DE1900963C - Verfahren zur Herstellung von N-Carboanhydriden der Glutaminsäure-gammaester - Google Patents

Description

Es ist bekannt, daß die N-Carboanhydride der S. 4492). Aus diesem Grund wird das N-Carbo- Glutaminsäure-y-ester in Anwesenheit eines geeigneten anhydrid det Glutaminsäure-y-ester normalerweise Initiators, beispielsweise einer organischen basischen mehrmals umlcristallisiert bevor es verwendet werden Verbindung, wie Diäthylamin oder Triäthylamin, kann (vgl. zum Beispiel Noguchi et al., Annual

unter Kohlendioxydabspakung polykondensieren, wo- 5 Report No. 17 of the Institute of Textile Science in

bei diese Reaktion in einem organischen Lösungs- Japan, 1964, S. 30).

mittel, z. B. einem halogenierten Kohlenwasserstoff, Es wurde bisher angenommen, daß die N-Carbodurchgefiihrt wird. Die dabei erhaltenen Polyglutamin- anhydride der Glutaminsäure-y-esU in einfacher täure-y-ester stellen Modellsubstanzen für Protein Weise durch Suspendierung von Glutaminsäuredar und sind geeignete Materialien zur Herstellung io y-estern in inerten Lösungsmitteln, z. B. Äthern, wie von synthetischen Fasern und von synthetischem Dioxan und aromatischen Kohlenwasserstoffen, beiLeder, spielsweise Benzol und Toluol, und durch Umsetzung

Es ist jedoch wesentlich, äußerst reine N-Carbo- des Gemisches mit Phosgen bei niedrigen Temperatu-

anhydride der Glutaminsäure-y-ester zu erhalten, um ren von nicht höher als 50⁰C, hergestellt werden kön-

Polyglutaminsäure-y-ester mit hohem Molekular- 15 nen (vgl. zum Beispiel »Synthetic Polypeptide^ Aca-

gewicht herstellen zu können. In N-Carboanhydriden demie Press Inc! Publishers, New York [1956], S. 31,

der Glutaminsäure-y-ester enthaltene Nebenprodukte, und L Chem. Soc., 1950, S. 3213). Alle diese Ver-

wie beispielsweise Isocyanate oder Carbamoylchloride, fahren haben jedoch den Nachteil, daß die Produkt-

letzen die Qualität der entstehenden Polyglutamin- ausbeute gering ist oder daß die N-Carboanhydride

•äure-y-ester herab. Es wurden daher bisher kompli- ao der Glutaminsäure-y-ester gefärbt sind oder einen

rierte Reinigungsmethoden angewendet, um derartige hohen Prozentsatz an halogenhaltigen Verunreinigun-

Verunreinigungen zu beseitigen. gen enthalten. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß Insbesondere die Verunreinigung durch halogen- eine längere Reaktionszeit erforderlich ist.

haltige Verbindungen ist ein schwerwiegender Nach- Die Umsetzung von Glutaminsäure-y-estera mit

teil bei der Herstellung von Polyglutaminsäure-y-estern 35 Phosgen wird durch das folgende Schema wieder-

(vgl. zum Beispiel J. Am. Chem. Soc, Bd. 76 [1954], gegeben:

O
ROOC — CH₈—CH,-CHCOOH ROOC-CH»—CH₁-CHCOOH c

I -^HC1 I 1

NH NHCOCl N

I I 1

NH₂ NHCOCl NH C = O

CH₁ CH₁

COOR

(vgl. »Advance in Protein Chemistry!, Bd. 8, Academic Press Inc. Publishers, New York, N. Y., S. 268,1958).

Dabei können folgende Nebenreaktionen auftreten: IiIOOC-CH₁-CH₁-CHCOOH FOOC-CH₁-Ch₁-CHCOCI

I I

NHCOCl NHCOCl

HC!

ROOc-CH₁-CH₁-CHCOCI

NCO

Man nimmt tin, daß derartige Nebenreaktionen bei Lösungsmittels durch Destillation unter verminderten längerer Reaktionszeit zwischen dem Aminosäure- 95 Druck entfernt werden, um N-Carboanhydrid dei ester und Halogen auftreten. . GlutamJnsäure-y-ester nach beendeter Reaktion zi

Speziell wenn aromatische Kohlenwasserstoffe, wie isolieren, da das Lösungsmittel im N-Carboanhydru Benzol und Toluol, als Lösungsmittel verwendet wer· der Glutaminsäure-y-ester gut löslich ist, wsi zur Folgt den, besteht allgemein eine große Neigung zu Neben- hat, daß das N-Carboanhydrid der Glutaminsäure reaktionen, und es werden somit beträchtliche Mengen 60 yester nicht einfach durch Kühlen oder Zugabe voi gefärbter oder teerartiger Substanzen all Neben· beispielsweise Petroläther umkristallisiert werden kann produkte erhalten. Daher 1st es schwierig, N-Carbo* was aber geht, wenn als Lösungsmittel halogeniert anhydrid der Glutamineäure-y-ester von hoher Rein« Kohlenwasserstoffe verwendet werden. Ferner werdet heit selb« durch mehrmalige Umkristaflisation des oft bei der Entfernung des Lösungsmittels durcl Reaktionsprodukte« zu erhatten, «j Destillation teerartige Substanzen erhalten. Um di

Wenn andererseits das N-Carboanhydrld der GIu- Kristalle von den teerartigen Substanzen abzutrennen taminaäure-y-wter la einem NltrillOsungsmittel, wie ist ein kompliziertes Verfahren erforderlich, belsplels Acetonitril, hergestellt wird, muß ein großer Teil des weise die Zugabe von trockenem Petroläther, Entfernei

des Äthers durch Destillation und Zerreiben mit ^fS^Jl °^{f Polymer Science}· TeiI-A-2,

Es wurde nun überraschend gefunden, daß es möglich ist, N-Carboanhydride der Glutaminsäure-y-ester in einem Lösungsmittel herzustellen, das im wesentlichen aus einem Gemisch eines aromatischen Kohlenwasserstoffs und 40 Volumprozent oder weniger eines organischen Nitrile besteht, wodurch es nicht nur möglich ist, die weiter oben geschilderten Unzulänghenkelten und Nachteile der einzelnen Lösungsmittel zu beseitigen, sondern auch vorteilhafte Ergebnisse zu

erzielen, die unter Anwendung der üblichen Lösungsmittel nicht erhalten werden konnten.

Gegenstand der Erfindung ist nun ein Verfahren zur Herstellung von N-Carboanhydriden der Glutaminsäure-y-ester durch Umsetzung eines G.'utaminsäurey-esters mit Phosgen in Gegenwart eines organischen Lösungsmittels bei einer Temperatur" von wenigstens 50° C, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man eine Verbindung der allgemeinen Formel

ROOC — CH, — CH₂ — CH — COOH oder NH₈

HOOC-CH-CHS-CH₁-COO-X-OOC-CH₂-CH₂-Ch-COOH

NH₂

in denen R einen aliphatischen, aromatischen oder ali- meinen Formel cyclischen Rest und X einen zweiwertigen aliphatischen, ao aromatischen oder alicyclischen Rest bedeutet, als Glutaminsäure-y-ester einsetzt und als Lösungsmittel ein Gemisch verwendet, das im wesentlichen einen aromatischen Kohlenwasserstoff und 40 Volumprozent oder weniger eines organischen Nitrils enthält und an- as schließend das erhaltene N-Carboanhydrid der allge-

NH₂

ROOC-CH₂-CH,-CH-C

NH-C

:o

oder

.C-CH-CH₂-CH₂-COO-X-OOC-CH₁-Ch₁-CH-C

o^y , -ο

C-NH NH--C

worin R und X die oben angegebenen Bedeutungen besit- produkt bei gleichzeitiger Verringerung der Menge an

zen, ohne besondere Reinigungsoperationen abtrennt. 40 Halogen-Nebenprodukten zu erzielen und die Reak-

Nach dem Verfahren der Erfindung ist es möglich, tionszeit beträchtlich zu verkürzen. Diese Vorteile sind

trheblich bessere Ausbeuten an dem gewünschten End- in der folgenden Tabelle zusammengestellt.

	Aromatisches	Klitrtl	Ausbeute an	Reaktions	Chlorgehalt	Farbe
	Lösungsmittel	PuIrII	N-Carbo-	zeit in	im N-Carbo
Menge an Glutamin-			anhydrid	Minuten	anhydrid
säure-y-methyl-	ml	ml	der Glutamin-		der Glutamin-	dunkelgelblich
ester in Gramm	Benzol 800		säure-	180	säure-	braun
			y-ester ·/·		y-ester 7.	reinweiß
40	Benzol 780	Acetonitril 20	44	85	0,193	hellbraun
	Benzol 750	Propionitril 50		85		hellgelb
40	Benzol 700	Benzonitril 100	91	75	0,028	reinweiß
40	Benzol 750	Acrylnitril 50	91	90	0,019	dunkelgelb
40	Xylol 800		90	195	0,018	reinweiß
40	Xylol 750	Acetonitril 50	91	85	0,010	hellgelb
40	Xylol 750	Propionitril 50	36	90	0,213	hellbraun
40	Xylol 700	Benzonitril 100	90	80	0,022	reinweiß
40	Xylol 750	Acrylnitril 50	90	80	0,021	dunkelbraun
40	Toluol 800	.	89	200	0,017	reinweiß
40	Toluol 750	Acetonitril 50	89	90	0,019	hellrosa
40	Toluol 750	Propionitril 50	38	95	0,183	reinweiß
40	Toluol 700	Benzonitril 100	90	85	0,028	reinweiß
40	1 Toluol 750	Acrylnitril 50	89	85	0,026
40		90	0,025
40		90	0,027

Wie sich aus der vorstehenden Tabelle ergibt, erfolgt gesetzt, daß sie die Reaktion mit Phosgen nicht stören,

die Reaktion in den gemischten Lösungsmitteln prak- Zu diesen Nitrilen gehören beispielsweise Acetonitril,

tisch quantitativ mit einem Minimum an Nebenreak- n-Propionitril und deren Isomere, n-Butyronitril und

tionen. Es ergeben sich also N-Carboanhydride der Isomere davon, n-Valeronitril und Isomere davon,

Glutaminsäure-y-estcr von äußerst hoher Reinheit und 5 η Capronitril und Isomere davon, önanthonitnl,

geringer Verfärbung. Caprylonitril, Pelargonsfiurenitril, Caprinsäurenitril,

Aromalische Kohlenwasserstoff-Lösungsmittel sind Acrylnitril, Crotonsäurenitril, Allylcyanid, Malonbillig und leicht erhältlich. Halogenierte Kohlen- säurenitril, Bernsteinsäurenitril, Glutarsäurenitril, Adiwasserstoffe und ein gemischtes, hauptsächlich solche pinsäurenitril, Pyruvsäurenitril, Benzonitril, Cyclo-Stoffe enthaltendes Lösungsmittel sind nicht besonders io hexylcyanid, Cyclopentylcyanid, Tolunitril, Benzylkorrosiv. Die Zugabe einer geringen Menge Nitrile zu cyanid, Naphthonitril und Cyanopyridin.
einem derartigen aromatischen Kohlenwasserstoff- Die erfindungsgemäß verwendete Glutaminsäure-Lösungsmittel eröffnet die Möglichkeil zu einem y-ester können aliphattsche, aromatische und alicyc-Suspensionslösungsmittel für die N-Carboanhydride lische Ester von optisch aktiver oder inaktiver Glutader Glutaminsäure-y-ester-Synthese, Dieses Lösungs- 15 minsäure sein, vorausgesetzt, daß die Reste nicht die mittel weist gegenüber sämtlichen bisher verwendeten Phosgenierungsreäktton beeinträchtigen. Zu diesen üblichen Lösungsmitteln eine überlegene Wirksamkeit Resten gehören z. B. Methy¹-. Äthyl-, n-Propylgruppen auf. und deren Isomere, die n-Uutylgruppe und Isomere

Der Glutaminsäure-y-ester wird in einem Lösungs- davon, die n-Pentylgruppe und Isomere davon, die mittel suspendiert, das aus einem Gemisch aus einem « n-Hexylgruppe und Isomere davcn, die Heptylgruppe aromalischen Kohlenwasserstoff und einem Nitril be- und Isomere davon, die n-Octylgruppe und Isomere steht, wobei letzteres in einer Menge von 40 Volum- 'tevon, die n-Nonyl, n-Decyl- und n-Dodecylgruppe Prozent oder weniger, bezogen auf den aromatischen und deren Isomeren, die Cetyl-, Stearyl-, Oleyl-, Kohlenwasserstoff, vorliegt. Nach Erhitzen der erhal- Cyclobutyl-, Cyclopentyl-, Cyclohexyl-, Cycloheptyl-, tenen Suspension auf 50 C oder höher, wird Phosgen »5 Cyclooctyl-, Cyclononyl-, Cyclodecyl-, Cyclododecyl-, durch die Suspension geleitet, bis das Reaktions- Cyciobutylmethyl-, Cycloper.tylmethyl-, Cyclohexylgemisch transparent wird. Das Ausgangsmaterial kann methyl-, Cyclooctyl methyl-, Methylcyclobutyl-, Meauch zu dem gemischten Lösungsmittel, das bereits thylcyclopentyl-, Methylcyclohexyl-, Methylcyclo-1 bis 5 Mol Phosgen pro Mol Ausgangsmaterial ent- octyl-. Phenyl-, Benzyl-, Phenyläthyl-, Tolyl- (o-, inhalt, zugesetzt werden, und anschließend wird das er- 30 oder p-), Tolylmethyl- (o-, m- oder p-), XyIyI-, Naphhaltcne Reaktionsgemisch auf eine Temperatur von thyl- (λ- oder /?-), oder die Naphthylmethylgruppe etwa 50 bis 200 C erhitzt, wobei der in dem Reaktions- (ft- oder ß-).

gemisch suspendierte Glutaminsäure-y-esler in Lösung Die Erfindung wird im folgenden an Hand von ßeigehl. Das Reaktionsgemisch wird nach 50 bis 90 Mi- spielen, in denen Benzol, Toluol und Xylol als Beinuten transparent. Anschließend wird das Reaktions- 35 spiele für aromatische Kohlenwasserstoffe und Acetogemiscti etwa 5 bis 60 Minuten lang erhitzt. Über- nitril, Propionitril und Acrylnitril als Beispiele für schüssiges Phosgen wird entfernt und unlösliche Be- Nitrile verwendet werden, erläutert,
standteile werden abfiltriert, um ein klares Reaktions- - R ' " 1 1
gemisch zu erhalten. N-Carboanhydride der Glutamin- e 1 s ρ e
säurc-y-ester von hoher Reinheil scheiden sich nach 40 40 gy-Methyl-L-glutamat werden in einem Lösungs-Abkühlung des klaren Reaktionsgemisches ab. In mittel suspendiert, das aus einem Gemisch aus 780 ml diesem Fall können auch Lösungsmittel zugesetzt Benzol und 20 ml Acetonitril besteht. Phosgen wird werden, in denen das N-Carboanhydrid der Glutamin- 85 Minuten bei 75^CC durch die Suspension geleitet, säurc-y-cster schlecht löslich ist, beispielsweise Petrol- Die erhaltene, transparente Flüssigkeit wird 15 Minuäther oder aliphatische Kohlenwasserstoffe. Man kann 45 ten unter Rückfluß erhitzt und dann filtriert. Nach auch die Menge des in der Mutterlauge zurückbleiben- Abkühlung des Filtrats werden 42,4 g rohe Kristalle den N-Carboanhvdrids der Glutaminsäure-y-esler von y-Methyl-L-glutamat-N-carboanhydrid erhalten, durch Konzentrierung des bei der Reaktion verwende- P —or Dh 99 0° Γ
ten Lösungsmittels unter vermindertem Druck herab- ,. , , ,' ~ ηΑ-,ηϊ^S/!^' · l. .->
set.cn. Ferner kann das im Reak.ionsgemisch zurück- ₅o »alogengehalt = 0,02<·/„ (Gewchtsprozent)

bleibende Phosgen nach Beendigung der Reaktion . .

und vor der Kristallisation entfernt werden, indem ein B e ι s ρ 1 c 1 2

Inertgas, wie Stickstoff, Kohlendioxvd oder auch Luft, 40 gy-Methyl-i.-glutamat werden in einem Lösungs-

durdi das Rcaktionsgeniisch hindurchgclcitet wird. mittel sufnendiert, das aus einem Gemisch aus 705 ml

!•"alls gewünscht, kann das erhaltene N-Carboanhydrid 55 Benzol und 50 ml Propionilril besteht. Phosgen wird

der Gliilaminsäure-y-cster umkristallisiert werden, ob- 85 Minuten bei 80° C durc.-> die Suspension geleitet,

gleich es praktisch kein Halogen enthält. Die Reaktion Die erhaltene, transparente Flüssigkeit wird gekühlt,

wird bei einer Temperatur von etwa 50 C oder höher und man erhält 42,5 g rohe Kristalle von y-Methyl«

ausgcführt, und es ist vorteilhaft, die Reaktion inner- t-glutamal-N-carboanhydrid,

haib eines möglichst kurzen Zeitraums durchzuführen, 60 _h

da Zersetzung des N-Carboanhydrids der Glutamin- _u , , \' ~ „,£_fl ^b, '^{5 L}

saure-yestcr und heftige Nebenreaktionen bei Tem- Halogengehall = 0,02 /,

pcraturen oberhalb des Schmelzpunktes (oder Zer- . . .

setfungspunklcs) der durch die Umsetzung erhaltenen Beispiel 3 N-Cflrboanhydfick· der Glutaminsäure-y-ester auf-65 40 g y-Methyl-fi-glutatnat werden in einem Lösungs-

irctcn. mittel, bestehend aus einem Gemisch aus 750 ml

Die verwendeten Nitrile können aliphatisch, aroma- Xylol und 50 ml Acetonitril, suspendiert. Phosgen

tisch, alicydisch oder heterocyclisch sein, voraus- wird 85 Minuten bei 7O⁰C durch die Suspension ge·

leitet, Das erhaltene Reaktiotisgemisch wird filtriert, und das Filtrat wird IS Minuten lang bei 80⁶C gehalten. Durch Konzentrierung des Filtrats werden 41,9 g rohes V'Methyl'ß-glutamat'N'carboanhydrid erhalten.

F. - 97,0 bis 98,0⁰C Halogengehalt » 0,03 °/„

Beispiel 4

40 g y-Benzyi-i.-glutamat werden in einem Lösungsmittel, bestehend aus einem Gemisch aus 750 ml Xylol und 50 ml Propionitril, suspendiert. Phosgen wird 90 Minuten bei 8O⁰C durch die Suspension geleitet. Danach wird das Reaktionsgemisch unter vermindertem Druck konzentriert und auf 0⁰C gekühlt, worauf 40,1 g rohes y-Benzyl-L-glutamat-N-earboanhydrid erhalten werden.

F. = 95,5 bis 96,5° C Halogengehalt = 0,03%

Beispiel 5

80 g y-Äthyl-t-glutamat werden in einem Lösungsmittel, bestehend aus einem Gemisch aus 1500 ml Benzol und 100 ml Acrylnitril, suspendiert. Phosgen wird 100 Minuten beim Siedepunkt durch die Suspension geleitet. Die erhaltene transparente Flüssigkeit wird 10 Minuten lang am Rückfluß erhitzt und filtriert. Nach Konzentrierung des Filtrats werden 84,0 g rohes y-Äthyl-L-glutamat-N-carboanhydrid erhalten.

F. = 71,5 bis 72,5^eC Halogengehalt = 0,01%

Beispiel 6

40 g OSO^Di^L-glutamylJ-äthylenglykol werden zu einem Gemisch aus 760 ml Benzol und 40 ml Aeeto*

S nitril zugesetzt und mit Phosgen bei einer Temperatur von 7O⁰C umgesetzt, wobei das Phosgen während eines Zeitraums von 70 Minuten eingeleitet wird. Das Reaktionsgemisch wird filtriert und das Filtrat bei einer Temperatur von 80⁰C während 15 Minuten am

ίο Rückfluß erhitzt, dann abgekühlt und filtriert. Es werden 35 g Kristalle mit einem Gehalt von 0,03 % Chlor erhalten. Die Kristalle werden aus Acetonitril umkristallisiert und die erhaltene Substanz wird durch Elementaranalyse als O'.O'-Di-iL-No-carboxyanhy*

drid-glutamyl)-äthylenglykol bestätigt.

Analyse: Berechnet gefunden

40 C 45,16, H 4,33, N 7,53%; C 44,98, H 4,40, N 7,69%.

Claims (2)

Patentansprüche: 30

1. Verfahren zur Herstellung von N-Carboanhydriden der Glutaminsäure-y-ester durch Umsetzung eines Glutaminsäure-y-esters mit Phosgen in Gegenwart eines organischen Lösungsmittels bei einer Temperatur von wenigstens 5O⁰C, d adurch gekennzeichnet, daß man eine Verbindung der allgemeinen Formel

ROOC-CH₁-CH₁-CH-COOh

NH.

oder

HOOC — CH — CH₁ — CH, — COO — X — OOC — CH₂ -CH,—CH — COOH

I NH, NH,

in denen R einen aliphatischen, aromatischen oder alicyclischen Rest und X einen zweiwertigen allphatischen, aromatischen oder alicyclischen Rest bedeutet, als Glutaminsäure-y-ester einsetzt und als Lösungsmittel ein Gemisch verwendet, das im wesentlichen einen aromatischen Kohlenwasserstoff und 40 Volumprozent oder weniger eines organischen Nitrits enthält und anschließend das erhaltene N-Carboanhydrid der allgemeinen Formel

oder

ROOC- CH,- CH,- CH- C

NH-C'

! ο

O O

I- i

C-CH-CH₁-CH₁-COO-X-OOC-CH₈-CH₈-Ch-C.

"C-NH

NH-C O

worin R und X die oben angegebenen Bedeutungen besitzen, ohne besondere Reinigungsoperationen abtrennt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Lösungsmittetgemisch verwendet, das als aromatischen Kohlenwasserstoff Benzol, Toluol oder Xylol enthält.