Способ получения оптически активных 1-аминоалкилфосфоновых кислот

 

Изобретение относится к фосфорорганическим соединениям, в частности к получению оптически активных 1-аминоалкилфосфоновых кислот общей ф-лы: R-CH[NH<SB POS="POST">2</SB>]P[O][OH]<SB POS="POST">2</SB>, 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)<SP POS="POST">.</SP>10<SP POS="POST">-4</SP> 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.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (5))5 С 07 F 9/38, С 12 Р 41/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPGKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

9 м ff

R-сн-г(он),, NHg

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4437989/31-04 (22) 05,05.88 (46) 23.02,90. Бюл. № 7 (71) ИГУ им. M.В.Ломоносова и Инсти— тут биоорганической химии АН УССР (72) В.-Ю.К.Нвядас, В.А.Солоденко, Е ° В.Козлова, Т.Н.Кашева и В.П.Кухарь (53) 547.241.07(088.8) (56) Заявка ФРГ № 3048612, кл. С 07 F 9/30, 1982.

Hamilton-Miller I M.Т. et al Penicilline-acilazez. — Bacteriol. Rev., 1966, v. 30, р. 761-771.

Березин И.В. и др. Изучение пенициллин-амидазы из F ° coli. рН зависимость кинетических параметров ферментативного гидролиза бензилпеннциллина. — Антибиотики, 1976 т. 21, с. 411-415.

Telegdi 3. et al °, Resolution of

d-aminophosphonic acids by aminoacylase I. — Phosphorus and sulfur.

1983, v. 18, р. 412.

Патент CIIIA ¹ 4016148, кл. С 07 F 9/38, 1977. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ОПТИЧЕСКИ АКТИВНЫХ 1-А11ИНОАЛКИЛФОСФОНОВЫХ КИСЛОТ (57) Изобретение относится к фосфор органическим соединениям, в частности к получению оптически активных 1Изобретение относится к химии фосфорорганических соединений с С-P связью, а именно к способу получения оптически активных 1-аминоалкилфосфоновых кислот общей формулы

2 аминоалкилфосфоноцых кислот общей ф-лы R-CH(NH q)P (0) (ОН), где R — ал кил, аралкил, обладающих физ иоло гической 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 Е. coli АТСС-9637, взятой в количестве (0,5-5) 10 мол.7. от исходной кислоты, с последующим отделением R-изомера от S-изомера. Фермент стереоселективно гидролизует энантиомер с а

R-конфигурацией хирального атома углерода до R-1 †àìèíîàëêèëôîñôîíîâ кислоты с выходом 80 — 85Е. Не затрагивающийся в данном процессе 3-энантиомер выделяют из раствора и далее кислотным гидролизом переводят в

S-1-аминоалкилфосфоновую кислоту.

3aaoL

Реакцию ведут в дистиллированной воде или в буферньх растворах с рН 510,5 при времени инкубации 1-24 ч.

Зти условия позволяют повысить в два раза выход целевых продуктов с высокой оптической чистотой при упрощении процесса за счет сокрашения Ю его стадийности и продолжительности.

1544775 где R — алкил, аралкил;

Ф

С вЂ” асимметричный центр с Rили S-конфигурацией; обладающих физиологической активностью, что предполагает возможность их применения в качестве фармакофорных компонентов для создания фармацевтических препаратов, а также в научных (физиологических и биохимических) исследованиях.

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

20

Поставленная цель достигается тем, что рецемические (R,S)-1-(N-фенилацетиламино)алкилфосфоновые кислоты подвергают действию нативной или 25 иммобилизованной пенициллинацилазы (пенициллинамидогидролиза КФ 3.5.1,11) выделенной из штамма Е. coli АТСС

9637, с последующим разделением образующейся (R)-1-аминоалкилфосфоновой кислоты и (S)- 1-(N-фенилацетиламино)алкилфосфоновой кислоты. Процесс позволяет получать оптически чистые R-1-аминоалкилфосфоновые кислоты с выходом 80-85Х. Выделенную

35 из раствора (S)-1-(N-фенилацетиламино)алкилфосфоновую кислоту далее подвергают кислотному гидролизу, в результате чего получают S-1-аминоалкилфосфоновые кислоты с выходами

70-80Х, Предлагаемый способ осуществим при соотношении концентраций фермента и превращаемого соединения, равном 1-2 -10 ((0,6-5) 10 мол.X.фермен- 45 та от субстрата). При увеличении количества фермента ухудшается оптическая чистота целевого продукта, так как в этих условиях проходит гидролиз и Д-иэомера. 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 рацематов 1-аминоалкилфосфоновых кислот происходит вследствие высокой стереоселективности действия фермента пенициллинацилазы, быстро и избирательно гидролиэующей производные только с R-конфигурацией хирального центра.

Пр име р 1. 972 мг (4 ° 10 моль)

1-(N-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 -1О У (5 10 мол ° X), 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 катионитом Dowex 50Wx 8 (Н -форма) и элюируют 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-аминоэтилфосфо новой кислоты. Выход 827.

Тп„=2/3-276 С, Ге(, = -17, 8 (c=0, 57, 1 н. NaOH) .

Пример 2. 972 (4 !О моль)

1-(N-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 ип раствора пенициллинацилазы концентрацией 2 -1,0 М (1,5-10 мол.7). Через 24 ч подкисляют раствор до рН 5,0

1 н, соляной кислотой. Прибавляют к нему 2 г активированного угля и о нагревают при 70-80 С в течение

10 мин. Раствор охлаждают и отфильтровывают активированный уголь, затем экстрагируют эфиром (3 100 мп) и упаривают растворитель на ротационном испарителе до объема 75 мл. рН доводят до 2,1 1 н. соляной кислотой и наносят на колонку с катионитом КУ-2-8 (Н -форма). Объем смолы

4 45 см. Элюацию проводят дистиллированной водой. Далее обработку проводят аналогично примеру 1. Получают

3,89 г (80K) R-1-аминоэтилфосфоновой кислоты, Т „„=274-277 С.(! = — 18,2 (с=0,43X, 1 í. NaOH).

Фракции, отрицательные по нингидрину и положительные по хлортолидину, объединяют и упаривают на ротационном испарителе досуха. Полученную бе1544775 меру 2. Выход R-1-амина-3-метилбутилфасфонавай кислоты 470 мг (827), T„„=

=279-281 0, (! = -29,8 (с=17., 1 н.

NaOkl) .

Пример 11.11,4г(410 моль)

1-(N-Женилацетнламино)-3-метилбутилфосфоновай кислоты растворяют в

300 мл 0,01 Y фасфатнога 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- 15 тавшийся раствор подкисляют 1 н. раствором соляной кислоты до рН 5,0.

Далее обрабатывают аналогично примеру

10. Выход R-1-амина-3-метилбутилфосфоновой кислоты 4,56 г (807), T „ =

=279-281 С, Cd ) ., = -29,0 (c=l7, 1 н.

NaOH). э

Пример 12. 1,21 r (41(моль)

1 — (N-фенилацетиламино)-2-фенилэтилфосфоновой кислоты растворяют в 100 мл 25

О, 01 М фосфатного буфера. Доводят рН полученного растворадо 7,5 добавлением 1 н. раствора KOH. К раствору при перемешивании прибавляют 1 мл раствора пенициллинацилазы концен-, 30 трацией 2 .10 М (5 10 мол.ь). Поддерживают рН раствора равным 7,5 добавлением 1 н. КОН. Инкубируют в течение 8 ч и далее проводят обработку аналогично примеру 1. Выход К-1- 35 амина-2-фенилэтилфосфоновой кислоты составляет 484 мг (807), Т„„=268270 С, (е(I в = -49,0 (с=17, 1 н, NaOH).

Приме р 13. 12,1 г (4 ° 10 моль) 40

1-(N-фенилацетиламино)-2-фенилэтилфасфонавой кислоты растворяют в

300 мл 0,01 М фосфатнаго буфера. Доводят рН полученного раствора до

9, 0 добавлением 1 н. раствора КОН. 45 этому раствору при перемешивании прибавляют 3 r иммобилизованной пени. циллинацилазы с удельной активностью

2 10 ед/г и оставляют в этих условиях на 24 ч. После этого иммобилиэо- 50 ванный фермент отделяют фильтрованием. Оставшийся раствор экстрагируют эфиром (3 i 100 мп) и упаривают на ротационном испарителе до 70 мл. Далее обрабатывают аналогично приме- 55 ру 2. Выход R-1-амина-2-фенилэтилфасфоновой кислоты составляет 5,14 г (857), Тпл =268-270 С, Г« 3, = -49, 2 (с=17, 1 í. NaOH).

Пример 14. Взаимодействие ведут аналогично примеру 13, но инкубируют с иммобилизованным ферментом в течение 5 ч ° Выход R-1-амина-2-фенилэтилфосфонавой кислоты 4,78 г (797), Т„=268-270 С, (ы3 = -49,0 (с=1Ж, 1 н.".аОН).

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

l-аминоэтилфосфоновых кислот с выхоо дами, вдвое превышающими выходы по известному способу, и с гарантированной высокой оптической чистотой целевого продукта. Кроме того, предлага— емый способ позволяет существенно упростить процесс получения 1-аминафосфоновых кислот за счет сокращения времени и числа стадий перекристаллизаций и экстракций, приводящих к потере целевого продукта.

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я

Способ получения оптически активных 1-аминоалкилфосфонавых кислот с использованием рацемических N-произвадных 1-аминоалкилфосфановых кислот,о тли чающий с-ятем, что, с целью упрощения процесса, повышения выхода целевого продукта и его оптической чистоты, в качестве рацемических N-производных 1-аминоалхилфасфанОвых кислот HcIIQJlb3

1-(N-фенилацетиламино)алкилфосфоновые кислоты, которые подвергают действию нативной или иммобилизаванной пенициллинацилазы, взятой в количестве (0,6-5) 10 мал.7 от 1 †(N-фенилацетиламино)алкилфосфоновай кислоты, с последующим отделением Р; 1- аминоалкилфосфоновой кислота От S-1 †(N-фенилацетиламино)алкил<Ьасфоновой кислоты, которую подвергают кислотному гидролизу с образованием Б-1-аминаалкилфосфоновай кислоты.

5 15447 лую массу перекристаллизовывают из воды. Получают 3,79 г (S) â€ вЂ (N-фенилацетиламино)этилфосфоновой кислоты.

Выход 787., Т„„ =149-152 С.

2, 4 3 г (S ) — 1 — (N-фе нилаце т илами но )

5 этилфосфоновой кислоты кипятят 8 ч в

20 мл концентрированной соляной кислоты. После охлаждения раствор экстрагируют эфиром (3 ) 30 мл). Водный раствор упаривают досуха, остаток растворяют в 1".) мл абсолютного этанола и при перемешивании добавляют 1 мл окиси пропилена. Через 30 мин о1 фильтровывают выделившийся осадок и перекристаллизовывают его из водного этанола. Получают 1,0 г (807) (S)-1аминоэтилфосфоновой кислоты, Т д„=

=-274-276 С, f S „ = +17,3 (с=0,5,, ! í. Na0H) . 20

П р и и е р 3. 9, 72 г 1- (N-фенилацетиламино)этилфосфоновой кислоты растворяют н 265 мл 0,01 M фосфатного буфера. рН полученного раствора доводят до 8,0, добавлением и. раствора КОП. К раствору при перемеши-, нании прибавляют 1,3.мл раствора пеэ нициллинацилазы концентрацией ? 10 Y (О, 6 . О мол. 7) . Поддерживают рН раствора равным 8,0 добавлением 1 н, 30

KOH. Инкубируют с ферментом в течение 24 ч. Далее реакционную смесь обрабатывают аналогично примеру 1.

Получают 3,82 г (78,57) R-I-аминоэтилфосфоновой кислоты, Тд„-269272 С, (o() = — 18,4 (c=,0,437, I

NaOH).

Пример 4. Реакцию проводят аналогично примеру 3 при рН реакционной смеси, равном 5,5. Выход R-1- 40 аминоэтилфосфоновой кислоты через

24 ч — 2,92 r (607), Т„„=272-275 С, foal ) р = — 18,2 (c=0,437., 1 í. NaOH) .

Пример 5. Реакцию ведут аналогично примеру 3, но рН реакционной 45 смеси поддерживают равным 10,5. Выход R-1--аминоэтилфосфоновой кислоты через 24 ч — 3, 16 г (65Z), Т„„=273276 С, (4 1 = — 17,8 (с=0,437., н.

NaOH) . 50 э

Приме р6.9,72мг(4 10 моль)

1 — (N-Фенилацетиламино) этилфбсфоновой кислоты растворяют в 40 мл дистиллированной воды. рН раствора доводят до 7,05 концентрированным аммиаком. 55

К полученному раствору при перемешивании прибавляют 0,5 мл раствора пеХ нициллинацилазы концентрацией 2 -10 1! (2,5 10 мол.7). Через 1 ч раствор

75 6 подкисляют н. раствором соляной кислоты до зна чения рН 1,9. Далее ре- - акционную смесь обрабатывают аналогично примеру 1. Выход R-I-аминоэтилфосфоновой кислоты 384 мг (797), Т„„=

=273-276 С, f 1 и = — 17, 8 (с=О, 57, 1 í. NaOH).

Пример 7. Взаимодействие ведут аналогично примеру 6, но раствор

1 †(N-фенилацетиламино)этилфосфоновой кислоты инкубируют с ферментом в течение 24 ч. Выход R-1-аминоэтилфосфоновой кислоты 389 мг (807), T„„ =274276, 5 e(7 = — 17,9 (с=0,437,, 1 н, NaOH).

Пример 8. 9,72 мг (4 10 моль)

1 †(N-Фенилацетиламино)этилфосфоновой кислоты растворяют в 20Г) ил 0,01 М фосфатного буфера. Доводят рН до

7,0 добавлением и. КОН. К полученному раствору при перемешивании добавляют 1 г иммобилизонанной пенициллинацилазы с удельной активностью

2 10 ед/г и оставляют при перемешивании в течение 2 ч. После этого иммобилизованный Фермент отделяют фильтрованием. Оставшийся раствор подкисляют 1 н. раствором соляной кислоты до рН 1,9. Далее обрабатывают аналогично примеру 1. Выход R-1-аминоэтилФосфоновой кислоты состанляет

403 мг (837), T„„=273-275 фà 43 z =

= — 18, 2 (c=O, 57, 1 í. NaOH1.

Пример 9. Взаимодействие ведут аналогично примеру 7 при инкубировании с иммобилизованным Ферментом в течение 24 ч. Выход R-I-аминоэтилфосфоновой кислоты 399 мг (827), TÄÄ =272-275 С, (0 J g = — 17,8 (с=

=0,57, 1 í. NaOH).

Пример 10. 1,14 г (4 !Оэмоль)

1-(N-фенилацетиламино)-3-метилбутилфосфоновой кислоты растворяют в 200 мл

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 2 -10 Y. (5.10 мол.7;).

Поддерживают рН раствора равным 7,5 добавлением I H. KOH. Через 2 ч раствор подкисляют 1 н. раствором соляной кислоты до рН 5,0. Полученный раствор экстрагируют эфиром (3 i 100 мл) и затем упаривают на ротационном испарителе до 70 мл. рН оставшегося раствора доводят до 2,0 и. соляной кислотой.

Далее обработку ведут аналогично при