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Verfahren zur Herstellung von Polypeptiden Die Erfindung bezieht sich
auf die Herstellung polymerer Stoffe und besonders auf die Herstellung synthetischer
Polypeptide durch Polymerisation von AnhydrocarbolVaminosätiren von der allgemeinen
Formel:
wobei Rt, R2 und R3 Wasserstoffatome oder Alkyl-, Aryl- oder Aralkylgruppen bedeuten,
welche substituiert oder nicht substituiert sein können.
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H. Leuchs hat bereits in den Berichten Band 41 (zgo8) Seite 1721,
mitgeteilt, daB Glycincarbonsäureanhydrid, bei welchem Ri, R2 und R3 in der obigen
Formel alle H sind, durch Behandlung mit einem geringen Anteil von Wasser entweder
bei Zimmertemperatur oder durch Erhitzen polymerisiert werden kann, wobei die Polymerisation
mit Entwicklung von Kohlensäure begleitet ist. T. Curtius und W. Sieber haben in
den Berichten, Band 55 (z922), Seite 1543, beschrieben, daB andere Anhydrocarboxyaminosäuren
benutzt werden können, wobei weitere besondere Beispiele Anhydrocarboxy-DL-a-amino-n-buttersäure
und Anhydrocarboxy-DL-phenylalanin sind. Wessely gibt in der Zeitschrift für Physiologische
Chemie, Band 146 (z925), Seite 172 an, daB eine Base wie Pyridin ebenfalls als Anreger
für die Polymerisation benutzt werden kann. R. B. Woodward und C. H. Schramm berichten
im Journal of the American Chemical Society, Band 69 (z947), Seiten 1551 bis z552,
daß
synthetische Polypeptide und copolymere Peptide aus einem oder mehreren Anhydrocarboxyaminosäuren
von folgender allgemeiner Formel erhalten werden können:
indem als Anreger Wasser oder irgendeine Substanz XH verwendet wird, in welcher
H ein aktives Wasserstoffatom ist; ein copolymeres Peptid aus Anhydrocarboxy-L-leucin
und Anhydrocarboxy-DL-phenylalanin unter Verwendung von Wasser als Anreger ist besonders
beschrieben. W. T. Astbury, C. E. Dalgliesh, S. F. Darmon und G. B. B. M. Sutherland
setzten die Arbeit von Woodward und Schramm fort und berichten in Nature, Band 162
(i948), Nr. 4126, Seiten 596 bis 599, daß sie Polypeptide aus einzelnen Aminosäuren
und Copolymere aus zwei oder mehreren Aminosäuren erhielten, indem sie eine tertiäre
Base als Anreger benutzten. Spezielle Aminosäuren sind Glycin, Sarcosin, DL-Alanin,
L-Alanin, L-Valin, DL-Leucin, D-Leucin, L-Leucin, DL-Isoleucin, D-Isoleucin, L-Isoleucin,
DL-Norleucin, DL-a-Phenylglycin, DL-Phenylalanin, L-Phenylalanin und L-Tyrosin.
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Zweck der vorliegenden Erfindung ist die Herstellung fadenbildender,
synthetischer Polypeptide aus Anhydrocarboxyaminosäuren.
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Erfindungsgemäß werden fadenbildende Polypeptide durch Polymerisation
einer oder mehrerer Anhydrocarboxyaminosäuren in Gegenwart eines Anregers erzeugt,
welcher ein aktives Wasserstoffatom besitzt, wobei das Verhältnis des Anregers ein
solches ist, daß der molekulare Anteil des Anregers zu der Gesamtmenge der Anhydrocarboxyaminosäure
I: mindestens 350 und vorzugsweise I : mindestens 400 beträgt.
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Erfindungsgemäß können copolymere Peptide auch hergestellt werden,
indem man beispielsweise Mischungen von Anhydrocarboxyaminosäuren in Gegenwart eines
Anregers polymerisiert oder indem man zuerst eine Anhydrocarboxyaminosäure allein
in Gegenwart eines Anregers polymerisiert und dann eine zweite Anhydrocarboxyaminosäure
hinzufügt und die Polymerisation fortsetzt, um ein copolymeres Peptid zu erhalten.
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Über die Herstellung von Polypeptiden durch Polymerisation von Anhydrocarboxyaminosäuren
angestellte Versuche haben gezeigt, daß der Anteil des verwendeten Anregers einer
der wichtigen Faktoren ist, welche entscheiden, ob das erhaltene Polypeptid fadenbildend
oder nicht fadenbildend ist. Es wurde gefunden, daß bei Verwendung eines molekularen
Anteils des Anregers, wie angegeben, zu der Anhydrocarboxyaminosäure von mindestens
I : 35o der Grad der Polymerisation so ausfällt, daß das Produkt fadenbildend ist.
Das Molekulargewicht der polymeren oder copolymeren Produkte kann durch geeignetes
Einstellen des molekularen Verhältnisses des Anregers zu der Anhydrocarboxyaminosäure
geregelt werden.
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Im allgemeinen ergibt sich die gewünschte Höhe der Polymerisation
aus den Eigenschaften und der Menge des Anregers. Der Anreger soll vorzugsweise
so beschaffen sein, daß seine Reaktionsfähigkeit mit dem Anhydrid dieselbe Größenordnung
zeigt wie die Reaktionsfähigkeit der Aminogruppe am Ende der polymeren Kette.
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Geeignete Anreger zum Gebrauch bei der Erfindung sind Wasser, primäre
Amine, sekundäre Amine und Phenole; besondere Beispiele sind N- (aminoacetyl) -dimethylamin,
N-(a-amino-ß-phenylpropionyl)-dimethylamin und Sarcosindimethylamid. Pyricin und
ähnliche tertiäre Amine, welche früher als Katalysatoren vorgeschlagen wurden, besitzen
kein aktives Wasserstoffatom, und während sie die Reaktion in genügendem Maße einleiten,
um Polymere zu bilden, sind solche Polymere nicht fadenbildend.
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Geeignete Anhydrocarboxyaminosäuren zum Gebrauch nach der Erfindung
sind Anhydrocarboxy-DL-ß-phenylalanin, der y-M°thvlester der Anhydrocarboxy-L-glutaminsäure
der y-Benzylester der Anhydrocarboxy-L-glutaminsäure, der y-Benzylester der Anhydrocarboxy-DL-glutaminsäure,
Anhydrocarboxy-DL-leucin, Anhydrocarboxy-DL-norleucin, Anhydrocarboxy-DL-isoleucin,
der y-Methylester der Anhydrocarboxy-DL=glutaminsäure, Anhydrocarboxy-DL-valin,
Anhydrocarboxy-DL-norvalin, Anhydrocarboxyglycin und Anhydrocarboxy-a-aminoisobuttersäure.
Es können auch die Copolymere beliebiger dieser Anhydrocarboxyaminosäuren hergestellt
werden. Bei der Herstellung der Copolymere werden vorzugsweise im wesentlichen gleichmolekulare
Anteile der Anhydrocarboxyaminosäuren verwendet. Dies ist jedoch nicht entscheidend,
da auch andere Verhältnismengen fadenbildende Copolymere bilden, vorausgesetzt,
daß der Anteil des Anregers nach der Erfindung angewendet wird.
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Die Polymerisation wird vorzugsweise in Gegenwart eines Lösungsmittels
ausgeführt, welches ein Lösungsmittel für die Anhydrocarboxyaminosäure und für das
Polypeptid ist. Das Lösungsmittel soll neutral gegen die reagierenden Stoffe sein,
d. h. es muß frei von aktiven Wasserstoffatomen sein, welche als Anreger für die
Polymerisation wirken. Nitrobenzol ist ein Beispiel eines geeigneten Lösungsmittels.
Die
Polymerisation kann ausgeführt werden, indem man die lliscliung von Anhydrocarboxyaminosäure
und dem Anreger entweder bei gewöhnlichen Temperaturen, ungefähr 2o°, oder bei höheren
Temperaturen, z. B. 5o', stehen läßt. Da diese Polymerisation von einer Entwicklung
von Kohlensäure begleitet ist, kann der Verlauf der Polymerisation durch Beobachtung
des Maßes der Gasentwicklung festgestellt werden.
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Beispiel i Mol Anliydrocarboxy-DL-ß-phenylalanin und Mol y-Methylester
der Anhydrocarboxy-L-glutaminsäure wurden in reinem Nitrobenzol aufgelöst, welches
i;'2", Mol N-(Aminoacethyl)-dimethylamin (N HZ CH,- CO-N (CH.),) enthielt. Nachdem
man die 'Mischung 15 Tage bei 5o° hatte stehen lassen, wurde das erhaltene Gel mit
Petroläther gemahlen und der feste Niederschlag abfiltriert, gründlich mit Petroläther
zur Entfernung des Nitrobenzols gewaschen und an der Luft getrocknet. Das Produkt
war ein fadenbildendes Copolymer von DL-ß-Phenylalanin und y-'letliyl-L-glutamat.
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Beispiel 2 , i/;a Mol Anhydrocarboxy-DL-ß-phenylalanin wurde zu reinem
Nitrobenzol (1o ccm) hinzugegeben, welches 1;/""o Mol N-(a-Aniicio-ß-phenylpropionyl)-dimethylamin
enthielt. Nach 3 Tagen und bei einer Temperatur von 5o° wurde das Polymer mit Benzin
ausgefällt, mit Benzin gewaschen und getrocknet. Das Produkt war ein fadenbildendes
polymeres DL-ß-Phenylalanin.
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Beispiel 3 6o Millimol Anhydrocarboxy-DL-leucin und 6oMillimol Anliydrocarboxy-DL-ß-phenylalanin
wurden in annähernd der dreifachen Menge Nitrobenzol ihres Gesamtgewichtes aufgelöst.
o,15 Millimol Sarcosindimethylamid in Benzollösung wurde als Anreger hinzugegeben
und die Mischung bei 50' 3 Tage stehen gelassen. Nach dieser Zeit war die
Polymerisation im wesentlichen vollendet, und die Entwicklung von Kohlensäure hatte
im wesentlichen aufgehört. Das Polymer wurde durch Hinzufügung von Petroläther niedergeschlagen,
der Niederschlag abfiltriert, mit Petrohither gewaschen und getrocknet. Das Produkt
war ein fadenbildendes Copolymer von DL-Leucin und I)L-ß-I'hen@llalaniri.
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Beispiel 6o 'lillimol des y-Methylesters von Anhydrocarboxy-L-glutaminsäLii-e
und 6o Millimol von Anhydrocarboxyglycin wurden in annähernd der dreifachen Menge
Nitrobenzol ihres Gesamtgewichts aufgelöst. Es wurde als Anreger 0,15 Millimol Sarcosindimethylamid
in Benzollösung hinzugefügt und die Mischung 3 Tage bei 5o' stehen gelassen. Nach
dieser Zeit war die Polyinerisation im wesentlichen vollendet, und die Entwicklung
von Kohlensäure hatte im wesentlichen aufgehört. Das Polvmer wurde durch Zufügung
von Petroläther gefällt, der Niederschlag abfiltriert, mit Petrolätlier gewaschen
und getrocknet. Das Produkt war ein fadenbildendes Copolymer von y-Methyl-L-glutamat
und Glycin.
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Beispiel 5 6o Millimol Anhydrocarboxy-DL-valin und 6o Mil1imol Anhydrocarboxy-a-aminoisobuttersäure
wurden in annähernd der dreifachen Menge Nitrobenzol ihres Gesamtgewichtes aufgelöst.
o,i5 Millimol Sarcosindimethylamid in Benzollösung wurden als Anreger zugegeben
und die Mischung 3 Tage bei 50' stehen gelassen. Nach dieser Zeit war die
Polymerisation im wesentlichen beendet, und die Kohlensäureentwicklung hörte im
wesentlichen auf. Das Polymer wurde durch Zugabe von Petroläther gefällt, der Niederschlag
abfiltriert, mit Petroläther gewaschen und getrocknet. Das Produkt war ein fadenbildendes
Copolymer von DL-Valin und a-Aminoisobuttersäure.
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Beispiel 6 120 Millimol y-Benzylester der Anhydrocarboxy-L-glutaminsäure
wurden in annähernd der dreifachen Menge Nitrobenzol ihres Gesamtgewichtes aufgelöst.
o,15 Millimol Sarcosindimethylamid in Benzollösung wurden als Anreger zugegeben
und die Mischung 3 Tage bei 50' stehen gelassen. Danach war die Polymerisation
im wesentlichen vollendet, und die Kohlensäureentwicklung hörte im wesentlichen
auf. Das Polymer wurde durch Zugabe von Petroläther gefällt, der Niederschlag abfiltriert,
mit Petroläther gewaschen und getrocknet. Das Produkt war ein fadenbildendes Polymer
von y-Benzyl-L-glutamat.
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Beispiel 7 Das in Beispiel 3 beschriebene Verfahren wurde mit der
einzigen Ausnahme wiederholt, daß 6o Millimol Anhydrocarboxy-DL-leucin durch 6o
Millimol Anhydrocarboxy-DL-norleucin ersetzt wurden. Das Produkt war ein fadenbildendes
Copolymer von DL-Norleucin und DL-ß-Phenylalanin.
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Beispiel 8 Das in Beispiel 3 beschriebene Verfahren wurde mit der
einzigen Ausnahme wiederholt, daß 6o Millimol Anhydrocarboxy-DL-leucin durch 6o
Millimol Anhydrocarboxy DL-isoleucin ersetzt wurden. Das Produkt war ein fadenbildendes
Copolyrner von DL-Isoleucin und DL-ß-Phenylalanin.
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Beispiel g Das in Beispiel 3 beschriebene Verfahren wurde mit der
einzigen Ausnahme wiederholt, daß die 6o Millimol von Anhydrocarboxy-DL-leucin durch
6o Millimol y-Methylester der Anhydro-DL-glutaminsäure ersetzt wurden. Das Produkt
war ein fadenbildendes Copolymer von y-Methyl-DL-glutamat und DL-ß-Phenylalanin.
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Beispiel 1o Das in Beispiel 3 beschriebene Verfahren wurde mit der
einzigen Ausnahme wiederholt, daß die 6o Millimol Anhydrocarboxy-DL-leucin durch
6o Millimol Anhydrocarboxy-DL-valin ersetzt wurden. Das Produkt
war
ein fadenbildendes Copolymer von DL-Valin und DL-ß-Phenylalanin.
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Beispiel ii Das in Beispiel 3 beschriebene Verfahren wurde mit der
einzigen Ausnahme wiederholt, daß die 6o Millimol Anhydrocarboxy-DL-leucin durch
6o Millimol Anhydrocarboxy-DL-norvalin ersetzt wurden. Das Produkt war ein fadenbildendes
Copolymer von DL-norvalin und DL-ß-Phenylalanin.
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Beispiel 12 Das in Beispiel 3 beschriebene Verfahren wurde mit der
einzigen Ausnahme wiederholt, daß 6o Millimol Anhydrocarboxy-DL-leucin durch 6o
Millimol Anhydrocarboxyglycin ersetzt wurden. Das Produkt war ein fadenbildendes
Copolymer von Glycin und DL-ß-Phenylalanin.
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Beispiel 13
20 Millimol Anhydrocarboxy-DL-ß-phenylalanin wurden
in der vierfachen. Menge Nitrobenzol ihres Gewichts aufgelöst. Es wurden o,o5 Millimol
von N-(Aminoacetyl)-dimethylamin in Nitrobenzol aufgelöst hinzugefügt und die Mischung
2 Tage bei 5o° stehen gelassen. Es wurde eine Lösung von 20 Millimol y-Methylester
der Anhydrocarboxy-L-glutaminsäure in der doppelten Menge Nitrobenzol ihres Gewichts
hinzugefügt, und man ließ die Polymerisation sich bei 5o° weitere 7 Tage fortsetzen.
Das Copolymer wurde durch Hinzufügung von Petroläther gefällt, der Niederschlag
abfiltriert, mit Äther und mit Äthylacetat gewaschen und getrocknet. Das Produkt
war ein fadenbildendes Copolymer von DL-ß-Phenylalanin und y-Methyl-L-glutamat.