CS263987B1 - Způsob výroby chirálně vysoce čistého N-acetyl-L-a-alaminu nebo N-acetyl-D-a-alaninu - Google Patents

Abstract

Řešení se týká způsobu výroby chirálně vysoce čistého N-acetyl-L-a-alaninu nebo N-acetyl-D-a-alaninu acetylací L- nebo D-a-alaninu acetanhydridem ve vodné alkalickém prostředí. Princip zdokonaleného způsobu spočívá v tom, že se acetylace provádí ve vodném roztoku obsahujícím ste- chiometrické množství anorganické báze jako hydroxidu sodného, vztaženo na volné karboxylové skupiny, acetanhydridem v přebytku 1,1 až 1,5 molu, přidávaným současně s vodným roztokem, při teplotě —10· až —25 °C a hodnotě pH 9,0 až 11,5. Popsaný způsob je jednoduchý a hospodárný, vhodný pro výrobu v průmyslovém měřítku, přičemž racemizace výchozího L- nebo D-a-alaninu je minimální. N-acetyl-L-a-alanin, respektive jeho antipod, je významným meziproduktem syntézy peptidů.

Description

iVynález se týká způsobu výroby chirálně vysoce čistého N-acetyl-L-a-alaninu nebo N-acetyl-D-a-alaninu vzorce

H3'C—CH—COOH

NH

HsC—CO

Chirálně čistý acetyl-L-alanin s charakteristickými konstantami:

{· t — 125 °C* [a-]_D ²ⁿ = —66,2 °C (c = 2; voda) byl připraven štěpením racemického a-cetyl-D,L-alaninu acylázou z vepřových ledvin (S. M. Birnbaum, L. Levintow, R. B. Kingsley, J. P. Greenstein: J. Biol. Chem. 194, 455 až 470 /1952/). Dříve provedené pokusy o syntézu vycházející z chirálně čistých reaktantů vedly k částečně racemickým produktům. Tak acetylací L-alaninu acetanhydridem ve vodném roztoku hydroxidu sodného byl získán produkt o t. t. 116 °C, [a]_D ^ie = -45,6 °'C (c = 5; voda] (P. Karrer, K. Escher, R. Widmer: Helv. Chim. Acta 9, 301 až 323 /1926/.) Tyto závěry byly potvrzeny Wolfromem a spol. (M. L. Wolfrom, R. U. Lemieux, S. M. Olin: J. Am. Chem. Soc. 71, 2 870 až 2 873 /1949/), kteří připravili chirálně čistší acetyl-L-alanin lbez udání výtěžku o- t. t. 122 až 123 °'C, [α·]π²³ = —62° (c = 3; voda) náročným čištěním produktu s t. t. 112 až 128 ^CC, [a]_D = —36° (c = 2; voda), získaného rovněž acetylací acetanhydridem, a to na základě zjištění, že racemát je hůře rozpustný v ethylacetátu než opticky čistý izomer.

Tendence k racemizaci N-acetyl-aminokyselin včetně N-acetyl-L-a-alaninu v přítomnosti 0,1 až 2,0 % volného -acetanhydridu je tak značná, že byla využita k totální racemizaci acetylaminokyselin za zvýšené teploty v průběhu 21 minut s 93% výtěžkem. (M. Karrenbauer, A. Kleemann: Ger. Offen. DE č. 3 435 095 /1986/; Ref. Chem. Abstr. 105, 227 290e /1986/.)

Pokusy o acetylaci zahříváním v. prostředí kyseliny octové vedly k 44% až 61^!% výtěžku acetylderivátu s totální ztrátou optické aktivity (E. A. Bell.: J. Chem. Soc. 1958, 2 423 až 2 425).

Úspěšná příprava chirálně čistého- acetyl-L-alaninu vychází z L-alaninu, který za podmínek Schotten-Baumannov-y reakce dává s trojnásobným přebytkem acetylchloridu produkt o t. t. 126 °C a [a]D^Z0 = —65,6° (voda, 5,5 mg/ml) (H. Krebs, W. Schumacher: Chem. Ber. 99, 1341 až 1346 /1966/j nebo z L-alaninu acetylovaného lsetenem ve vodně alkalickém prostředí (G. Franzmann, H. L. Huelsmann: Ger. Offen. 2 741 081 /1979/; Ref. Chem. Abstr. 91, 103 22-9z /1979/).

Rada dalších přístupů k získání acetyl-L-alani-nu s různou chirální čistotou, jakonapř. rezoluce racemické směsi pomocí 1-amfetaminu (J. M. Gillingham: US číslo 3 028 395 /1962/; Ref. Chem. Abstr. 57, 16 742-d /1962/), využití asymetrických iontoměničových sorbentů (S. V. Rogozhin, V. A. Davankov, V. V. Korshak, V. Vesa, A. L. Belchich: Izv. Acad. Nauk. SSSR Ser. Khim. 1971 /3/, 502 až 508; Ref. Chem. Abstr. 75, 21 557a /1971/), nebo vznik acetyl-L-alaninu ve směsi dalších látek z glukózy působením Candida tro-picalis OH23 (M. Okuhara, T. Harada: Bi-ochem. Biophys. Acta 244, 16 až 18 /1971/) nemá z hlediska průmyslového využití praktický význam.

Některé z výše uvedených způsobů přípravy acetyl-L-alaninu vedou více či méně k částečné racemizaci, jiné jsou technicky nebo výrobně náročné. Výjimku tvoří technicky jednoduchá acetylace acetylchloridem, jejíž nevýhodou je však nutnost použití značného- přebytku ekonomicky i zdravotně nevýhodného acetylchloridu.

Zmíněné nevýhody odstraňuje způsob výroby chirálně vysoce čistého N-acetyl-L-a-alaninu nebo N-acetyl-D-a-alaninu uvedeného- vzorce, a to acetylací L- nebo- D-a-alaninu acetanhydridem ve vodně alkalickém prostředí, podle vynálezu. Podstata tohoto způsobu spočívá v tom, že se acetylace provádí ve vodném roztoku, obsahujícím stechi-ometrické množství anorganické báze, například hydroxidu sodného, vztaženo na volné karboxylové skupiny, s výhodou v koncentraci 3,5 až 4,5 M, acetanhydridem, přidávaným v přebytku 1,1 až 1,5 molu současně s vodným roztokem -anorganické báze, například hydroxidu sodného, s výhodou v- koncentraci 3,5 až 4,5 M, za udržování teploty reakční směsi —10 až — 25 “C a hodnoty pH 9,0 až 11,5, načež se po ukončení reakce reakční směs okyselí minerální kyselinou, například sírovou, a reakční produkt se izoluje extrakcí organickým, s vodou omezeně mísitelným rozpouštědlem, například ethylacetátem, odpařením rozpouštědla a krystalizací odparku.

iPři provedení způsobu podle vynálezu se roztok výchozí látky v ekvimolárním množství 4 až 6 M roztoku hydroxidu sodného, s hodnotou pH nastavenou na 9,0 až 11,5, nechá při teplotě —10 až —25 °C reagovat s '1,1 až l,5molárním přebytkem acetanhydridu, přidávaného postupně, za současnéh-o přidávání roztoku hydroxidu sodného v uvedené koncentraci, a to takovou rychlostí, aby původně nastavené reakční podmínky zůstaly zachovány.

'Při popsaném uspořádání acetanhydrid přednostně reaguje s elektronovým párem dusíku aminoskupiny a racemizace na chirálním a-uhlíku aminoskupiny nastává jen minimálně.

Po' ukončení acetylace se reakční směs za chlazení na 0 °C okyselí minerální kyselinou, nejlépe sírovou, a žádaný produkt se vyjme do organického rozpouštědla, omezeně mísitelného s vodou, například ethylacetátu. Spojené extrakty se zahustí ve vakuu a získaný odparek snadno krystalizuje ze směsi ethylacetátu s petroletherem. Získá se produkt ve vysoké chemické i optické čistotě, s vysokým výtěžkem 85 až 88 % teorie, s t. t. 125 až 126 °C a [«]d²⁰ = -64,5 + 0,5° (c = 1; voda).

Způsob podle vynálezu je výrobně i časově nenáročný, ekonomicky výhodný a dosahuje překvapivě dobrých výsledků, při menších požadavcích na hygienická opatření při manipulaci s acetylačním činidlem.

Bližší podrobnosti způsobu podle vynálezu jsou uvedeny v následujícím příkladu provedení, který tento způsob pouze ilustruje, ale nijak neomezuje.

Claims (1)

1. Způsob výroby chirálně vysoce čistého N-acetyl-L-a-alaninu nebo N-acetyl-D-a-alaninu vzorce

   H3C—CH—COOH

   NH

   H3C—co acetylací L- nebo D-a-alaninu acetanhydridem ve vodně alkalickém prostředí, vyznačující se tím, že se acetylace provádí ve vodném roztoku, obsahujícím stechiometric89,1 g L-alaninu suspendovaného v 50 ml vody je za intenzivního míchání smíseno s 250 ml 4 M roztoku hydroxidu sodného při teplotě 1 až 5 °C. Reakční směs je ochlazena na —15 až —20 °C a do reakční směsi je za intenzivního míchání souěasně přikapáváno 153 g acetanhydridu a 375 ml 4 M vodného roztoku hydroxidu sodného takovou rychlostí, aby se teplota udržela v nastavených mezích a v takovém poměru, aby se pH udrželo v rozmezí 9,5 až 11,5. Po ukončení reakce je reakční směs okyselena kyselinou sírovou a vytřepávána postupně ethylacetátem tak dlouho, dokud je v ethylacetátové vrstvě dokazatelný acetyl-L-alanin. Spojené ethylacetátové podíly jsou po vysušení vakuově zahuštěny při teplotě do 45 °C, zbývající nažloutlý olej rozpuštěn za varu v 600 ml ethylacetátu a po horké filtraci přiveden petroletherem ke krystalizaci. Výtěžek 116 g (88 % teorie) bezbarvých krystalů, t. t. 125 až 126 °C, [a]_D ²⁰ ₌ —64,8° (c = 1; voda).

   Zcela stejně se postupuje při výrobě N-acetyl-D-a-alaninu.

   ké množství anorganické báze, například hydroxidu sodného, vztaženo na volné karboxylové skupiny, acetanhydridem, přidávaným v přebytku 1,1 až 1,5 molu současně s vodným roztokem anorganické báze, například hydroxidu sodného, za udržování teploty reakční směsi —TO až —25 °C a hodnoty pH 9,0 až 11,5, načež se po ukončení reakce reakční směs okyselí minerální kyselinou, a reakční produkt se izoluje extrakcí organickým, s vodou omezeně mísitelným rozpouštědlem, odpařením rozpouštědla a krystalizaci odparku.