NL8600131A - Werkwijze voor de bereiding van alfa-amino-alfa-methylcarbonzuuramiden en alfa-amino-alfa-cycloalkylcarbonzuuramiden. - Google Patents

Description

JdH/JAS/JB/WP/rajh *" ~

Stamicarbon B.V. (Licensing subsidiary of DSM)

Uitvinders: Wilhelmus H.J. Boesten te Sittard Johan Kamphuis te Spaubeek -1- PN 3691

WERKWIJZE VOOR DE BEREIDING VAN g-AMINOn-METHVLCARBONZUUR-AMIDEN EN g-AMINO-g-CYCLOALKYLCARBONZUURAMIDEN

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor de bereiding van a-amiηο-α-methylcarbonzuurami den en a-ami non-cyclo-alkylcarbonzuuramiden met als formule: , ?2 ί 5 R| - C - C - NH2 NH2 waarin R-j al dan niet gesubstitueerd alkyl, alkaryl, aryl, alkenyl, heteroalkyl of heteroaryl voorstelt en R2 methyl is, of samen met R-j een cycloalkyl vormt door omzetting van de overeenkomstige amino- 10 nitritlen met behulp van waterstofperoxide onder basische condities.

De verkregen α-amino-tr-alkylcarbonzuuramiden kunnen worden toegepast als tussenprodukt bij de synthese van optisch zuivere a-methylaminozuren. Zowel de amiden als de zuren kunnen worden toegepast als tussenprodukten in de farma-, agro-en reuk- en smaakstoffen 15 industrie.

Uit JP-A-83-31830 is het bekend 3-fenyl-2-amino-2-methylpropionzuuramiden te bereiden, door een overeenkomstig nitril onder basische condities in contact te brengen met waterstofperoxide. Er wordt bij voorkeur 10-60 mol waterstof-20 peroxide per mol nitril toegepast, en 2-10 mol base, zoals alkalime-taalhydroxiden of carbonaten. Bij voorkeur wordt de reactie tussen 4 0-5 sC uitgevoerd, gedurende 4 uur.

Het bezwaar van een dergelijke bereidingswijze is met name gelegen in het toepassen van een grote overmaat waterstofperoxide en 25 alkaliraetaalhydroxide of -carbonaat. Hierdoor wordt het proces relatief duur. Verder moeten er tijdens de opwerking"van het verkregen amide anorganische zouten worden verwijderd. Het is met name nodig om zoutvrij te werken als het verkregen amide wordt omgezet in het L-zuur en het D-amide met behulp van enzymatische methoden, omdat de 30 reactiesnelheid van een enzymatische omzetting nadelig wordt beïnvloed door hoge zoutconcentraties.

-v >j v * V * V* - t -2-

Het doel van de uitvinding is gelegen in het opheffen van bovengenoemde bezwaren.

De uitvinding verschaft derhalve een werkwijze voor het bereiden van a-aminoTX-methylcarbonzuuramiden en a-aminOTt-cyclo-5 . alkylcarbonzuuramiden met als formule: R2 0 ! || R-| - C - C - NH2 nh2 waarin R1| al dan niet gesubstitueerd alkyl, alkaryl, aryl, alkenyl of 10 heteroaryl voorstelt en R2 methyl is, of samen met R-j een cycloalkyl vormt door omzetting van de overeenkomstige aminonitrilien met behulp van waterstofperoxide onder basische condities en wordt gekenmerkt doordat de omzetting plaatsvindt in aanwezigheid van ammoniak.

Hierdoor wordt bereikt dat de reactie bijzonder goed verloopt 15 bij een ten opzichte van JP-A-83-31380 kleine hoeveelheid waterstof-peroxide.

Een groot voordeel is, dat er tijdens de opwerking van het verkregen amide geen anorganische zouten verwijderd hoeven te worden, omdat de ammoniak, na reduktie van de overmaat waterstofperoxide met 20 bijvoorbeeld palladium op kool, eenvoudig destillatief kan worden verwijderd.

Een ander voordeel is, dat de verkregen α-amino-tt-alkylcarbonzuuramiden eenvoudig kunnen worden omgezet tot de overeenkomstige α-aminozüren met behulp van 1 è 2 equivalenten sterke 25 base zoals NaOH of KOH. Men kan weliswaar een α-aminozuur direkt uit het overeenkomstige a-aminonitril bereiden, maar dit kan slechts onder toepassen van 6 equivalenten sterk zuur, zoals HCl. Het nadeel hiervan is dan het milieu in dat geval sterk corrosief is.

Op zich is het uit GB-B-1548032 bekend α-aminonitrillen om te 30 zetten in de overeenkomstige amiden door toepassen van base en een keton. Behalve het eerder genoemde nadeel van te verwijderen anorganische zouten, blijkt deze werkwijze bij sterisch gehinderde α-alkyΙα -aminonitrillen te leiden tot zeer lange reactietijden, meestal verlopen de reacties zelfs in het geheel niet.

35 ' De werkwijze volgens de uitvinding wordt bij voorkeur uitge- ·- '·-·' ' j V - ·’, j v · — *<α» -3- « voerd in aanwezigheid van 2-6 mol waterstofperoxide/ in het bijzonder in aanwezigheid van ongeveer 2,2 mot waterstofperoxide/ per mol cs-araino^r-alkylnitriL. Hen streeft er in het algemeen naar om per mol α-amino-a-alkylnitril niet meer molen waterstofperoxide toe te passen 5 dan strikt noodzakelijk is.

De bij de werkwijze volgens de uitvinding toe te passen hoeveelheid ammoniak kan variëren tussen 3 en 12 mol NH3 per mol a-araino-a-alkylnitril. In het,bijzonder wordt tussen de 5-8 mol NH3 toegepast. Over het algemeen loopt de reactie goed als de pH boven 10 9 blijft. Na afloop van de reactie kan men/ na ontleding van waterstof peroxide met een reductiemiddel/ de overgebleven ammoniak verwijderen door bijvoorbeeld destillatie. Op deze wijze wordt dan voorkomen/ dat er naast de gewenste a-amino-a-alkylcarbonzuuraraiden nog zouten worden gevormd/ die vervolgens nog dienen te worden verwijderd.

15 De werkwijze volgens de uitvinding kan bij diverse tem peraturen worden uitgevoerd. Bij voorkeur wordt een temperatuur tussen 0 en 50 °C toegepast/ in het bijzonder tussen 25 en 45 ac omdat de aminonitrillen thermoinstabiel zijn. De stabiliteit van het a-aminonitril is bepalend voor de toelaatbare temperatuur. De 20 α-aminonitrillen ontleden met name boven 60 eC in cyanide en ketonen/ waarbij het cyanide onder de dan heersende reactieomstandigheden kan polymeriseren.

Over het algemeen bevat het reactiemediura als oplosmiddelen/ water/ lagere alcoholen zoals methanol/ ethanol/ propanol, butanol 25 etc. Hogere alcoholen zijn in principe ook bruikbaar, maar zijn van-wege de slechtere mengbaarheid met water minder interessant. Verder zijn andere met water mengbare organische oplosmiddelen toepasbaar, zoals dioxaan en tetrahydrofuran.

De reactie verloopt op de boven beschreven wijze binnen 30 enkele uren.

De reactie wordt niet beïnvloed door R·], die in principe dan ook willekeurig kan worden gekozen. Over het algemeen zal R1 een alkyl, alkenyl, aryl, alkaryl, heteroalkyl of heteroaryl groep zijn, waarbij de alkylgroep uiteraard ook cyclisch kan zijn. De grootte van 35 die groep is ook niet van belang, maar zal meestal niet meer dan 20 koolstofatomen bevatten. Eventueel kan Ri een gesubstitueerde koolwa- * « * i ' ' j -4- ' terstofrest zijn, voor zovér de substituent niet onder de reac-tieomstandigheden reageert. Als zodanig kunnen met name zuurstof en stikstof bevattende verbindingen worden genoemd, in het bijzonder alkoxy en alkylamine. R2 is methyl of vormt samen met R«j een 5 cycloalkyl groep.

Over het algemeen zullen de optisch actieve a-amino-a-alkyl-carbonzuuramiden en overeenkomstige zuren toepassing vinden in verbindingen waarin zij actief zijn als aminozuur analoga. R1 in het bijzonder is dus bij voorkeur een al dan niet gesubstitueerde organische 10 groep, die nauw verwant is aan overeenkomstige groepen van natuurlijke aminozuren. Voorbeelden hiervan zijn methyl, ethyl, isopropyl, 2-butyl, fenyl, de tryptofaangroep Cbenzopyrrolyl), methoxygesubsti-tueerde benzylgroepen, methylimidazolyl, hydroxymethyl en methoxy-methyl.

15 De α-aminonitri llen kunnen bijvoorbeeld worden gesyntheti seerd door additie van blauwzuur aan ketonen in een ammonia bevattend milieu. Een werkwijze hiervoor staat bijvoorbeeld beschreven in JP-A-57156448 en Org. Synth. Collect. Vol. 3, pg. 88 (R.E. Steiger).

De omzetting van het aminonitril in het overeenkomstige 20 amide kan direct na de additie geschieden. Het is niet nodig, en vaak zelfs ongewenst, om het α-aminonitri l te isoleren aangezien deze ami-nonitrillen thermoinstabiel kunnen zijn.

Na de omzetting in α-amino-rx-alkylcarbonzuuramiden, die wel stabiel zijn bij de gebruikelijke temperaturen, kan eerst de overmaat 25 waterstofperoxide worden gereduceerd met een reductiemiddel, waarna de overmaat ammoniak eenvoudig kan worden afgedampt. Vervolgens kan desgewenst scheiding van de optische isomeren plaats vinden. Door een dergelijke optische scheiding van het D,L-amide, bijvoorbeeld door toepassing van een amidasebevattend enzympreparaat verkregen uit een 30 cultuur van Mycobacterium neoaurum kan het L-rx-aminozuur verkregen worden. Het scheiden van de optische isomeren zou echter ook met fysisch-chemische methoden kunnen worden bewerkstelligd, waarbij de al vrijwel zuivere uitgangsstof bijzonder eenvoudig bruikbaar is.

De α-amino-tt-alkylcarbonzuuramiden en overeenkomstige zuren 35 kunnen tussenprodukten zijn in de synthese van produkten voor de 830 0 1-3 3' - •5T - > -5- farma-, agro- en reuk- en smaakstoffenindustMe, In het bijzonder kunnen worden genoemd, het L-a-MeDOPA gebruikt als anti-hypertensivicuro en bij de ziekte van Parkinson en het 1-carbonzuur-1-aminocyclopentaan dat antitumoractiviteit vertoont. · ' 5 De uitvinding zal aan de hand van de volgende uitvoeringsvoor beelden verduidelijkt worden, zonder daartoe beperkt te zijn.

Voorbeeld I

Aan 300 ml geconcentreerde ammonia en 70 ml NaCN (30 % oplossing) werd langzaam 30 ml geconcentreerd azijnzuur toegevoegd. De 10 temperatuur werd beneden 40 ac gehouden. Hieraan werd 0,5 mol (43 g) 3-raethyl-2-butanon toegedruppeld bij een temperatuur < 40 ac. Het mengsel werd nog 3 uur geroerd bij 40 ac en het verkregen aminonitril kan, desgewenst zonder verdere behandeling, voor de werkwijze volgens de uitvinding worden gebruikt. Hen kan het aminonitril ook isoleren 15 door extractie met 50 ml tolueen, dat vervolgens kan worden afgedestilleerd. Bij extractie wordt voorkomen, dat de anorganische zouten die tijdens de bereiding aanwezig zijn, aan het eind van de werkwijze volgens de uitvinding moeten worden verwijderd.

Voorbeeld II

20 Onder roeren werd gelijktijdig (0,5 mol) 56 g a-methylvalino- nitr.il en 130 ral waterstofperoxide oplossing (30 % = 1,1 mol) aan 0,4 l ammonia (12 N) toegedruppeld. De oplossing werd dusdanig gekoeld dat de temperatuur niet hoger werd dan 30 ac. Er werd nog 2 uur geroerd, waarna met behulp van 1 g. palladium op kool de overmaat 25 peroxide werd gereduceerd. Het palladium op kool werd afgefiltreerd en de verkregen waterlaag ingedampt onder verlaagde druk (T < 40 bo. Er werd zo 48,3 g kristallijn a-methylvalineamide (75 %) verkregen. Eenzelfde resultaat kon worden verkregen uitgaande van een 50 % oplossing van <x-methylvalinonitril in tolueen.

30 Voorbeeld III-VIII

Op de wijze analoog aan voorbeeld I en II werden oc-methyl-a^aminozuuramiden en a-cycloalkyl-u-aminozuuramidep verkregen.

Λ/? n ' · C ./ y - - - * \ -ó-

Overeenkomstige resultaten werden geboekt indien de a-alkyl-aminonitrillen niet als zodanig, maar als oplossing in tolueen of alcohol werden toegevoegd. Soms is het mogelijk een a-alkyl-τα-• -aminonitril aan een mengsel van ammonia en waterstofperoxide toe te 5 voegen. De isolatie van de verschillende a-alkyl-a-aminozuuramiden \ geschiedde soms door indampen en soms door kristallisatie. Resultaten staan weergegeven in tabel 1. Hierbij moet worden opgemerkt, dat, aangezien de aminonitrillen niet eerst werden gezuiverd, alle opbrengsten over twee reactiestappen zijn berekend, namelijk de stap-10 pen beschreven in voorbeelden I en II.

Tabel 1

Voor- Amide Overall beeld *2 R1 opbrengst III a-methyl leucineamide 15 CH3 (H3C)2CH-CH2- 85 % IV a-methyl boterzuuramide

CH3 CH3—CH2— 70 X

V α-methyl fenylglycineamide

CH3 - C6H5- 75 X

20 VI α-methyl homofenylalanineamide CH3 c6h5-ch2-CH2- 80 % VII α-methyl (3,4-dimethoxy)fenylalanineamide CH3 3,4-<0CH3)2 C6H5-CH2- 80 % VIII 1-carbonzuurami de-1-ami no-cyclohexaan

25 -CH2-CH2-CH2-CH2-CH2- 60 X

<> 4 o δ y j - -

Claims (8)

1. Werkwijze voor de bereiding van a-amino-a-methylcarbonzuuramiden en a-amino-u-cycloalkylcarbonzuuramiden met als formule R2 0 . li Rj - C - C - NH2 5 Ah2 waarin R<j al dan niet gesubstitueerd alkyl, alkaryl, aryl, alkenyl, heteroalkyl of heteroaryl voorstelt en R2 methyl is, of samen met Rj een cycloalkyl vormt, door omzetting van de overeenkomstige arainonitrillen met behulp van waterstofperoxide onder basische 10 condities, met het kenmerk, dat de omzetting plaatsvindt in aan wezigheid van ammoniak.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de omzetting plaatsvindt in aanwezigheid van 2-6 mol waterstofperoxide per mol aminonitril.

3. Werkwijze volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat ongeveer 2,2 mol waterstofperoxide per mol aminonitril wordt toegepast.

4. 'Werkwijze volgens een der conclusies 1-3, met het kenmerk, dat deze wordt uitgevoerd onder toepassing van 3-12 mol ammoniak per aminonitril.

5. Werkwijze volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat deze wordt uitgevoerd onder toepassing van 5-8 mol ammoniak per mol arainonitril.

6. Werkwijze volgens een der conclusies 1-5, met het kenmerk, dat ' deze wordt uitgevoerd bij· een temperatuur tussen 0 en 50 ac.

7. Werkwijze volgens conclusie 6, met het kenmerk, dat deze wordt uitgevoerd bij een temperatuur tussen 25 én 45 ac,

8. Werkwijze vooor de bereiding van a-amino-a-methylcarbonzuuramiden of a-amino«Tt-cycloalkylcarbonzuuramiden zoals in hoofdzaak is beschreven en is toegelicht in de voorbeelden. 30 9. a-araino-u-methyl ca rbonzuurami den of α-amino-rs-cycloalkyl ca rbon zuurami den verkregen onder toepassing van één der conclusies 1-8. 3. r ' - ί