DD144546A1 - Herstellung einwertiger kristalliner salze der acetylmono-und-oligophosphorsaeuren - Google Patents

Abstract

Erfindungsbetreff ist ein Herstellungsverfahren für kristalline Ammonium-, Natrium- und Kaliumsalze der Acetylmono- und -oligophosphorsäuren, die für biologische Prozesse und biochemische Synthesen einsetzbar sind. Erfindüngsziel ist die Herstellung kristalliner NH4-, Na- und K-Salze der Acetylmono- und -oligophosphorsäuren in hohen Ausbeuten und in technisch einfach durchführbarer Weise. Erfindungsaufgabe ist die Entwicklung eines technisch einfachen und generell anwendbaren Verfahrens zur Herstellung der kristallinen NH4“, Na- und K-Salze der Acetylmono- und -oligophosphorsäuren. Es wird 1. ein NH4-, Naoder K-dihydrogenmonO“ oder -oligophosphat mit Acetanhydrid umgesetzt und das NH4“, Na« oder K-Diacetylmono- oder -oligophosphat abgetrennt und/oder ausgefällt, 2. das NH4-, Na- oder K-Diacetylmono- oder -oligophosphat mit Äthanol umgesetzt und das saure Salz der Monoacetylmono'phosphorsäure oder das NH4-, Na- oder K-Monoacetyloligophosphat abgetrennt und/oder ausgefällt, 3. das NH4-, Na- oder K-Diacetylmonophosphat mit NHg-Methanol-Lösung oder Methanol-NaOH- oder -KOH-Lösung umgesetzt und das neutrale NH4-, Na» oder K-Salz der Monoacetylmonophosphorsäure abgetrennt und/oder ausgefällt.

Description

Dr* Oochen Neels

Prof* Dr. Herbart Grunze

Herstellung einwertiger kristalliner Salze der Acetylmono und -oligophosphorsäuren

Anwendunqspebiet der Erfindung ·

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von kristallinen neutralen Ammonium-, Natrium- und Kaliumsalzen der Monoäcetylmonophosphorsäure (M₂ Γ PO.(COCH^)J ), Diacetyl» monophosphorsäure (M Γ PO.(CQCHo)„! ), Mono- und Diacetylöligophosphorsäuren (M_n+1 [P_nO_3n+1(COCH₃)] und M^ ^_nQ_3n+1 (COCH₃) J η = 1 bis 5) und kristallinen sauren Ammonium·», Natrium- und Kaliumsalzen der Monoacetylmonophosphorsäure (M JHPO.(COCH„)| , die als sogenannte "energiereiche Phosphate" für biologische^J Prozesse und für biochemische Synthesen, beispielsweise Peptidsynthesen oder für die Herstellung von Nucleotiden wie Adenosintriphosphat,einsetzbar sind.

pJl-LJl? d Q r· b e k an η t en_ t ec h η isc'h e η Lo s ü n^ e η .'- ·

Die Ammonium- und Alkalisalze der Diacetylmonophosphorsäure sowie Verfahren zu ihrer Herstellung sind bisher nicht bekannt*

Bekannt ist lediglich die Herstellung des Calciumsalzes der Diacetylmonophosphorsäure (KÄMMERER und CARIUS, A. 13Jl, 153 (1864))» Es wurde Silberphosphat, Ag₃ PO₄, mit Acetylchlorid zum Triacetylphosphat, PO. (QQCH,;'.)-.,, umgesetzt und die nach anschließender partieller Hydrolyse entstandene Diacetylmonophosphorsäure als Cslciumsalz abgeschieden und charakterisiert·

Von LYNEN (Chetn* Ber. 73, 367 (1940)) wird die Existenz eines schwerlöslichen Bleisalzes der Diacetyimonophosphorsäure erwähnte

Von den neutralen Salzen der Monoacetylmonophosphorsäure sind Verfahren zur Herstellung des Disilber«, Dilithium- und Diammoniumsalzes bekannt.

Schwerlösliches neutrales Disilbersalz der Monoacetylmonophosphorsäure, Ag₂ ^PO₄(COCH₃) T, wurde nach LYNEN (Chejru Bar· T3 367 (1940)) hergestellt durch Umsetzung von Silber- " dibenzylphosphat. Ag JVQ₄(CH₂CgHg)₂ 1 , mit Acetylchlorid unter Bildung von Acetyldibenzylphosphat, PO₄(CH₂CgHg)₂(COCH₃), dessen Benzylgruppen durch katalytisch aktivierten Wasserstoff als Toluol abgespalten wurden, und die so entstandene Monoacetylmonophosphorsäure als schwerlösliches neutrales Disilbersalz isoliertwurde. Eine Reihe weiterer Verfahren zur Herstellung von neutralem Disilber- und Ditithiumsalz der Monoacetylmonophosphorsäure gehen von der Phosphorsäure aus, wobei stets Gemische von Mono» und Diacetyimonophosphorsäure und zum Teil Triacetyl-· monophosphat entstehen«, LIPMANN und TUTTLE (3. Biol, Chem. 153_» 571 (1944) setzten Phosphorsäure mit Acetylchlorid, LIPMANN und STADTMAN (J, ..Biol. Chem. 18ί>, 549 (1950)) mit Isopropenylacetat und BENTLEY (3, Am, Chenu Soc. 7Ό, 2181 (1948)) mit Keten um_e Nach der Hydrolyse wurde in allen Fällen das neutrale Disilber- oder Dilithiumsalz der Mono« acetylmonophosphorsäure aus den wäßrigen Lösungen isolierte AVISON (3* Chem_e Soc ,1955,'732) führte eine Acetylierung von KpHPO₄ in Gegenwart von KHCO₀ oder Na_?HP0₄ in Gegenwart von NaHCO₃ in wäßriger Lösung im pH-Bereich von 7 bis 8 mit Acetanhydrid durch; das Dilithiummonoacetylmonophosphat wurde bei anschließender Zugabe von Lithiumacetat als schwerlösliches Salz in einer Reinheit von 63 % ausgefällt» Daraus wurde in 40%iger Ausbeute 96 %iges Oisilbermonoacetyl» monophosphat hergestellt«

Die Herstellung des neutralen Diammoniurnsalzes der Monoacetylmonophosphorsäure ist aus der US-Patentschrift 4»088.675 bekannt» Hiernach wird Phosphorsäure mit Keten umgesetzt» das

dabei entstehende Gemisch aus Mono- und Diacetylmonophosphor« säure sowieTriacetylphosphat bei -10 C mit Methanol und gasförmigem Ammoniak versetzt, wobei in 91 %iger Ausbeute kristallines Diammoniummonoacetylmonophosphat, (NH₄J₂ Γ PO₄(COCH₃)J _# entsteht. Diese hohe Ausbeute ist allerdings an die Verwendung wasserfreier. Phosphorsäure gebunden.

Saure Salze der Monoacetylmonophosphorsäure, M j HPO₄(COCH₃) I₁ sowie Verfahren zu ihrer Herstellung sind bisher nicht bekannt.

Ebenfalls sind bisher nicht bekannt reine kristalline Salze kondensierter Mono- und Diacetylphosphorsäure sowie Verfahren zu ihrer Herstellung·

Lediglich VERDIER, DOREMIEUX-MORIN und BOULLE (C. R. Acad. Sc. 259, 3773 (1964)) beschreiben die Herstellung eines kristal». linen Gemisches von Kaliumciacetyldiphosphat und Kaliummoaoacetyldiphosphat, das sie bei der Umsetzung von K₃HPO₄ mit Acetanhydrid bei 60⁰C im Autoklaven erhielten. Sie geben dafür die Formel Κ₂Η₀^3(000Η₃)_1ί66Ρ₂0₇ an.

Die Nachteile dar bekannten Verfahren sind insbesondere darin zu sehen, daß mit diesen entweder für biologische Prozesse und für bio-chemische Synthesen kaum einsetzbare Silbersalze oder die kostenungünstigen Lithiumsalze hergestellt werden oder ein relativ hoher Aufwand verbunden ist.

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Für saure Monoacefylmono- und -oligophosphate, für Diacetyl-

mono- und -oiigophosphate einwertiger Kationen sowie für

neutrale Alkalimonoacetylmonophosphate gibt es keine Herstellungsverfahren.

Ziel der Erfindυηg

Ziel der Erfindung ist die Herstellung kristalliner Ammonium-, .Natrium,- und Kaliumsalze der Acetylfnono*» und -oligophosphorsäuren, insbesondere der bisher noch nicht hergestellten, für biologische Prozesse und biochemische Synthesen, in hohen Ausbeuten und in technisch relativ einfach durchführbarer Weise.

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Die technische Aufgab^__d_iej_durch_L die Erfindung gelöst wird

Der !Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein technisch einfaches und generell anwendbares Verfahren zu entwickeln,, mit dem die Herstellung kristalliner Ammonium-, Natrium- und Kaliumsalze der Acetylmono- und -oligophosphorsäuren möglich ist·

Merkmale der Erfindung

Es wurde gefunden, daß man kristalline neutrale Ammonium-, Natrium- und Kaliumsalze der Monoacetylmonophosphorsaure, (M₀[PCT₁(COChU)I), Diacetylmonophosphorsäure (M I~P0, (COCH^)₀ ), Mono- und D^acetyloligophosphorsäuren (M ,, Γ^ρ _η°ο_η+ι(COCH₃)J und ^M _n']"P_nol ₊₁(C0CH₃)₂-'1 j η «Ι bis 5) und kristalline saure Ammonium-, Natrium- und Kaliumsalze der Monoacetyl-. monophosphorsäure (MTHPO₄(COCH₃) Ij ) in hohen Ausbeuten und in technisch einfach durchführbarer Weise herstellen kann, wenn man

a. ein Ammonium-, Natrium- oder Kaiiumdihydrogenmono-= oder -oligophosphat mit Acetanhydrid oder einem Acetanhydrid« Essigsäure-Gemisch im Molverhältnis Phosphat : Acetanhydrid zwischen 1 ί 2 und 1 ί 4 bei einer Temperatur zwischen 20⁰C und 4O⁰C während einer Zeit zwischen 2 und 7 Tagen unter ständiger Bewegung umsetzt und das Ammonium-, Natrium·= oder Kalxumd'iacetylmo.no- oder -oligophosphat abtrennt und/ oder mit einem organischen Lösungsmittel ausfällt,

be das Ammonium«, Natrium- oder Kaliumdiacetylrnono» oder -oligophosphat mit Äthanol oder Essigsäure im Molverhältnis zwischen 1 : 2 und 1 : 4 bei einer Temperatur zwischen 20⁰C und 30⁰C während einer Zeit zwischen 2 und 6 Tagen umsetzt und das saure Ammonium«, Natrium- oder Kaliumsalz der Monoacetylmonophosphorsaure oder das Ammonium-; Natriumoder Kaliummonoacetyloligophosphat abtrennt und/oder mit einem organischen Lösungsmittel ausfällt,

ο« das Ammonium-j Natrium» oder Kaliumdiacetylmonophosphat mit einer Ammoniak-Methanol-Lösung oder einer Methanol-

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Natriumhydroxid-Lösung oder -Kaliumhydroxid-Lösung im .Molverhältnis zwischen 1 : 2,2 und 1 : 2,6 bei einer Temperatur zwischen- 20⁰C und + 10 C während einer Zeit zwischen 1 und 4 Stunden umsetzt und das neutrale Ammonium-, Natrium- oder Kaliumsalz der Monpacetylmonophosphorsäure abtrennt oder mit einem organischen Lösungsmittel ausfällt.

Die Herstellung der Acetylphosphate sollte bei möglichst tiefen Temperaturen erfolgen, da mit steigender Temperatur zunehmend eine Weiterreaktion stattfindet· Bei diesen niedrigen Umsetzungstemperaturen ist es zur Erzielung einer hinreichend großen Umsetzungsgeschwindigkeit vorteilhaft, das eingesetzte Phosphat in großer Feinheit vorzulegen* Nach Beendigung der Umsetzung sbllten die erhaltenen Acetylphosphate gut gewaschen - als vorteilhaft haben sich Ether und Dioxän erwiesen - und möglichst bei Temperaturen unterhalb von + 5⁰C gelagert werden.

Aus f üh run ei s b e is p ie Ie_n

Die Erfindung wird durch folgende Ausführungsbeispiele noch näher erläutert, wobei die Erfindung aber nicht auf diese Beispiele beschränkt ist.

Beispiel 1:

Ammoniumdiacetylmonophosphat, NH₄ |PQ₄(CÖCH₃)_p J 50 g Ammoniumdihydrogenmonophosphat werden bei 20 C mit 150 ml Acetanhydrid 3 Tage geschüttelt_} der gebildete kristalline Niederschlag wird abgesaugt und mit Ether gewaschen. Aus der Lösung wird mit 100 ml Ether eine zweite Fraktion gewonnen. Gesamtausbeute: 79,7 g (92 % d. Theorie) Analyse: > ρ ^i μ .ρ

/Q /Q. IM , IM · r

ber.: 3.5,56 7·,04 / l_f00

gef«: 15,73 7,28 1,02

Beispiel 2:

Kaliumdiacetylmonophosphat, K j PO₄(COCH₃

20 g Kaliumdihydrogenmonophosphat werden mit einem Gemisch aus 80 ml Acetanhydrid und 20 ml Essigsäure 3 Tage bei 30⁰C geschüttelt· Das gebildete Kaliumdiacetylmonophosphat wird aus der filtrierten Lösung mit 250 ml Ether kristallin ausgefällt·

Ausbeute: 17,1 g (53 % d· Theorie) Analyse: %'P %K KiP

ber.: 14,07 17,76 1,00 gef«: 14,18 18,84 1,05

Beispiel 3;

Triammoniumdiacetyltriphosphat, (NH₄J₃ JP₃O₁₀(COCH₃)₂ Ί 1,0 g Triammoniumdihydrogentriphoaphat, (NH₄J₃ ^H ₂ ^P3⁰10 ' werden mit einem Gemisch von 10 ml Acetanhydrid und 3 ml Essigsäure 6 Tage bei 3O⁰C geschüttelt, die Kristalle abge« saugt und mit Methanol gewaschen· ·

Ausbeute? 0,8 g (63 %d* Theorie)

% P % N NiP

ber· :	23	ä64	10	,68	1	,00
gefe :	23	,23	10	Λ7	0

Diammoniummonoacetylmonophosphat, (NH₄)„ jPO₄(COCH„J J

51,5 g Ammoniumdiacetylmonophosphat NH₄ PO₄(COCH^)₂ werden in 250 ml Methanol gelöst» In diese Lösung wird bei - 10⁰C trockenes Ammoniak eingeleitet, das auskristallisierte Diammoniummonoacetylmonophosphat, (^^4)0 PO₄(COCH₃) , abgesaugt und mit Methanol gründlich gewaschene Ausbeute; 42,4 g (95 % d· Theorie) Analyses _{% p % N N f p}

i 17,73 16_f09 " 2,00. ~

. .... : .; . .; ; ... 7 - \Α· V V Wä " . " .. ' Beispiel 5; .

Ammoniumhydrogenmonoacetylmonophosphat >, NH . j HPO.(GOCH₃)

10 g Ammoniumdiacetylmonophosphat, NH. P0.(C0CH₃)₂ ,. werden in 15 ml Essigsäure gelöst und 3 Tage bei Raumtemperatur geschüttelt· Nach Abtrennen des Niederschlags wird durch Zugabe von 25 ml Ether eine zweite Fraktion gewönnen* Gesamtausbeute: 4,1 g (52 % d. Theorie)

• «ι ι c-t ·*· y w v« ·	ber*:	% P	% N-.	N	1	: P
	gef.:	19,72	8,92	1	,00
19,48	9,07	,03

Claims (1)

1. Erf i.nckin q s an s pr u c h :

   Verfahren zur Herstellung von kristallinen neutralen Ammonium-, Natrium- und Kaliumsalzen der Monoacetylmonophosphorsäure (M₂ [PO₄(COCH₃) ] )_f Diacetylmonophosphorsäure (K-[PO₄(COCH₃J₂ Ij, .Mono- -und Diacetyloligophosphorsäuren (M_n+1 f^p _n°3_n+i(COCH₃)1 und M_n PP_nOj_3n+1 (COCH₃)₂ "I ; η = 1 bis 5) und kristallinen sauren Ammonium-», Natrium- und Kaliumsalze der Monoacetylmonophosphorsäure (M Γη PO₄(CQCH₀) j J gekennzeichnet dadurch, "daß man '

   a« ein Ammonium«·, Natrium- oder Kaliumdihydrogenmono- oder »oligophosphat mit Acetanhydrid oder einem Acetanhydrid-Essigsäure-Gemisch im Molverhältnis Phosphat : Acetanhydrid

   zwischen 1:2 und 1:4 bei einer Temperatur zwischen 2Q⁰C und 40⁰C während einer Zeit zwischen 2 und 7 Tagen unter ständiger Bewegung umsetzt und das·Ammonium-, Natriumoder Kalium-Diacetylmono- oder -oligophosphat abtrennt und/oder mit einem organischen Lösungsmittel ausfällt,

   b* das Ammonium-, Natrium- oder Kalium-Diacetylmono- oder -oligophosphat mit Äthanol der Essigsäure im Molverhältnis zwischen 1 : 2 und 1 : 4 bei einer Temperatur zwischen 20 C und 30 C während einer Zeit zwischen 2 und 6 Tagen umsetzt und das saure Ammonium-,Natrium- oder-Kaliumsalz aer Monoacetylmonophosphorsäure oder das Ammonium-, Natrium- oder Kalium-Monoacetyloligophosphat abtrennt und/oder mit einem organischen Lösungsmittel ausfällt,

   Ce das Ammonium-, Natrium- oder Kalium-Diacetylmonophosphat mit einer Ammoniak-Methanol-Lösung oder einer Methanol-Natriumhydroxid-Lösung oder -Kaliumhydroxid-Lösung im •Molverhältnis-zwischen 1 ι 1,2 und 1 : 2,6 bei einer

   Temperatur zwischen - 20⁰C und + 10⁰C während einer Zeit zwischen 1 und 4 Stunden umsetzt, und das neutrale Ammonium-, Natrium- oder Kaliumsalz der Monoacetylmönophosphorsäure abtrennt und/oder mit einem organischen Lösungsmittel ausfällt, "