AT394854B - Verfahren zur herstellung von n-l-alpha-aspartyl-l-phenylalanin(nieder)alkylestern - Google Patents

Description

AT 394 854 B N-a-Aspartyl-L-phenylalanin(nieder)alkylester, insbesondere N-L-a-Aspartyl-L-phenylalanin-l-methylester (Aspartam) sind kalorienarme, gut verträgliche Süßstoffe.

In der Literatur sind zahlreiche Verfahren zur Herstellung von α-Aspartam beschrieben. Die meisten davon sind entweder für die Herstellung in größerem Maßstab zu teuer oder sie sind nicht spezifisch und führen zu einem Gemisch von a- und ß-Aspartam. Bekannte technische Verfahren zur Herstellung von a-Aspartam und Homologen laufen über ein am N-geschütztes oder ungeschütztes L-Asparaginsäureanhydrid, das mit dem L-Phenylalanin(nieder)alkylester umgesetzt wird (vgl. US-PS 3,933.781). Dabei wird eine Mischung der a- und ß-Form des (geschützten) Produkts erhalten. Da nur die α-Form des Endproduktes als Süßstoff brauchbar ist, wird die Ökonomie der Herstellung durch nicht unterdrückbare Bildung der ß-Form stark vermindert.

Die wenigen in der Literatur beschriebenen selektiven Verfahren zur Herstellung von Niederalkylestem des a-L-Aspartyl-L-phenylalanins sind auf Grund ihrer aufwendigen Schutzgruppentechnologie oder auf Grund der teuren verwendeten Kondensationsmittel für eine großtechnische Anwendung zu kostspielig.

Selektive Methoden zur Herstellung von α-Aspartam beruhen z. B. auf der Verwendung von L-Asparaginsäure-N-thiocarboxyanhydrid als Zwischenprodukt [Vinick et al; THL 23 (13), 1315 (1982); US-PS 4,256.897]. Dieses Verfahren hat den Nachteil intensiver Geruchsbelästigung für einen Nahrungsmittelbestandteil.

Weiters beschreiben z. B. Davey et al, J. Chem. Soc. (Org.) 1966 (5)/555 a-Trichloiphenyl-ß-benzyl-N-benzyloxycarbonyl-L-aspartat als selektives α-aktiviertes geschütztes Asparaginsäurederivat. Eine ähnliche Synthese, basierend auf α-p-Nitrophenyl-ß-benzyl-N-benzyloxycarbonyl-L-aspartat, ist in der FR-PS 1,577.545 beschrieben. Der entscheidende Nachteil der beiden genannten selektiven Methoden ist der hohe Aufwand für die Herstellung des N-carbobenzoxygeschützten asymmetrischen Diesters von L-Asparaginsäure.

Die vorliegendeErfindungbeschreibtein selektives und auch wirtschaftlich vertretbares Verfahren zur Herstellung vonN-L-a-Aspartyl-L-phenylalanin(nieder)alkylestem.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von N-L-a-Aspartyl-L-phenylalanin(nieder)alkylestem ist dadurch gekennzeichnet, daß man neue 5-Oxo-4-oxazolidinessigsäurederivate der Formel fyO-CO-CH* OHC- .0 ,1 CCI3 wobei R j für Trimethylsilyl oder Wasserstoff steht, mit einem Niederalkylester des L-Pheny lalanins um setzt und die Schutzgnippe(n) in bekannter Weise entfernt.

Die Verbindungen der Formel I sind selektive α-carboxyaktivierte Derivate der Asparaginsäure und als solche reaktiv genug für einen Umsatz mit Niederalkylestem des L-Phenylalanins.

Die Formylschutzgruppe ist eine sehr billige und leicht nach dem Stand der Technik abspaltbare Schutzgruppe. Die Abspaltung kann in bestehenden Anlagen ohne größeren Sicherheitsaufwand und ökologisch unproblematisch erfolgen.

In der Literatur sind zwei 5-Oxo-4-oxazolidinessigsäurederivate bekannt, die zur Synthese von Peptiden herangezogen wurden. Sie sind aber den oben erwähnten Verbindungen weit unterlegen: Masumi Itoh [Chem. Pharm. Bull. 17(8)/1679 (1969)] beschreibt die 3-Benzyloxycarbonyl-5-oxo-4-oxazolidinessigsäuie und Fritz Micheel undHorstHaneke [Chem. Berichte95/1009 (1962)] beschreibendie3-p-Tosyl-5-oxo-4-oxazolidinessigsäure. Zur Synthese der erstgenannten Verbindung muß einerseits hochgiftiges Phosgen eingesetzt werden, bzw. läßt sich nach erfolgter Peptidverknüpfung der Tosylrest der zweiten Verbindung nur mit (metallischem) Natrium in flüssigem Ammoniak abnehmen. Im technischen Maßstab wäre demnach eine Peptidsynthese mit diesen 5-Oxo-4-oxazolidinessigsäuren nur unter erheblichem Sicherheitsaufwand durchführbar. Zudem verfügen beide Verbindungen als Aldehydkomponente über Formaldehyd, welches im Zuge der Peptidverknüpfung bzw. Aufarbeitung wieder freigesetzt wird und Polymerisationsprodukte bildet, die die Isolierung der Zielverbindungen stören und deren Reinheit stark beeinträchtigen. bi CA 90 (1979), 87335t wird die Herstellung eines Trimethylsilylderivates der 2-Trichlormethyl-5-oxo-4-oxazolidinessigsäure beschrieben, nicht aber dessen Einsatz bei der Peptidsynthese.

Die Darstellung der neuen 2-Trichlormethyl-3-formyl-5-oxo-4-oxazolidinessigsäure kann folgendermaßen vorgenommen werden: -2-

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Asparaginsäure oder deren Ν,Ο,Ο’-Trimethylsilylderivat wird mit Chloral in einem unter den Reaktionsbedingungen inerten Lösungsmittel, z. B. einem chlorierten Kohlenwasserstoff, wie Dichlormethan, Chloroform oder 1,1,1,-Trichlorethan, einem Kohlenwasserstoff, wie Toluol, Hexan oder Pentan, oder einem Ether, wie Diethylether oder Tetrahydrofuran, oder Dimethylformamid erst zum entsprechenden Heterocyclus umgesetzt. Dieser wird anschließend gegebenenfalls isoliert und in einem der genannten Lösungsmittel oder Essigsäure mit einem Formylierungsieagens, z. B. mit dem gemischten Anhydrid aus Ameisensäure und Essigsäure, formyliert.

Die Umsetzung der Asparaginsäurebzw. ihresTrimethylsilylderivates mitChloral kann unter spezieller Katalyse mit einer organischen Säure, z. B. mit Trifluoressigsäure, Toluolsulfonsäure oder Trichloressigsäure, durchgeführt werden.

Die Darstellung der Verbindung der Formel I kann auch im Eintopf vorgenommen werden. Dabei wird vorzugsweise Asparaginsäure mit Chloral und einem Gemisch aus Ameisensäure und Essigsäureanhydrid umge-setzt

Die Niederalkylester des Phenylalanins können als freie Aminoveibindungen eingesetzt werden, ebenso aber als ihre Hydrochloride, unter Zusatz einer tertiären Base, wie Triethylamin oder Hünigbase. Die 2-Trichlormethyl-3-formyl-5-oxo-4-oxazolidinessigsäure kann für den Umsatz mit dem entsprechenden Phenylalanin(nieder)alkylester als solche, als Salz mit einer aliphatischen Stickstoffbase oder als Trimethylsilylester eingesetzt werden. Zur Silylierung können gebräuchliche Silylierungsmittel eingesetzt werden. Verwendet man Bistrimethylsilylacetamid, kann dieses gleichzeitig als Basezur Freisetzung des entsprechenden Phenylalanin(nieder)alkylester.Hydrochlarides dienen.

Die Peptidverknüpfung kann in einem der oben erwähnten Lösungsmittel erfolgen.

Im nachfolgenden Beispiel,das dieErfindung nähererläutert, ihren UmfangjedochinkeinerWeise einschränken soll, erfolgen alle Temperaturangaben in Celsiusgraden.

Beisniel: N-L-a-Asnartvl-L-nhenvlalanininethvlester: a)2-Trichlormethvl-3-formvl-5-oxo-4-oxazolidinessigsäure 10,16 g 5-Oxo-4-oxazolidinessigsäuretrimethylester werden in 100 ml Dichlormethan gelöst und mit 7,92 g Ameisensäureessigsäureanhydrid versetzt. Nach Rühren über Nacht bei Raumtemperatur wird die Lösung im Vakuum zur Trockne eingedampft und der ölige Rückstand mit Diisopropylether und Hexan zur Kristallisation gebracht Man erhält ein farbloses Pulver. IR(KBr): 3200-2750; 1840,1750,1695 H-NMR (DMSO dg): 2.6-3.13 (m,2H, -CH2-C02H); 5.07 (t,J=6Hz, 1H,C4-H);6.53 (s,H,C2-H); 8.57 (s, 1H, -CHO); 12.4 (b, 1H,C02H).

Die Synthese ist auch in einer Eintopfreaktion möglich. Dazu werden in eine Lösung von 56 ml Ameisensäure, 207 ml Essigsäureanhydrid, 72,8 ml Chloral und 682 ml Essigsäure 50 g Asparaginsäure eingetragen. Das Gemisch wird unter Rühren auf 75° erhitzt und 12 Stunden bei dieser Temperatur gehalten. Die Lösung wird dann am Rotavapor eingedampft und der Rückstand aus 260 ml Dichlormethan kristallisiert. Das Produkt ist nach IR und NMR identisch mit dem nach dem o. a. Verfahren erhaltenen. blN-Formvl-L-K-asnartvl-L-phenvlalaninmethvlester 5,01 g 2-Trichlormethyl-3-formyl-5-oxo4-oxazolidinessigsäure werden in 50 ml Dichlormethan gelöst und mit einem Gemisch von3,22gL-Phenylalaninmethylester.Hydrochloridund5,12mlHünigbasein20mlDichlormethan versetzt. Man rührt 8 Stunden bei Raumtemperatur und dampft dann den Reaktionsansatz im Vakuum ein. Der Rückstand wird in 20 ml Wasser aufgenommen, mit 2 N NaOH auf pH 9 gestellt und zweimal mit je 20 ml Essigester extrahiert. Die wäßrige Phase wird dann mit 2 N HCl auf pH 2 gestellt, und das N-Formylaspartam kristallisiert unter Eiskühlung aus. Es wird durch einfache Filtration isoliert. Das Produkt ist nach IR und NMR identisch mit einem zu Vergleichszwecken formylierten authentischen handelsüblichen Aspartam. clN-L-ra-Asnartvl-L-nhenvlalaninmethvlester

In eine 60° heiße Lösung von 15,5 ml Methanol, 25,8 ml Wasser und 14,5 ml konzentrierter HCl werden 50 g fein gesiebter N-Formyl-L-a-aspartyl-L-phenylalaninmethylester in der Geschwindigkeit eingetragen, daß das Reaktionsgemisch gut rührbar bleibt. Nach insgesamt 20 Minuten wird die enstandene Lösung auf Raumtemperatur abgekühlt und mit 28,4 ml konzentrierter HCl und 27,3 ml Wasser versetzt. Die entstandene Suspension wird 2 Tage bei Raumtemperatur gerührt, anschließend 1/1 (v/v) mit Aceton verdünnt und 4 Stunden bei 0° gerührt. Die -3-

Claims (2)

1. AT 394 854 B Suspension wird dann filtriert und der Filterrückstand mit 44 ml Aceton gewaschen. Anschließend wird dieser in 175 ml Wasser suspendiert, die Suspension wird mit 52,5 ml Aceton verdünnt und mit 10 N NaOH auf einen pH von 4,7 gestellt. Man läßt die neue entstandene Suspension 12 Stunden bei Eiskühlung stehen und isoliert das Produkt über eine Filtemutsche. Es wird mit 24 ml Eiswasser und 12 ml 80 % Aceton/H^O nachgewaschen. Man erhalt 25 g reines α-Aspartam. IR, NMR und Dünnschichtvergleich sind mit einer handelsüblichen Probe identisch. PATENTANSPRÜCHE 1. Verfahren zur Herstellung von N-L-a-Aspartyl-L-phenylalanin(nieder)alkylestern, dadurch gekennzeichnet, daß man neue 5-Oxo-4-oxazolidinessigsäurederivate der Formel

   CCI3 ,1 wobei R j für Trimethylsilyl oder Wasserstoff steht, mit einem Niederalkylester des L-Phenylalanins umsetzt und die Schutzgruppe(n) in bekannter Weise entfernt.
2. 2. Verfahren zur Herstellung von N-L-a-Aspartyl-L-phenylalaninmethylester nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man den Methylester des L-Phenylalanins einsetzt. -4-