DE2305187A1

DE2305187A1 - Verfahren zur auftrennung eines gemisches von 3-fluor-d- und -l-alaninverbindungen

Info

Publication number: DE2305187A1
Application number: DE2305187A
Authority: DE
Inventors: Donald Floyd Reinhold
Original assignee: Merck and Co Inc
Current assignee: Merck and Co Inc
Priority date: 1972-02-03
Filing date: 1973-02-02
Publication date: 1973-08-09
Also published as: DD105210A5; CH591407A5; CS174867B2; NL7300576A; PL100022B1; AU5137173A; CA1001656A; GB1386044A; ATA79173A; ZA73760B; AU472072B2; SU603334A3; HU168658B; FR2170181B1; AT329529B; JPS4885523A; FR2170181A1

Description

Die Erfindung betrifft allgemein die Herstellung von 3-Fluor-D-alanin, das ein wirksames antibakterielles Mittel ist und das Wachstum von sowohl grampositiven als auch gramnegativen pathogenen Bakterien hemmt. Insbesondere betrifft die Erfindung die Herstellung von 3-Fluor-D-alanin in praktisch reiner Form durch direkte Auftrennung von 3-Fluor-DL-alanin oder einem Salz davon. Dieses direkte Trennverfahren besteht darin, daß man eine wäßrige Lösung des DL-Gemisches von 3-Pluor-alanin herstellt, die Lösung in eine übersättigte wäßrige Lösung des DL-Gemisches überführt (was zweckmäßig durch Erhöhen der Temperatur in dem Auflösebehälter auf etwa 30⁰C und Aufrechterhalten eines Temperaturunterschiedes zwischen dem Auflösebehälter und dem Kristallisationsbehälter von etwa 5⁰G erfolgt),

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die übersättigte Lösung mit Kristallen des nicht erwünschten L-Isomer animpft, die Mutterlauge abtrennt und mit oder ohne weitere Erhöhung der Übersättigung mit dem gewünschten D-Isomer in Kontakt bringt. Gewöhnlich wird vorzugsweise zunächst das nicht erwünschte L-Isomer auskristallisiert, da bei dieser ersten Kristallisation eine größere Änderung der Verunreinigung erfolgt. Bei der kontinuierlichen Durchführung dieses Verfahrens wird die Mutterlauge von der zweiten Kristallisation (d.h. der Kristallisation des D-Isomer) in den Aufl.ösebehälter zurückgeführt, und kristallisiertes D- und L-Isomer werden kontinuierlich oder von Zeit zu Zeit von jedem Kristallisationsbehälter abgezogen.

Diese kontinuierliche direkte Auftrennung ist in gleicher Weise auf Salze des 3-Pluor-DL-alanins mit Säuren oder Basen, beispielsweise das Hydrochlorid, Benzolsulfonat oder das Natrium-, Kalium-oder quarternäre Ammoniumsalz, sowie auf Derivate des 3-Pluor-alanins, -wie das N-Acetyl- oder N-Benzoyl-Derivat, anwendbar. Wenn das Benzolsulfonat verwendeb wird, so erfolgt die Auftrennung zweckmäßig in Lösung in einem niedrigmolukularen Alkanol, vorzugsweise Äthanol. Eine Lösung des jJ-Fluor-D-alanin-benzolsulfonats in Äthanol, hergestellt in dem Auf löse behält er, wird in eine übersättigte Lösung in Äthanol übergeführt, diese wird mit Kristallen von 3-Fluor-L-alaninbenzolsulfonat angeimpft, die Mutterlauge wird von dem auskristallisierten Material abgetrennt und .mit Kristallen von 3-Pluor-D-alanin-benzolsulfonat angeimpft, und die Mutterlauge von dieser zweiten Kristallisation wird zu dem Auflösebehälter zurückgeführt.

Obwohl vorzugsweise die einzelnen Stufen des kontinuierlichen Verfahrens nacheinander durchgeführt werden, können sie

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gewünschtenfalls auch parallel durchgeführt werden, d.h. die Lösung von dem Auflösebehälter kann in zwei gleiche Teile geteilt, ·- jede Lösung in eine übersättigte Lösung übergeführt, die eine mit Kristallen des D-Isomer und die andere mit Kristallen des L-Isomer angeimpft und beide Mutterlaugen in den Auflösebehälter zurückgeführt werden, und das kristallisierte D- und L-Isomer können kontinuierlich oder in gewissen Zeitabständen von ihren Aufschlämmungen abgetrennt werden.

Alternativ kann die direkte Auftrennung in einem kontinuierlichen Verfahren aus nur zwei Stufen, d.h. einer Auflöse- und einer Kristallisationsstufe erfolgen. Dabei wird in dem Auflösebehälter eine gesättigte Lösung eines 3-Pluor-DL-alanins hergestellt, und diese Lösung wird in eine Kristallisationszone übergeführt, wo sie in einen übersättigten Zustand übergeführt wird, vorzugsweise indem man ihre Temperatur senkt. Die übersättigte Lösung wird dann mit Kristallen von 5-Pluor-D-alanin angeimpft, so daß das D-Isomer selektiv in praktisch reiner Form auskristallisiert, und dieses kristalline 5-Fluor-D-alanin wird dann abfiltriert oder abzentrifugiert. Die Mutterlaugen werden in den Auflösebehälter zurückgeführt, und die Temperatur wird wieder auf den ursprünglichen Wert in dem Auflösebehälter erhöht. Die erhaltene Lösung wird mit weiterem j5-Fluor-DL-alanin in Kontakt gebracht, wobei selektiv das D-Isomer gelöst wird, während das L-Isomer in praktisch reiner Form ungelöst bleibt, Auf diese Weise wird eine

der kontinuierliche selektive Abtrennung eines/Enantiomorphen,-die das DL-Gemisch bilden, d.h. des L-Isomer in der Auflösezone und die Abtrennung des anderen Enantiomorphen (d.h. des D-Isomer) in der Kristallisationszone bewirkt, und das D- und das L-Isomer können kontinuierlich oder in gewissen Zeitabständen aus der Kristallisationszone bzw. der Auflösezone entnommen werden.

Wie oben erwähnt, ist das 3'Pluor-D-alanin ein wirksames antibakterielles Mittel, während das isomere 5-Fluor-L-alanin (ob-

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wohl auch dieses antibakterielle Wirkung hat) im allgemeinen ein unerwünschtes Isomer darstellt. Die Razemisierung des L-Isomer zu dem DL-Gemisch erfolgt zweckmäßig durch Erhitzen des 3-Fluor-L-alanins mit Essigsäure-anhydrid auf eine erhöhte Temperatur von etwa 8o°C, unter welchen Bedingungen die Acetylierung und Razemisierung unter Bildung des N-Acetyl-j5-fluor-D-alanins in etwa J5 Stunden praktisch beendet ist. Das N-Acetyl-3-fluor-DL-alanin wird dann zweckmäßig mit einer wäßrigen Mineralsäure, wie wäßriger Salzsäure,hydrolysiert, wonach durch Zusatz von wäßrigem Ammoniak das jJ-Fluor-DL-alanin, d.h. das Ausgangsmaterial für die obige direkte Auftrennung, erhalten wird.

Die folgenden Beispiele veranschaulichen das Verfahren gemäß der Erfindung.

Beispiel 1

Die Vorrichtung besteht aus drei Behältern, von denen jeder mit einem Rührer und Mitteln zur Temperatursteuerung ausgestattet ist. Die drei Behälter sind zu einem geschlossenen Kreis über Leitungen miteinander verbunden, wobei am Eingangsende jeder Leitung ein Filter angeordnet ist und die Lösung mittels einer Pumpe zu dem nächsten Behälter gepumpt wird. Weitere Filter können hinter jedem Pumpenausgang angeordnet werden. Der erste der für den Kreislauf angeordneten Behälter, der Auflösebehälter, weist weiterhin Mittel für die Zugabe von festem j5-Fluor-DL-alanin und Lösungsmittel auf. Die anderen beiden Behälter sind die Kristallisationsbehälter für das D- und das L-Isomer. Die Durchführung des Verfahrens erfolgt wie folgt:

2 1 Wasser werden in den Auflösebehälter eingebracht, und 300 "g

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jJ-Fluor-DL-alanin werden zugesetzt. Die Aufschlämmung wird ins Gleichgewicht gebracht, indem man sie eine Stunde bei 25°C hält, wonach mit dem Pumpen zu dem L-Kristallisationsbehälter begonnen wird. Wenn das Volumen in dem L-Kristallisationsbehälter auf 500 ml gestiegen ist, wird die Pumpe zwischen dem L- und dem D-Kristallisationsbehälter eingeschaltet, und die Pumpgeschwindigkeit wird so eingestellt, daß das Lösungsvolumen in dem L-Kristallisationsbehälter bei 500 ml gehalten wird. Wenn das Volumen in dem D-Kristallisationsbehälter auf 500 ml gestiegen ist, wird die Pumpe zwischen dem D-Kristallisationsbehälter und dem Auflösebehälter eingeschaltet, und die Pumpgeschwindigkeit wird so eingestellt, daß das Volumen konstant gehalten wird. In den Auflösebehälter werden noch 1 Wasser und 150 g 3-Fluor-DL-alanin eingebracht, und das System wird bei 25⁰C ins Gleichgewicht gebracht, indem man die Lösung von einem Behälter in den anderen Behälter pumpt. 20 g 3-Pluor-L-alanin werden dem L-Kristallisationsbehälter und 20 g 3-Fluor-D-alanin werden dem D-Kristallisationsbehälter zugesetzt.

Dann wird die Temperatur in dem Auflösebehälter auf 30⁰C erhöht, so daß sich in den Kristallisationsbehältern eine ,Übersättigung von etwa l6 g/l aufbaut, die bei 25⁰C aufrechterhalten wird. Um eine feste Phase beizubehalten, wird dem Auflösebehälter weiteres festes 3-Fluor-DL-alanin zugesetzt.

Die feste Phase in Jedem Kristallisationsbehälter wird etwa konstant gehalten, indem man von Zeit zu Zeit einen Teil der Kristallaufschlämmungvon jedem Kristallisationsbehälter abzieht. Durch Filtrieren der Aufschlämmung des L-Kristallisationsbehälters wird praktisch reines j5-Fluor-L-alanin erhalten. Durch Filtration der Aufschlämmung aus. dem D-Kristalli- featiönsbehälter wird'.praktisch reines j5-Fluor-D-alanin erhalten.

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Die Filtrate werden in den Auflösebehälter zurückgeführt. Beispiel 2

In der in Beispiel 1 beschriebenen Weise werden 400 g 2-Fluor-DL-alanin-benzolsulfonat in den Auflösebehälter, der 2 1 absolutes Äthanol· enthält, eingebracht. Der L-Kristallisations- ~ behälter wird mit 25 g festem 3-Fluor-L-alanin-benzolsulforiat und der D-Kristallisationsbehälter mit 25 g 3-Fluor-D~alaninbenzolsulfonat angeimpft. Der Temperaturunterschied zwischen dem Auflösebehälter und den Kristallisationsbehältern wird bei 5⁰C gehalten (d.h. die Temperatur in dem Auflösebehälter beträgt 30⁰C und diejenige in den Kristallisationsbehältern 25⁰C). Die Produktionsgeschwindigkeit kann erhöht werden, indem man die Temperatur des Auflösebehälters erhöht und feste Phase beibehält. Die Gefahr einer Verunreinigung und der Erzeugung von weniger reinem 3-Fluor-D-alanin-benzolsulfonat steigt jedoch mit höherer Übersättigung. Im Falle einer Verunreinigung kann das.Produkt durch einfaches Umkristallisieren aus absolutsm Äthanol in einzelnen Ansätzen gereinigt werden.

Das 3-5^lluor-D-alanin-benzolsulfonat wird in das 3-alanin übergeführt, indem man das Salz in Wasser auflöst und die Aminosäure an einem Sulfonsäureharz (H⁺Zyklus) absorbiert. Die Säule wird mit Wasser gewaschen und dann mit verdünntem wäßrigem Ammoniak eluiert. Das Eluät wird auf ein geringes Volumen eingeengt, und das 3-Fluor-D-alanin kristallisiert bei Zugabe von Isopropanol.

Beispiel 3

Etwa 10 g 3-Fluor-L-alanin v/erden zu 50 ml Essigsäureanhydrid zugesetzt, und das Gemisch wird 3 Stunden auf 80⁰C erhitzt. Dann wird das Gemisch zur Trockne eingedampft. Etwa 100 ml 6n wäßrige Salzsäure werden hinzugesetzt, das Gemisch wird 8 Stunden auf Rückflußtemperatur erhitzt, und die erhaltene Lösung wird zur Trockne'eingedampft. Der Rückstand wird in

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der Mindestmenge Wasser aufgelöst ,und das PH wird mit ko^-. ι zentriertem wäßrigem Ammoniumhydroxyd auf 4,8 eingestellt. Das Gemisch wird auf O⁰C gekühlt, und das ausgefallene Material

wird abfiltriert, mit Eiswasser gewaschen und getrocknet, wobei 3-Fluor-DL-alanin erhalten wird. Alternativ wird das . rohe Hydrochlorid des 3-Fluc-r-DL-alanins, das durch Eindampfen des Hydrolysegemisches erhalten wird, in Wasser gewaschen und durch ein stark saures Kationenaustauscherharz (H.Zyklus) geführt. Die Säule wird mit Wasser gewaschen, um die Chloridionen abzutrennen,und dann mit verdünntem wäßrigem Ammoniumhy- ■ droxyd eluiert. Das Eluat wird eingedampft, und der sieh bildende Niederschlag wird abfiltriert und getrocknet, wobei 3-Fluor-DL-alanin-erhalten wird.

Das Verfahren dieses Beispiels 3 ist für die Razemisierung aller N-Acyl- und N-Aroyl-Derivate von 3-Fluor-L-alanin jjdem bei der Auftrennung erhaltenen unerwünschten Isomer), die den Oxazolin-5-on-ring zu bilden vermögen, anwendbar, in welchen Fällen es nicht notwendig ist, die N-Acyl-Gruppe durch Hydrolyse abzutrennen.

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Claims

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Pat enta η Sprüche

Verfahren zur Auftrennung eines Gemisches von 3~ und-L-alanin-verbindungen, dadurc h gekennzeichnet, daß man in einer Lösungszone eine gesättigte Lösung des Gemisches herstellt, die Lösung in eine übersättigte Lösung des Gemisches überführt, aus der übersättigten Lösung L-Isomer durch Animpfen mit Kristallen des L-Isomer auskristallisiert, die Mutterlauge von den Kristallen abtrennt, und die ^-Fluor-D-alanin-verbindung durch Animpfen mit Kristallen des D-Isomer auskristallisiert und die 3-Pluor-D-alaninverbindung gewinnt.
2. Verfahren nach Anspruch 1,dadurc h gekennzeichnet, daß die j5-Fluor-DL-alanin-verbindung 3-Pluor-DL-alanin-benzolsulfonat, das gewonnene D-Isomer 3-Fluor-D-alanin-benzolsulfonat ist.
^. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die j5~Fluor-DL-alanin-verbindung ein N-Acyl-derivat ist und das N-Acyl-^-fluor-L-alaninisomer durch Erwärmen mit Essigsäureanhydrid unter Bildung des N-Acyl-2-fluor-DL-alanins razemisiert wird.
4. Verfahren zur Auftrennung von 3-Fluor-DL-alanin, dadurch gekennzeichnet, daß man in einer Auflösezone eine gesättigte Lösung des DL-Gemisches herstellt, diese Lösung in eine übersättigte Lösung des DL-Gemisches überführt, die übersättigte

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Lösung mit Kristallen des L-Isomer animpft und dadurch das L-Isomer aus der Lösung auskristallisiert, die Mutterlauge von den Kristallen abtrennt und mit Kristallen des D-Isomer in Kontakt bringt und dadurch das 3-Pluor-D-alanin auskristallisiert und das 3-Fluor-D-alanin gewinnt.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Mutterlauge der Kristallisation des 3-Fluor-D-alanins zu dem Auflösebehälter zurückgeführt wird und die Auftrennung kontinuierlich durchgeführt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das J-Pluor-L-alanin mit Essigsäureanhydrid erhitzt und das äcetylierte Produkt zu 3-Fluor-DL-alanin, das zu dem Auflösebehälter zurückgeführt wird, hydrolysiert wird.

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