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Verfahren zur Herstellung von 5, 6-Dimethylbenzimidazol-N-ß-d-ribofuranosid
(ß-Ribazol) ß-Ribazol wurde erstmals von F o 1 k e r s und Mitarbeitern (N. G. Brink,
F. W. Holly, C. H. Shunk, E. W. Peel, J. J. Cahill, J. Am. Chem. Soc., 72, S. 1866
[195o]) aus q., 5-Dimethyl-2-nitro-N-(5'-trityld-ribofuranisido)-anilin durch Acetylierung,
Reduktion der Nitrogruppe, Ringschluß mit Formiminoäther-chlorhydrat und Abspaltung
der Acetylgruppen dargestellt. Die Verbindung ist nicht kristallisiert beschrieben;
für das Pikrat wird der Schmelzpunkt 175 bis 177°, [a], -2q. ±2° (Pyridin) angegeben.
J. Davoll und G. B. Brown (J. Am. Chem. Soc., 73, S. 5781 [195i]) kondensierten
Acetobromribofuranose mit 5, 6-Dimethylbenzimidazol-quecksilberchlorid und erhielten
nach Abspaltung der Acetylgruppen kristallisiertes ß-Ribazol vom Schmelzpunkt 192
bis 2oo°, [a], +16° (in o.,1 n-HCl). Das Pikrat hatte den Schmelzpunkt 172 bis 17q.°
und erniedrigte den Schmelzpunkt eines Vergleichspräparates von K. F o 1 k e r s
und Mitarbeitern vom Schmelzpunkt 169 bis 171° nicht. Wie weiter unten gezeigt wird;
schmilzt das verfahrensgemäß erhaltene ß-Ribazol bei 2o2 bis 2o3°,
(Pyridin). Das
aus der kristallisierten Verbindung hergestellte
Pikrat schmilzt bei 1g2°.
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Auch das 5, 6-Dimethylbenzimidazol-N-ß-d-ribopyranosid, Schmelzpunkt
25o bis 251°, ist hergestellt worden. G. Cooley, B. Ellis, P. Mamalis, V. Petrow
und B. Sturgo.u (J. Pharm. Pharinacol., 2, S. 588 [195o]) erhielten es aus 5, 6-Dimethylbenzimidazol-silber
und Acetobrom-d-ribopyranose beim Kochen in Xylol und Verseifung mit 6 n-Salzsäure.
Die gleiche Kondensationsmethode war auch von F. Weygand, A. Wacker und F. Wirth,
Zeitschr. f. Naturf., 6b, S.25 (1951), zur Herstellung verschiedener Benzimidazol-N-glykoside
verwendet worden.
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Es wurde nun gefunden, daß man 5, 6-Dimethylbenzimidazol-N-ß-d-ribofuranosid(ß-i_2ibazol)
herstellen kann (vgl. Schema), indem. man ein Purinribosid oder Purinribosidgemisch,
vorzugsweise Adenosin (I) oder Guanosin schonend benzoyliert, z. B. in die Tetrabenzoylverbindung
(II) oder die Tribenzoylverbindung überführt, dieses durch saure Hydrolyse in Gegenwart
'eines Lösungsmittels für 2, 3, 5-Tribenzoyl-d-ribofuranose, zweckmäßig Dipropyläther,
in -die 2, 3, 5-Tribenzoyl-d-ribofuranose (III) überführt, diese vorzugsweise mit
Essigsäureanhydrid und Pyridin zur i-Acetyl-2, 3, 5-tribenzoyl-d-ribofuranose acetyliert
(IV), letztere mit flüssigem Bromwasserstoff zur i-Brom-2, 3; 5-tribenzoyl-d-ribofuranose
(V) bromiert und aus dem miftels 5, 6-Dimethylbenzimidazol-silber in organischen
Lösungsmitteln, vorzugsweise siedendem Xylol, und saurer Hydrolyse erhaltenen Umsetzungsgemisch
das ß-Ribazol abtrennt.
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Auch aus einem Gemisch aus Adenosin, Uridin und Cytidin, das man nach
K. Dimroth, L. Jaenicke und D. Heinzel (A. 566, S. 2o6 [195o]) durch Hydrolyse von
Hefenukleinsäure mit Bleihydroxyd und Abtrennung des- Güanosins leicht erhalten
kann, ist es möglich, nach Ermittlung einer geeigneten Menge Benzoylchlorid zur
Benzoylierung und Hydrolyse unter den angegebenen Bedingungen 2, 3, 5-Tribenzoyl-d-ribose
zu gewinnen. -Die 2, 3, 5-Tribenzoyl-d-ribose (III) lag zunächst nur als Sirup vor.
Es gelang auch, aus dem in wenig Dipropyläther gelösten Sirup durch Animpfen kristallisierte
z, 3, 5-Tribenzoyl-d-ribose zu gewinnen. Diese wie der Sirup ergaben bei der Acetylierung
mit Essigsäureanhydrid in Pyridin eine sofort kristallisierende i - Acetyl - 2,
3, 5 - tribenzoyl - d -ribose (IV) (Schmelzpunkt 129 bis 13o°). Sie stellt vermutlich
die ß-Form dar. Die Ausbeute beträgt, bezogen -auf Adenosin, 43 °/o der Theorie.
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Zur Herstellung von i-Brom-2, 3, 5-tribenzoyl-dribose (V) (Benzobromribofuranose)
wurde zunächst versucht, nach der üblichen Methode zür Herstellung von Acetobromzucker
mit 1113r-Eisessig entsprechend einer Vorschrift von R. Jeanloz, H. G. Fletcher
jr. und C. S. Hudson (J. Am. Chem. Soc., 7o, S. 4052, [i948]) für Benzobromribopyranose
zu verfahren. Dabei erhielt man aber nur kristallisierte 2, 3, 5-Tribenzoyl-d-ribose
(III). Diese diente zum Animpfen des ursprünglich bei der Hydrolyse von Tetrabenzoyladenosin
erhaltenen Sirups von 2, 3, 5-Tribenzoyld-ribose. Durch Verwendung von flüssigem
Bromwasserstoff, mit dem zuerst H. Sc.hlubach und E. Wagenitz (Z. Physiol. Chem.,
213, S. 87 [1932]) bei der Herstellung von Acetobrom-d-galaktofuranose sowie später
auch A. R. Todd und Mitarbeiter (J. A. Chem. Soc., London, 1947, S.1052) bei Tetraacetylribofuranose
Erfolg hatten, gelang die Gewinnung von Benzobromribofuranose. Die Verbindung konnte
wegen ihrer Zersetzlichkeit nicht genügend gereinigt werden und kristallisierte
nicht.
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Zur Synthese von ß-Ribazol (VI) wurde die Benzobromribofuranose mit
5, 6-Dimethylbenzimidazol-silber in siedendem Xylol umgesetzt. Als Hauptreaktionsprodukt
bildete sich Tetrabenzoyl-d-ribofuranose, die gleiche Verbindung, die durch Benzoylierung
von 2, 3, 5-Tribenzoyl-d-ribose erhalten worden war. -Ihre Entstehung kommt auf
folgendem Wege zustande: Die Benzobromribofuranose ist in siedendem Xylol wenig
stabil. Die bei ihrem Zerfall frei werdende Benzoesäure gibt mit Dimethylbenzimidazol-silber
Silberbenzoat, das schneller mit Benzobromribofuranose reagiert als das Dimethylbenzimidazol-silber.
Durch geeignete Aufarbeitung (Hydrolyse des Reaktionsproduktes mit 6 n-Salzsäure)
gelang es aber, ß-Ribazol zu isolieren. Dieses .kristallisierte sofort. Das Rohprodukt
schmolz bei 198°, und durch einmaliges Umkristallisieren aus absolutem Methanol
stieg der Schmelzpunkt auf 2o2 bis 2o3°; Schmelzpunkt des Pikrates 192°. Die scharfen
und höheren Schmelzpunkte des ß-Ribazols und seines Pikrates rin Gegensatz zu den
bisher erhaltenen Präparaten sind auf einwandfrei fixierte ß-Konfiguration und furanoide
Struktur zurückzuführen. Beispiel i a) 2, 3, 5-Tribenzoyl-d-ribofuranose Man löst
io g Adenosin durch Kochen unter Rückfluß in 500 ccm trockenem Pyridin. Nach
dem Abkühlen werden 18 ccm Benzoylchlorid zugefügt. Das Umsetzungsgemisch wird 2
Tage im Brutschrank bei 38° gehalten. Nach dem Einengen im Vakuum bei 7o Torr auf
etwa 7o ccm wird mit viel Wasser versetzt. Es scheidet sich ein Sirup aus. Nach
dem Klarwerden gießt man die wäßrige Schicht ab, der Rückstand wird mit Wasser auf
dem siedenden Wasserbad erhitzt und der Sirup durchgerieben. Nach dem Dekantieren
des Waschwassers versetzt man mit kaltem Wasser, wobei der äixmp erstarrt. Dieser
wird zerkleinert, abgesaugt, mit Wasser gewaschen und an der Luft bei etwa 30° getrocknet.
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Man erhitzt das feste Produkt mit 1 1 2 n-H,SOa und 250 ccm
n-Dipropyläther unter starkem Rühren 24 Stunden auf dem siedenden Wasserbad. Nach
dem Abkühlen wird das noch nicht hydrolysierte benzoylierte Adenosin wieder fest.
Die zwei Schichten werden im Scheidetrichter getrennt, die Schwefelsäure wird in
den Kolben zurückgegeben, die Dipropylätherlösung zweimal mit 2 n-Sodalösung und
zweimal mit Wasser- ausgeschüttelt, der Dipropyläther bei Normaldruck abgedampft
und wieder in den Kolben gegeben. Man wiederholt die Hydrolyse und Aufarbeitung
in gleicher Weise (der Sirup war vollständig
in Lösung gegangen).
Die noch in. 4o ccm Dipropyläther gelösten Abdampfrückstände liefern bei 24stündigem
Stehen nach Animpfen 0,25 g kristallisierte 2, 3, 5=Tribenzoyl-d-ribofuranose.
(Diese Menge erhöht sich bei längerem Stehenlassen.) Schmelzpunkt 138 bis 14o° nach
Waschen mit Äther und Petroläther; (4 Tage: c i in go°/oigem Pyridin). Nach Um-
(c 1,16 in Chloroform); +53 -+- 42,8° kristallisieren aus Dipropyläther Schmelzpunkt
i43°,
(c o,9 in Chloroform); +7g,2 -r- +86,i° (2 Tage; c 1,o in go°/oigem Alkohol). Nach
zweimaligem Umkristallisieren aus Alkohol Schmelzpunkt 132 bis 134°,
(c o,84 in Chloroform).
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C2EH22O$ (462,4) Berechnet C 67,52,H 4,8o, gefunden C 67,70,
H 4,88. b) i-ß-Acetyl-2, 3, 5-tribenzoyl-d-ribofuranose Nach Abtrennung der auskristallisierten
2, 3, 5-Tribenzoyl-d-ribofuranose wird die Dipropylätherlösung im Vakuum zur Trockne
eingedampft, der Rückstand durch Zugabe von trockenem Xylol und Wiederverdampfen
von Wasser befreit und schließlich noch im Vakuum bei ioo° i Stunde lang getrocknet.
Man erhält 13,5 g eines glasharten, fast farblosen Sirups. Man löst ihn in ioo ccm
trockenem Pyridin und läßt ihn mit 8 ccm Essigsäureanhydrid i Tag bei Zimmertemperatur
stehen. Nach dem Eingießen in Wasser erstarrt das ausgeschiedene Öl beim Anreiben
sofort. Es wird in der gerade nötigen Menge siedendem Alkohol gelöst, aus dem beim
Erkalten 8,1 g (= 43 °/o der Theorie, auf Adenosin bezogen und ohne Berücksichtigung
der auskristallisierten 2, 3, 5-Tribenzoylribofuranose) i-ß-Acetyl-2, 3, 5-tribenzoyl-d-ribofuranose,
Schmelzpunkt 128 bis 12g°, auskristallisieren. Die Verbindung ist in den meisten
organischen Lösungsmitteln gut löslich. Durch Acetylieren der aus Dipropyläther
auskristallisierten 2, 3, 5-Tribenzoyld-ri$ofuranose wird dieselbe Verbindung erhalten.
,' a]D + ?3,9± 2° (c 1,6 in Pyridin).
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C28H2403 (5045) Ber. C 66,66, H 4,8o, Acetyl 8,53, gef. C 66,7o, H
4,89, Acetyl 8,25. c) Benzobrom-d-ribofuranose Auf 5 g i-ß-Acetyl-2, 3, 5-tribenzoyl-d-ribofuranose
wird die aus 2o ccm Brom erhaltene Menge HBr durch Kühlung mit flüssiger Luft kondensiert.
Nach Beendigung der Bromwasserstoffentwicklung wird die Kühlung entfernt, worauf
der in fester Form über der Riboseverbindung liegende Bromwasserstoff zu schmelzen
beginnt. Durch Schütteln erhält man eine klare, fast farblose Lösung. Den Bromwasserstoff
läßt man absieden, wobei die Benzobromribofuranose als Sirup ausfällt. Im Vakuum
entfernt man den Bromwasserstoff so weit wie möglich. Man löst nun das Produkt zweimal
in der eben notwendigen Menge wasserfreiem Äther und fällt wieder mit Petroläther,
worauf das überstehende Äther-Petroläther-Gemisch abgegossen wird. Schließlich löst
man nochmals in Äther auf und dampft im Vakuum ein (Badtemperatur nicht über 25°).
Zuletzt wird noch i Stunde an der Hochvakuumpumpe gehalten. Auf diese Weise erhielt
man ein Produkt, das anfänglich kaum nach Bromwasserstoff riecht. Die Verbindung
wird so bald wie möglich- weiterverarbeitet. Die Substanz ist leicht löslich in
Chloroform, Äther, Aceton, schwerer in Methanol und unlöslich in Petroläther.
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C2sH2iO7Br (525,3) Berechnet Br 15,21, gefunden Br 16,95.
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d) 5, 6-Dimethylbenzimidazol-i-ß-d-ribofuranosid (ß-Ribazol) i. (Nach
der Silbersalzmethode). Der aus 5 g Acetyltribenzoyl-ribofuranose erhaltene Sirup
von Benzobromribofuranose wird in 25 ccm trockenem Xylol gelöst und mit 4 g 5, 6-Dimethylbenzimidazol-süber
30 Minuten unter Rückfluß erhitzt. Nach dem Abkühlen wird filtriert und mit
Xylol nachgewaschen. Das Xylol wird im Vakuum verdampft und der Rückstand zur Entfernung
von Dimethylbenzimidazol fünfmal mit ioo ccm siedendem Wasser extrahiert. Dez verbleibende
Sirup wird dreimal mit je ioo ccm 6 n-Salzsäure unter Rühren 6 Stunden bei ioo°
behandelt. Die salzsauren Lösungen werden zur Entfernung von Benzoesäure zweimal
mit Äther ausgeschüttelt; hierauf werden die wäßrigen Lösungen im Vakuum zur Trockne
verdampft. Man nimmt den Rückstand in ioo ccm Wasser auf und schüttelt ihn noch
zweimal mit Äther durch. Die wäßrige Lösung wird so lange mit Silbercarbonat geschüttelt,
bis keine Chlorionen mehr nachweisbar sind. In Lösung gegangenes Silber wird mit
Schwefelwasserstoff entfernt. Nach Behandlung mit etwas Kohle wird filtriert. Die
nun völlig klare, farblose wäßrige Lösung wird im Vakuum zur Trockne verdampft und
der Rückstand in heißem absolutem Methanol gelöst.
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Beim Einengen kristallisiert das ß-Ribazol als farbloser Körper vom
Schmelzpunkt 1g8° aus. Die Ausbeute beträgt etwa Zoo mg --- 3,7 °/o der Theorie,
auf die eingesetzte i-Acetyl-2, 3, 5-tribenzoylribofuranose bezogen.
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Durch Umkristallisieren aus absolutem Methanol steigt der Schmelzpunkt
auf 2o2 bis 2o3°.
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Die Verbindung ist löslich in Wasser, Methanol, Alkohol, unlöslich
in Äther und Petroläther.
(c 1,2 in Pyridin). CI4HieO4N2 (278,3) Berechnet N 1o,28, gefunden N 1o,21.
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Zur Identifizierung wird die möglichst konzentrierte Lösung in Methanol
mit kaltgesättigter wäßriger Pikrinsäurelösung versetzt. Im Verlauf von 2 Tagen
kristallisiert das Pikrat aus. Nach Umkristallisation aus Methanol Schmelzpunkt
1g2°.
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C2oH210iiNs (5074) Berechnet C 47,37, H 4,15, gefunden C 47,37,H 4,25.
2. (Nach der Quecksilbersalzmethode). Die aus 3 g 5, 6-Dimethylbenzimidazol zu erhaltende
Menge 5,6-Dimethylbenzimidazol-quecksilberchloridwird lufttrocken in 75 ccm Xylol
suspendiert. Nach dem Abdestillieren von 50 ccm Xylol wird auf 8o° abgekühlt
und
die aus 5 g i-Acetyl-2, 3, 5-tribenzoyld-ribofuranose zu erhaltende Menge Benzobromribofuranose,
in 2o ccm Xylol gelöst, zugesetzt. Nach il/2stündigem Erhitzen unter Rückfluß wird
noch heiß filtriert und der Filterrückstand mit Xylol gewaschen. Nach Verdampfen
des Xylols im Vakuum wird der Rückstand fünfmal mit je ioo ccm siedendem Wasser
zur Entfernung von 5, 6-Dimethylbenzirnidazol ausgezogen. Nach Versetzen mit Xylol
wird dieses im Vakuum wieder verdampft und der Rückstand noch 30 Minuten
bei 8o° im Vakuum getrocknet. Der Sirup wird in absolutem Methanol aufgelöst, mit
5 ccm einer 4°/oigen Bariummethylatlösung versetzt und über Nacht im Eisschrank
stehengelassen. Nach Zugabe -von 1,2 ccm 2 n-H2 S04 wird das Methanol im
Vakuum verdampft, worauf der Rückstand mit 250 ccm 6 n-HCl 5 Stunden unter
Rühren auf dem. siedenden Wasserbad zur Zerstörung der Ribose gehalten wird. Zur
Entfernung der abgespaltenen Benzoesäure wird die Lösung nach dem Erkalten zweimal
mit Äther ausgeschüttelt und dann im Vakuum zur Trockne verdampft. Nach der Aufnahme
in 300 ccm Wasser wird noch zweimal mit Äther ausgeschüttelt. Chlorionen
werden mit Sübercarbonat und in Lösung gegangenes Silber mit Schwefelwasserstoff
entfernt. Die Lösung wird zum Sieden erhitzt, mit etwas Kohle versetzt und filtriert.
Nach dem Eindampfen zur Trockne wird der Rückstand in siedendem Methanol aufgenommen.
Nach Filtration hinterbleiben beim Verdampfen o,22 g fast farbloses Material, das,
teilweise kristallisiert ist; Schmelzpunkt i7o bis 175°. Dies entspricht 8 °/o der
Theorie., auf die " eingesetzte Menge i-Acetyl-2, 3, 5-tribenzoyl d-ribofuranose
bezogen. Umkristallisation aus Methanol ergibt als Spitzenfraktion 8o mg, Schmelzpunkt
195 bis igg°. Der Rückstand von dieser Umkristallisation beträgt 130 mg,
Schmelzpunkt 16o bis i7o°. Nach erneuter Umkristallisation aus Methanol erhält man
noch 21 mg, Schmelzpunkt 201 bis 2o2°,
(c i, i in Pyridin).
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Beispiel e a) Tribenzoyl-guanosin Da sich Guanosin in der Kälte oder
bei mäßig über Zimmertemperatur erhöhter Temperatur nur schwer in Pyridin löst,
wird die Benzoylierung bei 6o bis 65° vorgenommen.
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io g Guanosin . werden in 300 ccm wasserfreiem Pyridin auf
6o bis 65° erwärmt. Hierauf werden langsam 24,5 g Benzoylchlorid (5 Mol) eingetropft.
Nach etwa 2 Stunden ist das Guanosin vollständig in Lösung gegangen. Nachdem weitere
3 Stunden bei 4o° gerührt werden, läßt man das Ganze über Nacht bei 2o° stehen.
Nach Abfiltrieren von etwas ausgefallenem Pyridin-chlorhydrat wird im Vakuum auf
50 ccm eingeengt. Nach Versetzen mit i l Wasser fällt ein Sirup aus, der
nach Dekantieren auf dem siedenden Wasserbad mit Wasser gut durchgerieben wird.
Nach dem Erkalten wird abgesaugt. Das amorphe Rohprodukt wiegt etwa 25 g.
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Aus Dioxan wird eine Probe in schönen--farblosen Nadeln vom Schmelzpunkt
259 bis 261° erhalten;
(c i,oi in Pyridin). . CstH250aN5 (5955) Berechnet C 62,52,H 4,23, gefunden C 62,oo,
H 4,30. Das Produkt hat die Formel:
b) i-ß-Acetyl-2, 3, 5-tribenzoyl-d-ribofuranose io g Tribenzoyl-guanosin werden
mit 500 ccm 3 n-Schwefelsäure, 250 ccm Dioxan und 25o ccm Dipropyläther
unter starkem Rühren im siedenden Wasserbad erhitzt. Nach einigen Stunden ist die
Verbindung vollständig in Lösung gegangen. Nach 8 Stunden läßt man erkalten, die
Dipropylätherschicht wird abgetrennt und .zweimal: mit 2 n-Sodalösung sowie zweimal
mit Wasser ausgeschüttelt. Nach dem Abdampfen des Dipropyläthers versetzt man den
sirupösen Rückstand zur Entwässerung mit Xylol, das wieder abdestilliert wird.
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Der Sirup wird sodann noch i Stunde bei ioo°/ 16 mm getrocknet, in
ioo ccm Pyridin gelöst und mit 4 ccm Essigsäureanhydrid 2 Tage bei Zimmertemperatür
stehengelassen. Nach Zugabe von Wasser fällt ein Öl aus, das rasch erstarrt. Nach
dem Waschen mit Wässer und Trocknen erhält man 4,3 g (- 50 % der Theorie) rohe i-Acetyl-2,
3, 5-tribenzoyl-d-ribofuranose. Nach dem Umkristallisieren aus wenig Alkohol Schmelzpunkt
126 bis 127°; (c 1,05 in Pyridin).
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Die Weiterverarbeitung zu ß-Ribazol erfolgt gemäß Beispiel i.