20%iger wäßriger Essigsäure gelöst Zu der entstandenen Lösung, die auf 5° C abgekühlt worden war, wurde tropfenweise eine Lösung von 9,2 g (133 Millimol) Natriumnitrit (NaNC^) in 45 ml Wasser gegeben. Die Mischung ließ man über Nacht bei Umgebungstemperatur stehen, um so die Umwandlung der 2-A minogruppe des L-Asparagins in eine Hydroxylgruppe zu erreichen. Das Reaktionsgemisch wurde mit 2,0 ml Äthylendiamin vermischt, um überschüssiges Natriumnitrit zu zersetzen. Anschließend wurde die Mischung auf eine Kolonne gegeben, welche eine einem Volumen von 30OmI entsprechende Menge eines Kationenaustauscherharzes enthielt (beispielsweise das als »Diaion PK-216«® bekannte Produkt der Firma Mitsubishi Kasei Co, Japan, in der H+-Form). Die Harzkolonne wurde mit Wasser eluiert und das Eluat wurde in Fraktionen aufgefangen. Die Fraktionen, die die L-Malamidinsäure enthielten, konnten durch Prüfung mit Hilfe der Dünnschichtchromatographie an Silikagel festgestellt werden; hierbei wurde zum Entwickeln ein Gemisch aus n-Butanol und Essigsäure (25 :1) verwendet Man erhielt einen Fleck bei Rf=0,11 (beim Anfärben mit Bromkresol-Grün). Die so festgestellten aktiven Fraktionen wurden vereinigt und die auf diese Weise gewonnene Lösung (insgesamt 400 ml) wurde unter vermindertem Druck auf 5 ml eingeengt

(2) Herstellung von
3-Cyano-2-hydroxypropionsäure

Das Konzentrat, welches die L-Malamidinsäure ί enthielt und welches wie in vorstehender Verfahrensstufe (1) angegeben erhalten worden war, wurde mit 150 ml Pyridin vermischt. Die entstandene Mischung wurde durch Abdestillieren des Wassers und des Pyridins unter vermindertem Druck auf 10 ml eingeengt. Das entstandene Konzentrat wurde mit 120 ml Pyridin und 33 ml Essigsäureanhydrid vermischt und anschließend eine Stunde bei Umgebungstemperatur stehen gelassen. Das Reaktionsgemisch, welches L-3-Cyano-2-acetoxypropionsäure enthielt — was durch Dünnschichtchromatographie an Silikagel unter Verwendung von n-Butanol-Essigsäure (25 :1) zum Entwickeln festgestellt wurde; beim Anfärben mit Bromkresol-Grün zeigte sich ein Fleck bei Rf=0,23 — wurde auf 30 ml eingeengt; anschließend wurde das Konzentrat mit 50 ml Methanol und 60 ml konzentrierter wäßriger Ammoniumhydroxidiösung vermischt Man ließ die Mischung 30 Minuten bei Umgebungstemperatur stehen, um so die Entfernung der Acetylgruppe zu erreichen.

(3) Herstellung von
L-4-Amino-2-hydroxybuttersäure

Die gemäß vorstehender Verfahrensstufe (2) erhaltene Reaktionslösung, die die L-3-Cyano-2-hydroxypropionsäure enthielt, wurde unter vermindertem Druck auf 30 ml eingeengt und anschließend mit 40 ml Essigsäure, 160 ml Wasser und 1,1 g Platinoxid vermischt Die Mischung wurde bei Atmosphärendruck und Umgebungstemperatur 4 Stunden mit Wasserstoff hydriert Das Reaktionsgemisch wurde zur Entfernung des Katalysators filtriert und der Katalysator wurde mit Wasser gewaschen. Das Filtrat und die Waschwässer wurden vereinigt und durch eine Kolonne geleitet, die eine einem Volumen von 400 ml entsprechende Menge an »Diaion PK-216«® (H⁺-Form) enthielt; die Kolonne wurde mit 1500 ml Wasser gewaschen und anschließend mit 2n wäßrigem Ammoniak eluiert Die Eluatfraktionen, die die L-4-Amino-2-hydroxybuttersäure enthielten, wurden vereinigt (insgesamt 320 ml) und auf 80 ml

eingeengt Das Konzentrat wurde mit 240 ml Äthanol vermischt Die Mischung, die man bei 5°C über Nacht stehen ließ, setzte einen kristallinen Niederschlag ab. Dieser Niederschlag wurde abfiltriert, mit Äthanol gewaschen und im Vakuum getrocknet Man erhielt auf diese Weise 535 g L-4-Amino-2-hydroxybuttersäure. Ausbeute: 50%, berechnet auf das eingesetzte L-Asparagin.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von 2,4-Diaminobuttersäure oder 4-Amino-2-hydroxybuttersäure der allgemeinen Formel I

H₂N-CH₂-CH₂-CH-COOH

R (I)