CH358414A - Verfahren zur Herstellung von Citrullin - Google Patents

Description

  Verfahren     zur        Herstellung    von     Citrullin       Es ist bekannt, dass man durch Kondensation  monosubstituierter Harnstoffe mit geeigneten Sub  stanzen     Hydantoinderivate,    beispielsweise durch Kon  densation mit     Benzil    in     3-Stellung    substituierte       Diphenylhydantoine,    herstellen     kann.    Eine     iri    thera  peutischer Hinsicht wichtige Substanz dieser     Art    ist  die     a-Amino-b-diphenylhydantoyl-valeriansäure,

      zu  deren Gewinnung man als monosubstituierten Harn  stoff die     a-Amino-b-carbamido-valeriansäure,    das     Ci-          trullin,    verwenden kann. Zur Herstellung des     Citrul-          lins    und ähnlicher     Harnstoffderivate    geht man bis  lang so vor, dass man die     a-Aminogruppe    in den ent  sprechenden     a,o,)-Diaminocarbonsäuren    durch geeig  nete     Substituenten    schützt, dann die andere mit     Ure-          thanen,        Cyansäure    usw.

       umsetzt    und danach den       Substituenten    wiederum abspaltet. Ein anderes Ver  fahren besteht darin, den Kupferkomplex der     Di-          aminocarbonsäure    mit Harnstoff im Druckgefäss zu  kondensieren.  



  Zur technischen Herstellung von     Citrullin    und  seinen Derivaten haben sich jedoch alle diese Ver  fahren sowohl in betriebstechnischer als auch in     wirt-          schaftlicher    Hinsicht als unbefriedigend erwiesen.

   Es  hat sich gezeigt, dass diese Nachteile vermieden wer  den können einmal durch Verwendung besonders  geeigneter Rohmaterialien, zum anderen durch zweck  mässige Kombination an sich bekannter Arbeitswei  sen und schliesslich durch     Auswertung    neuer Er  kenntnisse über das Ausmass der Schutzwirkung der       a-Aminogruppe    der     Kupferkomplexe    von     a,orDi-          aminocarbonsäuren    bei Einwirkungen auf die       co-Aminogruppe.     



  Gegenstand der Erfindung ist nun ein Verfahren  zur Herstellung von     Citrullin,    welches dadurch ge  kennzeichnet ist, dass man aus     Hydrolysaten    arginin-    reicher Eiweissstoffe tierischer oder pflanzlicher Her  kunft     Arginin    mit     Flaviansäure        ausfällt,    das ausge  fällte     Flavianat    mit     Bariumhydroxyd    oder Säure zer  legt, darauf durch     hydrolytisches    Abspalten der       Guanidylgruppe        Ornithin        bildet,

      dieses     mittels    Kup  feroxyd     in        Ornithinkupfer    umwandelt und dieses  mit     Cyansäure    oder     Cyanaten    oder     Harnstoff    zu       Citrullinkupfer    umsetzt und schliesslich das Kupfer  durch Ausfällen     mit    Schwefelwasserstoff abtrennt,  wobei jeweils die     Reaktionsflüssigkeit        einer    Stufe  ohne Isolierung von Zwischenprodukten für die näch  ste Reaktion verwendet wird.  



  Geeignete tierische oder     pflanzliche        Eiweissstoffe     sind z. B.     Gelatine    oder Fischeiweiss, welche     a-Amino-          b-guanidyl-valeriansäure,    das     Arginin,    in reichlicher  Menge enthalten, welches aus dem     vorteilhaft    durch  Säurehydrolyse der genannten Eiweissstoffe erhalte  nen und am besten     lediglich    auf einen geeigneten       pH-Wert    eingestellten     Hydrolysat,    wie gesagt, mit       Flaviansäure        gefällt    wird.  



  Ausgehend von rohem     Argininflavianat    erfolgt  die Gewinnung von praktisch     reinem        Citrullinkupfer,     wie erwähnt, ohne Isolierung der Zwischenprodukte       Arginin,        Ornithin    und     Ornithinkupfer.    Durch den       Wegfall    sämtlicher mit der     Isolierung    dieser Substan  zen verbundenen Arbeitsgänge wird eine leichte,  schnelle und mit geringeren Verlusten verbundene       Citrullinherstellung    ermöglicht.  



       Argininflavianat    lässt sich sowohl durch     Atzbaryt     als auch durch     Säure    zerlegen, wobei im letzteren  Falle die zurückgewonnene freie     Flaviansäure        unmit-          telbar    in den Prozess zurückgeführt werden kann.  



  Die     Stabilität    der     a,oi-Diaminosäurekupferkom-          plexe    ist so gross, d. h. der     Schutz    der     a-Aminogruppe     durch das     chelatartig    gebundene Kupfer im Ornithin-           kupfer    ist so weitgehend wirksam, dass bei der Über  führung von     Ornithinkupfer    in     Citrullinkupfer    an  Stelle von Harnstoff, wie gesagt, auch     Cyansäure     oder     Cyanate    verwendet werden können.

   Zu den  erheblichen     Vorteilen    dieser     Cyanatanlagerung    beim       Ornithinkupferkomplex    gegenüber einer Konden  sation etwa beim     a-Monobenzoyl-ornithin    gehören       beispielsweise:

      einfachste Herstellung des     Ornithin-          kupfers    durch blosses Kochen der     Ornithinlösung    mit  Kupferoxyd oder Kupfersalzen gegenüber den schwie  rigen und umständlichen     Verfahren    der Herstellung  eines lediglich     a-monobenzoylierten        Ornithins,    ferner  zufolge der Löslichkeit des     Ornithinkupfers    die Mög  lichkeit, in     homogen-wässriger    Phase arbeiten zu kön  nen,

   und nicht     zuletzt    die überraschend leichte       Abspaltbarkeit    des     Chelatkupfers    aus dem Konden  sationsprodukt lediglich durch     Einleiten    von Schwe  felwasserstoff, der seinerseits durch Entlüften ent  fernt werden kann, gegenüber der     Verseifung    des       Benzoylderivates    mit Säure unter Entstehung von       Benzoesäure    und der     Notwendigkeit,    wiederum von  diesen beiden trennen     zu    müssen.

   Im Vergleich zu  der in     ihrem    Verlauf     unbestimmten,    hinsichtlich Aus  beute recht wechselhaften und daher unbefriedigen  den     Harnstoffkondensation    ergibt sich als wesent  licher Vorteil ausserdem, dass die     Cyanatanlagerung     in durchaus bestimmtem Reaktionsverlauf und mit  gleichmässig guter Ausbeute zu     Kupfercitrullin    führt.

    Ausserdem hat sich gezeigt, dass sich an Stelle der       Cyanatanlagerung    auch die     Harnstoffkondensation     bei passender Wahl der     Bedingungen,    insbesondere  hinsichtlich der     Konzentration    der Reaktionsteilneh  mer, entgegen der allgemeinüblichen Arbeitsweise  sehr     einfach    durch blosses Kochen im offenen Gefäss  durchführen lässt, während dies nach den Angaben  der bisherigen Literatur nicht ohne Anwendung eines  Druckgefässes möglich ist.  



  Im einzelnen wird das erfindungsgemässe Verfah  ren     zweckmässigerweise    wie folgt durchgeführt:  Es wird beispielsweise Gelatine, gegebenenfalls  unter Druckanwendung, durch Mineralsäure     hydroly-          siert    und aus dem     Hydrolysat    das     Arginin    mit     Fla-          viansäure    gefällt.  



  Das     Arginin-Flavianat    wird beispielsweise mit  einer Lösung von     Ätzbaryt    zerlegt. Im Gegensatz zu  den allgemeinüblichen Methoden der     Arginindar-          stellung    geschieht dies     vorteilhaft    bei höherer Tem  peratur ohne Rücksicht auf     eine    dabei bereits begin  nende Abspaltung der     Guanidyl'gruppe    des     Arginins,     da ja ohne Isolierung sowieso in der gleichen     barytal-          kalischen    Lösung zu     Ornithin    verkocht wird.

   Die       barytalkalische,        Arginin    und     bereits    erhebliche Men  gen     Ornithin    enthaltende Lösung wird nun ohne jede  Zwischenoperation sofort bis zur     vollständigen    Zer  legung des     Arginins    gekocht und dabei     eingeengt,     wobei Ammoniak entweicht und     Bariumcarbonat    und  gegebenenfalls     Bariumhydroxyd    ausfallen.

   Ein wei  terer erheblicher     Teil    des     Ätzbaryts    wird anschlie  ssend durch Ausfrieren     entfernt.    Nach dem     Abnut-          schen        wird    schliesslich mit     Kohlensäure    oder Schwe-         felsäure    vom restlichen     Baryt    befreit und nochmals  abgesaugt.  



  Das bei dieser Arbeitsweise anfallende Barium  flavianat kann mit Schwefelsäure in üblicher Weise  zersetzt und die     Flaviansäure    regeneriert werden.  Dabei muss man vom     Bariumsulfat    heiss     abnutschen     und heiss waschen und, um die nach     Salzsäurezusatz     aus dem erkalteten Filtrat auskristallisierende     Ffa-          viansäure    zu erhalten, nochmals     nutschen.    Dieses  Vorgehen lässt sich ebenfalls erheblich vereinfachen,  wenn man das     Bariumflavianat        mit    Salzsäure zer  legt, kühlt und schliesslich verdünnt.

   In diesem Falle  erhält man sofort freie     Flaviansäure    und es ist nur  einmaliges     Nutschen    und Waschen einer Lösung von  normaler Temperatur notwendig.     Gegebenenfalls        zu-          rückgebliebenes-        Bariumchlorid    kann etwa beim spä  teren Lösen der     Flaviansäure,    durch Zugabe der  gerade notwendigen Menge Schwefelsäure und Fil  tration leicht entfernt werden.

   Vor allem aber kann  man auch sofort das     Argininflavianat    mit Salzsäure  zerlegen, die     entstehende    freie     Flaviansäure        abnut-          schen    und waschen und so jede     Wiedergewinnungs-          arbeit    überhaupt vermeiden. Die     Argininspaltung    und  die weitere Durchführung des Verfahrens erfolgt  dann nach Neutralisation der     salzsauren    Lösung.  



  Die erhaltene neutrale oder schwach saure     Orni-          thinlösung    wird durch Zugabe von Aktivkohle und  leichtes und kurzes Erwärmen unschwer farblos und  klar erhalten. Sie wird gegebenenfalls neutralisiert  und die neutrale Lösung wiederum ohne jede Zwi  schenoperation mit Kupferoxyd     in    geringem über  schuss versetzt und einige Zeit mässig gekocht.  



  Die Weiterverarbeitung der so entstandenen tief  blauen Lösung von     Kupferornithin    erfolgt abermals  ohne jede Zwischenoperation und in einfachster  Weise, indem man insbesondere bei Siedetemperatur  und unter Rühren vorzugsweise     Kaliumcyanat    in nur       geringem        überschuss    und in kleinen Portionen ein  wirken lässt. Das Reaktionsprodukt beginnt schon  bald nach     Beginn    des     Cyanatzusatzes    kristallin aus  zufallen. Es wird nach Beendigung der Reaktion bzw.  Vervollständigung der     Kristallisation    durch Stehen  bei tiefer Temperatur in wässriger Suspension durch  Schwefelwasserstoff     entkupfert.     



  Die     entstehende        Citrullinlbsung    wird, gegebenen  falls nach     Entfärbung    mit Aktivkohle, unter stark  vermindertem Druck eingeengt und das     Citrullin     selbst schliesslich nach Umkristallisation aus Alkohol  und Stehen bei tiefer Temperatur als rein weisse       Kristallmasse    erhalten, die fast richtigen Schmelz  punkt und richtige Analysendaten zeigt und ohne  weitere Reinigung zu Derivaten weiterverarbeitet  werden     kann.     



       Citrullin    dient insbesondere als Ausgangsmaterial  für therapeutisch sehr bedeutungsvolle Substanzen,  darunter die     a-Amino-ö-diphenylhydantoyl-valerian-          säure    oder andere     a-Amino-ö-hydantoyl-valeriansäu-          ren,    die daraus durch Kondensation mit     Benzil,    sub  stituierten     Benzilen    oder anderen geeigneten     Dike-          tonen    erhalten werden können.

        <I>Beispiel 1</I>  20 Gewichtsteile Gelatine werden mit gleichen       Volumteilen    konzentrierter     Salzsäure    unter     Rück-          flusskochung    vollständig     hydrolysiert.    Das     Hydroly-          sat    wird mit konzentrierter Natronlauge auf etwa       pH=2    eingestellt, nach Zugabe von 0,

  6     Volumtei-          len    Eisessig mit dem     halben    Volumen Wasser ver  dünnt und     filtriert.    Durch Zugabe einer etwa     701C     heissen Lösung von 4 Gewichtsteilen     Flaviansäure    in  10-15 Volumen Wasser     und    unter gutem Rühren  wird das     Argininflavianat    ausgefällt. Die Fällung  wird durch längeres Stehen vervollständigt, dabei  durch     öfteres    Rühren die Bildung von Klumpen und  Krusten vermieden, schliesslich     abgenutscht    und ge  waschen.  



  Eine Suspension von 10 Gewichtsteilen     Arginin-          flavianat    in 25-30     Volumteilen    Wasser wird mit  einer Lösung von 15-16 Gewichtsteilen     kri,st.        Ätz-          baryt    in 40 Volumen Wasser und unter gutem Rüh  ren bei 80-100'C bis zur vollständigen Spaltung  des     Flavianats    behandelt. Vom ausgeschiedenen Ba  riumflavianat wird noch warm scharf     abgenutscht     und der Niederschlag gewaschen.

   Die aus Filtrat  und     Waschtlüssigkeit    bestehende     barytalkalische    Lö  sung wird nun     unmittelbar    bis zum Verschwinden  der Reaktion auf     Arginin    gekocht und dabei bis auf  die Hälfte oder ein Drittel eingeengt. Nunmehr wird  durch Ausfrieren ein erheblicher Teil des Barium  hydroxyds ausgeschieden und der aus diesem und       Bariumcarbonat    bestehende Niederschlag entspre  chend kalt und schnell     abgenutscht    und gewaschen.

    Das mit den     Waschwässern    vereinigte Filtrat wird  mit Schwefelsäure schwach angesäuert, das     abge-          nutschte        Bariumsulfat    wiederum gewaschen und die  aus Filtrat und Waschwässern bestehende schwefel  saure Lösung unter gelindem     Erwärmen    und wieder  holtem Schütteln mit wenig Aktivkohle behandelt.  Nach Entfernen und Waschen des     Kohlerückstandes     erhält man eine völlig klare und farblose Lösung,  der nach Neutralisation mit Natronlauge unmittelbar  so viel Kupferoxyd     portionsweise    zugeführt wird,  dass nach 10-20 Minuten mässigem Sieden ein gerin  ger     überschuss    verbleibt.

   Die nunmehr tiefblaue Lö  sung wird vom unverbrauchten Kupferoxyd befreit  und dieses gewaschen, worauf die     vereinigten    Flüs  sigkeiten unmittelbar zur Weiterverarbeitung bereit  sind.  



  Die folgende     Cyanatanlagerung    wird zweckmässig  mit 11     @    bis 11/2 Molen     Kalnumcyanat    auf 1     Mol          Ornithinkupfer    durchgeführt. Das     Cyanat    wird     in     Substanz in kleinen     Anteilen    und zumindest gegen  Ende der Reaktion unter dauerndem Rühren in die  vorher zum Sieden erhitzte und siedend erhaltene  Lösung eingetragen. Das verdampfende Wasser wird  bis gegen Ende der Reaktion     ersetzt,    dann lässt man  vorteilhaft die Lösung vorsichtig etwas einengen.

   Je  nach der naturgemäss innerhalb gewisser Grenzen  etwas schwankenden     Konzentration,    im allgemeinen  aber nach dem     Eintragen    etwa eines Drittels der       Cyanatmenge,    beginnt die     Abscheidung    des Kupfer-         citrullins    in deutlich kristalliner Form. Gegebenen  falls hält man es nach Beendigung der Reaktion noch  kurze Zeit im Sieden,     kühlt    dann und     vervollständigt     die Kristallisation     schliesslich    durch     Stehenlassen    bei  tiefer Temperatur.  



  Die     Entkupferung    geschieht nach Suspendieren  in der etwa 5fachen Menge heissen Wassers durch  Einleiten von Schwefelwasserstoff bis     zur    Sättigung  und nochmaliges kurzes     Erhitzen.    Die nach dem Ab  filtrieren und Waschen des Kupfersulfids anfallende       Citrullinlösung    wird, wenn nötig,

   mit wenig Aktiv  kohle behandelt und die nach     Abfiltrieren    und Wa  schen des     Kohlerückstandes    völlig farblose und klare  Lösung unter stark vermindertem Druck bei     einer          Badtemperatur    von höchstens 50  C bis zur beginnen  den Kristallisation eingeengt und     schliesslich    noch  heiss und unter Umschwenken     in    das zur restlosen       Abscheidung    erforderliche Volumen Alkohol einge  gossen,

   wobei sich das     Citrullin    sofort als weisse kri  stalline Masse     abscheidet.    Nach Vervollständigung  der Fällung durch Stehen bei tiefer Temperatur wird       abgenutscht    und mit Alkohol gewaschen. Die so er  haltene Substanz kann unmittelbar auf Derivate ver  arbeitet werden.  



  <I>Beispiel 2</I>  1 Gewichtsteil     feingepulvertes,    in der     vorbeschrie-          benen    Weise gewonnenes     Argininflavianat    wird in  kleinen Anteilen und unter dauerndem Durcharbeiten  in das gleiche Volumen     konzentrierter    Salzsäure ein  getragen und die Spaltung gegebenenfalls durch ge  lindes Erwärmen beschleunigt, schliesslich     mit    dem       1-11/2fachen    Volumen Wasser verdünnt, gekühlt,  die freie     Flaviansäure        abgenutscht    und gewaschen.

    Das mit der Waschflüssigkeit vereinigte     salzsaure     Filtrat wird mit     konzentrierter    Natronlauge neutrali  siert und mit kristallisiertem     Ätzbaryt    halb     gesättigt.     Die weitere Durchführung des Verfahrens erfolgt wie  im Beispiel 1 angegeben.  



  <I>Beispiel 3</I>  Eine gemäss Beispiel 1 hergestellte Lösung von       Ornithinkupfer    wird mit 0,16 Gewichtsteilen Harn  Stoff versetzt. Nach dessen Auflösung     wird        im    offe  nen Gefäss über freier Flamme stark gekocht und  dabei auf die Hälfte oder ein Drittel des     ursprüng-          lichen    Volumens eingeengt, wobei sich nach     einiger     Zeit das unlösliche     Kupfercitrullin        kristallin    aus  scheidet. Die weitere     Durchführung    des     Verfahrens          erfolgt    wie im Beispiel 1 beschrieben.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Verfahren zur Herstellung von Citrullin, dadurch gekennzeichnet, dass man aus Hydrolysaten arginin reicher Eiweissstoffe tierischer oder pflanzlicher Her kunft Arginin mit Flaviansäure ausfällt, das ausge# fällte Flavianat mit Bariumhydroxyd oder Säure zer legt, darauf durch hydrolytisches Abspalten der Guanidylgruppe Ornithin bildet,

   dieses mittels Kup feroxyd in Ornithinkupfer umwandelt und dieses mit Cyansäure oder Cyanaten oder Harnstoff zu Citrul- linkupfer umsetzt und schliesslich das Kupfer durch Ausfällen mit Schwefelwasserstoff abtrennt, wobei je weils die Reaktionsflüssigkeit einer Stufe ohne Iso lierung von Zwischenprodukten für die nächste Reak tion verwendet wird. UNTERANSPRÜCHE 1.

   Verfahren nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass als Ausgangsstoff Gelatinehydro- lysate verwendet werden. 2. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass das Argininflavianat mit Säure zer setzt und die wiedergewonnene Flaviansäure unmit telbar in den Prozess zurückgeführt wird. 3. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass das Ornithinkupfer durch Kochen mit Harnstoff im offenen Gefäss in Citrullinkupfer übergeführt wird.