SI9110628A

SI9110628A - Postopek za pripravo N-sukcinimidilkarbonatov

Info

Publication number: SI9110628A
Application number: SI9110628A
Authority: SI
Inventors: Gerhard Steinbauer; Wolfgang Huber; Rupert Koegler
Original assignee: Chemie Linz Gesellschaft M.B.H.
Priority date: 1990-04-10
Filing date: 1991-04-08
Publication date: 1998-02-28
Also published as: HRP940779A2

Abstract

Postopek za pripravo N-sukcinimidilkarbonatov I, v kateri je Ar 9-fluorenil, fenil, ki je v danem primeru lahko substituiran s halogenom, nitro, C1-4-alkilom ali trifluormetilom, ali 5- ali 6-členski heteroaromat z enim ali dvema N ali S, z reakcijo alkohola II, v kateri ima Ar zgornji pomen, s fosgenom v prisotnosti inertnega razredčila, ki se meša z vodo, v ester klorogljikove kisline III in reakcijsko zmes brez izoliranja spojine III pretvorimo z vodno raztopino N-hidroksisukcinimida v prisotnosti alkalijskega, zemljoalkalijskega ali amonijevega hidrogenkarbonata ali karbonata in izoliramo spojino I iz organske faze.ŕ

Description

Chemie Linz Gesellschaft m.b.H.

Postopek za pripravo N-sukcinimidilkarbonatov

Izum se nanaša na postopek za pripravo N-sukcinimidilkarbonatov s fosgeniranjem alkoholov v ustrezne estre klorogljikove kisline in s sledečo pretvorbo z N-hidroksisukcinimidom.

N-sukcinimidilkarbonate se uporablja v sintezi peptidov za uvedbo primernih zaščitnih skupin za amino funkcijo amino kislin. N-sukcinimidilkarbonatom dajejo zaradi njihove bolj selektivne reakcije prednost v primeri z ustreznimi kislinskimi kloridi. Posebno dobro primerna zaščitna skupina je 9-fluorenilmetiloksikarbonilna skupina, ker se da le-ta zlahka odcepiti pri šibko bazičnih pogojih.

Za pripravo N-sukcinimidilkarbonatov sta na splošno znani dve reakcijski poti.

V Ten Kortenaar et al., Int. Peptide Protein Research 27 (1986), 398ff je opisana priprava 9-fluorenilmetilsukcinimidilkarbonata s fosgeniranjem 9-fluorenilmetanola in sledeča pretvorba z N-hidroksisukcinimidom. Fosfgeniranje poteka z doziranjem alkohola v tekoči fosgen pri temperaturi -78°C. Nastali ester klorogljikove kisline izolirajo, raztope v dioksanu in pretvorijo z N-hidroksisukcinimidom v prisotnosti trietilamina kot nevtralizacijskega sredstva pri temperaturi 10 do 15°C.

Po L.A. Carpino, G.Y-Han, J. Org. Chem. Vol 37, (1972) 3404 ff. se da izvesti fo-sgeniranje tudi z dodatkom alkohola k raztopini fosgena v diklormetanu.

Pri obeh postopkih je v raztopini prisotna zelo visoka koncentracija fosgena, kar je oporečno iz varnostno-tehničnih razlogov. Prebitni fosgen je treba po končanem fosgeniranju odstraniti. Pri fosgeniranju kot stranski produkt nastajajoči klorovodik bi lahko pri sledeči pretvorbi reagiral poleg estra klorogljikove kisline z organskim aminom, uporabljenim kot nevtralizacijsko sredstvo, v ustrezni aminhidroklorid. Zato ga je treba prav tako odstraniti. Nastajajoči aminhidrokloridi so razen tega stranski produkti, ki so oporečni za okolje in za katere je treba poskrbeti. Nadalje nastaja pri pretvorbi estra klorogljikove kisline z N-hidroksisukcinimidom v prisotnosti organskega amina zaradi bazične labilnosti fluorenilestra zlahka cepilni produkt dibenzofulven, s tem pa se dobitek zmanjša.

Po A. Paquet, Can. J. Chem 60 (1982), 976ff lahko poteka priprava 9-fluorenilmetilsukcinimidilkarbonata tudi s fosgeniranjem soli cikloheksilaminske soli N-hidroksisukcinimida in s sledečo pretvorbo estra sukcinimidilklorogljikove kisline z 9-fluorenilmetanolom. Pri tem uvajamo k suspenziji N-hidroksisukcinimidne soli pri -30°C tekoč fosgen, nastajajoči dicikloheksilaminhidroklorid odločimo ter izoliramo ester sukcinilimidilklorogljikove kisline. Sledeča pretvorba z 9-fluorenilmetanolom poteka v diklormetanu v prisotnosti piridina kot nevtralizacijskega sredstva.

Tudi pri tem postopku je treba pred pretvorbo estra klorogljikove kisline odstranjevati pri fosgeniranju nastajajoče stranske produkte kot tudi prebitni fosgen. Pri fosgeniranju kot tudi pri nadaljnji pretvorbi estra klorogljikove kisline nastaja aminhidroklorid, za katerega je potrebno poskrbeti.

Za pripravo N-hidroksisukcinimidilkarbonatov v tehničnem merilu so za to znani postopki slabo primerni.

Sedaj pa nam je uspelo ugotoviti postopek za pripravo N-sukcinimidilkarbonatov, pri katerem intermediata ni potrebno izolirati in se da nastajajoče anorganske soli zlahka odločiti.

Predmet izuma je torej postopek za pripravo N-sukcinimidilkarbonatov s formulo I

Ar

v kateri Ar pomeni 9-fluorenilni ostanek, fenilni ostanek, ki je v danem primeru substituiran s halogenom, nitro, alkilom z 1 do 4 atomi ogljika, ali trifluormetilom, ali 5ali 6-členski heteroaromatski ostanek z enim ali dvema N- ali S-atomoma, kije značilen po tem, da alkohol s formulo II

Ar - CH₂ OH jj v kateri ima Ar zgoraj navedeni pomen, pretvorimo s fosgenom v prisotnosti inertnega razredčila, ki se meša z vodo, v ester klorogljikove kisline s formulo III

Ar - CH₂ - O - C - Cl

III ter reakcijsko zmes brez izolacije spojine s formulo III pretvorimo z vodno raztopino N-hidroksisukcinimida v prisotnosti alkalijskega, zemeljoalkalijskega ali amonijevega hidrogenkarbonata ali karbonata kot nevtralizacijskega sredstva ter izoliramo spojino s formulo I iz organske faze.

Kot izhodne spojine uporabljamo alkohole s formulo II, v kateri Ar pomeni fluorenilni ostanek ali fenilni ostanek, ki je v danem primeru enkrat ali večkrat lahko substituiran s halogenom, npr. klorom, bromom ali fluorom, nitro, alklilom z 1 do 4 atomi ogljika ali trifluormetilom. Primeri za take substituirane fenilne ostanke so 2-kIorfenilni ostanek, 4-klorfenilni ostanek, 2,4-diklorfenilni ostanek, 2-bromfenilni ostanek, 4-fluorfenilni ostanek, metilfenilni ostanek in trifluormetilfenilni ostanek.

Nadalje lahko Ar pomeni 5- ali 6-členski heteroaromatski obroč, ki kot heteroatome lahko vsebuje enega ali dva N- ali S-atoma, npr. piridilni, piridazinilni, pirimidilni ali tienilni ostanek.

Prednostno uporabimo take alkohole s formulo II, v katerih Ar pomeni 9-fluorenilni, fenilni ali 2-klorofenilni ostanek.

Pretvorba alkohola s fosgenom poteka v razredčilu, ki je inertno ob reakcijskih pogojih in se meša z vodo, npr. v cikličnem etru kot tetrahidrofuranu ali dioksanu, ali v etru z odprto verigo, kot dietru di-, tri- ali tetraetilenglikola. Reakcijske udeležence uporabimo običajno v ekvivalentnih množinah. Za dokončanje reakcije je lahko prikladno, da uporabimo okoli 10 % prebitek fosgena.

Pri izvedbi reakcije je prikladno, da predložimo alkohol v razredčilu in uvajamo fosgen, ker s tem vzdržujemo nizko koncentracijo fosgena v raztopini. Reakcija fosgeniranja poteka pri temperaturah okoli 0 do 20°C.

Reakcijsko raztopino, dobljeno pri fosgeniranju, zatem doziramo k vodni raztopini, v danem primeru v zmesi z inertnim razredčilom kot N-hidroksisukcinimidom in alkalijskim, zemljoalkalijskim ali amonijevim hidrogenkarbonatom ali karbonatom.

Na 1 mol alkohola uporabimo običajno 1 mol N-hidroksisukcinimida. Pri reakciji nastaneta na 1 mol fosgena 2 mola HC1. Za nevtralizacijo sta zato potreba dva ekvivalenta nevtralizacijskega sredstva. Primeri za prikladna nevtralizacijska sredstva so kalijev hidrogenkarbonat, kalijev karbonat, natrijev hidrogenkarbonat, natrijev karbonat, amonijev hidrogenkarbonat ali amonijev karbonat.

Estri klorogljikove kisline so v odvisnosti od stabilnosti alkoholne komponente bolj ali manj občutljivi na hidrolizo. Pri estrih klorogljikove kisline, uporabljenih v smislu izuma, pa pri vnašanju v vodno raztopino ne pride do hidrolize estra klorogljikove kisline in sledečega dekarboksiliranja v alkohol, pride namreč do praktično popolne pretvorbe v N-sukcinimidilkarbonat. Prebitni fosgen, ki je v danem primeru prisoten iz fosgeniranja, takoj hidrolizira. Kot stranski produkt nastanejo ustrezni alkalijski, zemljoalkalijski ali amonijevi kloridi ter v danem primeru CO₂.

Proti koncu pretvorbe pride do ločbe faz, pri čemer vsebuje vodna faza alkalijski, zemeljoalkalijski ali amonijev klorid.

Organska faza vsebuje N-sukcinimidilkarbonat, katerega se da zlahka izolirati z odparjenjem topila.

PRIMER 1:

98,1 g (0,50 molov) fluoren-9-metanola raztopimo v 300 ml tetrahidrofurana in raztopino ohladimo na 15°C.

V teku 30 minut uvajamo ob hlajenju 54,4 g (0,55 molov) fosgena. Zatem mešamo raztopino še 1,5 ur pri 15°C (1. stopnja). V drugi reakcijski posodi predložimo 63,3 g (0,55 molov) N-hidroksisukcinimida, 115,1 g (1,15 molov) kalijevega hidrogenkarbonata, 350 ml vode in 300 ml tetrahidrofurana. Reakcijsko raztopino iz 1. stopnje hitro vdoziramo in zatem mešamo 1 uro.

Proti koncu reakcije pride do ločbe faz.

Tetrahidrofuransko fazo odločimo in uparimo.

Dobimo 162 g 9-fluorenilmetilsukcinimidilkarbonata. Dobitek znaša 96 % teoretskega, z ozirom na uporabljeni fluoren-9-metanol. Analiza s HPLC da vsebnost 98 %. Z digeriranjem z izopropanolom se da dobiti produkt s čistočo

99,9 %.

Ή-NMR (CDC1₃): delta = 7,77 (d. J = 7,5 Hz; 2H) 7,62 (d. J = 7,5 Hz; 2H), 7,43 (t, J = 7,5 Hz, 2H), 7,36 (t, J = 7,5 Hz; 2H), 4,56 (d. J = 7,5 Hz; 2H), 4,33 (t,

J = 7,5 Hz; IH), 2,80 (s; 4H) ppm.

PRIMER 2:

54,1 g (0,50 molov) benzilalkohola raztopimo v 300 ml tetrahidrofurana. V to raztopino uvajamo ob hlajenju v teku 1 ure 49,9 g (0,505 molov) fosgena in mešamo še 30 minut pri 15°C (1. stopnja).

V nadaljnjo reakcijsko posodo predložimo raztopino 57,5 g (0,5 molov) N-hidroksisukcinimida, 105,1 g kalijevega hidrogenkarbonata (1,05 molov), 350 ml vode in 300 ml tetrahidrofurana. Reakcijsko raztopino iz 1. stopnje hitro vdoziramo in mešamo 20 minut. Proti koncu reakcije pride do ločbe faz. Tetrahidrofuransko fazo odločimo in uparimo.

Dobimo 120 g benzilsukcinimidilkarbonata. Dobitek znaša 96 % teoretskega, z ozirom na uporabljeni benzilakohol.

¹ H-NMR (CDC1₃): delta = 7,40 (s; 5H), 5,32 (s; 2H), 2,82 (s; 4H) ppm.

PRIMER 3:

71,3 g (0,50 molov) 2-klorbenzilakohola raztopimo v 300 ml tetrahidrofurana. V to raztopino uvajamo ob hlajenju v teku 45 minut 54,4 g fosgena (0,550 molov) in mešamo še 1 uro pri 15°C (1. stopnja).

V nadaljnjo reakcijsko posodo predložimo raztopino 57,5 g (0,5 molov) N-hidroksisukcinimida, 115,1 g kalijevega hidrogenkarbonata (1,150 molov), 350 ml vode in 300 ml tetrahidrofurana.

Reakcijsko raztopino iz 1. stopnje hitro vdoziramo in mešamo 1 uro. Proti koncu reakcije pride do ločbe faz. Tetrahidrofuransko fazo odločimo in uparimo.

Dobimo 138 g 2-klorbenzilsukcinimidilkarbonata. Dobitek znaša 97 % teoretskega, z ozirom na 2-klorbenzilakohol.

Ή-NMR (CDC1₃): delta = 7,3 - 7,5 (m; 4H), 5,43 (s; 2H), 2,80 (s; 4H) ppm.

PRIMER 4:

44,3 g (0,25 molov) 2,4-diklorbenzilakohola raztopimo v 300 ml tetrahidrofurana. V to raztopino uvajamo ob hlajenju v teku 45 minut 27,2 g fosgena (0,272 molov) ter mešamo še 1 uro pri 15°C (1. stopnja).

V nadaljnjo reakcijsko posodo predložimo raztopino 28,8 g (0,25 molov) N-hidroksisukcinimida, 57,5 g kalijevega hidrogenkarbonata (0,575 molov), 350 ml vode in 300 ml tetrahidrofurana. Reakcijsko raztopino iz 1. stopnje hitro vdoziramo in mešamo 1 uro. Proti koncu reakcije pride do ločbe faz. Tetrahidrofuransko fazo odločimo in uparimo.

Dobimo 75 g 2,4-diklorbenzilsukcinimidilkarbonata. Dobitek znaša 94 % teoretskega, z ozirom na 2,4-diklorobenzilalkohol.

'H-NMR (CDC1₃): delta = 7,27 - 7,45 (m; 3H), 5,40 (s; 2H), 2,84 (s; 4H) ppm.

PRIMER 5:

76,6 g (0,50 molov) 4-nitrobenzilalkohola raztopimo v 300 ml tetrahidrofurana. V to raztopino uvajamo ob hlajenju ob teku 45 minut 54,4 g fosgena (0,550 molov) in mešamo še 1 uro pri 15°C (1. stopnja).

V nadaljnji reakcijski posodi predložimo raztopino 57,5 g (0,5 molov) N-hidroksisukcinimida, 115,1 g kalijevega hidrogenkarbonata (1,150 molov), 350 ml vode in 300 ml tetrahidrofurana.

Dobimo 140 g 4-nitrobenzilsukcinimidilkarbonata. Dobitek znaša 95 % teoretskega, z ozirom na 4-nitrobenzilalkohol.

'H-NMR (CDC1₃): delta = 8,27 (d. = 8,7 Hz; 2H) 7,58 (d. J. = 8,7 Hz; 2H), 5,42 (s, IH), 2,86 (s, 4H) ppm.

PRIMER 6:

80,1 g (0,40 molov) 3-fenoksibenzilalkohola raztopimo v 300 ml tetrahidrofurana. V to raztopino uvajamo ob hlajenju v teku 45 minut 43,5 g fosgena (0,440 molov) in mešamo 1 uro pri 15°C (1. stopnja).

V nadaljnjo reakcijsko posodo predložimo raztopino 46,0 g (0,4 mole) N-hidroksisukcinimida, 92,1 g kalijevega hidrogenkarbonata (0,92 molov), 350 ml vode in 300 ml tetrahidrofurana. Reakcijsko raztopino iz 1. stopnje hitro vdoziramo in mešamo 1 uro. Proti koncu trajanja reakcije pride do ločbe faz. Tetrahidrofuransko fazo odločimo in uparimo.

Dobimo 127 g 3-fenoksibenzilsukcinimidilkarbonata. Dobitek znaša 93 % teoretskega, z ozirom na 3-fenoksibenzilalkohol.

Claims

PATENTNI ZAHTEVKI

1. Postopek za pripravo N-sukcinimidilkarbonatov s formulo I v kateri Ar pomeni 9-fluorenilni ostanek, fenilni ostanek, ki je v danem primeru substituiran s halogenom, nitro, alkilom z 1 do 4 atomi ogljika, ali trifluormetilom, ali 5ali 6-členski heteroaromatski ostanek z enim ali dvema N- ali S-atomoma, označen s tem, da alkohol s formulo II

Ar - CH2 OH U v kateri ima Ar zgoraj navedeni pomen, pretvorimo s fosgenom v prisotnosti inertnega razredčila, ki se meša z vodo, v ester klorogljikove kisline s formulo III

Ar

III ter reakcijsko zmes brez izolacije spojine s formulo III pretvorimo z vodno raztopino N-hidroksisukcinimida v prisotnosti alkalijskega, zemeljoalkalijskega ali amonijevega hidrogenkarbonata ali karbonata kot nevtralizacijskega sredstva ter izoliramo spojino s formulo I iz organske faze.
2. Postopek po zahtevku 1, označen s tem, da kot inertno razredčilo uporabimo cikličen eter ali tak z odprto verigo.
3. Postopek po enem izmed zahtevkov 1 ali 2, označen s tem, da kot nevtralizacijsko sredstvo uporabimo natrijev hidrogenkarbonat, natrijev karbonat, kalijev hidrogenkarbonat, kalijev karbonat, amonijev hidrogenkarbonat ali amonijev karbonat.
4. Postopek po enem izmed zahtevkov 1 do 3, označen s tem, da uporabimo alkohol s formulo II, v kateri A; pomeni 9-fluorenilni ostanek, fenilni ostanek ali 2-klorfenilni ostanek.