DE68920755T2 - Verfahren zur Herstellung von alpha-Aspartyl-phenylalaninderivaten. - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines αAspartylphenylalanin-Derivats (nachfolgend hier vereinfacht als α-AP-Derivat angeführt), welches durch die allgemeine Formel II dargestellt ist, aus einem β-Aspartylphenylalanin-Derivat (nachfolgend hier vereinfacht als β-AP-Derivat angeführt): Formel (I) Formel (II)
• worin R&sub1; und R&sub2; Wasserstoff oder eine Alkylgruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen bedeuten.
• Zur Herstellung des als Süßstoff verwendbaren α-L-Aspartyl-L- phenylalaninmethylesters (nachfolgend hier vereinfacht als α-APM angeführt) ist eine Vielzahl von Methoden bekannt. Unter diesen Methoden umfassen die meisten das Schützen der Aminogruppe in der L-Asparaginsäure mit einer der folgenden Gruppen wie z.B. der Carboxybenzoxygruppe, der Formylgruppe sowie Halogenwasserstoff usw., überführen der Verbindung in das entsprechende Anhydrid, Kondensieren des Anhydrids mit L-Phenylalaninmethylester unter Bildung von N-geschütztem L-Aspartyl-L-phenylalaninmethylester und nachfolgendes Abspalten der schützenden Gruppe unter Gewinnung von α-APM. Gemäß diesen Methoden ist jedoch das gleichzeitige Entstehen von β-L-Aspartyl-L-phenylalaninmethylester (nachfolgend vereinfacht als β-APM angeführt) unvermeidlich.
• Andererseits ist ein Verfahren (bekanntgemachte geprüfte japanische Patentanmeldung Nr. 277696/1986) zur Herstellung von α-AP-Derivaten (Formel (II)) und von α-Aspartylphenylalaninanhydrid-Derivaten (nachfolgend vereinfacht als DKP-Derivate angeführt) aus β-AP-Derivaten (Formel (I)) bekannt.
• Die Ausbeute an den erwünschten α-AP-Derivaten ist jedoch gering, und große Mengen von Nebenprodukten werden gebildet. Das Verfahren ist weiterhin auch deshalb wenig vorteilhaft, weil große Mengen von DKP-Derivaten gebildet werden.
• Im Falle einer Überführung der DKP-Derivate in α-AP-Derivate ist die Ausbeute ebenfalls gering, und auch hier werden große Mengen von Nebenprodukten gebildet. Aus diesem Grunde ist es wünschenswert, daß die Ausbildung der DKP-Derivate vermieden wird. Zur Lösung dieses Problems war es außerordentlich bedeutsam, eine Technologie zur Verhinderung der Bildung von DKP-Derivaten zu entwickeln und die Ausbeute an α-AP-Derivaten wesentlich zu verbessern. Das heißt, wenn es gelingt, die α-AP-Derivate in einer hohen Ausbeute aus β-AP- Derivaten herzustellen, dann würde ein solches Verfahren einen wesentlichen Beitrag für die Industrie bedeuten, zumal die α-AP-Derivate leicht in α-APM überführt werden können.
• Im Ergebnis ausgedehnter Untersuchungen über ein Verfahren zur Herstellung von α-AP-Derivaten aus β-AP-Derivaten in hoher Ausbeute, haben die Erfinder überraschenderweise gefunden, daß durch Reaktion eines β-AP-Derivats mit einer basischen Verbindung in einem alkoholischen Lösungsmittel in Gegenwart einer anorganischen Verbindung von Zink, Kupfer, Nickel, Magnesium, Aluminium, Eisen, Zinn, Silicium und/oder Titan oder einer organischen Verbindung dieser Elemente das α-AP-Derivat (Formel (II)) in einer sehr hohen Ausbeute hergestellt werden kann.
• Die vorliegende Erfindung betrifft nun ein Verfahren zur Herstellung eines durch Formel (II) dargestellten α-Aspartylphenylalanin-Derivats, das die Umsetzung eines durch die Formel (I) verkörperten β-Aspartylphenylalanin-Derivats, bei der R&sub1; und R&sub2; Wasserstoff oder eine Alkylgruppe mit 1 bis 4 C-Atomen bedeuten, mit einer basischen Verbindung in einem Lösungsmittel in Gegenwart einer anorganischen oder einer organischen Verbindung von Zink, Kupfer, Nickel, Magnesium, Aluminium, Eisen, Zinn, Silicium und/oder Titan zum Gegenstand hat. Formel (I) Formel (II)
• Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren werden unerwünschte DKP-Derivate nicht gebildet oder wenn überhaupt, dann nur in äußerst geringen Mengen.
• Das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhaltene α-AP-Derivat kann leicht auf eine konventionelle Weise in das α-APM-Hydrochlorid (nachfolgend vereinfacht als α-APM HCl angeführt) überführt werden, beispielsweise wenn sich das α-AP in einer HCl und Methanol enthaltenden wäßrigen Lösung befindet (veröffentlichte ungeprüfte japanische Patentanmeldung Nr. 129258/1984).
• Als das in der Erfindung verwendete Ausgangsmaterial können die durch Formel (I) dargestellten β-AP-Derivate Verwendung finden. Unter diesen können β-Aspartylphenylalanindimethylester (die α-Carboxylgruppe des Asparaginsäurerestes des β-APM ist methylverestert; nachfolgend vereinfacht als β-APM&sub2; angeführt) und β-Aspartylphenylalanin-α-methylester (die α-Carboxylgruppe des Asparaginsäurerestes von β-Aspartylphenylalanin ist methylverestert; nachfolgend vereinfacht als β-A(M)P angeführt) besonders vorteilhafterweise verwendet werden. Einen sich nachteilig auswirkenden Umstand gibt es hierbei nicht, auch wenn einige α-AP-Derivate zusätzlich zu dem obigen Ausgangsmaterial vorhanden sind. Selbst wenn das β-AP-Derivat in der HCl-Form oder in Form schwefelsaurer Salze vorliegt, kann dieses selbstverständlich unmittelbar als Ausgangsmaterial eingesetzt werden.
• Als Hinweis: das durch Formel (I) wiedergegebene β-AP-Derivat kann auf eine herkömmliche Art gewonnen werden. Unter den durch Formel (I) verkörperten β-AP-Derivaten kann, wenn R&sub1; Wasserstoff darstellt, das β-AP-Derivat erhalten werden, indem die α-Carboxylgruppe der Asparaginsäure beispielsweise in den Benzylester überführt, die endständige N-Gruppe mit einer üblicherweise hierfür verwendeten Schutzgruppe geschützt, das Derivat in Gegenwart eines Kondensationsmittels wie z.B. Dicyclohexylcarbodiimid mit einem Phenylalaninalkylester unter Überführung in den N-geschützten Aspartylphenylalaninalkylester umgesetzt und anschließend die N-Schutzgruppe und die Benzylestergruppe auf eine herkömmliche Art und Weise entfernt werden. Für den weiteren Fall, daß R&sub2; des β-AP-Derivats Wasserstoff darstellt, kann das β-AP-Derivat erhalten werden, indem ein Alkylester der α-Carboxylgruppe der Asparaginsäure verwendet, die endständige N-Gruppe mit einer üblicherweise hierfür verwendeten Schutzgruppe geschützt, die α-Carboxylgruppe in Gegenwart eines Kondensationsmittels wie oben beschrieben mit benzyliertem Phenylalanin umgesetzt und anschließend die N-Schutzgruppe und die Benzylestergruppe auf eine herkömmliche Weise entfernt werden. Für den weiteren Fall, daß beide R&sub1; und R&sub2; des β-AP-Derivats eine Alkylgruppe verkörpern, kann das β-AP-Derivat erhalten werden, indem die N-geschützte, eine alkylveresterte α-Carboxylgruppe aufweisende Asparaginsäure mit einem Phenylalanin kondensiert wird, dessen α-Carboxylgruppe in entsprechender Weise alkylverestert ist, und anschließend die N-Schutzgruppe Gruppe entfernt wird. Für den weiteren Fall, daß beide R&sub2; und R&sub3; des β-AP-Derivats Wasserstoff darstellen, kann das β-AP-Derivat erhalten werden, indem einer der oben beschriebenen drei Alkylester mit Alkali verseift wird.
• Das mit einer Formylgruppe, einem Halogenwasserstoff usw. N-geschützte β-AP-Derivat kann als N-geschützter β-Aspartylphenylalaninalkylester (oder -dialkylester) eingesetzt werden, ohne daß eine Entfernung der N-Schutzgruppe erforderlich wäre.
• Als nächstes werden die Bedingungen für die Bildung eines Derivats nach Formel (II) aus einem Derivat gemäß Formel (I) beschrieben. Das Lösungsmittel ist seiner Art nach nicht speziell eingeschränkt, vorzugsweise wird dabei aber ein Alkohol wie z.B. Methanol, Äthanol, Propanol, Isopropanol, Butanol usw. verwendet. Selbstverständlich erfüllt auch ein organisches Lösungsmittel wie z.B. Toluol, Aceton, Dichlorethan, Methylacetat, Ethylacetat, Butylacetat sowie ein Lösungsmittelgemisch mit Wasser usw. den Zweck. Die hinzuzufügenden anorganischen oder organischen Verbindungen können ionische oder auch nicht-ionische Verbindungen des Zinks, Kupfers, Nickels, Magnesiums, Aluminiums, Eisens, Zinns, Siliciums und/oder Titans sein, oder es können wahlweise die Metalle als solche hinzugegeben werden. Beispielsweise können die oben angeführten Metalle usw. auch direkt verwendet werden, in diesem Falle ist jedoch die Umsetzung mit basischen Verbindungen in Gegenwart von Schwefelsäure oder Salzsäure effektiver. Beispiele für die Verbindungen umfassen Hydroxide wie z.B. Zinkhydroxid, Kupferhydroxid, Nickelhydroxid, Magnesiumhydroxid, Aluminiumhydroxid, Eisenhydroxid usw.; anorganische Salze wie z.B. Zinksulfat, Zinkchlorid, Kupferchlorid, Nickelchlorid, Kupfersulfat, Magnesiumcarbonat, Magnesiumsulfat, Aluminiumchlorid, Eisen(III)-sulfat, Zinnchlorid, Titanchlorid usw.; organische Salze wie z.B. Zinkacetat, Kupferacetat, Nickelacetat, Aluminiumacetat, basisches Aluminiumacetat usw.; Verbindungen, die durch koordinatives Anlagern der genannten Metalle an chelatbildende Agentien wie z.B. Ethylendiamintetraessigsäure usw. erhalten werden sowie Alkylverbindungen wie z.B. Methyl-, Ethyl-Verbindungen usw. Die zuvor genannten Verbindungen können auch Kristallwasser enthalten. Des weiteren können die oben angeführten Metalle oder deren Ionen an Ionenaustauscherharzen oder chelatbildenden Harzen festgehalten sein oder an Membranen immobilisiert sein usw.
• Die Menge der zu verwendenden anorganischen oder organischen Verbindung kann in Abhängigkeit von der jeweiligen Art dieser Verbindung variieren, beträgt jedoch mindestens 0,01 Mol oder mehr, bezogen auf 1 Mol des β-AP-Derivats. Unter dem Gesichtspunkt wirtschaftlicher Erwägungen erweist sich eine Menge von 0,01 bis 3,0 Mol je Mol des β-AP-Derivats als geeignet.
• Die hinzuzufügende basische Verbindung unterliegt keinen speziellen Einschränkungen, erwähnt werden sollen jedoch organische Basen wie z.B. Triethylamin, Pyridin usw.; anorganische Basen wie z.B. Natriumhydroxid, Kaliumhydroxid, Calciumhydroxid, Natriumcarbonat, Natriumhydrogencarbonat, Ammoniak usw.; Hydroxide des Magnesiums, Eisens, Aluminiums usw.; Natriumacetat, Natriummethylat usw.
• Die Menge der zu verwendenden basischen Verbindung kann in Abhängigkeit von deren Art variieren, liegt jedoch im allgemeinen beim 0,1- bis 10-fachen der auf das β-AP-Derivat bezogenen Molmenge.
• Die Reaktion gemäß der Erfindung wird durch Vermischen des zuvor genannten β-AP-Derivats, des alkoholischen Lösungsmittels, der anorganischen und organischen Verbindungen sowie der basischen Verbindung mit oder ohne Rühren ausgeführt. Als Reaktionstemperatur wird dann im allgemeinen eine solche im Bereich von -30 bis 150 ºC gewählt. Liegt diese Temperatur zu niedrig, vermindert sich die Reaktionsgeschwindigkeit; ist die Temperatur dagegen zu hoch, so treten Nebenreaktionen wie z.B. Polymerisationen usw. auf. Aus diesem Grunde ist ein Bereich von -20 bis 100 ºC bevorzugt. Die Reaktionszeit kann in Abhängigkeit von der Reaktionstemperatur und der Art oder der Menge der basischen Verbindung variieren, liegt jedoch im allgemeinen innerhalb von zehn Stunden. Die Reaktion ist im allgemeinen in einer Stunde vollendet, sofern eine stark basische Verbindung wie z.B. Natriumhydroxid, Kaliumhydroxid, Natriummethylat usw. eingesetzt wird.
• Entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren kann das β-AP-Derivat in einer überaus großen Ausbeute in das α-AP-Derivat überführt werden. α-APM kann daher mühelos und mit einer hohen Ausbeute hergestellt werden. Fernerhin entsteht kein DKP-Derivat in der Reaktionslösung; wenn doch, dann bildet sich das DKP-Derivat nur in einer äußerst geringen Menge. Außerdem besteht der überwiegende Teil des Nebenprodukts aus dem β-AP-Derivat, so daß dieses als Ausgangsmaterial der Erfindung zurückgeführt werden kann. Die Reaktion kann in kurzer Zeit bei einer hohen Konzentration des β-AP-Derivats ohne Erhitzen des β-AP-Derivats auf eine hohe Temperatur zum Abschluß gebracht werden. Die Kosten der Anlage können daher um ein beträchtliches reduziert werden. Wie oben beschrieben, ist die Erfindung für eine großtechnische Umsetzung, die eine Produktion von α-APM mit einem niedrigen Kostaufwand gestattet, von äußerster Wichtigkeit.
• Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die Ausführungsbeispiele näher beschrieben, ohne daß die Erfindung hierauf beschränkt ist sein soll.
Beispiel 1
• Zu 60 ml einer methanolischen Lösung enthaltend 3,08 g β-APM2 wurden 1,4 g Zinksulfat-Heptahydrat hinzugefügt. Die Mischung wurde gerührt. Anschließend wurde die Temperatur auf 20 ºC erhöht, wurden 10 ml einer methanolischen Lösung enthaltend 1 Mol/l Kaliumhydroxid zu dem System hinzugegeben und 20 Minuten reagieren gelassen. Der in der Lösung befindliche α-Aspartylphenylalanindimethylester (die β-Carboxylgruppe der Asparaginsäure in dem α-Aspartylphenylalaninmethylester wurde methylverestert; nachfolgend vereinfacht als α-APM&sub2; angeführt) wurde mittels Hochleistungs- Flüssigchromatografie quantitativ bestimmt.
• Im Ergebnis waren 66,1 % α-APM&sub2; bezogen auf das β-APM&sub2; gebildet. Die Bildung des DKP-Derivats erfolgte nur in Spuren.
Beispiel 2
• Die bei einer Umsetzung unter Bedingungen ähnlich denen in Beispiel 1, mit der Ausnahme, daß anstelle von Zinksulfat- Heptahydrat die in Tabelle 1 angeführten Zusätze hinzugefügt worden waren, gebildeten Mengen an α-APM&sub2; und α-APM wurden quantitativ bestimmt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt. Tabelle 1 Versuch Zusätze (Mol bezogen (bezogen auf 1 Mol β-APM&sub2;), Menge des α-APM&sub2; und des α-APM (bezogen auf β-APM&sub2;: %) Versuch Nr. aufl Mol ß-APM2) ß-APM2: %) Ionenaustauscherharz*
• * "Diaion CR10" hergestellt von der Mitsubishi Chemical Industry Co., Ltd.
Beispiel 3
• Zu 29,4 g β-APM wurden 500 ml Methanol und 6,5 ml Schwefelsäure von 98 Gew.-% hinzugefügt. Die Mischung wurde unter Rückfluß und unter Rühren während einer Stunde erhitzt. Anschließend wurde die Reaktion unter Rühren und unter Zugabe von 200 ml Methanol während 6 Stunden weitergeführt. Zu der Reaktionslösung wurden 5,0 g Zinkhydroxid hinzugefügt. Die Mischung wurde auf 20 ºC gehalten und 250 ml methanolische Lösung, enthaltend 1 Mol/l Kaliumhydroxid, hinzugegeben. Das Gemisch wurde 2 Minuten reagieren gelassen. Eine kleine Menge wurde zwecks quantitativer Bestimmung als Probe entnommen. Im Ergebnis sind 58,3 % α-APM&sub2; und 4,2 % α-APM, insgesamt 68,4 % bezogen auf das β-APM gebildet worden. Von dem DKP-Derivat hatten sich Spuren gebildet, und 12,2 % des β-APM&sub2; blieben zurück.
Beispiel 4
• Die Verfahrensweise war die gleiche wie in Beispiel 3 mit der Ausnahme, daß anstelle der 1 Mol/l Kaliumhydroxid enthaltenden methanolischen Lösung 10 g Natriumhydroxid hinzugegeben wurden. Die Mischung wurde während 30 Minuten reagieren gelassen.
• Als Ergebnis der quantitativen Bestimmung des α-APM&sub2; und des α-APM wurde gefunden, daß sich insgesamt 64,8 % gebildet hatten.
Beispiel 5
• Bei der Verfahrensweise des Beispiels 3 wurden anstelle der 1 Mol/l Kaliumhydroxid enthaltenden methanolischen Lösung 49 g eines Natriummethylats von 28 Gew.-% hinzugefügt. Das Gemisch wurde in analoger Weise zur Umsetzung gebracht.
• Bezogen auf das β-APM waren 67,9 % α-APM&sub2; und 2,5 % α-APM, insgesamt 70,4 % gebildet worden.
Beispiel 6
• Zu 60 ml einer 1,72 g β-APM&sub2; HCl-Salz und 1,72 g α-APM&sub2; HCl- Salz enthaltenden methanolischen Lösung wurden 0,55 g Zinkhydroxid hinzugefügt. Die Mischung wurde gerührt. Nachfolgend wurde die Temperatur auf 10 ºC eingeregelt und wurden zu dem Gemisch 5,4 ml einer 4 Mol/l Natriumhydroxid enthaltenden methanolischen Lösung (Verdünnung einer 48 Gew.- %igen wäßrigen NaOH-Lösung mit Methanol) gegeben mit anschließendem Reagierenlassen während 10 Minuten. Eine quantitative Bestimmung des α-APM&sub2; ergab 2,61 g als α-APM&sub2; HCl- Salz.
Bezugsbeispiel 1
• Die Arbeitsweise war analog der in Beispiel 1 mit der Ausnahme, daß kein Zinksulfat-Heptahydrat hinzugegeben wurde.
• Der Anteil des gebildeten α-APM2 betrug 25,5 %. Außerdem waren viele Nebenprodukte entstanden.
Bezugsbeispiel 2
• Die Arbeitsweise war analog der in Beispiel 1, mit der Ausnahme, daß kein Zinkhydroxid hinzugegeben wurde. Der Anteil des gebildeten α-APM2 belief sich auf 26,0 %.
Bezugsbeispiel 3
• Das Gesamtvolumen der in Beispiel 3 aus der letzten Reaktionsphase erhaltenen Lösung wurde konzentriert, bis das System ölig war. Zu dem Konzentrat wurden 42 ml einer 35 Gew.-%igen Salzsäure und weiterhin Wasser bis zu einem Gesamtvolumen von etwa 150 ml hinzugefügt. Die Mischung wurde während 7 Tagen bei 20 ºC und sodann während 2 Tagen bei 5 gerührt. Die abgeschiedenen APM HCl-Kristalle wurden mittels Filtration abgetrennt und zu den Kristallen 300 ml Wasser hinzugefügt, gefolgt von einer Neutralisation bei einem pH-Wert von 4,5 mit einer 10 %igen wäßrigen Sodalösung. Zwecks Auflösung wurde das System anschließend auf 60 bis 65 ºC erhitzt. 0,2 g Aktivkohle wurde hinzugegeben, die Mischung gerührt und nachfolgend filtriert. Das Filtrat wurde während 24 Stunden bei 5 ºC ruhen gelassen. Die abgeschiedenen Kristalle wurden mittels Filtration isoliert und unter vermindertem Druck getrocknet, wobei 14,1 g Kristalle (47,9 % bezogen auf das β-APM) erhalten wurden. Die Kristalle wurden durch Analyse mittels Hochleistungs- Flüssigchromatografie als α-APM identifiziert.

Claims (3)

1. Verfahren zur Herstellung eines durch die Formel (II) dargestellten α-Aspartylphenylalanin-Derivats, welches den folgenden Schritt umfaßt

Umsetzen eines β-Aspartylphenylalanin-Derivats, das durch die Formel (I) dargestellt ist

Formel (I) Formel (II)

worin R&sub1; und R&sub2; Wasserstoff oder eine Alkylgruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen darstellen, mit einer basischen Verbindung in einem Lösungsmittel in Anwesenheit einer anorganischen Verbindung oder einer organischen Verbindung von Zink, Kupfer, Nickel, Magnesium, Aluminium, Eisen, Zinn, Silicium und/oder Titan.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei R&sub1; und R&sub2; Wasserstoff oder eine Methylgruppe darstellen.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Lösungsmittel ein Alkohol, vorzugsweise ein niederer aliphatischer Alkohol ist.