Przedmiotem wynalazku jest nowy sposób wytwarza¬ nia soli 2-deutero-3-fluoro-D,L-alaniny, które sa war¬ tosciowym produktem posrednim w syntezie 2-deutero- -3-fluoro-D-alaniny oraz jej soli i estrów, to jest silnych srodków przeciwbakteryjnych ograniczajacych rozwój za¬ równo Gram-dodatnich jak i Gram-ujemnych bakterii -chorobotwórczych. ' • ¦ 2-deutero-fluoro-D,L-alanina jest znanym zwiazkiem, opisanym w japonskim opisie patentowym nr 38/6884.W sposobie przedstawionym w. powyzszym opisie sto¬ nowano aminowanie na drodze redukcji za pomoca wo¬ dorku, a mianowicie borowodorku sodu, oraz jako sub¬ stancjewyjsciowa a-ketokwas.Obecnie w zaproponowanym sposobie stosuje sie jako srodek redukujacy borodeuterek sodu. Zastosowanie tego srodka, jednoczesnie z uzyciem substnacji wyjsciowej w postaci soli oraz zawierajacej podstawnik fluorowy, który powaznie zmienia wlasciwosci reaktywne substratu, po¬ zwala na znaczne podwyzszczenie wydajnosci w stosunku do znanego sposobu oraz na unikniecie szeregu klopo¬ tliwych problemów wystepujacych w tym ostatnim.Sposób wedlug wynalazku polega na konwersji soli kwasu 3-fluoropirogronowego lub jego wodzianu race- micznej 2-deutero-3-fluoro-alaniny na drodze redukcyj¬ nego aminowania. Sól kwasu 3-fluoropirogronowego lub jego wodzianu poddaje sie redukcyjnemu aminowaniu przy uzyciu borodeuterku metalu alkalicznego z bezpo¬ srednim wytworzeniem soli racemicznej 2-deutero-3- —fluoroalaniny.Reakcje redukcyjnego aminowania przeprowadza sie dogodnie wprowadzajac sól wodzianu kwasu fluoropi- roeronowego, na przyklad 2,2-dwuhydroksy-3-fluoropro- prionian litowy, do wodnego roztworu amoniaku, w którym w warunkach równowagi tworzy sie odpowiednia sól wo- dzianu kwasu 2-imino-3-fluoropropionowego, na przy¬ klad 2-hydroksy-2-amino-3-fluoropropionian litowy lub sodowy. Równowagowy stosunek powstajacego w ten sposób wodzianu iminy do wyjsciowego wodzianu piro- gronianu, to jest 2,2-dwuhydroksy-3-fluoropropion ianu, jest funkqa stezenia amoniaku i w stezonym, to jest 13 normalnym roztworze amoniaku stosunek ten wynosi okolo 95:5. Mozna tez czasami chociaz na ogól nie jest to korzystne, stosowac mniejsze stezenie amoniaku, na przyklad 6,5 n wodny roztwór wodorotlenku amonowego, przy którym ten stosunek równowagi wynosi okolo 90:10.Podczas redukcji tej mieszaniny zmniejsza sie oczywiscie równowagowe stezenie 2-deutero-3-fluoroalaniny i zwie¬ ksza sie ilosc bedacego produktem ubocznym 2-deutero- -3-fluoromleczanu. Równowagowe stezenie w tempera- turze 37 °C odpowiada reakcji pseudo pierwszego rzedu z pólokresem reakcji 15 minut. W reakcji prowadzonej w tej temperaturze w ciagu 90 minut otrzymuje sie ste¬ zenie odpowiadajace szesciu pólokresom reakcji, a efek¬ tywny stosunek wodzianu iminy do wodzianu pirogro- iuanu wynosi 95:5. Choc wodzian 2-imino-3-fluoropto- pionianu nie wydziela sie z roztworu amoniaku,^ jego wystepowanie i stopien czystosci 95% mozna fiiwo wy¬ kazac na podstawie widma NMR. v vP.Wodzian iminy, to jest 2-hydroksy-2-amino-3-Pa|*^ propionian znajduje sie. w stanie równowagi z mn$e$sza 102 608102 608 3 czescia „2-iminy", to jest 2-imino- 3-fIuoro-propionia- nem, z uwagi na odlaczanie czasteczki wody. Podobnie wodzian pirogronianu, 2,2-dwuhydroksy-3-fluoro-propio- nian znajduje sie w stanie równowagi z mniejsza czescia ^ketonu"Jub „pochodnej karbonylowej", to jest fluoro- pirogronianu lub 2-keto-3-fluoropropionianu, ze wzgledu na odlaczanie czasteczki wody. Podczas reakcji redukcji przy uzyciu borodeuterku metalu alkalicznego redukcji podlega grupa „2-iminowa" i „karbonylowa" (formy nieuwodnione). Po redukcji grupy iminowej i karbony- lowej wodzian iminy i wodzian pochodnej karbonylowej ulega szybkiej przemianie odpowiednio do pochodnej iminowej i karbonylowej. Nieoczekiwane jest odkrycie, ze grupe „2-iminowa" mozna skutecznie redukowac do grupy „2-aminowej" przy uzyciu borodeuterku metalu alkali¬ cznego, a zwlaszcza, ze te redukcje mozna przeprowadzac w wodnym roztworze i nawet w obecnosci stezonego, wod¬ nego roztworu amoniaku.Ponadto, pozadana redukcja grupy iminowej z wy¬ tworzeniem 2-deutero-3-fhioroalaniny przebiega znacz¬ nie wolniej niz redukcja grupy karbonylowej z utworze¬ niem 2-deutero-3-fluoromleczanu. Zgodnie z tym, po¬ czatkowo stosuje sie zazwyczaj stezony, wodny roztwór amoniaku w celu uzyskania najwiekszego stosunku równo¬ wagowego wodzianu iminy do wpdzianu pirogronianu, to jest 95:5, a redukcje przeprowadza sie mozliwie jak najszybciej w stosunku do szybkosci reakcji odwrotnej wodzianu iminy do wodzianu pirogronianu. Ta odwrot¬ na reakcja wodzianu iminy do wodzianu pirogronianu musi wystepowac gdy w wyniku szybszej redukcji zmniej- sza sie stezenie pochodnej karbonylowej w mieszaninie reakcyjnej. Tak szybka reakcje redukcji mozna przepro¬ wadzac stosujac duzy, to jest do pieciokrotnego, nadmiar borodeuterku metalu alkalicznego jako czynnika reduku¬ jacego.Korzystne jest jednak stosowanie jedynie malego, to jest okolo 50% nadmiaru kosztownego borodeuterku jaito czynnika redukujacego. W tych warunkach zmniejsza sie szybkosc redukcji iminy i w bardzo powaznym stopniu moze przebiegac reakcja odwrotna oraz moze znacznie zwiekszyc sie ilosc niepozadanego 2-deutero-3-flucro- mleczanu bedacego produktem ubocznym.Korzystnie wedlug wynalazku mozna zminimalizowac przebieg tej niepozadanej reakcji odwrotnej stosujac je¬ dynie 50% nadmiaru borodeuterku jako czynnika redu¬ kujacego. Osiaga sie to przez dodanie borodeuterku do równowagowego roztworu i szybkie odparowanie nadmia¬ ru amoniaku z roztworu. W wyniku usuniecia znaczne ilosci amoniaku zmniejsza sie pH roztworu i redukcja przy uzyciu borodeuterku przebiega bardzo szybko. Ce¬ cha sposobu wedlug wynalazku jest fakt, ze amoniak mo¬ zna odparowac dostatecznie szybko, tak ze ogrcmnie przez to przyspieszona redukcja borodeuterkiem skutecz¬ nie redukuje cala imine do aminy, zanim zdazy zajsc od¬ wrotna reakcja wodzianu iminy do wodzianu pirogro¬ nianu (która w przeciwnym przypadku moglaby wynik¬ nac ze zmniejszonego stezenia amoniaku).Wskazane powyzej wartosci mozna latwo osiagnac sto¬ sujac odparowanie rzutowe w temperaturze pokojowej lub wyzszej, jednak stwierdzono, ze w procesach perio¬ dycznych dogodne jest „zamrozenie" stanu równowagi na poziomie 95 czesci wodzianu iminy do 5 czesci wodzianu pirogronianu w stezonym roztworze amoniaku przez ochlo4zerii€ mieszaniny do 10 CC. W tej temperaturze pólokres reakcji równowagowej zwieksza sie do okolo 5 4 godzin (15 minut w temperaturze 37°C). Borodeuterek jako czynnik redukujacy dodaje sie do tego zimnego roz¬ tworu. Choc w tym stezonym, wodnym roztworze amo¬ niaku w temperaturze 10 CC szybkosc reakcji redukcji iminy przy uzyciu borodeuterku jest wzglednie mala* to szybkosc redukcji (w tej niskiej temperaturze i w obec¬ nosci malego nadmiaru borodeuterku znacznie sie zwiek¬ sza, dzieki usuwaniu nadmiaru amoniaku przez odparo¬ wanie tak, ze redukcja iminy do aminy, to jest 2-deutero- -3-fluoro-BL-akrnny, przebiega zaledwie w ciagu 10 minut. Takie odparowanie prowadzi sie pod zmniejszo¬ nym cisnieniem utrzymujac temperature okolo 10CC.Reakcje te mozna katalizowac i wyraznie zwiekszyc wy¬ dajnosc 2-deutero-3-fluoro-DL-alaniny dodajac do mie- szaniny reakcyjnej soli takiej jak sól sodowa lub litowa, ra przyklad chlciek litowy lub chlorek sodowy.Zgodnie z korzystnym sposobem wedlug wynalazku wykorzystujacym lacznie wskazane powyzej cechy prze¬ prowadza sie : a) równowagowa reakcje fluoropirogronianu, najle¬ piej metalu alkalicznego lub metalu ziem alkalicznych, takiego jak fluoropirogronian wapniowy, fluoropirogro- nian sodowy lub wodzian fluoropirogronianu litowego w stezonym wodnym roztworze amoniaku, najlepiej w temperaturze okolo 37 CC, w której po uplywie okolo 90 minut stosunek wodzianu iminy do wodzianu pirogronia¬ nu wynosi 95:5. Szczególnie korzystne jest tu zastosowa¬ nie nowego wodzianu fluoropirogronianu litowego, gdyz w przeciwienstwie do innych fluoropirogronianów me- tali alkalicznych jest on wzglednie nierozpuszczalny w wodzie i otrzymuje sie go zgodnie ze sposobem tego wy- calazku z duza wydajnoscia i w formie czystej. b) dodanie borodeuterku metalu alkalicznego, takiego^ jak borodeuterek sodowy, borodeuterek litowy itp. po ewentualnym oziebieniu do 10 °C, w celu „zamrozenia równowagi, c) usuniecie nadmiaru amoniaku przez odparowanie "wystarczajaco szybko, tak, aby przyspieszona redukcja borodeuterkiem skutecznie redukowala imine do aminy 40 zanim moglaby zajsc odwrotna reakcja równowagowa do wodzianu pirogronianu, przy czym w korzystnej temper¬ aturze 10°C pólokres reakcji równowagowej zwieksza sie do 5 godzin, a calkowita redukcja iminy do aminy prze¬ biega zaledwie w ciagu okolo 10 minut. 45 W razie potrzeby redukcje mozna przeprowadzac w temperaturze pokojowej lub wyzszej bez odparowywania nadmiaru amoniaku ze stezonego, wodnego roztworu amo¬ niaku, lecz taki sposób postepowania daje nizsze wydaj¬ nosci. Do mieszaniny reakcyjnej mozna tez wprowadzac 50 sole, takie jak chlorek litowy lub chlorek sodowy, które- katalizuja redukcje i zwiekszaja wydajnosc 2-deutero-3- -fluoro-DL-alaniny.Po zakonczeniu redukcyjnego aminowania mieszanine reakcyjna odparowuje sie pod zmniejszonym cisnieniem 55 do chwili az zacznie destylowac woda. W ten sposób usu¬ wa sie caly w zasadzie amoniak gdy pozostajace jony amo¬ nowe przechodza przez stosowana do oczyszczania ko¬ lumne jonowymienna. Niezawierajaca amoniaku miesza¬ nine poreakcyjna zakwasza sie wodnym roztworem kwasu 60 mineralnego, takim jak roztwór kwasu solnego, uzyskujac tym samym rozerwaniu kompleksu boru i 2-deutero-3- -fluoroalaniny powstajacego podczas redukcyjnego ami¬ nowania. Zakwaszona mieszanine reakcyjna oczyszcza sie od barwnych zanieczyszczen przy uzyciu aktywowanego C6 wegla drzewnego, a nastepnie przepuszcza sie przez ko— /102 608 lumne wypelniona, przemyta kwasem, silnie kwasowa zywica katioaitow%. tak^ jak- DoWcl 5CW-X4Jub Dcwez. 50WOC8 i tym samym oddziela sie pozadana 2-deutero- -3-fluoroalanine od bedacego produktem ubocznym kwasu fluoromlekowego i kationówmetali. 5 Dowex 50W-X4 jest silnie zasadowa zywica kationi- towa zbudowana z sulfonowanego kopolimeru styrenu z dwuwinylobenzenem zawierajacego 4% dwuwinyloben- zenu, o srednicy ziaren o 2C—50 mesh (standardowe sita U.S.A. )-Dowex 50W-X8 jest zywica podetna do Dowex io 50W-X4, z tym, ze sulfonowany kopolimer styrenu z dwu¬ winylobenzenem zawiera 8% dwuwinylobenzenu.Kolumne z jonowymienna zywica, na której adsorbu- je sie 2-deutero-3-fluoroalanina przemywa sie zdejoni- zowana woda az do zaniku odczynu kwasowego eluatu, 15 a nastepnie eluuje sie rozcienczonym, wcdnym roztwo¬ rem wodorotlenku amonowego czemu towarzyszy wy¬ miana 2-deutero-3-fluoroalaniny na jeny amonowe. Eluat odparowuje sie pod zmniejszonym cisnieniem usuwajac tym samym znajdujacy sie w nim amoniak, roztwór od- 20 barwia sie przy uzyciu aktywowanego wegla drzewnego "¦ odbarwiony roztwór odparowuje sie pón zmniejszonym cisnieniem i pozostajaca substanjce krystalizuje sie z wod¬ nego roztworu alkoholu, najlepiej wodnego roztworu izopropanolu i otrzymuje vsie czysta w zasadzie 2-deiitero- 25 -3-fluoroalanine.Nastepujace przyklady ilustruja jedynie sposób wedlug wynalazku nie ograniczajac jego zakresu.Przyklad I. Do okolo 150 ml stezonego, wodnego roztworu wodorotlenku amonowego starannie mieszajac 30 w temperaturze pokojowej cjedaje sie 18,35 g wódziami fluoropirogronianu litowego, który mozna przygotowy¬ wac opisanym powyzej sposobem. Uzyskana zawiesine ogrzewa sie tlo temperatury okolo 35^37 °C czemu towa¬ rzyszy rozpuszczenie wszystkich w zasadzie czesci sta- 35 lych i roztwór utrzymuje sie w tej temperaturze okolo 1,5~" godziny. Ten roztwór, który moze miec ciemne zabar¬ wienie, oziebia sie do temperatury okolo 10 °C i do tego oziebionego roztworu dodaje sie 1,785 g borodeuterku sodowego. Otrzymany roztwór umieszcza sie pod ^rrmiej- 40 szonym cisnieniem, energicznie miesza i pod jego f?owierz- chnie doprowadza sie azot w celu usuniecia rozpuszczo¬ nego amoniaku. W ciagu okolo 1 godziny utrzymuje sie temperature 10—43 °C, nastepnie podwyzsza sie ja stop¬ niowo, w ciagu V godziny do temperatury okolo 25 QC oraz 45 w ciagu okolo 1,5 godziny utrzymuje sie temperature 28—33 °C. Mieszanine reakcyjna odparowuje sie pod zmniej¬ szonym cisnieniem w temperaturze 35 °C do chwili az zacznie destylowac woda i roztwór nie zawiera istotnych ilosci amoniaku. Nastepnie roztwór zakwasza sie dodajac 50 80 ml 2,5 n roztworu kwasu solnego. Zakwaszony roztwór miesza sie w ciagu okolo 15 minut z dodatkiem 2,5 g akty¬ wowanego wegla drzewnego (Darco KB) i ^przesacza sie.Przesaczony roztwór powoli przepuszcza sie przez kolumne wypelniona 850 ml przemytej kwasem, silnie 55 kwasowej, zywicy kationkowej (Dowex 50W-X4). Ko¬ lumne przemywa sie zdejonizowana woda az do zaniku kwasowego odczynu eluatu (potrzeba, okolo 4 1 wody) i eluuje sie 0,5 n wodnym roztworem wodorotlenku amo¬ nowego. 60 Frakcje dajace pozytywna reakcje ninhydrynowa la¬ czy sie i odparowuje pod zmniejszonym cisnieniem w temperaturze nie przekraczajacej 30°C i uzyskuje sie 400 ml nie zawierajacego amoniaku roztworu. Roztwór ten mie¬ sza sie w temperaturze pokojowej z dodatkiem 2,5 g ak- 65 6 tywowanego wegla drzewnego (Darco KB), wegiel od¬ sacza- sie^. pizesaczony roztwór ponownie miesza sie. z 1,5 g aktywowanego wegla drzewnego i ponownie przesacza sie.Przesaczony roztwór odparowuje sie do sucha pod zmniej¬ szonym cisnieniem w temperaturze nie przekraczajacej °C i otrzymuje sie okolo 7,3 g surowej substancji. Te substancje rozpuszcza sie w 33 ml wody w temperaturze tkolo 60°C, dodaje sie 27 ml izopropanolu (ogrzanego do temperatury 60 CC), wodny roztwór w izopropanolu szczepi sie krysztalami 2-deutero-3-fluoro-DL-alaniny i te mieszanine oziebia sie najpierw do temperatury po¬ kojowej, a potem do temperatury okolo 0GC. Krystaliczna papke^Dozostawia sie na okres okolo 1—2 godzin w tem¬ peraturze 0CC, nastepnie przesacza sie ja i krystaliczna substancje przemywa sie na saczku dwoma porcjami po ml 90% wodnego roztworu izopropanolu, nastepnie ml izopropanolu i w koncu heksanem. Przemyta substan¬ cje suszy sie pod zmniejszonym cisnieniem w tempera¬ turze 5C—60 °C i otrzymuje sie okolo 5,6 g 2-deutero-3- -fluoro-DL-alaniny.Przyklad II. Mieszanine 1,79 g, to jest 13 mmoli wodzianu fluoropirogronianu litowego i 19,5 ml 6,5 n wodnego roztworu amoniaku miesza sie w ciagu 2 godzin w temperaturze 37°C, oziebia sie do temperatury 25°C i do tego ochlodzonego roztworu dodaje sie 600 mg, to jest 13,8 mmola chlorku litowego i 231 mg, to jest 5,5 mmoli borccktteiku sodowego. Uzyskany roztwór ogrzewa sie w ciagu 2 godzin w temperaturze 37 °C Mieszanine reakcyjnarodparowuje sie pod zmniejszo¬ nym i cisnieniem w celu usuniecia nadmiaru amoniaku, zakwasza sie 10 ml 2,5 n kwasu solnego i roztwór odbar¬ wia sie dodajac 0.2 g ^aktywowanego wegla drzewnego (Darco KB). Odbarwiony roztwór wprowadza sie 4q, kolumny wypelnionej 100 ml silnie kwasowej, zywicy-Mt tionitowej (Dowex 50W-X8) w formie jenów; wtorko¬ wych, kolumne przemywa sie 500 ml wody destylowanej i produkt eluuje sie 0,5 n wodnym roztworem wodorotiw- ku amonowego. Frakcje dajace dodatnia reakcje ainto?- drynowa laczy sie i odparowuje do sucha pod zraniejszo? nym cisnieniem. Pozostajaca substancje rozpuszcza; sje w okolo 3*6 ml wody w temperaturzetf) °C iktJystalizuje,sie dodajac 2,3 ml izopropanolu. KrystsUcana-£apke PQ?q&t tawia sie na okres 1 godziny w temperaturze O-ttS^C odsacza sie i bialy krystaliczny produkt §uszy, sie po4 zmniejszonym cisnieniem uzyskujac 0*5 dzie 2-deutero-3-fluoro-DL-alaniny. r ; t - Wodzian fluoropirogronianu litowego stosowany jako substancja wyjsciowa wedlug przykadów I i II mozna otrzymywac nastepujacym sposobem. Mieszanine 400 ml eteru i 240 ml 5 n roztworu kwasu solnego oziebia sie do temperatury okolo —15 do —20 °C. Starannie mieszajac dodaje sie do niej w atmosferze azotu okolo 138 kg nie- zawierajacej grudek soli sodowej etylooksalilofluorooctanu etylu i utrzymuje sie taka stala szybkosc dodawania aby tem¬ peratura wynosila —15 do —20°C. Po zakonczeniu do¬ dawania mieszanine ogrzewa sie do temperatury poko¬ jowej, rozciencza sie 240 ml wody oraz wodno eterowa ^ mieszanine ogrzewa sie w pod cisnieniem atmosferycz¬ nym i eter oddestylowuje sie do chwili gdy temperatura wodnego roztworu wynosi i okolo 102—105°C. Uzyskany wodny roztwór ogrzewa sie nastepnie w ciagu okolo 4 go¬ dzin w temperaturze wrzenia. Mieszanine reakcyjna ozie¬ bia sie nastepnie od temperatury pokojowej, miesza sie z dodatkiem okolo 6 g aktywowanego wegla drzewnego (Darco G-60), przesacza sie przez przemyta kwasem zie-102 608 7 mie okrzemkowa (Supercel) i nierozpuszczalna substan¬ cje przemywa sie na saczku minimalna iloscia wody. Prze¬ saczony roztwór oziebia sie do temperatury okolo 0—5°C, kontrolujac pH zobojetnia sie dodajac stalego wodzianu wodorotlenku litowego (potrzeba okolo 47 g LiOH • H20) do koncowego pH 6,0—6,5 i zobojetniona mieszanine w formie papki pozostawia sie na okres okolo 15 godzin w temperaturze okolo 0°C. Wytracona substanqe odsacza sie, przemywa minimalna iloscia zimnej wody, 2 porcja¬ mi po 200 ml metanolu oraz 2 porcjami po 200 ml aceto¬ nu. Uzyskana substancje suszy sie na powietrzu i otrzy¬ muje .sie okolo 56 g wodzianu fluoropirogronianu litowego.Sposób tego wynalazku mozna realizowac z rdznymi zmianami i modyfikacjami nie odchodzac od jego mysli przewodniej i zakresu. O ile takie zmiany i modyfikacje znajduja sie w zakresie przewidzianym zalaczonymi zas¬ trzezeniami patentowymi to nalezy je traktowac jako czesc tego wynalazku. PL PL PL PL PL PL PL PL PL