-
Verfahren zur Herstellung von Pantethein Die Erfindung betrifft ein
Verfahren zur Herstellung von Pantethein, das als der Wachstumsfaktor des Lactobacillus
bulgaricus bekannt ist. Bei einem früher vorgeschlagenen Verfahren zur Herstellung
von Pantethein (Shell, Brown, Peters, Craig, Wittle, Moore, Mc Glohon und Bird,
Journ. of the American Chemical Society, 72 [195o], 5349) wurde Methylpantothenat
mit ß-Mercapto-äthylamin umgesetzt, und die endgültige Isolierung des biologisch
aktiven Materials wurde chromatographisch durchgeführt. Ein solches synthetisches
Verfahren ist nicht gut zur Durchführung im Laboratorium oder im technischen Maßstab
geeignet. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein verbessertes synthetisches
Verfahren zu schaffen, bei welchem gute Ausbeuten an Pantethein erhalten werden.
-
Gemäß der Erfindung wird Pantethein hergestellt, indem man ein gemischtes
Anhydrid von Carboaralkoxy-ß-alanin, z. B. ein Azid R"-O-CO-NH-(CH2)2-CO-N3 (R"
= Aralkyl), oder einen Alkylester von Carboaralkoxy-ß-alanin R"-O-CO-NH-(CH2)2-CO-O-R'
(R' = Alkyl) mit einem ß-Aralkylmercapto-äthylamin R" ' S - (C H2)2 - NH2
in Gegenwart eines inerten organischen Lösungsmittels
umsetzt, wobei
N - (N - Carboaralkoxy-ß-alanyl)-ßaralkylmercapto-äthylamin R"-O-CO-NH-(CH2)2-C0-NH-(CH2)2-S-R"
entsteht, dann die Aralkyl- und Carboaralkoxygruppen durch Hydrolyse abspaltet und
das entstandene N-(ß-Alanyl)-ß-mercapto-äthylamin HJ -(CHZ)2-CO-NH-(CH2)2SH
mit Pantolacton (a-Oxy-ß ß-dimethyl-y-butyrolacton)
behandelt, wobei Pantethein HO -CHz-C(CH3)2-CH(OH)-CÖ-NH-(CH2)2'CO-NH-(CH2)2-SH
entsteht. Das gemischte Anhydrid von Caiboaralkoxy-ßälanin kann ein Azid sein, ein
Chlorid oder ein Schwefelsäureanhydrid. Die Reaktion desselben mit dem ß-Aralkylmercapto-äthylamin
wird. innerhalb des Temperaturbereichs von o bis 2o° ausgeführt. Vorzugsweise arbeitet
man jedoch bei Raumtemperatur, d. h. ungefähr bei 15°. Der Alkylester des Carboaralkoxy-ß-alanins
kann mit dem ß-Aralkylmercaptoäthylamin bei einer Temperatur zwischen 5o und 15o°
kondensiert werden. Als inerte organische Lösungskittel können beispielsweise Chloroform,
Toluol oder Dioxan verwendet werden. Die Reaktion des Zwischenproduktes mit Pantolacton
zur Herstellung des Pantetheins kann bei einer Temperatur im Bereich von io bis
12o° erfolgen; vorzugsweise arbeitet man bei ungefähr ioo°.
-
Bei einer Ausführungsform des Verfahrens nach der Erfindung wurde
Carbobenzyloxy-ß-alanylazid mit ß-Benzylmercapto-äthylamin C6H5 ' CH2 - S -
(CH,), - NH2 umgesetzt, wobei N-(N-Carbobenzyloxy-ß-alanyl)-ß - benzylzfiercapto
- äthylamin C,HS . CH,-- 0-# CO # NH # (CH2)2 # CO .:NH # (CH2)2 # S . CH2 # C6Hs
erhalten wurde, aus welchem die Benzyl- und Carbobenzyloxygruppen durch Reduktion
mit Natrium. oder einem anderen Alkalimetall in flüssigem Ammoniak, und durch anschließende
Hydrolyse abgespalten wurden. Das N-(ß-Alanyl)-ß-mercapto-äthylämin fällt beim Isolieren
aus dem Reaktionsgemisch praktisch rein an. Eine endgültige Reinigung kann durch
Vakuumsublimation herbeigeführt werden. Das N-(ß-Alanyl)-ß-mercapto-äthyla.min wurde
dann mit Pantolacton erhitzt und ergab das Pantethein- in guter Ausbeute.
-
ß-Benzylmercapto-äthylamin kann in praktisch quantitativer Ausbeute
erhalten werden, indem man ß-Bromäthylamin-hydrobromid oder -hydrochlorid mit Benzylmercaptan
in Gegenwart von Natriumäthylat in Alkohol umsetzt. Chloroform kann vorteilhaft
als Lösungsmittel für das Carbobenzyloxy-ßalanylazid verwendet werden.
-
Pantolacton reagiert bei ungefähr cool leicht mit dem N-(ß-Alanyl)-ß-mercapto-äthylamin.
Die Reaktion verläuft aber auch, wenn man die Mischung der Komponenten längere Zeit
bei Raumtemperatur stehenläßt. Praktisch gesprochen kann die Temperatur der Reaktion
zwischen io und 12o° liegen. Die Temperatur von ioo° ist aber vorzuziehen, denn
sie ist mit Rücksicht auf die - größere Geschwindigkeit der Reaktion zweckmäßiger.
-
Die Synthese des Pantetheins gemäß der vorliegenden Erfindung soll
nun an einem Beispiel näher erläutert werden. Die Synthese umfaßt die nachstehend
angegebenen vier Schritte: a) Herstellung des ß-Benzylmercapto-äthylamin-hydrochlorids,
b) Herstellung von N-(N-Carbobenzylöxy-ß-alanyl)-ßbenzylmercapto-äthylamin, c) Herstellung
des N-(ß-Alanyl)-ß-mercapto-äthylamins, d) Herstellung des Pantetheins aus Pantolacton
und N-(ß-Alanyl)-ß-mercapto-äthy lamin. . Beispiel a) ß-Benzylmercapto-äthylarnin-hydrochlörid
C6H5-CH2-S-(CH2)2-NH2-HC1 Es wurde gepulvertes ß-Bromäthylamin-hydrobromid (1o,25
g) einer Lösung von Benzylmercaptan (6,2 g) und Natrium -(2,3 g) in Alkohol (5o
cm3) hinzugefügt. Die entstandene Mischung wurde i1/2 Stunden am Rückflußkühler
in einer Stickstoffatmosphäre erhitzt. Darauf wurde das Natriumbromid abfiltriert
und mit Alkohol gut ausgewaschen. Das Filtrat und die Waschflüssigkeiten wurden
vereinigt, finit kotzentrierter Salzsäure angesäuert und unter vermindertem Druck
bis zur Trockne eingedampft. Der kristalline Rückstand wurde in warmem Isopropylalkohol
aufgelöst, filtriert und unter vermindertem Druck eingedampft. Der verbleibende
Rückstand bestand aus fast reinem ß-Benzylmercapto-äthylaminhydrochlorid (1o,2 g).
` b) N-(N-Carbobenzyloxy-ß-alanyl)-ß-benzylmercapto-äthylamin Eine Lösung von ß-Benzylmercapto-äthylaminhydrochlorid
(5 g) in Wasser (25 cm3) wurde mit einem geringen Überschuß von io°/oiger Natriumhydroxydlösung
behandelt. Das in Freiheit gesetzte ß-Benzylmercapto-äthylamin wurde mit Chloroform
extrahiert und die Lösung - über Natriumsulfat getrocknet. Dazu wurde eine frisch
hergestellte trockene Chloroformlösung von Carbobenzyloxy-ß-alanylazid gegeben,
das aus Carbobenzyloxy-ß-alanyl-hydrazid (6 g) nach der Methode von Sifferd und
du Vigneaud (Journ. of Biological Chemistry, 1o8 [1g35], 753) hergestellt worden
war. Die entstehende gelbe Lösung wurde bei Raumtemperatur 2o Stunden unter Ausschluß
von Feuchtigkeit stehengelassen. Das Chloroform und
die Stickstoffwasserstoffsäure
wurden durch Verdampfen unter vermindertem Druck entfernt, und der kristalline Rückstand
wurde aus wäßngem Alkohol umkristallisiert. Das N-(N-Carbobenzyloxyß-alanyl)-ß-benzylmercapto-äthylamin
bildete Plättchen mit einem Schmelzpunkt von z22 bis z23°. c) N-(ß-Alanyl)-ß-mercapto-äthylamin
Die trockene, fein gepulverte Carbobenzyloxyverbindung (i2 g) aus Stufe b) wurde
portionsweise in flüssiges Ammoniak (etwa i50 cms) eingetragen. Zu der erhaltenen
Suspension wurde Natrium in kleinen Stückchen unter gelegentlichem Umrühren zugesetzt.
Mit dem Auflösen des Natriums. löste sich die suspendierte Carbobenzyloxyverbindung
auf, und es schied sich ein fester Stoff aus. Der Zusatz von Natrium wurde so lange
fortgesetzt, bis die dabei entstehende blaue Färbung der Lösung mindestens 45 Minuten
lang bestehenbleibt. Der Überschuß an Natrium wurde durch Zusatz von Ammoniumchlorid
beseitigt und das Ammoniak durch Absaugen bei vermindertem Druck entfernt. Der Rückstand
wurde in Eiswasser gelöst und die Lösung bis zur Kongorotreaktion mit konzentrierter
Salzsäure angesäuert. Das Unlösliche wurde mit Äther extrahiert und die wäßrige
Lösung unter vermindertem Druck zur Trockne eingedampft. Der trockene pulverförmige
Rückstand wurde unter dreimaliger Zugabe von siedendem Isopropylalkohol (insgesamt
Zoo cm3) extrahiert, der Extrakt noch heiß filtriert und unter vermindertem Druck
eingedampft. Dies wurde mit einem zweiten Anteil (6o cm3) von Isopropylalkohol wiederholt.
Der sirupartige Rückstand (6 g) stellte fast reines N-(ß-Alanyl) ß-mercapto-äthylamin-hydrochlorid
dar. Die Ausbeute war praktisch quantitativ. Eine Lösung des Hydrochlorids (5,8
g) in Methanol (5o cm3) wurde mit einer Lösung von Natrium (o,72 g) in Methanol
(2o cm3) gemischt. Nachdem die Mischung io Minuten bei Raumtemperatur stehengelassen
war, wurde das Natriumchlorid durch Filtration abgetrennt und das Filtrat unter
vermindertem Druck bis zur sirupartigen Konsistenz eingedampft. Der Sirup wurde
in heißem Isopropylalkohol (4o cm3) gelöst, filtriert, und die klare Lösung wurde
zur Trockne eingedampft. Der sirupartige Rückstand kristallisierte beim Stehenlassen.
Das so erhaltene N-(ß-Alanyl) ß-mercapto-äthylamin wies einen Schmelzpunkt von 88
bis 9o° auf und war für die Überführung in Pantethein hinreichend rein. Die Ausbeute
war fast quantitativ. d) Pantethein Eine Mischung von d-(-)-Pantolacton (4759) mit
N-(ß-Alanyl)-ß-mercapto-äthylamin (2g) wurde in einer Stickstoffatmosphäre
auf dem Dampfbad 21/2 Stunden erhitzt. Das harzartige Produkt, welches dabei entstand,
wurde dann unter Äther zu einem feinen Pulver zermahlen, und die letzten Spuren
des Lösungsmittels wurden unter vermindertem Druck entfernt. Die Unteisuchung dieses
Produktes mit Hilfe der Papierchromatographie zeigte, daß es praktisch homogen war.
Die Ausbeute war fast quantitativ.