DE3419921C2 - - Google Patents
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- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
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- C07D233/54—Heterocyclic compounds containing 1,3-diazole or hydrogenated 1,3-diazole rings, not condensed with other rings having two double bonds between ring members or between ring members and non-ring members
- C07D233/56—Heterocyclic compounds containing 1,3-diazole or hydrogenated 1,3-diazole rings, not condensed with other rings having two double bonds between ring members or between ring members and non-ring members with only hydrogen atoms or radicals containing only hydrogen and carbon atoms, attached to ring carbon atoms
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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- C07K5/06113—Asp- or Asn-amino acid
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Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von N-L-α-Aspartyl-L-phenyl
alanin-1-methylester gemäß den voranstehenden Patentansprüchen.
Aspartam, d. h. N-α-L-Aspartyl-L-phenylalanin-1-methyl
ester, besitzt Süßungseigenschaften wie Rohr- und
Rübenzucker und wird als Süßstoff für Nahrungsmittel und Ge
tränke verwendet, wie in der US-PS 34 92 131 beschrieben.
Aspartam ist ein Dipeptid und wird als solches mit
einer Amidbindung zwischen einer aktivierten Carboxylgruppe
einer Aminosäure und der Aminogruppe einer anderen Aminosäure
gebildet. Die Aktivierung ist notwendig, um die Geschwindig
keit und Ausbeute der Kondensation zu erhöhen. Das gewünschte
reine Peptid erfordert den Schutz aller anderen funktionellen
Gruppen, die an der Peptidbindungsbildung nicht beteiligt sind.
Die Schutzgruppen werden schließlich entfernt.
Aspartam kann durch Umsetzen des N-geschützten L-Aspa
raginsäureanhydrids mit L-Phenylalaninmethylester hergestellt
werden. Dies ergibt eine Mischung von N-geschützten α-L-Aspartyl-
und b-L-Aspartyl-L-phenylalaninmethylestern, was die Entfernung
von N-Schutzgruppen der Verbindung gefolgt von der Trennung
der beiden Isomeren erfordert.
Die N-Schutzgruppen sind die üblichen N-Schutzgruppen,
die in der Peptidchemie verwendet werden, wie die Benzyloxy
carbonyl- und Formylgruppe. Es ist wohl bekannt, daß die
Umsetzung zur Entfernung dieser N-Schutzgruppen kompliziert
ist, das das Spalten von Peptidbindungen gleichzeitig mit der
Bildung von unerwünschten Nebenprodukten, wie Diketopiperazin,
erfolgt.
Die Reaktion zum Entfernen von N-Schutzgruppen erfolgt
nach bekannten Methoden, die im allgemeinen in Anwesenheit
einer starken Säure (US-PS 40 71 511) oder in Anwesenheit von
Hydroxylamin (US-PS 40 21 418) durchgeführt werden. Obwohl
diese Methoden vom industriellen Gesichtspunkt aus als geeignet
angesehen werden, wurden verschiedene Nachteile aufgezeigt,
wie niedrige Ausbeuten, teure Reagentien, Veresterung der
β-Carboxygruppe und Hydrolyse von Ester- oder Peptidbindungen.
Weiterhin ist das so erhaltene Produkt nicht rein, sondern mit
erheblichen Anteilen an Nebenprodukten gemischt.
Es ist daher notwendig, das Produkt anschließend zu reini
gen, was demgemäß die Herstellungskosten erhöht.
Weiterhin ist es bekannt, daß eine Mischung von α- und
β-Isomeren während des Verfahrens zum Herstellen von Aspartam
gebildet wird, und daher ist ein weiterer Schritt zum Trennen
der α- und β-Isomeren erforderlich, da das β-Isomer keine süßen
den Eigenschaften besitzt. Dies führt zu einer zusätzlichen Er
höhung der Herstellungskosten.
Es wurde nun überraschenderweise ein neues und sehr ein
faches Verfahren gefunden, das die obenerwähnten Nachteile nicht
aufweist.
Gemäß vorliegender Erfindung ist ein Verfahren zum Ent
fernen der N-Formylgruppe aus dem L-Aspartyl-L-phenylalanin-
methylester vorgesehen, worin die Aminogruppe des Aspartyl
teiles durch die Formylgruppe geschützt ist. Dieses Verfahren
ermöglicht es, gleichzeitig das gewünschte α-Isomer vom β-Isomer
zu trennen.
Im erfindungsgemäßen Verfahren
setzt man Phosphorsäure und einen nied. Alkylalkohol zu der
N-Formyl-α-L-aspartyl- und -β-L-aspartyl-L-phenylalanin-methylester
enthaltenden Reaktionsmischung, erhalten durch Kondensation
zwischen N-Formyl-L-asparaginsäureanhydrid und L-Phenylalanin-
methylester, zu. Nur eine der resultierenden deformylierten
Isomerverbindungen, nämlich der α-L-Aspartyl-L-phenylalaninmethyl
ester, fällt als kaum lösliches Phosphat aus.
Das abgetrennte α-Isomer-phosphat wird durch
Filtration gesammelt und durch Behandlung mit einer Base in
freies Aspartam überführt.
Die Entfernung der Formylgruppe direkt in der Kondensa
tionsmischung vermeidet das Isolieren des N-Formylaspartams
und vermindert die Herstellungskosten.
Das industrielle Verfahren zum Herstellen des α-L-Aspar
tyl-L-phenylalaninmethylesters wird durch die vorliegende Erfin
dung weiter vereinfacht: es ist nicht notwendig, einen spezifi
schen Schritt zum Abtrennen des gewünschten Peptids von dem
bei der Kondensation gebildeten β-Isomer durchzuführen, da nach
Beendigung des Entfernens von Schutzgruppen nur Aspartamphosphat
aus der Reaktionsmischung kristallisiert.
Die milde saure Hydrolyse des erfindungsgemäßen Verfahrens
verhindert, daß die Peptidbindung gespalten wird, und vermeidet
das Entfernen das Alkoholteiles vom Ester oder die Veresterung
der freien b-Carboxylgruppe.
Schließlich vermeiden die gemäß vorliegender Erfindung
angewandten Bedingungen die Bildung des unerwünschten Nebenpro
duktes Diketopiperazin. Was die Arbeitsbedingungen betrifft,
wird die Mischung, in der die N-Deformylierung
direkt durchgeführt wird, durch ein organisches Lösungsmittel
und eine organische Säure, vorzugsweise Äthylacetat oder Di-
chloräthan und Essigsäure, gebildet.
Die Phosphorsäure, die im erfindungsgemäßen Verfahren ver
wendet wird, kann eine prozentuale Konzentration in Wasser
im Bereich von 50 bis 99%, vorzugsweise 85%, aufweisen.
Die zu verwendende Phosphorsäure liegt in einem Anteil
von 1,2 bis 5 Mol pro Mol zu deformylierendem N-Formylaspartam
vor.
Was den Alkohol betrifft, der zusammen mit der Phosphor
säure zur Reaktionsmischung zugesetzt wird, weist er 1 bis 4 C-
Atome auf und ist vorzugsweise Methylalkohol. Die Deformylie
rung erfolgt bei einer Temperatur von Raumtemperatur bis 60°C
während 4 bis 12 h.
Die gewünschte reine Verbindung wird als ihr Phosphat
aus der Reaktionsmischung gesammelt, indem die Reaktions
mischung nach Beendigung der Reaktion abgekühlt wird.
Das so erhaltene Aspartamphosphat wird durch Neutralisie
ren des Phosphats unter Verwendung einer Base, wie Natriumcarbo
nat, Natriumhydroxid oder Ammoniak in einem wässerigen Lösungs
mittel in das freie Aspartam überführt.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich somit auf ein
kommerziell sehr wertvolles Verfahren zum Herstellen von Aspartam,
weil gemäß vorliegender Erfindung das gewünschte reine Peptid
unter Wegelassen von zwei Schritten, nämlich Isolierung von
N-Formylaspartam und Trennen der α- und β-Isomeren, mit Isolier
ausbeuten, die höher sind, als sie nach den konventionellen
Verfahren des Standes der Technik erzielt werden konnten, gebil
det werden kann. Die Gesamtausbeuten bei den bekannten Verfahren liegen
im allgemeinen unter 40%, bedingt durch Nebenreaktionen (Veresterung der
Carboxygruppe, Hydrolyse der Ester- und Peptidbindungen und Bindung von
Diketopiperazin) und Verlust der Verbindung bei dem Reinigungsverfahren.
Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele näher
erläutert.
Zu einer Lösung von 100 g N-Formyl-α, β-
aspartyl-L-phenylalaninmethylester (α/β-Isomerenverhältnis 8 : 2)
in 160 ml Dichloräthan und 40 ml Essigsäure wurden 360 ml Methyl
alkohol und 35,2 ml 85%ige wässerige Phosphorsäure bei Raumtem
peratur zugesetzt.
Die Mischung wurde 8 h auf 40°C erhitzt und dann abge
kühlt.
Das α-L-Aspartyl-L-phenylalaninmethylester-phosphat,
das auskristallisierte, wurde durch Filtration gesammelt und ge
trocknet.
Ausbeute = 85% (bezogen auf das N-Formalaspartam).
51 g α-L-Aspartyl-L-phenylalaninmethyl
esterphosphat wurden in 300 ml Wasser gelöst. Die resultierende
Lösung wurde mit 20%iger wässeriger NaOH auf pH 5,2 eingestellt,
1 h bei Raumtemperatur gerührt und abgekühlt und das ausgefällte
freie Aspartam wurde durch Filtration gesammelt.
Es wurden 27,9 g reine Verbindung in einer Ausbeute von
73% erhalten, bezogen auf den N-Formyl-α-L-aspartyl-L-phenylalanin
methylester, Fp. 233-235°C (zers.), = +33,2 (c = 1, Essigsäure).
Zu einer Lösung von 100 g N-Formyl-α,β-
L-Aspartyl-L-phenylalaninmethylester (α/β-Isomerenverhältnis
8 : 2) in 380 ml Äthylacetat und 40 ml Essigsäure wurden 400 ml
Methylalkohol und 70,4 ml 85%ige wässerige Phosphorsäure zuge
setzt.
Beim Arbeiten wie in Beispiel 1 wurde das Aspartam
phosphat in einer Ausbeute von 90% erhalten.
Beim Arbeiten wie in Beispiel 1, aber unter
Verwendung von 99%iger Phosphorsäure anstatt 85%iger, wurde
das Asphartamphosphat in einer Ausbeute von 75% erhalten.
Beim Arbeiten wie in Beispiel 1, aber unter
Verwendung von 50%iger wässeriger Phosphorsäure anstatt
85%iger, wurde das Aspartamphosphat in einer Ausbeute von
65% erhalten.
Claims (2)
1. Verfahren zur Herstellung von N-L-α-Aspartyl-L-
phenylalanin-1-methylester, dadurch gekenn
zeichnet, daß man
- a) die durch Kondensation von N-Formyl-L-asparagin säureanhydrid mit L-Phenylalaninmethylester erhaltene Reaktionsmischung in einem organischen Lösungsmittel und in Anwesenheit von Essigsäure mit 1,2 bis 5 Mol Phosphorsäure pro Mol N-Formyl-L-aspartyl-L-phenylalanin methylester und einem Alkylalkohol mit 1 bis 4 Kohlen stoffatomen bei Raumtemperatur bis 60°C umsetzt,
- b) das so erhaltene Phosphat filtriert und
- c) mit einer anorganischen Base in einem wäßrigen Lösungsmittel in den freien N-L-α-Aspartyl-L-phenylala nin-1-methylester überführt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß man in Stufe a) die Phosphorsäure
in einer Konzentration von 50 bis 99% in Wasser, vorzugs
weise 85%, einsetzt.
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