DE69914560T2

DE69914560T2 - Verfahren zur acylierung von aminoalcoholen

Info

Publication number: DE69914560T2
Application number: DE69914560T
Authority: DE
Inventors: Gijsbert Pieter WEBER; Erik De Vroom
Original assignee: Cosmoferm BV
Current assignee: Evonik Operations GmbH
Priority date: 1998-05-14
Filing date: 1999-05-07
Publication date: 2004-12-23
Anticipated expiration: 2019-05-08
Also published as: KR100539197B1; CN1200945C; ES2214856T3; KR20010021820A; DE69914560D1; EP0994888A1; JP2002514654A; BR9906444A; WO1999058542A1; JP4255621B2; EP0994888B1; CN1272112A; US6420604B1

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines N-acylierten Aminoalkohols nach dem Oberbegriff des ersten Anspruchs.
Technischer Hintergrund
Die Ceramide sind der Hauptlipidbestandteil in der Oberhautschicht, dem Stratum corneum. Diese Hautschicht übt insofern eine wichtige Barrierefunktion aus, als Fremdverbindungen im allgemeinen abgehalten werden, während der Verlust von Feuchtigkeit durch die Haut eingeschränkt wird. Ceramide werden aufgrund ihrer feuchtigkeitsspendenden Wirkung auf die Haut z. B. in Kosmetika angewandt.
Typischerweise gewinnt man Ceramide für Kosmetika entweder aus einer natürlichen Quelle, über chemische Synthesewege oder über ein Kombinationsverfahren aus Fermentation und chemischer Synthese. Die letztgenannten Wege sind deshalb bevorzugt, weil in Säugetierquellen Erreger vorhanden sein können, die möglicherweise schädlich sind.
In der Fachwelt sind verschiedene Verfahren für die Synthese von Ceramiden bekannt. Bei den am häufigsten verwendeten Verfahren bedient man sich einer Sphingoidbase und einer geeigneten Fettsäurekomponente als Ausgangsmaterialien. Die Fettsäurekomponente wird dabei über eine Amidbindung an die Aminogruppe der Sphingoidbase gekoppelt.
Die WO93/20038 beschreibt die Acylierung von Aminoalkoholen, wobei die Fettsäure als Mischanhydrid an die Aminogruppe gekoppelt wird. Für diese Reaktion, bei der ein Mischanhydrid verwendet wird, ist es wesentlich, daß sie unter im wesentlichen nicht wäßrigen Bedingungen abläuft.
Philippe et al. (int. J. Cosm. Sci. 17, 133–146, 1995) beschreiben ein Acylierungsverfahren, bei dem die Fettsäure als Säurehalogenid an das Amin gekoppelt wird und bei dem Tetrahydrofuran (THF) als Lösungsmittel und Triethylamin als organische Base verwendet werden. Bei diesem Verfahren läuft die Kopplungsreaktion ebenfalls in einer nicht wäßrigen Umgebung ab.
Die Tatsache, daß nicht wäßrige Bedingungen erforderlich sind, ist dann ein wesentlicher Nachteil, wenn eine oder beide Ausgangsverbindungen als wasserhaltige Substanz geliefert werden, z. B. wenn die Sphingoidbase in einem feuchten Kristallkuchen vorliegt, der aus einem mikrobiellen Fermentationsverfahren stammt.
Ein weiterer Nachteil der oben beschriebenen Verfahren besteht darin, daß sie nur zu einer mäßigen Produktausbeute führen.
Es ist noch ein weiteres Acylierungsverfahren bekannt, bei dem ein Lösungsmittelsystem, in dem THF mit einem gleichen Volumen einer 50%igen NaAc-Lösung gemischt wird, verwendet wird (siehe EP 212400 ). Obwohl in diesem System Wasser vorhanden ist, muß zusätzlich eine hohe Salzkonzentration vorliegen. Eine hohe Salzkonzentration ist insofern unerwünscht, als sie teuer ist und die Abfallmenge erhöht.
Aus der WO96/10557 ist ein Verfahren bekannt, bei dem Phytosphingosin oder eines seiner Salze mit einer einfach ungesättigten Fettsäure gekoppelt wird, um zu einem Ceramid-3-Derivat zu gelangen. Die Fettsäure wird so gewählt, daß ihre Acylgruppe dem Acylkettentyp, der in dem Ceramid-3-Derivat enthalten sein soll, entspricht. Das Phytosphingosin kann mit einer einfach ungesättigten Fettsäure als solcher oder mit einer Fettsäure in Form einer Aktivsäure, z. B. eines Mischanhydrids oder eines Säurehalogenids, gekoppelt werden. Die WO96/10557 lehrt jedoch nichts in bezug auf die Reaktionsbedingungen, unter denen die Kopplungsreaktion durchgeführt wird.
Es ist daher wünschenswert, ein Acylierungsverfahren verwenden zu können, bei dem das Sphingoidbasenreagens nicht im wesentlichen wasserfrei sein muß, bei dem bei der Zugabe keine hohe Salzkonzentration erforderlich ist und das zu einer höheren Produktausbeute als die derzeit bekannten Verfahren führt.
Aus RU2071465 wird die Herstellung von Natrium-N-acyl-N-hydroxyalkylglycinat, die auf der Reaktion zwischen einem Natriumsalz der Monochloressigsäure und der sekundären Aminogruppe eines Aminoalkohols in einem wäßrigen Medium und anschließender Acylierung mit dem Chloranhydrid einer 8–18-Kohlenstoff-Fettsäure beruht, wobei der pH-Wert des Reaktionsmediums mit einer Natronlauge auf 8–12 gehalten wird.
Beschreibung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Acylierung eines Aminoalkohols durch Umsetzen mit einer Fettsäure in Form eines Säurehalogenids.
Das Verfahren umfaßt die folgenden Schritte:

1. Suspendieren oder Lösen des Aminoalkohols oder eines seiner Salze in einem organischen Lösungsmittel in Gegenwart von Wasser,
2. Versetzen des Ansatzes mit dem organischen Säurehalogenid, wobei der pH-Wert durch Zugabe einer Menge einer mineralischen Base im Bereich von 5–12 erhalten wird,
3. Gewinnung des N-acylierten Aminoalkohols aus der organischen Phase.

Die Tatsache, daß Wasser im Reaktionsansatz vorliegt, ist aus mehreren Gründen sehr vorteilhaft. Zum Beispiel ist es nicht erforderlich, das Aminoalkoholreagens zu trocknen, bevor man es bei der Acylierung einsetzt. Dies ist dann besonders vorteilhaft, wenn der Aminoalkohol, z. B. eine Sphingoidbase, aus einer mikrobiellen Fermentation stammt oder als Produkt einer in einer wäßrigen Umgebung ablaufenden Reaktion gewonnen wird. Außerdem kann der pH-Wert des Verfahrens vorteilhaft durch Verwendung einer einfachen mineralischen Base wie NaOH statt einer organischen Base, die möglicherweise eine Gefährdung darstellt, kontrolliert werden.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren braucht weder eine hohe Salzkonzentration verwendet zu werden, wie dies bei dem aus EP 212400 bekannten Verfahren der Fall ist, noch müssen stöchiometrische Mengen an Hilfschemikalien verwendet werden, wie dies bei dem aus WO93/20038 bekannten Verfahren der Fall ist. Ein weiterer wichtiger Vorteil besteht darin, daß das acylierte Reaktionsprodukt aus der organischen Phase durch einfaches Waschen der organischen Phase mit Wasser, anschließende azeotrope Entfernung von Wasser und Kristallisation gewonnen wird. Unerwarteterweise erzielt man mit dem erfindungsgemäßen Verfahren einen acylierten Aminoalkohol in einer Ausbeute, die wesentlich höher als die in WO93/20038 oder von Philippe et al. erzielten Ausbeuten liegt. Außerdem ist das Produkt hochrein, d. h. es enthält keine unerwünschten Nebenprodukte, da eine O-Acylierung nur in sehr geringem Ausmaß stattfindet.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird ein Aminoalkohol mit einer organischen Säure der Formel RCOOH acyliert, wobei die organische Säure als Säure halogenid vorliegt und wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfaßt:

– Suspendieren oder Lösen des Aminoalkohols oder eines seiner Salze in einem organischen Lösungsmittel in Gegenwart von 0,01 bis 10 Volumina Wasser auf ein Volumen organisches Lösungsmittel,
– Versetzen des Ansatzes mit dem organischen Säurehalogenid als solchem oder als Lösung oder Suspension in dem zum Suspendieren des Aminoalkohols verwendeten organischen Lösungsmittel, wobei der pH-Wert im Bereich von ungefähr 5 bis 12 gehalten wird,
– Rühren der entstandenen Mischung, bis der Aminoalkohol in die N-acylierte Verbindung umgewandelt ist,
– Gewinnung des N-acylierten Aminoalkohols aus der organischen Phase.

Bei der organischen Säure der Formel RCOOH bedeutet R Wasserstoff, eine gegebenenfalls ungesättigte, gegebenenfalls substituierte, geradkettige oder verzweigte Alkylgruppe mit bis zu 55 Kohlenstoffatomen, die gegebenenfalls ein oder mehrere Heteroatome enthält; eine gegebenenfalls ungesättigte, gegebenenfalls substituierte C_5-8-Cycloalkylgruppe, die gegebenenfalls ein oder mehrere Heteroatome enthält; eine gegebenenfalls substituierte Aryl- oder Heteroarylgruppe; oder eine gegebenenfalls substituierte Benzylgruppe.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Alkylgruppe gegebenenfalls durch ein Sauerstoffatom oder durch eine innere Estergruppe unterbrochen. Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform weist die Alkylgruppe 1 bis 50 Kohlenstoffatome, stärker bevorzugt 10 bis 50 Kohlenstoffatome, am stärksten bevorzugt 15 bis 45 Kohlenstoffatome auf.
Ein bevorzugter Substituent der oben definierten Gruppen ist eine Hydroxygruppe, insbesondere eine α-Hydroxygruppe.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung handelt es sich bei der organischen Säure der Formel RCOOH um Hexansäure, Octansäure, Stearinsäure, Ölsäure, Linolsäure, 27-Stearoyloxyheptacosansäure, 27-Linoleoyloxyheptacosansäure, α-Hydroxystearinsäure, Milchsäure, Retinsäure, Salicylsäure oder Ferulasäure.
Schutzgruppen für die gegebenenfalls vorhandenen Hydroxygruppen sind in der Fachwelt bekannt und können aus entsprechenden Gruppen, wie sie bei Greene, T. (1981) Protective Groups in Organic Synthesis (John Wiley & Sons; New York) beschrieben sind, ausgewählt werden. Bei einer Ausführungsform der Erfindung wird eine Hydroxygruppe als Essigsäureester oder als Methoxymethylether geschützt.
Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird eine Hydroxygruppe dadurch bereitgestellt, daß man zuerst ein Säurehalogenid, das in der der zukünftigen Hydroxygruppe entsprechenden Stelle eine Halogengruppe enthält, ankoppelt und anschließend, d. h. nach dem Koppeln, die Halogengruppe in eine Sauerstofffunktion, z. B. eine Acetoxygruppe, umwandelt. Die Umwandlung der Halogengruppe in eine Sauerstofffunktion und die anschließende Umwandlung der Sauerstofffunktion in eine Hydroxygruppe erfolgen bequemerweise nach allgemein bekannten Verfahren. Bei der Halogengruppe handelt es sich vorzugsweise um eine Bromgruppe.
Die vorliegende Erfindung sieht auch die Möglichkeit vor, eine Mischung aus verwandten organischen Säuren zu verwenden, z. B. eine Mischung aus Fettsäuren mit einer Alkylgruppe mit einer unterschiedlichen Kettenlänge und/oder unterschiedlichem Unsättigungsgrad.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung handelt es sich bei dem Aminoalkohol um eine Sphingoidbase der Formel R'-A-CH(OR''')-C(NH₂)-CH₂-OR'' oder eines ihrer Salze,
R' eine geradkettige oder verzweigte Alkylgruppe mit 10 bis 22 Kohlenstoffatomen, die gegebenenfalls eine oder mehrere Doppelbindungen enthalten kann und/oder gegebenenfalls substituiert, vorzugsweise durch eine oder mehrere Hydroxygruppen substituiert sein kann und die vorzugsweise eine geradkettige Alkylgruppe mit 12 bis 18 Kohlenstoffatomen, stärker bevorzugt eine geradkettige Alkylgruppe mit 13 Kohlenstoffatomen bedeutet, und
R'' Wasserstoff oder ein Kohlenhydrat wie einen Hexose- oder Pentoserest (der gegebenenfalls an weitere- Kohlenhydratreste gebunden ist), vorzugsweise Wasserstoff oder einen Glucose- oder Galactoserest, bedeutet,
A CH₂-CH₂, CH=CH bedeutet oder CH₂-C(H)OR''' bedeutet und
R''' Wasserstoff oder eine Acylgruppe mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen, vorzugsweise Wasserstoff oder eine Acetylgruppe, bedeutet.
Bei der in dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendeten Sphingoidbase handelt es sich vorzugsweise um ein Sphingosin, ein Sphinganin oder ein Phytosphingosin. Stärker bevorzugt handelt es sich bei der Sphingoidbase um Phytosphingosin.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung erhält man das Phytosphingosin durch Desacetylierung von Tetraacetylphytosphingosin. das durch mikrobielle Fermentation gewonnen wurde, z. B. mit der Hefe Pichia ciferri. Man kann auch ein durch teilweise Desacetylierung von Tetraacetylphytosphingosin erhaltenes Acetylphytosphingosin verwenden. Die vorliegende Erfindung gestattet vorteilhafterweise die direkte Verwendung von Phytosphingosin oder einem teilweise desacetylierten Acetylphytosphingosin in dem erfindungsgemäßen Acylierungsverfahren, ohne daß ein Gewinnungs- und/oder Trocknungszwischenschritt durchgeführt wird.
Als Salze der Sphingoidbasen sind die HCl- oder Sulfatsalze bevorzugt.
Bei dem organischen Lösungsmittel, das bei der Kopplungsreaktion verwendet wird, kann es sich um ein beliebiges Lösungsmittel handeln, das zu einem ausreichenden Auflösen des Aminoalkohols führt, also zu einem vollständigen Auflösen oder einem Auflösen in solch einem Ausmaß, daß der Aminoalkohol ausreichend für die anschließende Reaktion mit dem Säurehalogenid verfügbar ist. Vorzugsweise handelt es sich bei dem organischen Lösungsmittel um einen halogenierten Kohlenwasserstoff, einen Ester, einen Ether, ein Keton, ein Alkan, einen aromatischen Kohlenwasserstoff oder einen aromatischen Alkohol. Stärker bevorzugt handelt es sich bei dem organischen Lösungsmittel um ein Lösungsmittel, das nicht zu Peroxidbildung führt. Noch stärker bevorzugt handelt es sich bei dem organischen Lösungsmittel nicht um ein in allen Mischverhältnissen mit Wasser mischbares Lösungsmittel. Noch stärker bevorzugt handelt es sich bei dem organischen Lösungsmittel um einen Ameisensäure-, Essigsäure- oder Propionsäurealkylester, wobei es sich bei der Alkylgruppe um eine Methyl-, Ethyl-, Propyl-, Isopropyl-, Butyl- oder Isobutylgruppe handelt. Am stärksten bevorzugt handelt es sich bei dem organischen Lösungsmittel um einen Essigsäurealkylester wie Essigester, Essigsäureisopropylester oder Essigsäurebutylester. Der Vorteil bei der Verwendung von Essigsäurealkylestern besteht darin, daß sich diese Lösungsmittel leicht aus dem Verfahren wiedergewinnen lassen und gewünschtenfalls wiederverwendet werden können, daß sie kostengünstig sind und daß sie keine Peroxidbildner sind.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird der Aminoalkohol in dem organischen Lösungsmittel und außerdem in Gegenwart von Wasser suspendiert. Das Wasser kann während oder nach dem Suspendieren des Aminoalkohols in dem organischen Lösungsmittel zugegeben werden, aus der Aminoalkoholquelle stammen oder beides. Die Wassermenge, die in der Suspension oder Lösung des Aminoalkohols in dem organischen Lösungsmittel vorhanden sein kann, kann zwischen dem 0,1fachen und 10fachen Volumen des organischen Lösungsmittels schwanken. Vorzugsweise macht die Wassermenge das 0,1fache bis 0,5fache Volumen des organischen Lösungsmittels aus. Die Obergrenze der Wassermenge wird im allgemeinen durch technische Gegebenheiten, z. B. durch das Volumen des Reaktionsgefäßes, bestimmt.
Die Konzentration, in der der Aminoalkohol in der Mischung aus organischem Lösungsmittel und Wasser vorliegt, kann zweckmäßig 1 bis 900 g/l, vorzugsweise 25 bis 250 g/l, betragen.
In einem Folgeschritt des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Mischung aus Aminoalkohol, organischem Lösungsmittel und Wasser unter Rühren mit dem Säurehalogenid versetzt, wobei das Säurehalogenid als solches oder als Lösung oder Suspension in dem zum Suspendieren des Aminoalkohols verwendeten organischen Lösungsmittel zugegeben werden kann.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung handelt es sich bei dem Säurehalogenid um ein Säurechlorid.
Die vorliegende Erfindung sieht auch die Möglichkeit vor, das Säurehalogenid dadurch in situ herzustellen, daß man eine wie oben definierte entsprechende organische Säure mit einem Halogenierungsmittel umsetzt. Geeignete Halogenierungsmittel sind Phosphortrichlorid oder Thionylchlorid.
Das Säurehalogenid wird zu der Mischung aus Aminoalkohol, organischem Lösungsmittel und Wasser typischerweise in einer Menge zugegeben, die einem Moläquivalent oder schwachem molarem Überschuß in bezug auf die Aminoalkoholmenge entspricht.
Während des Versetzens der Suspension aus Aminoalkohol, organischem Lösungsmittel und Wasser mit dem Säurehalogenid wird der pH-Wert des Ansatzes durch kontrolliertes Versetzen mit einer Base in einem Bereich von 5 bis 12, vorzugsweise in einem Bereich von 6 bis 11, gehalten. Die vorliegende Erfindung gestattet vorteilhaft das Einstellen des pH-Werts mit einer einfachen mineralischen Base, wie NaOH. Um den pH-Wert während der Kopplung stabil zu halten, kann die Base teilweise in Form von Natrium- oder Kaliumcarbonat zugegeben werden.
Während der Kopplung ist es günstig, die Temperatur auf einem gewissen Wert zu halten, um ein kräftiges Rühren der Mischung zu ermöglichen. Die Temperatur während der Kopplung kann auch vom Siedepunkt des verwendeten Lösungsmittels abhängen. Je höher dieser Siedepunkt liegt, desto höher liegt die Temperatur, die verwendet werden kann. Zur Herstellung von N-acylierten Aminoalkoholen mit schwacher Löslichkeit, wie gewissen Ceramiden, wird die Temperatur typischerweise auf einem Wert von 40–80°C gehalten.
Der Ansatz wird so lange gerührt, bis der Aminoalkohol im wesentlichen vollständig in die N-acylierte Verbindung umgewandelt worden ist. Es ist günstig, den Umwandlungsgrad nach fachbekannten Methoden, z. B. Dünnschichtchromatographie, NMR-Spektroskopie, HPLC und dergleichen zu kontrollieren. Typischerweise ist die Umwandlung im wesentlichen nach einem Zeitraum von ungefähr 30 bis 60 Minuten vollständig. Ist die erzielte Umwandlung nicht vollständig, so kann mit weiterem Säurechlorid versetzt werden.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung wird ein in der R-Gruppe der organischen Säure RCOOH vorhandener Halogensubstituent im Anschluß an den Kopplungsschritt in dem gleichen organischen Lösungsmittel, das auch im Kopplungsschritt verwendet wurde, in eine Sauerstofffunktion überführt.
Der in dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte N-acylierte Aminoalkohol wird standardmäßig der organischen Phase gewonnen. Das Gewinnungsverfahren ist allgemein einfach und beinhaltet ein Waschen der organischen Phase mit Wasser und Abdestillieren des Wasser-Lösungsmittel-Azeotrops.
Kurz ausgedrückt wird nach Beendigung der Reaktion die Temperatur des Ansatzes auf einen Wert knapp unter dem Siedepunkt des Ansatzes erhöht. Die Wasserschicht wird entfernt und die organische Schicht wird gewünschtenfalls mit Wasser gewaschen. Das Wasser-Lösungsmittel-Azeotrop wird abdestilliert. Gegebenenfalls können ein Schritt, in dem zur Entfernung von festen Teilchen heiß filtriert wird, und/oder eine Aktivkohlebehandlung zwecks Entfärbung durchgeführt werden. Das Produkt wird aus der organischen Phase durch Abkühlen und Abfiltrieren des kristallinen Produkts gewonnen.
Bei dem nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten N-acylierten Aminoalkohol handelt es sich vorzugsweise um ein Ceramid, ein Cerebrosid, eine Retinoylsphingoidbase, eine Salicylsphingoidbase oder eine kurzkettige α-Hydroxyacylsphingoidbase. Die Verbindungen werden vorzugsweise in Kosmetika oder dermatologischen Zusammensetzungen verwendet.
Beispiel 1
Herstellung von N-Stearyolphytosphingosin
Eine Suspension von 50 Gramm Phytosphingosin (Reinheitsgrad 95,4%), 700 ml Isopropylacetat und 100 ml Wasser wurde in einem mit einem Heizmantel, einem mechanischen Rührer, einer pH-Elektrode, einem Rückflußkühler und einer Stickstoffzufuhr versehenen 1-l-Reaktor unter Stickstoffatmosphäre gerührt, wobei der Ansatz dadurch auf 50°C gehalten wurde, daß man Wasser mit einer Temperatur von 50°C durch den Mantel pumpte. Der pH wurde mit 9,5 ml 36%iger Salzsäure auf 7,1 eingestellt. Während der Kopplung wurde der pH, falls erforderlich, mittels eines pH-Kontrollsystems und eines Ventils durch Zugabe von 25%iger Natronlauge bei 7 ± 0,2 gehalten.
Über einen Zeitraum von 1 1/4 Stunden wurde aus einem Tropftrichter mit einer Mischung aus 55 ml (48,42 g) Stearinsäurechlorid und 50 ml Isopropylacetat versetzt, wobei die Temperatur auf 50°C gehalten wurde. Man erhielt eine Suspension. Der Tropftrichter wurde mit 25 ml Isopropylacetat gespült. Es wurde 0,5 Stunden lang bei 50°C weitergerührt. Mittels DC (mit Chloroform/Methanol 9/1 als Elutionsmittel und 5% Phosphormolybdänsäure in Ethanol zum Nachweis von Lipiden) wurde gezeigt, daß kein Phytosphingosin vorlag.
Der Ansatz wurde durch Erhöhen der Wassertemperatur auf 80°C auf 77°C erhitzt, und es wurde mit dem Rühren aufgehört, um ein der Abscheiden Schichten zu ermöglichen. Die wäßrige Schicht wurde zusammen mit einem Teil der Zwischenschicht entfernt. Die organische Schicht wurde mit 100 ml Wasser bei 77°C gerührt, und man ließ die Schichten sich voneinander abscheiden. Die wäßrige Schicht wurde mit der ersten wäßrigen Schicht vereinigt und in der Hitze mit 50 ml Isopropylacetat extrahiert. Die organische Schicht wurde zu der ersten organischen Schicht gegeben und die Mischung abdestilliert, wobei nach dem Abnehmen der wäßrigen Schicht das Destillat in das Reaktionsgefäß zurückgeführt wurde. Nach ungefähr 0,5 l Destillat erreichte die Flüssigkeit eine Temperatur von 82°C (Dampf 72°C), und 26 ml Wasser wurden entfernt.
Die Mischung wurde über Nacht unter leichtem Rühren auf 19°C abkühlen gelassen und dann über eine Glasfritte (G4) filtriert. Das Reaktionsgefäß wurde mit 200 ml Isopropylacetat in Portionen ausgespült, was als Ersatz des Filterkuchens diente. Der Filterkuchen wurde mit einer weiteren 100-ml-Portion Isopropylacetat gewaschen, und der feuchte Filterkuchen (198 g) wurde bei 35°C im Luftstrom getrocknet. Durch weiteres Trocknen im Vakuum bei 40°C erhielt man 87,5 g N-Stearoylphytosphingosin. Die Ausbeute betrug 91%.
Beispiel 2
Herstellung von N-Stearooylphytosphingosin
Eine Suspension von 50 Gramm Phytosphingosin, 750 ml Isopropylacetat und 100 ml Wasser wurde in einem mit einem Heizmantel, einem mechanischen Rührer, einer pH-Elektrode, einem Rückflußkühler und einer Stickstoffzufuhr versehenen 1-l-Reaktor unter Stickstoffatmosphäre gerührt, wobei der Ansatz dadurch auf 50°C gehalten wurde, daß man Wasser mit einer Temperatur von 50°C durch den Mantel pumpte. Während der Kopplung wurde der pH, falls erforderlich, mittels eines pH-Kontrollsystems und eines Ventils durch Zugabe von 25%iger Natronlauge bei 7 gehalten.
Über einen Zeitraum von 1 3/4 Stunden wurde aus einem Tropftrichter mit einer Mischung aus 55 ml (48,42 g) Stearinsäurechlorid und 50 ml Isopropylacetat versetzt, wobei die Temperatur auf 50°C gehalten wurde. Nach Zugabe von etwa 40 ml der Mischung sank der ph auf 7, und es wurde mit der ph-Kontrolle begonnen. Der Tropftrichter wurde mit 5 ml Isopropylacetat gespült. Es wurde 0,5 Stunden lang bei 50°C weitergerührt, und mittels DC wurde gezeigt, daß kein Phytosphingosin vorlag.
Der Ansatz wurde durch Erhöhen der Wassertemperatur auf 80°C auf 76°C erhitzt, und es wurde mit dem Rühren aufgehört, um ein der Abscheiden Schichten zu ermöglichen abgenommen. Die wäßrige Schicht wurde zusammen mit einem Teil der Zwischenschicht man ließ. Die organische Schicht wurde mit 100 ml Wasser bei 80°C gerührt, und die Schichten sich voneinander abscheiden. Die wäßrige Schicht wurde in der Hitze mit 100 ml Isopropylacetat extrahiert. Die organische Schicht wurde mit der ersten organischen Schicht vereinigt und die Mischung abdestilliert, wobei nach dem Abnehmen der wäßrigen Schicht das Destillat in das Reaktionsgefäß zurückgeführt wurde. Nach ungefähr 0,4 l Destillat erreichte die Flüssigkeit eine Temperatur von 84°C, und 32 ml Wasser wurden entfernt.
Die Mischung wurde über Nacht unter leichtem Rühren (Einsetzen der Kristallbildung bei 78°C) auf 19°C abkühlen gelassen und dann über eine Glasfritte (G3) filtriert. Das Reaktionsgefäß wurde mit Isopropylacetat in Portionen ausgespült, was als Ersatz des Filterkuchens diente (insgesamt 300 ml). Der feuchte Filterkuchen (156 g) wurde bei 35°C im Luftstrom getrocknet. Durch weiteres Trocknen im Vakuum erhielt man 88 g N-Stearoylphytosphingosin mit einer Reinheit von 98%. Die Ausbeute betrug 98%.
Beispiel 3
Herstellung von N-Oleoylphytosphingosin
Eine Suspension von 50 Gramm Phytosphingosin, 750 ml Isopropylacetat und 100 ml Wasser wurde in einem mit einem Heizmantel, einem mechanischen Rührer, einer pH-Elektrode, einem Rückflußkühler und einer Stickstoffzufuhr versehenen 1-l-Reaktor unter Stickstoffatmosphäre gerührt, wobei der Ansatz dadurch auf 50°C gehalten wurde, daß man Wasser mit einer Temperatur von 50°C durch den Mantel pumpte. Der pH wurde mit 10 ml 36%iger Salzsäure auf 7 eingestellt. Während der Kopplung wurde der pH, falls erforderlich, mittels eines pH-Kontrollsystems und eines Ventils durch Zugabe von 25%iger Natronlauge bei 7 gehalten.
Über einen Zeitraum von 1,25 Stunden wurde aus einem Tropftrichter mit einer Mischung aus 55 ml Ölsäurechlorid und 50 ml Isopropylacetat versetzt, wobei die Temperatur auf 50°C gehalten wurde. Der Tropftrichter wurde mit 5 ml Isopropylacetat gespült. Es wurde 0,5 Stunden lang bei 50°C weitergerührt und mittels DC wurde gezeigt, daß kein Phytosphingosin vorlag.
Der Ansatz wurde durch Erhöhen der Wassertemperatur auf 76°C erhitzt, und es wurde mit dem Rühren aufgehört, um ein Abscheiden der Schichten zu ermöglichen. Die wäßrige Schicht wurde zusammen mit einem Teil der Zwischenschicht abgenommen. Die organische Schicht wurde mit 100 ml Wasser bei 76°C gerührt, und man ließ die Schichten sich voneinander abscheiden. Die Mischung wurde abdestilliert, wobei die organische Schicht des Destillats in das Reaktionsgefäß zurückgeführt wurde. Nachdem die Flüssigkeit eine Temperatur von 84°C erreicht hatte, wurde die Mischung unter leichtem Rühren auf 12°C abgekühlt (Einsetzen der Kristallbildung bei 46°C) und dann über eine Glasfritte (G3) filtriert. Das Reaktionsgefäß wurde mit Isopropylacetat in Portionen ausgespült, was als Ersatz des Filterkuchens diente (insgesamt 300 ml).
Der feuchte Filterkuchen (224 g) wurde bei 35°C im Luftstrom getrocknet. Durch weiteres Trocknen bei 40°C im Vakuum erhielt man 81,5 g N-Oleoylphytosphingosin mit einer Reinheit von 98%. Die Ausbeute betrug 91%.
Beispiel 4
Herstellung von N-α-Hydroxystearoylphytosphingosin
Eine Suspension von 50 Gramm Phytosphingosinsulfat, 500 ml n-Butylacetat und 25 ml Wasser wurde in einer mit einem mechanischen Rührer, einer pH-Elektrode, einem Rückflußkühler und einer Stickstoffzufuhr ausgestatteten 1-Liter-Dreihalsflasche unter Stickstoffatmosphäre gerührt, wobei der Ansatz auf einer Temperatur von 71°C gehalten wurde.
Während der Kopplung wurde der pH-Wert gegebenenfalls durch Zugabe von 25%iger Natronlauge mittels eines Mettler-DL21-Titrators auf 8,5 gehalten. Der Ansatz wurde mit 11 ml 25%iger NaOH vortritriert, um den pH von einem Wert von ungefähr 3,2 auf ungefähr 8 zu bringen. Anschließend versetzte man mit 2,7 Gramm Natriumcarbonat, und der pH stieg auf ungefähr 9.
Über einen Zeitraum von ungefähr 55 Minuten wurde aus einem Tropftrichter mit einer Mischung von 50 ml (60 Gramm) 2-Bromstearinsäurechlorid/bromid und 50 ml n-Butylacetat versetzt, wodurch die Temperatur auf 75°C anstieg. Nach der Hälfte der Zugabe bildete sich ein Niederschlag, und die Temperatur wurde auf 80°C erhöht, was die Löslichkeit verbesserte. Gegen Ende der Zugabe bildete sich weiterer Niederschlag, und die Temperatur wurde auf 85°C erhöht. Der Tropftrichter wurde mit 20 ml n-Butylacetat ausgespült. Es wurde 1 Stunde lang bei 85°C weitergerührt.
Danach wurde die Mischung auf Ruckfluißtemperatur erhitzt, wobei die wäßrige Schicht mit einem Dean-Stark-Apparat abgetrennt wurde, und 78 ml wäßrige Schicht wurden abgetrennt, wobei die Temperatur auf 130°C anstieg. Nach dem Abkühlen auf 116°C versetzte man mit 25 Gramm wasserfreiem Kaliumacetat und erhitzte 2 Stunden am Rückfluß bei einer Temperatur von ungefähr 129°C. Nachdem über Nacht bei Raumtemperatur stehengelassen wurde, wurde noch 1,5 Stunden am Rückfluß erhitzt.
Danach wurde der Ansatz auf 100°C abgekühlt, mit 200 ml Wasser versetzt und abdestilliert, bis die Temperatur der Flüssigkeit 106°C erreichte. Während des Destilliervorgangs versetzte man mit einer 50-ml-Portion Wasser, als 500 ml des Destillats aufgefangen wurden. Das Destillat erhielt 165 ml wäßrige Schicht und 460 ml organische Schicht. Danach versetzte man mit 500 ml Butanol und 100 ml Wasser und erhitzte auf ungefähr 88°C. Nachdem mit dem Rühren aufgehört wurde, wurde die wäßrige Schicht abgesaugt und die organische Schicht noch zweimal mit 100 ml Wasser bei einer Temperatur von ungefähr 90°C gewaschen. Die letzte wäßrige Schicht wies einen pH-Wert von 5,7 auf (Volumen 150, 60 bzw. 80 ml). Danach wurde der pH-Wert durch Zugabe von 25%iger NaOH auf 10 bis 12 gehalten. Der pH fiel weiter ab. Nach ungefähr 2 Stunden waren 12 ml 25%iger NaOH verbraucht worden, und die Temperatur wurde auf ungefähr 70–80°C gehalten. Es wurde mit dem Rühren aufgehört und 40 ml wäßrige Schicht wurden abgesaugt. Die organische Schicht wurde abdestilliert. Während des Destilliervorgangs versetzte man mit zwei Portionen Butanol. Insbesondere wurden 190 ml organische Destillatschicht und 60 ml wäßrige Destillatschicht aufgefangen. Die Temperatur der Flüssigkeit erreichte 108°C.
Es wurde abgekühlt, und eine Niederschlagsbildung begann bei ungefähr 46°C. Es wurde noch 2 Stunden lang unter Rühren gekühlt, wobei die Endtemperatur 2°C betrug.
Der Niederschlag wurde abfiltriert und der Kuchen durch 250 ml kaltes Butanol ersetzt und trockengesaugt (insgesamt 20 Minuten).
Der feuchte Kuchen wurde in 500 ml Methanol erhitzt, heiß (70°C) durch ein Papierfilter filtriert und mit 25 ml heißem Methanol gewaschen. Das Filtrat wurde abgekühlt, und die Kristallbildung setzte bei ungefähr 26°C ein. Es wurde weiter auf 0°C abgekühlt. Nach 1stündigem Rühren bei 0°C wurde der Niederschlag abfiltriert und der Kuchen durch 250 ml kaltes Methanol ersetzt (Schnellfiltration). Der feuchte Filterkuchen wurde im Vakuum bei 45°C getrocknet, wodurch man 60 g Produkt erhielt.
Beispiel 5
Herstellung von N-Octanoylphytosphingosin
Eine Suspension von 50 Gramm Phytosphingosinsulfat, 525 ml Isopropylacetat und 75 ml entmineralisiertem Wasser wurde in einem mit einem Heizmantel, einem mechanischen Rührer, einer pH-Elektrode, einem Rückflußkühler und einer Stickstoffzufuhr ausgestatteten 1-Liter-Reaktionsgefäß unter Stickstoff erhitzt, wobei der Ansatz dadurch auf 70°C gehalten wurde, daß man Wasser mit einer Temperatur von 70°C durch den Heizmantel pumpte.
Während der Kopplung wurde der pH-Wert gegebenenfalls durch Zugabe von 25%iger Kalilauge mittels eines Mettler-DL21-Titrators auf 8,5 gehalten. Der anfängliche pH-Wert von ungefähr 4,5 wurde mit 25%iger KOH auf ungefähr 7,5 eingestellt, und man versetzte mit 3,16 g wasserfreiem Kaliumcarbonat; der pH stieg auf ungefähr 8,1 an.
Über einen Zeitraum von ungefähr einer 3/4 Stunde wurde aus einem Tropftrichter mit einer Mischung aus 20,55 g Octanoylchlorid und 37 ml Isopropylacetat versetzt, wobei die Temperatur auf 70°C gehalten wurde. Der Tropftrichter wurde mit 10 ml Isopropylacetat ausgespült. Es wurde bei 70°C weitergerührt. Nachdem 0,5 Stunde lang gerührt worden war, wurde mittels DC eine kleine Menge Phytosphingosin nachgewiesen, und man versetzte mit 1 ml Octanoylchlorid. Nach 0,5 Stunde lag noch immer Phytosphingosin vor, und man versetzte nochmals mit 1 ml Octanoylchlorid. 10 Minuten später wurde die Reakton abgebrochen, und der Ansatz wurde über Nacht bei Raumtemperatur stehengelassen.
Es wurde auf 70°C erhitzt und nochmals mit 0,5 ml Octanoylchlorid versetzt. Nach 15 minütigem Rühren wurde mit dem Rühren aufgehört, um ein Abscheiden der Schichten zu ermöglichen; in der wäßrigen Schicht lagen Feststoffe vor, die sich nach Versetzen mit 100 ml Wasser lösten. Nach 10 Minuten wurde die wäßrige Schicht abgenommen. Die organische Schicht wurde mit 100 ml Wasser bei 71°C verrührt, und man ließ sie sich abscheiden. Die wäßrige Schicht wurde abgenommen. Die organische Schicht wurde abdestilliert, wobei die organische Schicht des Destillats in das Reaktionsgefäß zurückgeführt wurde (Dean-Stark-Apparat). Sobald die Temperatur der Flüssigkeit 82,6°C erreicht hatte, machte die Wasserschicht 20 ml aus. Die Mischung enthielt 13,3 mg H20/g.
Während in ungefähr einer 3/4 Stunde auf 8°C abgekühlt wurde, wurde weitergerührt, und die Kristallbildung begann bei ungefähr 52°C. Es wurde noch 0,5 Stunde bei 8°C weitergerührt, und die Suspension wurde über eine Glasfritte (G3, Breite 10 cm) filfriert. Das Reaktionsgefäß wurde mit 3 Portionen Isopropylacetat (insgesamt 180 ml) ausgespült, was als Ersatz des Filterkuchens diente, und der Kuchen wurde fast trockengesaugt. Der feuchte Filterkuchen wurde im Vakuum getrocknet, wodurch man 55 g Produkt erhielt.
Beispiel 6
Herstellung von N-Hexanoylphytosphingsin
Eine Suspension von 50 Gramm Phytosphingosinsulfat, 525 ml Isopropylacetat und 75 ml entmineralisiertem Wasser wurde in einem mit einem Heizmantel, einem mechanischen Rührer, einer pH-Elektrode, einem Rückflußkühler und einer Stickstoffzufuhr ausgestatteten 1-Liter-Reaktionsgefäß unter Stickstoff erhitzt, wobei der Ansatz dadurch auf 70°C gehalten wurde, daß man Wasser mit einer Temperatur von 70°C durch den Heizmantel pumpte.
Während der Kopplung wurde der pH-Wert gegebenenfalls durch Zugabe von 25%iger Kalilauge mittels eines Mettler-DL21-Titrators auf 8,5 gehalten. Der anfängliche pH-Wert von ungefähr 4,5 wurde mit 25%iger KOH auf ungefähr 7,5 eingestellt, und man versetzte mit 3,16 g wasserfreiem Kaliumcarbonat; der pH stieg auf ungefähr 8,1.
Über einen Zeitraum von ungefähr einer 3/4 Stunde wurde aus einem Tropftrichter mit einer Mischung aus 19,26 g Hexanoylchlorid und 40 ml Isopropylacetat versetzt, wobei die Temperatur auf 70°C gehalten wurde. Der Tropftrichter wurde mit 10 ml Isopropylacetat ausgespült. Es wurde bei 70°C weitergerührt. Nach 0,5 stündigem Rühren wurde mittels DC kein Phytosphingosin nachgewiesen, und es wurde mit dem Rühren aufgehört, um ein Abscheiden der Schichten zu ermöglichen. In der wäßrigen Schicht lagen Feststoffe vor, die sich nach Versetzen mit 50 ml Wasser lösten. Nach 10 Minuten wurde die wäßrige Schicht abgenommen. Die organische Schicht wurde mit 100 ml Wasser bei 71°C gerührt und man ließ sie sich abscheiden. Die wäßrige Schicht wurde abgenommen. Die organische Schicht wurde abdestilliert, wobei die organische Schicht des Destillats in das Reaktionsgefäß zurückgeführt wurde (Dean-Stark-Apparat). Als die Temperatur der Flüssigkeit 82,6°C erreichte, machte die wäßrige Schicht 20,5 ml aus. Die Lösung wurde heiß filtriert und mit 40 ml heißem Isopropylacetat gewaschen. Das Filtrat enthielt 11,8 mg H20/g. Es wurde über das Wochenende bei Raumtemperatur stehengelassen.
Der Ansatz wurde unter Rühren auf 60°C erhitzt, wodurch man eine Lösung erhielt. Während des Abkühlens wurde weitergerührt, und bei 35°C setzte die Kristallbildung ein. Es wurde innerhalb ungefähr 1 Stunde unter Rühren auf 1°C abgekühlt. Nachdem 1 Stunde lang bei 1°C weitergerührt worden war, wurde die Suspension durch eine Glasfritte (G3, Breite 10 cm) filtriert. Der Kolben wurde mit 3 Portionen kaltem Isopropylacetat (insgesamt 200 ml) ausgespült, was dazu diente, den Filterkuchen zu ersetzen, und der Kuchen wurde beinahe trockengesaugt; die Filtration dauerte insgesamt ungefähr 2,5 Stunden. Der feuchte Filterkuchen wurde im Vakuum bei 49°C getrocknet, wodurch man 51 g Produkt erhielt.

Claims

Verfahren zur Herstellung eines N-acylierten Aminoalkohols durch N-Acylierung einer primären Aminogruppe eines Aminoalkohols oder eines seiner Salze mit einer organischen Säure der Formel R-COOH, wobei die organische Säure in Form eines Säurehalogenids zugegeben wird, wobei R aus der Gruppe Wasserstoff, gegebenenfalls ungesättigte, gegebenenfalls substituierte geradkettige oder verzweigte Alkylgruppe mit bis zu 55 Kohlenstoffatomen sowie gegebenenfalls einem oder mehreren Heteroatomen, gegebenenfalls ungesättigte, gegebenenfalls substituierte C_5-8-Cycloalkylgruppe, gegebenenfalls mit einem oder mehreren Heteroatomen, gegebenenfalls substituierte Aryl- oder Heteroarylgruppe oder gegebenenfalls substituierte Benzylgruppe, stammt der Aminoalkohol oder sein Salz in einem Lösungsmittel gelöst wird, der Ansatz mit einer Base versetzt wird, um den pH-Wert während der N-Acylierung regulieren zu können, und der N-acylierte Aminoalkohol aus dem Ansatz gewonnen wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren die folgenden Schritte umfaßt: (a) Suspendieren oder Lösen des Aminoalkohols oder eines seiner Salze in einem organischen Lösungsmittel in Gegenwart von Wasser, (b) Versetzen des Ansatzes gleichzeitig mit dem organischen Säurehalogenid und einer Menge einer mineralischen Base, um den pH-Wert im Bereich von 5 bis 12 zu erhalten, und (c) Gewinnung des N-acylierten Aminoalkohols aus der organischen Phase.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in Schritt (b) zur Kontrolle des pH-Werts eine Mischung aus NaOH und Natrium- oder Kaliumcarbonat verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in Schritt (a) mit Wasser und organischem Lösungsmittel in einem Volumenverhältnis von 0,01 : 1 bis 10 : 1, vorzugsweise 0,1 : 1 bis 0,5 : 1, versetzt wird, und daß (a) das organische Säurehalogenid als reine Verbindung, als Lösung oder Suspension des organischen Halogenids in dem gleichen organischen Lösungsmittel wie demjenigen, in dem der Aminoalkohol suspendiert ist, zugegeben wird, (b) der Ansatz gerührt wird, bis der Aminoalkohol in die N-acylierte Verbindung umgewandelt ist.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der pH-Wert in einem Bereich von 6 bis 11 gehalten wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1–4, dadurch gekennzeichnet, daß als organische Säure eine Mischung aus Fettsäuren verwendet wird, wobei die Fettsäuren Alkylgruppen mit einer unterschiedlichen Kettenlänge und/oder unterschiedlichem Sättigungsgrad aufweisen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1–5, dadurch gekennzeichnet, daß als Säurehalogenid ein Säurechlorid verwendet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1–6, dadurch gekennzeichnet, daß das Säurehalogenid in situ in dem organischen Lösungsmittel erzeugt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1–7, dadurch gekennzeichnet, daß das organische Säurehalogenid R einen Halogensubstituenten enthält und daß nach Beendigung der N-Acylierung der Halogensubstituent in eine Sauerstofffunktion umgewandelt wird, wonach die Sauerstofffunktion in eine Hydroxygruppe umgewandelt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1–8, dadurch gekennzeichnet, daß als organisches Lösungsmittel ein Lösungsmittel aus der Gruppe halogenierte Kohlenwasserstoffe, Ester, Ether, Ketone, Alkane, aromatische Kohlenwasserstoffe oder aromatische Alkohole verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß als organisches Lösungsmittel ein Lösungsmittel verwendet wird, bei dem es sich nicht um ein in allen Mischverhältnissen mit Wasser mischbares Lösungsmittel handelt.
Verfahren nach einem der Anprüche 1–10, dadurch gekennzeichnet, daß das organische Lösungsmittel aus der Gruppe Ameisensäure-, Essigsäure- und Propionsäurealkylester stammt, wobei die Alkylgruppe aus der Reihe Methyl-, Ethyl-, Propyl-, Isopropyl-, Butyl- oder Isobutylgruppe stammt.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das organische Lösungsmittel aus der Gruppe Essigester, Isopropylacetat oder Butylacetat stammt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1–12, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Aminoalkohol um eine Sphingoidbase der Formel R'-A-CH(OR''')-C(NH₂)-CH₂-OR'' in der R' eine geradkettige oder verzweigte Alkylgruppe mit 10 bis 22 Kohlenstoffatomen, die gegebenenfalls eine oder mehrere Doppelbindungen enthalten kann und/oder gegebenenfalls substituiert, vorzugsweise durch eine oder mehrere Hydroxygruppen substituiert sein kann, und die vorzugsweise eine geradkettige Alkylgruppe mit 12 bis 18 Kohlenstoffatomen, stärker bevorzugt eine geradkettige Alkylgruppe mit 13 Kohlenstoffatomen, bedeutet, und R'' Wasserstoff oder ein Kohlenhydrat wie einen Hexose- oder Pentoserest (der gegebenenfalls an weitere Kohlenhydratreste gebunden ist), vorzugsweise Wasserstoff oder einen Glucose- oder Galactoserest, bedeutet, A CH₂-CH₂, CH=CH bedeutet oder CH₂-C(H)OR''' bedeutet und R''' Wasserstoff oder eine Acylgruppe mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen, vorzugsweise Wasserstoff oder eine Acetylgruppe, bedeutet, handelt.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Sphingoidbase aus der Gruppe Sphingosin, Phytosphingosin und Sphinganin stammt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1–14, dadurch gekennzeichnet, daß der Aminoalkohol in dem Ansatz in einer Konzentration von 1–900 g/l, vorzugsweise 25–250 g/l, vorliegt.