PL219577B1

PL219577B1 - Sól amoniowa L-aminokwasu i sposób otrzymywania soli amoniowej L-aminokwasu

Info

Publication number: PL219577B1
Application number: PL399443A
Authority: PL
Inventors: Ewa Janus; Zbigniew Rozwadowski; Paula Ossowicz; Ryszard Pilawka
Original assignee: Univ West Pomeranian Szczecin Tech
Priority date: 2012-06-06
Filing date: 2012-06-06
Publication date: 2015-05-29
Also published as: PL399443A1

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sól amoniowa L-aminokwasu będąca chiralną cieczą jonową i sposób otrzymywania soli amoniowej L-aminokwasu.

W literaturze znane są chiralne ciecze jonowe będące organicznymi solami aminokwasów. Należą do nich sole tetrabutylofosfoniowe, (K. Fukumoto, M. Yoshizawa, H. Ohmo, J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 2398-2399; H. Ohno, K. Fukumoto, Acc. Chem. Res. 2007, 40, 1122-1129) 1-etylo-3-metyloimidazoliowe aminokwasów, (Ch.R. Allen, P.L, Richard, A.J. Ward, L.G. A. van, de Water, A.F. Masters, T. Maschmeyer, Tetrahedron Letters 47 (2006) 7367-7370) sole tetrabutyloamoniowe aminokwasów oraz (Q.P. Liu, X.D. Hou, N. Li, M.H. Zong, Green Chem. 2012, 14, 304) sole hydroksyetylotrimetyloamoniowe aminokwasów, sól trietyloheksyloamoniowa alaniny, 1-butylo-1-metylopirolidyniowa alaniny i N-butylopirydyniowa alaniny (J. Kagimoto, K. Fukumoto and H. Ohno, Chem. Commun., 2006, 2254-2256), a także sole tributylometyloamoniowe, takich aminokwasów jak seryna, tauryna, zyna i treonina (R.L. Gardas, R. Ge, P. Goodrich, Ch. Hardacre, A. Hussain, D. W. Rooney, J. CHem, Eng. Data 2010, 55, 1505-15015). Ciecze te otrzymano w wyniku zobojętniania grupy karboksylowej aminokwasu odpowiednim wodorotlenkiem organicznym. Znane są także (J. Cybulski, A. Wiśniewska, A. Kulig-Adamiak, Z. Dąbrowski, T. Praczyk, A. Michalczyk, F. Walkiewicz, K. Materna, J. Pernak, Tetrahedron Lett. 52 (2011) 1325-1328) sole didecylodimetyloamoniowa i benzalkoniowa proliny, które otrzymano w reakcji tego aminokwasu z chlorkiem organicznym (odpowiednio didecylodimetyloamoniowym lub benzalkoniowym), w obecności wodorotlenku potasu. Ze stanu techniki (Patent CHRL CN101967126A, 29.09.2010) wynika, że sole organiczne L-Leucyny, takie jak sole tetralkiloaminiowe, N-alkilopirydyniowe, imidazoliowe i tetraalkilofosfoniowe mogą być otrzymywane w reakcji soli sodowej L-Leucyny i odpowiedniego chlorku organicznego.

Aminokwasowe ciecze jonowe stanowią alternatywę dla tradycyjnych cieczy jonowych, bazujących wyłącznie na surowcach petrochemicznych, z uwagi na bioodnawialność surowca, większą biokompatybilność cieczy jonowej, wyrażaną większą zdolnością do biodegradacji w środowisku, jak i mniejszą toksycznością (ekotoksycznością i cytotoksycznością). W zakresie chemii farmaceutycznej przemysłowej, ciecze jonowe na bazie aminokwasów mogą być wykorzystane jako półprodukty w syntezie peptydów oraz absorbenty kwaśnych gazów.

Sól amoniowa L-aminokwasu według wynalazku, o ogólnym wzorze 1, gdzie R oznacza łańcuch boczny na atomie węgla a L-aminokwasu charakteryzuje się tym, że L-aminokwas to L-izoleucyna, L-histydyna, L-kwas glutaminowy, L-walina. Kation organiczny stanowi kation tributylometyloamoniowy.

Sposób otrzymywania soli amoniowej L-aminokwasu o wzorze 1 w reakcji aminokwasu z chlorkiem amoniowym w środowisku wodnym, w obecności wodorotlenku jednego z litowców, charakteryzuje się tym, że jako chlorek amoniowy stosuje się chlorek tributylometyloamoniowy, przy czym reakcję prowadzi się przy nadmiarze aminokwasu w stosunku do chlorku tributylometyloamoniowego, przy stosunku molowym aminokwasu do chlorku tributylometyloamoniowego od 1,1:1 do 1,5:1, w temperaturze z zakresu 25-60°C przez 24 godziny. Najkorzystniej, gdy stosunek molowy aminokwasu do chlorku tributylometyloamoniowego wynosi 1,2:1. Jako aminokwasy stosuje się L-izoleucynę, L-histydynę, L-kwas glutaminowy, L-walinę. Po zakończeniu reakcji odparowuje się wodę i oczyszcza produkt przez kilkakrotne przemycie acetonitrylem lub etanolem, następnie produkt suszy się w suszarce próżniowej otrzymując czystą sól tributylometyloamoniową L-aminokwasu.

Przedmiot wynalazku został bliżej przedstawiony w przykładach wykonania.

P r z y k ł a d I

Do szklanego reaktora umieszczonego w łaźni olejowej ogrzanej do temperatury 60°C, zaopatrzonego w mieszadło magnetyczne, wprowadzono 18 mmoli (2,36 g) L-leucyny i 50 ml wody. Mieszaninę ogrzewano do całkowitego rozpuszczenia L-leucyny. Następnie dodano 15 mmoli (0,84 g) wodorotlenku potasu i 15 mmoli (3,50 g) chlorku tributylometyloamoniowego. Reakcję prowadzono 24 h od momentu dodania chlorku tributylometyloamoniowego. Po tym czasie roztwór zatężono na wyparce rotacyjnej pod zmniejszonym ciśnieniem. Następnie produkt przemywano acetonitrylem w celu usunięcia chlorku potasu, który wypadał z roztworu. Roztwór przesączono i z przesączu usunięto rozpuszczalnik na wyparce rotacyjnej (temperatura łaźni 70°C). Następnie produkt suszono pod próżnią w podwyższonej temperaturze (80°C/ 4 hPa).

Otrzymano sól tributylometyloamoniową L-leucyny z wydajnością 95% (4,70 g). Miała ona postać cieczy o lepkości η₆₅°₀ = 207 mPa-s i temperaturze zeszklenia T_g = -55,77°C.

Sól tributylometyloamoniowo L-leucyny

PL 219 577 B1 ¹H NMR (400 MHz, DMSO-da) δ w ppm: 0,77 (d, 3H, CH₃-Leu); 0,81 (d, 3H, CH₃-Leu); 0,90 (t, 9H, CH3-CH2); 1,22-1,28 (m, 6H, CH3-CH2-); 1,53-1,57 (m, 6H, -CH?-): 1,63-1,66 (m, 1H, CH-(CH3)2-Leu); 2,72 (t, 2H, -CH₂-Leu); 2,98 (s, 3H, CH3-N+); 3,23 (t, 6H, -CH2-N+); [ab²⁰ (woda) = +1,47.

P r z y k ł a d II

W kolbie o pojemności 100 ml umieszczono 22 mmoli (2,67 g) L-izoleucyny i 50 ml wody. Całość mieszano i ogrzewano do temperatury 60°C na łaźni olejowej zaopatrzonej w mieszadło magnetyczne. Mieszaninę ogrzano do całkowitego rozpuszczenia L-izoleucyny. Następnie dodano 20 mmoli (1,12 g) wodorotlenku potasu i 20 mmoli (4,67 g) chlorku tributylometyloamoniowego. Reakcję prowadzono 24 h od momentu dodania chlorku tributylometyloamoniowego. Po tym czasie roztwór zatężono na wyparce rotacyjnej pod zmniejszonym ciśnieniem. Następnie produkt przemywano acetonitrylem w celu usunięcia chlorku potasu, który wypadał z roztworu. Roztwór przesączono i z przesączu usunięto rozpuszczalnik na wyparce rotacyjnej (temperatura łaźni 70°C). Następnie produkt suszono pod próżnią w podwyższonej temperaturze (80°C/4 h Pa). Otrzymano sól tributylometyloamoniową L-izoleucyny z wydajnością 97% (6,4 g). Miała ona postać cieczy o lepkości η₆₅°₀ = 388 mPa-s i temperaturze zeszklenia Tg = -55,73°C.

Sól tributylometyloamoniowa L-izoleucyny ¹H NMR (400 MHz, DMSO-d6) δ ppm: 0,74 (d, 3H, CH?-CH-Ile); 0,93 (t, 9H, CH3-CH2); 0,99 (t, 3H, CH₃-CH2-lle); 1,22-1,36 (m, 6H, CH3-CH2-); 1,53-1,58 (m, 6H, -CH2-); 2,62-2,66 (m, 2H, CH₂-CH3-Ile); 2,94 (s, 3H, CH3-N+); 3,23 (t, 6H, -CH2-N+); [ab²⁰ (woda) = +4,19.

P r z y k ł a d III

Do naczynia reakcyjnego wprowadzono 28 mmoli (4,34 g) L-histydyny i 65 ml wody. Całość mieszano i ogrzewano do temperatury 60°C na łaźni olejowej zaopatrzonej w mieszadło magnetyczne. Mieszaninę ogrzewano do całkowitego rozpuszczenia L-histydyny. Następnie dodano 19 mmoli (1,07 g) wodorotlenku potasu i 19 mmoli (4,44 g) chlorku tributylometyloamoniowego. Reakcję prowadzono 24 h od momentu dodania chlorku tributylometyloamoniowego. Po tym czasie roztwór zatężono na wyparce rotacyjnej pod zmniejszonym ciśnieniem. Następnie produkt przemywano acetonitrylem w celu usunięcia chlorku potasu, który wypadał z roztworu. Roztwór przesączono i z przesączu usunięto rozpuszczalnik na wyparce rotacyjnej (temperatura łaźni 70°C). Następnie produkt suszono pod próżnią w podwyższonej temperaturze (80°C/ 4 hPa). Otrzymano sól tributylometyloamoniową L-histydyny z wydajnością 83% (5,58 g). Miała ona postać ciała stałego o temperaturze topnienia Tm = 30°C (DSC) i temperaturze zeszklenia Tg = -42,63°C.

Sól tributylometyloamoniowa L-histydyny ¹H NMR (400 MHz, DMSO-d6) δ w ppm: 0,98 (t, 9H, CH3-CH2); 1,31-1,40 (m, 6H, CH3-CH2-); 1,62-1,70 (m, 6H, -CH2-); 2,50 (d, 1H, CH(H)-His); 2,90 (d, 1H, CH(H)-His); 3,04 (s, 3H, CH3-N+); 3,29 (t, 6H, CH2-N+); 3,93 (t, 1H, CH-His); 6,68 (s, 1H, CH(Ar)-His); 7,46 (s, 1H, CH(Ar)-His); [ab²⁰ (woda) = -3,33.

P r z y k ł a d IV

Do kolby reakcyjnej wprowadzono 21 mmola (2,50 g) L-treoniny i 25 ml wody. Całość mieszano i ogrzewano do temperatury 60°C na łaźni olejowej zaopatrzonej w mieszadło magnetyczne. Mieszaninę ogrzewano do całkowitego rozpuszczenia L-treoniny. Następnie dodano 17,5 mmola (0,42 g) wodorotlenku litu i 17,5 mmola (4,08 g) chlorku tributylometyloamoniowego. Reakcję prowadzono 24 h od momentu dodania clorku tributylometyloamoniowego. Po tym czasie roztwór zatężono na wyparce rotacyjnej pod zmniejszonym ciśnieniem. Następnie produkt przemywano acetonitrylem w celu usunięcia chlorku potasu, który wypadał z roztworu. Roztwór przesączono i z przesączu usunięto rozpuszczalnik na wyparce rotacyjnej (temperatura łaźni 70°C). Następnie produkt suszono pod próżnią w podwyższonej temperaturze (80°C/ 4 hPa). Otrzymano sól tributylometyloamoniową L-treoniny- z wydajnością 65,5% (3,65 g). Miała ona postać cieczy o lepkości η₆₅°₀ = 626 mPa-s i temperaturze zeszklenia T_g = -47,51 °C.

Sól tributylometyloamoniowa L-treoniny ¹H NMR, (400 MHz, DMSO-d6) δ w ppm: 0,98 (t, 9H, CH3-CH2); 1,31 (d, 3H, CH3-Thr); 1,31-1,40 (m, 6H, CH3-CH2-); 1,62-1,70 (m, 6H, -CH2-); 3,05 (s, 3H, CH3-N+); 3,36 (t, 6H, CH2-N+); 2,92 (d, 1H, CH-COO^--Thr); 3,54-3,60 (m, 1H,CH(OH)CH3- Thr); [ab²⁰ (woda) = -1,47.

P r z y k ł a d V

Do szklanego reaktora umieszczonego w łaźni olejowej ogrzanej do temperatury 60°C, zaopatrzonego w mieszadło magnetyczne, wprowadzono 14 mmoli (2,06 g) L-kwasu glutaminowego i 75 ml wody. Mieszaninę ogrzewano do całkowitego rozpuszczenia L-kwasu glutaminowego. Następnie dodano 23,3 mmoli (0,93 g) wodorotlenku sodu i 23,3 mmoli (5,44 g) chlorku tributylometyloamoniowego. Reakcję prowadzono 24 h od momentu dodania chlorku tributylometyloamoniowego. Po tym cza4

PL 219 577 B1 sie roztwór zatężono na wyparce rotacyjnej pod zmniejszonym, ciśnieniem. Następnie produkt przemywano acetonitrylem w celu usunięcia chlorku potasu, który wypadał z roztworu. Roztwór przesączono i z przesączu usunięto rozpuszczalnik na wyparce rotacyjnej (temperatura łaźni 70°C). Następnie produkt suszono pod próżnią w podwyższonej temperaturze (80°C/ 4 hPa). Otrzymano sól bis(tributylometyloamoniową) L-kwasu glutaminowego z wydajnością 55,5% (5,03 g). Miała ona postać cieczy o lepkości -q₆₅°C = 38384 m, Pa-s i temperaturze zeszklenia T_g = -52,74°C.

Sól tributylometyloamoniowa L-kwasu glutaminoweg.

¹H NMR (400 MHz, DMSO-da) δ w ppm: 0,96 (t, 9H, CH3-CH2): 1,30-1,39 (m, 6H, CH3-CH2-): 1,62-1,70 (m, 6H, -CH2-): 1,91 (t, 2H, CH₂-CH-Glu): 3,07 (s, 3H, CH3-N+): 3,33 (t, 6H, -CH2-N+): [ab²⁰(woda) = -0,34.

P r z y k ł a d VI mmoli (3,5 g) L-waliny rozpuszczono w 40 ml wody. Całość mieszano i ogrzewano do temperatury 60°C na łaźni olejowej zaopatrzonej w mieszadło magnetyczne. Następnie roztwór schłodzono do temperatury 25°C i dodano 28 mmoli (1,57 g) wodorotlenku potasu i 28 mmoli (6,54 g) chlorku tributylometyloamoniowego. Reakcję prowadzono 24 h od momentu dodania chlorku tributylometyloamoniowego. Po tym czasie roztwór zatężono na wyparce rotacyjnej pod zmniejszonym ciśnieniem. Następnie produkt przemywano etanolem w celu usunięcia chlorku potasu, który wypadał z roztworu. Roztwór przesączono i z przesączu usunięto rozpuszczalnik na wyparce rotacyjnej (temperatura łaźni 70°C). Następnie produkt suszono pod próżnią w podwyższonej temperaturze (80°C/ 4 hPa). Otrzymano sól tributylometyloamoniową L-waliny z wydajnością 96% (8,5 g). Miała ona postać cieczy o lepkości η₆₅°₀ = 1019 mPa-s i temperaturze zeszklenia T_g = -55,40°C.

Sól tributylometyloamoniowa L-waliny ¹H NMR (400 MHz, DMSO-d6) δ w ppm: 0,64 (d, 3H, CH3-Val): 0,75 (d, 3H, CH3-Val): 0,89 (t, 9H, CH3-CH2-): 1,22-1,31 (m, 6H, CH3-CH2-): 1,53-1,61 (m, 6H, -CH₂-); 1,84-1,90 (m, 1H, CH(CHs)2Val); 2,94 (s, 3H, CH3-N+): 3,23 (t, 6H, CH2-N+): [ab²⁰ (woda) = +4,07.

Claims

1. Sól amoniowa L-aminokwasu według wynalazku o ogólnym wzorze 1, gdzie R oznacza łańcuch boczny na atomie węgla a, L-aminokwasu, znamienna tym, że L-aminokwas to L-izoleucyna, L-histydyna, L-kwas glutaminiowy, L-walina.

2. Sposób otrzymywania soli amoniowej L-aminokwasu o wzorze 1 w reakcji aminokwasu z chlorkiem amoniowym w środowisku wodnym, w obecności wodorotlenku jednego z litowców, znamienny tym, że jako chlorek amoniowy stosuje się chlorek tributylometyloamoniowy, przy czym reakcję prowadzi się przy stosunku molowym aminokwasu do chlorku tributylometyloamoniowego od 1,1:1 do 1,5:1 w temperaturze z zakresu 25+60°C przez 24 godziny, a jako aminokwasy stosuje się L-izoleucynę, L-histydynę, L-kwas glutaminowy, L-walinę.

3. Sposób według zastrz. 3, znamienny tym, że po zakończeniu reakcji odparowuje się wodę i oczyszcza produkt przez kilkakrotne przemycie acetonitrylem lub etanolem, następnie produkt suszy się w suszarce próżniowej otrzymując czystą sól tributylometyloamoniowa L-aminokwasu.