Способ получения -цистеина
Соеоэ Советских
Социалмстимвских
Республик (ii)7} 5018
ФМД @д-."ду ) (61) Дополнительный к патенту (22) ЗаявлЕно 07 10 77 (21) 2528006/23-04 (51) М. Кл. (23) Приоритет — (32) 09 10 76
Р 2645748.7
) P 26456928 (33) ФРГ
С 07 С 149/247
Государственный комитет
СССР
II0 делам изобретений н открытнй
Опубликовано 05,0280, Бюллетень Ме 5
Дата опубликования описания 05.02.80 (53) УДК 547.466.
07(088.8) Иностранцы
Фридрих Асингер (Австрия), Хериберт Офферманнс и Пауль Шерберих (ФРГ) (72) Авторы изобретения
Иностранная фирма
"Дегусса" (ФРГ) (71) Заявитель (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ 01 — ЦИСТЕИНА
НС=K
} Hg
НС С ь я
Изобретение относится к усовершенствованному способу получения 0L-цистеина, который находит широкое применение в биологии, медицине и сельском хозяйстве.
Известен способ получения 01-цистеина путем присоединения производных тиола, таких, как тиоуксусная или тиобензойная кислота, к
N-замешенным 2-аминоакриловым кислотам с последующим гидролизом образующегося
N S -диацетилцистеина (1) . l0
Недостатком этого способа является труднодоступность исходных N-замешенных 2-аминоакриловых кислот.
Известен также способ получения ОЬцистеина через производные тиазолина. В этом случае 1я иэ сложного эфира ссрина путем взаимодействия его с фенилтиоизоцианатом и последующей конденсации с тионилхлоридом получают
2-фенил-4-карбоксиметилтиазолин-2, который кислотным гидролизом переводят в 01-цис- щ теин (2).
Однако сравнительно низкий выход целевого продукта (около 50% в расчете на исходный сложный эфир серина) и использование труднодоступного сложного эфира серина делают этот способ непригодным для применения в пр промышленном масштабе.
Целью изобретения является упрощение процесса, повышение выхода и качества целевого продукта.
Поставленная цель достигается тем, что замещенный в положении 2 тиазолин-3 обрабатывают,цианистым водородом при темперутуре предпочтительно 10-50 С и полученный ти тиазолидин-4-карбонитрил подвергают гидролизу в присутствии минеральной кислоты, например серной, фосфорной или соляной.
Обычно используют 1,1-1,5 моля цианистого водорода на 1 моль тиазолина и 3-10 эквивалентов минеральной кислоты на 1 моль тиазолидин-4-карбонитрила.
Исходные замешенные в положении 2 тиазолины- 3 общей формулы где R| и R — одинаковые или разные, водород, алкил или алкенил с 1-12, прелпочтнтсль7150 но с 1-- ; атОГ(ВГ,I!1 !<г)(ер0((1> которые !.<агут образовывать зам < !(@To"..;кольцо, ц(тк??(3(тт кил или циклоалкенип> содерэ-,. .ащис пре,?т}очтитсльно до 6 атомюз углеоода> ар(ш, апилалкил или а}1 ><„J}ap}IJI, r оoдсрис;; ц(.!с (JJ)е I(!0 За IITGìfJ, угле!)Ода в ках(дом из анкил(3В (Г . и Вз не могут оба представлять собой водород), могут быть легко получены известными приемами, например Взаимодействием меркаптоацетальДсгиДс! с ОксОссc!)}(HcHIIJ(I и аммиаком или 1 р галогенацетальдсг(цза с оксосоедпненпями, сульфидами;!cT< i)ioz и аммиаком. Циа!.- .(сть и "=0;,-„opot) применяют в газообРаЗНОй Гвти:1(ИДК<З(< ФОРМЕ, В ВИДЕ РаетВОРа в воде итп1 Opof>i! II>Icc}IIx 1)астворите}(ях или 1 5 эке его (олуча?От пспосрецственно из соединений, }! Пт>1(т<, : "-. . !,;!, э ) !!ic ioт, с(1>т >с<""Т(>Л)10}3 (?тссС >< (. !O а тсl,, 1>т (!ii т(!. :;!: > т,)i!" В)<)Т,". т/ ?<И>тит<(ГТ(,i ii J (>т(0130!дом j)(!)О, Вс; t.:..óñ>ð растворитспя, ((а((р}}ь)ер В(эт(Ы 1 -;(т, т"(ТС.-,,;„:.;.,;" ()рта„:}ит(ССК}1Х рат", (Втор}!ТСЛЕц, ТаКИХ. К .К i, !}}Ij)T >j., СЛОЖ}1(>(Е II IIPO<;T!>!C З )1!Р>Ь}алифат!}песк!(с ил(-. ароматические, в случае Н(обкод(!Г.!О<;(!(.;;,ЧОГ;;тн>ЗОВЗНПЫЕ 3)ГЛЕ!э>от><)род(1, TCfL1jI(> 3 3,ъ"„Jf QJ и!3111)т>З(??>f Ti!!!ii * эс; ГИЕ}1}!СГ,;?>1)- !33 т <Г„;(т;-Са< И т)ат, ГВQ!3!! }.С-тя.,-1аиб!)ЛСС Ji> . <>т .! i-"с-- > т . !: i", 3. таCT(?!тсст",1 1 0-5(1 ( (> .:. ! 3C ) I(Тт!О> (.(Ой С :,ioi!!, } (В(!,)1>!v(C!), О)>3< àæ! ((3< Ц!С; <1 QTI0!(К(эй()3:: (1<0ЖГТ;::..Я, ССЧ((Р<ВК>ПIЮ ??Р()ВQUGT В С()яд(: .",. ::;! ), !!! >(}?, ., !!f жс т> В>т,!<3 00:I!! > J> т!ВС;Т(,3;",.-:,.; В; т> <. !.i;; <-.-";-Еспоо!! Z-ä 1 <1<1 да;и> НЕ(а()!СГ(.; Oii,;,:. i:.t l i!;-, --М(СОЦСj! XВЦГТ<((!1,. Зс, .Ч .Ц". i! (!-с-; . .<В)3<т(эии! <)В< iJ, I ! <1" т<т ) " "i!" !,1 i!I(1<Т>3 !if
}т<)(Т Обмти;Р, ",-т."С> та Ст си (01 "тт?,><Ы ; .-Ис-С!(>т, на?<0}пi(с э .: .t„°:, .j!)0<,т<* т. )1! <<(и .>ТВ10(" t!Á JIoTbI iIo <33<(с>(!<с((и<а к T! j;"t oi(}1}l!J}H-4-ка (эбо? И(т(эилу..Г1у<(p(;:. Все. о и(1 ..10 ь тиазови i(((i" 4-карбонитр(гла брать ((()и.",(с!)И(3 2-20 молей Воды и -10 зквива?(с1? !ОВ кислоты. ! СМПЕ!эатт<Р<1, IIP И!Т<)13. Т>т(ВСТВ >>Т(Э. щИХ В <ЭСВК}(ИИ, И СоотНОШ ГИИ1 М Эт(ц. }11!<М)(. Наиболес пре)}Почтительно проводить !)еакци}о при 50-!10 (,. Может оказаться целесообразным кап(паап 1эсакцию лрп низкой температуре> а ЗаТЕМ 110 31!. Pt. П!)ОТC!<. — (I(ИЯ РСВКЦИИ 1?QBJ>IПЯВТЬ ее. Давпс!В(. ", (Ожио Ва,эвт!РОВат? т. IJIIIj)OI(JIX ПРСДСЛа.;. ИО ЛУ<ППС ПРОВОДИТЬ ГИДРОЛИЗ T!P(! ат .> КОС()с)С(Э((О Г>(дс113(!СИИ(1. П1)И ИСПОПЬЗОВапl(И летучих Вещсст(1 необходимо работать при поВыше)(пом давpc?IH)*,, с00(1)стствучо(цем температуре, при которой проводитс(} реакция. 8 4 Из образующейся реакционной смеси DL-цисте}ш может быль выделен различными способами В виде соли или свободного основания. Например, отгонкой растворителя (в случае нссбходимости при пониженном давлении), зкстракцией остатка, предпочтительно алифатическим спиртом, в частности метанолом, этаколом или пропан-2-слом, и упариванием экстракта (в случае необходимости при пониженном давле}пти) получают D,L-цистеин в виде соли минеральной кислоты. При нейтрализации экстракта основанием, например триэтиламином, из него можно выделить свободный 01-цистеин. При этом образуется (=цистеин такой высокой степени чистоты, что e!.o можно непосредственно, без дополнительной очистки применять для любых целей. I3i р и м е р 1. Через смесь, состоящую из )03 г (0,7 моль, ыеркалтоацетальдегида и 116 г (2,0 моль) ацетона, пропуска(от до полного растворения альдегида и затем в течение еще 30 мин газообразный аммиак, поддерживая температуру 15-25 С. Получают две жидкие фазы, — более тяжелая из которых содержит 2,2-диметилтиазолин-3. Его отделяют перегонкой, т.кип, 40-42 С/16 мбар. К раствору 115 г (1,0 моль) 2,2-диметил11}азо?1(И(а-3 В 250 мл диэтилового эфира дооавляют по каплям 30 г (1,1 моль) жидкого цианистого Водорода. При добавлении и в течение последу}ощих 60 мин поддерживают темт(ературу 10-20 С, Затем при охлаждении ,!i! 5-10 С через смесь пропускают хлористый ,водород ДО тех пор, пока образующийся 2,2-}i>j>!ìcò!3ëòèàçoëèäèí-4-карбонитрил. не выпадает в осадок в виде гидрохлорида, Полуо пьют оеспветиые кристаллы> т.пл. 125-128 С, Выход,"70 г (95% (тиазолин). 160 г (0,9 моль) гидрохлорида 2,2-диметил(иазо?ащии-4-карбонитрила смешивают с 500 мл ко!птентрированной соляной кислоты, кипятят (2 1 с обратным холодиль}п}ком без доступа кислорода Воздуха (продувка азотам), обес)твечивают активированным углем и у<паривают досуха при пониже}п}ом давлении. Остаток экстрагируют метанолом. К экстракту добавляют тризтиламэ}н до рН 5,0. При этом ОА-цистеин выпадает в осадок. Выход 85 r (78% на исходный гицрохлорид), т.разл. 210-.217 С, продукт не содержит примесей. Пример 2. Смешивают раствор 67 г (1>.2 моль) гицросульфида натрия в 100 мл воды с 87 г (15 моль) ацетона, добавляют по каплям 175 r 45%-ного водного раствора хлорацетальдегида (1,0 моль) и одновременно пропускают аммиак, поддерживая температуру 15-25 С. Подачу аммиака продолжают до тех пор, пока не прекратится выделение тепла за счет протекания реакции, Из реакционной ЦНИИПИ Заказ 9324/62 Подписное Тираж ч95 Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул, Проектная, 4 5 7 смеси выделяют образовавшийся 2,2-диметилтиазолин-3 в виде маслянистой жидкости, которую перегоняют. Т.кип. 40-45 С/16 мбар, Далее проводят те же операции, что и в примере 1, но применяют 2,2 — диметилтиазолин-3 в 200 мл метанола и реакционную смесь смешивают с 800 мл концентрированной соляной кислоты. Смесь нагревают сначала в атмосфере азота до отгонки всего метанола, кипятят затем 12 ч с обратным холодильником и упаривают досуха при пониженном давлении. Остаток экстрагируют этанолом, к экстракту добавляют триэтиламин до рН 5,0. Выход 130 r (83% на 2,2-диметилтиазолин-3). Полученный 0А -цистеин, т.раэл. 213-217 С, не содержит примесей. Пример 3. К раствору 155 г ;,(t,0 моль) 2,2-пентаметилентиазолина-3 в 300 мл диэтилового эфира добавляют по капля 32 г (1,2 моль) жидкого цианистого водорода. При добавлении и в течение последующих 60 мик поддерживают температуру 10-20 С. Затем растворитель отгокяют. Выход 2,2-пентаметилентиазолидин-4-карбокитрила 180 г (99% на исходный тиазолин) . 2,2- Пентаметилентиазолидин-4-кар бонитрил смешивают с 600 мл концентрированной соляной кислоты, выдерживают 8 ч при 50-60 С и перемешивают, добавляют 600 мл воды и кипятят 4 ч с обратным холодильником без доступа кислорода воздуха (продувка азотом). Смесь упаривают досуха при пониженном давлении, остаток экстрагируют метанолом, добавляют триэтиламин до рН 5,0. При этом 0А-цистеин выпадает в осадок. Выход 95 г (78% на исходный 2,2-пентаметилен-тиазолин-3) Полученный D,i -цистеин, т.разл. 209-215 С, не содержит примесей. Пример 4. Проводят те же операции, что и в примере 1, применяя 129 г (1 0 моль) 2-метил-2-этилтиазолина-3, 250 мл диэтилового эфира и 30 r (1,1 моль) цианистого водорода. Выход 2-метил-2-этилтиазолидин-4-карбонитрила 152 r (97% на исходный тиазолик). 78 r (0,5 моль) 2-метил-2-этилтиазолидик-4-карбонитрила смешивают с 400 мл метанола, насыщенного хлористым водородом, выдерживают при 40-50 С и перемешивают, разбавляют 500 мл 10%-ной соляной кислоты, нагревают до температуры, при которой метанол отгоняется, и кипятят 4. ч с обратным холодильником. Дальнейшую переработку реакционной смеси проводят, как в примере 3. Выход 0А-цистеина 49 г (80% на исходный тиазолин). При м ер 5.К раствору115 г (1,0 моль) 2, 2-диметилтиазолина-3 в 200 мл 15018 б метанола добавляют 150 г 20%-ного водного раствора цианистого водорода (1,1 моль). Реакцию проводят при 20-25 С. Добавляют 300 г 95%-ной серной кислоты, перемешивают 8 ч при 30-40 С, разбавляют 200 мл воды и выдерживают 6 ч при 100 С. К смеси добавляют гидроокись кальция до рН 5,0, сульфат кальция отфильтровывают и фильтрат упаривают досуха. Остаток перекристаллизовывают из метанола. Выход 0,1.-цистеина 42 г (68% на исходный тиазолин) . Пример 6. Процесс проводят, как в примере 3, ко в качестве исходного соединения применяют 143 г (1,0 моль) 2,2-диэтилтиазолина-3. Выход D,1 --цистеина 96 . (79% на исходный тиазолик) . Пример 7. Процесс проводят, как в примере З,используя 101 г (1 0 моль) 2-метилтиазолина-3 в 200 мл этанола и 27 г (1,0 моль) цианистого водорода. Выход D,1-цистеина 85 г (70% на исходный тиазолин). Пример 8. Проводят опыт, как в примере 3, но в качестве исходного соединении применяют 163 г (1 0 моль) 2-фенилтиазолина-3. Выход D,L-цистеина 77 r (64% на исходный тиазолнн) . Фо р мул а изобретения 1. Способ получения 04-цистеина из производных тиазолина с применением реакции гидролиза в присутствии минеральных кислот, отличающийся тем, что, с целью упрощения процесса и повышения выхода и качества целевого продукта, замещенный в положении 2 тиазолин-3 обрабатывают цианистым водородом при температуре предпочтительно 10-50 С и полученный тиазолидин-4-карбонитрил подвергают гидролизу. 2. Способ по ц.1, отличающийся тем, что цианистый водород применяют в количестве 1,1-1,5 моля на 1 моль тиазолина. 3, Способ по п1, отличающийся тем, что на 1 моль тиазолидик-4-карбонитрила берут 3-10 эквивалентов минеральной кислоты. 4. Способ по пп.1 -3, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что в качестве минеральной кислоты используют серную, фосфорную или соляную кислоту, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Н. Behr inger Synthese der Cyst ins. 8er., 81, 326, 1948. 2. 0.F. E11iott. Conversion of 01 — serine into inactive cystine. Ber., 162, 658, 1948 (прототип), 
