DE60103345T2

DE60103345T2 - Verfahren zur Herstellung von N-Carboxyanhydriden

Info

Publication number: DE60103345T2
Application number: DE60103345T
Authority: DE
Inventors: Fabrice Cornille; Jean-Luc Copier; Jean-Pierre Senet; Yves Robin
Original assignee: Isochem SAS
Current assignee: Isochem SAS
Priority date: 2000-10-30
Filing date: 2001-10-19
Publication date: 2005-06-16
Anticipated expiration: 2021-10-20
Also published as: JP4203786B2; JP2002145871A; FR2815962B1; EP1201659A1; EP1201659B1; HU228392B1; FR2815962A1; HU0104566D0; CA2360033C; HK1046408A1; KR20020034896A; HK1046408B; CN1355166A; HUP0104566A3; DE60103345D1; CN1195746C; HUP0104566A2; CA2360033A1; US20020082431A1; US6479665B2

Description

Die Erfindung betrifft ein verbessertes Verfahren zur Herstellung von N-Carboxyanhydriden ausgehend von den entsprechenden Aminosäuren und Phosgen, Diphosgen oder Triphosgen.
Die N-Carboxyanhydride (abgekürzt NCA), die aus α-, β- oder γ-Aminosäuren hergestellt werden, sind wegen der Aktivierung ihrer Säurefunktion sehr zweckdienliche Verbindungen. Es ist nämlich möglich, ihre Säurefunktion mit beliebigen nukleophilen Einheiten umzusetzen. Durch Umsetzung mit einer Aminofunktion kann daher die Amidfunktion leichter gebildet werden. Daher polymerisieren sie leichter und werden zur Bildung von Peptiden verwendet. Auch die Esterbindung bildet sich einfach durch Umsetzung mit einem Alkohol. Außerdem sind sie interessant, wenn eine Säurefunktion reduziert werden soll.
Es sind mehrere Verfahren zur Herstellung von N-Carboxyanhydriden bekannt. Eines der geläufigsten und direktesten Verfahren ist das Verfahren, in dem eine Aminosäure oder ihr Hydrochlorid in einem Lösungsmittelmedium mit Phosgen, Diphosgen oder Triphosgen umgesetzt wird.
Das allgemeine Reaktionsschema mit Phosgen ist das Folgende:
worin R das Gerüst der α-, β- oder γ-Aminosäure bedeutet und R' ein Wasserstoffatom oder die Gruppe der sekundären Aminogruppe der Aminosäure bedeutet, wobei R' mit R einen Ring bilden kann.
Man stellt fest, dass sich neben dem N-Carboxyanhydrid auch Salzsäure in großen Mengen bildet, d. h. 2 mol auf 1 mol NCA. Die Salzsäure ist sehr reaktiv. Ihre Gegenwart in dem Medium führt zu Nebenreaktionen und dem Auftreten von chlorierten Nebenprodukten. Diese chlorierten Verunreinigungen, die in den gebildeten NCA verbleiben, sind jedoch sowohl hinsichtlich der Qualität als auch im Hinblick auf die Ausbeute unerwünscht. Sie stören nämlich die Polymerisation der NCA enorm. Damit die Polymerisation in geeigneter Weise abläuft, ist es erforderlich, dass die Menge der in den NCA-Monomeren enthaltenen chlorierten Verbindungen möglichst gering ist. Der Gehalt an hydrolysierbarem Chlor sollte im Allgemeinen unter 0,05 Gew.-% liegen.
Wenn die Umsetzung in Gegenwart einer basischen Verbindung durchgeführt wird, ist es gemäß den bekannten Verfahren schwierig, reproduzierbar einen geringen Gehalt an hydrolysierbarem Chlor zu erhalten. Wenn andererseits eine basische Verbindung zur Neutralisation der Salzsäure eingearbeitet wird, wird die Polymerisation der NCA, die in dieser Stufe nicht gewünscht wird, aktiviert und es besteht die Gefahr, dass sie in dem Medium abläuft. Nach dem in dem Patent GB 1 210 719 beschriebenen Verfahren handelt es sich bei den zur Neutralisation der Salzsäure verwendeten Verbindungen um anorganische Salze, beispielsweise Oxide oder Cyanide von Silber, Blei oder Quecksilber.
Gemäß dem in dem Patent FR 1 561 268 beschriebenen Verfahren wird die Umsetzung in halogenierten Kohlenwasserstoffen als Lösungsmittel durchgeführt.
Nach dem Patent FR 2 000 198 besteht eine Verbesserung des obigen Verfahrens darin, ein Gemisch von Lösungsmitteln zu verwenden, das aus aromatischen Kohlenwasserstoffen und organischen Nitrilen besteht.
Im Übrigen besteht eine der Schwierigkeiten der im Stand der Technik bekannten Verfahren in der Wahl des Lösungsmittels. Es hat sich nämlich herausgestellt, dass in Lösungsmitteln wie aliphatischen Estern, beispielsweise Ethylacetat, oder apolaren aprotischen Lösungsmitteln, wie Dichlormethan oder Toluol, die Bildung der NCA im Allgemeinen sehr langsam und nicht vollständig ist. In einem Lösungsmittel aus der Gruppe der Ether, wie Tetrahydrofuran, oder Dioxan ist die Umsetzung schneller, diese Lösungsmittel sind jedoch gegenüber Phosgen und Salzsäure nicht vollständig inert, wodurch weitere Verunreinigungen gebildet werden.
Es gibt daher ein Bedürfnis, das bestehende Verfahren, in dem die Aminosäure direkt mit Phosgen, Diphosgen oder Triphosgen hergestellt wird, zu verbessern, um die NCA in höheren Ausbeuten und mit einer besseren Reinheit zu erhalten, wobei sie insbesondere einen Gehalt an hydrolysierbarem Chlor unter 0,05 % aufweisen sollten.
Die Herabsetzung der Reaktionsdauer in den inertesten Lösungsmitteln ist außerdem wünschenswert.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird diesen Bedürfnissen gerecht. Gemäß diesem Verfahren werden die N-Carboxyanhydride durch Umsetzung der entsprechenden α-, β- oder γ-Aminosäuren oder einem ihrer Salze mit Phosgen, Diphosgen und/oder Triphosgen in einem Lösungsmittelmedium in Gegenwart einer ungesättigten organischen Verbindung, die eine oder mehrere Doppelbindungen vom ethylenischen Typ aufweist, deren Molekülrest gegenüber den in dem Medium vorliegenden Verbindungen inert ist und bei der eines der Kohlenstoffatome mindestens einer ethylenischen Doppelbindung vollständig mit Substituenten substituiert ist, die von Halogenatomen verschieden sind, während der gesamten Reaktionsdauer oder einem Teil der Reaktionsdauer hergestellt.
Durch dieses neue Verfahren werden die Probleme, die im Stand der Technik auftreten, gelöst. Die Salzsäure, die gebildet wird, bindet, in dem Maße wie sie gebildet wird, an die ethylenische(n) Doppelbindungen) der ungesättigten Verbindung. Die zahlreichen Nebenreaktionen, die durch die Salzsäure hervorgerufen werden, werden daher unterdrückt und als Folge treten keine störenden Verunreinigungen auf. Außerdem wird ferner das Reaktionsgleichgewicht in Richtung der gewünschten NCA verschoben, wodurch auch die Kinetik der Reaktion schneller ist.
Es hat sich außerdem herausgestellt, dass im Falle der Umformung von Aminosäuren, deren Aminogruppe eine sekundäre Aminogruppe ist, die Gegenwart der ungesättigten Verbindung den Zusatz eines tertiären Amins, wie Triethylamin oder N-Methylmorpholin, in das Medium überflüssig macht. Ein solches Amin wurde vom Fachmann bis jetzt als unerlässlich angesehen, um die Cyclisierung aus dem Carbamoylchlorid, das sich in dem Medium zunächst als Zwischenprodukt bildet, zu bewirken.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren können die N-Carboxyanhydride der meisten cyclischen oder nicht cyclischen, natürlichen oder synthetischen α-Aminosäuren und ihrer Derivate, deren Aminofunktion primär oder sekundär sein kann, und insbesondere aller Aminosäuren hergestellt werden, die bereits dafür bekannt sind, dass sie mit Phosgen, Diphosgen und/oder Triphosgen reagieren.
Das Verfahren ist auch sehr nützlich, um die N-Carboxyanhydride von β- und γ-Aminosäuren und deren Derivaten mit primärer oder sekundärer Aminofunktion herzustellen. Diese Verbindungen werden nämlich nach den Verfahren des Standes der Technik als schwierig herzustellen angesehen.
Die Aminosäuren, die als Ausgangsverbindungen verwendet werden, sind vorzugsweise α-, β- oder γ-Aminosäuren, deren α-, β- und gegebenenfalls γ-Kohlenstoffatom(e), die sich zwischen der Säuregruppe und der Aminogruppe, die reagieren, befinden, eine substituierte oder unsubstituierte Alkylkette auf Kohlenwasserstoffbasis bilden, die ganz oder teilweise in einer geradkettigen oder verzweigten, substituierten oder unsubstituierten Alkylgruppe und/oder in einem substituierten oder unsubstituierten Alkyl- oder Heteroalkylring enthalten sein kann. Die Substituenten sind Gruppen oder Atome, die für Aminosäuren üblich sind, wie beispielsweise die Gruppen Hydroxy, Carboxy, Mercapto, Alkylthio, Alkyldithio, Alkyl, Cycloalkyl, Heterocycloalkyl, Aryl, Heteroaryl, Alkyloxy, Aryloxy, Halogenatome, beispielswei se Fluor, Chlor, Brom oder Iod, Aminogruppen, Guanidino oder Amidogruppen, die gegebenenfalls mit Alkylgruppen substituiert sind.
In den in Betracht gezogenen Aminosäuren enthalten die Alkylgruppen genauer 1 bis 7 Kohlenstoffatome und sie sind gegebenenfalls mit den genannten Substituenten substituiert. Die Arylgruppen sind unsubstituiert oder mit Substituenten substituiert, die unter den Halogenatomen, wie Fluor, Chlor, Brom oder Iod, und Alkyl, Alkoxy, Aryloxy, Aryl, Mercapto, Alkylthio, Hydroxy, Carboxy, Amino, Alkylamino, Dialkylamino, Nitro und Trifluormethyl ausgewählt sind. Wenn solche Substituenten vorliegen, beträgt ihre Anzahl insbesondere 1 bis 3. Die Arylgruppen sind insbesondere substituierte oder unsubstituierte Phenyl- oder Naphthylgruppen.
Die Cycloalkylgruppen bestehen aus Ringen mit 3 bis 7 Kohlenstoffatomen, die gegebenenfalls substituiert sind. Die Heterocyclen, die substituiert oder unsubstituiert sein können, sind Cycloalkyl- oder Arylgruppen, die im Ring mindestens ein Heteroatom enthalten, das unter Stickstoff, Sauerstoff oder Schwefel ausgewählt ist.
Die Substituenten der Cycloalkylgruppen oder Heterocycloalkylgruppen sind unter den oben für die Alkyl- und Arylgruppen angegebenen Substituenten ausgewählt. Die Substituenten der Heteroarylgruppen sind insbesondere die für die Arylgruppen angegebenen Substituenten.
Bei den Heteroarylgruppen handelt es sich vorzugsweise um 2- oder 3-Furanyl, 2- oder 3-Thienyl, 2-, 3- oder 4-Pyridinyl, 4-Imidazolyl und 3-Indolyl, wobei sie gegebenenfalls substituiert sein können.
Die Aminosäuren können in ihren unterschiedlichen Formen vorliegen und insbesondere in ihren verschiedenen enantiomeren Formen, als racemische Gemische oder Gemische von Diastereoisomeren oder auch in Form der reinen Stereoisomere vorliegen, wenn sie ein oder mehrere asymmetrische Kohlenstoffatome besitzen.
Wenn die Gruppe der Aminosäure funktionelle Gruppen aufweist, die von der Aminogruppe und der Säuregruppe, die den Anhydridring bilden, verschieden und befähigt sind, unter den Verfahrensbedingungen zu reagieren, werden sie in bekannter Weise mit Schutzgruppen maskiert.
Als Beispiele für Aminosäuren können die geläufigsten Aminosäuren, wie beispielsweise Glycin, Alanin, Valin, Leucin, Isoleucin, Phenylalanin, Serin, Threonin, Lysin, δ-Hydroxylysin, Arginin, Ornithin, Asparaginsäure, Asparagin, Glutaminsäure, Glutamin, Cystein, Cystin, Methionin, Tyrosin, Thyroxin, Prolin, Hydroxyprolin, Tryptophan, Histidin, und deren Derivate, genannt werden.
Die reaktive Aminogruppe kann eine primäre oder sekundäre Aminogruppe sein. Das Stickstoffatom kann also eine aliphatische, cycloaliphatische oder araliphatische Gruppe oder Arylgruppe tragen, die substituiert oder unsubstituiert ist, wie dies für die Gruppe der Amine gewöhnlich der Fall ist. Die Gruppe kann insbesondere mit den oben als Substituenten genannten Gruppen substituiert sein.
Die Gruppe an der Aminogruppe kann mit der restlichen Aminosäure auch einen substituierten oder unsubstituierten Ring bilden, wie dies beispielsweise bei Prolin der Fall ist.
Wenn die Gruppe reaktive Gruppen enthält, werden diese in herkömmlicher Weise geschützt.
Von den an der Aminogruppe vorhandenen Gruppen können insbesondere die Alkylgruppen, Cycloalkylgruppen oder Aralkylgruppen angegeben werden, die unsubstituiert vorliegen oder beispielsweise mit den in dem Patent US 4 686 295 für die neuen, mit Phosgen gebildeten NCA beschriebenen Gruppen substituiert sind, und insbesondere mit einer oder mehreren Gruppen substituiert sind, die unter Alkoxycarbonyl, Aryloxycarbonyl und Aralkyloxycarbonyl ausgewählt sind.
Anstelle der Aminosäure kann auch eines ihrer Salze als Ausgangsverbindung eingesetzt werden. Unter Salzen von Aminosäuren werden die Salze verstanden, die durch Umsetzung der Aminogruppe mit organischen oder anorganischen Säuren erhalten werden, wie beispielsweise Sulfate, Acetate, Toluolsulfonate, Methansulfonate und vorzugsweise Hydrohalogenide, besonders Hydrochloride und Hydrobromide.
Die Hydrochloride sind die bevorzugten Salze.
Das Verfahren eignet sich gut zur Herstellung von N-Carboxyanhydriden von Aminosäuren wie N-(1-Ethoxycarbonyl-3-phenyl-propyl)alanin, Leucin, Alanin, N-Trifluoracetyllysin, Glutaminsäure-γ-benzylester oder Glutaminsäure-γ-methylester.
Bei der Durchführung des Verfahrens können zur Bildung des N-Carboxyanhydridrings Phosgen, Diphosgen und/oder Triphosgen mit der Aminosäure umgesetzt werden. Vorzugsweise wird Phosgen verwendet.
Im Verhältnis zur Aminosäure ist kein großer Überschuss an Phosgen erforderlich. Es werden vorzugsweise etwa 1 bis 2 mol Phosgen auf 1 mol Aminosäure oder dem Aminosäuresalz zugegeben.
Diphosgen oder Triphosgen werden in einer entsprechenden Menge eingearbeitet, um die gleichen Phosgen/Aminosäure-Verhältnisse einzustellen.
Die Reaktion kann in einem aprotischen und polaren Lösungsmittel erfolgen. Es können Ether und insbesondere Tetrahydrofuran und Dioxan verwendet werden, vorzugsweise wird jedoch ein Lösungsmittel aus der Gruppe der aliphatischen Ester gewählt.
Aprotische und apolare Lösungsmittel aus der Gruppe der aliphatischen und aromatischen, chlorierten oder nicht chlorierten Kohlenwasserstoffe, beispielsweise Dichlormethan oder Toluol, können ebenfalls verwendet werden.
Die Lösungsmittel aus der Gruppe der Ester oder Kohlenwasserstoffe haben den Vorteil, dass sie mit Phosgen oder Salzsäure nicht reagieren. Ihre Verwendung ist daher vorteilhafter.
Alkylacetate und insbesondere das Ethylacetat sind gut geeignet.
Die Gegenwart einer ungesättigten organischen Verbindung, die mindestens eine ethylenische Doppelbindung aufweist und bei der eines der Kohlenstoffatome mindestens einer der ethylenischen Doppelbin dungen vollständig mit Substituenten, die von Halogenatomen verschieden sind, substituiert ist, in dem Reaktionsmedium ist für die Herstellung der NCA mit höherer Reinheit und besseren Ausbeuten unerlässlich.
Es können alle Verbindungen eingesetzt werden, die mindestens eine ethylenische Doppelbindung dieses Typs besitzen, an die die Salzsäure binden kann. Die ungesättigte Verbindung darf natürlich keine anderen Gruppen und/oder Atome enthalten, wie insbesondere die Nitrilgruppe und/oder Halogenatome, die mit den in dem Reaktionsmedium vorhandenen Verbindungen reagieren können. Hieraus würden neue Verunreinigungen entstehen und die Ausbeute gesenkt werden. Wenn die Verbindung andere reaktive Gruppen aufweist, werden diese in bekannter Weise geschützt.
Die ungesättigten Verbindungen mit einer Doppelbindung, bei der ein Kohlenstoffatom vollständig mit Kohlenwasserstoffgruppen substituiert ist, sind gut geeignet.
Vorzugsweise wird eine Verbindung aus der Gruppe der Kohlenwasserstoffe eingesetzt. Als Beispiele für solche Verbindungen sind α-Pinen und Diisobuten zu nennen. α-Pinen ist die Verbindung, die bevorzugt wird.
Die verwendete Menge der ungesättigten Verbindung ist im Allgemeinen 1 bis 3 mol auf 1 mol Aminosäure oder 1,5 bis 4 mol auf 1 mol Aminosäuresalz, wenn diese Verbindung als Ausgangsverbindung gewählt wird, und vorzugsweise etwa 2 mol auf 1 mol Aminosäure bzw. etwa 3 mol auf 1 mol Aminosäuresalz.
Die ungesättigte Verbindung kann in dem Reaktionsmedium bereits zu Beginn der Reaktion vorliegen, sie kann jedoch auch im Laufe der Reaktion eingearbeitet werden.
Die Umsetzung erfolgt im Allgemeinen bei einer üblichen Temperatur im Bereich von 0 bis 120 °C oder bei 0 °C oder 120 °C und vorzugsweise im Bereich von etwa 40 °C bis etwa 90 °C.
Der Druck, unter dem gearbeitet wird, ist im Allgemeinen Atmosphärendruck. Man kann auch unter einem verminderten Druck insbesondere bis zu etwa 500 mbar und besonders bei etwa 700 bis 800 mbar arbeiten.
Die Umsetzung erfolgt vorzugsweise unter wasserfreien Bedingungen.
Einer der Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dass die Reaktionsdauer kürzer ist und im Vergleich mit der Reaktionsdauer des Standes der Technik insbesondere in Lösungsmitteln wie Estern sogar auf die Hälfte vermindert werden kann. Da diese zuletzt genannten Lösungsmittel außerdem weniger teuer sind, führt die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zu einer wirklichen Kosteneinsparung.
Nach beendigter Umsetzung werden die Produkte nach herkömmlichen Verfahren abgetrennt. Das Phosgen und das Lösungsmittel werden im Allgemeinen unter vermindertem Druck entfernt. Die ausgehend von den ungesättigten Verbindungen erhaltenen chlorierten Derivate werden bei der Kristallisation der NCA abgetrennt.
Die in Bezug auf die NCA nach der Kristallisation erhaltenen Ausbeuten sind deutlich besser und liegen oft über 90 %. Der Gehalt an hydrolysierbarem Chlor liegt immer unter 0,05 %, wobei der Gehalt an chlorierten Verunreinigungen meistens so gering ist, dass er nicht genau ermittelt werden kann.
Die gemäß dem oben beschriebenen Verfahren hergestellten NCA können daher für zahlreiche Anwendungen eingesetzt werden, für die sehr reine Produkte erforderlich sind, insbesondere für die Herstellung von pharmazeutischen Erzeugnissen.
Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung, ohne dass sie einschränkend zu verstehend sind.
Beispiel 1: Herstellung des N-Carboxyanhydrid von Leucin (H-Leu-NCA)
In einen temperaturgeregelten Reaktor mit einem Fassungsvermögen von 2,5 1, der zuvor mit Stickstoff unter Inertgas gesetzt wurde, werden 1 1 Ethylacetat und anschließend 100 g L-Leucin (0,76 mol, 1 Äquivalent) gegeben. In diese mechanisch gerührte Suspension werden 208, 0 g α-Pinen (1, 52 mol, 2 Äquivalente) eingearbeitet, worauf das Gemisch auf 5 °C abgekühlt wird. Dann werden während einer Zeitspanne von 1 h 154,5 g Phosgen (1,56 mol, 2,05 Äquivalente) in das Reaktionsmedium eingeleitet, wobei die Temperatur im Bereich von 5 bis 10 °C gehalten wird. Dann wird das Reaktionsmedium auf 60 bis 65 °C erwärmt. Nach 2 h in diesem Temperaturbereich wird das Reaktionsmedium unter vermindertem Druck entgast, um das überschüssige Phosgen zu entfernen und es schließlich zu konzentrieren, indem das gesamte Ethylacetat entfernt wird.
Anschließend werden in der Wärme 750 ml industrielles Heptan zu dem konzentrierten Medium gegeben. Das H-Leu-NCA beginnt zu kristallisieren. Man kühlt das Reaktionsmedium auf 0 bis 5 °C ab. Man filtriert unter Stickstoffatmosphäre. Nach dem Trocknen unter Vakuum bei Raumtemperatur fallen 101,9 g (Ausbeute 85 %) L-H-Leu-NCA mit einer Reinheit über 99,9% (durch HPLC bestimmt) an, dessen durch argentometrische Bestimmung ermittelter Gehalt an hydrolysierbarem Chlor 0,018 Gew.-% beträgt.
Beispiel 2: Herstellung des N-Carboxyanhydrid von Alanin (H-Ala-NCA)
125 g Alanin (H-Ala-OH) (1,4 mol) werden in einem Gemisch von 445 ml α-Pinen (382 g, 2,8 mol, 2 eq) und 937 ml Ethylacetat suspendiert. Die Suspension wird auf Rückflusstemperatur erwärmt, dann leitet man 209 g (2,11 mol, 1,5 eq) gasförmiges Phosgen ein. Nach 12 h sind noch einige unlösliche Teile übrig.
Man destilliert, um von dem Reaktionsmedium 800 ml Ethylacetat/Phosgen-Gemisch abzutrennen und filtriert das restliche Medium in der Wärme.
Zu dem konzentrierten Medium werden in der Wärme 800 ml industrielles Heptan gegeben, worauf über Nacht auf –10 °C abgekühlt wird. Das Produkt, das kristallisiert ist, wird filtriert und mit industriellem Heptan gewaschen.
Nach dem Trocknen erhält man 111 g H-Ala-NCA mit einer Ausbeute von 68,8 %. Der Mengenanteil an hydrolysierbarem Chlor ist zum Nachweis zu gering, da er unter der Nachweisgrenze liegt, d. h. unter 0,01 %.
Beispiel 3: Herstellung des N-Carboxyanhydrid von N-Trifluoracetyllysin (H-Lys(TFA)-NCA).
250 g H-TFA-Lys-O (1,03 mol) werden in einem Gemisch von 328 ml α-Pinen (281 g, 2,06 mol, 2 eq) und 1875 ml Ethylacetat suspendiert. Die Suspension wird auf 65 °C erwärmt, worauf 154 g (1,55 mol, 1,5 eq) gasförmiges Phosgen eingeleitet werden. Das Reaktionsmedium wird auf Rückflusstemperatur erwärmt und 3 h auf dieser Temperatur belassen.
Man destilliert, um 1750 ml Ethylacetat/Phosgen-Gemisch abzutrennen. Zu dem restlichen Medium gibt man in der Wärme 1750 ml industrielles Heptan und kühlt über Nacht auf –10 °C ab. Das kristallisierte Produkt wird durch Filtration abgetrennt und mit industriellem Heptan gewaschen.
Nach dem Trocknen fallen 261 g H-Lys(TFA)-NCA an, wobei dies einer Ausbeute von 94,48 % entspricht. Die Menge an hydrolysierbarem Chlor war nicht zu ermitteln, da dieser Gehalt unter der Nachweisschwelle, d. h. unter 0,01 % liegt.
Beispiel 4: Herstellung des N-Carboxyanhydrid von Glutaminsäure-γ-benzylester (H-Glu(OBzl)-NCA).
250 g H-Flu(OBzl)-OH (1,05 mol) werden in einem Gemisch von 334 ml α-Pinen (287 g, 2,1 mol, 2 eq) und 1875 ml Ethylacetat suspendiert. Die Suspension wird auf +5 °C abgekühlt, worauf 164 g (2,28 mol, 1,57 eq) gasförmiges Phosgen eingeleitet werden. Man erwärmt das Reaktionsmedium auf Rückflusstemperatur und belässt es 3 h bei dieser Temperatur.
Dann wird destilliert, um 1500 ml Ethylacetat/Phosgen-Gemisch abzutrennen. Man gibt zu dem restlichen Medium in der Wärme 1500 ml industrielles Heptan und kühlt 2 h auf –10 °C ab. Das kristallisierte Produkt wird durch Filtrieren abgetrennt und mit industriellem Heptan gewaschen.
Nach dem Trocknen erhält man 253 g H-Glu(OBzl)-NCA mit einer Ausbeute von 91,3 %. Der Gehalt an hydrolysierbarem Chlor ist nicht zu bestimmen, da er unter 0,01 % liegt (für diese Methode Nachweisgrenze).
Vergleichsbeispiel:
Herstellung des N-Carboxyanhydrid von Glutaminsäure-γ-benzylester (N-Glu(OBzl)-NCA)
100 g H-Glu(OBzl)-OH (0,42 mol) werden in 885 ml Ethylacetat suspendiert. Man kühlt die Suspension auf +5 °C ab und leitet dann 90 g (0,91 mol, 2,16 eq) gasförmiges Phosgen ein.
Das Reaktionsmedium wird auf Rückflusstemperatur erwärmt. Trotz der Gegenwart eines Überschusses von Phosgen, der über der Menge des vorhergehenden Beispiels liegt, ist die Reaktion langsam und das Reaktionsmedium muss anstelle von 3 h wie im vorhergehenden Beispiel 6 h bei Rückflusstemperatur belassen werden.
Man destilliert dann, um 600 ml Ethylacetat/Phosgen-Gemisch abzutrennen. Dann gibt man in der Wärme 600 ml industrielles Heptan zu und kühlt 2 h auf –10 °C ab. Das kristallisierte Produkt wird durch Filtration abgetrennt und mit industriellem Heptan gewaschen. Nach dem Trocknen fallen 88 g H-Glu(OBzl)-NCA mit einer Ausbeute von 74,6 % an. Der Gehalt an hydrolysierbarem Chlor ist 0,13 %.
BEISPIEL 5: Herstellung des N-Carboxyanhydrid von Glutaminsäure-γ-methylester (H-Glu(OMe)-NCA).
250 g H-Glu(OMe)-OH (1,55 mol) werden in einem Gemisch von 493 ml α-Pinen (423 g, 3,1 mol, 2 eq) und 1875 ml Ethylacetat gelöst. Man erwärmt die Suspension auf 65 °C und leitet dann 227 g (2,31 mol, 1,5 eq) gasförmiges Phosgen ein.
Man erwärmt das Reaktionsmedium auf Rückflusstemperatur und belässt es 6 h bei dieser Temperatur. Dann wird destilliert, um 1500 ml Ethylacetat/Phosgen-Gemisch abzutrennen.
Man gibt in der Wärme zu dem restlichen Medium 1500 ml industrielles Heptan und kühlt das Medium über Nacht auf –10 °C ab. Das kristallisierte Produkt wird durch Filtration abgetrennt und mit industriellem Heptan gewaschen.
Nach dem Trocknen erhält man 269 g H-Glu(OMe)-NCA in einer Ausbeute von 92,6 %. Der Gehalt an hydrolysierbarem Chlor liegt unter 0,01 % (Nachweisgrenze).
BEISPIEL 6: Herstellung des N-Carboxyanhydrid von N-(1-Ethoxycarbonyl-3-phenylpropyl)alanin (EPAL-NCA).
In einen temperaturgeregelten Reaktor mit einem Fassungsvermögen von 3 l, der zuvor mit Stickstoff unter Inertgas gesetzt wurde, werden 2,6 l wasserfreies Ethylacetat und anschließend 312 g EPAL (1,11 mol, 1 Äquivalent) gegeben. Dann leitet man in diese mechanisch gerührte Suspension bei 40 °C während einer Zeitspanne von 15 min 45 g HCL gasförmig (1,22 mol, 1,1 Äquivalente / EPAL) ein.
Anschließend leitet man in das Reaktionsmedium während 1 h 223 g gasförmiges Phosgen (2,22 mol, 2,00 eq) ein. Das Reaktionsmedium wird auf 60 bis 65 °C erwärmt; nach 2 h bei dieser Temperatur gibt man 227 g α-Pinen (1,66 mol, 1,5 eq/EPAL) zu. Nach einer zusätzlichen Wartezeit von 30 min wird das Reaktionsmedium unter vermindertem Druck entgast, um das überschüssige Phosgen zu entfernen und das gesamte Ethylacetat abzutrennen.
Anschließend gibt man 1385 ml Isopropylether zu dem konzentrierten Reaktionsmedium. Das Medium wird auf 0 bis 5 °C abgekühlt, das EPAL-NCA kristallisiert. Es wird unter Stickstoffatmosphäre durch Filtration abgetrennt.
Nach dem Trocknen unter Vakuum bei Umgebungstemperatur fallen 312 g (Ausbeute 91,5 %) EPAL-NCA (weißer Feststoff) mit einer Reinheit über 99,7 % (mit HPLC bestimmt) an, wobei der Gehalt an hydrolysierbarem Chlor 0,04 % beträgt.

Claims

Verfahren zur Herstellung von N-Carboxyanhydriden durch Umsetzung der entsprechenden α-, β- oder γ-Aminosäure oder einem Salz dieser Aminosäuren mit Phosgen, Diphosgen und/oder Triphosgen in einem Lösungsmittelmedium, dadurch gekennzeichnet, dass die Umsetzung zumindest zu einem Teil der Reaktionsdauer in Gegenwart einer ungesättigten organischen Verbindung durchgeführt wird, die eine oder mehrere ethylenische Doppelbindungen besitzt, deren Molekülrest gegenüber den in dem Medium vorliegenden Verbindungen inert ist und bei der eines der Kohlenstoffatome mindestens einer ethylenischen Doppelbindung vollständig mit Substituenten substituiert ist, die von Halogenatomen verschieden sind.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Aminosäure mit Phosgen umgesetzt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die ungesättigte organische Verbindung unter den Kohlenwasserstoffen ausgewählt ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die ungesättigte organische Verbindung das α-Pinen ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der verwendete Mengenanteil der ungesät tigten Verbindung 1 bis 3 mol auf 1 mol Aminosäure oder 1,5 bis 4 mol auf 1 mol Aminosäuresalz beträgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Lösungsmittel unter den aliphatischen Estern und aliphatischen oder aromatischen Kohlenwasserstoffen, die gegebenenfalls chloriert sind, ausgewählt ist.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Lösungsmittel um das Ethylacetat handelt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die reaktive Aminogruppe der Aminosäure eine primäre oder eine sekundäre Aminogruppe ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass, falls die Aminosäure neben der Säuregruppe und der Aminogruppe, die das Anhydrid bilden, weitere reaktive Gruppen enthält, diese geschützt werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der anfänglich eingesetzten Aminosäure um Leucin, Alanin, N-Trifluoracetyllysin, den γ-Benzylester oder γ-Methylester der Glutaminsäure, das N-(1-Ethoxycarbonyl-3-phenylpropyl)alanin oder eines ihrer Salze handelt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Salz der Aminosäure um ein Sulfat, Acetat, Toluolsulfonat oder Methansulfonat handelt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Salz der Aminosäure ein Hydrohalogenid ist.