TWI495629B - 一種由2-胺基丁內酯製備胺基酸的方法 - Google Patents

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Description

一種由2-胺基丁內酯製備胺基酸的方法
本發明係有關於一種由2-胺基丁內酯(2ABL)製備胺基酸之方法。
發明背景
如期刊“Chem. Ber.”(1950年)第83期第265頁乙文中所述,存在藉由甲硫醇鈉(CH3 SNa)之反應而將2ABL轉化甲硫胺酸之一種標準轉化作用。該合成作用係在160℃甲苯中,以單一步驟進行1小時之期間。然而其產率僅為44%。
依據US2008/0146840A1,得知用於自高絲胺酸製得甲硫胺酸之一種方法,其包括由下列所組成之步驟:
a)進行高絲胺酸之一種相伴的N-醯化與環化反應,
b)在一種酸或鹼催化劑存在下,將甲硫醇與步驟a)中所製得的2-胺基丁內酯N-乙醯胺反應,以製得甲硫胺酸N-乙醯胺,及
c)將甲硫胺酸N-乙醯胺水解成為甲硫胺酸。
該方法的產率較高,但其缺點在於需要三個步驟,及各需訴諸於所形成的中間產物之純化作用。
此外,高絲胺酸係一種具高度可用性的化合物。其可經由一種化學途徑製得。其亦可藉由糖類的微生物發酵作用製得;而在該議題上有廣泛的參考書目。該來源因製得高絲胺酸的L異構物,而更具有吸引力。如習知技藝所示,用於將高絲胺酸環化成為經保護或未經保護的2ABL之步驟係有效的,但在考慮其大規模合成作用時,面臨著最終甲硫胺酸轉化步驟的產率過低或該方法非常繁瑣之問題。
本發明的作者已發現用於保護2ABL的胺官能度之一基團以及容許其安置之試劑,可引入及容易移除該基團及其係可逆的。因此其等揭示高絲胺酸在胺基酸製備作用中之一項主要應用。
發明概要
本發明提供一種用於由2-胺基丁內酯(2ABL)製備一種胺基酸或其一鹽類之方法,該胺基酸符合化學式I即XCH2 CH2 CHNH2 COOH,其中X係使得X- 代表一種親核性離子,該方法包括下列步驟:
-以二氧化碳達成2-胺基丁內酯(2ABL)之N-羧化作用,及
-藉此所得的2ABL之N-羧基係與一種試劑XH或其鹽類反應並進行酸化作用。
如實例所說明,去保護作用的產率使得由2ABL合成甲硫胺酸之工業合成作用成為可能。很可能也建議其他多種胺基酸諸如符合上述化學式I者之工業合成作用。胺基酸係指包括帶有一個-NH2 基團、一個-COOH基團、-H及一個-CH2 CH2 X形式的側鏈之一個非對稱碳之任一胺基酸,X如本發明係由試劑XH或其鹽類提供或為-CH2 CH2 Y形式,其中Y代表例如藉由水解作用之X轉化作用所產生的一基團。就較佳實例而言,可另外提及甲硫胺酸、硒基甲硫胺酸、高半胱胺酸及麩醯胺。該方法亦容許製備高半胱胺酸,其係以其二聚體製得。
由於帶有胺基與羧基的碳係非對稱的,胺基酸係指其任一L或D異構物或其等的混合物及尤其消旋混合物。所尋求的胺基酸異構物或異構物混合物係由2ABL及高絲胺酸上游的對應異構物或異構物混合物製得,本發明之方法標的不影響實體的構形。
本發明的另一目標係N-羧基-2-胺基丁內酯。其係在2ABL的N-羧化步驟之後所包含的一種中間產物化合物。其應用當然不限於該合成作用。
在二氧化碳氣體的通氣作用存在下,有利與簡單地達成N-羧化反應。其較佳在一種非質子極性溶劑中進行。就一實例而言,該溶劑係選自二甲基亞碸與N-甲基吡咯烷酮(NMP)。其亦可以超臨界的二氧化碳進行。
該步驟較佳在介於0與50℃之間之一溫度進行。
該方法的第二步驟採用一種試劑XH或其一鹽類。X之定義使得X- 係一種由一或多個原子所組成的親核性離子。更具體地,其可作用在經保護的胺官能度之β碳上,以打開內酯環。其包含通常選自硫、硒、氧、碳原子之一種富含電子的原子,該原子然後與氫、直鏈或分支C1-C6烷基、氮中之至少一者結合。舉例而言,X- 係選自CH3 S- 與CH3 Se- 而用於製得甲硫胺酸與硒基甲硫胺酸,分別選自SH- 與SeH- 而分別用於製得高半胱胺酸與2-胺基-4-SeH-硫代丁酸。其亦可為CN- ,以用於製得2-胺基-4-氰基-硫代丁酸;後者將有利地水解成為一個醯胺基,而導致產生麩醯胺。
XH鹽類係有利地選自金屬鹽類,例如鹼金屬與鹼土金屬。
XH試劑或其鹽類的濃度有利地係比2-ABL過量,其較佳代表3至30%,以反應介質總質量的重量/重量百分比為單位。該步驟較佳在自100至200℃不等之一溫度發生。該溫度有利地為130℃。
本發明的方法可施用自5分鐘至3小時不等之期間。
如上文中所述,藉由該方法可能製得一種胺基酸或其鹽類。其鹽類係有利地選自鈉、鋰、鈣、鋅鹽。為製得一鹽類,將選擇XH試劑的適宜鹽類。
藉助下列實例說明本發明及其優點如下,其中第1與2例係說明由2ABL製備甲硫胺酸,第3例係說明由2ABL製備高半胱胺酸及其二聚體,及第4、5、6及7例係說明由2ABL製備硒基甲硫胺酸。
較佳實施例之詳細說明
依據下列流程圖,第1與2例係說明直接由2ABL製備甲硫胺酸(第1例)及如本發明由2ABL經由N-羧化-2ABL中間產物製備甲硫胺酸(第2例):
R=H:2ABL MTN
R=COOH:2-ABL-N-碳酸鹽
第1例:直接由2ABL製備甲硫胺酸
該試驗係在1毫莫耳的2-ABL之規模進行。將2-ABL置於位於1.2毫升的NMP之溶液中。在20℃攪拌10分鐘,然後添加10.8毫升的NMP與3當量的MeSNa。將攪拌下的反應介質加熱至150℃達1小時。藉由在HPLC溶劑中之簡單稀釋作用,將該介質水解。
第2例:如本發明之甲硫胺酸製備作用
反應流程圖如下:
操作條件係與第1例相同,唯一的差異在於二氧化碳通氣作用係於20℃進行10分鐘。
所得結果係示於下列第1表中:
當藉由本發明的方法製備時,觀察到甲硫胺酸產率增加4倍。
第3例係說明如本發明之由2ABL製備高半胱胺酸的製備作用。
第3例:如本發明之高半胱胺酸製備作用
反應流程圖如下:
藉由本發明的方法,亦可能製得高半胱胺酸的二聚體(稱為高胱胺酸)。
該實例係在具有磁攪拌作用的藥盒中,以1毫莫耳的2ABL之規模進行。將2-ABL置於位於1.2毫升的NMP之溶液中。在20℃進行二氧化碳通氣作用10分鐘,然後添加10.8毫升的NMP與3當量的硫化鈉。將攪拌下的反應介質逐漸加熱至90℃。30分鐘後,藉由在HPLC溶劑中之簡單稀釋作用,將該介質水解。
該等條件容許形成高半胱胺酸及其二聚體。在90℃之溫度獲得最佳成果。
該反應在反應30分鐘後完成。在較高的溫度及在3當量的硫化鈉存在下,偏好形成高胱胺酸。過量的硫化鈉加速高半胱胺酸的二聚合作用。
製得下列產率(HPLC):
高半胱胺酸:36%
高胱胺酸:14%
二酮哌:2%
第4、5、6及7例係說明藉由與MeSeNa或MeSeLi之反應,直接由2ABL製備硒基甲硫胺酸(第4與6例)及如本發明由2ABL經由theN-羧化2ABL中間產物製備硒基甲硫胺酸(第5與7例)。
如第4與5例之流程圖如下:
第4例:直接由2ABL製備硒基甲硫胺酸
該實例係在具有磁攪拌作用的4毫升藥盒中,於20℃以50毫克的鈉之規模進行。將Me2 Se2 置於位於2毫升的NMP之溶液中,然後於20℃添加50毫克的鈉。將2-ABL置於位於870微升的NMP溶液中。在20℃攪拌10分鐘,然後添加10.8毫升的NMP與位於NMP中的MeSeNa溶液。將攪拌下的反應介質加熱至90℃達1小時。藉由在HPLC溶劑中之簡單稀釋作用,將反應介質水解。
第5例:如本發明之硒基甲硫胺酸製備作用
操作條件係與第4例相同,唯一的差異係在於進行二氧化碳通氣作用。
所得結果係示於下列第2表中:
如第6與7例之流程圖如下:
依據M. Tiecco等人期刊“Synthetic Communications”1983年第13期第617頁乙文中所說明的合成作用,製備MeSeLi。
第6例:直接由2ABL製備甲硫胺酸
該實例係在具有磁攪拌作用的藥盒中,於20℃以1毫莫耳的2ABL之規模進行。將2-ABL置於位於1.2毫升的NMP之溶液中。在20℃攪拌10分鐘,然後添加10.8毫升的NMP及2.43毫升之位於THF中的MeSeLi溶液。攪拌下的反應介質係在60℃加熱1小時。藉由在HPLC溶劑中之簡單稀釋作用,將反應介質水解。
第7例:如本發明之硒基甲硫胺酸製備作用
操作條件係與第6例相同,僅近似的差異在於二氧化碳通氣作用係於20℃進行10分鐘及反應溫度係升至90℃。
所得結果係示於下列第3表中:
所有該等實例表明,該方法係一種由2ABL製得胺基酸之非常精闢的方式,及在其中顯現高絲胺酸之一種新穎有意思的應用。
分析中間產物化合物N-羧基-2-胺基丁內酯,其係尤其在第2、3、5及7例中所形成之本發明的標的之一。該等分析如下:
質子NMR光譜(頻率:250MHz,溶劑dmso-d6):2.16 ppm(多重峰,1H),2.28-2.44(多重峰,1H),4.08-4.22(多重峰,1H),4.23-4.38(多重峰,2H),7.25(雙峰,J=8.2Hz,1H)。

Claims (10)

  1. 一種用於由2-胺基丁內酯(2ABL)製備一種胺基酸或其鹽類之方法,該胺基酸符合化學式I即XCH2 CH2 CHNH2 COOH,其中X係使得X- 代表一種親核性離子,該方法之特徵在於其包括下列步驟:以二氧化碳達成2-胺基丁內酯(2ABL)之N-羧化作用,及藉此所得之2ABL的N-羧基係與一種試劑XH或其鹽類反應並進行酸化作用。
  2. 如申請專利範圍第1項之方法,其特徵在於X- 係選自CH3 S- 、CH3 Se- 、SH- 、SeH- 、CN-
  3. 如申請專利範圍第1或2項之方法,其特徵在於選自甲硫胺酸與硒基甲硫胺酸之一種胺基酸。
  4. 如申請專利範圍第1或2項之方法,其特徵在於製得高半胱胺酸及其二聚體。
  5. 如申請專利範圍第1或2項之方法,其特徵在於N-羧化作用係在一種非質子極性溶劑中進行。
  6. 如申請專利範圍第5項之方法,其特徵在於該溶劑係選自二甲基亞碸與N-甲基吡咯烷酮。
  7. 如申請專利範圍第或2項之方法,其特徵在於該胺基酸的L異構物、D異構物或其等的混合物及尤其消旋混合物係由2ABL的對應形式製備。
  8. 如申請專利範圍第1或2項之方法,其特徵在於2ABL係由高絲胺酸製得。
  9. 如申請專利範圍第8項之方法,其特徵在於高絲胺酸係L異構物及係藉由天然來源的糖類之微生物發酵作用製得。
  10. 如申請專利範圍第1或2項之方法,其特徵在於該胺基酸的鹽類係選自鈉、鋰、鈣、鋅鹽。
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