PL86403B1 - - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania a-hydroksymetylo-a-aminokwasów oraz ich N-acylowych pochodnych o wzorze ogólnym 1, w którym R oznacza atom wodoru, podstawiony lub niepodstawiony rodnik alkilowy, cykloalkilowy, arylowy, aryloalkilowy, albo podstawiona lub niepodstawiona grupe heterocykliczna, natomiast R' oznacza wodór lub rodnik acylowy wywodzacy sie z niepodstawionego wzglednie podstawionego aromatycznego lub alifatycznego kwasu karboksylpwego, z 5-amino-1,3-dioksanonów-4, o wzorze ogólnym 2, w którym R i R' maja wyzej podane znaczenie. 5-Amino-l,3-dioksanony4 otrzymuje sie z a-aminokwasów.

Wynalazek dotyczy przejscia od aminokwasu zawierajacego atom wodoru przy weglu a do jego analogu zawierajacego w miejsce wodoru grupe hydroksymetylowa.

Znane wlasnosci biologiczne alkiloseryn wskazuja na potencjalne znaczenie tych zwiazków jako skladników srodków chemoterapeutycznych w tym jako komponentów do otrzymywania penicylin pólsynte- tycznych.

Znane dotad sposoby syntezyoC-hydroksymetylo - a -aminokwasów z a-aminokwasów zawierajacych atom wodoru przy weglu a polegaja na reakcji hydroksymetylowania za pomoca formaldehydu. Wedlug publikacji w Journal of Biological Chemistry, 1962, 237, 3180, hydroksymetylowanie przeprowadzane jest na drodze enzymatycznej wobec hydroksymetylotransferezy, przy czym sposób ten nie posiada znaczenia preparatywnego.

Opisane wArichives of Biochemistry and Biophysics 1960, 90, 54, uzycie kompleksów z jonami miedzi umozliwia hydroksymetylowanie a-aminokwasów za pomoca formaldehydu na drodze chemicznej. Reakcja ta wymaga stosowania bardzo rozcienczonych roztworów co ogranicza jej przydatnosc, a ponadto oczyszczenie koncowego produktu od towarzyszacych mu substratów i produktów ubocznych jest uciazliwe i polaczone ze znacznymi stratami. Powszechnie stosowany sposób otrzymywania N-acylowych pochodnych a-hydroksymety- lo-a-aminokwasów polega na reakcji Shottena i Baumanna, jednakowoz czesto, obok N-acylowej pochodnej tworzy sie równiez O-acylowa pochodna jako produkt uboczny. Reakcja Shottena i Baumanna jest malo skuteczna w przypadku acylowania a-hydroksymetylo-a-alkiloaminokwasów zawierajacych duzy podstawnik R poniewaz reakcje utrudnia, a nawet uniemozliwia, oddzialywanie efektu zawady przestrzennej.2 86 4Ó3 Wedlug wynalazku a-hydroksymetylo-a-aminokwasy oraz ich N-acylowc pochodne o wzorze ogólnym 1, w którym RiR' maja wyzej podane znaczenie wytwarza sie w wyniku hydrolizy 5-amino-l,3-dioksanonów 4 o wzorze ogólnym 2, w którym R i R' maja wyzej podane znaczenie w roztworze wodnym lub wodnoorganicz- nym albo tez w zawiesinie wodnej lub wodnoorganicznej w obecnosci kwasu lub zasady, po czym w znany sposób wyodrebnia sie z mieszaniny reakcyjnej koncowy produkt. Otrzymanie a-hydroksymetylo-a-aminokwasu wzglednie jego N-acylowej pochodnej jest uzaleznione od warunków wjakich proces jest prowadzony.

W przypadku hydrolizy kwasowej, ogrzewanie 5-acyloamino-l,3-dioksanonu-4 z rozcienczonym kwasem solnym lub innym w ciagu 3-6 godzin, korzystnie w temperaturze wrzenia, prowadzi do a-hydroksymetyto-a-aminokwa- su, podczas gdy przerwanie ogrzewania po kilkunastu minutach pozwala na zatrzymanie reakcji na etapie N-acylowej pochodnej. W celu otrzymania a-hydroksymetylo-a-aminokwasu droga hydrolizy zasadowej, reakcje prowadzi sie wobec rozcienczonego lugu sodowego albo potasowego wzglednie innej zasady przez 1 -2 godziny w temperaturze podwyzszonej, korzystnie w temperaturze wrzenia, lub wciagu 10-18 godzin w temperaturze pokojowej, ftzerwanie hydrolizy zasadowej w temperaturze pokojowej po 15-20 minutach, korzystnie z chwila calkowitego przejscia krysztalów 5-acyloamino-l,3-dioksanonu-4 do roztworu pozwala na wyodrebnienie N-acylowej pochodnej a-hydroksymetylo-a-aminokwasu.

Z uwagi na wyodrebnienie koncowego produktu, korzystniejsza dla wytwarzaniajaJiydroksymetylo-a-ami- nokwasów jest hydroliza kwasowa. Otrzymany po zakonczeniu reakcji hydrolizy kwasowej roztwór saczy sie, po czym zateza do suchosci. Pozostala surowa sól a-hydroksymetylo-a-aminokwasu rozpuszcza sie w minimalnej ilosci wody, a nastepnie wprowadza na kolumne wypelniona kationitowym wymieniaczemjonowym. Kolumne przemywa sie woda do uzyskania wycieku o odczynie obojetnym,po czym eluuje sie aminokwas za pomoca 2 N amoniaku. Frakcje eluatu wykazujace pozytywna reakcje zninhydryna odparowuje sie do suchosci a produkt krystalizuje z mieszaniny woda/etanol.

Sposób wedlug wynalazku zapewnia otrzymania a-hydroksymetylo-a-aminokwasów o wysokim stopniu czystosci oraz z wydajnoscia w granicach 82-95%. ftzy wytwarzaniu sposobem wedlug wynalazku N-acylowych pochodnych cfchydroksymetylo-a-aminokwa- sów nie ma istotniejszych róznic z punktu widzenia prostoty wykonania reakcji i wyodrebniania produktu pomiedzy hydroliza kwasowa i zasadowa. W obu przypadkach wyodrebnienie produktu odbywa sie w sposób typowy dla zwiazków organicznych o charakterze kwasowym, a wydajnosci z reguly przekraczaja 95%.

-Amino-l,3-dioksanony-4 o wzorze ogólnym 2 w którym R i R* maja wyzej podane znaczenie, stanowiace produkt w)jsciowy w syntezie a-hydroksymetyioaminokwasów oraz ich N-acylowych pochodnych otrzymuje sie z a-aminokwasów w wyniku znanych reakcji polegajacych na przeprowadzeniu a-aminokwasu kolejno w acylopo- chodna, nastepnie w odpowiedni oksazolon, który z formaldehydem wobec pirydyny daje wspomniany -amino-l,3*dioksanon-4. Tak wiec droga od a-aminokwasu do a-hydroksymetylo-a-aminokwasu poprzez -amino-l,3-dioksanon-4 jest w odróznieniu od znanych sposobów, polegajacych na bezposrednim hydroksyrne- tylowaniu a-aminokwasu, procesem kilkuetapowym, ale mimo to droga ta stanowi bardziej dogodny sposób syntezy, poniewaz zapewnia wieksza wydajnosc, wyzszy stopien czystosci oraz prostote wyodrebnienia a-hydroksymetylo-a-aminokwasu.

Nizej podane przyklady wyjasniaja blizej sposób wedlug wynalazku.

Pr z y;k l a d I. 100 milimoli 5-benzoiloamino-5-metylo-l ,3-dioksanonu-4 ogrzewa sie do wrzenia przez 5 godzin z 250 ml 5 N kwasu solnego. Po oziebieniu mieszaniny, wydzielone krysztaly kwasu benzoesowego odsacza sie i przesacza sie, a przesacz zateza od suchosci. Pozostaly w kolbie chlorowodorek a-metyloseryny rozpuszcza sie w 25 ml wody i roztwór ten wprowadza sie na kolumne wypelniona wymieniaczem jonowym Amberlit IR-120 o objetosci 100 ml. Kolumne przemywa sie woda do chwili uzyskania wycieku o odczynie obojetnym, a nastepnie aminokwas eluuje sie za pomoca 2 N amoniaku. Frakcje eluatu wykazujace pozytywna reakcje z ninhydryna, po uprzednim odparowaniu amoniaku, odbarwia sie weglem aktywnym i odparowuje do suchosci. Pozostaly w kolbie produkt krystalizuje sie z mieszaniny woda/etanol. Otrzymuje sie racemat a-metyloseryny (0,1 g), co stanowi 85% wydajnosci teoretycznej o temperaturze topnienia 263°C. W analogiczny sposób otrzymano racematy; 85% a-etyloseryny o temperaturze topnienia 264°C, 95% a-izopropyloseryny o temperaturze topnienia 262°C, 85% a-metylotioetyloseryny o temperaturze topnienia 245°C, 83%oC-benzylo- seryny o temperaturze topnienia 245°C, 82% a fenyloseryny o temperaturze topnienia 261 °C i 82% a-izobutylo- seryny o temperaturze topnienia 289-290°C.

Przyklad II. 28 g 2-fenylo-4-metylooksazolonu-5 rozpuszcza sie w 7,9 ml pirydyny, a nastepnie do energicznie mieszanego roztworu dodaje sie 66 ml formaliny. Po pól godzinie zawartosc kolby rozciencza sie 350 ml wody co powoduje wytracenie krysztalów produktu, które sie odsacza. Surowy 5-benzoiloamino-5-mety- lo-l,3-dk)ksanon- 4 krystalizuje sie z mieszaniny chloroform/eter naftowy. Otrzymuje sie produkt w ilosci 23,5 g86 403 3 o) stanowi 76% wydajnosci. Temperatura topnienia wynosi 153-154°C. Takotrzymany 5-benzoiloamino-5-me- tyIo4,3*dioksanon-4 zadaje sie 250 ml 5 N kwasu solnego i ogrzewa do wrzenia przez 4 godziny. Po oziebieniu wydzielaja sie krysztaly kwasu benzoesowego, które odsacza sie, a przesacz odparowuje do suchosci. Pozostaly w kolbie surowy chlorowodorek a-metyloseryny rozpuszcza sie w 25 ml wody i wprowadza roztwór na kolumne wypelniona wymieniaczem jonowyni Amberlit IR-120 o objetosci zloza 100 ml. Kolumne przemywa sie woda do uzyskania wycieku o odczynie obojetnym po czym eluuje sie aminokwas za pomoca 2N amoniaku. Frakcje eluatu dajace pozytywna reakcje zninhydryna^ po uprzednim odparowaniu amoniaku, odbarwia sie weglem aktywowanym, a nastepnie odparowuje do suchot, po czym krystalizuje sie z mieszaniny wóda/alkohol.

Otrzymuje sie 9,9 g a-metyloseryny, czyli 84% wydajnosci w stosunku do 5ienzoiloamin0'5-metylo-l,3-dioksa- nonu-4 o temperaturze topnienia 145-147°C.

Przyklad III. 32,8 g DL-leucyny rozpuszcza sie w 130 ml 2 N lugu sodowego, miesza sie i chlodzac wkrapla 35,2 g chlorku benzoilu. W czasie reakcji utrzymuje sie alkaliczne pH roztworu przez stopniowe wkraplanie 2N lugu sodowego. Mieszanie kontynuuje sie przez 1 godzine. Roztwór saczy sie, ekstrahuje niewielka iloscia octanu etylu, zakwasza sieTcwasem solnym, a nastepnie ekstrahuje dwukrotnie porcjami 120 ml octanu etylu. Ekstrakt przemywa sie woda, suszy siarczanem magnezowym i odparowuje do suchosci. Surowa benzoilo-Dl-leucyne ogrzewa sie z 200 ml bezwodnika octowego przez 30 minut, a nastepnie bezwodnik oddestylowuje sie pod zmniejszonym cisnieniem do suchosci. Surowy 2-fenylo4-izobutylo-oksazolon-5 rozpusz¬ cza sie w 30 ml pirydyny, roztwór energicznie miesza sie i do roztworu dodaje 125 ml 35% formaliny. Mieszanie kontynuuje sie w ciagu 8 godzin, a nastepnie w celu calkowitego wytracenia produktu dodaje sie 500 ml wody.

Produkt odsacza sie. Otrzymuje sie 60 g 5-benzoitoamino*5-izobutylo-l,3-dioksanonu-4, który do koncowego etapu syntezy stosuje sie bez oczyszczania. Dioksanon ogrzewa sie do wrzenia z 250 ml 5 N kwasu solnego w ciagu 5 godzin. Roztwór chlodzi sie i odsacza krysztaly kwasu benzoesowego, a przesacz zateza do suchosci.

Pozostaly W kolbie produkt traktuje sie-100 ml wody i roztwór przepuszcza przez kolumne wypelniona Amberiitem IR-120 o objetosci zloza 250 ml. Produkt eluuje sie 2N amoniakiem. Frakcje zawierajace aminokwas,po przeprowadzeniu testu znLihydryna odparowuje sie do suchosci. Produkt krystalizuje sie z mieszaniny woda/etanol. Otrzymuje sie 22,8 g czyli 56% w stosunku do DL-leucyny, chromatograficznie czystej a-izobutyloseryny o temperaturze topnienia 258-260°C.

Przyklad IV. 6,95g 5-benzoiloamino-5-izobutylo-l,3-dioksanonu-4 traktuje sie 27,5 ml 1 N lugu sodowego i energicznie miesza. Po 2 godzinach nastepuje calkowite rozpuszczenie krysztalów dioksanonu i wówczas roztwór zakwasza sie 5 N kwasem solnym . Mieszanine ekstrahuje sie z octanem etylu w trzech porcjach po 50 ml. Warstwe octanowa suszy sie bezwodnym siarczanem magnezowym, a nastepnie odparowuje do suchosci. Produkt krystalizuje sie z mieszaniny etanol/eter naftowy. Otrzymuje sie 6,2 g, 93,5% N-benzoilo<*- -izobutyloseryny o temperaturze topnienia 153°C.

Przyklad V. 4,4g 5-p-nitrobenzoitoamino-5-metylo-l,3-dioksanonu4 traktuje sie 22ml IN lugu sodowego i energicznie miesza. Po 15 minutach nastepuje calkowite rozpuszczenie krysztalów dioksanonu i wówczas roztwór zakwasza sie 5 N kwasem solnym. Produkt wyodrebnia sie analogicznie jak w przykladzie IV.

Po krystalizacji z mieszaniny etanol/eter otrzymuje sie 3,5 g N-p-nitrobenzoilo-a-metyloseryny o temperaturze topnienia 133°C.

Przyklad VI. 11,76 g 5-benzoiloamino-5-metylo-l ,3-dioksanonu-4 rozpuszcza sie w 250 ml metanolu i dodaje 100 ml IN kwasu solnego. Roztwór ogrzewa sie przez 15 minut do wrzenia a nastepnie odparowuje sie metanol pod zmniejszonym cisnieniem. Mieszanine ekstrahuje sie octanem etylu, warstwe octanowa suszy i odparowuje do suchosci. Otrzymuje sie 10,95 g 99% N-benzoilo-a-inetyloseryny o temperaturze topnienia 154°C.

Claims (4)

Zastrzezenia patentowe

1. Sposób wytwarzania a-hydroksymetylo-a-aminokwasów oraz ich N-acylowych pochodnych o wzorze ogólnym 1, w którym R oznacza atom wodoru podstawiony lub niepodstawiony rodnik alkilowy, cykloalkilowy, arylowy, aryioalkilowy albo podstawiona lub niepodstawiona grupe heterocykliczna, natomiast R' oznacza wodór lub rodnik acylowy wywodzacy sie z niepodstawionego wzglednie podstawionego aromatycznego lub alifatycznego kwasu karboksylowego, znamienny tym, ze 5-amino-l ,3-dk>ksanony4 o wzorze ogólnym 2, w którym R i R' maja wyzej podane znaczenie, poddaje sie hydrolizie w roztworze wodnym lub wodno-organicz- nym, albo tez w zawiesinie wodnej lub wodnoorganicznej, w obecnosci kwasu lub zasady, po czym w znany sposób wyodrebnia sie z mieszaniny reagujacej koncowy produkt.

2. Sposób wedlug zzstrz. 1, znamienny tym, ze hydrolize kwasowa 5-amino-l,3-dioksanonów44 86 403 o wzorze ogólnym 2, w którym R i R* maja znaczenie podane w zastrz. 1, do a-hydroksymetylo-a-aminokwasów prowadzi sie korzystnie wobec rozcienczonego kwasu solnego lub siarkowego w temperaturze wrzenia w ciagu 3-6 godzin.

3. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze hydrolize kwasowa 5-amino-l,3 o wzorze ogólnym 2, w którym R ma wyzej podane znaczenie, a R' oznacza rodnik acylowy, do N-acylowych pochodnych a-hydroksymetylo-a-aminokwasów prowadzi sie korzystnie wobec rozcienczonego kwasu solnego lub siarkowego w temperaturze podwyzszonej, korzystnie w temperaturze wrzenia w ciagu 10-20 minut.

4. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze hydrolize zasadowa 5-amino-l,3-dioksanonów-4, o wzorze ogólnym 2, w którym R ma podane w^zej znaczenie, a R' oznacza rodnik acylowy do N-acylowych pochodnych a-hydroksymetylo-a-aminokwasów prowadzi sie korzystnie wobec rozcienczonego lugu sodowego lub potasowego w temperaturze pokojowej do chwili calkowitego rozpuszczenia krysztalów dioksanonu, a nastepnie zakwasza sie i wyodrebnia produkt w znany sposób. R f?HN-C-C00H CH.0H wz ór 1 R /C0-0X C CH2 R'hkt xch,-o/ wz Ór Z Prac. Policjrof. UP PRL naklad 120+18 Cena 45 zl