DE602004011235T2

DE602004011235T2 - Verfahren zur gewinnung von urethangeschützten n-carboxyanhydriden von alpha-aminosäuren

Info

Publication number: DE602004011235T2
Application number: DE602004011235T
Authority: DE
Inventors: Herve Lhermitte; Julien Grima; Antoine Paris
Original assignee: Isochem SAS
Current assignee: Isochem SAS
Priority date: 2003-08-22
Filing date: 2004-08-17
Publication date: 2009-01-02
Anticipated expiration: 2024-08-18
Also published as: EP1660466B1; US7667051B2; FR2858976B1; KR20060120590A; FR2858976A1; CN1839123A; DK1660466T3; DE602004011235D1; ES2298827T3; CA2536308A1; JP2007503419A; WO2005021517A1; EP1660466A1; US20060287534A1; ATE383348T1; MXPA06002113A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein neues Verfahren zur Herstellung von N-Carboxyanhydriden von Urethan-geschützten alpha-Aminosäuren. Das neue Verfahren ermöglicht die Synthese von N-Carboxyanhydriden von alpha-Aminosäuren mit Urethan-Schutz aus N-Carboxyanhydriden von alpha-Aminosäuren in Anwesenheit einer katalytischen Menge von Triethylendiamin ohne Zugabe von Base vom tertiären Amin-Typ in größeren Mengen.
Die N-Carboxyanhydride von alpha-Aminosäuren (nachstehend mit der Abkürzung NCAs bezeichnet), die gegebenenfalls geschützt sind, sind häufig verwendete Acylierungsmittel für die Bildung von Poly-alpha-aminosäuren mit hohem Molekulargewicht und für die Herstellung von Dipeptiden. Die NCAs sind sehr reaktive Verbindungen, die keine unerwünschten Nebenprodukte, insbesondere durch Umlagerung, bilden und deren einziges Reaktionsnebenprodukt Kohlendioxid ist. Wenn die NCA mit einer freien Amin-Funktion einer Aminosäure umgesetzt wird, wird sofort Kohlendioxid freigesetzt und es bildet sich ein Dipeptid, das selbst wiederum eine freie Amin-Funktion enthält. Dieses Amin reagiert mit dem NCA unter Bildung eines Tripeptids usw. Die NCAs können so für die Bildung von Poly(alpha-aminosäuren) verwendet werden, aber sie können nicht leicht bei der sequentiellen Synthese von Polypeptiden verwendet werden, da die mehrfachen Kondensation-Nebenreaktionen, wie eine Oligomerisierung, schwierig zu steuern sind.
N-Carboxyanhydride von alpha-Aminosäuren, die mit Urethangruppen substituiert sind, sind in der Literatur beschrieben worden, sie werden bei Peptidsynthesen verwendet. Der Urethan-Substituent liefert einen hohen Grad an Schutz und ermöglicht es, Polymerisationsreaktionen bei der Kupplungsreaktion zu minimieren. Die NCAs mit Urethanschutz, nachstehend als UNCAs abgekürzt, besitzen alle Vorteile von unsubstituierten NCAs ohne die Nachteile der Letzteren.
Die UNCAs ermöglichen eine gesteuerte Synthese von Polypeptiden, ohne dass eine Voraktivierung von Carboxylgruppen erforderlich ist und ohne dass die Zugabe von Additiven wie N-Hydroxybenzotriazol erforderlich ist. So wird die Reinigung der in Lösung hergestellten Peptide aufgrund der Tatsache erleichtert, dass das einzige Reaktionsnebenprodukt der Peptidsynthese Kohlendioxid ist.
Die UNCAs sind auch als Ausgangsmaterialien bei der Synthese von Hormonen oder Anti-Aids-Medikamenten sehr nützlich.
Die UNCAs, die bei Umgebungstemperaturen und -drücken in kristalliner Form vorliegen, sind unter den Standardbedingungen der Handhabung im Labor, bei der Lagerung und unter den Bedingungen der Peptidsynthese stabil.
Die beiden Hauptwege zur Synthese von UNCAs aus NCAs sind die folgenden:

1) Die UNCAs können durch Kondensation eines Alkyl- oder Aralkylchlorformiats, wie Fmoc-Cl (Chlorformiat von 9-Fluorenylmethyloxycarbonyl) oder Benzylchlorformiat, mit NCA in Anwesenheit einer mindestens stöchiometrischen Menge eines tertiären Amins synthetisiert werden. Dieses tertiäre Amin, das klassisch N-Methylmorpholin ist, ermöglicht es, die freigesetzte Chlorwasserstoffsäure abzufangen. Das NCA wird so in einem inerten Lösungsmittel wie THF gelöst und abgekühlt. 1,1 bis 1,3 Äquivalente Alkyl- oder Aralkylchlorformiat werden in einer einzigen Portion dazugegeben, dann werden langsam mindestens 1,5 Äquivalente eines tertiären Amins, wie N-Methylmorpholin, langsam zugesetzt. Die resultierende Suspension wird 1 bis 2 Stunden bei einer Temperatur zwischen –25 und –5°C ruhen gelassen. Anschließend wird vorsichtig in Dioxan gelöste Chlorwasserstoffsäure bis zum Erhalt eines pH-Werts von etwa 4–5 dazugegeben. Das so gebildete Hydrochlorid des tertiären Amins wird durch Filtration entfernt und das UNCA wird konzentriert, dann kristallisiert.

Alle Verfahrensschritte werden unter Inertatmosphäre (N₂) durchgeführt und alle Lösungsmittel werden über 4 Å Molekularsieb getrocknet, bevor sie verwendet werden (William D. Fuller et al., Urethane-protected alpha-amino acid N-carboxyanhydrides and peptide synthesis, Biopolymers, 1996, 40, 183-205).
Dieser Syntheseweg ist wenig geeignet, um gewisse geschützte N-Carboxyanhydride von alpha-Aminosäuren herzustellen, insbesondere jene, die durch einen t-Butoxycarbonyl-Rest geschützt sind, da das t-Butylchlorformiat oberhalb von –20°C oder in Anwesenheit von tertiären Aminen sehr instabil ist.

2) Die UNCAs können auch durch Kondensation eines Dialkyldicarbonats mit einem NCA synthetisiert werden. Diese Reaktion setzt ein Molekül Alkohol und ein Molekül Kohlendioxid frei. Diese Synthese muss unbedingt in Anwesenheit einer hohen Menge, mindestens 50 Mol-% bezogen auf die Molmenge an eingesetztem NCA, eines tertiären Amins wie N-Methylmorpholin in Verbindung mit einer katalytischen Menge von DMAP (4-Dimethylaminopyridin) oder eines Pyridins durchgeführt werden (William D. Fuller et al., Urethane-protected alpha-amino acid N-carboxyanhydrides and peptide synthesis, Biopolymers, 1996, 40, 183-205). Dieser Syntheseweg ist insbesondere an die Synthese von N-Carboxyanhydriden von alpha-Aminosäuren angepasst, die unter Verwendung von Ditertiärbutyldicarbonat durch einen t-Butoxycarbonyl-Rest geschützt sind, siehe auch Bull. Chem. Soc. Japan, 69 (1996), 2309-2316.

Die Anmeldung WO 89/08643 beschreibt N-Carboxyanhydride von alpha-Aminosäuren und N-Thiocarboxyanhydride von alpha-Aminosäuren, die Urethangeschützt sind, der Formel
in der R und R' ein Wasserstoffatom, einen Alkyl-, Cycloalkyl-, durch einen substituierten Alkylrest substituierten Cycloalkyl-, Aryl- oder substituierten Aryl- Rest darstellen und mindestens eine Gruppe R oder R' kein Wasserstoffatom darstellt; R'' einen Alkyl-, Aryl-, substituierten Alkyl- oder substituierten Aryl-Rest darstellt; Z ein Sauerstoff- oder Schwefelatom darstellt und n gleich 0, 1 oder 2 ist.
Diese Verbindungen werden durch Umsetzung eines NCA mit einem Halogenformiat in einem inerten Lösungsmittel wie Toluol unter wasserfreien Bedingungen in Anwesenheit einer im Überschuss zugesetzten Base vom tertiären Amin-Typ hergestellt.
Die existierenden Verfahren zur Synthese von UNCAs sind nicht zufriedenstellend. Das beste oben beschriebene Verfahren, das eine Base vom tertiären Amin-Typ in einer Menge von mindestens gleich 50 Mol-%, bezogen auf die Menge des eingesetzten NCA, verwendet, liefert nämlich nur Ausbeuten von etwa 60% unter der Bedingung, die Lösungsmittel mit 4 Å Molekularsieb zu trocknen und zwischen –20 und –15°C zu verfahren.
Es wurde überraschend entdeckt, dass die Verwendung von Triethylendiamin (TEDA) in sehr geringer katalytischer Menge, unterhalb von 50 Mol-%, bezogen auf die Molmenge an eingesetztem NCA, ohne Zugabe von Base vom tertiären Amin-Typ zu ausgezeichneten Ergebnissen führt.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung bezeichnet die Abkürzung NCA(s) das bzw. die N-Carboxyanhydrid(e) von alpha-Aminosäure(n) und UNCA(s) bezeichnet das bzw. die N-Carboxyanhydrid(e) von alpha-Aminosäure(n), die Urethan-geschützt sind.
Im Sinn der vorliegenden Erfindung versteht man unter katalytischer Menge eine Menge klar unterhalb und genauer unterhalb 50% von jener, die durch die Stöchiometrie gefordert wird.
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erhalt von N-Carboxyanhydriden von Urethan-geschützten alpha-Aminosäuren (UNCAs) der Formel I
in der R1 und R2, identisch oder verschieden, zusammen oder unabhängig voneinander ein Wasserstoffatom oder eine Seitenkette einer natürlichen oder synthetischen alpha-Aminosäure darstellen, welche gegebenenfalls funktionelle Gruppen trägt, die gegebenenfalls geschützt sind; R3 einen linearen oder verzweigten, gesättigten oder ungesättigten (C₁-C₁₀)-Alkylrest oder einen Aralkyl- oder Alkylarylrest mit 7 bis 14 Kohlenstoffatomen darstellt, dadurch gekennzeichnet, dass ein alpha-Aminosäure-N-carboxyanhydrid (NCA) der Formel II
in der R1 und R2 die gleiche Bedeutung wie in Formel I aufweisen, mit mindestens einem Äquivalent, bezogen auf die eingesetzte Molmenge an NCA der Formel II, Dicarbonat der Formel III
in der R3 die gleiche Bedeutung wie in Formel I aufweist, in Anwesenheit einer katalytischen Menge von 1,4-Diazabicyclo[2.2.2]octan, auch als Triethylendiamin (TEDA) bezeichnet, bezogen auf die eingesetzte Molmenge an NCA der Formel II, in einem organischen Lösungsmittel mit einem Schmelzpunkt unter etwa –20°C umgesetzt wird.
Eine natürliche oder synthetische alpha-Aminosäure ist eine Aminosäure, die am ersten Kohlenstoffatom der Kette eine Aminfunktion und eine Carbonsäure-Funktion trägt. Der Rest der alpha-Aminosäure wird Seitenkette der alpha-Aminosäure genannt.
R1 und R2 sind gegebenenfalls durch Schutzgruppen geschützt, die üblicherweise auf dem Gebiet der Aminosäuren und Peptide verwendet werden (Bodansky, Principles of Peptide synthesis, Springer Verlag, 1984; Alpha amino-acids N-carboxyanhydrides and related heterocycles, Hans R. Kricheldorf, Springer Verlag, 1987).
R1 und R2, die identisch oder verschieden sind, stellen vorteilhaft ein Wasserstoffatom, einen linearen oder verzweigten (C₁-C₈)-Alkylrest dar, der gegebenenfalls einen oder mehrere Substituenten umfasst, die auf dem Gebiet der Aminosäuren und Peptide üblich sind. Die Substituenten sind insbesondere ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus OH, SH, NH₂, NHC(NH)NH₂, CONH₂, O-(C₁-C₆)-Alkyl, O-(C₆-C₁₀)-Aryl, S-(C₁-C₆)-Alkyl, COO-(C₁-C₆)-Alkyl, COO-(C₅-C₈)-Aralkyl, insbesondere dem Benzylester-Rest.
Eine Gruppe R1 oder R2 kann vorteilhaft einen (C₅-C₇)-Cycloalkylrest darstellen, der gegebenenfalls durch eine oder mehrere Gruppen substituiert ist, die auf dem Gebiet der Aminosäuren und Peptide üblich sind. Die Substituenten sind insbesondere ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus den Halogen, OH, O-(C₁-C₆)-Alkyl, O-(C₆-C₁₀)-Aryl, (C₁-C₆)-Alkyl.
Eine Gruppe R1 oder R2 kann vorteilhaft einen Phenyl-, Naphthyl-, heteroaromatischen Rest mit 5 oder 6 Ringgliedern oder einen Indolrest darstellen, wobei der Rest gegebenenfalls mit einer oder mehreren Gruppen substituiert ist, die auf dem Gebiet der Aminosäuren und Peptide üblich sind. Die Substituenten sind insbesondere ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus den Halogenen, OH, O-(C₁-C₆)-Alkyl, O-(C₆-C₁₀)-Aryl, (C₁-C₆)-Alkyl.
Aus offensichtlichen Gründen der sterischen Hinderung können R1 und R2 nicht gleichzeitig einen cyclischen Rest darstellen. Unter cyclischem Rest versteht man den (C₅-C₇)-Cycloalkylrest sowie den Phenyl-, Naphthyl-, heteroaromatischen Rest mit 5 oder 6 Ringgliedern oder den Indolrest.
R1 und R2 können auch zusammen einen (C₅-C₇)-Cycloalkylrest bilden, der gegebenenfalls mit einer oder mehreren Gruppen substituiert ist, die auf dem Gebiet der Aminosäuren und Peptide üblich sind. Die Gruppen sind insbesondere ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus den Halogen, OH, O-(C₁-C₆)-Alkyl, (C₁-C₆)-Alkyl, O-(C₆-C₁₀)-Aryl.
In dem Fall, in dem R1 und R2 nicht zusammen einen (C₅-C₇)-Cycloalkylrest bilden, stellt vorteilhaft mindestens eine der Gruppen R1 und R2, wie vorstehend definiert, ein Wasserstoffatom dar.
In den Verbindungen der Formel II sind die funktionellen Gruppen vorteilhaft durch angepasste Schutzgruppen geschützt.
Gemäß einer vorteilhaften Variante der Erfindung stellt R3 den Methylrest, den Ethylrest, den tert-Butylrest, den Benzylrest, den Allylrest oder den 9-Fluorenylmethylrest dar. Obwohl es eine große Vielfalt von Urethanen gibt, die als Schutzgruppen verwendet werden können, werden nämlich bei der Peptidsynthese lediglich einige dieser Urethane in breitem Maß verwendet. Man kann insbesondere t-Butyloxycarbonyl (Boc), Benzyloxycarbonyl (Cbz) und 9-Fluorenylmethyloxycarbonyl (Fmoc) anführen. Demgemäß sind die N-Carboxyanhydride von alpha-Aminosäuren, die durch diese Substituenten geschützt sind, von speziellem Interesse.
Das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung ermöglicht es, die Verwendung eines tertiären Amins in größeren Mengen von 50 bis 200 Mol-%, bezogen auf die Molmenge an eingesetztem NCA, zu vermeiden. Die im Stand der Technik verwendeten tertiären Amine N-Methylmorpholin und Pyridin bereiten nämlich zahlreiche Probleme. Insbesondere beinhaltet ihre Verwendung das Arbeiten in hoher Verdünnung, die Bildung von Nebenprodukten, einen zusätzlichen Abtrennungsschritt, eine schwierige Zurückgewinnung und darüber hinaus sind sie sehr teuer.
Das Verfahren gemäß der Erfindung ermöglicht es auch, die Reaktionsdauern deutlich zu verringern, die nunmehr unter 24 Stunden und vorteilhaft in der Größenordnung von 1 bis 4 Stunden betragen, während bei den Verfahren des Standes der Technik die Reaktionsdauern von 30 Stunden bis 5 Tagen variierten.
Das Verfahren gemäß der Erfindung erlaubt den Erhalt von UNCAs, deren Reinheit, gemessen durch GC (Gaschromatographie) über 90%, vorteilhaft über 95% liegt, mit einer sehr zufriedenstellenden Ausbeute über 60 Massenprozent.
Gemäß einer vorteilhaften Variante der Erfindung ist das Lösungsmittel ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus cyclischen oder linearen (C₄-C₁₀)-Ethern und chlorierten (C₁-C₅)-Alkanen. Vorteilhaft ist das Lösungsmittel THF (Tetrahydrofuran).
Wenn das Reaktionslösungsmittel THF ist, beträgt die Menge an eingeführtem Lösungsmittel im Allgemeinen 500 g bis 2 kg Lösungsmittel pro eingesetztes Mol NCA der Formel II.
Gemäß einer vorteilhaften Variante des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung variiert die eingeführte Menge an TEDA von 0,1 bis 5 Mol-% TEDA, bezogen auf die eingesetzte Molmenge an NCA der Formel II. Noch vorteilhafter variiert die eingeführte Menge an TEDA von 0,2 bis 1 Mol-%, bezogen auf die eingesetzte Molmenge an NCA der Formel II.
Das NCA der Formel II wird vorteilhaft mit 1,1 bis 1,5 Äquivalenten Dicarbonat der Formel III in Anwesenheit von TEDA, insbesondere in Anwesenheit von 0,2 bis 1 Mol-% TEDA, bezogen auf die eingesetzte Molmenge an NCA der Formel II, umgesetzt.
Das Dicarbonat der Formel III wird vorteilhaft in Form einer Lösung in einem Teil des Lösungsmittels, vorteilhaft in 0,2 bis 2,0 Gewichtsteilen, bezogen auf die eingesetzte Gesamtgewichtsmenge an Dicarbonat, regelmäßig in das Reaktionsmedium eingeführt, welches den anderen Teil des erforderlichen Lösungsmittels, das umzuwandelndes NCA der Formel II und das TEDA umfasst. Während der Einführung des Dicarbonats wird die Temperatur des Reaktionsmediums zwischen –20 und 5°C, vorteilhaft zwischen –15 und 5°C, noch vorteilhafter zwischen –10 und 0°C gehalten. Gemäß einer vorteilhaften Variante der Erfindung findet die Reaktion unter Inertatmosphäre statt.
Die katalytische Wirkung des TEDA ermöglicht eine Technik der fortschreitenden Einführung des Dicarbonats in das Reaktionsmedium, was es ermöglicht, die Exothermie durch Anhalten der Einführung zu steuern, wodurch jegliches Risiko eines gefährlichen Durchgehens der Reaktion vermieden wird.
Das Verfahren erlaubt das Arbeiten in einem viel konzentrierteren Medium, was in Verbindung mit den kürzeren Reaktionsdauern einen wesentlichen Produktivitätsgewinn ermöglicht und die Risiken der Polymerisation sehr beschränkt.
Nach Zugabe des Dicarbonats der Formel III rührt man vorteilhaft mindestens 30 Minuten bei einer Temperatur von –5 bis 10°C weiter.
Am Ende der Zugabe des Dicarbonats der Formel III, wenn man das Reaktionsmedium gegebenenfalls weitergerührt hatte, wird das Reaktionsmedium filtriert, dann werden mindestens 80%, vorteilhaft etwa 90% des Lösungsmittels durch Verdampfen unter verringertem Druck entfernt. Anschließend wird eine Nicht-Lösungsmittel-Verbindung bevorzugt in einer Menge zugesetzt, die äquivalent zur Menge des Reaktionslösungsmittels ist, das durch Verdampfen entfernt wurde, um das UNCA der Formel I zu fällen, welches anschließend durch Filtration, gegebenenfalls nach Entfernung der angepassten Schutzgruppen gewonnen wird.
Gemäß einer Variante der Erfindung wird das Lösungsmittel durch Verdampfen unter verringertem Druck bei einer Temperatur zwischen 15 und 30°C, vorteilhaft bei Umgebungstemperatur, entfernt.
Die Nicht-Lösungsmittel-Verbindung des UNCA ist vorteilhaft ein lineares oder verzweigtes (C₅-C₁₀)-Alkan, insbesondere Heptan B.
Gemäß einer Variante der Erfindung wird der Niederschlag anschließend bei einer Temperatur unter 30°C im Vakuum getrocknet.
Die folgenden Beispiele erläutern die vorliegende Erfindung und sind nicht beschränkend.
Beispiel 1: Herstellung von Boc-Val-NCA:
Die Abkürzung Val bedeutet die alpha-Aminosäure Valin. Val-NCA stellt demgemäß die Verbindung der folgenden Formel dar:
In einen doppelt ummantelten 1 Liter-Reaktor, der mit einem Rührthermostaten, einem Tropftrichter, einer Stickstoffspülung, einem mechanischen Rührer und einer Thermometersonde ausgestattet ist, führt man nach Setzen unter Stickstoffatmosphäre und Abkühlen auf –5 ± 2°C ein:

– 204 g THF,
– 37,5 g (0,26 Mol) Val-NCA,
– 0,15 g (1,3 mMol) TEDA.

Man rührt das Reaktionsmedium eine halbe Stunde, dann führt man langsam innerhalb von 2 Stunden mit Hilfe des Tropftrichters eine Lösung von 69 g (0,316 Mol)(Boc)₂O in 50 g THF ein, wobei man die Temperatur bei –5°C ± 2°C reguliert. Es tritt eine leichte Gasentwicklung auf.
Man rührt das Reaktionsmedium für 1 Stunde nach Beendigung des Zutropfens von (Boc)₂O.
Man filtriert das Reaktionsmedium bei 0°C über eine inerte Vorschicht, die mit THF geschlämmt ist, und spült den Reaktor sowie die inerte Vorschicht mit 50 ml THF.
Man gibt die Filtrate wieder in den doppelt ummantelten Reaktor, immer unter Stickstoff, und man destilliert 300 ml THF bei einer Temperatur des Reaktionsmediums von 18 bis 26°C unter einem Druck von 140 bis 160 mBar ab.
Man gibt bei einer Temperatur von 25°C 300 ml (215 g) Heptan B dazu. Die UNCA-Verbindung von Valin fällt aus. Man destilliert dann 300 ml der Mischung THF/Heptan B bei 25°C unter 900–100 mBar bis zu einem Volumen des Reaktionsmediums von etwa 100 ml ab. Man gibt anschließend 200 ml Heptan B bei einer Temperatur von etwa 25°C dazu. Man kühlt das Reaktionsmedium auf –10°C ab, wobei man die Temperatur 1 Stunde aufrechterhält. Man filtriert über eine Fritte Nr. 3 unter Stickstoffatmosphäre bei –10°C. Man trocknet das Produkt im Vakuumofen bei einer Temperatur von 25 ± 5°C.
Man erhält so 51,6 g (Ausbeute 80,8%) eines weißen Pulvers mit einem Drehwert von 59,1° (C = 1, THF), dessen durch GC gemessene Reinheit 100% beträgt.
Beispiel 2: Herstellung von Boc-Ile-NCA:
Die Abkürzung Ile steht für die alpha-Aminosäure Isoleucin. Ile-NCA stellt demgemäß die Verbindung der folgenden Formel dar:
Man verfährt wie in Beispiel 1 mit:

– 200,9 g THF,
– 40,0 g (0,255 Mol) Ile-NCA,
– 0,14 g (1,3 mMol) TEDA,

₂

Nach Filtration und Trocknen gewinnt man 51,1 g (Ausbeute 78,6%) des erwarteten Produkts mit einem Schmelzpunkt von 107,6°C, dessen Drehwert 60,3° (C = 1, THF) beträgt. Die durch GC gemessene Reinheit beträgt 99,3%.
Beispiel 3: Herstellung von Boc-D-Phe-NCA:
Die Abkürzung Phe steht für die alpha-Aminosäure Phenylalanin. Phe-NCA stellt demgemäß die Verbindung mit der folgenden Formel dar:
Man verfährt wie in Beispiel 1 mit dem Unterschied, dass die Temperatur bei –17 ± 1°C festgelegt ist, mit:

– 427 g THF,
– 25 g (0,131 Mol) D-Phe-NCA,
– 0,07 g (0,65 mMol) TEDA,

₂

Nach Filtration und Trocknen gewinnt man 24,1 g (Ausbeute 63%) Produkt, das gemäß ¹H-NMR mit der erwarteten Struktur übereinstimmt und dessen durch GC gemessene Reinheit 95,2% beträgt.
Beispiel 4: Herstellung von N-Ethoxycarbonylvalin-N-carboxyanhydrid (EtOC-Val-NCA)
In einen doppelt ummantelten 1 I-Reaktor, der mit einem Kryothermostaten, einem Tropftrichter, einer Stickstoffspülung, einem mechanischen Rührer und einer Thermometersonde ausgestattet ist, führt man nach Setzen unter Stickstoffatmosphäre und Abkühlen auf –5 ± 2°C ein:

– 204 g THF,
– 20,0 g (0,14 Mol) Val-NCA,
– 0,078 g (0,7 mMol) TEDA.

Man rührt das Reaktionsmedium 30 Minuten, dann führt man langsam innerhalb 1 Stunde mittels des Tropftrichters 27,1 g (0,167 Mol) Diethylcarbonat [(EtOC)₂O] ein, wobei man die Temperatur bei –5°C ± 2°C regelt. Es findet eine leichte Gasentwicklung statt.
Nach Beendigung des Eintropfens von (EtOC)₂O rührt man das Reaktionsmedium 1 Stunde weiter.
Man konzentrierte das THF bei einer Temperatur des Reaktionsmediums von 18 bis 26°C unter einem Druck von 140 bis 160 mBar.
Man gibt bei einer Temperatur von 25°C 220 ml Heptan B dazu und gießt auf eine große Menge Eiswasser. Das Produkt fällt aus. Man filtriert über eine Fritte Nr. 3 unter Stickstoffatmosphäre. Man trocknet das Produkt im Vakuumofen bei einer Temperatur von 25 ± 5°C.
Man erhält so 20,1 g (Ausbeute 67%) eines weißen Pulvers, dessen ¹H-NMR- und ¹³C-NMR-Spektrum mit der erwarteten Struktur übereinstimmen.

Claims

Verfahren zum Erhalt von N-Carboxyanhydriden von Urethan-geschützten alpha-Aminosäuren (UNCAs) der Formel I
in der R1 und R2, identisch oder verschieden, zusammen oder unabhängig voneinander ein Wasserstoffatom oder eine Seitenkette einer natürlichen oder synthetischen alpha-Aminosäure darstellen, welche gegebenenfalls funktionelle Gruppen trägt, die gegebenenfalls geschützt sind; R3 einen linearen oder verzweigten, gesättigten oder ungesättigten (C₁-C₁₀)-Alkylrest oder einen Aralkyl- oder Alkylarylrest mit 7 bis 14 Kohlenstoffatomen darstellt, dadurch gekennzeichnet, dass ein alpha-Aminosäure-N-carboxyanhydrid (NCA) der Formel II
in der R1 und R2 die gleiche Bedeutung wie in Formel I aufweisen, mit mindestens einem Äquivalent, bezogen auf die eingesetzte Molmenge an NCA der Formel II, Dicarbonat der Formel III
in der R3 die gleiche Bedeutung wie in Formel I aufweist, in Anwesenheit einer katalytischen Menge von 1,4-Diazabicyclo[2.2.2]octan, auch als Triethylendiamin (TEDA) bezeichnet, bezogen auf die eingesetzte Molmenge an NCA der Formel II, in einem organischen Lösungsmittel mit einem Schmelzpunkt unter etwa –20°C umgesetzt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass R1 und R2, identisch oder verschieden, ein Wasserstoffatom, einen linearen oder verzweigten, gegebenenfalls substituierten (C₁-C₈)-Alkylrest, einen gegebenenfalls substituierten (C₅-C₇)-Cycloalkylrest, einen gegebenenfalls substituierten Phenyl-, Naphthyl-, heteroaromatischen Rest mit 5 oder 6 Ringgliedern oder gegebenenfalls substituiertes Indol darstellt, mit der Maßgabe, dass R1 und R2 nicht beide gleichzeitig einen cyclischen Rest darstellen; oder R1 und R2 zusammen einen gegebenenfalls substituierten (C₅-C₇)-Cycloalkylrest bilden, wobei die fakultativen Substituenten auf dem Gebiet der Aminosäuren und der Peptide übliche Substituenten sind.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die fakultativen Substituenten ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus OH, SH, NH₂, NHC(NH)NH₂, CONH₂, O-(C₁-C₆)-Alkyl, O-(C₆-C₁₀)-Aryl, S-(C₁-C₆)-Alkyl, COO-(C₁-C₆)-Alkyl, COO-(C₅-C₈)-Aralkyl.
Verfahren nach irgendeinem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass R3 einen Methylrest, einen Ethylrest, einen Tertiärbutylrest, einen Benzylrest, einen Allylrest oder einen 9-Fluorenylmethylrest darstellt.
Verfahren nach irgendeinem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Lösungsmittel ausgewählt ist aus der Gruppe von (C₄-C₁₀)-Ethern und chlorierten (C₁-C₅)-Alkanen.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Lösungsmittel THF ist.
Verfahren nach irgendeinem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Menge an TEDA zwischen 0,1 und 5 Mol-% variiert, bezogen auf die eingesetzte Molmenge an NCA der Formel II.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Menge an TEDA zwischen 0,2 und 1 Mol-% variiert, bezogen auf die eingesetzte Menge an NCA der Formel II.
Verfahren nach irgendeinem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das NCA der Formel II mit 1,1 bis 1,5 Äquivalenten Dicarbonat der Formel III, bezogen auf die eingesetzte Molmenge an NCA der Formel II, umgesetzt wird.
Verfahren nach irgendeinem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Dicarbonat der Formel III gleichmäßig in Form einer Lösung in 0,5 und 2 Gewichtsteilen Lösungsmittel, bezogen auf die Gewichtsmenge an eingesetztem Dicarbonat, in das Reaktionsmedium eingeführt wird, welches den anderen Teil des erforderlichen Lösungsmittels, das umzuwandelnde NCA der Formel II und das TEDA enthält.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur des Reaktionsmediums während der Einführung des Dicarbonats zwischen –20 und 5°C, vorteilhaft zwischen –10 und 0°C, gehalten wird.
Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass es anschließend die folgenden aufeinanderfolgenden Schritte umfasst: i) Filtration des Reaktionsmediums; ii) Entfernung von mindestens 80%, vorteilhaft etwa 90% des Lösungsmittels durch Verdampfen unter verringertem Druck; dann iii) Zugabe einer Nicht-Lösungsmittel-Verbindung in gleicher Menge wie die durch Verdampfen entfernte Menge des Reaktionslösungsmittels, um die UNCA der Formel 1 auszufällen; und iv) Gewinnen der UNCA der Formel 1 durch Filtration, gegebenenfalls nach Entfernen der Schutzgruppen.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Lösungsmittel durch Verdampfen unter verringertem Druck bei einer Temperatur zwischen 15 und 30°C einschließlich entfernt wird.
Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Nicht-Lösungsmittel-Verbindung ein lineares oder verzweigtes (C₅-C₁₀)-Alkan ist.
Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Niederschlag anschließend unter Vakuum bei einer Temperatur unter 30°C getrocknet wird.