СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ N-АЦЕТИЛ- α -ГЛУТАМИНОВОЙ КИСЛОТЫ Российский патент 1996 года по МПК C07C231/02 C07C233/47 

Изобретение относится к химико-фармацевтической промышленности, а именно к способу получения N-ацетил-альфа-глутаминовой кислоты, используемой в качестве компонента эффективного психотропного препарата ноотропного действия деманолацеглюмат.

Известен способ получения N-ацетил-L-глутаминовой кислоты (N-АГК) ацилированием L-глутаминовой кислоты уксусным ангидридом в среде кипящей ледяной уксусной кислоты при мольном соотношении реагентов (F.Knoor, Zeitscahrift Physiol. Chem. 1927, Bd. 170, S. 186-211).

Общий выход N-АГК составляет 65% причем кристаллизацию ведут с последующим выделением дополнительного количества N-АГУ вымораживанием. Перекристаллизовывают техническую N-АГК из уксусной кислоты.

Недостатками метода являются низкий прямой выход технической N-АГК и использование в синтезе кипящей ледяной уксусной кислоты.

Описано получение N-АГК реакцией L-глутаминовой кислоты с кетеном при температуре 40-50^oС в водной среде (M.Bolf, A.Berger. J.Am.Chem.Soc. 1951, v. 73, N 7, р. 3533-3534).

Продолжительность реакции 9 ч. По окончании процесса реакционную массу упаривают, к остатку добавляют воду и отгоняют уксусную кислоту. После перекристаллизации из этанола получают N-АГК с выходом 47% температура плавления 194-197^oС, удельное вращение -15,7^o (H₂O, 3%).

По методу М.Bolf и Berger (J.Am.Chem.Soc. 1951, v. 73, 17, р. 3533-3534) в качестве ацилирующего агента используется кетен, работа с которым создает определенные трудности в связи с тем, что это газообразное и высокоактивное вещество, достаточна велика и продолжительность ацилирования 9 ч, неблагоприятным моментом является также двукратная отгонка растворителя из реакционной массы.

В патенте Франции (N 1335656 от 15.07.63) описано ацилирование аминокислот, в частности L-глутаминовой кислоты, ангидридами и хлорангидридами карбоновых кислот, в частности уксусным ангидридом в водной среде при 20-25^oС в присутствии металла второй группы в мольном соотношении реагентов. Предложенный способ является модификацией ацилирования по Шоттен-Бауманну.

В случае L-глутаминовой кислоты используется гидроокись кальция. В предложенном способе упрощается отделение осадка минеральной соли, сульфата кальция, образующейся при добавлении серной кислоты по окончании ацилирования.

Далее следы ионов кальция и сульфат-ионов удаляются ионообменной смолой, а очищенный таким образом раствор упаривают до начала кристаллизации N-АГК.

Использование ионообменных смол для очистки реакционной массы от следов неорганических ионов наряду с предварительной фильтрацией осадка сульфата кальция и упариванием реакционной массы усложняет процесс выделения N-АГК.

Согласно патенту США N 2867654 от 06.01.59 (прототип) получение N-АГК осуществляется ацилированием L-глутаминовой кислоты уксусным ангидридом в водной среде (L-ГК H₂O 1:1,7 (вес)) и мольном соотношении L-ГК Ac₂O 1:2. Уксусный ангидрид приливают в 10-порций с интервалом 15 мин. Температура в начале реакции ацилирования 50^oС, далее поддерживается температура ниже 100^oС во избежание образования побочных продуктов реакции циклического строения. Полное растворение наступает после добавки 10 порций уксусного ангидрида. Конец реакции определяется по отсутствию окрашивания пробы реакционной массы с нингидрином.

Далее раствор охлаждают до 4^oС, выпавшие кристаллы отфильтровывают.

Общий выход технической N-АГК с учетом обработки маточных растворов -82% удельное вращение (перекристаллизация из воды) -16,6^o (H₂O, 2%).

К недостаткам этого метода следует отнести значительную продолжительность подачи уксусного ангидрида небольшими порциями, в результате чего время реакции составляет 4-5 ч. Кроме того, конечный продукт реакции (N-АГК) охарактеризован только одним показателем удельного вращения, что явно недостаточно для оценки его качества.

Анализ методом ТСХ в системе н-бутанол уксусная кислота вода 4:15:10 образцов N-АГК, полученных по патенту США N 2867654 (прототип), свидетельствует, что в них содержится пирролидонкарбоновая и глутаминовая кислоты в количестве 0,5-1% и 1-2% соответственно.

Изобретение поясняется фиг.1 и 2.

На фиг. 1 показаны хроматограммы образцов N-АГК, полученных по патенту США N 2867654 (прототип), и соответствующих свидетелей:
1-глутаминовая кислота (ГК);
2-N-ацетил-L-глутаминовая кислота (N-АГК);
3-пирролидонкарбоновая кислота (ПКК);
4,5-N-АГК, полученная по патенту США N 2867654.

Удельное вращение образов после перекристаллизации из воды -16,7^o (H₂O, 3%).

Целью изобретения является повышение качества N-АГК и сокращение продолжительности процесса ацилирования.

Цель достигается тем, что к суспензии L-глутаминовой кислоты в воде (1: 1,7 в. ч.) приливают 0,8-2,0 в.ч. ацетона на 1 в.ч. L-глутаминовой кислоты. Нагревают суспензию и приливают 2,8-2,9 уксусного ангидрида на 1М L-глутаминовой кислоты в три приема (50% и 2 раза по 25% от всего количества), поддерживая температуру реакционной массы не более 100^oС. Полное растворение достигается после прилива 75% уксусного ангидрида от всего количества.

Конец реакции определяется по отсутствию окрашивания пробы реакционной массы с нингидрином. Общее время реакции составляет таким образом 1,5-2 ч вместо 4-5 ч по патенту США N 2867654.

По окончании реакции массу охлаждают и кристаллизуют N-АГК. Выпавшую кислоту отфильтровывают. Общий выход технической N-АГК с учетом обработки маточных растворов составляет 82-85%
Сравнительный анализ методом ТСХ в системе н-бутанол уксусная кислота вода 4:15:10 образцов технической N-АГК, полученных по патенту США N 2867654 и предлагаемому методу, показывает, что N-АГК, полученная по предлагаемому методу, практически не содержит примеси пирролидонкарбоновой кислоты, примесь L-глутаминовой кислоты не более 0,5-1% в то время как по методу патента США N 2867654 эти показатели 0,5-1% и 1-2% соответственно.

Для получения фармакопейной N-АГК достаточно одной перекристаллизации из воды. Выход после перекристаллизации составляет 80%
Фармакопейная N-АГК удовлетворяет всем требованиям проекта ВФС, предъявляемым к субстанции лекарственного препарата: содержание основного вещества не ниже 99,0% температура плавления 196-197^oС; примесь глутаминовой кислоты не более 0,5% удельное вращение -15,5-16,7^o (3% H₂O); содержание сульфатной золы не более 0,1% содержание тяжелых металлов не более 0,001%
На фиг.2 показаны
1-N-АНК техническая по патенту США N 2867654 (прототип);
2-N-АГК техническая по предлагаемому методу.

Введение в реакцию ацилирования ацетона позволяет более избирательно вести реакцию ацилирования L-ГК, поскольку за счет сольватации молекул воды ацетоном снижается вероятность конкурирующей реакции взаимодействия уксусного ангидрида с водой, что дает возможность вести подачу уксусного ангидрида не в 10, а в 3 приема. С другой стороны, сольватация молекул L-ГК ацетоном снижает возможность образования побочных продуктов циклического строения, в частности пирролидонкарбоновой кислоты, тем самым улучшается качество целевого продукта реакции.

Введение ацетона в реакцию ацилирования L-ГК значительно снижает возможность рацемизации аминокислоты в кислой среде, что позволяет повысить начальную температуру процесса и способствует также ускорению ацилирования.

Наконец, ускорению процесса кристаллизации способствует образование трехкомпонентной системы растворителей по окончании ацилирования (вода, ацетон, уксусная кислота) за счет более быстрого образования центров кристаллизации по сравнению с прототипом, сокращает продолжительность кристаллизации.

В таблице приведены данные, показывающие влияние взятого в реакцию ацетона на выход и качество целевого продукта.

Сопоставительный анализ заявляемого решения с известными способами показывает, что заявляемый способ отличается от известных тем, что процесс ацилирования L-глутаминовой кислоты осуществляется в трехкомпонентной среде: уксусный ангидрид вода ацетон.

Таким образом, заявляемый способ соответствует критерию, "новизна".

При изучении патентной и научно-технической литературы не выявлено сведений о влиянии ацетона на процесс ацилирования L-глутаминовой или аналогичных кислот, а также проведения этой реакции в трехкомпонентной среде. Следовательно, изобретение соответствует критерию "изобретательский уровень".

Изложенное техническое решение можно проиллюстрировать следующим примером.

Пример 1. В колбу, снабженную эффективным холодильником, мешалкой, капельной воронкой и термометром загружают 100 г, 98,5 г 100% (0,67 М) кислоты L-глутаминовой, 170 мл воды, 200 мл, 158,4 г 156,8 г 100% (2,7 М) ацетона. Суспензию нагревают и перемешивают при 60-65^oС, затем приливают 200 мл, 216,4 г, 213,2 г 100% (2,09 М) ангидрида уксусного в три приема (50, 25 и 25%) с интервалом между подачами в 10 мин, поддерживая температуру 70-75^oС.

Конец реакции ацилирования определяется по отсутствию окрашивания пробы реакционной массы с нингидрином.

По окончании реакции массу охлаждают и кристаллизуют N-АГК. Выпавшие кристаллы отфильтровывают. Получают с учетом обработки маточных растворов 105,5 г, 105,1 г 100% (0,556 М) N-АГК, что составляет 83% считая на исходную L-глутаминовую кислоту.

После однократной перекристаллизации из воды получают фармакопейную N-АГК с температурой плавления 195-196^oС, полностью соответствующую требованиям проекта ВФС, предъявляемым к субстанции лекарственного препарата: содержание основного вещества не менее 99,0% удельное вращение: -16,7^o (3% H₂O); сульфатная зола не более 0,1% примесь L-глутаминовой кислоты не более 0,5% (ТСХ). Выход на стадии перекристаллизации 80%

Использование: в качестве компонента эффективного психотропного препарата ноотропного действия. Сущность изобретения: продукт - N-ацетил-альфа-глутаминовая кислота, т.пл. 195-196^oС, выход 82-85%, [α]_D = -16,7^o. пр. Реагент 1: L-глутаминовая кислота. Реагент 2: уксусный ангидрид. Условия реакции: в водно-ацетоновом растворе при содержании ацетона 0,8-2, мас.ч. на 1 мас.ч. альфа-глутаминовой кислоты при начальной температуре процесса 60-65^oС и температуре реакции не выше 100^oС. 2 ил., 1 табл.

Способ получения N-ацетил-альфа-глутаминовой кислоты ацилированием альфа-глутаминовой кислоты уксусным ангидридом в водном растворе при повышенной температуре с последующим выделением целевого продукта, отличающийся тем, что ацилирование проводят в водно-ацетоновом растворе при содержании ацетона 0,8 2,0 мас.ч. на 1 мас.ч. альфа-глутаминовой кислоты при начальной температуре процесса 60 65^oС.