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Verfahren zur Synthese von Dipeptiden"-
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Die Erfindung bezieht sich auf die Herstellung von Dipeptiden nach
der allgemeinen Formel
in der R1 Wasserstoff oder ein Hydroxyd und R2 Wasserstoff oder
ein niedriges Alkylradikal darstellt.
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Solche Dipeptid finden als Süßstoffe Verwendung.
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Seit der Erfindung des Saccharins durch Ramsay und Fahlberg im Jahre
1879 war das Gebiet der Süßstoffe mit geringem Wärmeinhalt Gegenstand intensiver
worschung, wie aus den zahlreichen diesbezüglichen Beiträgen hervorgeht.
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Auf dem Gebiet der Dipeptid, die den erfindungsgemäßen Dipeptiden
ähnlich sind, kann die USA-Patentschrift Nr. 3.798.
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206 angeführt werden, nach welcher ein Salz der Starksäure des L-Asparaginanhydrids
mit einem niedrigen Alklyester des L-Phenylalanins oder des L-Tyrosins zur Reaktion
gebracht wird. Aber nach diesem Verfahren ist die Entstehung zweier Isomere mit
verschiedenen Eigenschaften unvermeidlich, und zwar nach folgendem Schema:
Das ist darauf zurückzuführen, daß das akylierende Agens sowohl
mit oC-Koh,lenstoff als auch mit ß -Sohlenstoff reagieren kann. Weitere Verunreinigungen
sind im Reaktionsprodukt infolge der Tatsache vorhanden, daß die Aminfunktion der
CC --akylierenden Aminsäure nicht geschützt ist, so daß sie sich selbst an der Reaktion
beteiligten kann.
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Das etwas bitter schmeckende ß-Isomer muß aus dem Reaktionsgemisch
ausgeschieden werden. Diesbezüglich kann die USA-Patentschrift Nr. 3.798.207 angeführt
werden, nach der die Ausscheidung durch Umwandlung des ß-isomers in sein Chlorhydrat
oder Bromhydrat vorgesehen ist, welche in wässrigen Lösungsmitteln praktisch unlösbar
sind und sich daher leicht trennen lassen.
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Das macht die industriemäßige Herstellung umständlicher sowie kostspieliger
und darüberhinaus wird die Ausbeute am oC-lsomer empfindlich gesenkt.
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Die gleichen Nachteile, d.h. hauptsächlich die Entstehung der zwei
Isomere oC und ß , haften auch dem in der USA-Patentschrift Nr. 3.808.190 beschriebenen
Verfahren an.
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Es ist nun ein Verfahren zur Synthese der Verbindungen nach Formel
(1) erfunden worden, das den Gegenstand der Erfindung bildet, durch welches nicht
nur ausschließlich oC-Isomer erhalten sondern auch eine'sehr gute Ausbeute erzielt
wird, In seiner allgemeinsten Formulierung ist das erfindungsgemä-Be Syntheseverfahren
durch Umwandlung - mittels katalytischer Hydrogenierung bei Raumtemperatur und niedrigem
Druck in einem passenden Lösungsmittel wie Essigsäure oder Methanol - der Verbindung
nach
folgender Formel
gekennzeichnet.
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Bei der bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens
erfolgt die Synthese dadurch, daß N-Benzyloxycarbonyl-L- ß -3enzylaspartat nach
der Formel
in Gegenwart einer organischen aliphatischen Basis in einem geeigneten Lösungsmittel,
das unter Chloroform, Dichloromethan und Äthylacetat wahlbar ist, mit einem Phenylalaninester
nach Formel
zur-Reaktion gebracht wird, in welcher Formel R1 und R2 die oben erwähnte Bedeutung
haben, so daß ein Zwischenprodukt nach Formel (2) entsteht, das anschließend in
die gewünschte
Verbindung nach Formel (1) umgewandelt wird.
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Dazu ist zu erwähnen, daß beide Verbindungen (3) und (4) leicht erhältlich
sind. Nötigenfalls läßt sich j jedoch die Verbindung nach Formel (4) aus L-Asparaginsäure
gemäß folgenden Schema
leicht gewinnen, in dem die N-Benzyloxycarbonyl-L-asparaginsäu -et(6) in N-Benzyloxycarbonyl-L-dibenzylaspartat
(5) umgewandelt, in α debenzyliert, wobei N-Benzyloxyearbonyl-L-- ß -benzylaspartat
(4) entsteht, und schließlich mit Alkylester des Phenylalanins (3) zur Reaktion
gebracht wird. In Zusammenhang mit der Herstellung der Verbindungen nach Formel
(1) muß hervorgehoben werden, daß die Umwandlung der Verbindung nach Formel (2)
durch katalytische Hydrogenierung in e i n e r Stufe unter gleichzeitiger Ausscheidung
der Benzylestergruppe
und der schützenden Benzyloxycarbonylgruppe
vor sich geht. Erstaunlich ist dieser Umstand gegenüber der bekannten Technik, wie
etwa der von R.A. Boissonnas und G.
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Preitner, Helv. Chim. Acta, XXXVI, 109, 875, 1953 vorgeschlagenen
Methode; nach welcher unter Anwendung von Bromwasserstoffsäure in Essigsäure als
Lösungsmittel, nicht nur Schutzgruppen ausgeschieden werden, sondern auch die Eydrolyse
des Peptids und der aliphatischen Esterfunktion erfolgt.
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Die Hydrogenierung wird vorzugsweise auf katalytischem Weg vorgenommen,
z.B. in Gegenwart von 5%- oder 10%igem Palladium auf Kohle getragen und vorzugsweise
unter Anwendung von Essigsäure als Reaktionslösungsmittel.
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Die oben angedeutete Ausführungsform sieht vor, eine organische aliphatische
Base und ein passendes Lösungsmittel bei der Reaktion zwischen den Verbindungen
(3) und (4) zu verwenden.
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Die organische aliphatische Base wird vorzugsweise unter den aliphatischen
Aminen, insbesondere Diäthylamin oder Triäthylamin, gewählt. Als Lösungsmittel wird
vorzugsweise von Dichlormethan, Chloroform oder Äthylacetat Gebrauch gemischt.
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Unter den bemerkenswerten Merkmalen der Erfindung sind folgende hervorzuheben:
1. Die Razomisierung der optisch aktiven Gruppe wird verhindert.
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2. Kolloidal- und Nebenreaktionen werden verhindert, nachdem die Amingruppen
durch die Benzyloxycarbonylgruppe geschützt
sind.
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3. Die Reaktion zur Entstehung der Peptidbindung ist sehr einfach
und beruht auf herkömmlichen Reagenzien, im Unterschied zu anderen Verfahren, wo
teuere, schwer zu handhabende Reagenzien als akylierende Agenzien verwendet werden;
beispielsweise kann erwähnt werden, daß das akylierende Agens beim Verfahren nach
der angeführten USA-Patentschrift Nr.
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3.798.206 das Anhydrid vom L-4sparaginsäure ~Hydrobromid ist ein irritierend
wirkender, stark hygroskopischer Stoff. Diese, sowie weitere Merkmale und Vorteile
gehen noch deutli~ cher aus folgenden Beispielen hervor, die ausschließlich erklärende,
keineswegs einschränkenae Bestimmung haben.
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Beispiel 1 α-Aspartyl-L-p-hydroxyphenilalanin-methylester.
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A. In einem Reaktor werden 0,5 Mol 1 N-Benzyloxycarbonyl-'l-as paraginsäure
(6) zusammen mit 500 ml toluol, 600 ml Benzylalkohol und 7,2 g p-Toluolsulfosäure
eingefüllt.
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Das Gemisch wird im Rückflußkühler während vier Stunden zum Kochen
gebracht, worauf das Toluol und der Benzylalkohol nacheinander herausdestilliert
werden. Der ölige Rückstand wird auf Petroläther (600- 80°C) unter kräftigem Umrühren
gegossen.
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Daraufhin bleibt das Gemisch eine Nacht lang unter diesen Verhältnissen
ruhen, dann wird es filtriert und getrocknet.
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Das erhaltene Produkt, N-Benzyloxycarbonyl-L-duibenzylaspartat (5)
wird mit Isopropylalkohol gereinigt,
Ausbeute : 90% Schmelzpunkt
: 62 - 64°C.
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B. Eine Lösung von 0,5 Mol N-Benzyloxycarbonyl-L-dibenzyl--aspartat
(5) in-10 1 Aceton wird kräftig umgerührt, worauf 1500 ml einer eigen wässrigen
Lösung des Lithiumhydroxids während zwei Stunden tropfenweise zugegeben werden.
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Das Aceton wird durch Vakuumverdunstung entfernt und der flüssige
Rückstand mit verdünnter Salzsäure bis zu pH3 angesäuert.
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Es wird filtriert, getrocknet und mit Benzol gereinigt, wodurch N-Benzyloxycarbonyl-'l-
-benzylaspartat (4) entsteht.
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Ausbeute : 60% Schmelzpunkt : 104 - 106°C.
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C. Eine Lösung von 0,5 Mol N-Benzyloxycarbonyl-'l- P -benzylaspartat
in 1000 ml Dichlormethan wird bei -15°C gerührt, worauf 65 ml Triäthylamin und 60
ml Athylchloroformat nacheinander zugegeben werden.
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Man läßt das Ganze 45 Minuten ruhen, dann werden 0,51 ol Methylester
des l-p-9ydroxyphenylalanins in 1500 ml Dichlormethan zugegeben. Man läßt es dann
zwei Stunden bei -15°C und drei Stunden bei Raumtemperatur ruhen.
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Das Dichlormethan wird dekantiert. Es wird dann mit einer 5%igen wässrigen
Lösung von doppelkohlensaurem Natron gewaschen, mit Natriumsulfat getrocknet und
unter Vakuum destilliert.
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Das so erhaltene Produkt, N-Benzyloxycarbonyl-ß-benzyl-L--aspartyl-L-phydroxyphenylalaninmethylester
wird dann mit
Äthanol-Aceton bei 60 - 800G gereinigt.
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Ausbeute : 76% Schmelzpunkt : 124 - 12600 [αD]22 = -5° (1% in
Methanol).
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D. Eine Lösung von 0,5 des Produktes aus Stufe C wird bei zwei atü
in 2000 ml Essigsäure und 100 ml Wasser in Gegenwart von 25 g 10%igem Palladium
auf Kohle hydrogeniert.
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Durch Verdunstung des Lösungsmittels kristallisiert das Produkt L-
oC -Aspartyl-L-p-hydroxyphenylalaninmethylester aus heißem Wasser.
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Ausbeute : 80 Schmelzpunkt : 180 - 185°C -14° (1% im Wasser) 22 -Besipiel
2 L-α-Aspartyl-L-phenylalaninmethylester a. Eine Lösung von 0,25 Moi N-Benzyloxycarbonyl-L-benzylaspartat
(über die Stufen A und B von Beispiel 1 gewonnen) in 600 ml Chloroform wird in einem
passenden Reaktor bei einer Temperatur von -10°C geschüttelt, worauf 34 ml Diäthylamin
und schließlich 29 ml Äthylchloroformat zugegeben werden. Dann werden 0,25 Mol L-Phanylalaninmethylester
in Chloroform zugegeben. Man läßt Eas Gemisch drei Stunden bei Raumtemperatur ruhen,
worauf das Chloroform mit einer 5%igen wassrigen Lösung von doppelkohlensaurem Natron
ausgewaschen-und der Rückstand auf Natriumsulfat getrocknet und destilliert wird.
Das so erhaltene Produkt, nämlich N-Benzyloxycarbonyl ß -benzyl-
-L-aspartyl-L-phenylalaninmethylester
wird mit Isopropylalkohol gereinigt.
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Ausbeute : 75% Schmelzpunkt : 119 - 120°C [αD]22 = -10° (%
in Methanol).
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D. 0,25 Mol des Produktes aus der Stufe G werden in einen passenden
Reaktor zusammen mit 1000 ml 75%iger Essigsäure eingefüllt und dann fünf Stunden
lang bei 2 atü in Gegenwart von Palladium auf Kohle als Katalysator hydrogeniert.
Zuerst wird das Lösungsmittel und dann das Wasser durch azeotrope Destillierung
mit Benzol ausgeschieden.
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Das entstehende Produkt, nämlich L-α-Aspartyl-L-phenylalaninmethylester,
wird mit Wasser-Äthanol gereinigt.
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Ausbeute : 80 80% Schmelzpunkt : 246 - 2480C [αD]22 = -2/3°
(1% in HCl 1N).
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Beispiel 3 L-α-Aspartyl-L-phenylalaninäthylester Man verfährt
wie nach Beispiel 2, nur daß der Äthylester des 1-Phenylalanins angewandt wird.
Das Reaktionsprodukt wird mit Methanol-Wasser gereinigt.
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Ausbeute : 78% Schmelzpunkt : 244 - 246°C [αD]22 = -6° (1%
in Methanol).
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Beispiel 4 L-α-Aspartyl-L-phenyl Man verfährt wie nach Beispiel
1, nur daß L-Phenylalanin in der Stufe G angewandt wird.
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Ausbeute : 80% Schmelzpunkt : 217 - 219°C [αD]22=+15° (1% in
Wa Die Produkte obiger Beispiele wurden vergleichsweise von der Saccharose abhängig
auf Süßkraft geprüft, wobei eine 1%ige Wasserlösung der Saccharose als Einheitswert
zugrun-'degelegt wurde. In der bekannten Technik hat das Natriumsaccharin eine Süßkraft,
die 200 - 400 mal größer als die der Saccharose, und N-Cyclohexyl-Natriumsulfamat
30 mal größer als die der Saccharose ist.
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In nachstehender Tabelle sind die Versuchsergebnisse mengefaßt.
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B e i s p i e Saccharose Natrium- N-Cyclohexyl-Saccharin -Natriumsulfamat
1 2 3 4 Süßkraft 1 200-400 30-80 #300 #300 #10 -