ES2300481T3 - Procedimiento de sintesis de 5-(3-piridilmetilen)-imidazolidin-2,4-diona. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento de síntesis de (3-piridil)-alanina en el cual (a) se fabrica 5-(3-piridilmetil)-imidazolidina-2,4-diona mediante una reacción de hidrogenación con hidrógeno de 5-(3-piridilmetilen)-imidazolidina-2,4-diona disuelta en una disolución acuosa de ácido en presencia de un catalizador de hidrogenación; (b) se somete la 5-(3-piridilmetil)-imidazolidina-2,4-diona obtenida a una reacción de hidrólisis con una hidantoinasa seguida de una reacción de descarbamatación.
Description
Procedimiento de síntesis de
5-(3-piridilmetilen)-imidazolidin-2,4-diona.
La presente invención se refiere a un
procedimiento para la síntesis de
(3-piridil)-alanina. La
D-(3-piridil)-alanina se puede
utilizar como constituyente de péptidos, en especial en antagonistas
de LHRH.
La solicitud de patente
EP-1083170-A1 estipula que la
D-(3-piridil)-alanina puede
obtenerse por reacción enzimática de
5-(3-piridilmetil)-imidazolidina-2,4-diona
con D-hidantoinasas. Sin embargo, esta referencia no
describe la síntesis de
5-(3-piridilmetil)-imidazolidina-2,4-diona.
Zymalkowski Arch. Pharm., 291(9), p. 436-441
describe una fórmula general correspondiente a la
5-(3-piridilmetil)-imidazolidina-2,4-diona
como producto intermediario (no aislado) de la reacción de
5-(3-piridilmetilen)-imidazolidina-2,4-diona
con sulfuro de amonio.
Por consiguiente, era deseable poner a
disposición un procedimiento eficaz e industrializable de síntesis
de las (3-piridil)-alaninas, en
especial la D-(3-piridil)-alanina,
incluyendo un procedimiento eficaz e industrializable de síntesis de
la
5-(3-piridilmetil)-imidazolidina-2,4-diona.
Por consiguiente, la invención se refiere a un
procedimiento de síntesis de
(3-piridil)-alanina en el cual:
- (a)
- se fabrica 5-(3-piridilmetil)-imidazolidina-2,4-diona mediante una reacción de hidrogenación de de 5-(3-piridilmetilen)-imidazolidina-2,4-diona;
- (b)
- se somete la 5-(3-piridilmetil)-imidazolidina-2,4-diona obtenida a una reacción de hidrólisis con una hidantoinasa seguida de una reacción de descarbamatación.
De manera sorprendente, se ha encontrado que la
etapa (a) del procedimiento según la invención permite convertir, de
forma selectiva y con un rendimiento elevado, la
5-(3-piridilmetilen)-imidazolidina-2,4-diona
en
5-(3-piridilmetil)-imidazolidina-2,4-diona.
En particular, es posible limitar, e incluso evitar, la saturación
del sistema aromático del ciclo piridínico. El procedimiento según
la invención es utilizable para la fabricación de cantidades
industriales de
5-(3-piridilmetil)-imidazolidina-2,4-diona
que se pueden utilizar para la fabricación de
(3-piridil)-alaninas, en particular,
de la D-(3-piridil)-alanina.
En el procedimiento según la invención, la
reacción de hidrogenación se efectúa preferentemente en fase
líquida. En este caso, se disuelve de manera provechosa la
5-(3-piridilmetilen)-imidazolidina-2,4-diona
en una disolución acuosa de ácido, preferentemente de ácidos
minerales, que se puede mezclar con un disolvente escogido entre los
alcoholes alifáticos que tienen preferentemente de 1 a 3 átomos de
carbono. Un sistema de disolventes especialmente preferido incluye
metanol y una disolución acuosa de ácido clorhídrico.
La reacción de hidrogenación se efectúa en
presencia de un catalizador de hidrogenación. El catalizador de
hidrogenación se escoge, de manera provechosa, entre los metales del
grupo VIII de la tabla periódica de los elementos (IUPAC 1970). En
particular, se citará un catalizador que incluye al menos un metal
escogido entre paladio, platino y rodio. Se prefiere un catalizador
que tenga paladio. Se ha encontrado que un catalizador de
hidrogenación escogido entre los metales del grupo VIII y, en
particular un catalizador que tiene paladio, permite una
hidrogenación especialmente selectiva del doble enlace no aromático
en la
5-(3-piridilmetilen)-imidazolidina-2,4-
diona.
diona.
A menudo, el catalizador de hidrogenación es un
catalizador soportado. Se escogen soportes utilizables por ejemplo
entre alúmina, sílice y carbón activo. Un catalizador soportado
sobre carbón activo da buenos resultados.
Cuando el catalizador de hidrogenación es un
catalizador soportado que comprende un metal del grupo VIII, el
contenido en metal es generalmente al menos de 0,1% en peso,
respecto del peso total de catalizador. A menudo, el contenido de
metal es superior o igual a 1% en peso. Preferentemente, el
contenido de metal es superior o igual a 5% en peso. El contenido de
metal es generalmente de al menos 50% en peso respecto del peso
total del catalizador.
De forma muy especialmente preferida, el
catalizador es de paladio soportado preferentemente sobre un soporte
tal como el descrito previamente y que presenta preferentemente un
contenido de metal tal como se describe previa-
mente.
mente.
En la reacción de hidrogenación, la temperatura
de la reacción es generalmente de al menos -10ºC. Con frecuencia, la
temperatura de la reacción es de al menos 0ºC. Preferentemente, esta
temperatura es de al menos 20ºC. La temperatura de la reacción es
generalmente como mucho de 100ºC. A menudo, la temperatura de la
reacción es como mucho de 60ºC. Preferentemente, esta temperatura es
como mucho de 50ºC. Muy especialmente se prefiere una temperatura de
como mucho 40ºC.
En la reacción de hidrogenación, la presión de
la reacción es generalmente de al menos 1 bar absoluto.
Preferentemente, la presión es de al menos 1,5 bar. La presión de la
reacción es de al menos 10 bar absolutos. Preferentemente, la
presión es de al menos 5 bar. De forma especialmente preferida, es
al menos de 3 bar.
En el procedimiento según la invención se
utiliza hidrógeno como reactivo de hidrogenación. En este caso, los
valores de presión de la reacción de hidrogenación mencionados
previamente en el texto corresponden, en general, a la presión de
hidrógeno.
La proporción molar entre el hidrógeno y la
5-(3-piridilmetilen)-imidazolidina-2,4-diona
es generalmente superior o igual a 1. Generalmente, esta proporción
es de al menos 100. Preferentemente, esta proporción es de al menos
10.
En la reacción de hidrogenación, la
concentración de la
5-(3-piridilmetilen)-imidazolidina-2,4-diona
en el medio de reacción es de al menos 5% en peso respecto del peso
total del medio de reacción. A menudo, esta concentración es de al
menos 10% en peso. Preferentemente, la concentración es de al menos
20% en peso. La concentración de la
5-(3-piridilmetilen)-imidazolidina-2,4-diona
en el medio de reacción es generalmente de al menos 50% en peso
respecto del peso total del medio de reacción.
En una variante especialmente preferida del
procedimiento según la invención, se obtiene la
5-(3-piridilmetilen)-imidazolidina-2,4-diona
mediante una reacción de condensación entre el
piridil-3-carbaldehído y la
imidazolidina-2,4-diona.
La reacción de condensación entre el
piridil-3-carbaldehído y la
imidazolidina-2,4-diona se efectúa
generalmente en presencia de un disolvente, preferentemente un
disolvente orgánico.
Llegado el caso, el contenido de disolvente
orgánico en el medio de reacción de la reacción de condensación es
generalmente de al menos 80% en peso respecto del peso total del
medio de reacción. Preferentemente, este contenido es de al menos
50% en peso.
En un primer aspecto, el disolvente en la
reacción de condensación es un medio acuoso. En este aspecto se
utiliza de manera provechosa un catalizador. La mayoría de las veces
este catalizador es soluble en agua. Un sistema catalítico que da
buenos resultados incluye un aminoácido o una sal de aminoácido y un
compuesto alcalino inorgánico. Como aminoácido se prefiere la
glicina. De forma ventajosa, el compuesto alcalino inorgánico se
escoge entre hidróxido de sodio y carbonato de sodio. Se prefiere el
carbonato de sodio.
En un segundo aspecto, el disolvente en la
reacción de condensación incluye un disolvente orgánico polar. El
disolvente orgánico polar presenta generalmente un momento dipolar
superior a 2 Debye. Se pueden utilizar especialmente disolventes
capaces de formar enlaces de hidrógeno, tales como los
polialcoholes, los disolventes que incluyen al menos un grupo amido
o las sulfonas y sulfóxidos. A título de ejemplo pueden citarse
N,N-dimetilformamida, etilformamida,
N-metilpirrolidona, tetrametilensulfona,
etilenglicol, glicerina y sus mezclas. Mezclas de
N,N-dimetilformamida con glicerina dan buenos
resultados.
En un tercer aspecto, el disolvente en la
reacción de condensación incluye un disolvente orgánico de baja
viscosidad. La viscosidad del disolvente orgánico de baja viscosidad
es generalmente inferior o igual a 10 mPa.s a 25ºC. Resulta
adecuadamente conveniente una viscosidad inferior o igual a 5 mPa.s
a 25ºC. Se prefiere una viscosidad inferior o igual a 1 mPa.s a
25ºC.
En un cuarto aspecto, el disolvente en la
reacción de condensación incluye un disolvente orgánico de polaridad
baja. El momento dipolar del disolvente orgánico de baja polaridad
es generalmente de 2 Debye como máximo. Resulta adecuadamente
conveniente un momento dipolar inferior o igual a 1.8 Debye. Se
prefiere un momento dipolar inferior o igual a 1 Debye.
Se ha encontrado de manera sorprendente que el
empleo de un disolvente orgánico de viscosidad baja y/o de polaridad
baja en la reacción de condensación permite la obtención de un
rendimiento elevado de
5-(3-piridilmetilen)-imidazolidina-2,4-diona
en condiciones de uso sencillas, utilizables para una síntesis
industrial de la
5-(3-piridilmetilen)-imidazolidina-2,4-diona.
Disolventes orgánicos especialmente interesantes
como disolvente orgánico de baja viscosidad y/o polaridad se escogen
entre los dialquiléteres lineales, ramificados o cíclicos, los
ésteres carboxílicos y los compuestos aromáticos. Como ejemplo se
pueden citar: tetrahidrofurano, acetato de etilo, benceno, tolueno y
xilenos. El tolueno da buenos resultados.
La reacción de condensación entre el
piridil-3-carbaldehído y la
imidazolidina-2,4-diona se efectúa
preferentemente en presencia de un catalizador de condensación.
Catalizadores de condensación utilizables son, por ejemplo, bases
tales como, en especial, bases nitrogenadas o sus sales. A menudo,
el catalizador es una base nitrogenada orgánica escogida, por
ejemplo, entre alquilaminas primarias, secundarias o terciarias. Las
aminas cíclicas secundarias o sus sales dan buenos resultados. Como
ejemplo se pueden citar los derivados de la morfolina, de la
pirrolidina y de la piperidina. Entre estos catalizadores se
prefiere una sal de piperidinio. Resulta especialmente conveniente
como catalizador de condensación el acetato de piperidinio.
La temperatura de la reacción de condensación
entre el piridil-3-carbaldehído y la
imidazolidina-2,4-diona es
generalmente de al menos 50ºC. Preferentemente, la temperatura es de
al menos 60ºC. La temperatura de la reacción de condensación entre
el piridil-3-carbaldehído y la
imidazolidina-2,4-diona es
generalmente de como mucho 200ºC. Preferentemente la temperatura es
como mucho de 150ºC. Se prefiere especialmente una temperatura
máxima de 130ºC.
En el procedimiento según la invención la
reacción de condensación se efectúa generalmente a un pH de al menos
7. Preferentemente, el pH es de al menos 8. En el procedimiento
según la invención, la reacción de condensación se efectúa
generalmente a un pH máximo de 12. Preferentemente, el pH es como
máximo de 10.
En el procedimiento según la invención, la
hidrólisis se efectúa mediante reacción con una hidantoinasa, en
particular una D-hidantoinasa. En ese caso, la
(3-piridil)-alanina obtenida es la
D-(3-piridil)-alanina. El documento
de la solicitud de patente EP1083170-A1, citada
previamente, contiene informaciones que se refieren a esta
reacción.
La descarbamatación se puede efectuar, por
ejemplo, mediante nitrosación.
La
(3-piridil)-alanina, en especial la
D-(3-piridil)-alanina obtenida según
el procedimiento de la invención se puede utilizar para la
fabricación de un péptido. Para la fabricación del péptido se pueden
utilizar técnicas convencionales de acoplamiento peptídico.
Los ejemplos que van a continuación pretenden
ilustrar la invención sin, no obstante, limitarla.
Se introducen en un matraz 0,1 moles de
imidazolidina-2,4-diona, 3 ml de
ácido acético glacial, 0,12 moles de
piridin-3-carbaldehído y 30 ml de
tolueno. A esta mezcla se añaden 5 ml de piperidina. El conjunto se
calienta a reflujo durante 17 h. Tras su enfriamiento, se añade
isopropanol. El precipitado obtenido se filtra y se lava con
isopropanol. El rendimiento de
5-(3-piridilmetilen)-imidazolidina-2,4-diona
fue del 85%.
El producto obtenido era directamente utilizable
para ser usado en la reacción de hidrogenación sin necesidad de una
purificación adicional.
Se introducen 0,13 moles de
5-(3-piridilmetilen)-imidazolidina-2,4-diona
obtenida según el procedimiento del ejemplo 1, 250 ml de ácido
clorhídrico 1N, 200 ml de metanol y 3,26 g de un catalizador
constituido por paladio sobre carbón activo (concentración de Pd del
10% en peso). Se lleva a cabo la reacción de hidrogenación a
temperatura ambiente con una presión inicial de hidrógeno de 2,1 bar
durante 15 h. Se filtra el medio de reacción y la
DL-5-(3-piridilmetil)-imidazolidina-2,4-diona
bruta obtenida tras la evaporación se cristaliza con una mezcla 1:1
de metanol : éter de metilo terbutílico.
Rendimiento 79%
La
DL-5-(3-piridilmetil)-imidazolidina-2,4-diona
obtenida era directamente utilizable para ser usada en la reacción
de hidrogenación sin necesidad de una purificación adicional. En
particular, era adaptada para su uso en una reacción de enzimolisis.
El procedimiento según la invención permite acceder a la
DL-5-(3-piridilmetil)-imidazolidina-2,4-diona
de forma sencilla e industrializable y con un rendimiento
elevado.
Claims (19)
1. Procedimiento de síntesis de
(3-piridil)-alanina en el cual
- (a)
- se fabrica 5-(3-piridilmetil)-imidazolidina-2,4-diona mediante una reacción de hidrogenación con hidrógeno de 5-(3-piridilmetilen)-imidazolidina-2,4-diona disuelta en una disolución acuosa de ácido en presencia de un catalizador de hidrogenación;
- (b)
- se somete la 5-(3-piridilmetil)-imidazolidina-2,4-diona obtenida a una reacción de hidrólisis con una hidantoinasa seguida de una reacción de descarbamatación.
2. Procedimiento según la reivindicación 1, en
el cual se efectúa la reacción de hidrogenación en fase líquida.
3. Procedimiento según las reivindicaciones 1 o
2, en el cual el catalizador de hidrogenación se escoge entre los
metales del grupo VIII de la tabla periódica de los elementos.
4. Procedimiento según la reivindicación 3, en
el cual el catalizador de hidrogenación contiene paladio.
5. Procedimiento según la reivindicación 4, en
el cual el catalizador de hidrogenación es de paladio soportado.
6. Procedimiento según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 5, en el cual la temperatura de la reacción de
hidrogenación es de -10ºC a +100ºC.
7. Procedimiento según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 6, en el cual la presión de la reacción de
hidrogenación es de 1 bar a 15 bar.
8. Procedimiento según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 7, en el cual la proporción molar entre el
hidrógeno y la
5-(3-piridilmetilen)-imidazolidina-2,4-diona
es de 1 a 1000.
9. Procedimiento según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 8, en el cual la concentración de
5-(3-piridilmetilen)-imidazolidina-2,4-diona
en el medio de reacción de la reacción de hidrogenación es de 5% en
peso a 50% en peso respecto del peso total del medio de
reacción.
10. Procedimiento según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 9 que comprende además la fabricación de
5-(3-piridilmetilen)-imidazolidina-2,4-diona
mediante una reacción de condensación entre el
piridin-3-carbaldehído y la
imidazolidina-2,4-diona.
11. Procedimiento según la reivindicación 10, en
el cual la reacción entre el
piridin-3-carbaldehído y la
imidazolidina-2,4-diona se lleva a
cabo en presencia de un catalizador de condensación.
12. Procedimiento según la reivindicación 11 en
el cual el catalizador de condensación es una sal de
piperidinio.
13. Procedimiento según una cualquiera de las
reivindicaciones 10 a 12, en el cual la temperatura de la reacción
de condensación es de 50ºC a 200ºC.
14. Procedimiento según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 13, en el cual la reacción de condensación se
efectúa a un pH de 7 a 12.
15. Procedimiento según una cualquiera de las
reivindicaciones 10 a 14, en el cual la reacción de condensación se
efectúa en presencia de un disolvente orgánico.
16. procedimiento según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 15, en el cual la hidantoinasa es una
D-hidantoinasa.
17. Procedimiento según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 16, en el cual la descarbamatación se efectúa
por nitrosación.
18. Procedimiento según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 17, en el cual la
(3-piridil)-alanina obtenida es la
D-(3-piridil)-alanina.
19. Procedimiento de fabricación de un péptido
que incluye
- (a)
- la obtención de la (3-piridil)-alanina según el procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 18;
- (b)
- un acoplamiento peptídico en el cual se utiliza la (3-piridil)-alanina obtenida en la etapa (a).
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