Способ получения фосфорных эфиров тиамина

 

Использование: получение фосфорных эфиров тиамина. Сущность изобретения: продукт фосфотиамин, выход 42 Реагент 1: тиамин-мононитрат. Реагент 2: P₂O₅, H₃PO₄ Условия реакции: в присутствии RCONH₂ где R-H, NH₂, C₄H₂₄₊₁ при n=1-4 и при повышенной температуре.

Изобретение относится к органической химии, конкретно к способам получения фосфорных эфиров тиамина, которые (а именно фосфотиамин и гидрохлорид кокарбоксилазы) применяются в медицине как лекарственные препараты.

Известен способ получения фосфорных эфиров тиамина фосфорилированием тиамина-хлорида пирофосфатом натрия в присутствии избытка ортофосфорной кислоты. Процесс фосфорилирования протекает неизбирательно, вследствие чего образуется смесь фосфорных эфиров тиамина, состоящая из тиамина-0-монофосфата (фосфотиамина), тиамина-0-дифосфата (кокарбокси- лазы) и тиамина-0-трифосфата. Полученную смесь фосфорных эфиров тиамина разделяют хроматографированием на ионобменной смоле. Фракции элюата, содержащие, соответственно, тиамин-0-монофосфат, тиамин-0-дифосфат и тиамин-0-трифосфат, упаривают и из остатка после упаривания ацетоном или этиловым спиртом осаждают в кристаллическом виде соответствующий фосфорный эфир тиамина [1] Недостатком описанного способа является использование пирофосфата натрия, поскольку пирофосфорная кислота и ее соли трудно доступны в промышленном масштабе.

Известен также способ получения фосфорных эфиров тиамина фосфорилированием тиамина-хлорида хлорокисью фосфора в присутствии ортофосфорной кислоты. Как и предыдущий способ он отличается неселективностью процесса фосфорилирования. Полученная смесь фосфорных эфиров тиамина может быть разделена на отдельные компоненты хроматографированием на ионообменной смоле, как это описано выше [2] Недостатком способа является использование значительных количеств хлорокиси фосфора, так как при ее взаимодействии с ортофосфорной кислотой образуются большие объемы газообразного хлористого водорода.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является способ получения фосфорных эфиров тиамина фосфорилированием тиаминахлорида фосфорилирующей смесью, приготовленной из фосфорного ангидрида и ортофосфорной кислоты. Данный процесс фосфорилирования, как и вышеописанные, также протекает неселективно и приводит к образованию смеси фосфорных эфиров тиамина. Из полученной смеси хроматографированием на ионообменной смоле выделяют в чистом виде тиамин-0-монофосфат, тиамин-0-дифосфат и тиамин-0-трифосфат [3] Недостатком указанного способа является использование в качестве исходного сырья тиамина-хлорида, который относится к трудно доступным продуктам.

Предложенное техническое решение позволяет получать фосфорные эфиры тиамина из тиамина-мононитрата фосфорилированием его смесью фосфорного ангидрида и ортофосфорной кислоты.

Достигается это тем, что фосфорилирование тиамина-мононитрата проводят в присутствии амидов карбоновых кислот общей формулы RCONH₂, где R H, NH₂, C_nH_2n+1 при n=1-4, при молярном соотношении амида карбоновой кислоты и тиамина-мононитрата от 0,5:1 до 2:1.

Использование тиамина-мононитрата дает возможность обеспечить промышленное производство фосфорных эфиров тиамина (фосфотиамина, кокарбоксилазы) более доступным сырьем, чем тиамин-хлорид. Известно, что тиамин-мононитрат используют в промышленности как полупродукт для производства тиамина-хлорида.

Амиды карбоновых кислот предотвращают окисление тиамина-мононитрата и фосфорных эфиров тиамина в процессе фосфорилирования. Экспериментально установлено, что процесс фосфорилирования тиамина-мононитрата сопровождается образованием окислов азота вследствие разложения азотной кислоты, высвобождающейся из тиамина-мононитрата под влиянием кислотой реакционной среды. При этом разложение азотной кислоты протекает с высокой скоростью в процессе фосфорилирования под влиянием повышенной температуры. Образующиеся окислы азота легко вступают в реакцию дезаминирования амидов карбоновых кислот, в ходе которой они связываются и таким образом выводятся из реакционной среды. В отсутствие амидов карбоновых кислот под влиянием накапливающихся в реакционной среде окислов азота протекают процессы глубокого окисления тиамина-мононитрата и фосфорных эфиров тиамина.

Снижение количества амида карбоновой кислоты в реакционной смеси ниже нижнего предела приводит к тому, что в процессе фосфорилирования не удается полностью связать образующиеся окислы азота и предотвратить окислительную деструкцию тиамина-мононитрата и фосфорных эфиров тиамина. Использование количеств амида карбоновой кислоты, превышающих верхний предел, нецелесообразно, поскольку и с меньшими количествами достигается эффект практически полного подавления побочного окислительного процесса.

Сущность предлагаемого способа состоит в том, что к смеси фосфорного ангидрида и ортофосфорной кислоты при нагревании прибавляют амид карбоновой кислоты и затем постепенно тиамин-мононитрат, реакционную массу выдерживают при повышенной температуре и охлаждают. Образовавшуюся смесь фосфорных эфиров тиамина растворяют в дистиллированной воде и хроматографированием на ионообменной колонке разделяют на отдельные компоненты тиамин-0-монофосфат (фосфотиамин), тиамин-0-дифосфат (кокарбоксилазу) и тиамин-0-трифосфат. При достаточно высокой степени чистоты выход целевых продуктов из тиаминамононитрата не ниже, чем из тиамина-хлорида, который в настоящее время используют как исходный продукт в производстве фосфотиамина и кокарбоксилазы.

П р и м е р 1. К 99 г 85%-ной ортофосфорной кислоты постепенно при перемешивании прибавляют 132 г фосфорного ангидрида, не допуская повышения температуры выше 100^оС, и выдерживают при температуре 100^оС в течение 1 ч. К приготовленной таким образом фосфорилирующей смеси при той же температуре прибавляют 9 г карбамида, перемешивают до полного растворения и затем постепенно прибавляют 38 г тиамина-мононитрата (36,5 г 100%-ного вещества), выдерживают при 100^оС в течение 1 ч. При этом наблюдается выделение бесцветного газа. Реакционная масса принимает светло-коричневую окраску. По окончании выдержки ее охлаждают в бане со льдом. По мере охлаждения она становится вязкой и с трудом перемешивается. Охлажденную реакционную массу растворяют в 550 мл холодной дистиллированной воды, поддерживая температуру при растворении около 0^оС.

Полученный раствор, содержащий смесь фосфорных эфиров тиамина, нейтрализуют и с целью хроматографического разделения направляют на ионообменную колонку, заполненную катионитом КУ-23 в Н⁺-форме. Пропуская раствор через колонку, наносят фосфорные эфиры тиамина на катионит. Хроматографическое разделение фосфорных эфиров тиамина проводят, последовательно пропуская через колонку 0,05 н. ацетатные буферные растворы с рН 2,5 и 4,3. Первый буферный раствор элюирует с колонки тиамин-0-трифосфат, второй тиамин-0-дифосфат. На катионите остается тиамин-0-монофосфат.

Первую фракцию элюата упаривают в вакууме при температуре не выше 20^оС, к упаренному раствору прибавляют 10-кратное по объему количество абсолютного этилового спирта и выдерживают при температуре около 0^оС. Выпавший осадок отделяют фильтрацией и высушивают в вакууме. Получают 7,1 г тиамина-0-трифосфата (6 г 100%-ного вещества). Выход 10,7% теоретического, считая на тиамин-мононитрат.

Вторую фракцию элюата также упаривают в вакууме при температуре не выше 20^оС, упаренный раствор подкисляют концентрированной соляной кислотой, прибавляют 10-кратное по объему количество абсолютного этилового спирта и выдерживают при температуре около 0^оС. Выпавший осадок отделяют фильтрацией и высушивают в вакууме. Получают 13,8 г гидрохлорида тиамина-0-дифосфата (гидрохлорида кокарбоксилазы) или 13,5 г в пересчете на 100%-ное вещество. Выход 26,3% теоретического, считая на тиамин-мононитрат.

П р и м е р 2. К 99 г 85%-ной ортофосфорной кислоты постепенно при перемешивании прибавляют 132 г фосфорного ангидрида, не допуская повышения температуры выше 100^оС, и выдерживают при 100^оС в течение 1 ч. К приготовленной таким образом фосфорилирующей смеси при той же температуре прибавляют 7 г формамида и затем постепенно прибавляют 38 г тиамина-мононитрата (36,5 г 100% -ного вещества), выдерживают при температуре 100^оС в течение 1 ч. При этом наблюдается выделение бесцветного газа. Реакционная масса принимает светло-коричневую окраску. По окончании выдержки ее охлаждают до 60^оС и растворяют в 550 мл дистиллированной воды. Полученный кислый раствор, содержащий смесь фосфорных эфиров тиамина и ортофосфорную кислоту, нагревают при температуре 90^оС в течение 6 ч с целью гидролиза тиамина-0-дифосфата и тиамина-0-трифосфата до тиамина-0-монофосфата. Горячий раствор осветляют активированным углем, охлаждают до температуры 25^оС и прибавляют к 7-кратному по объему количеству ацетона. После выдержки при температуре около 0^оС выпавший осадок отделяют фильтрацией и высушивают в вакууме. Продукт дважды кристаллизуют из 50%-ного этилового спирта, используя 5-кратные по объему количества растворителя. После второй кристаллизации продукт высушивают в вакууме. Получают 22,2 г фосфорнокислого тиамина-0-монофосфата (фосфотиамина) или 20,7 г в пересчете на 100%-ное вещество. Выход 42% теоретического, считая на тиамин-мононитрат.

П р и м е р 3. Процесс проводят, как описано в примере 2, с теми же количествами реагентов и с тем лишь отличием, что вместо 7 г формамида используют 15 г амида валериановой кислоты. Получают 17,3 г фосфорнокислого тиамина-0-монофосфата (фосфотиамина) или 15,4 г в пересчете на 100%-ное вещество. Выход 31,2% теоретического, считая на тиамин-мононитрат.

Формула изобретения

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФОСФОРНЫХ ЭФИРОВ ТИАМИНА фосфорилированием соли тиамина смесью фосфорного ангидрида и ортофосфорной кислоты, отличающийся тем, что в качестве соли тиамина используют тиамин-мононитрат и процесс фосфорилирования проводят в присутствии амидов карбоновых кислот общей формулы RCONH₂, где R H, NH₂, C_nH_2n+1 при n 1-4, при молярном соотношении амида карбоновой кислоты и тиамина-мононитрата от 0,5:1 до 2:1.