DK157921B

DK157921B - Fremgangsmaade til fremstilling af 3-indolpyrodruesukker eller 5-oh-derivatet deraf

Info

Publication number: DK157921B
Application number: DK076687A
Authority: DK
Inventors: Giovanna De Luca; Giovanni Di Stazio; Andrea Margonelli; Mario Materazzi; Vincenzo Politi
Original assignee: Polifarma Spa
Priority date: 1985-06-28
Filing date: 1987-02-16
Publication date: 1990-03-05
Also published as: FI870869A0; CA1267148A; DK76687A; FI83772C; ES8800903A1; DK157921C; AU6131386A; JPS62501912A; KR930008227B1; IT8548295A0; FI83772B; FI870869A; BR8606750A; ES556673A0; KR870700603A; DE3673786D1; AU583648B2; IT1184282B; JPH0422909B2; US4808728A

Description

DK 157921 B

Opfindelsen angår en særlig fremgangsmåde til fremstilling af 3-indolpyrodruesyre eller 5-OH-derivatet deraf med formlen:

5 /\ CH2-C0-C00H

H

hvor X er hydrogen eller hydroxy, hvilken fremgangsmåde 10 er ejendommelig ved det i krav l's kendetegnende del anførte.

Der er i litteraturen beskrevet forskellige fremgangsmåder til syntese af 3-indolpyrodruesyre.

Ellinger og Matsouka (Hoppe-Seylers z. 109, 259 15 (1920)) vandt ketosyren ved kondensation af indol-3-al- dehyd og benzoyl-glycin efterfulgt af hydrolyse af reaktionsproduktet (2-phenyl-4-indolyl-methylen-5-oxazo-lon).

Bentley et al. (Biochem. J. 64, 44 (1956)) har i 20 stedet kondenseret indol-3-aldehyd med hydantoin efterfulgt af syrning med svovlsyre.

Kaper et al. (Arch. Bioch. Biophys. 103, 469 (1963)) omsatte, efter kondensation af indol-3-aldehyd med hydantoin, den således vundne forbindelse med bari-25 umhydroxid efterfulgt af syrning med saltsyre.

Sakurai (J. Biochem. 44, 47 (1957)) anvendte me-thylindolacetat som udgangsmateriale ved en reaktion med diethyloxalat.

I US patentskrift nr. 4.551.471 er beskrevet en 30 syntese af 3-indolpyrodruesyre ud fra L-tryptophan under indvirkning af enzymet asparaginat-aminotransferase, vundet fra mytochondria fra dyreorga ner.

Ved ingen af de kendte syntesemetoder opnås 35 3-indolpyrodruesyre i udbytter, der er acceptable for en kommerciel produktion.

DK 157921 B

2

Af de nævnte syntesemetoder kommer den sidstnævnte i US patentskrift nr. 4.551.471 omtalte enzymatiske fremgangsmåde, der benytter L-tryptophan som udgangsmateriale, den forelligende fremgangsmåde nærmest.

5 Ved denne kendte enzymatiske fremgangmåde er effektiviteten imidlertid lav, og de opnåede udbytter ligger på under 5-10%. Endvidere er det opnåede indolpyruvat ikke stabilt i vandig opløsning, hvilket yderligere sænker det effektive udbytte. Endelig kan enzymet ikke være 10 aktivt i organiske opløsningsmidler.

Fremgangsmåden ifølge den foreliggende opfindelse til fremstilling af 3-indolpyrodruesyre eller 5-OH-derivatet deraf er ejendommelig ved, at tryptophan eller 5-hydroxytryptophan med formlen: 15

X '^V<X_rCH2-CH (NH2) -COOH

UJ

H

20 hvor X er som ovenfor defineret, eller en lavere alkyl-ester deraf, omsættes med et pyridinaldehyd i et polært organisk opløsningsmiddel ved en koblingsreaktion i nærværelse af en tertiær aminbase som protonacceptor 25 og dehydratationsmiddel under dannelse som mellemprodukt af en Schiff's base, og reaktionsblandingen hydrolyseres med en stærkt sur vandig opløsning til dannelse af et bundfald bestående i det væsentlige af 3-indolpyrodruesyre eller dens 5-OH-derivat, der isole-30 res.

Denne fremgangsmåde, der giver udbytter på over 50% og op til mere end 70% baseret på den som udgangsmateriale anvendte tryptophanforbindelse, muliggør for første gang kommerciel produktion af syntetisk 35 3-indolpyrodruesyre og 5-OH-derivatet deraf.

Det til den omhandlede fremgangsmåde anvendte tryptophan-udgangsmateriale kan foreligge både i form 3

DK 157921 B

af de individuelle L- og D-isomere og i form af D,L-bland ingen.

Det menes, at reaktionsmekanismen ved den omhandlede fremgangsmåde kan illustreres ved følgende re-5 aktionsskema, hvor TEA er forkortelse triethylamin.

10 15 20 25 30 35 4

DK 157921 B

. . ch2v .cooh cho 5 CH .

i 4- + TEA -> V'NK J, ^*N' H NH2

TRYPTOPHAN

10 * Λν yCOO-lOKf r Π—il CH “H2o 15-► I > W i

η NH

8-C-OH

ό nn' ^ CH2v , COO- Γτεα] + 2! fTf “ V ZnCl2 -> Η· N -%

DBU

CH

30 A

N

35 5

DK 157921 B

^V/CH2\ /C00'M + 5 -* Oj i

Η N

CH

10 1 0

H

15 SCHIFP'S BASE

^V_/CH2x /COOH

20—> ΙΙΓ 1 + [BH+J C1‘ + RX»2

B O

3-INDOLPYRODRUESYRE

25

Det er særligt foretrukket som dehydratiserende middel at anvende i.8-diazabicyclo[5.4.0]-undec-7-en, i det følgende forkortet DBU, eventuelt i nærværelse af 30 et salt indeholdende et metal, der kan danne en stabil binding med reaktions-mellemprodukterne. Særligt foretrukket blandt nævnte salte er zinkchlorid, der antages at danne et kompleks med mellemproduktet ved syntesen.

DBU er en reaktant, der hidtil har været anvendt til 35 helt andre processer, såsom indføring af silangrupper i organiske forbindelser (Tetrahedron Lett. 26, 475, 6

DK 157921 B

1985), esterificering af carboxylsyrer (Bull. Chem.

Soc. Jap. 51, 2401, 1978) eller fremstilling af peptider (Tetrahedron 40, 4237, 1984). Der findes i litteraturen ingen antydning af en anvendelse af DBU som den 5 ved den omhandlede fremgangsmåde tilvejebragte.

Som andre eksempler på tertiære aminbaser, der er velegnede som dehydratationsmidler, kan nævnes triethylamin (TEA) og 1.5.7-triazabicylco[4.4.0]-dec- 7-en (TBD). TBD kan anvendes både frit og bundet til en 10 bærer, såsom polystyren.

Som pyridinaldehydet, der skal omsættes med tryp-tophanforbindelsen, kan navnlig nævnes isonicotinalde-hyd. Et andet velegnet aldehyd er pyridin-2-carboxyal-dehyd (PCA).

15 Det til reaktionen anvendte opløsningsmiddel kan være et vandfrit opløsningsmiddel. Repræsentative for et sådant opløsningsmiddel er dimethylformamid (DMF) og acetonitril. Et vandigt opløsningsmiddel kan også anvendes. Repræsentative herfor er DMF og methanol.

20 Reaktionen kan med godt resultat gennemføres ved rumtemperatur.

Fremgangsmåden ifølge opfindelsen beskrives nærmere i følgende eksempler.

25 Eksempel l

Fremstilling af 3-indolpyrodruesyre ud fra tryptophan Til en suspension af 0,658 g tryptophan i 10 ml dimethylformamid (DMF), der var gjort vandfrit ved passage på molekularsigter eller på neutral aluminiumoxid-30 søjle, blev der under tør nitrogenatmosfære hurtigt sat 0,688 ml isonicotinaldehyd. Der indtrådte en næsten fuldstændig opløsning af suspensionen under fremkomst af en mod gult tenderende farve. Systemet blev afkølet med et isbad, og der blev straks langsomt tilsat 1,0 ml 35 .1.8-diazabicyclo[5.4.0]-undec-7-en (DBU), der forud var opløst i 5 ml DMF, der var gjort vandfrit som ovenfor angivet.

7

DK 157921 B

Opløsningen ændredes fra gul til blodrød.

Reaktionsblandingen blev bragt til rumtemperatur og holdt under omrøring og tørt nitrogen i én nat.

Blandingen blev hældt i et dobbelt så stort vo-5 lumen forud afkølet 1,0 N HCl, idet systemet holdtes under omrøring i 15 minutter. Det blev ekstraheret med ethylacetat (5 x 25 ml). Den organiske fase blev vasket med 0,1 N HCl og derefter med en mættet NaCl-opløsning. Den organiske fase blev tørret på 10 vandfrit Na2S04 i én nat. Den blev filtreret, det organiske opløsningsmiddel blev afdampet, og efter rensning vandtes 329 mg 3-indolpyrodruesyre, udbytte 50% baseret på det indledende tryptophan.

NMR- og IR-analyse og smp. for 3-indolpyrodrue-15 syren stemte overens med data fra litteraturen.

Eksempel 2

Fremstilling af 3-indolpyrodruesyre ud fra tryptophanmethylester-hydrochlorid 20 Til 10 ml DMF eller acetonitril (CH3CN), der var gjort vandfrit ved pasage på molekularsigter eller neutral aluminiumoxidsøjle, blev der sat 300 mg trypto-phanmethylester-hydrochlorid og derefter 0,170 ml triethylamin under tør nitrogenatmosfære, idet systemet 25 holdtes under omrøring i 30 minutter ved rumtemperatur. Igen under tør nitrogenatmosfære blev der hurtigt tilsat 0,280 ml isonicotinaldehyd under omrøring, og der vandtes en bleggul opløsning. Derefter blev der langsomt tilsat 0,5 ml DBU opløst i vandfri DMF-opløs-30 ning. Reaktionsblandingen ændredes fra gul til blodrød .

Systemet holdtes under omrøring og tør nitrogenatmosfære i én nat. Efter dette tidsrum blev blandingen hældt i det dobbelte volumen 1 N HCl og opvarmet 35 til 60 °C under omrøring. Reaktionsblandingen blev afkølet og ekstraheret med ethylacetat (5 x 15 ml). Den 8

DK 157921 B

organiske fase blev vasket successivt med 0,1 N HC1 og en mættet NaCl-opløsning. Den organiske fase blev tørret på Na2S04 i én nat. Der blev filtreret, det organiske opløsningsmiddel blev afdampet, og efter rensning 5 vandtes 155 mg 3-indolpyrodruesyre, udbytte 65% baseret på det indledende tryptophanmethylester-hydrochlorid.

NMR- og IR-analyse og smeltepunkt for 3-indolpy-rodruesyren stemte overens med data fra litteraturen.

10 Eksempel 3

Fremstilling af 3-lndolpyrodruesyre ud fra tryptophanmethylester-hydrochlorid Eksempel 2 fulgtes indtil opnåelsen af den bleggule opløsning. På dette tidspunkt blev der, før tills sætning af DBU, langsomt under omrøring tilsat 96 mg vandfrit ZnCl2· Reaktionsblandingen ændredes fra gul til blodrød.

Ved at gå frem som i Eksempel 2 vandtes 155 mg 3-indolpyrodruesyre i et udbytte på 65% baseret på det 20 indledende tryptophanmethylester-hydrochlorid.

Eksempel 4

Fremstilling af 3-indolpyrodruesyre ud fra L- eller 25 D,L-tryptophan i methanol

Til 34 ml methanol blev der ved rumtemperatur (ca. 20 °C) sat 5 g tryptophan, og under omrøring blev der tilsat 4 ml triethylamin (TEA).

Efter 10 minutter blev der hurtigt under omrø-30 ring tilsat 3,98 ml isonicotinaldehyd (ISNA). Opløsningen ændredes fra mælkehvid til grønligguldgul.

Omrøring blev fortsat i yderligere 15 til 20 minutter. Derefter blev der hurtigt tilsat 2,0 g ZnCl2, og der fremkom et kraftigt gult bundfald. Der blev om-35 rørt kraftigt i yderligere 10 minutter, og 8,07 ml DBU, der forud var opløst i 6 ml methanol, blev tilsat hur- 9

DK 157921 B

tigt dråbevis. Tilsætningerne blev foretaget i løbet af ca. 5 minutter. Der vandtes til slut en orangerød opløsning, der havde en tendens til meget hurtigt at mørkne, samtidigt med at der indtrådte en langsom 5 opløsning af bundfaldet.

Ca. 80-90 minutter efter den sidste tilsætning blev den mørkerøde, for bundfaldet befriede blanding hurtigt dråbevis og under kraftig omrøring sat til ca.

300 ml 1 N HCl, der forud var opvarmet til ca. 55 °C.

10 Der vandtes en klar orange opløsning.

Efter ca. 10 minutters omrøring ved ca. 55 °C indtrådte en betydelig udfældning af et flokkulant gult stof, der havde en tendens til at blive stadigt mere tykt.

15 Efter ca. 30 minutter blev opvarmning stoppet, og blandingen blev henstillet til afkøling til rumtemperatur (ca. 20 °C) under omrøring.

Efter ca. 3 timer blev et kanariegult fast stof frafiltreret ved sugning og vasket gentagne gange, 20 først med 20 ml 1 M HCl/methanol (10:1) og derefter med koldt vand, hvorved vandtes et ikke-surt og ufarvet filtrat.

Dette filtrat anbragtes i en vakuumtørrer i én nat. Der vandtes 3,1 g (ca. 62% udbytte) 3-indolpyro-25 druesyre med 100% renhed (HPLC, NMR, ir, uv overensstemmende).

Eksempel 5

Fremstilling af 5-OH-indol-3-yl-pyrodruesvre 30 (5-OH-IPA)

Ved i det væsentlige samme fremgangsmåde, som beskrevet i eksemplerne i, 2 og 3, blev 5-OH-tryptophan eller 5-OH-tryptophanmethylester-hydrochlorid omdannet til 5-OH-IPA.

35

DK 157921 B

10

Eksempel 6

Til en suspension af 500 mg L-tryptophan i 10 ml methanol blev der sat 0,4 ml TEA ved rumtemperatur under omrøring, idet temperaturen holdtes under 30 °C med et isbad. Efter ca. 10 minutter blev der tilsat 0,4 ml 5 pyridin-2-carboxyaldehyd (PCA). En opløsning af intens gul farve fremkom. Efter 20 minutter blev der tilsat 0,2 g vandfrit zinkchlorid, hvorved fremkom et gult bundfald og en mod orange tenderende opløsning. På dette tidspunkt blev der i små portioner tilsat 0,8 ml DBU 10 opløst i 2 ml methanol, hvorved fremkom en klar blodrød opløsning. Efter 45 minutter blev der tilsat 100 ml 1 M HCl, der var forvarmet til 55-60 °C. Det herved dannede gule bundfald blev vasket og tørret og viste sig at være 3-indolpyrodruesyre i en mængde på. 310 mg (udbytte 15 62%).

Eksempel 7

Til en suspension af 500 mg L-tryptophan i en blanding af 6 ml methanol og 4 ml acetonitril blev der 20 sat 0,4 ml TEA ved rumtemperatur under omrøring. Til denne suspension blev der sat 0,4 ml PCA. Der fremkom en klar bleggul opløsning. Ved tilsætning af 0,2 g vandfrit zinkchlorid fremkom en opalescerende orange opløsning, der holdtes under omrøring efter tilsætning 25 af 0,41 g l.5.7-triazabicyclo[4.4.0]-dec-7-en (TBD) opløst i 2 ml methanol, hvorved farven ændredes til rødlig. Den således vundne methanolopløsning blev dråbevis sat til 100 ml i 1 M HCl, der var forvarmet til 55-60 °C. Der blev observeret en gradvis udfældning af et 30 strågult fast stof, der efter frafiltrering, vask og tørring viste sig at være 3-indolpyrodruesyre i en mængde på 353 mg (udbygge 71%).

Eksempel 8 35

Til en suspension af 500 mg L-tryptophan i 10 ml methanol blev der sat 0,4 ml TEA og 0,4 ml PCA. Til den

Claims

1. Fremgangsmåde til fremstilling af 3-indolpyrodruesyre eller 5-OH-derivatet deraf med 15 formlen: — pCH2-CO-COOH H 20 hvor X er hydrogen eller hydroxy, kendetegnet ved, at tryptophan eller 5-hydroxytryptophan med formlen: 25 -|-CH2“CH<NH2>-C°0H Uv H hvor X er som ovenfor defineret, eller en lavere 30 alkylester deraf, omsættes med et pyridinaldehyd i et polært organisk opløsningsmiddel ved en koblingsreaktion i nærværelse af en tertiær aminbase som protonac-ceptor og dehydratationsmiddel under dannelse som mellemprodukt af en Schiff's base, og reaktionsblandingen 35 hydrolyseres med en stærkt sur vandig opløsning til dannelse af et bundfald bestående i det væsentlige af DK 157921 B 3-indolpyrodruesyre eller dens 5-OH-derivat, der isoleres .

2. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at det polære organiske opløsnings- 5 middel er i det væsentlige vandfrit.

3. Fremgangsmåde ifølge krav 1 eller 2, kendetegnet ved, at det polære organiske opløsningsmiddel vælges blandt dimethylformamid, acetoni-tril, methanol og blandinger deraf.

4. Fremgangsmåde ifølge et hvilket som helst af kravene 1-3, kendetegnet ved, at den tertiære aminbase vælges blandt 1.8-diazabicyclo[5.4.0]-un-dec-7-en, triethylamin og blandinger deraf.

5. Fremgangsmåde ifølge et hvilket som helst af 15 kravene 1-4, kendetegnet ved, at pyridinal- dehydet er isonicotinaldehyd.

6. Fremgangsmåde ifølge et hvilket som helst af kravene 1-5, kendetegnet ved, at reaktionen gennemføres ved rumtemperatur.

7. Fremgangsmåde ifølge et hvilket som helst af kravene 1-6, kendetegnet ved, at reaktionen gennemføres i yderligere nærværelse af zinkchlorid. 25 30 35