PL196649B1

PL196649B1 - Sposób wytwarzania N,N'-bis(karboksymetylo)-a ,u-diaminoalkanów

Info

Publication number: PL196649B1
Application number: PL354433A
Authority: PL
Inventors: Mirosław Soroka; Anna Gurdak
Original assignee: Politechnika Wroclawska
Priority date: 2002-06-12
Filing date: 2002-06-12
Publication date: 2008-01-31
Also published as: PL354433A1

Abstract

Sposób wytwarzania N,N'-bis(karboksyletylo)-a^-diaminoalkanów, przedstawionych wzorem ogólnym 1, w którym n oznacza liczbę grup metylenowych i wynosi odpowiednio 2, 3, 4, 5 lub 6, znamienny tym, że jedną część molową α,ω-diaminoalkanu o wzorze ogólnym 2, w którym n oznacza liczbę grup metylenowych i wynosi odpowiednio 2, 3, 4, 5 lub 6, poddaje się reakcji z co najmniej czterema częściami molowymi kwasu glioksalowego, a reakcję prowadzi się w temperaturze 250-400 K, w wodzie, niższym ciekłym kwasie karboksylowym, zwłaszcza w kwasie mrówkowym, lub w kwasie solnym, aż do przereagowania substratów, a następnie powstający N,N'-diformylo-N,N'-bis(karboksymetylo)-a^-diarninoalkan poddaje się hydrolizie dowolnym wodnym roztworem kwasu nieorganicznego, zwłaszcza kwasu solnego, po czym z hydrolizatu wydziela się N,N'-bis(karboksymetylo)-a^-diaminoalkan.

Description

(12) OPIS PATENTOWY

RZECZPOSPOLITA

POLSKA

(19) PL (11) (13) B1 (21) Numer zgłoszenia: 354433 (51) Int.Cl.

C07C 229/06 (2006.01) C07C 227/00 (2006.01)

Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (22) Data zgłoszenia: 12.06.2002 (54) Sposób wytwarzania N,N'-bis(karboksymetylo)-a ,ω-diaminoalkanów

	(73) Uprawniony z patentu: Politechnika Wrocławska,Wrocław,PL
(43) Zgłoszenie ogłoszono: 15.12.2003 BUP 25/03	(72) Twórca(y) wynalazku: Mirosław Soroka,Wrocław,PL Anna Gurdak,Dęba,PL
(45) O udzieleniu patentu ogłoszono: 31.01.2008 WUP 01/08	(74) Pełnomocnik: Winohradnik J.Halina, Politechnika Wrocławska, Biuro ds. Wynalazczości i Ochrony Patentowej

(57) Sposób wytwarzania N,N'-bis(karboksyletylo)-a,co-diaminoalkanów, przedstawionych wzorem ogólnym 1, w którym n oznacza liczbę grup metylenowych i wynosi odpowiednio 2, 3, 4, 5 lub 6, znamienny tym, że jedną część molową α,ω-diaminoalkanu o wzorze ogólnym 2, w którym n oznacza liczbę grup metylenowych i wynosi odpowiednio 2, 3, 4, 5 lub 6, poddaje się reakcji z co najmniej czterema częściami molowymi kwasu glioksalowego, a reakcję prowadzi się w temperaturze 250-400 K, w wodzie, niższym ciekłym kwasie karboksylowym, zwłaszcza w kwasie mrówkowym, lub w kwasie solnym, aż do przereagowania substratów, a następnie powstający N,N'-di1^:orm^lo^lN.IN'-t^i^(ł^^rboksymetylo)-a,co-diaminoalkan poddaje się hydrolizie dowolnym wodnym roztworem kwasu nieorganicznego, zwłaszcza kwasu solnego, po czym z hydrolizatu wydziela się N,N'-bis(karboksymetylo)-a,oo-diaminoalkan.

h₂n<Vnh₂

WZÓR 2

PL 196 649 B1

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania N.N-bisSkarboksymetyloj-a.iij-diaminoalkanów. przedstawionych wzorem ogólnym 1. w którym n oznacza liczbę grup metylenowych i wynosi odpowiednio 2. 3. 4. 5 lub 6.

N,N'-bis(karboksymetylo)-a,Gj>-diaminoalkany są podstawionymi analogami biogennych poliamin. takich jak: spermina. kadaweryna. putrescyna i inne. odznaczających się silnym działaniem biologicznym. i mogą być stosowane jako składniki substancji farmakologicznych. a także jako odczynniki w analizie chemicznej. a zwłaszcza jako kompleksony o mniejszej kwasowości i mniejszej liczbie miejsc chelatujących niż powszechnie znane kwasy poliaminopolikarboksylowe. takie jak kwas wersenowy czy kwas nitrilotrisoctowy.

Dotychczas znane są dwa sposoby wytwarzania N,N'-bis(karboksymetylok)-aω-diaminoalkanów. Jeden z nich polega na reakcji karboksymetylowania amin przy pomocy kwasu chlorooctowego lub jego pochodnych. zaś drugi polega na reakcji cyjanometylowania amin przy pomocy cyjanowodoru i formaldehydu. Istotną wspólną wadą tych metod jest bardzo niska selektywność tych reakcji. co powoduje. że w mieszaninie poreakcyjnej oprócz produktów monokarboksymetylowania znajdują się wszystkie możliwe produktu reakcji polikarboksymetylowania. które są bardzo trudne do oddzielenia ze względu na zbliżone właściwości fizykochemiczne. Wady tych metod karboksymetylowania są opisane w następujących publikacjach: A. E. Martell i F. C. Bersworth J. Org. Chem. 1950.15. 46; R. Smith i wsp. J. Org. Chem. 1949. 14. 355; G. L. Blackmer i wsp. J. Am. Chem Soc. 1969. 91.6632 oraz G. L. Blackmer i R. E. Hamm J. Am. Chem. Soc. 1969. 91.2400. Nic więc dziwnego. że te sposoby karboksymetylowania poliamin nadają się wyłącznie do syntezy produktów. w których wszystkie wiązania N-H są zastąpione przez grupy karboksymetylowe. co jest opisane w wielu patentach. na przykład: nr US 2130505. US 2205995. US 2387735. US 2407645. US 2461519. US 2811550. US 2860164 i GB 1221799.

Istota wynalazku polega na tym. że jedną część molową α.ω-diaminoalkanu o wzorze ogólnym 2. w którym n oznacza liczbę grup metylenowych i wynosi odpowiednio 2. 3. 4. 5 lub 6. poddaje się reakcji z co najmniej czterema częściami molowymi kwasu glioksalowego. a reakcję prowadzi się w temperaturze 250-400 K. w wodzie. niższym ciekłym kwasie karboksylowym. zwłaszcza w kwasie mrówkowym. lub w kwasie solnym. aż do przereagowania substratów i zaniku wydzielania się dwutlenku węgla. a następnie z mieszaniny poreakcyjnej wydziela się N.N'-diformylo-N.N'-bis(karboksymetylo)-a,(o-diaminoalkan. który poddaje się hydrolizie dowolnym wodnym roztworem kwasu nieorganicznego. zwłaszcza kwasu solnego. po czym z hydrolizatu wydziela się N.N'-bis(Sarboksymetylo))α.ω-diaminoalSan.

Zasadniczą korzyścią wynikającą ze stosowania sposobu według wynalazku. jest otrzymywanie z bardzo dobrą wydajnością krystalicznych N.N'-bis(karboksymetylo)-a.to-diaminoalkanów. które są wystarczająco czyste do bezpośredniego stosowania. Dodatkową korzyścią jest możliwość otrzymywania czystych krystalicznych N.N'-diformylo-N.N'-bis(karboksymetylo)-a.(O-diaminoalkanów. które są produktami pośrednimi.

Przedmiot wynalazku przedstawiony jest w przykładach wykonania.

P r z y k ł a d 1. 1.2-diaminoetan (3.0 g. 0.050 mola). jednowodny kwas glioksalowy (18.4 g. 0.20 mola) oraz wodę (25 g) ogrzewa się w takiej temperaturze. aby nie następowało zbyt burzliwe wydzielanie się dwutlenku węgla. Początkowa temperatura wynosi około 330 K. a końcową temperaturę około 370 K osiąga się w czasie około godziny. po czym ogrzewa się mieszaninę jeszcze przez 0.5 godziny w tej temperaturze. Po zakończeniu reakcji. mieszaninę odparowuje się pod zmniejszonym ciśnieniem około 20 hPa i uzyskuje w wyniku surowy krystaliczny N.N'-diformylo-N.N'-bis(karboksymetylo)-1.2-diaminoetan (12 g). którego identyczność potwierdza widmo 1H NMR (D₂O. δ [ppm]. J [Hz]). MSAG1037A: 3.55 m. poszerzony (4H. N-CH2-CH2-N. J nieozn.). 4.01 s (4H. -CH2-COO). 4.68 s (HOD).

7.96 s. 7.93 s. 7.88 s (2H. -CHO. diastereoizomery). a który jest mieszaniną wszystkich możliwych diastereoizomerów wynikających z zahamowanej rotacji grupy formylowej. Surowy produkt poddaje się następnie hydrolizie ogrzewając do wrzenia pod chłodnicą zwrotną z 8M kwasem solnym (50 g) przez 4 godziny. następnie odparowuje z wrzącej łaźni wodnej pod zmniejszonym ciśnieniem około 20 hPa. a pozostałość traktuje się w metanolem (25 g). a następnie dodaje po kropli metyloksiranu (2.9 g. 0.050 mola) co powoduje związanie chlorowodoru i wytrącenie aminokwasu. Mieszaninę pozostawia się do krystalizacji na 8 godzin w temperaturze około 273 K. a następnie osad sączy się i przemywa zimnym metanolem (3 x 5 g) pod zmniejszonym ciśnieniem. po czym suszy i otrzymuje w wyniku N.N'-bis(karboksymetylo)-1.2-diaminoetan (8.8 g. 99% wydajności). którego identyczność potwierdza widmo

PL 196 649 B1

1H NMR (D2O, δ [ppm], J [Hz]), MSAG1037B: 3,30 s, poszerzony (4H, N-CH2-CH2-N), 3,90 s (4H,

-CH2-COO), 4,7 s (HOD).

P r z y k ł a d 2. Postępuje się jak w przykładzie 1 z tą różnicą, że zamiast 1,2-diaminoetanu stosuje się 1,3-diaminopropan (3,7 g, 0,050 mola), otrzymuje się w wyniku surowy krystaliczny N,N'-diformylo-N,N'-bis(karboksymetylo)-1,3-diaminopropan (13 g), którego identyczność potwierdza widmo 1H NMR (D2O, δ [ppm], J [Hz]), MSAG1033B: 1,72 q (2H, -CH2-, J nieozn.), 3,25 m (4H, N-CH2-, J nieozn.), 3,99 s (4H, CH2-COO), 4,69 s (HOD), 7,92 s, 8,00 s, 8,1 s (2H, -CHO, diastereoizomery), który poddaje się następnie hydrolizie i dalszej przeróbce jak w przykładzie 1 i otrzymuje w wyniku N,N'-bis(karboksymetylo)-1,3-diaminopropan (9,5 g, 99%), którego identyczność potwierdza widmo 1H NMR (D2O, δ [ppm], J [Hz]), MSAG1033D: 1,90 q (2H, -CH2-, J nieozn.), 2,95 t (4H, N-CH2-), 3,73 s (4H, -CH2-COO), 4,60 s (HOD).

P r z y k ł a d 3. Postępuje się jak w przykładzie 1 z tą różnicą, że zamiast 1,2-diaminoetanu stosuje się 1,4-diaminobutan (4,4 g, 0,050 mola), otrzymuje się w wyniku surowy krystaliczny N,N'-diformylo-N,N'-bis(karboksymetylo)-1,4-diaminobutan (13 g), którego identyczność potwierdza widmo 1H NMR (D2O, δ [ppm], J [Hz]), MSAG1053A: 1,47 q (4H, NC-CH2-CH2-CN, J nieozn.), 3,33 t, poszerzony (4H, N-CH2-, J nieozn.), 4,0 s (4H, -CH2-COO), 4,70 s (HOD), 7,92 s, 8,01 s, 8,11 s (2H, -CHO, diastereoizomery), który poddaje się następnie hydrolizie i dalszej przeróbce jak w przykładzie 1 i otrzymuje w wyniku N,N'-bis(karboksymetylo)-1,4-diaminobutan (10,2 g, 99%), którego identyczność potwierdza widmo 1H NMR (D2O, δ [ppm], J [Hz]), MSAG1053B: 1,64 m, poszerzony (4H, NC-CH2-CH2-CN, J nieozn.), 2,99 m, poszerzony (4H, N-CH2-, J nieozn.), 3,80 s (4H, -CH2-COO), 4,64 s (HOD).

P r z y k ł a d 4. Postępuje się jak w przykładzie 1 z tą różnicą, że zamiast 1,2-diaminoetanu stosuje się 1,5-diaminopentan (5,1 g, 0,050 mola), otrzymuje się w wyniku surowy krystaliczny N,N'-diformylo-N,N'-bis(karboksymetylo)-1,5-diaminopentan (14 g), którego identyczność potwierdza widmo 1H NMR (D2O, δ [ppm], J [Hz]), MSAG1057A: 1,13 q (2H, NCC-CH2-CCN, J nieozn.), 1,43 q (4H, NC-CH2-, J nieozn.), 3,23 t (4H, N-CH2-, J nieozn.), 3,95 s (4H, -CH2-COO), 4,70 s (HOD), 7,87 s,

7,96 s, 8,10 s (2H, -CHO, diastereoizomery), który poddaje się następnie hydrollzie i dalszej przeróbce jak w przykładzie 1 i otrzymuje w wyniku N,N'-bis(karboksymetylo)-1,5-diaminopentan (10,9 g, 99%), którego identyczność potwierdza widmo 1H NMR (D2O, δ [ppm], J [Hz]), MSAG1057B: 1,22 q (2H, NCC-CH2-CCN, J nieozn.), 1,51 q (4H, NC-CH2-, J nieozn.), 2,91 t (4H, N-CH2-, J nieozn.), 3,77 s (4H, -CH2-COO), 4,65 s (HOD).

P r z y k ł a d 5. Postępuje się jak w przykładzie 1 z tą różnicą, że zamiast 1.2-diaminoetanu stosuje się 1,6-diaminoheksan (5,8 g, 0,050 mola), otrzymuje się w wyniku surowy krystaliczny N,N'-diformylo-N,N'-bis(karboksymetylo)-1,6-diaminoheksan (15 g), którego identyczność potwierdza widmo 1H NMR (D2O, δ [ppm], J [Hz]), MSAG1065A: 1,13 m, poszerzony (4H, NCC-CH2-CH2-CCN, J nieozn.), 1,40 m, poszerzony (4H, NC-CH2-, J nieozn.), 3,21 t (4H, N-CH2-, J nieozn.), 3,93 s (4H, -CH2-COO), 4,62 s (HOD), 7,84 s, 7,94 s, 8,09 s (2H, -CHO, diastereoizomery), który poddaje się następnie hydrolizie i dalszej przeróbce jak w przykładzie 1 i otrzymuje w wyniku N,N'-bis(karboksymetylo)-1,6-diaminoheksan (11,6 g, 99%), którego identyczność potwierdza widmo 1H NMR (D2O, δ [ppm], J [Hz]), MSAG1065B: 1,27 m, poszerzony (4H, NCC-CH2-CH2-CCN, J nieozn.), 1,57 m, poszerzony (4H, N-C-CH2-, J nieozn.), 2,96 t (4H, N-CH2-, J nieozn.), 3,79 s (4H, -CH2-COO), 4,63 s (HOD).

P r z y k ł a d 6. Postępuje się jak w przykładzie 1 z tą różnicą, że zamiast wody stosuje się kwas mrówkowy (35 g), otrzymuje się w wyniku produkt (8,7 g, 99%) identyczny jak w przykładzie 1.

P r z y k ł a d 7. Postępuje się jak w przykładzie 2 z tą różnicą, że zamiast wody stosuje się kwas mrówkowy (35 g), otrzymuje się w wyniku produkt (9,5 g, 99%) identyczny jak w przykładzie 2.

P r z y k ł a d 8. Postępuje się jak w przykładzie 3 z tą różnicą, że zamiast wody stosuje się kwas mrówkowy (35 g), otrzymuje się w wyniku produkt (10,1 g, 99%) identyczny jak w przykładzie 3.

P r z y k ł a d 9. Postępuje się jak w przykładzie 4 z tą różnicą, że zamiast wody stosuje się kwas mrówkowy (35 g), otrzymuje się w wyniku produkt (10,8 g, 99%) identyczny jak w przykładzie 4.

P r z y k ł a d 10. Postępuje się jak w przykładzie 5 z tą różnicą, że zamiast wody stosuje się kwas mrówkowy (35 g), otrzymuje się w wyniku produkt (11,6 g, 99%) identyczny jak w przykładzie 5.

P r z y k ł a d 11. Postępuje się jak w przykładzie 2 z tą różnicą, że zamiast wody stosuje się kwas octowy (35 g), otrzymuje się w wyniku produkt (9,5 g, 99%) identyczny jak w przykładzie 2.

P r z y k ł a d 12. Postępuje się jak w przykładzie 3 z tą różnicą, że zamiast wody stosuje się kwas octowy (35 g), otrzymuje się w wyniku produkt (10,2 g, 99%) identyczny jak w przykładzie 3.

P r z y k ł a d 13. Postępuje się jak w przykładzie 4 z tą różnicą, że zamiast wody stosuje się kwas octowy (35 g), otrzymuje się w wyniku produkt (10,7 g, 99%) identyczny jak w przykładzie 4.

PL 196 649 B1

P r z y k ł a d 14. Postępuje się jak w przykładzie 2 z tą różnicą, że zamiast wody stosuje się 8 M kwas solny (35 g), otrzymuje się w wyniku produkt (9,2 g, 97%) identyczny jak w przykładzie 2.

P r z y k ł a d 15. Postępuje się jak w przykładzie 3 z tą różnicą, że zamiast wody stosuje się 8 M kwas solny (35 g), otrzymuje się w wyniku produkt (9,8 g, 96%) identyczny jak w przykładzie 3.

P r z y k ł a d 16. Postępuje się jak w przykładzie 4 z tą różnicą, że zamiast wody stosuje się 8 M kwas solny (35 g), otrzymuje się w wyniku produkt (10,6 g, 97%) identyczny jak w przykładzie 4.

Claims

Zastrzeżenie patentowe

Sposób wytwarzania N,N'-bis(karboksymetylo)-a,(O-diaminoalkanów, przedstawionych wzorem ogólnym 1, w którym n oznacza liczbę grup metylenowych i wynosi odpowiednio 2, 3, 4, 5 lub 6, znamienny tym, że jedną część molową α,ω-diaminoalkanu o wzorze ogólnym 2, w którym n oznacza liczbę grup metylenowych i wynosi odpowiednio 2, 3, 4, 5 lub 6, poddaje się reakcji z co najmniej czterema częściami molowymi kwasu glioksalowego, a reakcję prowadzi się w temperaturze 250-400 K, w wodzie, niższym ciekłym kwasie karboksylowym, zwłaszcza w kwasie mrówkowym, lub w kwasie solnym, aż do przereagowania substratów, a następnie powstający N,N'-diformylo-N ,N'-bis(karboksymetylo)-α,ω-diaminoalkan poddaje się hydrolizie dowolnym wodnym roztworem kwasu nieorganicznego, zwłaszcza kwasu solnego, po czym z hydrolizatu wydziela się N,N'-bis(karbokkymetylo)-α,ω-diaminoalkan.