DK147938B

DK147938B - Fremgangsmaade til forestring af en aminocarboxylsyre

Info

Publication number: DK147938B
Application number: DK263675AA
Authority: DK
Inventors: Walfred Spencer Saari; Stella Wang King
Original assignee: Merck & Co Inc
Priority date: 1974-06-25
Filing date: 1975-06-11
Publication date: 1985-01-14
Also published as: ATA480475A; HK6780A; ZA754041B; DK263675A; IE41482L; NO144567C; AU8221775A; GB1464328A; JPS5921862B2; NO144567B; SE7506730L; FR2276291A1; NO752090L; AT350530B; DK147938C; SE436353B; CH613184A5; DE2528069C3; NL7506958A; YU39533B

Description

i 147938

Den foreliggende opfindelse angår en fremgangsmåde til forestring af en organisk aminocarboxylsyre indeholdende en enkelt ubeskyttet aminogruppe af den i indledningen til krav 1 angivne art.

Det er kendt, at carboxylsyrer kan forestres ved omsætning med alkyleringsmidler. Det er endvidere kendt, at sådanne alky-leringsmidler fortrinsvis reagerer med aminogruppen i aminocarboxylsyre, og at reaktionen således er uegnet til fremstilling af aminocarboxylsyreestere, med mindre aminogruppen først blokeres med en midlertidig blokerende gruppe. Hvis en sådan blokerende gruppe skal anvendes ved reaktionen, bliver fremstillingen af esteren en tretrinsproces, fordi aminogruppen først må blokeres, hvorefter esteren må dannes, og til sidst må den blokerende gruppe fjernes. Fra J. Org. Chem. 31^ (1966), side 1996 - 1997 kendes en fremgangsmåde til fremstilling af alkyl-ethere og alkylestere af tyrosin uden midlertidig beskyttelse af aminogruppen, hvorved tyrosinet omsættes med alkyleringsmidlet i et aprotisk opløsningsmiddel. En forestring af carbo-xylgruppen kan ved denne fremgangsmåde kun opnås samtidig med en forethring af hydroxylgruppen, og til opnåelse af forestringen er en ret koncentreret natriumhydroxidopløsning nødvendig.

Det har nu vist sig, at aminocarboxylsyrer indeholdende en enkelt ubeskyttet aminogruppe i højt udbytte og i et enkelt trin uden brug af base kan forestres ved omsætning med et alkyle-ringsmiddel i et aprotisk opløsningsmiddel.

Fremgangsmåden ifølge opfindelsen er ejendommelig ved det i den kendetegnede del af krav 1 anførte. Ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen omsættes en organisk aminocarboxylsyre indeholdende en enkelt ubeskyttet aminogruppe med et organisk alky-leringsmiddel indeholdende mindst en gruppe med delformlen:

» 1 -CH-X

2 147938 hvor er chlor, brom eller iod, i et aprotisk opløsningsmiddel, idet reaktionen udføres uden tilstedeværelse af en stærk base.

Aminosyren med en enkelt ubeskyttet aminogruppe har fortrinsvis formlen:

R1-alkylen-COOH

nh2 hvor R1 er et organisk radikal, medens alkyleringsmidlet fortrinsvis har formlen: 1 3

X -CH-R

i2 1 2 hvor X er chlor, brom eller iod, R er hydrogen eller et orga- 3 nisk radikal, og R er et organisk radikal.

Esterifikationen udføres under i og for sig kendte betingelser. Sædvanligvis benyttes en temperatur mellem -20°C og 150°C, idet en temperatur på 0-120°C foretrækkes. Især foretrækkes en reaktionstemperatur på 20-100°C. Hvis der anvendes forskellige opløsningsmidler, kan temperaturen variere noget inden for de angivne områder. Hvis man f.eks. anvender dimethylsulfoxid, foretrækkes en temperatur mellem 20°C og 60°C, medens man ved anvendelse af dimethylformamid fortrinsvis benytter temperaturer mellem 50°C og 100°C.

Som tilfældet er ved de fleste esterifikationsprocesser foretrækkes et forhold på et ækvivalent syre til et ækvivalent alkyleringsmiddel. Forholdet kan dog varieres inden for vide grænser, men de bedste resultater opnås med et forhold på mellem 0,75 og 5 ækvivalenter syre for hvert ækvivalent alkyleringsmiddel. Et særligt foretrukkent område er 0,9 - 1,25 ækvivalenter 3 147938 syre for hver ækvivalent alkylerinqsmiddel. Når der anvendes et overskud af det ene reagens, er det sædvanligvis hensigtsmæssigt at udvinde og recirkulere dette reagens i processen.

Ved gennemførelse af sådanne reaktioner er det hensigtsmæssigt at anvende syrebindende midler, såsom natriummethoxid, natrium-carbonat eller triethylamin. Selv om syrebindende midler kan anvendes ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen, er de sædvanligvis ikke nødvendige, og de benyttes i almindelighed ikke.

Ved en foretrukken udførelsesform har aminosyren formlen:

R1-alkylen-C00H

nh2 hvor R"*· er en organisk gruppe, som kan indholde en eller flere af en vilkårlig type substituenter, bortset fra NH2· Sådanne substituenter kan f.eks. være OH, N02, halogen eller CN. Ved endnu en foretrukken udførelsesform for opfindelsen har aminosyren formlen:

Alkyl

! I

R -alkylen-C -COOH

nh2

Blandt forskellige aminosyrer, der forestres ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen, skal nævnes følgende: L-3-(3,4-dihydroxyphenyl)-2-methylalaniη D,L-3-(3,4-dihydroxyphenyl)-2-methylalaniη 2-methyl-3-phenylalanin 2-methylalanin glycin alanin og m-fluortyrosin.

4 147938

Udtrykket "organisk alkyleringsmiddel" dækker enhver organisk forbindelse, der indeholder —CH-X^, hvor X1 er chlor, brom eller iod. Sådanne alkyleringsmidler er i og for sig velkendte. Ifølge en foretrukken udførelsesform har alkyleringsmidlet formlen: 1 3

X -CH-R

i2 1 2 hvor X er Cl, Br eller I, R er hydrogen eller en organisk grup- 3 2 3 pe, og R er en organisk gruppe. Grupperne R og R kan indeholde enhver substituent. Eksempler på forskellige alkyleringsmidler, der kan anvendes, er følgende: N-(2-chlorethyl)-2,2,2-trif luoracetamid N-(2-chlorethyl)-nicotinamid a-chlorethylpivalat 1.2- dibromethan.

1.3- dihrompropan 1- chlor-1-succinimidopropan N-chlorme thyIglutarimi d N-chlormethylsaccharin 2- chlormethyl-l-methylimidazol 5-chlormethyl-l-methylhydantoin 2-phenoxyethyliodid N-(2-iodethyl)-succinimid 2-chlorethylacetat N- C 2-bromethyl)-henzamid N-(chlormethyl)-naphthalimid 2- acetamidoethyl-p-toluensulfonat 3- acetamidopropyl-methansulfonat 2-methylthioethyl-p-brombenzensulfonat og 2-chlorethyl-methylether.

5 147938

Udtrykket "aprotisk opløsningsmiddel" er velkendt og betegner et opløsningsmiddel, som er på væskeform under reaktionsbetingelserne, som i det mindste delvis opløser reagenserne, og som ikke let afgiver eller optager en proton. Medens det apro-tiske opløsningsmiddel blot skal opfylde disse betingelser, foretrækkes det som opløsningsmiddel ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen at anvende dimethylsulfoxid, dimethylformamid, hexamethylphosphoramid, tetramethylurinstof, acetonitril eller blandinger heraf. Særlig foretrukne aprotiske opløsningsmidler er dimethylsulfoxid og dimethylformamid.

Fremgangsmåden ifølge opfindelsen skal i det efterfølgende illustreres nærmere ved hjælp af nogle udførelseseksempler. Alle dele i eksemplerne er angivet efter vægt, med mindre andet er nævnt. Hvis det er angivet, at en forbindelse har L-stereo-konfiguration, betyder det, at forbindelsen i det væsentlige består af ren L-isomer (d.v.s. over 99,9% rent).

EKSEMPEL 1

Præparation af p-nitrobenzyl-2-methvl-5-phenvlalaninat-fumarat

En opløsning af 895 mg (5,0 mmol) D,L-a-methylphenylalanin og 1,1 g (5,1 mmol) p-nitrobenzylbromid i 10 ml dimethylsulfoxid omrøres ved 20-25°C i 22 timer. Dimethylsulfoxid fjernes ved omrøring tre gange med 50 ml ethylether og fradekantering af ethyletheren. Remanensen opløses i 10 ml vand, fast natriumcarbonat tilsættes til en pH-værdi på 8, og den dannede ester extraheres i 25 ml ethyl-acetat. Efter vask med vand, tørring over vandfri natriumsulfat og filtrering fjernes opløsningsmidlerne under reduceret tryk (15-20 mm Hg) ved 35-40°C til dannelse af 1,1 g urent produkt.

Den olieagtige remanens opløses i 15 ml ethylether og vaskes med 10 ml 1 N saltsyre efterfulgt af 10 ml vand. De vandige extrak-ter forenes, fast natriumcarbonat tilsættes til en pH-værdi på 8, og uopløseligt organisk materiale extraheres i 15 ml ethylacetat.

6 147938

Efter vask af ethylacetatéxtrakten med 10 ml vand og tørring-over vandfrit natriumsulfat og filtrering, fjernes opløsningsmidlerne under reduceret tryk (15-20 mm Hg) ved 35-40°C til dannelse af den basiske ester som en viskos olie. Denne base omdannes til et krystallinsk fumaratsalt ved omsætning med 0,5 g fumarsyre i 50 ml 80% ethanol-20^ ethylacetat-opløsning efterfulgt af udfældning med hexan. To tilsvarende omkrystallisationer af ethanol-ethyl-acetat-hexan giver en analytisk prøve af p-nitrobenzyl-2-methyl- 3-phenyl-alaninat-fumarat, smp: 157,7-160,7°C.

Anal. beregnet for C,^H,fiN^0o.CAH.0L: C, 61,28; H, 5,41; N, 7,52 Fundet: C, 61,33; H, 5,39; N, 7,58 EKSEMPEL 2

Præparation af pivaloyloxymethyl-L-3-(3,4-dihydroxyphenyl)-2-methyl-alaninat-hydro chlorid_

En opløsning af 0,95 g (4,0 mmol) L-3-(3,4-dihydroxyphenyl)-2-methylalanin-sesquihydrat og 0,61 g (4,06 mmol) pivaloyloxymethyl-chlorid i 5 nil dimethylsulfoxid omrøres ved 20-25°C i 23 timer.

Opløsningen fortyndes med 10 ml destilleret vand og føres gennem en kolonne indeholdende 5 g svagt basisk anionbytterharpiks på basisk form. Efter eluering med vand forenes de fraktioner, der giver en positiv ferrichloridprøve, og de sættes til en kolonne af 3 g svagt sur kationbytterharpiks på syreform. Ikke-omsat L-3-(3,4-dihydroxyphenyl)-2-methylalanin elueres med destilleret vand, indtil der er opnået en negativ ferrichloridprøve, hvorefter esteren elueres med 1 N eddikesyre. Esterfraktionen, 50 ml (pH = 3,2) gøres sur til pH = 2,0 med 1 N saltsyre og lyophiliseres ved 0,1 - 0,3 mm Hg i 20 timer til dannelse af pivaloyloxymethyl-L-3-(3,4-dihydroxyphenyl)-2-methylalaninat-hydrochlorid som eddikesyresolvat.

7 147938

Anal. beregnet for C-^gH^NOg*HC1* 1/5 C2H^02: C, 51,11; H, 6,69; N, 3,58

Fundet: C, 52,11; H, 6,49; N, 3,73 EKSEMPEL 3

Præparation af succinimidomethyl-L-3-(3,4-dihydroxyphenyl)-2-methyl-alaninat-hvdrobromid

En opløsning af 1,20 g (5,05 mmol) L-3-(3,4-dihydroxyphenyl)-2-methylalanin-sesquihydrat og 0,96 g (5 mmol) N-brommethylsuccin-imid i 2 ml dimethylsulfoxid omrøres ved 20-25°C i 20-24 timer. Dimethylsulfoxid fjernes ved omrøring med 20 ml ethylether i flere minutter og fradekantering af ethyletheren. Denne extraktionspro-ces udføres tre gange. Remanensen opløses i 25 ml absolut ethanol, og produktet udfældes ved tilsætning af overskud af ethylether.

Denne bundfældningsproces gentages yderligere to gange. Det udfældede produkt extraheres i 50 ml acetone, filtreres fra en lille mængde uopløselig olie, og acetonen fjernes under reduceret tryk (15-20 mm Hg) ved 30-40°C. Remanensen opløses i 10 ml destilleret vand og lyophiliseres ved 0,1-0,2 mm Hg til dannelse af succinimidomethyl-L-3- (3,4-dihydroxyphenyl) -2-methylalaninat-hydrobromid som et hvidt pulver, Rf = 0,72 ved tyndtlagschromatografi (fluorescerende silica-gel-plade udviklet med en opløsning af lige dele (efter rumfang) n-butanol, eddikesyre, vand, benzen og acetone).

Anal. beregnet for ci5Hi8N2°6‘HBr*1/2H20*1/3 C2H6OS: C, 42,94; H, 5,06; N, 6,39 Fundet: C, 42,83; H, 5,31; N, 6,17 EKSEMPEL 4

Præparation af a-succinimidoethyl-L-3-(3,4-dihydroxyphenyl)-2-methylalaninat-hvdrochlorid_______

En opløsning af 0,95 g (4,0 mmol) L-3-(3,4-dihydroxyphenyl)-2- 8 147938 methylalanin-sesquihydrat og 0,65 g (4,0 mmol) N-(a-chlorethyl)-succinimid i 5 ml dimethylsulfoxid omrøres ved 20-25°C i 23 timer. Opløsningen fortyndes med 10 ml destilleret vand og føres gennem en kolonne indeholdende 5 g svagt basisk aniohbytterharpiks på basisk form. Efter eluering med vand. for-ones de fraktioner, som giver en positiv ferrichloridprøve, og de sættes til en kolonne med 3 g svagt sur kationbytterharpiks på syreform. Ikke-omsat L-3-(3,4-dihydroxyphenyl)-2-methylalanin elue-res med destilleret vand, indtil der opnås en negativ ferrichloridprøve, og esteren elueres derefter med 1 N eddikesyre. Esterfraktionerne, 55 ml (pH = 3,2) behandles med IN saltsyre til pH = 2,0 og lyophiliseres ved 0,1-0,3 mm Hg i 20 timer til dannelse af a-succinimidoethyl-L-3-(3,4-dihydroxyphenyl)-2-methyl-alaninat-hydrochlorid-eddikesyre-solvat.

Anal. beregnet for Gi6H20N2o6*hc1*1/3 c2h4o2: C, 50,96; H, 5,73; N, 7,13 Fundet: C, 50,48; H, 6,13; N, 6,77 EKSEMPEL 5

Præparation af benzyl-L-3-(3.4-dihvdroxyphenvl)-2-methvlalaninat

En blanding af 2,38 g (0,010 mol) L-3-(3,4-dihydroxyphenyl)-2-methylalanin-sesquihydrat, 1,27 g (0,010 mol) benzylchlorid og 25 ml dimethylformamid opvarmes til 100°C i 5 timer og henstilles derefter til afkøling. Efter fjernelse af hovedparten af dimethyl-formamid under reduceret tryk (15-20 mm Hg) ved 40-50°C omrøres remanensen med 20 ml ethylether ved 20°C i 10-20 minutter, og etheren fjernes ved dekantering. Ethyletherextraktionen udføres flere gange. Den hygroskopiske remanens opløses derefter i 200 ml af en 10$ ethanol-90$ ethylacetat-opløsning (efter rumfang), 5 ml mættet natriumcarbonatopløsning og 5 g fast natriumcarbonat tilsættes, og blandingen omrøres under nitrogen i 5 minutter. 5 g vandfrit magnesiumsulfat tilsættes, og efter tørring i 10 minutter filtreres. Opløsningsmidlerne afdampes under reduceret tryk

V

9 147938 (15-20 mm Hg) ved 25-30°C og tørres ved 56°C i 20 timer ved 0,2 mm Hg, hvorved fås benzyl-L-3-(3, 4-dihydroxyphenyl)-2-methyl-alaninat som dimethylformamid-solvat, Rf = 0,61 (tyndtlagschro-matografi, fluorescerende silica-gel-plade, 25% methanol-75% chloroform (efter rumfang) opløsningsmiddel).

EKSEMPEL 6

Præparation af 1.3-propvlen-bis-(2-methyl-3-phenvl-alaninat)

En blanding af 1,8 g (10 mmol) a-methylphenylalanin og 1,0 g (5,0 mmol) 1,3-dibrompropan i 10 ml dimethylsulfoxid omrøres ved 60°C i 6 timer, idet opløsningen bliver komplet efter opvarmning til 6o°C i 3 timer. Efter afkøling tilsættes 150 ml vand efterfulgt af en mættet vandig opløsning af natriumcar-bonat, indtil pH-værdien er 8. Produktet extraheres i 50 ml ethylacetat. Extrakten vaskes fire gange med 15 ml portioner vand, tørres over vandfrit natriumsulfat, filtreres og inddampes under reduceret tryk (15 - 20 mm Hg) ved 35 - 40 °C til dannelse af 1,4 g (70,5%) næsten ren bis-ester i form af en olie. En analytisk prøve fås ved ved silica-gel-chromatografi.

Til en kolonne indeholdende 60 g silica-gel sættes 1,2 g u-ren bis-ester opløst i 3 ml af en 10% methanol-90% chloroform-opløsning. Ved eluering med 10% methanol-90% chloroform-opløs-ning fås serier af fraktioner. De fraktioner, der viser sig homogene ved tyndtlagschromatografi, forenes og inddampes til uren l,3-propylen-bis-(2-methyl-3-phenylalaninat)ester som en olie, homogen ved tyndtlagschromatografi (fluorescerende silica-gel-plade udviklet med en 10% methanol-90% chloroform-opløsning) Rf = 0,47.

Anal. beregnet for (^H^q^O^: C, 69,32; H, 7,59; N, 7,03

Fundet: C, 68,63; H, 7,60; N, 6,75 147938 ίο EKSEMPEL 7

Præparation af 2-phenoxyethylesteren af g-methyltryptophan

En blanding af 1,18 g (5,0 mmol) a-methyltryptophan og 1,0 g (5,0 mmol) 2-phenoxyethylbromid i 10 ml dimethylsulfoxid omrøres ved 60°C i 5 timer og afkøles derefter til 20-25°C i 13 timer. 150 ml vand tilsættes, efterfulgt af mættet natriumcar-bonatopløsning, indtil pH-værdien er 8. Produktet extraheres i 50 ml ethylether, som derefter vaskes med tre 25 ml portioner vand, tørres over vandfrit magnesiumsulfat, filtreres og inddampes under reduceret tryk (15-20 mm Hg) ved 35-40°C. Remanensen omdannes til et krystallinsk fumaratsalt med 0,6 g fumarsyre i 50 ml 80% ethanol-20% ethylacetat-opløsning efterfulgt af hundfældning med hexan. Efter filtrering og tørring fås 2-phenoxyethylesteren af&-methyltryptophan som hydrogen-fumarat-saltet, smp: 154,8-157,3°C. Yderligere omkrystallisation af det ovennævnte ethanol-ethylacetat-hexan-bundfældnings-system giver en analytisk prøve, smp: 155,8-157,3°C.

Anal. beregnet for 020^22^2^3^41^^ C, 63,43? H, 5,77? N, 6,16 Fundet: C, 63,15? H, 5,74? N, 6,17 EKSEMPEL 8

Præparation af m-chlorbenzvl-2-methylalaninat-hydrogenfumarat

En blanding af 500 mg (5,0 mmol) 2-methylalanin og 800 mg (5,0 mmol) m-chlorbenzylchlorid i 10 ml dimethylsulfoxid omrøres ved 60°C i 6 timer og afkøles derefter til 20-25°C i løbet af 12 timer. Der tilsættes 150 ml vand efterfulgt af en mættet natrium-carbonatopløsning, indtil pH-værdien er 8. Produktet extraheres 11 147938 i 50 ml ethylether , extrakten vaskes med fire 25 ml portioner vand, tørres over vandfrit magnesiumsulfat, filtreres og inddampes under reduceret tryk (15-20 mm Hg) ved 35-40°C. Remanensen omdannes til hydrogenfumaratsaltet med 0,40 g fumarsyre i 25 ml 80% ethanol-20% ethylacetat-opløsning efterfulgt af udfældning med hexan. Efter filtrering og tørring fås m-chlorbenzyl-esteren af 2-methylalanin som hydrogeiifumarat-saltet indeholdende et ækvivalent fumarsyre som co-precipitant, smp: 144,0-149,0°C. Yderligere omkrystallisation af ovennævnte ethanol-ethylacetat-hexan- blanding giver en analytisk prøve.

Anal. beregnet for C^H^CUIO .CqHqOqS C, 49,63; H, 4,82; N, 3,05 Fundet: C, 49,10; H, 4,84; N, 2,63 EKSEMPEL 9

Præparation af benzylphenylalaninat-hydrochlorid

En blanding af 1,65 g (10 mmol) racemisk phenylalanin og 1,27 g (10 mmol) benzylchlorid i 10 ml dimethylsulfoxid omrøres ved 60°C i 7 timer og henstilles til afkøling. Dimethylsulfoxid fjernes ved omrøring fire gange med 25 ml ethylether og fradekantering af ethyletheren. Remanensen omrøres med 25 ml varm ethanol, filtreres fra uopløseligt stof, og filtratet elueres med 100 ml ethylether til udfældning af esterhydrochloridet. Efter filtrering og tørring fås i det væsentlige rent benzylphenylalaninat-hydrochlorid. Ved omkrystallisation fra en varm blanding af 8 ml vand og 1 ml 0,1 N saltsyre fås en analytisk prøve, smp.: 190,5 - 192,5 °C.

Anal. beregnet for Cl6H17N02‘ HC1: C, 65,86; H, 6,22; N, 4,80 F^det: C, 65,71; H, 6,13; N, 4,75 EKSEMPEL 10

Præparation af l-naphthvlmethvl-3-aminopropionat-hydrogen-fumarat En blanding af 0,89 g (10 mmol) 3-aminopropionsyre og 1,77 g (10 12 147938 mmol) 1-chlormethylnaphthalen i 10 ml dimethylsulfoxid omrøres ved 60°C i 7 timer. 80 ml vand sættes til den afkølede reaktionsblanding efterfulgt af en mættet natriumcarbonatopløsning, indtil pH-værdien er 8. Produktet extraheres i 50 ml ethylether, som derpå vaskes med tre 20 ml portioner vand. Efter tørring extraheres etheren over 12 g vandfrit natriumsulfat og filtreres direkte i en opløsning af 1,0 g fumarsyre i 30 ml methanol, idet opløsningsmidlerne fjernes under reduceret tryk (15-20 mm Hg) ved 35-40°C. Remanensen omkrystalliseres ved opløsning i 25 ml varm methanol og udfældning med 50 ml ethylacetat til dannelse af l-naphthylmethyl-3-aminopropionat-hydrogenfumarat, smp: 160,7-162,7°C. En analytisk prøve, smp: 159,2-161,2°C, fås efter omkrystallisation fra en tilsvarende methanol-ethylacetat-blanding.

Anal. beregn, for C^H^NOg.C^H^O^: C, 62,42; H, 5,82; N, 4,04

Fundet: C, 62,64; H, 5,74; N, 3,79

De ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen fremstillede estere kan anvendes til forskellige formål i afhængighed af deres struktur.

I nogle tilfælde er estrene velegnede som plastificeringsmidler eller modificeringsmidler for syntetiske polyestere eller polyamider.. I andre tilfælde har produkterne pharmaceutisk anvendelsé, såsom antihypertensiv aktivitet.