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Verfahren zur Herstellung von hydrierten Verbindungen mit dem Formylpteroinsäurekern
Die Erfindung betrifft die Herstellung von hydrierten Verbindungen mit dem Formylpteroinsäurekern.
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Im Jahre 1948 entdeckten Sauberlich und Baumann [vgl. Journal of Biological
Chemistry, 176, S. 165 (z948)] die Existenz einer Substanz, welche das Wachstum
von Leuconostoc citrovorum in einem synthetischen Medium anregt. Es wurde gefunden,
daß diese unbekannte Substanz in handelsüblichen Leberextrakten und auch in der
Leber und einer Vielzahl natürlicher Materialien vorhanden ist. Es wurde weiter
gefunden, daß die unbekannte Substanz den Folinsäurebedarf bei Mikroorganismen und
Küken ersetzen kann. Ferner wurde festgestellt, daß der Wachstumsfaktor die Wirkung
von Pteroylglutaminsäureantagonisten aufhebt und überraschenderweise die toxischen
Wirkungen von 4-Aminopteroylglutaminsäure oder Aminopterin, N- [p-@[(2, 4-Diamino-6-pyrimido-[4,
5-b]-pyrazyl)-methyl]-amino@-benzoyl]-glutaminsäure, bei Mäusen und Bakterien aufhebt
unter Bedingungen, wo Pteroylglutaminsäure unwirksam ist.
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Der Citrovorumfaktor kommt in natürlichen Produkten in äußerst geringen
Mengen vor, so daß seine Gewinnung daraus vom wirtschaftlichen Standpunkt außerordentlich
schwierig und praktisch unmöglich ist. Es wurde jedoch gefunden, daß es möglich
ist, durch ein wirtschaftliches Verfahren Verbindungen herzustellen, die verwandte
biologische Aktivität besitzen.
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Die hydrierten Verbindungen mit dem Formylpteroinsäurekern gemäß der
Erfindung werden hergestellt,
indem 'eine -formylierte Verbindung
der allgemeinen Formel
oder ein Salz derselben hydriert wird. In der obigen Formel bedeuten X ein Amino-
oder Alkylaminoradikal, R ein Hydroxyl- oder Aminosäureradikal und R1 und R2 Wasserstoff
oder Halogenatome. Der Fall, wo X Amino und R1 und R2_ beide Wasserstoff sind, ist
ausgeschlossen.
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In der obigen Formel soll R eine Hydroxylgruppe oder das Radikal einer
Aminosäure bedeuten. Diese Aminosäure ist vorzugsweise Glutaminsäure oder ein Peptid
der Glutaminsäure, wie Glutamylglutaminsäure, Glutamylglutamylglutaminsäure, Hexaglutamylglutaminsäure
oder Glycylglutaminsäure. Das Aminosäureradikal kann jedoch auch von einer anderen
Aminosäure stammen, beispielsweise von Asparaginsäure, Glycin, Alanin, dl-Isoleucin,
dl-Valin oder Serin. Da die Aminosäuren Carboxylgruppen enthalten, können auch Salze
dieser Verbindungen bei dem Verfahren, falls erwünscht, benutzt werden.
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Die genaue Struktur der neuen Verbindungen, die durch Reduktion der
obigen Formylverbindungen hergestellt werden, wurde bisher im Hinblick auf irre
komplexe Natur noch nicht endgültig bestimmt. Man kann jedoch annehmen, daß sie
durch eine der folgenden Formeln wiedergegeben werden können:
In diesen Strukturformeln haben X, R, R1 und R2 die oben angegebene Bedeutung. Es
sei auch bemerkt, daß die obigen Verbindungen in tautomeren Formen existieren können,
was von den Bedingungen abhängt, unter denen sie vorliegen. Wie erläutert, können
die Verbindungen in der offenen Form (I) oder in der tautomeren, geschlossenen Form
(II) existieren. Die Reduktion- der Formylverbindungen, wodurch die neuen erfindungsgemäßen
Produkte hergestellt werden, kann entweder mit oder ohne Zuhilfenahme von- Katalysatoren.
erfolgen. Im Falle einer katalytischen Reduktion kann eine Vielzahl von Lösungsmitteln,
wie Wasser, Ameisensäure, Alkohole, Glykol, ' Essigsäure oder Dimethylformamid verwendet
werden, je nach der Natur des angewandten Katalysators. Die Reduktionstemperatur
kann sich über einen weiten Temperaturbereich erstrecken; bevorzugt sind Temperaturen
von etwa o° bis etwa rgo°. Das p,u kann über einen weiten Bereich (im wäßrigen Medium)
von etwa PH 3 bis pH 12 variieren.
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Es können viele Reduktionskatalysatoren bei dem Verfahren verwendet
werden, wie Platinschwarz, Palladium auf Aktivkohle oder Raney-Nickel, welche weiter
unten beschrieben sind.
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Im allgemeinen verläuft die Umsetzung ziemlich rasch; es können in
zo Minuten bei Zimmertemperatur unter Verwendung von z. B. Platin in Ameisensäure
beträchtliche Ausbeuten des gewünschten Produktes erhalten werden. Die Reduktion
ist gewöhnlich in einem Zeitraum von 30 Minuten bis etwa 2 Stunden beendet,
sie kann aber auch q. Stunden und länger dauern.
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Die im allgemeinen bevorzugte Methode zur Herstellung der neuen erfindungsgemäßen
Verbindungen ist die folgende: Die substituierten 4-Aminopteridine werden zuerst
in go- bis ioo°Joiger Ameisensäure bei o bis ioo° formyliert. Die so hergestellten
Formylverbindungen können gewünschtenfalls isoliert und die Reduktion dann in einem
anderen Lösungsmittel vorgenommen werden. Es ist jedoch im allgemeinen zweckmäßiger,
die Reduktion in derselben Lösung durch Zugabe des Katalysators zu der Lösung anzuschließen,
wonach unter Schütteln oder Rühren in die Reaktionsmischung Wasserstoff eingeleitet
wird. In manchen Fällen kann es vorteilhaft sein, den Katalysator vor dem Vermischen
mit dem substituierten formylierten Pteridin mit Wasserstoff zu aktivieren, obwohl
diese Maßnahme nicht notwendig ist. Der Wasserstoffdruck in dem Reaktionsgefäß kann
von z bis zoo Atm. oder mehr betragen; unter gewöhnlichen Bedingungen ist jedoch
ein Druck von 2 bis 3 Atm. zur Erzielung einer guten Ausbeute hinreichend. Nach
der Reduktion wird der Katalysator durch Filtration entfernt und die Lösung mit
wäßrigem Alkali, wie einer wäßrigen Lösung von Natriumbicarbonat, gepuffert. Wenn
es erwünscht ist, die überschüssige Ameisensäure aus der Reduktionslösung nach der
Entfernung des Katalysators zu entfernen, so kann die Lösung in Äther gegossen und
das unlösliche biologisch aktive Produkt durch Filtration isoliert oder das Lösungsmittel
durch Destillation entfernt und der Rückstand gewonnen werden.
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Wenn Reduktionsmethoden unter Verwendung von Metallen oder Metallkombinationen,
wie Natriumamalgam, Zink, Aluminiumamalgam, Natriumborhyd=id, Magnesiumamalgam oder
Magnesium, angewandt werden, so wird gewöhnlich Wasser oder ein im wesentlichen
wäßriges Lösungsmittel verwendet.
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Das reduzierte substituierte Formylpteridin, das wie oben beschrieben
hergestellt wurde, kann an verschiedene
absorbierende Mittel, wie
Aktivkohle oder Magnesiumsilikat, absorbiert werden. Diese Maßnahmen können zur
Reinigung der rohen Reaktionsprodukte durch chromatographische Adsorptionsmethoden
angewandt werden.
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Die folgenden Beispiele erläutern verschiedene Verfahren zur Herstellung
der erfindungsgemäßen biologisch aktiven Substanzen durch Reduktion bestimmter substituierter
Formylpteridine. Alle Teile bedeuten Gewichtsmengen, wenn nichts anderes angegeben
ist. Beispiel i 2 Teile 4-Aminopteroylglutaminsäure von 73o/oiger Reinheit werden
i Stunde in 4o Teilen 98- bis iooo/oiger Ameisensäure auf dem Dampfbad erhitzt.
Die Hälfte dieser Lösung wird in Natriumbicarbonatlösung gegossen und aufbewahrt.
Der Rest wird 2 Stunden mit o,25 Teilen Platinoxydkatalysator bei 15,87 kg (351bs.)
Wasserstoffdruck reduziert. Das Platin wird abfiltriert und die Lösung in Natriumbicarbonatlösung
gegossen. Dieses reduzierte Produkt zeigt eine wachstumshemmende Wirkung gegen verschiedene
Bakterien. Beispiel 2 Das Verfahren des Beispiels i wird wiederholt mit der Ausnahme,
daß die 4-Aminopteroylglutaminsäure 2 Stunden in 98- bis iooo/oiger Ameisensäure
bei 2o bis 25° gerührt wird. Die entstehende Lösung ergibt nach der Reduktion und
Isolation des Produktes, wie im Beispiel i beschrieben, ein Produkt, das eine ähnliche
wachstumshemmende Wirkung gegen gewisse Bakterien aufweist.
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Beispiel 3 0,5 Teile 2-N, N-Dimethylamino-4-aminopteroylglutaminsäure
werden in 2o Teilen 98- bis iooo/oiger Ameisensäure gelöst und i Stunde auf dem
Dampfbad erhitzt. Nach dem Abkühlen auf Zimmertemperatur werden o,io Teile Platinoxydkatalysator
zugegeben und die Mischung bei 15,87 kg (35 lbs.) Wasserstoffdruck 2 Stunden lang
reduziert. Das Platin' wird abfiltriert und die Lösung in 3oo Teile Wasser gegossen,
das überschüssiges Natriumbicarbonat enthält. Die Lösung wird geklärt und auf PH
4 eingestellt, wonach ioTeileAktivkohle zugegeben werden. Nach 1/2stündigem Rühren
bei Zimmertemperatur wird die Mischung filtriert und der Aktivkohlekuchen mit Ammoniak-Äthanol-Mischung
extrahiert. Diese wird dann zur Trockne verdampft und der Rückstand mit einer Äthanol-Äther-Mischung
behandelt. Es scheidet sich ein mattgelbes Ammoniumsalz von reduzierter 2-N, N-Dimethylamino-4-amino-Nlo-formylpteroylglutaminsäure
ab, das nach dem Abfiltrieren und Trocknen unter vermindertem Druck o,i5 Teile wiegt.
Es besitzt wachstumshemmende Wirksamkeit.
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Beispiel 4 i Teil 3', 5'-Dichlor-4-aminopteroylglutaminsäure wird
in 2o Teilen 98- bis iooo/oiger Ameisensäure gelöst und 45 Minuten auf dem Dämpfbad
erhitzt, wobei eine klare gelbe Lösung entsteht. Nach dem Abkühlen auf Zimmertemperatur
werden o,2o Teile Platinoxydkatalysator zugegeben; dann wird die Mischung bei 15,87
kg (35 lbs.) Wasserstoffdruck i1/2 Stunden reduziert. Das Platin wird abfiltriert
und die Lösung in 3oo Teile Wasser gegossen, das überschüssiges Natriumbicarbonat
enthält. Dann wird sie auf pl, 4 eingestellt, io Teile Aktivkohle zugegeben und
die Mischung 1/2 Stunde gerührt. Die Aktivkohle wird dann abfiltriert und mit Ammoniak-Äthanol-Mischung
extrahiert. Die entstehende Lösung wird unter vermindertem Druck zur Trockne verdampft
und der Rückstand in io Teilen Wasser aufgenommen, was eine klare Lösung ergibt.
Diese wird auf Pu 7 eingestellt; dann wird eine konzentrierte, 0,4 Teile Bariumchlorid
enthaltende Lösung zugegeben und nachher 4o Teile Äthanol. Es wird ein weißes Bariumsalz
der reduzierten 3', 5'-Dichlor-4-amino-Nlo-formylpteroylglutaminsäure ausgefällt;
Trockengewicht o,5i Teile. Es hemmt das Wachstum gewisser Bakterien.
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Beispiel 5 Diese Reaktion wird in derselben Weise, wie im Beispie14
beschrieben, durchgeführt. Aus i Teil 4-Aminopteroylaminomalonsäure werden
0,57 Teile des gelben Bariumsalzes der reduzierten 4-Amino-Nlo-formylpteroylaminomalonsäure
erhalten. Sie besitzt wachstumshemmende Wirkung gegen Bakterien. Beispiel 6 Diese
Reaktion wird in derselben Weise, wie im Beispie14 beschrieben, durchgeführt. Aus
i Teil 4-Aminopteroyl-d, i-isoleucin werden o,i7 Teile des gelben Bariumsalzes des
reduzierten 4-Amino-Nlo-Formylpteroyl-d, i-isoleucins erhalten. Es besitzt wachstumshemmende
Wirkung.
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Beispiel 7 Diese Umsetzung wird in derselben Weise, wie im Beispie14
beschrieben, durchgeführt. Aus i Teil 4-Aminopteroyl-d, i-vahn werden
0,35 Teile des gelben Bariumsalzes des reduzierten 4-Amino-Nlo_ formylpteroyl-d,
i-valins erhalten. Es besitzt wachstumshemmende Wirkung.