DE2449711C3 - Verfahren zur Herstellung von Asparagin und N-Acetyl-asparagin - Google Patents

Description

CH,

CONH₂

COO ΜΙ
CH-NH-R¹

CH₂
COOR²

(II)

worin M für ein Kation steht, R² für eine aliphatische Gruppe mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen steht und R¹ die oben angegebenen Bedeutungen besitzt, unter atmosphärischem Druck bei einer Temperatur nicht über 40° C während einer Zeit von weniger als 8 Stunden in wäßrigem Medium mit Ammoniak umsetzt und Asparagin oder N-Acetyl-asparagin durch Ansäuerr. des Reaktionsmediums abtrennt.

Asparagin, ein Amid der allgemeinen Formol:
COOH

CH-NH,

CH,

CONH₂

existiert in zwei enantiomorphen Formen, nämlich der D- und der L-Form, und zwar aufgrund des Vorhandenseins eines Asymmetriezentrums in der 2-Stellung, d. h. also am Kohlenstoffatom, welches die Aminogruppe trägt.

Die Synthese von L-Asparagin durch Behandlung des jS-L-Asparaginsäure-methylesters mit Hilfe einer alkoholischen Ammoniaklösung ist von A. F. Beecham, J. Am. Chem. Soc. 76, 4615 (1954) beschrieben. Diese Behandlung muß jedoch etwa zwei Tage ausgeführt werden, um brauchbare Ausbeuten zu erzielen.

Zur Herstellung von N-Acetyl-asparagin ist es aus einem Buch mit dem Titel »Synthetic Production and Utilization of Amino Acids«, Tokio 1974, Seiten 76 und 77 bekannt, Asparagin in konzentrierter Essigsäure mit Essigsäureanhydrid umzusetzen. Es werden dabei ziemlich gute Ausbeuten erhalten, jedoch ist das Verfahren mit Essigsäure und Essigsäureanhydrid wegen der Aggressivität und der Geruchsentwicklung durch diese Stoffe unangenehm.

Es w-.ärde nunmehr gefunden, daß es möglich ist, das weiter oben genannte Verfahren nach A. F. Beecham bei Einhaltung gewisser Voraussetzungen auch in einem wäßrigen Medium durchzuführen.

Demgemäß betrifft die Erfindung also ein Verfahren zur Herstellung von Asparagin und N-Acetyl-asparagin der allgemeinen Formel:

(D in

worin R¹ für Wasserstoff oder Acetyl steht, d a durch gekennzeichnet, daß man ein Salz eines Esters von Asparaginsäure oder N-Acetylasparaginsäure der allgemeinen Formel:

COOH

CH-NH-R¹

CH,

CONH,

worin R¹ für Wasserstoff oder Acetyl steht, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß man ein Salz eines Esters von Asparaginsäure oder N-Acetyl-asparaginsäure der allgemeinen Formel:

COO ΜΙ
CH-NH-R¹

CH,

COOR²

worin M für ein Kation steht, R² für eine aliphatische Gruppe mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen steht und R¹ die oben angegebenen Bedeutungen besitzt, unter atmosphärischem Druck bei einer Temperatur nicht über 40° C während einer Zeit von weniger als 8 Stunden in wäßrigem Medium mit Ammoniak umsetzt und Asparagin oder N-Acetyl-asparagin durch Ansäuern des Reaktionsmediums abtrennt.

Es ist überraschend, daß dieses Verfahren bei atmosphärischem Druck und bei Raumtemperatur in weniger als 8 Stunden durchgeführt werden kann.

Beim Fehlen irgendwelcher Angaben über die D- bzw. L-Konfiguration beziehen sich die chemischen Bezeichnungen in dieser Beschreibung auf irgendein Enantiomer oder auf ein Gemisch aus diesen, beispielsweise auf ein racemisches Gemisch, da nämlich das chemische Verfahren durch die Chiralität des Moleküls nicht beeinflußt wird.

Der Ester der Asparaginsäure oder der N-Acetylasparaginsäure der Formel II ist ein Ester, bei dem sich die Estergruppe in J?-Stellung dieser Asparaginsäure befindet, d. h. also ein jS-Aspartat.

Das Salz des Esters der Formel Il kann irgendein lösliches Salz, beispielsweise ein Ammoniumsalz, ein Alkalisalz oder ein Erdalkalisalz, sein. Vorzugsweise wird das Ammoniumsalz verwendet, das gewünschten-FaIIs in situ mittels Ammoniak während der Umsetzung des Esters in Amid erzeugt werden kann, wobei von einer Lösung oder einer Suspension der entsprechenden freien Säure ausgegangen wird.

Die Temperatur, bei welcher die Reaktion ausgeführt wird, ist das Ergebnis eines Kompromisses. Zwar wird durch eine Erhöhung der Temperatur die Reaktionsgeschwindigkeit gesteigert, aber bei höheren Temperaturen ist die bei einem gegebenen Druck im wäßrigen Medium lösbare Ammoniakmenge, d. h. also die Konzentration des wäßrigen ammoniakalischen Mediums wesentlich geringer. Bei atmosphärischem Druck ist dieser Kompromiß in einem Temperaturbereich von

O bis 40° C am günstigsten. Vorzugsweise wird bei etwa Raumtemperatur gearbeitet Die Reaktionszeit hängt etwas von der Temperatur ab. In der Praxis ist eine Reaktionszeit von 2 bis 8 Stunden für die Erzielung beträchtlicher Mengen Endprodukt ausreichend. Vor- j zugsweise wird kein stöchiometrisches Verhältnis von 1 Mol Ammoniak auf 1 Mol Ester, sondern ein Überschuß an Ammoniak, beispielsweise 3 bis 15 Mol Ammoniak je Mol Ester, verwendet.

Die Ansäuerung des Reaktionsmediums kann mit ι ο irgendeiner Säure, wie z. B. Salzsäure oder Schwefelsäure, erfolgen, die eine ausreichende Absenkung des pH ermöglicht, d. h. auf einen pH in der Größenordnung von 5,4 für das eigentliche Asparagin (isoelektrischer Punkt) oder auf einen pH unterhalb 4, vorzugsweise 2,5, ι ■-, für N-Acetyl-asparagin. Darüber hinaus ist es möglich, das überschüssige Ammoniak vor der Ansäuerung abzutreiben, was ganz einfach durch Verdampfen unter einem Teilvakuum oder durch Einblasen von Luft oder eines inerten Gases geschehen kann, wobei der dabei gewonnene Ammoniak vorteilhafterweise zurückgewonnen wird. Nach der Ansäuerung kann das ausgefallene Reaktionsprodukt leicht durch Filtration abgetrennt werden. Nach Waschen und Trocknen wird ein Produkt mit einer Reinheit in der Größenordnung 2> von 99% erhalten. Wenn diese Reinheit nicht genügt, kann man das Produkt in Wasser Umkristallisieren.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird Asparagin aus einem Ammoniumsalz des entsprechenden 0-Methyl- «1 esters oder j9-Äthylesters der Asparaginsäure hergestellt.

Gemäß einer ersten Variante dieser bevorzugten Ausführungsform wird L-Asparagin hergestellt, welches in Form des Monohydrats gewonnen wird, wobei von einem angesäuerten Reaktionsmedium ausgegangen wird, dem Methanol zugegeben worden ist (um die Löslichkeit des L-Asparagins zu verringern).

Gemäß einer zweiten Variante dieser bevorzugten Ausführungsform wird ot-(N-Acetyl)-/?-L-asparagin hergestellt, welches gewünschtenfalls in L-Asparagin hydrolysiert werden kann.

Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele näher erläutert. In den Beispielen sind die Prozentangaben in Gewicht ausgedrückt. 4 >

Beispiel I

18,3 g Chlorhydrat des 0-L-Asparaginsäure-methylesters werden in 80 ml einer Lösung aufgelöst, die 20 g Ammoniak enthält. Hierauf wird die Reaktion 3 Stunden ίο unter mäßigem Rühren ablaufen gelassen, worauf dann der Ammoniaküberschuß unter einem Teilvakuum von 12 mm Hg abgetrieben wird. Dann v.'ird der ph durch Zusatz von 10 g 32%iger Salzsäure auf 5,4 abgesenkt Das Asparagin fällt in Form des Monohydrats aus. Dann werden dem Gemisch 200 g Methanol zugesetzt, worauf auf O⁰C abgekühlt wird. Die Kristalle werden durch Filtration abgetrennt und mit 20 ml einer gesättigten wäßrigen Lösung (ungefähr 2%) von L-Asparagin gewaschen und dann bei 70⁰C getrocknet Auf diese Weise werden 12 g L-Asparagin-monohydrat (Ausbeute 80%) mit den folgenden Charakteristiken erhalten:

weißes kristallines Pulver

M-V⁰C + 34,1° (c=5;HC16n)

F235°C

nur ein Fleck bei Dünnschichtchromatografie

Die Charakteristiken entsprechen einer Reinheit von mindestens 99%.

Beispiel 2

Das Verfahren von Beispiel 1 wird wiederholt, wobei jedoch von 19,75 g des Chlorhydrats von 0-L-Asparaginsäure-äthylester ausgegangen wird. Dabei werden 10,5 g L-Asparaginmonohydrat (Ausbeute 70%) erhalten, welches die gleichen Charakteristiken wie in Beispiel 1 aufweist.

Beispfel 3

18,8 g a-(N-Acetyl)-0-L-asparaginsäure-methylester werden in 100 ml einer Lösung aufgelöst, die 25 g Ammoniak enthält. Die Reaktion wird 5 Stunden unter mäßigem Rühren bei Raumtemperatur ablaufen gelassen, worauf der Ammoniaküberschuß unter einem Teil vakuum von 12 mm Hg abgetrieben wird. Hierauf wird der pH durch Zusatz von 10 g 50%iger Schwefelsäure auf 2,5 abgesenkt. Das <x-(N-Acetyl)-L-asparagin fällt aus. Das Gemisch wird auf 0⁰C abgekühlt, und die Kristalle werden durch Filtration abgetrennt. Hierauf wird mit 20 ml Methanol gewaschen und dann bei 70°C getrocknet. Auf diese Weise werden 8 g (x-(N-Acetyl)-L-asparagin (Ausbeute 45%) mit den folgenden Charakteristiken erhalten:

weißes kristallines Pulver

M "C- 1,5° (C= 2; H₂O)

FI60°C

nur ein Fleck bei Dünnschichtchromatografie

Die Charakteristiken entsprechen einer Reinheit von mindestens 99%.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Verfahren zur Herstellung von Asparagin und N-Acetyl-asparagin d.-.r allgemeinen Formel:

   COOH

   i
   CH-NH-R¹