Proceso para la preparación de monohidrato de N-acetil-D-manosamina.

Un proceso para la preparación de monohidrato de N-acetil-D-manosamina en forma cristalina con una pureza superior al 98 % que tiene la fórmula

(I)**Fórmula**

comprendiendo dicho proceso la cristalización selectiva mediante siembra de una mezcla de partida de N-acetil-Dglucosamina y N-acetil-D-manosamina con monohidrato de N-acetil-D-manosamina.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/EP2007/054813.

Solicitante: INALCO S.P.A..

Nacionalidad solicitante: Italia.

Dirección: VIA CALABIANA 18 20139 MILAN ITALIA.

Inventor/es: CIPOLLETTI, GIOVANNI, TAMERLANI, GIANCARLO, LOMBARDI,ILARIA, BARTALUCCI,DEBORA.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > QUIMICA ORGANICA > AZUCARES; SUS DERIVADOS; NUCLEOSIDOS; NUCLEOTIDOS;... > C07H1/00 (Procesos para la preparación de derivados de azúcar)
  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > QUIMICA ORGANICA > AZUCARES; SUS DERIVADOS; NUCLEOSIDOS; NUCLEOTIDOS;... > Compuestos que contienen radicales sacárido esterificados... > C07H13/04 (que tienen los radicales carboxilo esterificantes unidos a átomos de carbono acíclicos)

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Fragmento de la descripción:

Proceso para la preparación de monohidrato de N-acetil-D-manosamina

Campo de la invención

La presente invención se refiere al campo de la síntesis de azúcares, y en particular a un proceso para la preparación de monohidrato de N-acetil-D-manosamina que tiene la fórmula (I) presentada más adelante.

Técnica anterior

La N-acetil-D-manosamina es un intermedio específico para la síntesis de ácido N-acetil-neuramínico [A1] que, a su vez, es el material de partida útil para la síntesis de diversos principios activos, en particular de productos antivíricos.

El ácido N-acetil-neuramínico es un ácido siálico que existe como componente de mucolípidos y mucoproteínas, y como componente de oligosacáridos que se pueden encontrar, por ejemplo, en la leche en pequeñas cantidades.

Por tanto existe la necesidad de producir ácido N-acetil-neuramínico de forma sintética y, así, tener una gran disponibilidad de productos tales como N-acetil-D-manosamina, a partir de la cual se obtiene el ácido.

Hasta la fecha se han descrito en la bibliografía diversos métodos para la síntesis de N-acetil-Dmanosamina, de forma enzimática, fermentativa o química.

Entre los métodos de síntesis enzimática es muy conocido, por ejemplo, la interconversión de N-acetil-Dglucosamina en N-acetil-D-manosamina usando la N-acetil-D-glucosamina-2-epimerasa, como se presenta, por ejemplo, en Lee, Jeong-Oh y col. en Enzyme and Microbial Technology 2004, 35 (2-3) , 121-125.

En la solicitud de patente internacional número WO 00/52138 se informa de un ejemplo de síntesis de Nacetil-D-manosamina mediante la fermentación con Klebsiella pneumoniae usando N-acetil-D-glucosamina como sustrato.

Entre los métodos de síntesis química en la bibliografía se informa de la epimerización alcalina de N-acetilD-glucosamina a pH > 9 usando diferentes bases tales como hidróxido de sodio o de potasio o una resina de intercambio iónico tal como Duolite® A113, como se describe en la solicitud de patente internacional número WO 94/29476. En la bibliografía también se describen otros métodos similares de síntesis química que usan otras bases tales como hidróxido de calcio o una resina básica.

Un método sintético químico diferente se describe en Mack, Hans y col. Carb. Res., 1988, 175 (2) , 311-16 que consiste en la ciclación del producto del 2-acetamida-2-desoxi-D-glucopiranósido al derivado de oxazolina, su posterior hidrólisis a 2-acetamida-2-desoxi-5, 6-O-isopropiliden-D-glucofuranosa y la isomerización mediante tratamiento con la resina básica Amberlite® IRA-68 en 2-acetamida-2-desoxi-D-manosa. Este método consume gran cantidad de tiempo, es laborioso y difícil de explotar a nivel industrial.

Una síntesis química adicional de la N-acetil-D-manosamina se describe en la patente europea número 0 385 287; esta síntesis requiere la reacción del derivado de N-acetil-D-glucosamina con un iluro de fósforo (reacción de Wittig) y la epimerización al derivado olefínico correspondiente que a continuación se oxida con ozono hasta el derivado de manosamina. Este proceso requiere el uso de reactivos y disolventes que dificultan la producción a gran escala.

Spivak C. T. y col., JACS 1959, 81, 2403-2404 describe un proceso para la preparación de monohidrato de N-acetil-D-manosamina en forma cristalina partiendo de N-acetil-D-glucosamina, comprendiendo dicho proceso la cristalización selectiva de N-acetil-D-manosamina a partir de una mezcla de reacción en la que la N-acetil-Dglucosamina sin reaccionar se ha extraído previamente.

El documento WO 94/29476 desvela un proceso para la preparación de una mezcla de N-acetil-Dmanosamina y N-acetil-D-glucosamina partiendo de N-acetil-D-glucosamina, comprendiendo dicho proceso la cristalización selectiva de N-acetil-D-glucosamina para producir una mezcla enriquecida en N-acetil-D-manosamina.

Además, todas las síntesis químicas que conoce el solicitante de N-acetil-D-manosamina a partir de Nacetil-D-glucosamina dan como producto final la N-acetil-D-manosamina no pura, sino una mezcla enriquecida en Nacetil-D-manosamina que permanece en la solución junto con las impurezas de reacción y con una cantidad significativa de N-acetil-D-glucosamina.

Por tanto, aún existe la necesidad de disponer de un proceso de preparación químico de N-acetil-D

manosamina, que se pueda producir a escala industrial y que sea adecuado para la preparación de este azúcar con un alto grado de pureza.

Sumario de la invención

Ahora el solicitante ha encontrado un proceso para la preparación de monohidrato de N-acetil-Dmanosamina que tiene la fórmula (I) presentada a continuación en este documento, que es particularmente simple y económico, y permite superar las desventajas mencionadas anteriormente para los procesos conocidos, mediante la síntesis de monohidrato de N-acetil-D-manosamina en forma cristalina con una pureza superior al 98 %.

Por tanto el objeto de la presente invención es un proceso para la preparación de monohidrato de N-acetilD-manosamina en forma cristalina con una pureza superior al 98 % que tiene la fórmula (I)

** (Ver fórmula) **

comprendiendo dicho proceso la cristalización selectiva mediante la siembra de una mezcla de N-acetil-Dglucosamina y N-acetil-D-manosamina con monohidrato de N-acetil-D-manosamina.

Un objeto adicional de la invención es el uso de monohidrato de N-acetil-D-manosamina obtenido mediante 20 dicho proceso anterior, para la preparación de ácido N-acetil-neuramínico.

Las características y ventajas de la presente invención se describirán mejor en la siguiente descripción detallada.

Descripción detallada de la invención

En la siguiente descripción las abreviaturas NAG, NAM y NANA se usarán para indicar respectivamente los compuestos N-acetil-D-glucosamina, N-acetil-D-manosamina y ácido N-acetil-neuramínico.

En el presente proceso se puede obtener monohidrato de NAM usado como material de siembra, por ejemplo, siguiendo el procedimiento de preparación descrito en Chava Telem Spivak y col. J. Am. Chem. Soc. Vol. 81, 2403-2404.

De acuerdo con una realización preferida del presente proceso, la siembra se lleva a cabo añadiendo una cantidad de monohidrato de NAM comprendida entre el 0, 5 % y el 5 % en peso con respecto al peso total de la NAG y la NAM en la mezcla de partida, y la filtración del producto sólido obtenido de esta manera después de un tiempo comprendido entre 0, 5 y 2 horas.

Los resultados óptimos en términos de pureza del monohidrato de NAM se obtienen con una cantidad del 40 material de siembra igual al 2, 6 % en peso con respecto al peso total de la NAG y la NAM en la mezcla de partida, y la filtración del producto sólido obtenido, después de un tiempo de 1 hora y 50 minutos desde la siembra.

La mezcla de partida preferentemente consiste en una mezcla de NAG y NAM en la que la relación molar de NAG:NAM está comprendida entre 55:45 y 90:10; esta mezcla preferentemente se suspende en una mezcla de 45 n-propanol:agua que tiene una relación volumétrica entre 80:20 y 90:10, y la suspensión obtenida de esta forma opcionalmente se somete a filtración en caliente antes de la siembra.

De acuerdo con una realización preferida del presente proceso, se obtiene la mezcla de partida de NAG y NAM mediante epimerización catalizada por una base de NAG hasta que se consigue el equilibrio de epimerización 50 entre la NAG y la NAM, seguido por dos etapas de cristalización posteriores de la NAG sin reaccionar, obteniendo finalmente una mezcla de NAM y NAG sobre la que se lleva a cabo la cristalización selectiva mediante siembra.

Dicha reacción... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Un proceso para la preparación de monohidrato de N-acetil-D-manosamina en forma cristalina con una pureza superior al 98 % que tiene la fórmula (I)

** (Ver fórmula) **

comprendiendo dicho proceso la cristalización selectiva mediante siembra de una mezcla de partida de N-acetil-Dglucosamina y N-acetil-D-manosamina con monohidrato de N-acetil-D-manosamina. 10

2. El proceso de acuerdo con la reivindicación 1, en el que dicha siembra se lleva a cabo añadiendo una cantidad de monohidrato de N-acetil-D-manosamina entre el 0, 5 % el 5 % en peso con respecto al peso total de la N-acetil-Dglucosamina y la N-acetil-D-manosamina en la mezcla de partida, y la filtración del producto sólido obtenido de esta manera después de un tiempo comprendido entre 0, 5 y 2 horas.

3. El proceso de acuerdo con la reivindicación 2, en el que dicha siembra se lleva a cabo añadiendo una cantidad de monohidrato de N-acetil-D-manosamina del 2, 6 % en peso con respecto al peso total de la N-acetil-D-glucosamina y la N-acetil-D-manosamina en la mezcla de partida y filtrando el producto sólido obtenido de esta manera después de un tiempo de 1 hora y 50 minutos desde la siembra.

4. El proceso de acuerdo con la reivindicación 1, en el que dicha mezcla de partida consiste en una mezcla de Nacetil-D-glucosamina y N-acetil-D-manosamina en la que la relación molar de N-acetil-D-glucosamina:N-acetil-Dmanosamina está comprendida entre 55:45 y 90:10.

5. El proceso de acuerdo con la reivindicación 4, en el que dicha mezcla de N-acetil-D-glucosamina y N-acetil-Dmanosamina se suspende en una mezcla de n-propanol:agua que tiene una relación volumétrica entre 80:20 y 90:10, y se somete a una filtración en caliente opcional antes de la siembra.

6. El proceso de acuerdo con la reivindicación 1, en el que dicha mezcla de N-acetil-D-glucosamina y N-acetil-D

manosamina se obtiene mediante epimerización catalizada por una base de N-acetil-D-glucosamina hasta que se consigue el equilibrio de epimerización entre la N-acetil-D-glucosamina y la N-acetil-D-manosamina, seguido de dos etapas de cristalización posteriores de la N-acetil-D-glucosamina sin reaccionar, obteniendo en última instancia dicha mezcla de N-acetil-D-glucosamina y N-acetil-D-manosamina.

7. El proceso de acuerdo con la reivindicación 6, en el que dicha epimerización se lleva a cabo en agua a una temperatura entre 30 y 80 º C, en presencia de una base orgánica.

8. El proceso de acuerdo con la reivindicación 7, en el que dicha base orgánica se selecciona del grupo constituido por trietilamina, diisopropilamina, N-etilbutilamina, N, N, N, N-tetrametiletilendiamina, N-metilpiperazina y 40 dietanolamina.

9. El proceso de acuerdo con la reivindicación 8, en el que dicha base orgánica es trietilamina.

10. El proceso de acuerdo con la reivindicación 7, en el que dicha epimerización se lleva a cabo suspendiendo N45 acetil-D-glucosamina en una cantidad de agua igual a 1, 6 volúmenes.

11. El proceso de acuerdo con la reivindicación 7, en el que dicha base orgánica se encuentra en una cantidad comprendida entre el 0, 5 y el 10 % molar con respecto a los moles de N-acetil-D-glucosamina.

12. El proceso de acuerdo con la reivindicación 11, en el que dicha base orgánica se encuentra en una cantidad igual al 2, 3 % molar con respecto a los moles de N-acetil-D-glucosamina.

13. El proceso de acuerdo con la reivindicación 6, en el que la N-acetil-D-glucosamina obtenida a partir de dichas dos etapas de cristalización posteriores se lava con mezclas de n-propanol:agua a una relación de entre 80:20 y 8

90:10, y/o n-propanol y los lavados de la primera cristalización se añaden al filtrado antes de la cristalización posterior.

14. El proceso de acuerdo con la reivindicación 6, en el que la primera de dichas dos etapas de cristalización posteriores de la N-acetil-D-glucosamina sin reaccionar se lleva a cabo después de la neutralización de la base usada para catalizar la reacción de epimerización con una cantidad adecuada de ácido, la concentración de la mezcla de reacción hasta que se obtiene un precipitado denso mediante refrigeración lenta, y a partir de este precipitado se cristaliza una primera porción de N-acetil-D-glucosamina y se recupera por filtración.

15. El proceso de acuerdo con la reivindicación 14, en el que dicho ácido es ácido acético.

16. El proceso de acuerdo con la reivindicación 6, en el que la segunda de dichas dos etapas de cristalización posteriores de la N-acetil-D-glucosamina sin reaccionar se lleva a cabo concentrando el filtrado que procede de la primera de dichas etapas de cristalización, añadiendo el lavado del producto de dicha primera cristalización y añadiendo una siembra adecuada de N-acetil-D-glucosamina recuperada por filtración.