BE898650A

BE898650A - Synthese d'aspartame

Info

Publication number: BE898650A
Application number: BE0/212186A
Authority: BE
Inventors: R De Castiglione; R Forino; M Galantino; G Perseo; G Ribaldone
Original assignee: Erba Farmitalia
Priority date: 1983-01-13
Filing date: 1984-01-11
Publication date: 1984-05-02
Also published as: JPS59130846A; DE3400746A1; GB8300810D0

Abstract

L'invention concerne un procédé de préparation de l'ester méthylique de N-alpha-L-aspartyl-L-phénylalanine (aspartame). Ce procédé consiste à condenser un dérivé d'acide L-aspartique complètement protégé avec l'ester méthylique de L-phénylalanine en présence d'un agent de condensation obtenu par la réaction entre un composé hétérocyclique azoté et un chlorure d'acide organique ou inorganique, puis éliminer les groupes protecteurs par hydrogénation de transfert catalytique en utilisant, comme donneur d'hydrogène, la formiate d'ammonium, le cyclohexène ou le cyclohexadiène.

Description


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   MEMOIRE DESCRIPTIF à l'appui d'une demande de 
BREVET D'INVENTION pour "Synthèse d'aspartame" par la Société : FARMITALIA CARLO ERBA S. p. A. 



   Via Imbonati, 24, 
 EMI1.1 
 I MILAN (Italie). 
 EMI1.2 
 



  -----------------Inventeurs : Roberto DE CASTIGLIONE, Romualdo FORINO, Mauro GALANTINO, Giuseppe PERSEO, Giuseppe RIBALDONE. 

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  Synthèse d'aspartame. 



   L'invention concerne une nouvelle synthèse pour l'aspartame,   c'est-à-dire   l'ester méthylique   d'a-L-aspartyl-L-phénylalanine.   Tout comme le sucre de canne et de betterave, l'aspartame possède des propriétés édulcorantes et il est utilisé comme agent édulcorant pour les produits alimentaires et les boissons comme décrit dans le brevet belge   717. 373.   



   L'aspartame est un dipeptide et, comme tel, il est formé avec une liaison amido entre un groupe carboxy activé d'un acide aminé et le groupe amino d'un autre acide aminé. L'activation est nécessaire pour accroître la vitesse et le rendement de la condensation. Le peptide pur désiré nécessite la protection de tous les autres groupes fonctionnels n'intervenant pas dans la formation de la liaison peptide. 



  Enfin, les groupes protecteurs sont éliminés. 



   On peut préparer l'aspartame en faisant réagir l'anhydride L-aspartique N-protégé avec l'ester méthylique de L-phénylalanine. De la sorte, on obtient un mélange de l'ester méthylique de la L-aaspartyl-et de la   L-ss-aspartyl-L-phénylalanine,   ce qui nécessite la séparation des isomères. Les groupes N-protecteurs utilisés sont un des groupes N-protecteurs habituellement utilisés dans la chimie des peptides tels que les groupes benzyloxycarbonyle (Z) (brevet français 2.040. 473) et t-butyloxycarbonyle (brevet britannique 1. 339. 101) ou, afin d'éviter l'élimination finale du groupe N-protecteur, une simple protonation (brevet des Etats-Unis d'Amérique 3.901. 871).

   Dans DE-2. 064. 482, on décrit la séparation des isomères a et   ss     (l'isomère     ss   ne possède pas des propriétés édulcorantes), ce qui conduit cependant à une réduction du rendement et à un accroissement des frais. Dans DE-2.608. 174 et EP-27. 319, on 

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 décrit et revendique l'utilisation du palladium sur du charbon comme catalyseur en vue d'éliminer les groupes protecteurs par hydrogénation catalytique. 



  Au cours de l'élimination du groupe Z, il se forme de l'anhydride carbonique qui doit être éliminé afin d'éviter un arrêt de la réaction. Cette opération est habituellement effectuée sous un courant d'hydrogène, ce qui donne lieu à une perte de quantités importantes et dangereuses de ce gaz explosif. 



   L'invention concerne un procédé de synthèse d'aspartame, ce procédé consistant à condenser un dérivé d'acide L-aspartique complètement protégé avec l'ester méthylique de L-phénylalanine en présence d'un agent de condensation obtenu par la réaction entre un composé hétérocyclique azoté et un chlorure d'acide organique ou inorganique, puis éliminer les groupes protecteurs par hydrogénation avec un donneur d'hydrogène autre que l'hydrogène moléculaire, en présence d'un acide. 



   L'utilisation d'un dérivé d'acide L-aspartique complètement protégé permet d'éviter la formation de l'isomère   ss.   Des agents de condensation du type indiqué ci-dessus peuvent être obtenus aisément, tandis qu'ils sont peu coûteux et efficaces dans des conditions modérées. L'élimination des groupes protecteurs avec un donneur d'hydrogène autre que l'hydrogène moléculaire peut être effectuée dans un appareil simple sans devoir recourir à des réactifs gazeux dangereux. La présence d'un acide dans la dernière étape de déprotection permet d'éviter la formation du sous-produit inopportun que constitue la dicétopipérazine. 



   L'invention peut être représentée par le schéma suivant : 

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 où X représente un groupe terminal protégeant l'atome d'azote du type aralkyle ou uréthane aromatique Y représente un groupe protecteur du groupe carboxy A représente l'agent de condensation   ;   et B représente un donneur d'hydrogène autre que l'hy- drogène moléculaire. 



   Parmi les groupes terminaux préférés X protégeant l'atome d'azote, ceux du type uréthane aroma- 
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 tique englobent les groupes benzyloxycarbonyle, 2, dichlorobenzyloxycarbonyle, 2-bromobenzyloxycarbonyle, 4-nitrobenzyloxycarbonyle et 4-méthoxybenzyloxycarbo- 
4-nyle, tandis que ceux du type aralkyle englobent les groupes benzyle, benzhydryle et trityle.

   Les groupes préférés Y protégeant le groupe carboxy englobent l'ester benzylique, l'ester 4-méthoxybenzylique et l'ester   4-nitrobenzylique.   Les agents de condensation préférés A répondent à la formule générale R-W-R dans laquelle R représente un groupe imidazole, 2-méthylimidazole, benzimidazol, pyrazole,   3, 5-diméthylpyra-   zole, triazole ou benzotriazole et W représente CO, 
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 CS, SO, S02 ou P-OR. représente un groupe phé- où R.nyle,   4-chlorophényle   ou benzyle. De préférence, le donneur d'hydrogène B est le formiate d'ammonium, le cyclohexène ou le cyclohexadiène. 



   La condensation du dérivé d'acide L-aspartique avec le chlorhydrate de l'ester méthylique de L-phénylanine peut être effectuée en utilisant des 

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 quantités équimolaires de réactifs en présence d'un excès (jusqu'à 50%) de l'agent de condensation dans un solvant, par exemple, le dichlorométhane, le chloroforme, le tétrahydrofuranne, le toluène, le diméthylformamide, le diméthylacétamide, le diméthylsulfoxyde ou la N-méthylpyrrolidone. Le dichlorométhane, le chloroforme et le tétrahydrofuranne sont préférés. 



  La température réactionnelle peut se situer entre   - 30 C   et la température ambiante. Le temps de la réaction est généralement inférieur à 5 heures. On peut préparer les agents de condensation comme décrit par H. A. Staab (Angew. Chem., 1962, 74, 407). 



   La récupération du dipeptide protégé peut être effectuée en éliminant le solvant réactionnel, puis en dissolvant le résidu dans un solvant tel que le diméthylformamide, le diméthylacétamide, le diméthylsulfoxyde ou la N-méthylpyrrolidone, par dilution avec un alcool alkylique inférieur (de préférence, l'alcool méthylique ou l'alcool éthylique) et par précipitation moyennant une addition d'eau. La recristallisation peut être effectuée dans un mélange de diméthylformamide et d'un alcool alkylique inférieur (de préférence, l'alcool méthylique ou l'alcool éthylique). Les groupes protecteurs sont éliminés quantitativement du dipeptide protégé par hydrogénation de transfert catalytique en utilisant une quantité appropriée d'un catalyseur.

   Le catalyseur peut être l'un ou l'autre des métaux nobles (de préférence, le palladium ou le platine) que l'on sait être appropriés, seuls, sous forme d'un complexe ou déposés sur un support. Le formiate d'ammonium est un donneur d'hydrogène préféré. L'hydrogénation peut être effectuée dans un solvant tel que le diméthylformamide, le diméthylacétamide, le diméthylsulfoxyde ou la N-méthylpyrrolidone, contenant un acide organique (de préfé- 

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 rence, l'acide formique ou l'acide acétique) ou un acide inorganique (de préférence, l'acide chlorhydrique) et un alcool alkylique inférieur (de préférence, l'alcool méthylique ou l'alcool éthylique). 



  La température réactionnelle peut se situer entre 0 et 650C. 



   Pour la récupération finale de l'aspartame, on peut adopter n'importe quel procédé classique. 



   Les symboles et abréviations que l'on utilise dans la présente spécification ont les significations suivantes   : AcOH =   acide acétique glacial ; Bzl =   benzyle ; Me   méthyle. Les valeurs Rf ont été déterminées sur des plaques (préalablement enduites) de gel de silice 60 F254 (marque commerciale de "Merck") ; épaisseur de la couche : 0,25   mm ;   longueur de la plaque : 20 cm   ;   on a utilisé les systèmes de développement suivants (toutes les proportions étant indiquées en parties en volume) :

   Système A : benzène : benzine (60-80) : acétate d'éthyle (25 : 5 : 70) Système B : benzène : acétate d'éthyle : acide acétique : eau (10 : 10 : 2 : 1) (phase supérieure) Système C : n-butanol : acide acétique : eau (4 : 1 : 1) Système D : chloroforme : méthanol : hydroxyde d'ammonium à 32% (65 : 45 : 20). 



   Les analyses par chromatographie sur couche mince n'ont pas été effectuées dans des conditions classiques, si bien que les valeurs Rf peuvent changer, en particulier, à des températures différentes. Les points de fusion ont été déterminés dans des capillaires ouverts et ils ne sont pas corrigés. L'électrophorèse sur papier sous haute tension est effectuée avec un appareil"Pherograph-Original Frankfurt Type 64" sur un papier de Schleicher et Schüll n  2317 à un pH de   1,   2 (acide formique : acide acétique : eau = 123 : 100 : 777 

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 en volume) à 1. 600 V (40 V/cm). La mobilité électrophorétique (E., 2) est donnée par rapport à celle de 1 l'acide glutamique. 



  Exemple 1 Etape 1 : Préparation de Z-Asp   (OBzl)-Phe-OMe (V)   par condensation. 



   A une solution de 0,2 g de thionyldiimidazole dans 300 ml de dichlorométhane, on a ajouté successivement, à   OOC,   35,7 g de Z-Asp (OBzl)-OH, 21,6 g de HCl. H-PheOme et 11,2 ml de N-méthylmorpholine. Après agitation à cette température pendant une heure et pendant 3 heures à la température ambiante, on a éliminé le solvant par évaporation sous vide. 



  On a dissous le résidu dans 400 ml de diméthylformamide, on l'a concentré à un faible volume et on l'a dilué avec de l'alcool éthylique. On a précipité le produit par addition goutte à goutte d'eau et on a séparé le précipité par filtration. On a recristallisé le composé brut dans un mélange de diméthylformamide et d'alcool éthylique pour obtenir   46,   1 g de (I) (rendement : 89%). 
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  22 Point de fusion : 115-116 C (c = 1,    ; [ex]- =-13, 1diméthylformamide); RfA 0, 86, RfB 0,   89. 



  Etape 2 : Préparation de H-Asp-PheOme (I) par hydrogé- nation. 



   On a dissous   41,   5 g de Z-Asp (OBzl)-PheOMe (V) dans 300 ml de diméthylformamide et on a dilué avec 150 ml d'acide acétique et 150 ml d'alcool méthylique. Tout en agitant, on a ajouté 8 g de charbon palladié à 10% en poids et 24 g de formiate d'ammonium. Au terme de la réaction, on a éliminé le catalyseur par filtration et on a évaporé le solvant jusqu'à siccité. On a repris le résidu avec de l'eau, le pH étant maintenu à 6 avec un appareil de titrage automatique, et on a ajouté de la triéthylamine, 

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 provoquant ainsi la précipitation du produit. On a laissé reposer le mélange pendant une nuit dans un réfrigérateur. Après filtration, on a mis le produit en suspension dans de l'alcool éthylique et on a agité pendant 3 heures à la température ambiante. 
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  On a obtenu 20 g du composé pur (II) avec un rendement de 85%. Point de fusion : 233-235 C (décomposi- 2 2 2 (c = 1, AcOH) ; E 2 = 0, 85 D 2 Rfc = 0, 66.

Claims

REVENDICATIONS 1. Procédé de préparation de l'ester méthylique de N-L-a-aspartyl-L-phénylalanine (spartame) de formule I : EMI9.1 caractérisé en ce qu'on fait réagir un dérivé d'acide L-aspartique complètement protégé de formule II : EMI9.2 dans laquelle X et Y représentent respectivement des groupes protégeant l'atome d'azote et le groupe carboxy, en solution dans un solvant organique, à une température de-30 à 250C pendant une période de 2-5 heures, avec le chlorhydrate de l'ester méthylique de phénylalanine de formule III : EMI9.3 en présence de N-méthylmorpholine et d'un agent de condensation de formule IV :

EMI9.4 dans laquelle R représente un groupe imidazole, 2- méthylimidazo1e, benzimidazol, pyrazole, 3, 5-dime- EMI9.5 thylpyrazole, triazole ou benzotriazole et W représente CO, CS, SO, S02 un groupe P-OR. où R. est un groupe phényle, 4-chlorophényle ou benzyle, pour obtenir le produit intermédiaire protégé de formule V :

EMI9.6 dans laquelle X et Y ont les significations définies ci-dessus, produit intermédiaire qui, en solution dans un solvant organique tel que le diméthylformamide, le diméthylsulfoxyde ou la N-méthylpyrrolidone, ainsi qu'en présence d'un acide organique ou inorganique et d'un alcool alkylique inférieur, est soumis, à une température de 0 à 650C, à une hydrogénation de transfert catalytique en utilisant un donneur d'hydro- <Desc/Clms Page number 10> gène et un métal noble comme catalyseur pour éliminer tous les groupes protecteurs afin d'obtenir le produit désiré de formule I que l'on isole et purifie suivant les procédés connus dans la technique.
2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les groupes X protégeant l'atome d'azote dans le composé intermédiaire de formule II sont choisis parmi le groupe comprenant les groupes benzyloxycarbonyle, 2, 4-dichlorobenzyloxycarbonyle, 2-bromobenzyloxycarbonyle, 4-nitrobenzyloxycarbonyle, 4-méthoxybenzyloxycarbonyle, benzyle, benzhydryle et trityle.
3. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les groupes Y protégeant le groupe carboxy dans le composé intermédiaire de formule II sont choisis parmi le groupe comprenant les groupes benzyle, 4-méthoxybenzyle et 4-nitrobenzyle.
4. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'acide organique utilisé au cours de l'élimination des groupes protecteurs du composé de formule V est, de préférence, l'acide formique ou l'acide acétique.
5. Procédé suivant les revendications 1 et 4, caractérisé en ce que l'acide inorganique utilisé en variante au cours de l'élimination des groupes protecteurs du composé de formule V est, de préférence, l'acide chlorhydrique.
6. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'alcool alkylique inférieur utilisé au cours de l'élimination des groupes protecteurs du composé de formule V est, de préférence, l'alcool méthylique ou l'alcool éthylique.
7. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le donneur d'hydrogène utilisé pour éliminer les groupes protecteurs du composé de <Desc/Clms Page number 11> formule V est choisi parmi le groupe comprenant le formiate d'ammonium, le cyclohexène ou le cyclohexadiène.
8. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le métal noble utilisé comme catalyseur pour éliminer les groupes protecteurs du composé de formule V est, de préférence, le palladium ou le platine, seul, sous forme d'un complexe ou déposé sur un support.
9. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le solvant utilisé au cours du procédé de condensation en vue d'obtenir le dérivé protégé de formule V est choisi parmi le groupe comprenant le dichlorométhane, le chloroforme, le tétrahydrofuranne, le toluène, le diméthylformamide, le diméthylacétamide, le diméthylsulfoxyde ou la Nméthylpyrrolidone.