RU2041229C1

RU2041229C1 - Method of synthesis of thiamine phosphoric esters

Info

Publication number: RU2041229C1
Authority: RU
Inventors: В.М. Поляченко; А.М. Юркевич; Х.М. Махкамов; Л.И. Леонтьева; Э.Г. Ядгаров
Original assignee: Научно-производственное объединение "Витамины"
Priority date: 1992-09-30
Filing date: 1992-09-30
Publication date: 1995-08-09

Abstract

FIELD: organic chemistry, vitamins. SUBSTANCE: product: phosphothiamine, yield is 42% Reagent 1: thiamine mononitrate. Reagent 2: P₂O₅,, H₃PO₄. Reaction conditions: in the presence of RCONH₂ where R H, NH₂,, C₄H₂₄₊₁, at n 1-4, at increased temperature. EFFECT: improved method of synthesis.

Description

Изобретение относится к органической химии, конкретно к способам получения фосфорных эфиров тиамина, которые (а именно фосфотиамин и гидрохлорид кокарбоксилазы) применяются в медицине как лекарственные препараты. The invention relates to organic chemistry, specifically to methods for producing phosphoric esters of thiamine, which (namely phosphothiamine and cocarboxylase hydrochloride) are used in medicine as drugs.

Известен способ получения фосфорных эфиров тиамина фосфорилированием тиамина-хлорида пирофосфатом натрия в присутствии избытка ортофосфорной кислоты. Процесс фосфорилирования протекает неизбирательно, вследствие чего образуется смесь фосфорных эфиров тиамина, состоящая из тиамина-0-монофосфата (фосфотиамина), тиамина-0-дифосфата (кокарбокси- лазы) и тиамина-0-трифосфата. Полученную смесь фосфорных эфиров тиамина разделяют хроматографированием на ионобменной смоле. Фракции элюата, содержащие, соответственно, тиамин-0-монофосфат, тиамин-0-дифосфат и тиамин-0-трифосфат, упаривают и из остатка после упаривания ацетоном или этиловым спиртом осаждают в кристаллическом виде соответствующий фосфорный эфир тиамина [1]
Недостатком описанного способа является использование пирофосфата натрия, поскольку пирофосфорная кислота и ее соли трудно доступны в промышленном масштабе.A known method of producing phosphoric esters of thiamine by phosphorylation of thiamine chloride with sodium pyrophosphate in the presence of an excess of phosphoric acid. The phosphorylation process proceeds indiscriminately, as a result of which a mixture of thiamine phosphorus esters is formed, consisting of thiamine-0-monophosphate (phosphothiamine), thiamine-0-diphosphate (cocarboxylase) and thiamine-0-triphosphate. The resulting thiamine phosphate ester mixture was separated by chromatography on an ion exchange resin. The eluate fractions containing respectively thiamine-0-monophosphate, thiamine-0-diphosphate and thiamine-0-triphosphate are evaporated and the corresponding thiamine phosphorus ester is precipitated in crystalline form from the residue after evaporation with acetone or ethyl alcohol [1]
The disadvantage of the described method is the use of sodium pyrophosphate, since pyrophosphoric acid and its salts are difficult to access on an industrial scale.

Известен также способ получения фосфорных эфиров тиамина фосфорилированием тиамина-хлорида хлорокисью фосфора в присутствии ортофосфорной кислоты. Как и предыдущий способ он отличается неселективностью процесса фосфорилирования. Полученная смесь фосфорных эфиров тиамина может быть разделена на отдельные компоненты хроматографированием на ионообменной смоле, как это описано выше [2]
Недостатком способа является использование значительных количеств хлорокиси фосфора, так как при ее взаимодействии с ортофосфорной кислотой образуются большие объемы газообразного хлористого водорода.There is also known a method for producing phosphoric esters of thiamine by phosphorylation of thiamine chloride with phosphorus oxychloride in the presence of phosphoric acid. Like the previous method, it is distinguished by the non-selectivity of the phosphorylation process. The resulting mixture of thiamine phosphate esters can be separated into individual components by chromatography on an ion-exchange resin, as described above [2]
The disadvantage of this method is the use of significant amounts of phosphorus oxychloride, since when it interacts with phosphoric acid, large volumes of gaseous hydrogen chloride are formed.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является способ получения фосфорных эфиров тиамина фосфорилированием тиаминахлорида фосфорилирующей смесью, приготовленной из фосфорного ангидрида и ортофосфорной кислоты. Данный процесс фосфорилирования, как и вышеописанные, также протекает неселективно и приводит к образованию смеси фосфорных эфиров тиамина. Из полученной смеси хроматографированием на ионообменной смоле выделяют в чистом виде тиамин-0-монофосфат, тиамин-0-дифосфат и тиамин-0-трифосфат [3]
Недостатком указанного способа является использование в качестве исходного сырья тиамина-хлорида, который относится к трудно доступным продуктам.Closest to the technical nature of the claimed is a method for producing phosphoric esters of thiamine by phosphorylation of thiamine chloride with a phosphorylating mixture prepared from phosphoric anhydride and phosphoric acid. This phosphorylation process, as described above, also proceeds non-selectively and leads to the formation of a mixture of thiamine phosphorus esters. Thiamine-0-monophosphate, thiamine-0-diphosphate and thiamine-0-triphosphate are isolated in pure form from the resulting mixture by chromatography on an ion-exchange resin [3]
The disadvantage of this method is the use of thiamine chloride as a starting material, which is a difficult to access product.

Предложенное техническое решение позволяет получать фосфорные эфиры тиамина из тиамина-мононитрата фосфорилированием его смесью фосфорного ангидрида и ортофосфорной кислоты. The proposed solution allows to obtain phosphoric esters of thiamine from thiamine mononitrate by phosphorylation of it with a mixture of phosphoric anhydride and phosphoric acid.

Достигается это тем, что фосфорилирование тиамина-мононитрата проводят в присутствии амидов карбоновых кислот общей формулы RCONH₂, где R H, NH₂, C_nH_2n+1 при n=1-4, при молярном соотношении амида карбоновой кислоты и тиамина-мононитрата от 0,5:1 до 2:1.This is achieved by the fact that phosphorylation of thiamine mononitrate is carried out in the presence of carboxylic acid amides of the general formula RCONH ₂ , where RH, NH ₂ , C _n H _{2n + 1} at n = 1-4, with a molar ratio of carboxylic acid amide to thiamine mononitrate of 0.5: 1 to 2: 1.

Использование тиамина-мононитрата дает возможность обеспечить промышленное производство фосфорных эфиров тиамина (фосфотиамина, кокарбоксилазы) более доступным сырьем, чем тиамин-хлорид. Известно, что тиамин-мононитрат используют в промышленности как полупродукт для производства тиамина-хлорида. The use of thiamine mononitrate makes it possible to ensure the industrial production of thiamine phosphorus esters (phosphothiamine, cocarboxylase) with more affordable raw materials than thiamine chloride. It is known that thiamine mononitrate is used in industry as an intermediate for the production of thiamine chloride.

Амиды карбоновых кислот предотвращают окисление тиамина-мононитрата и фосфорных эфиров тиамина в процессе фосфорилирования. Экспериментально установлено, что процесс фосфорилирования тиамина-мононитрата сопровождается образованием окислов азота вследствие разложения азотной кислоты, высвобождающейся из тиамина-мононитрата под влиянием кислотой реакционной среды. При этом разложение азотной кислоты протекает с высокой скоростью в процессе фосфорилирования под влиянием повышенной температуры. Образующиеся окислы азота легко вступают в реакцию дезаминирования амидов карбоновых кислот, в ходе которой они связываются и таким образом выводятся из реакционной среды. В отсутствие амидов карбоновых кислот под влиянием накапливающихся в реакционной среде окислов азота протекают процессы глубокого окисления тиамина-мононитрата и фосфорных эфиров тиамина. Amides of carboxylic acids prevent the oxidation of thiamine mononitrate and phosphoric esters of thiamine during phosphorylation. It has been experimentally established that the phosphorylation of thiamine mononitrate is accompanied by the formation of nitrogen oxides due to the decomposition of nitric acid released from thiamine mononitrate under the influence of an acid in the reaction medium. In this case, the decomposition of nitric acid proceeds at a high rate during phosphorylation under the influence of elevated temperature. The resulting nitrogen oxides easily enter the deamination reaction of carboxylic acid amides, during which they bind and thus are removed from the reaction medium. In the absence of carboxylic acid amides, under the influence of nitrogen oxides accumulating in the reaction medium, the processes of deep oxidation of thiamine mononitrate and phosphoric esters of thiamine proceed.

Снижение количества амида карбоновой кислоты в реакционной смеси ниже нижнего предела приводит к тому, что в процессе фосфорилирования не удается полностью связать образующиеся окислы азота и предотвратить окислительную деструкцию тиамина-мононитрата и фосфорных эфиров тиамина. Использование количеств амида карбоновой кислоты, превышающих верхний предел, нецелесообразно, поскольку и с меньшими количествами достигается эффект практически полного подавления побочного окислительного процесса. A decrease in the amount of carboxylic acid amide in the reaction mixture below the lower limit leads to the fact that during the phosphorylation process it is not possible to completely bind the formed nitrogen oxides and prevent the oxidative destruction of thiamine mononitrate and thiamine phosphorus esters. The use of amounts of carboxylic acid amide in excess of the upper limit is impractical, since with smaller amounts the effect of almost complete suppression of the side oxidation process is achieved.

Сущность предлагаемого способа состоит в том, что к смеси фосфорного ангидрида и ортофосфорной кислоты при нагревании прибавляют амид карбоновой кислоты и затем постепенно тиамин-мононитрат, реакционную массу выдерживают при повышенной температуре и охлаждают. Образовавшуюся смесь фосфорных эфиров тиамина растворяют в дистиллированной воде и хроматографированием на ионообменной колонке разделяют на отдельные компоненты тиамин-0-монофосфат (фосфотиамин), тиамин-0-дифосфат (кокарбоксилазу) и тиамин-0-трифосфат. При достаточно высокой степени чистоты выход целевых продуктов из тиаминамононитрата не ниже, чем из тиамина-хлорида, который в настоящее время используют как исходный продукт в производстве фосфотиамина и кокарбоксилазы. The essence of the proposed method consists in the addition of a carboxylic acid amide to a mixture of phosphoric anhydride and phosphoric acid and then thiamine mononitrate, the reaction mass is kept at elevated temperature and cooled. The resulting mixture of thiamine phosphate esters is dissolved in distilled water and thiamine-0-monophosphate (phosphothiamine), thiamine-0-diphosphate (cocarboxylase) and thiamine-0-triphosphate are separated into separate components by chromatography on an ion exchange column. With a sufficiently high degree of purity, the yield of the target products from thiamine mononitrate is not lower than from thiamine chloride, which is currently used as a starting product in the production of phosphotiamine and cocarboxylase.

П р и м е р 1. К 99 г 85%-ной ортофосфорной кислоты постепенно при перемешивании прибавляют 132 г фосфорного ангидрида, не допуская повышения температуры выше 100^оС, и выдерживают при температуре 100^оС в течение 1 ч. К приготовленной таким образом фосфорилирующей смеси при той же температуре прибавляют 9 г карбамида, перемешивают до полного растворения и затем постепенно прибавляют 38 г тиамина-мононитрата (36,5 г 100%-ного вещества), выдерживают при 100^оС в течение 1 ч. При этом наблюдается выделение бесцветного газа. Реакционная масса принимает светло-коричневую окраску. По окончании выдержки ее охлаждают в бане со льдом. По мере охлаждения она становится вязкой и с трудом перемешивается. Охлажденную реакционную массу растворяют в 550 мл холодной дистиллированной воды, поддерживая температуру при растворении около 0^оС.EXAMPLES EXAMPLE 1 To 99 g of 85% orthophosphoric acid was added with stirring 132 g of phosphoric anhydride, avoiding raising the temperature above 100 ^{° C,} and kept at ¹⁰⁰ ° C for 1 h. To the thus prepared manner phosphorylating the mixture at the same temperature is added 9 g urea was stirred until complete dissolution and then gradually added 38 g of thiamine-mononitrate (36.5 g of 100% strength material) is heated at ¹⁰⁰ ° C for 1 hour. in this case there colorless gas evolution. The reaction mass takes on a light brown color. At the end of the exposure, it is cooled in a bath with ice. As it cools, it becomes viscous and mixes with difficulty. The cooled reaction mass is dissolved in 550 ml of cold distilled water, maintaining the temperature at dissolution of about 0 ^about C.

Полученный раствор, содержащий смесь фосфорных эфиров тиамина, нейтрализуют и с целью хроматографического разделения направляют на ионообменную колонку, заполненную катионитом КУ-23 в Н⁺-форме. Пропуская раствор через колонку, наносят фосфорные эфиры тиамина на катионит. Хроматографическое разделение фосфорных эфиров тиамина проводят, последовательно пропуская через колонку 0,05 н. ацетатные буферные растворы с рН 2,5 и 4,3. Первый буферный раствор элюирует с колонки тиамин-0-трифосфат, второй тиамин-0-дифосфат. На катионите остается тиамин-0-монофосфат.The resulting solution containing a mixture of thiamine phosphorus esters is neutralized and sent for ion chromatography to an ion exchange column filled with KU-23 cation exchanger in the H ⁺ form. By passing the solution through the column, phosphate thiamine esters are applied to the cation exchanger. Chromatographic separation of thiamine phosphate esters is carried out by passing 0.05 N through a column. acetate buffer solutions with pH 2.5 and 4.3. The first buffer solution elutes from the column thiamine-0-triphosphate, the second thiamine-0-diphosphate. Thiamine-0-monophosphate remains on cation exchange resin.

Первую фракцию элюата упаривают в вакууме при температуре не выше 20^оС, к упаренному раствору прибавляют 10-кратное по объему количество абсолютного этилового спирта и выдерживают при температуре около 0^оС. Выпавший осадок отделяют фильтрацией и высушивают в вакууме. Получают 7,1 г тиамина-0-трифосфата (6 г 100%-ного вещества). Выход 10,7% теоретического, считая на тиамин-мононитрат.The first eluate fraction was evaporated in vacuo at a temperature not higher than ^{20 °} C, is added to the evaporated solution 10-fold amount by volume of absolute ethanol and kept at a temperature of about 0 ° ^C. The precipitate was separated by filtration and dried in vacuo. 7.1 g of thiamine-0-triphosphate (6 g of 100% substance) are obtained. Yield 10.7% of theoretical, counting on thiamine mononitrate.

Вторую фракцию элюата также упаривают в вакууме при температуре не выше 20^оС, упаренный раствор подкисляют концентрированной соляной кислотой, прибавляют 10-кратное по объему количество абсолютного этилового спирта и выдерживают при температуре около 0^оС. Выпавший осадок отделяют фильтрацией и высушивают в вакууме. Получают 13,8 г гидрохлорида тиамина-0-дифосфата (гидрохлорида кокарбоксилазы) или 13,5 г в пересчете на 100%-ное вещество. Выход 26,3% теоретического, считая на тиамин-мононитрат.The second fraction was also evaporated eluate in vacuo at a temperature not higher than ^{20 °} C, evaporated solution was acidified with concentrated hydrochloric acid, was added a 10-fold amount by volume of absolute ethanol and kept at a temperature of about 0 ° ^C. The precipitate was separated by filtration and dried in vacuo. 13.8 g of thiamine-0-diphosphate hydrochloride (cocarboxylase hydrochloride) or 13.5 g in terms of 100% substance are obtained. Yield 26.3% of theoretical, counting on thiamine mononitrate.

П р и м е р 2. К 99 г 85%-ной ортофосфорной кислоты постепенно при перемешивании прибавляют 132 г фосфорного ангидрида, не допуская повышения температуры выше 100^оС, и выдерживают при 100^оС в течение 1 ч. К приготовленной таким образом фосфорилирующей смеси при той же температуре прибавляют 7 г формамида и затем постепенно прибавляют 38 г тиамина-мононитрата (36,5 г 100% -ного вещества), выдерживают при температуре 100^оС в течение 1 ч. При этом наблюдается выделение бесцветного газа. Реакционная масса принимает светло-коричневую окраску. По окончании выдержки ее охлаждают до 60^оС и растворяют в 550 мл дистиллированной воды. Полученный кислый раствор, содержащий смесь фосфорных эфиров тиамина и ортофосфорную кислоту, нагревают при температуре 90^оС в течение 6 ч с целью гидролиза тиамина-0-дифосфата и тиамина-0-трифосфата до тиамина-0-монофосфата. Горячий раствор осветляют активированным углем, охлаждают до температуры 25^оС и прибавляют к 7-кратному по объему количеству ацетона. После выдержки при температуре около 0^оС выпавший осадок отделяют фильтрацией и высушивают в вакууме. Продукт дважды кристаллизуют из 50%-ного этилового спирта, используя 5-кратные по объему количества растворителя. После второй кристаллизации продукт высушивают в вакууме. Получают 22,2 г фосфорнокислого тиамина-0-монофосфата (фосфотиамина) или 20,7 г в пересчете на 100%-ное вещество. Выход 42% теоретического, считая на тиамин-мононитрат.EXAMPLE Example 2 To 99 g of 85% orthophosphoric acid was added with stirring 132 g of phosphoric anhydride, avoiding raising the temperature above 100 ^{° C} and held at 100 ^{° C} for 1 h. To the thus prepared phosphorylating the mixture at the same temperature were added 7 g of formamide, and then gradually added 38 g of thiamine-mononitrate (36.5 g of 100% strength material) is heated at ¹⁰⁰ ° C for 1 hour. this is accompanied by selection of a colorless gas. The reaction mass takes on a light brown color. At the end of the exposure, it is cooled to 60 ^° C and dissolved in 550 ml of distilled water. The resulting acidic solution containing a mixture of thiamine phosphate esters and phosphoric acid is heated at ⁹⁰ ° C for 6 hours to hydrolyze the thiamine-0-diphosphate and 0-thiamine triphosphate to thiamine-0-monophosphate. The hot solution is clarified with activated charcoal, cooled to 25 ° ^C and added to a 7-fold amount by volume of acetone. After exposure at a temperature of about 0 ^about With the precipitated precipitate is separated by filtration and dried in vacuum. The product is crystallized twice from 50% ethyl alcohol using 5 times the amount of solvent. After the second crystallization, the product is dried in vacuo. Obtain 22.2 g of phosphate thiamine-0-monophosphate (phosphothiamine) or 20.7 g in terms of 100% substance. Yield 42% of theoretical, counting on thiamine mononitrate.

П р и м е р 3. Процесс проводят, как описано в примере 2, с теми же количествами реагентов и с тем лишь отличием, что вместо 7 г формамида используют 15 г амида валериановой кислоты. Получают 17,3 г фосфорнокислого тиамина-0-монофосфата (фосфотиамина) или 15,4 г в пересчете на 100%-ное вещество. Выход 31,2% теоретического, считая на тиамин-мононитрат. Example 3. The process is carried out as described in example 2, with the same amounts of reagents and with the only difference being that instead of 7 g of formamide, 15 g of valerianic acid amide are used. Receive 17.3 g of phosphate thiamine-0-monophosphate (phosphothiamine) or 15.4 g in terms of 100% substance. Yield 31.2% of theoretical, counting on thiamine mononitrate.

Claims

METHOD FOR PRODUCING THIAMINE PHOSPHORIC ETHERS by phosphorylation of a thiamine salt with a mixture of phosphoric anhydride and orthophosphoric acid, characterized in that thiamine mononitrate is used as a thiamine salt and the phosphorylation process is carried out in the presence of carboxylic amides of the general formula RCONH ₂ , where RH, NH ₂ , C _n ₂ _n ₊ ₁ at n 1-4, with a molar ratio of carboxylic acid amide to thiamine mononitrate from 0.5: 1 to 2: 1.