Способ получения n-моноалкилпроизводных аминокислоты (варианты) и способ получения n- алкиламиноиминометансульфокислоты

 

Предложен способ получения соединений формулы I H₂N-C(=NR₁)-NH-(CH₂)_n-C(←NH₂)-CO₂H (I) или солей, где R₁ - С_{1 - 6}-алкил, n = 3-5, заключающийся во взаимодействии соединения формулы II H₂N-C(=NR₁)SO₃H (II) с соединением формулы III H₂N(CH₂)₁₂-C(←NH₂)CO₂H (III), в присутствии неорганического основания или окислении соединения формулы IV H₂N-C(=NR₁)SH (IV) с перуксусной кислотой в полярном растворителе и затем в присутствии неорганического основания подвергают взаимодействию с соединением формулы III, причем способ проводят без выделения каких-либо промежуточных продуктов. Предложен способ получения соединения формулы II окислением соединения формулы IV перуксусной кислотой в полярном растворителе. Способ позволяет повысить чистоту конечного продукта и обезопасить процесс. 3 с. и 5 з.п.ф-лы.

Настоящее изобретение относится к способу получения N^G-моноалкил-L-аргинина и родственных соединений, в частности хлоргидрата N^G-монометил-L-аргинина (хлоргидрата L-NMMA).

Наиболее широко используемым лабораторным способом получения гуанидинов является взаимодействие аминов с солями S-алкилизотиомочевины. Способ, в котором обычно используют соли S-метилизотиомочевины, описан, например, Ferrario и др. (Synth.Commun., 1991, 99-105). Побочным продуктом этой реакции является ядовитый газ-метилмеркаптан, порог определения которого человеком составляет приблизительно 1 частей-миллиард. Вследствие этого необходимо принимать меры для превращения метилмеркаптана в экологически приемлемый побочный продукт. Еще один недостаток описанного выше способа заключается в необходимости использовать для получения солей S-метилизотиомочевины метилйодид, который представляет собой высокотоксичное соединение. Хотя при небольших объемах работа с токсичными соединениями вполне возможна, использование больших количеств токсичных соединений нежелательно.

Maryanoff и др. (J.Org.Chem., 1986, 51, 1882-1884) предложил метод синтеза, в котором в качестве промежуточного соединения используется аминоиминометансульфоновая кислота, получаемая реакцией тиомочевины с перекисью водорода. Попытки Maryanoff и др. повторить процесс окисления, предложенный Walter и др. (Liebigs Ann.Chem., 1986, 722, 98), с использованием свежеприготовленной надуксусной кислоты в метаноле, оказались неудачными. Кроме того, для того чтобы осуществить желаемый процесс с помощью перекиси водорода, необходимо использовать катализатор, а именно дигидрат молибдата натрия. СпособсперекисьюводороданеиспользовалсядляполученияN^G-моноалкил-L-аргинина или его производных.

Установлено, что при получении производных гуанидина, например производных аргинина, можно использовать в качестве гуанилирующего агента N-алкиламиноиминометансульфоновую кислоту, при этом не происходит загрязнения конечного продукта катализатором, что обычно имеет место при использовании ранее описанных способов.

Целью настоящего изобретения является безопасный способ получения чистых производных гуанидина формулы I их фармацевтически приемлемой соли или эфира, где заместитель R¹ представляет собой С₁-С₆-алкил, n принимает значения от 3 до 5, без проблем, связанных с загрязнением конечного продукта.

Таким образом, настоящее изобретение предлагает способ получения описанного выше соединения формулы I, который включает реакцию гуанилирующего агента формулы II где заместитель R¹ принимает значения, определенные выше, с соединением формулы III
или их фармацевтически приемлемыми солями или эфирами,
где n принимает значения, определенные выше.

Реакция может быть проведена при добавлении органического основания к водному раствору, содержащему соединения формулы II и III, при температуре от-20 до 100^oC, например при температуре от -5 до 50^oC, и обычно при температуре от 5^oC до комнатной температуры. Реакционная масса обычно имеет значение pH от 9 до 10.

Приемлемые неорганические основания представляют собой карбонат калия, карбонат натрия, гидрокарбонат натрия, гидроксид натрия, гидроксид калия или гидроксид кальция.

Предпочтительно в качестве неорганического основания используется гидроксид кальция, карбонат калия или гидроксид натрия; наиболее предпочтителен гидроксид натрия.

Соединений формулы II могут быть получены окислением соединения формулы IV

где заместитель R¹ принимает значения, определенные выше.

Окисление можно проводить при взаимодействии соединения формулы (IV), которое определено выше, с надуксусной кислотой в полярном растворителе. К таким растворителям относятся вода, С₁-С₆-спирты и SVM (этанол с 2 % метанола). Предпочтительными растворителями являются вода, метанол или SVM, наиболее предпочтительным растворителем является вода. Реакцию предпочтительно проводят при температурах от -20 до 100^oC, например при температуре от -5 до 50^oC и обычно при температуре от 0 до 20^oC, в зависимости от выбранного растворителя.

Хотя синтез соединения формулы I может быть проведен как двухстадийный процесс с выделением промежуточного соединения формулы II, такой двухстадийный синтез не является обязательным. Одностадийный синтез легче использовать в промышленных масштабах.

При проведении синтеза в промышленных масштабах могут возникнуть проблемы, связанные с высокой экзотермичностью реакции на стадии окисления при использовании определенных растворителей. По этой причине предпочтительно использование водного растворителя, например воды, когда синтез проводится по одностадийной схеме.

Настоящее изобретение предлагает способ получения соединений формулы I в виде солей, в частности в виде кислотно-аддитивных солей. Приемлемыми солями являются соли, полученные как с органическими, так и неорганическими кислотами. Таким образом, предпочтительными солями являются соли, полученные с использованием соляной, бромистоводородной, серной, лимонной, винной, фосфорной, молочной, пировиноградной, уксусной, янтарной, щавелевой, фумаровой, малеиновой, щавелевоуксусной, метансульфоновой, этансульфоновой кислот, п-толуолсульфокислоты, бензолсульфо- и 2-гидроксиэтансульфоновой кислоты. Предпочтительной солью является хлористоводородная соль - хлоргидрат.

Предпочтительными соединениями формулы I являются соединения, где n принимает значения 3 или 4; например аргинин или аналоги лизина, и, в частности, соединения, где n принимает значение 3.

Заместитель R¹ предпочтительно представляет собой метил или этил, наиболее предпочтительно - метил.

Предпочтительными соединениями формулы I являются N^G-монометил-L-аргинин или его хлористоводородная соль.

Еще одной целью настоящего изобретения является разработка способа получения хлоргидрата L-NMMA при взаимодействии хлоргидрата L-орнитина и N-метиламиноиминометансульфокислоты.

Соединения формулы I и, в особенности L-NMMA, и их хлористоводородные соли могут быть использованы в качестве ингибиторов NO синтазы и могут быть использованы при лечении состояний, вызванных патологическим продуцированием NO, например, при септическом шоке. Таким образом, еще одна цель настоящего изобретения заключается в разработке способа получения соединения формулы I для использования в качестве ингибитора NO синтазы, в особенности для лечения септического шока.

Настоящее изобретение иллюстрируется с помощью примеров.

Пример 1. Получение N-метиламиноиминометансульфокислоты
Реагенты
N-Метилтиомочевина (ALDRICH) - М.в. 90.15 90.0 г ~ 1.0 моль
Надуксусная кислота (32 % мас. в уксусной кислоте) (FLUKA) - М.в. 76.05 928.0 г 3.9 моль
Уксусная кислота - 1000 мл
Метанол - 50 мл
К раствору надуксусной кислоты (32 % мас. в уксусной кислоте, 928.0 г, 3.9 моль) при перемешивании и при температуре около -5^oC по каплям добавляют раствор N-метилтиомочевины (90.0 г, 1.0 моль) в уксусной кислоте (1000 мл) и метаноле (50 мл) так, чтобы температура реакционной массы находилась в интервале 10-20^oC (при необходимости охлаждают льдом). По окончании добавления полученный белый осадок отфильтровывают и сушат над P₂O₅ в условиях высокого вакуума. Получают желаемый продукт в виде белых кристаллов (111.5 г, 81 %) æ
Получение L-NMMA
Реагенты
Хлоргидрат L-орнитина 99 % (SIGMA) - М.в. 168.15 25.00 г, 0.15 моль
N-метиламиноиминометансульфокислота - М.в. 138.15 17.50 г, 0.52 моль
Безводный карбонат калия 99 % (ALDRICH) - М.в. 138.21 175.0 г, 1.23 моль
Вода - 500 мл
К смеси хлоргидрата L-орнитина (25.00 г, 0.15 моль) и N-метиламиноиминометансульфокислоты (71.50 г, 0.52 моль), добавляют воду (500 мл) до растворения обоих реагентов. Смесь перемешивают при комнатной температуре в течение 5 мин и затем небольшими (pH ~ 10) порциями добавляют карбонат калия (175.0 г, 1.23 моль). Перемешивание продолжают и окончание реакции определяют через 3 ч с помощью ТСХ. Реакционную смесь затем упаривают досуха при пониженном давлении. К полученному остатку добавляют метанол (2 · 500 мл) и смесь перемешивают в течение 15 мин до растворения полученного L-NMMA. Нерастворившийся твердый продукт фильтруют и промывают большим количеством метанола (1000 мл). Фильтрат упаривают досуха при пониженном давлении и полученный остаток растворяют в небольшом количестве воды (50) мл. К водной смеси добавляют соляную кислоту (2М) (приблизительно 350-400 мл) и получают подкисленный раствор (pH 1-2). Затем раствор выливают на верхнюю часть слоя смолы DOWEX 50W · 8 (375 мл влажного слоя, форма Н⁺), которая предварительно промывается дистиллированной водой. Смолу затем промывают приблизительно 5.0 л дистиллированной воды, а затем элюируют желаемый продукт с использованием приблизительно 5.0 л водного раствора аммиака (1М). Элюированные фракции упаривают при пониженном давлении и получают свободное основание L-NMMA в виде светло-желтой пены (14.4 г, 50.9 %).

Свободное основание L-NMMA (14.4 г) растворяют в дистиллированной воде (около 100 мл) и доводят pH раствора до 3-4 с помощью 2М соляной кислоты (350 мл). Раствор перемешивают в течение 15 мин, а затем добавляют активированный уголь (приблизительно 10.0 г). Полученную смесь перемешивают в течение 5 мин, а затем фильтруют чрез слой Hyflo и полученный фильтрат упаривают при пониженном давлении. Получают хлоргидрат L-NMMA (15.3 г) в виде белого твердого продукта. Полученный твердый продукт растворяют в кипящей смеси SVM (225 мл) и воды (25 мл) и охлаждают до комнатной температуры. Получают чистый хлоргидрат L-NMMA в виде белого твердого продукта (5.28 г, 31.4 %).

Пример 2. Получение N-метиламиноиминометансульфокислоты
Реагенты
N-Метилтиомочевина (ALDRICH) - 350,0 г (3.9 моль)
SVM (растворитель) - 6,3 л
Надуксусная кислота (36-40% мас./об) (ALDRICH) - 2,1 л (11.6 моль)
SVM (растворитель) - 1,3 л
Сульфат аммония (35 %) (FLUKA) - 855 мл
Вода - 303 мл
Метод
N-Метилтиомочевину (350 г) при перемешивании растворяют в SVM (6.3 л). Раствор и надуксусную кислоту (2.1 л) двумя отдельными потоками добавляют в сосуд, содержащий SVM (1.3 л) при температуре 5-10^oC (3.5 ч). Вначале добавляют 5 % (105 мл) от объема надуксусной кислоты для того, чтобы обеспечить избыток надкислоты, и для того, чтобы исключить неполное окисление и разложение тиомочевины до молекулярной серы. Смесь перемешивают еще 2 ч и отфильтровывают полученный осадок, который промывают SVM (5^oC) и сушат в течение ночи в вакууме (60^oC). Получают белый кристаллический продукт, выход 93 % (488 г).

Реакционные жидкости, содержащие избыток оксиданта, обрабатывают раствором сульфита аммония (388 мл), определяя конечную точку по отрицательной реакции теста с иодидом натрия. Описанную выше методику повторяют, получая сульфокислоту с выходом 93 %.

Получение L-NMMA
Реагенты
Хлоргидрат орнитина - 500 г, (2,98 моль)
N-метиламиноиминометансульфокислота - 700 г (5,07 моль)
Вода - 3 л
Гидроксид натрия (ALDRICH) - 360 г (9.00 моль)
Вода (растворитель) - 1,5 л
Метанол - 5 л
Хлоргидрат L-орнитина (500 г) и сульфокислоты (700 г) растворяют в воде (3 л). Затем в течение 30 мин по каплям добавляют раствор гидроксида натрия (360 г в 1.5 л). Смесь перемешивают еще 2 ч при температуре 15-20^oC. Затем добавляют метанол для начала осаждения неорганической соли. Полученный осадок отфильтровывают и промывают метанолом, раствор упаривают в вакууме для удаления метанола.

Получение хлоргидрата L-NMMA
Реагенты
Смола DOWEX 50·8 Н⁺ - 2.5 кг
Сырое L-NMMA (основание) - 200 г
Соляная кислота (35 %)
Водный раствор аммиака
Доводят pH раствора сырого L-NMMA до 3/4 с помощью 35 %-ной соляной кислоты и делят на две части. Первую половину вносят в 5-л-колонку, содержащую промытую водой смолу DOWEX. Связанную смолу затем промывают водой до удаления всех примесей и до достижения pH 6. Продукт затем вымывают аммонийным буфером (0.5 н.) и фракции с pH 10 и выше и затем собирают и проверяют с использованием ВЭЖХ. Фракции, содержащие свыше 50 % лекарства, объединяют и упаривают в вакууме для удаления аммиака. Чистое основание подкисляют соляной кислотой (35 %) до pH 4 и упаривают с образованием пены. Пену затем кристаллизуют из воды (1.5 объема) и SVM (20 объемов) (объем на грамм сырого продукта) при кипении, затем охлаждают до комнатной температуры, чтобы вызвать кристаллизацию, а затем дополнительно выдерживают при температуре 4^oC в течение ночи. Белый кристаллический лекарственный продукт отфильтровывают, промывают (SVM, 5^oC) и сушат в вакууме (55^oC) в течение ночи. Получают хлоргидрат L-NMMA, выход 75 г с чистотой 99.1 %.

Пример 3. Получение основание L-NMMA в одном сосуде
Реагенты
N-Метилтиомочевина (ALDRICH) - 200.0 г (2.22 моль)
Надуксусная кислота (36-40% мас./об) (ALDRICH) - 1.2 л (6.66 моль)
Вода (растворитель) - 2.3 л
Сульфит натрия (ALDRICH) - 300 u
Вода (растворитель) - 1 л
Хлоргидрат L-орнитина 99% (DEGUSSA) - 195 г
Гидроксид натрия - 846 г (21.1 моль)
Вода - 2.1 л
N-Метилтиомочевину (200 г) при перемешивании растворяют в воде (1 л). Полученный раствор и надуксусную кислоту (1.2 л) двумя раздельными потоками добавляют в сосуд, содержащий воду (1.3 л) при температуре 15-20^oC (приблизительно 4 часа). Вначале добавляют 5 % (60 мл) загрузки надуксусной кислоты для создания избытка. По окончании прибавления смесь перемешивают еще 2 ч при 20^oC. Избыток надуксусной кислоты разрушают водным раствором сульфита натрия (30 %, 1 л), который добавляют в течение 1 ч при 20^oC. Полученную смесь затем проверяют на присутствие перекисей с помощью индикаторного раствора йодида натрия (10 %).

В водной смеси 1-й стадии растворяют хлоргидрат L-орнитина (195 г). Раствор гидроксида натрия (846 г) в воде (2.1 л) добавляют к смеси в течение приблизительно 1 часа, поддерживая температуру 15-20^oC. Смесь затем перемешивают еще 2 часа и по окончании добавляют метанол для начала выпадения осадка неорганических солей. Затем осадок отфильтровывают и промывают метанолом. Раствор упаривают в вакууме для удаления метанола.

Получение хлоргидрата L-NMMA
Реагенты
Смола DOWEX 50·8 Н⁺ - 4 кг
Сырое L-NMMA (основание) - 200 г
Соляная кислота (конц.)
Водный раствор аммиака
Доводят pH раствора сырого L-NMMA до 3/4 с помощью концентрированной соляной кислоты и делят на две части. Первую половину вносят в 4л-колонку, содержащую промытую водой смолу DOWEX. Связанную смолу затем промывают водой и элюируют в соответствии с методикой примера 2. Полученное чистое основание подкисляют с помощью соляной кислоты до pH 4 и упаривают с получением пены. Пену затем кристаллизуют из воды/SVM, а затем выдерживают при 4^oC в течение ночи. Белый кристаллический продукт отфильтровывают, промывают и сушат в вакууме. Получают хлоргидрат L-NMMA, выход 70 г с чистотой 98.6 %.

Формула изобретения

1. Способ получения N-моноалкилпроизводных аминокислоты формулы I

или ее фармацевтически приемлемой соли,
где R¹ представляет собой C₁ - C₆-алкил;
n принимает значения от 3 до 5,
отличающийся тем, что гуанилирующий реагент формулы II

где R¹ имеет указанные значения, подвергают взаимодействию с соединением формулы III

или его фармацевтически приемлемой солью,
где n имеет указанные значения,
в присутствии неорганического основания.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что n имеет значение 3 или 4.

3. Способ по п.2, отличающийся тем, что n имеет значение 3.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что R¹ представляет собой метил или этил.

5. Способ по п.4, отличающийся тем, что R¹ представляет собой метил.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что получают N^G-монометил- L -аргинин или его хлористоводородную соль.

7. Способ получения производных N-алкиламиноиминометансульфокислоты формулы II

где R¹ имеет указанные значения,
отличающийся тем, что соединение формулы IV

где R¹ имеет указанные значения,
окисляют перуксусной кислотой в полярном растворителе.

8. Способ получения N-моноалкилпроизводных аминокислоты формулы I

где R¹ и n имеют указанные значения,
отличающийся тем, что соединение формулы IV

где R¹ имеет указанные значения,
окисляют перуксусной кислотой в полярном растворителе и затем в присутствии неорганического основания подвергают взаимодействию с соединением формулы III

где n имеет указанные значения,
причем способ проводят без выделения каких-либо промежуточных продуктов.