Способ получения оптически активных 1-аминоалкилфосфоновых кислот Советский патент 1990 года по МПК C07F9/38 C12P41/00 

Изобретение относится к химии фосфорорганических соединений с С-Р связью, а именно к способу получения оптически активных 1-аминоалкил- фосфоновых кислот общей формулы

О

II

R-CH-P(OH)7 , NHn

где R - алкил, аралкил;

С - асимметричный центр с Rили S-конфигурацией;

обладающих физиологической.активно- стью, что предполагает возможность их применения в качестве фармакофор ных компонентов для создания фармацевтических препаратов, а также в научных (физиологических и биохими- ческих) исследованиях.

Целью изобретения является повышение выхода оптически активных 1- аминоалкилфосфоновых кислот с одновременным увеличением степени1 опти ческой чистоты продуктов, необходимой для использования их в синтезе биоактивных соединений, а также упрощение способа за счет сокращения времени и числа стадий процесса.

Поставленная цель достигается тем, что рецемические (К,8)-1-(№-фе- нилацетиламино)алкилфосфоновые кислоты подвергают действию нативной или иммобилизованной пенициллинацилазы ( пенициллинамидогидролиза КФ 3.5.1.1 выделенной из штамма Е. coli ATCC 9637, с последующим разделением образующейся (К)-1-аминоалкилфосфоно- вой кислоты и (S)-1-(М-фенилацетил- амино)алкилфосйюновой кислоты. Про-- цесс позволяет получать оптически чистые R-1-аминоалкилфосфоновые кислоты с выходом 80-85%. Выделенную из раствора (S)-l-(N-фенилацетилами- но)алкилфосфоновую кислоту далее подвергают кислотному гидролизу, в результате чего получают S-1-аминоалкилфосфоновые кислоты с выходами 70-80%.

Предлагаемый способ осуществим при соотношении концентраций фермента и превращаемого соединения, рав0

5 0

5

0

5

0

только с R-конфигурацией хирального центра.

Пример 1. 972 мг () 1-(М-фенилацетиламино)этилфосфоновой кислоты растворяют в 100 мл 0.01 М фосфатного буфера. Доводят рН полученного раствора до 6,85 добавлением 1 н. раствора КОН. К раствору при перемешивании прибавляют 1 мл раствора пенициллинацилазы с концентрацией 2. (5 .%). Поддерживают рН раствора равным 6,85 добавлением 1 н. КОН. Через 1 ч раствор подкисляют, внося 7,5 мл 1н. раствора соляной кислоты до рН 1,9.

Полученный раствор наносят на колонку размером 1,8 30 см с катиони- том Dowex 50Wx 8 (Н -форма) и элюи- руют дистиллированной водой. Собирают нингидрин - положительные фракции, упаривают их и получают препарат R-1-аминоэтилфосфоновой кислоты с практически количественным выходом. После перекристаллизации из воды и этанола получают 398 мг R-1-амино- этилфосфоновой кислоты. Выход 82%. ТПА 273-276°С, ОПд° -17,8° 1 н. NaOH).

П р и м е р 2. 9,72 (4-10 моль) 1-(М-фенилацетиламино)этилфосфоновой кислоты растворяют в 300 мл фосфатного буфера., рН раствора доводят до 6,85 добавлением 1 н. КОН. В этот раствор при перемешивании вносят 3 мл раствора пенициллинацилазы концентрацией 2-1. (1,5-10 мол.%). Через 24 ч подкисляют раствор до рН 5,0 1 н. соляной кислотой. Прибавляют к нему 2 г активированного угля и нагревают при 70-80°С в течение 10 мин. Раствор охлаждают и отфильтровывают активированный уголь, затем экстрагируют эфиром (3 100 мл)

(,5%,

-г

Изобретение относится к фосфорорганическим соединениям, в частности к получению оптически активных 1-аминоалкилфосфоновых кислот общей ф-лы: R-CH[NH₂]P[O][OH]₂, ГДЕ R-АЛКИЛ, АРАЛКИЛ, ОБЛАДАЮЩИХ ФИЗИОЛОГИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТЬЮ. ЦЕЛЬ - ПОВЫШЕНИЕ ВЫХОДА И СТЕПЕНИ ОПТИЧЕСКОЙ ЧИСТОТЫ ЦЕЛЕВЫХ СОЕДИНЕНИЙ ПРИ УПРОЩЕНИИ ПРОЦЕССА. ПОСЛЕДНИЙ ВЕДУТ РЕАКЦИЕЙ РАЦЕМИЧЕСКИХ 1-(N-ФЕНИЛАЦЕТИЛАМИНО)АЛКИЛФОСФОНОВЫХ КИСЛОТ С НАТИВНОЙ ИЛИ ИММОБИЛИЗОВАННОЙ ПЕНИЦИЛЛИНАЦИЛАЗОЙ, ВЫДЕЛЕННОЙ ИЗ ШТАММА E. COLI АТСС-9637, ВЗЯТОЙ В КОЛИЧЕСТВЕ (0,5-5)^.10^-4 МОЛ.% ОТ ИСХОДНОЙ КИСЛОТЫ, С ПОСЛЕДУЮЩИМ ОТДЕЛЕНИЕМ R-ИЗОМЕРА ОТ S-ИЗОМЕРА. ФЕРМЕНТ СТЕРЕОСЕЛЕКТИВНО ГИДРОЛИЗУЕТ ЭНАНТИОМЕР С R-КОНФИГУРАЦИЕЙ ХИРАЛЬНОГО АТОМА УГЛЕРОДА ДО R-1-АМИНОАЛКИЛФОСФОНОВОЙ КИСЛОТЫ С ВЫХОДОМ 80-85%. НЕ ЗАТРАГИВАЮЩИЙСЯ В ДАННОМ ПРОЦЕССЕ S-ЭНАНТИОМЕР ВЫДЕЛЯЮТ ИЗ РАСТВОРА И ДАЛЕЕ КИСЛОТНЫМ ГИДРОЛИЗОМ ПЕРЕВОДЯТ В S-1-АМИНОАЛКИЛФОСФОНОВУЮ КИСЛОТУ. РЕАКЦИЮ ВЕДУТ В ДИСТИЛЛИРОВАННОЙ ВОДЕ ИЛИ В БУФЕРНЫХ РАСТВОРАХ С PH 5-10,5 ПРИ ВРЕМЕНИ ИНКУБАЦИИ 1-24 Ч. ЭТИ УСЛОВИЯ ПОЗВОЛЯЮТ ПОВЫСИТЬ В ДВА РАЗА ВЫХОД ЦЕЛЕВЫХ ПРОДУКТОВ С ВЫСОКОЙ ОПТИЧЕСКОЙ ЧИСТОТОЙ ПРИ УПРОЩЕНИИ ПРОЦЕССА ЗА СЧЕТ СОКРАЩЕНИЯ ЕГО СТАДИЙНОСТИ И ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТИ.

ном 1-2-10 ((0,6-5) МО мол.%,фермен- и упаривают растворитель на ротацита от субстрата). При увеличении количества фермента ухудшается оптичес - кая чистота целевого продукта, так как в этих условиях проходит гидролиз и Д-изомера. Процесс проводят в дистиллированной воде или в буферных растворах при рН 5,5-10,5. Может быть использован как растворимый, так и иммобилизованный фермент. Разделение раце матов 1-аминоалкилфосфоновых кислот происходит вследствие высокой стереоселективности действия фермента пенициллинацилазы, быстро и избирательно гидролизутощей производные

50

R5

онном испарителе до объема 75 мл. рН доводят до 2,1 1 н. соляной кислотой и наносят на колонку с катиони- том КУ-2-8 (Н+-форма). Объем смолы 4 « 45 см. Элюацию проводят дистиллированной водой. Далее обработку проводят аналогично примеру 1. Получают 3,89 г (80%) R-1-аминоэтилфосфоновой кислоты, ТПЛ 274-277°С. -18,2 (,43%, 1 н. NaOH).

Фракции, отрицательные по нингидр ну и положительные по хлортолидину, объединяют и упаривают на ротационном испарителе досуха. Полученную бе

0

5

онном испарителе до объема 75 мл. рН доводят до 2,1 1 н. соляной кислотой и наносят на колонку с катиони- том КУ-2-8 (Н+-форма). Объем смолы 4 « 45 см. Элюацию проводят дистиллированной водой. Далее обработку проводят аналогично примеру 1. Получают 3,89 г (80%) R-1-аминоэтилфосфоновой кислоты, ТПЛ 274-277°С. -18,2° (,43%, 1 н. NaOH).

Фракции, отрицательные по нингидри- ну и положительные по хлортолидину, объединяют и упаривают на ротационном испарителе досуха. Полученную бемеру 2. Выход R-1-амино-З-метилбутил- фосфоновой кислоты 470 мг (82%), Тп„ 279-281°С, «/:, -29,8° (, 1 н. NaOH)..

Пример11.11,4г(4 -ЮЛюль) 1-(N-бенилацетиламино)-3-метилбутил- фосфоновой кислоты растворяют в 300 мл 0,01 У фосфатного буфера. Доводят рН до 7,0 добавлением 1 н. КОН. К полученному раствору при перемешивании добавляют 1 г иммобилизованной пенициллинацилазы и оставляют в этих условиях в течение 24 ч. Иммобилизованный фермент отфильтровывают, а ос- тавшийся раствор подкисляют 1 н. раствором соляной кислоты до рН 5,0. Далее обрабатывают аналогично примеру 10. Выход R-1-амино-3-метилбутилфос- фоновой кислоты 4,56 г (80%), Т пл 279-281 0, Го( -29,0° (, 1 н. NaOH).

Пример 12. 1,21 г (4110 моль) 1-(N-фенилацетиламино)-2-фенилэтил- фосфоновой кислоты растворяют в 100мл 0,01 М сЬосфатного буфера. Доводят рН полученного раствора до 7,5 добав- лением 1 н. раствора КОН. К раствору при перемешивании прибавляют 1 мл раствора пенициллинацилазы концен- t трацией 2 -Ю-5 М (5 10 мол.%). Поддерживают рН раствора равным 7,5 добавлением 1 н. КОН. Инкубируют в течение 8 ч и далее проводят обработку аналогично примеру 1. Выход R-1- амино-2-фенилэтилфосфоновой кислоты составляет 484 мг (80%), 270°С, и31с -49,0° (, 1 н. NaOH).

Пример 13. 12,1 г (4-10 моль) 1-(Ы-фенилацетиламино)-2-фенилэтилфосфоновой кислоты растворяют в 300 мл 0,01 М фосфатного буфера. Доводят рН полученного раствора до 9,0 добавлением 1 н. раствора КОН. К этому раствору при перемешивании прибавляют 3 г иммобилизованной пенициллинацилазы с удельной активностью 2 10 ед/г и оставляют в этих условиях на 24 ч. После этого иммобилизо- ванный фермент отделяют фильтрованием. Оставшийся раствор экстрагируют эфиром (3 100 мл) и упаривают на ротационном испарителе до 70 мл. Далее обрабатывают аналогично приме-

ру 2. Выход R-1-амино-2-фенилэтилфос- фоновой кислоты составляет 5,14 г (85%), ТПЛ 268-270°С, -49,2° (, 1 н. NaOH).

Пример 14. Взаимодействие ведут аналогично примеру 13, но инкубируют с иммобилизованным ферментом в течение 5 ч. Выход R-l-aMHHo-2-фе- нилэтилфосфоновой кислоты 4,78 г (79%), Тпл 268-2706С, оПд -49,0° (, 1 н. НаОН).

Таким образом, предлагаемый способ прост и технологичен. При этом его технико-экономическая эффективность состоит в том, что использование предлагаемого способа обеспечивает по сравнению с известным возможность получения оптически активных 1-аминоэтилфосфоно вых кислот с-выхоо

дами, вдвое превышающими выходы по известному способу, и с гарантированной высокой оптической чистотой целевого продукта. Кроме того, предлагаемый способ позволяет существенно упростить процесс получения 1-аминофос- фоновых кислот за счет сокращения времени и числа стадий перекристаллизации и экстракций, приводящих к потере целевого продукта.

Формула изобретения

Способ получения оптически активных 1-аминоалкилйюсфоновых кислот с использованием рацемических N-npo- изводных 1-аминоалкилфосфоновых кислот, отличающийся тем, что, с целью упрощения процесса, повышения выхода целевого продукта и его оптической чистоты, в качест- ве рацемических N-производных 1-ами- ноавдилфосфоновых кислот используют

1-(К-фенилацетиламино)алкилфосфоновые кислоты, которые подвергают действию нативной или иммобилизованной пенициллинацилазы, взятой в количестве (0,6-5) 1 .% от 1-(Н-фенилаце- тиламино)алкил(Ьосфоновой кислоты, с последующим отделением R-1- аминоал- килфосфоновой кислотт от 5-1-(К-фе- нилацетиламино)алкилфосфоновой кислоты, которую подвергают кислотному гидролизу с образованием S-1-амино- алкилфосфоновой кислоты.

лую массу перокристаллизовывают из воды. Получают 3,79 г (5)-1-(Ы-фенил ацетиламино)этилфосфоновой кис поты. Выход 78%, Т„л 149-152°С.

2,43 г (S)-1-(N-фенилацетиламино) этилфосфоновой кислоты кипятят 8 ч в 20 мл концентрированной соляной кислоты. После охлаждения раствор экстрагируют эфиром (3f 30 мл). Водный раствор упаривают досуха, остаток растворяют в 19 мл абсолютного этанола и при перемешивании добавляют 1 мл окиси пропилена. Через 30 мин отфильтровывают выделившийся осадок и перекристаллизовывают его из водного этанола. Получают 1,0 г (80%) (S)-l- аминоэтилфосфоновой кислоты, ТГ7л -274-276°С, ГоП20° +17,3° (,5, 1 н. NaOH).

П р и м е р З. 9,72 г 1-(К-фенил- ацетиламино)э тилфосфоновой кислоты растворяют в 265 мл 0,01 М фосфатного буфера. рН полученного раствора доводят до 8,0, добавлением 1 н. ра- створа КО. К раствору при перемешивании прибавляют 1,3.мл раствора пе- нициллинацилазы концентрацией 2ЧСГМ (0,6-Ю мол.%). Поддерживают рН раствора равным 8,0 добавлением 1 н. КОН. Инкубируют с ферментом в течение 24 ч. Далее реакционную смесь обрабатывают аналогично примеру 1. Получают 3,82 г (78,5%) R-1-амино- этилфосфоновой кислоты, Trtrt 269- 272°С, СоП -18,4° (,43%, 1 н. NaOH).

П р и м е р 4. Реакцию проводят аналогично примеру 3 при рН реакционной смеси}равном 5,5. Выход R-1- аминоэтилфосфоновой кислоты через 24 ч - 2,92 г (60%), ТЛЛ 272-275°С, ГсЛУ -18,2° (,43%, 1 н. NaOH).

П р и м е р 5. Реакцию ведут аналогично примеру 3, но рН реакционной смеси поддерживают равным 10,5. Выход R-1-аминоэтилфосфоновой кислоты через 24 ч - 3,16 г (65%), 276°С, 0/ -17,8€(,43%, 1 н. NaOH).

Приме р 6. 9,72 мг (4 -10 моль 1- (N-сЬенилацетиламино) этилфосфоновой кислоты растворяют в 40 мл дистиллированной воды. рН раствора доводят до 7,05 концентрированным аммиаком. К полученному раствору при перемешивании прибавляют 0,5 мл раствора пе- нициллинацилаэы концентрацией 2-10 М (2,5 1 .%). Через 1 ч раствор

подкисляют 1 н. раствором соляной кислоты до значения рН 1,9. Далее ре- акционную смесь обрабатывают аналогично примеру 1. Выход R-1-аминоэтил- фосфоновой кислоты 384 мг (79%), Тпл 273-276 С, -17,8е (,5%,

1н. NaOH).

Пример 7. Взаимодействие ведут аналогично примеру 6, но раствор 1- -фенил ацетил амино) этилфосфоновой кислоты инкубируют с ферментом в течение 24 ч. Выход R-1-аминоэтилфосфо- новой кислоты 389 мг (80%), 276°, СсП -17,9° (,43%, 1 н. NaOH).3

ПримерЗ. 9,72мг (4-10 моль 1-(N-фенилацетиламино)этилфосфоновой кислоты растворяют в 200 мл 0.01 М фосфатного буфера. Доводят рН до 7,0 добавлением 1 н. КОН. К полученному раствору при перемешивании добавляют 1 г иммобилизованной пени- циллинацилазы с удельной активностью

2 1 0 ед/г и оставляют при перемешивании в течение 2 ч. После этого иммобилизованный сЬермент отделяют фильтрованием. Оставшийся раствор подкисляют 1 н. раствором соляной кислоты до рН 1,9. Далее обрабатывают аналогично примеру 1. Выход R-i-ами- ноэтил&осфоновой кислоты составляет 403мг (83%), Тря 273-275вС, Г Л - -18,2° (,5%, 1 н. NaOH).

П р и м е р 9. Взаимодействие ведут аналогично примеру 7 при инкубировании с иммобилизованным Ферментом в течение 24 ч. Выход R-1-аминоэтил- фосфоновой кислоты 399 мг (82%), ТПЯ 272-275°С, «Л V -17,8° (с 0,5%, 1 н. NaOH).

П р и м е р 10. 1,14 г (4-1Сг3моль) , 1- -фенилацетиламино)-3-метилбутил- фосфоновой кислоты растворяют в 200 м 0,01 М фосфатного буфера. Доводят рН до 7,5 добавлением 0,1 М КОН. К раствору при перемешивании прибавляют 1 мл раствора пенициллинацилазы концентрацией ( мол./О . Поддерживают рН раствора равным 7,5 добавлением 1 н. КОН. Через 2 ч раствор подкисляют 1 н. раствором соляной кислоты до рН 5,0. Полученный раствор экстрагируют эфиром (3 100 мл) и затем упаривают на ротационном испарителе до 70 мл. рН оставшегося раствора доводят до 2,0 I н. соляной кислотой. Далее обработку ведут аналогично при