DE4122094A1 - Neue uroniumsalze, verfahren zu ihrer herstellung und ihre verwendung - Google Patents

Neue uroniumsalze, verfahren zu ihrer herstellung und ihre verwendung

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Description

Die Erfindung betrifft neue Uroniumsalze der allgemeinen Formel I,
worin X für N-Oxypyrid-2-on oder Pentafluorophenyloxy- steht, Y ein Gegenion, vorzugsweise Cl⁻, BF₄⁻ oder PF₃⁻ bedeutet und Z für (-CH₂-)n mit n = 4-6 oder -CH₂-CH₂-O-CH₂-CH₂- steht, Verfahren zu ihrer Herstellung und ihrer Verwendung.
Uroniumsalze sind wichtige Kondensationsmittel in der Peptidchemie, zur Synthese von β-Lactamen, Amiden und Estern. In den letzten 15 Jahren sind eine Reihe neuer Kondensationsreagenzien, vor allem zur Synthese von Peptiden eingeführt worden. Zu den gegenwärtig gebräuchlichsten Reagenzien zählt das von Castro (B. Castro, et al., Tetrahedron Letters 14, 1219 (1975)) entwickelte Benztriazol-1-oxy-tris-(dimethylamino)-phosphoniumhexafluorophosphat- (BOP) (EP-2 89 353). Das Reagens erwies sich auch als geeignet für die Synthese von Estern (Molka, D. et al., Nouv. J. Chim. 6, (5), 277 (1982)) und zur Herstellung der β- Lactambindung (Kim Sunggak et al., Bull. Korean. Chem. Soc. 9 (3), 189 (1989)). Wesentliche Nachteile sind jedoch das für die Herstellung des BOP benötigte cancerogene Hexamethylenphosphorsäuretriamid, das während der Reaktion als Nebenprodukt erneut anfällt und das nach Aufnahme in die "Seveso-Liste" nur begrenzt zugänglich ist (R. Z. Schmidt, Gesamte Hyg. Ihre Grenzgebiete (1979), 25, 662). Bemühungen um einen Austausch der Dimethylaminogruppe gegen Alkylaminogruppen oder Piperidinogruppen führten zu einer nicht zu vertretbaren Verlangsamung der Reaktionsgeschwindigkeit (Castro, B. Amer. Peptidsymposium 1989). Als Alternative wurde von Knorr 1989 [(R. Knorr et al., 20. Europäische Peptidsymposium Tübingen; R. Knorr Tetrahedron Letters 30(15) 1927 (1989)] 2-(1-H-Benzotriazol-1-yl- 1.1.3.3-tetramethyl-uronium-hexafluorophosphat bzw. -tetrafluoroborat sowie eine Reihe weiterer Derivate vorgeschlagen. Das von R. Knorr favorisierte 2-(1-H-Benzotriazol-1-yl)-1.1.3.3- tetramethyluronium-tetrafluoroborat (TBTU), das eine vergleichbar hohe Reaktivität wie BOP besitzt, hat den für peptidchemische Arbeiten erheblichen Nachteil der schlechten Löslichkeit in Methylenchlorid. Die für eine automatisierte Peptidsynthese notwendigen Ausgangskonzentrationen sind ebenfalls schwer zu erreichen. N-Hydroxybenzotriazol stört darüber hinaus das Monitoring während der Synthese. Ein Einsatz dieser Uroniumsalze für die automatisierte Peptidsynthese ist daher nur bedingt möglich.
Tetramethyluroniumchlorid, ein seit langem bekanntes Kondensationsreagens, besitzt wegen seiner großen Hygroskopizität nur eingeschränkte Bedeutung (T. Fujisawa et al., Chem. Letters 1982, 1891). Den gleichen Nachteil, einschließlich formylierender und chlorierender Wirkungen, besitzt das als Aktivierungsreagens zur Synthese von Estern vorgeschlagene N,N-Dimethylchloromethyleniminiumchlorid (P. Stadler, Helv. chim. Acta 61, 1675, (1978)). M. Zaoral stellte mit diesem Reagens Amide (Tetrahedron Letters 1960, 9) und H. Eilingsfeld (Angew. Chem. 72, 836 (1972)) Säurechloride her. In den letzten Jahren haben Uroniumsalze Bedeutung als Gelatine-Härter in Filmemulsionen erhalten (Jpn-P (OPI) 51945/'74 und 59625/'76, GB-PS 1383630, US-PS 40 63 952 und EP-PS 01 62 308). Ziel der Erfindung ist die Herstellung und der Einsatz neuer Kondensationsreagenzien, die leicht zugänglich sind und die die Synthese von β-Lactamen, Estern, Amiden und Peptiden mit einer hohen Ausbeute gewährleisten. Sie sollten sich durch gute Löslichkeit in organischen Lösungsmitteln auszeichnen; die dadurch erreichbare hohe Anfangskonzentration der Reaktanten begünstigt den Einsatz für die automatisierte Peptidsynthese.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, neue Uroniumsalze herzustellen, die eine hohe Raum-Zeit-Ausbeute, geringe Nebenproduktbildung gewährleisten, verbesserte Lösungseigenschaften aufweisen, und aus leicht zugänglichen, nicht cancerogenen Ausgangsstoffen herstellbar sind.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß Uroniumsalze der Formel I,
worin X N-Oxypyrid-2-on oder Pentafluorophenyloxy, Y ein Chlorid-, Tetrafluoroborat- oder Hexafluorophosphation, Z -(CH₂)n- mit n = 4- 6 oder -CH₂-CH₂-O-CH₂-CH₂- bedeuten, durch Umsetzung von Uroniumchloriden der Formel II, worin Z die in Formel I angegebene Bedeutung hat
mit einem Alkali- oder Ammoniumsalz von N-Hydroxyverbindungen oder Phenolen der Formel III,
MOX (III)
worin M für ein Alkalimetall- oder Ammoniumion steht und X die in Formel I angegebene Bedeutung hat, erhalten werden.
Der Austausch des Chloridions gegen das Tetrafluoroborat- oder Hexafluorophosphation erfolgt in üblicher Weise (vgl. R. Knorr, B. Castro) dadurch, daß entweder die Umsetzung in Gegenwart von MBF₄ (V) oder MPF₆ (VI) stattfindet, wobei M ein Alkalimetall- oder Ammoniumion darstellt, oder daß nach der Umsetzung die Verbindung der Formel I, wenn Y⁻ für Cl⁻ steht, zur Reaktion gebracht wird. Die Ausgangsverbindungen der Formel II werden in einfacher Weise durch Umsetzung von Harnstoffen der Formel IV
mit einem Säurechlorid, vorzugsweise Oxalylchlorid oder Phosgen hergestellt.
Die Uroniumsalze der Formel I zeichnen sich überraschenderweise durch eine wesentlich verbesserte Löslichkeit in DMF und Methylenchlorid im Vergleich zu BOP und TBTU aus. Die Löslichkeit beträgt bei den neuen Uroniumsalzen bis zu 1,5 Mol/l. Diese Konzentration ist für die automatisierte Peptidsynthese sehr gut geeignet. Weiterhin sind die Folgeprodukte dieser Uroniumsalze bedeutend besser aus den Syntheseharzen auswaschbar als die der bisher bekannten Uroniumsalze, wodurch ein Monitorring beim Säulenverfahren zuverlässiger ermöglicht wird. Das störende N- Hydroxybenzotriazol wird vermieden.
Die neuen Verbindungen sind aus nicht cancerogenen Stoffen in einfacher Weise zugänglich. Sie gewährleisten bei der Synthese von β-Lactamen, Amiden und Estern sowie bei der Herstellung von Peptiden sowohl nach der klassischen Synthese in Lösung als auch nach der Festphasensynthese eine hohe Raum-Zeit-Ausbeute bei geringer Nebenproduktbildung. Alle anfallenden Nebenprodukte lassen sich durch einfache Waschoperationen entfernen. Als besonders für die Peptidsynthese geeignet haben sich Verbindungen der allgemeinen Formel I erwiesen, bei denen Z für (-CH₂-)s steht, X N-Oxypyrid-2-on und Y⁻ sowohl BF₄⁻ als auch PF₆⁻ bedeuten können.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen erläutert.
Ausführungsbeispiele Beispiel 1 Allgemeine Vorschrift für die Herstellung der Uronium-tetrafluoroborate nach der Phosgenmethode
100 mMol einer 2,5-4 N Phosgenlösung werden gerührt und zu dieser Lösung innerhalb von 15 Min. die entsprechende Harnstofflösung in 30 ml Methylenchlorid getropft. Es wird auf 50°C erwärmt und 4 Stunden bei dieser Temperatur weiter gerührt. Anschließend wird das überschüssige Phosgen und der größte Teil des Methylenchlorids in Vakuum abdestilliert. Der Rückstand wird in Acetonitril aufgenommen und mit NaBF₄ versetzt. Es wird 20 h gerührt und danach eine Suspension des entsprechenden Salzes der N-Hydroxyverbindung oder des entsprechenden Phenols in 50 ml Acetonitril addiert. Es wird 2 weitere Stunden gerührt und anschließend auf ein Drittel des Volumens eingeengt. Die ausgefallenen Kristalle werden abgesaugt, mit Ether gewaschen und getrocknet.
Beispiel 2 Uroniumtetrafluoroborate nach der Oxalylchlorid-Methode
1 Mol des entsprechenden Harnstoffs wird in Methylenchlorid gelöst und 84 ml (0,95 Mol) Oxalylchlorid innerhalb von 30 Minuten langsam addiert. Die Reaktionsmischung wird auf 45°C erwärmt und 4-5 Stunden bei dieser Temperatur gerührt. Es wird auf 1/3 des Volumens eingeengt und mit Ether das Produkt gefällt bzw. das ausfallende Öl mit Ether digeriert. Die weitere Umsetzung erfolgt wie bei Knorr et al. beschrieben.
Beispiel 3 2-(2-Oxo-1(2H)-pyridyl)-1.1.3.3-bispentamethylenuronium-tetrafluorob-orat (TOPPipU)
Hergestellt nach Beispiel 1 oder 2 aus 1.1.3.3-bispentamethylenharnstoff (Carbodipiperidid) durch Umsetzung mit dem Na-Salz des 2-Oxypyridinium-N-oxides und NaBF₄.
MG: 377,16
Fp.: 152-53°C
FAB-MS: 290 (M⁺-BF₄) 195 (Carbodipiperidid)
¹³C-NMR: 160, 781; 156, 192; 141, 245; 134, 946; 121, 951; 107, 085; 50, 831; 24, 751; 22, 301
Beispiel 4 2-(2-Oxo-1(2H)-pyridyl-1.1.3.3-bistetramethylenuroniumtetrafluorobor-at (TOPPyrU)
Hergestellt analog Beispiel 1 oder 2 aus 1.1.3.3-Bistetramethylenharnstoff (Carbodipyrrolidid, Dipyrrolidino-harnstoff) durch Umsetzung mit dem Na-Salz des 2-Oxypyridinium-N-oxids und NaBF₄.
NG: 349
Fp.: 147-48°C
Beispiel 2 2-(Pentafluorophenyl)-1.1.3.3-bispentamethylenuronium-tetrafluorobor-at
Hergestellt nach Beispiel 1 oder 2 aus Carbodipiperidid, dem Natriumsalz des Pentafluorophenols und NaBF₄.
MG: 450,16
Fp.: 178-81°C
¹³C= = 158,065; 138,039; 127,889; 50,594; 25,143; 22,489
FAB-MS = 363 (M⁺-BF₄)
Beispiel 6 2-(2-Oxo-1(2H-pyridyl)-1.1.3.3-bispentalmethylen-hexafluorophosphat
Hergestellt nach Beispiel 1 oder 2 aus Carbodipiperidid und NH₄PF₆.
Beispiel 7 Z-Val-Gly-OEt
2 mMol Z-Val-OH und 2 mMol (754 mg) des unter Beispiel 3 gewonnenen Uroniumsalzes TOPPipU werden in 3 ml DM gelöst, 4 mMol (688 µl) DIEA (Diisopropylethylamin) addiert und zu einer Lösung von 2 mMol Gly-OEt × HCl und 2 mMol DIEA (344 µl) gegeben. Nach 15 Minuten ist die Reaktion beendet. Es wird wie üblich aufgearbeitet.
Ausbeute 91%Fp.: 164°C  |α| = -25,1  c = 1 Ethanol
Literatur:Fp.: 164°C  |α| = -24,9  c = 1 Ethanol
Lit.: V. Dourtoglon, Tetrahedron Letters 15, 1269 (1978)
Beispiel 8 Boc-Ile-Ile-OMe
Analog Beispiel 7 aus Boc-Ile-OH und Ile-OMe
Ausbeute: 87%Fp.: 148-49°C  |α| = -33,8  c = 1 EthanolF.: 149-50°C  |α| = -33,9  c = 1 Ethanol
Lit.: V. Dourtoglon, Tetrahedron Letters 15, 1269 (1978)
Beispiel 2 Neurotensin
Neurotensin wurde an 300 mg Leu-Wang-Harz (0,37 meq/g) nach der Fmoc- Technik unter Verwendung von nach Beispiel 3 hergestelltem TOPPipU synthetisiert. Die Synthese erfolgte nach dem für BOP und TBTU üblichen Verfahren unter Verwendung von 2 Äquivalenten Aminosäure, 2 Äquivalenten TOPPipU und 4 Äquivalenten DIEA als Base. Die Abspaltung vom Harz wurde mit 95% TFA unter Verwendung von Ethandithiol-1,2 durchgeführt. Bei Kupplungszeiten von 15 Minuten wurde ein 96%iges Rohprodukt erhalten, das mit dem auf anderem Wege synthetisierten Produkt (BOP, TBTU) identisch war.
Beispiel 10 Cholecystokinin-Oktapepdid (CCK-8)
1 g DOD-Harz (Breipohl et al.) (0,5 meq/g) werden von der Fmoc- Gruppe befreit, und nach der Fmoc-Technik unter Verwendung von nach Beispiel 3 hergestelltem TOPPipU wird das Oktapeptid Fmoc-Tyr-Met- Gly-Trp-Asp-Phe-NH₂ aufgesetzt (Kupplungszeiten: 15 Minuten; Aminosäureüberschuß 2 Äquivalente, 2 Äquivalente TOPPipU).
Das sulfatierte Oktapeptid wurde nach Sulfatierung mit Pyridiniumacetylsulfat (PAS) und anschließender Abspaltung der Fmoc-Schutzgruppe erhalten.
Ausbeute: 91 mg|α| = -24,7  c = 1 DMF

Claims (5)

1. Neue Uroniumsalze der Formel I, worin X für N-Oxypyrid-2-on oder Pentafluorophenyloxy steht, Y ein Gegenion, vorzugsweise Cl⁻, BF₄⁻ oder PF₆⁻ bedeutet und Z für (-CH₂-)n mit n = 4-6 oder -CH₂-CH₂-O-CH₂-CH₂- steht.
2. Verfahren zur Herstellung neuer Uroniumsalze der Formel I, worin X für N-Oxypyrid-2-on oder Pentafluorophenyloxy, Y für ein Gegenion, vorzugsweise für Cl⁻, BF₄⁻ oder PF₆⁻ und Z für (-CH₂-)n mit n = 4-6 oder -CH₂-CH₂-O-CH₂-CH₂- stehen, dadurch gekennzeichnet, daß Uroniumchloride der Formel II, die durch Chlorieren der Harnstoffe der Formel IV, worin Z die in Formel I angegebene Bedeutung hat, gebildet werden, mit einem Alkali- oder Ammoniumsalz der Formel III,MOX (III)worin M für ein Alkali- oder Ammoniumion steht und X die in Formel I angegebene Bedeutung hat, gegebenenfalls in Gegenwart von MBF₄ oder MPF₆ der Formeln V und VI, worin M die in Formel III angegebene Bedeutung hat, umgesetzt werden oder die Verbindung der Formel I, wenn Y⁻ für Cl⁻ steht, mit MBF₄ (V) oder MPF₆ (VI) zur Reaktion gebracht werden.
3. Verwendung von Uroniumsalzen der Formel I, worin X für N-Oxypyrid-2-on oder Pentafluorophenyloxy steht, Y ein Gegenion, vorzugsweise Cl⁻, BF₄⁻ oder PF₆⁻ bedeutet und Z für (-CH₂-)n mit n = 4-6 oder -CH₂-CH₂-O-CH₂-CH₂- steht, als Kondensationsmittel.
4. Verwendung von Uroniumsalzen der Formel I nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungen der Formel I zur Synthese von β-Lactamen, Estern, Amiden oder Peptiden eingesetzt werden.
5. Verwendung von Uroniumsalzen der Formel I nach Anspruch 3 und 4, worin in Formel I X für N-Oxypyrid-2-on, Z für (-CH₂-)₅ und Y⁻ für BF₄⁻ (Verbindung VII) oder PF₆⁻ (Verbindung VIII) stehen, für die automatisierte Peptidsynthese.
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