DE1518368B1 - Verfahren zur Zerlegung des Ammoniumsalzes des racemichen N-Benzoyl-serin in seine optisch aktiven Komponenten - Google Patents

Description

Verwendung teurer Alkaloide oder die Herstellung des Enzyms erforderlich machen.

Das Verfahren der Erfindung überwindet die oben angeführten Nachteile.

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Zerlegung des Ammoniumsalzes des racemischen N-Benzoyl-DL-serins in seine optisch aktiven Komponenten, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man

Serin kommt in der Natur in der optisch aktiven Zu der übersättigten Lösung gibt man eine kleine

L-Form vor, und diese Form ist ein wesentlicher Menge von Kristallen einer der enantiomorphen Bestandteil der tierischen Nahrung, während das Komponenten zum Animpfen zu und rührt das Geenantiomorphe D-Serin keine bekannte physiologische misch, um die fraktionierte Kristallisation desjenigen Bedeutung besitzt. D-Serin ist aber sehr nützlich als 5 Enantiomorphen zu veranlassen, das in Form von Zwischenprodukt zur Synthese des Antibiotikums Impfkristallen zugesetzt wurde. Man kann auch eine D-Cycloserin. kleine Menge eines der Enanthiomorphen zusetzen,

Synthetisches Serin ist optisch inaktiv und besteht während die Lösung des racemischen Gemisches aus gleichen Teilen der beiden enantiomorphen Iso- heiß ist, um diese enantiomorphe Komponente aufmeren. Der Handelswert des synthetischen Serins 10 zulösen und gegenüber der anderen in der Lösung kann also durch Zerlegung des Gemisches in D- und vorherrschen zu lassen und dann die Lösung ab-L-Serin verdoppelt werden. kühlen, wobei eine spontane Kristallisation desjenigen

Das am meisten angewandte Verfahren zur Zer- Enantiomorphen erfolgt, das zu der Lösung zulegung von DL-Serin besteht darin, daß man N-Acyl- gegeben wurde. Auch die Kombination dieser Ver-DL-serin mit einer optisch aktiven Verbindung wie 15 fahren ist möglich. Man verführt dann in der Weise, Brucin oder Chinin als Zerlegungsmittel behandelt, daß man einen Teil der Kristalle einer der enantiodas erhaltene Gemisch der Diastereoisomeren frak- morphen Komponenten zu der heißen Lösung des tioniert, kristallisiert und die Produkte hydrolysiert. racemischen Gemisches zugibt und den restlichen Das N-Acyl-DL-serin kann aber auch durch Einwir- Teil in Form von Impfkristallen zu der abgekühlten, kung von Acylase selektiv hydrolysiert werden. Diese 20 übersättigten Lösung zusetzt, in der eine der enantio-Verfahren erwiesen sich als unvorteilhaft, da sie die morphen Komponenten gegenüber der anderen vorherrschend ist.

Die bei dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendeten Lösungsmittel sind Wasser, Methanol oder 25 ein Gemisch von Wasser und Alkanol mit bis zu 3 Kohlenstoffatomen.

Das als Ausgangsmaterial dienende Ammoniumsalz des N-Benzoyl-DL-serins kann in der üblichen Weise hergestellt werden, wie sie dem Fachmann,

eine übersättigte Lösung des racemischen Gemisches 30 bekannt ist. DL-Serin wird beispielsweise mit Benzoylin Wasser, Methanol oder einem Gemisch von chlorid oder Benzoesäureanhydrid nach dem in der Wasser und einem Alkanol mit bis zu 3 Kohlenstoff- »Zeitschrift der Physiologischen Chemie«, Bd. 56, atomen herstellt und entweder S. 250, 1908, beschriebenen Verfahren benzoyliert

und das erhaltene Produkt anschließend mit wäß-

a) das eine der Enantiomorphen in Form von 35 rigem oder flüssigem Ammoniak neutralisiert. Der Impfkristallen zu der übersättigten Lösung des Anteil des zuzusetzenden Enantiomorphen kann mehr racemischen Gemisches zusetzt oder als 1 Gewichtsprozent des racemischen Gemisches

b) das eine der Enantiomorphen in der Lösung des betragen. Die obere Grenze sollte durch die Wirtracemischen Gemisches bei erhöhter Temperatur schaftlichkeit des Enantiomorphen bestimmt werden, löst, die Lösung abkühlt und dann die Lösung 40 Im allgemeinen werden die besten Ergebnisse mit spontan auskristallisieren läßt oder einem Anteil von 2 bis 12 Gewichtsprozent des

c) das eine der Enantiomorphen in der Lösung des racemischen Gemisches erzielt.

racemischen Gemisches bei erhöhter Temperatur Die Temperatur, bei der die Kristallisation durchlöst, die Lösung abkühlt, die Lösung mit den geführt wird, ist für die Erfindung nicht kritisch, aber Kristallen des gleichen Enantiomorphen, das 45 man arbeitet vorzugsweise ungefähr bei Zimmerin der Lösung vorherrschend ist, animpft und temperatur, d.h. bei etwa 15 bis 30⁰C. anschließend das auskristallisierte Enantiomorphe Die Mutterlauge, aus der die erste Fraktion eines

aus der Mutterlauge abtrennt. der Enantiomorphen abfiltriert worden ist, wird zur

Abtrennung des optischen Antipoden des Enantio-

Allgemein gesagt, besteht das Verfahren der Er- 50 morphen wiederverwendet. Sie wird deshalb einfindung darin, daß man eine übersättigte Lösung von geengt, um sie wieder auf die ursprüngliche Kon-Ammonium-N-benzoyl-DL-serinat in einem Lösungs- zentration des racemischen· Gemisches zu bringen, mittel herstellt, die erhaltene Lösung mit einer der Oder man löst bei erhöhter Temperatur in der Mutterenantiomorphen Komponenten des racemischen Ge- lauge eine bestimmte Menge des racemischen Gemisches animpft oder diese Komponente in der 55 misches auf, die vorzugsweise dieselbe Größe hat Lösung auflöst, um diese enantiomorphe Form gegen- wie die Menge des vorher abgetrennten Enantioüber der anderen in der Lösung überwiegen zu
lassen, die vorherrschende enantiomorphe Komponente auskristallisieren läßt undsie aus der Mutterlauge

morphen. Mit diesen Lösungen wiederholt man das Verfahren, das bei dem vorhergehenden Arbeitsgang durchgeführt wurde, um die andere enantio-

gewinnt.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung stellt man eine übersättigte Lösung des Ammoniumsalzes des racemischen N-Benzoyl-serins her. Dies geschieht in der Weise, daß man das race-

60 morphe Komponente abzutrennen, bei der es sich um den optischen Antipoden der enantiomorphen Komponente handelt, die bei der vorhergehenden Operation abgetrennt worden war. Der Arbeitszyklus kann auf diese Weise unbegrenzt wiederholt

mische Gemisch bei erhöhter Temperatur, wie später 6g werden, wobei man nacheinander die beiden enantio-

beschrieben, in einer solchen Menge in dem Lösungs- morphen Komponenten abtrennt,

mittel auflöst, daß beim Abkühlen eine übersättigte Das so erhaltene optisch aktive Ammonium-N-ben-

Lösung gebildet wird und die Lösung abkühlt. zoyl-serinat kann hydrolysiert werden und liefert die

entsprechenden optischen Isomeren des freien Serins. Man verfährt dabei in der üblichen Weise, indem man z. B. in verdünnter Salzsäure erwärmt, das erhaltene optisch aktive Serin-hydrochlorid isoliert und die Salzsäure daraus entfernt.

Die Erfindung soll an Hand der folgenden Beispiele im einzelnen erläutert werden.

Beispiel 1

14,50 g Ammoniumsalz des N-Benzoyl-DL-serins und 0,90 g Ammoniumsalz des N-Benzoyl-L-serins werden in 100 ml 95%igem wäßrigem Methanol unter Erwärmen gelöst und auf etwa 30C abgekühlt.

Zu dem Gemisch werden 0,1 g Ammoniumsalz des N-Benzoyl-L-serins als Impfkristalle zugesetzt. Das Gemisch wird allmählich auf 26 C abgekühlt und weitere 3,5 Stunden bei der gleichen Temperatur gerührt. Dann werden die erhaltenen Kristalle abfiltriert und mit Methanol gewaschen. Nach dem Trocknen werden 2,39 g Ammoniumsalz des N-Benzoyl-L-serins erhalten.

[α]!¹= +43,2 (D = 1, Wasser).

Die optische Reinheit des Produktes beträgt 98,2%.

Beispiel 2

2,38 g Ammoniumsalz des N-Benzoyl-DL-serins werden unter Erwärmen in der nach dem Abfiltrieren der im Beispiel 1 erhaltenen Kristalle gewonnenen Mutterlauge gelöst, und die Lösung wird auf etwa 30^r C abgekühlt. Die Lösung wird mit 0,1 g Ammoniumsalz des N-Benzoyl-D-serins geimpft und das Gemisch allmählich auf 26° C abgekühlt. Es wird dann 4 Stunden bei der gleichen* Temperatur gerührt. Die erhaltenen Kristalle werden abfiltriert und mit Methanol gewaschen. Nach dem Trocknen verbleiben 2,52 g Ammoniumsalz des N-Benzoyl-D-serins.

ό [„]« = -42,6 (C = 1, Wasser).

Die optische Reinheit des Produktes beträgt 99,1%. Beispiel 3

7,22 g Ammoniumsalz des N-Benzoyl-DL-serins und 0,24 g Ammoniumsalz des N-Benzoyl-D-serins werden in 50 ml 95%igem wäßrigem Methanol unter Erwärmen gelöst. Die Lösung wird allmählich abgekühlt und über Nacht bei 30^c C stehengelassen, wobei 1,05 g Ammoniumsalz des N-Benzoyl-D-serins auskristallisieren.

[„]«= _38,3^J (C = 1, Wasser).

Die optische Reinheit des Produktes beträgt 87" „. Die folgende Tabelle zeigt andere Beispiele für die direkte Zerlegung des Ammoniumsalzes des N-Benzoyl-serins nach der Erfindung, bei denen das gleiche Verfahren wie im Beispiel 1 beschrieben unter verschiedenen Bedingungen wiederholt wird.

Beispiel

Ausgangsgemische

Impfkristalle

Kristallisationsbedingungen

Erhaltene Produkte

Ausbeuten

optische Reinheit

in Wasser

Ammonium-N-benzoyl-DL-serinat
8,00gin 52ml95%igem
wäßrigem Methanol

Ammonium-N-benzoyl-DL-serinat
4,61 g, Ammonium-N-benzoyl-L-serinat 0,23 g in 50 ml
90%igem Isopropanol

Ammonium-N-benzoyl-DL-serinat
9,00 g in 50 ml Methanol

Ammonium-N-benzoyl-DL-serinat
7,50 g, Ammonium-N-benzoyl-D-serinat 1,00 g in 50 ml
90%igem wäßrigem Äthanol

1,00 g des L-Isomeren

0,05 g des L-Isomeren

1,50 g des L-Isomeren

0,10 g des D-Isomeren 6 Stunden
stehenlassen bei
3O⁰C

1,5 Stunden
rühren bei
3O⁰C

1 Stunde
stehenlassen bei
25° C

3 Stunden
rühren
bei 28° C

L-Isomeres
1,5 g

L-Isomeres
0,54 g

L-Isomeres
2,40 g

D-Isomeres
1,80 g

100%

95,5%

98,2%

93,2%

+44,0

+42,0

+43,2

-41,0

Die Gewinnung des freien Serins aus dem Ammoniumsalz des N-Benzoylderivats kann in folgender Weise durchgeführt werden: 4,52 g Ammoniumsalz des N-Benzoyl-L-serins und 45,2 ml 6 n-Salzsäure werden auf einem ölbad 8 Stunden am Rückfluß erwärmt. Die erhaltene Lösung wird filtriert und das Filtrat mit Äther extrahiert. Die wäßrige Schicht wird zur Trockne gedampft u;id rohes L-Serin-hydrochlorid als Rückstand erhalten. Das Produkt wird in 50 ml Wasser gelöst und die Lösung durch eine Säule mit Amberlite IR-120 in U-Form geschickt, um das L-Serin-hydrochlorid auf dem Harz zu absorbieren. Das Harz wird dann mit 5%igem wäßrigem Ammoniak eluiert und das Eluat zur Trockne gedampft, wobei 1,83 g rohes L-Serin anfallen. Das rohe L-Serin wird aus wäßrigem Äthanol umkristallisiert und ergibt 1,39 g L-Serin.

[„]« = +15,2 (C = 2, in N-Salzsäure).

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Zerlegung des Ammoniumsalzes des racemischen N-Benzoyl-DL-serins in seine optisch aktiven Komponenten, dadurch gekennzeichnet, daß man eine übersättigte Lösung des racemischen Gemisches in Wasser, Methanol oder einem Gemisch von Wasser und

ϊ 518368

einem Alkanol mit bis zu 3 Kohlenstoffatomen herstellt und entweder

a) das eine der Enantiomorphen in Form von Impfkristallen zu der übersättigten Lösung des racemischen Gemisches zusetzt oder

b) das eine der Enantiomorphen in der Lösung des racemischen Gemisches bei erhöhter Temperatur löst, die Lösung abkühlt und dann die Lösung spontan auskristallisieren läßt oder

c) das eine der Enantiomorphen in der Lösung des racemischen Gemisches bei erhöhter Temperatur löst, die Lösung abkühlt, die Lösung mit den Kristallen des gleichen Enantiomorphen, das in der Lösung vorherrschend ist, animpft und anschließend das auskristallisiertc Enantiomorphc aus der Mutterlauge abtrennt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die gleichen Arbeitsschritte nach der Wiederherstellung der ursprünglichen Übersättigung mit der Mutterlauge durchführt, indem man sie einengt oder eine weitere Menge des racemischen Gemisches zusetzt und bei erhöhter Temperatur auflöst, vorzugsweise die gleiche Menge, die der Menge des abgetrennten Enantiomorphen entspricht, sodann das andere Enantiomorphe, bei dem es sich um den optischen Antipoden des vorher erhaltenen Enantiomorphen handelt, hinzufügt und nach der Kristallisation abtrennt und diesen Arbeitszyklus wiederholt, indem man nacheinander die beiden Enantiomorphen abwechselnd abtrennt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Kristallisation bei einer Temperatur von 15 bis 45 C durchführt.