DK149432B

DK149432B - Fremgangsmaade til fremstilling af alfa-l-aspartyl-l-phenylalanin-methylester

Info

Publication number: DK149432B
Application number: DK577977AA
Authority: DK
Inventors: Gerald Lee Bachman; Billy Dale Vineyard
Original assignee: Monsanto Co
Priority date: 1976-12-27
Filing date: 1977-12-23
Publication date: 1986-06-09
Also published as: DK577977A; SE440506B; FR2375194A1; JPS6050200B2; BR7708632A; SU884564A3; MX4704E; NL185211C; JPS5382752A; CH631435A5; DE2757771C2; GB1546979A; BE862258A; NL7714351A; ZA777614B; FR2375194B1; DK149432C; IT1088938B; AU3201477A; NO148069B

Description

i 149432

Opfindelsen angår en fremgangsmåde af den i krav l's indledning anførte art til fremstilling af a-L-aspartyl-L-phenylalanin-methylester (α-ΑΡΜ, II), der er kendt for sin anvendelighed som sødemiddel.

5 En sådan fremgangsmåde er kendt fra USA patentskrift nr. 3 933 781, og kan illustreres ved følgende generelle reaktionssekvens:

CEUCOOH

0 I

ii O

1) CH -C I 11 I 2 ^0 + NHo-CH-COOH-? CH-C-NH-CH-COOH og /p-form7 PH- C·^ ** * * * ./ II CH0 X-NH CHp x-nh o Γ2 /a-form7

CH5COOH CH2C00H

i 0 I o 2) CH-C-NH-CH-COOH a^bloker:Lng ) CH-C-NH-CH-COOH (I) 1 i * * X-NH CH« NH? CH« 6 6 CH2C00H gh2cooh I s -I? 3) CH-C-NH-CH-COOH + CH^OH-* CH-C-NH-CH-COCH-z

I I J T I D

NHp CHp NH« CH2 ό ό II, ./ά-ΑΡΜ7 i · I de ovenfor angivne formler repræsenterer X en amino-be-skyttelsesgruppe.

10 Som vist i reaktionsskema 1) er udgangsreaktanterne 2 149432 et N-beskyttet L-asparaginsyreanhydrid og L-phenylalanin, der omsættes til dannelse af N-beskyttet a-L-aspartyl-L-phenylalanin. Aminobeskyttelsesgruppen kan være enhver af de sædvanligvis anvendte, som f.eks. formyl, acetyl, 5 benzoyl, substitueret og usubstitueret carbobenzoxy, t-butoxycarbonyl og hydrohalogenidsaltet. Især foretrækker man N-formyl-L-asparaginsyreanhydrid.

Det N-beskyttede a-L-aspartyl-L-phenylalanin kan separeres fra det N-beskyttede β-L-aspartyl-L-phenylalanin 10 og behandles for at fjerne den beskyttende gruppe til opnåelse af a-L-aspartyl-L-phenylalanin (I) som angivet i reaktionsskema 2). Den tidligere proces omfattende isoleringen af a-L-aspartyl-L-phenylalanin (I), som derpå blev esterificeret med methanol, som angivet i 15 reaktionsskema 5, til dannelse af II eller a-APM.

Som beskrevet i USA patentskrift nr. 3 933 781 gennemførtes esterificeringsreaktionen I + CHjOH-^II fortrinsvis i nærvær af så lidt vand som muligt. Esterificeringsreaktionen blev således fortrinsvis gennemført 20 i methanol i nærværelse af hydrogenchlorid, idet det var opfattelsen, at tilstedeværelsen af enhver betydende vandmængde under esterificeringen ville have tendens til at reducere den ønskede esterificering ved at fremkalde uønskede deesterificerings-reaktioner.

25 En foretrukken metode til-udvinding af a-APM, fremstillet ved fremgangsmåden ifølge USA patentskrift nr.

3 933 781, var at konvertere det til HCl-saltet, der blev udvundet som et fast stof, som derpå blev konverteret til a-APM.

30 Et sådant HCl-salt af a-APM er også beskrevet i USA patentskrift nr. 3 798 207, hvori det anvendtes i en 3 149432 rensningsmetode til fremstilling af a-APM ved separation fra β-ΑΡΜ og andre uønskede biprodukter. I begge de tidligere metoder dannedes HCl-saltet som et middel til udvinding af a-APM efterj at det var fremstillet.

5 Det er opfindelsens formål at tilvejebringe en fremgangs måde til fremstilling af a-APM, som er forbedret i den forstand, at den ikke - som den fra USA patentskrift nr. 3 933 781 kendte fremgangsmåde - omfatter anvendelsen af et organisk opløsningsmiddel, men gennemføres i vandigt 10 medium, således at alle ulemper i forbindelse med det organiske opløsningsmiddel, herunder regenereringen deraf og brand- og explosionsrisikoen derved, totalt elimineres, samtidig med at man alligevel kan opnå næsten lige så gode eller endog bedre udbytter af det ønske-15 de slutprodukt II.

Fremgangsmåden ifølge opfindelsen, der er af den i indledningen til krav 1 angivne art, er ejendommelig ved det i den kendetegnende del af krav 1 angivne.

Det har overraskende vist sig, at denne fremgangsmåde 20 opfylder opfindelsens formål. Overraskelsesmomentet fremtræder særdeles tydeligt, på baggrund af USA patent-skrift nr. 3 933 781, i henhold til hvilket vandmængden i reaktionsblandingen skulle være så lille som muligt, idet hovedparten var organisk opløsningsmiddel.

25 Ifølge opfindelsen er der således tilvejebragt en forbedret fremgangsmåde til fremstilling af a-APM, som omfatter, at man kontakter a-L-aspartyl-L-phenylalanin eller et N-beskyttet derivat deraf med et reaktionsmedium omfattende vand, methanol og hydrogenhalogenid, som er hydro-30 genchlorid og/eller hydrogenbromid til dannelse, af et fast hydrogenhalogenidsalt af a-APM, at man fraseparerer 4 149432 det faste hydrogenhalogenidsalt, og at man konverterer det fraseparerede salt af a-APM til a-APM.

En særlig foretrukken udførelsesform for fremgangsmåden ifølge opfindelsen er ejendommelig ved det i den kende-5 tegnende del af krav 2 angivne. Herved opnås et særligt højt udbytte.

En særligt foretrukken udførelsesform for fremgangsmåden ifølge opfindelsen er ejendommelig ved det i den kendetegnende del af krav 3 angivne. Herved opnås en særlig 10 simpel fremgangsmåde, der normalt kan gennemføres uden varmetilførsel, og som tillige frembringer et fuldt ud tilfredsstillende udbytte.

α-L-aspartyl-L-phenylalaninet (I) kan fremstilles ved behandling af N-beskyttet a-L-aspartyl-L-phenylalanin 15 for at fjerne N-beskyttelsesgruppen (reaktionsskema 2)). Enhver velegnet metode til fjernelse af beskyttelsesgrupper fra aminer kan anvendes. Eksempler på sådanne metoder er katalytisk hydrogenering og behandling med mineralsyrer eller baser. Det foretrækkes at fjerne 20 beskyttelsesgruppen, der især er formyl-gruppen, ved sur hydrolyse. Denne hydrolyse kan f.eks. gennemføres i en fortyndet, vandig saltsur opløsning. Omdannelsen til α-L-aspartyl-L-phenylalanin (I) er sædvanligvis meget høj, d.v.s. af størrelsesordenen 95 % eller der-25 over, i forhold til den N-beskyttede a-L-aspartyl-L- phenylalanin. Et andet egnet medium til denne behandling er en vandig opløsning af eddikesyre-saltsyre.

α-L-aspartyl-L-phenylalanin (I) kan derpå udvindes ved bundfældning og væske-faststof separation. En sådan 30 bundfældning kan f.eks. fremkaldes ved pH-indstilling, når beskyttelsesgruppen er blevet fjernet i en sur op- 5 149432 løsning.

Det er også muligt ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen at anvende N-beskyttet α-L-aspartyl-L-phenylalanin til dannelse af α-L-aspartyl-L-phenylalaninet (I) in situ 5 i reaktionsmediet eller at danne a-L-aspartyl-L-pheny1- alaninet (I) i et reaktionsmedium uden nødvendigheden af isolation. Et særligt foretrukket N-beskyttet Oi-L-aspartyl-L-phenylalanin, der er anvendeligt på denne sidst angivne måde, er som anført N-formyl-a-L-aspartyl-10 L-phenylalanin.

Den mængde hydrogenhalogenid, der er anvendelig i reaktionsmediet, ligger fra ca. 0,1 mol til ca. 0,8 mol per 100 gram reaktionsmedium. En særlig anvendelig mængde hydrogenhalogenid ligger mellem ca. 0,3 mol og ca. 0,7 15 mol per 100 gram reaktionsmedium. Den mængde methanol, der er anvendelig i reaktionsmediet, ligger fra ca.

0,1 til ca. 1,1 mol per 100 gram reaktionsmedium. En særlig anvendelig mængde methanol ligger fra ca. 0,4 til ca. 0,8 mol per 100 gram reaktionsmedium.

20 Hydrogenhalogenidet er til stede i reaktionsmediet i en mængde fra 1,0 til ca. 20,0 mol hydrogenhalogenid per mol α-L-aspartyl-L-phenylalanin (I), som kontaktes.

En særlig foretrukken mængde ligger fra ca. 1,15 til ) ca. 10,0 mol per mol α-L-aspartyl-L-phenylalanin (I).

25 Hydrogenchlorid er det foretrukne hydrogenhalogenid.

Reaktionsmediet indeholder også mindst 1,0 mol methanol per mol α-L-aspartyl-L-phenylalanin.

De anvendte reaktionstemperaturer er fra ca. 0 °C til ca. 6 °C, især fra ca. 20 °C til ca. 40 °C. Skønt den 25 mest foretrukne temperatur er i nærheden af omgivelsernes temperatur, skal det bemærkes, at højere temperaturer 6 149432 har tendens til at forøge dannelseshastigheden for a-APM, men har de ulemper, at de fremkalder dekompositions-reaktioner og forøger opløseligheden af hydrogenhaloge-nidsaltene af a-APM. På den anden side har lavere tem-5 peraturer tendens til at reducere dannelseshastigheden for a-APM, inhibere dekompositionsreaktioner og frembringe højere mængder af faste hydrogenhalogenidsalte af a-APM.

Fagmanden vil erkende nødvendigheden af at afbalancere disse betragtninger til opnåelse af den mest økonomiske 10 temperatur til de involverede koncentrationer.

Den reaktion, der finder sted ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen, fører til dannelsen af følgende uønskede biprodukter: 0

II

CHo-C-O-CH,

S

NHo-CH-C-NH-CH-C-0-CH, O CE0 6 (heri kaldet "diesteren") og 0

II

CH2-C-0-CH3 o

II

NH^-CH-C-NH-CH-C-OH

^ II I

0 CE0 6 15 (heri kaldet "aspartyl-esteren").

7 149432

Udover disse to uønskede biprodukter kan reaktionsblandingen også indeholde uesterificeret a-L-aspartyl-L-phenylalanin (I) og eventuelt små mængder af β-form-ana-loge, der hidrører fra fremstillingen af udgangsforbin-5 delsen. De reaktioner, der fører til det ønskede produkt og biprodukterne, er alle ligevægtsreaktioner.

Det har vist sig, at fremgangsmåden ifølge opfindelsen tilvejebringer et stort isoleret udbytte af a-APM.

For eksempel kan man ved omkring stuetemperatur opnå 10 så meget som ca. 55 til 60 % udbytte af a-APM i forhold til a-L-aspartyl-L-phenylalanin (I).

Det faste hydrogenhalogenidsalt af a-APM kan udvindes ved separationsmetoder af væske/faststof-typen. I det væsentlige alle de andre forbindelser forbliver i moder-15 luden. Det separerede salt kan derpå konverteres til i det væsentlige rent a-APM, f.eks., som vist i USA patentskrift nr. 3 798 207 og 3 933 781.

De følgende eksempler er angivet for at illustrere den foreliggende opfindelse i detaljer.

20 De materialer og metoder, der anvendes i analyserne omfattende tyndtlagschromatografi (TLC) i eksemplerne, er som følger: A. Plade

Silicagel F på glasplade leveret af Brinkman 25 Instrument In., Westbury, N.Y. 11590 8 149432 B. Opløsningsmiddelsystemer 1. chloroform 64 ?ό (på volumenbasis) methanol 30 % " eddikesyre 2 % " 5 destilleret vand 4 % " 2. n-propanol 70 % " destilleret vand 10 % " methanol 10 % " myresyre 10 % " 10 C. Sprøjteopløsninger til detektion 1. 0,3 g ninhydrin opløst i en blanding af 100 ml n-butanol og 3 ml iseddikesyre.

2. 1 g kaliumiodid og 1 g opløselig stivelse opløst i 100 ml destilleret vand.

15 D. Metoder

Efter pletdannelse og fremkaldelse i det passende opløsningsmiddelsystem blev pladen lufttørret i 30 min.

Ninhydrinsprøjtning -- Pladen blev sprøjtet og holdt i en 100 °C varm ovn i 15 min.

20 Stivelse-iodid-sprøjtning - Pladen blev indført i et kammer mættet med t-butyl-hypochlorit-damp i 15 minutter, lufttørret i 30 minutter og derpå sprøjtet med frisk fremstillet stivelse-iodid-opløsning.

EKSEMPEL 1 25 I en passende beholder indførte man 140 ml methanol og 420 ml 9 N saltsyre, der blev afkølet med et isbad.

Til den resulterende opløsning blev der tilført 113,8 U943'2 9 g (0,4 mol) α-L-aspartyl-L-phenylalanin (I) (98,5 % renhed). Bundfældningen begyndte kort tid efter. Den resulterende masse blev fjernet fra isbadet og holdt under omrøring i 30 minutter, hvilket bragte temperaturen 5 til at stige til 20 °C. Den resulterende masse blev igen afkølet med et isbad, holdt under omrøring i 1,5 timer, resulterende i en væsentlig bundfældning, og derpå anbragt i et køleskab natten over.

Den næste morgen blev reaktionsmassen holdt under omrø-10 ring i 1 time i et isbad, og bundfaldet (130,5 g våd kage) blev separeret ved filtrering. Den resulterende kage blev opløst i 750 ml deioniseret vand ved 40 °C, og pH blev indstillet på 4,2 over en 1,5 timer periode med 36,7 g 50 % vandig natriumhydroxid. Den resulterende 15 masse blev afkølet til ca. 5 °C. og holdt ved denne temperatur i 4 timer. Det bundfald, som dannedes, blev separeret ved filtrering og vasket med fem 30 ml portioner af 5 °C deioniseret vand og tørret. Det resulterende produkt var 51,8 g a-APM, svarende til et 44 % udbytte 20 i forhold til a-L-aspartyl-L-phenylalaninet (I). TLC og natriumchloridanalyse bekræftede, at renheden af a-APM produktet var større end 95 %.

EKSEMPEL 2

Til en under omrøring stående opløsning af 34,2 ml (0,41 25 mol) 37 % saltsyre, 60 ml vand og 40 ml methanol sattes 110 g (0,357 mol) N-formyl-a-L-aspartyl-L-phenylalanin over en 20 minutters periode med en temperaturtilvækst fra 40 °C til 58 °C. Den resulterende masse blev holdt under omrøring ved 58 - 60 °C i 3 timer for at fremkalde 30 fjernelsen af formylgruppen ved hydrolyse.

Reaktionsmassen blev afkølet til 25 °C, og der blev tilsat 65,8 ml (0,79 mol) 37 % saltsyre over 10 minutter.

149432 ίο

Kort tid derefter begynder der at danne sig et bundfald.

Under omrøring holdt man den resulterende masse i 45 timer ved omgivelsernes temperatur og 1,5 timer ved 5 °C, hvilket bevirkede, at der dannede sig yderligere 5 bundfald. Det faste bundfald blev separeret ved centri fugering, og kagen blev vasket med 100 ml 5 °C varmt, deioniseret vand. Den våde kage (110,2 g) blev opløst i 410 ml 45 °C varmt, deioniseret vand. pH blev over en 10 minutters periode indstillet på 2,5 med 80,1 g 10 4,8 % vandig natriumhydroxid og holdt under omrøring i 1 time ved 40 °C. Mens man holdt temperaturen ved 40 - 42 °C, tilsattes 151,9 g 4,8 % vandig natriumhydroxid over 3 timer for at hæve pH til 4,2. Blandingen blev holdt under omrøring i 1 time ved 0-5 °C, og de re-15 suiterende, fjeragtige krystaller blev separeret ved centrifugering. Kagen blev vasket med 200 ml 5 °C varmt, deioniseret vand og tørret natten over i en vakuumovn ved 55 - 60 °C. Udbyttet af a-APM var 58,3 g (55,5 % i forhold til N-formyl-a-L-aspartyl-L-phenylalanin); 20 20 [a]p : (c=4, 15 N myresyre); TLC analyse - over 98 % rent a-APM.

EKSEMPEL 3

Idet man i det væsentlige fulgte den samme metode som i eksempel 2, med undtagelse af, at der tilsattes 32,5 25 ml 37 % saltsyre og 33,3 ml vand til reaktionsmassen

efter fjernelsen af formylgruppen ved hydrolyse og afkøling til 25 °C, fremkom der et 33,0 % udbytte af a-APM

i forhold til N-formyl-a-L-aspartyl-L-phenylalanin. on [α]ρ : +15,3° (c=4, 15 N myresyre.

30 EKSEMPEL 4

Idet man i det væsentlige følger den samme metode som i eksempel 2, med undtagelse af, at den tid, der medgik 11 149432 til at fjerne formyl-gruppen ved hydrolyse var begrænset til 1 time, fremkom der et 46,2 % udbytte af α-ΑΡΜ i 20 forhold til N-formyl-a-L-aspartyl-L-phenylalanin. [a]p : +15,5° (c=4, 15 N myresyre).

5 EKSEMPEL 5

Idet man i det væsentlige følger den samme metode som i eksempel 2, med undtagelse af, at man anvender 38,7 ml 37 SS saltsyre i udgangsopløsningen i stedet for 34,2 ml 37 % saltsyre, og at man nedsætter den syremængde, 10 der indføres efter hydrolysen, til 61,3 ml 37 % saltsyre, fremkom der et 53,2 % udbytte af a-APM, i forhold 20 til N-formyl-a-L-aspartyl-L-phenylalanin. [a]D : +15,4° (c=4, 15 N myresyre).

EKSEMPEL 6 15 Idet man i det væsentlige følger den samme metode som i eksempel 2, med undtagelse af, at opholdstiden til dannelse af et fast bundfald forøges til 4 dage, opnår man et 59,2 % udbytte af a-APM i forhold til N-formyl- 20 a-L-aspartyl-L-phenylalanin. [α]^ s +15,2° (c=4, 15 20 N myresyre).

EKSEMPEL 7

Idet man i det væsentlige følger den samme metode som i eksempel 2, med undtagelse af, at holdeperioden for at få et fast bundfald til at dannes sænkes til 1 dag, 25 opnår man et 36,3 % udbytte af a-APM i forhold til N- 20 formyl-a-L-aspartyl-L-phenylalanin. [a]p : +15,5° (c=4, 15 N myresyre).

Eksempel 1 til 7 er samlet i tabel 1 under anvendelse af de tidligere beskrevne parametre.

12 149432 TABEL 1

Methanol HC1 (mol Mol per mol a-L- (mol per per 100 g aspartyl-L-phe-

Eksempel 100 g reak- reaktions- nylalanin (I) 5 nr._ tionsmedium) medium) Methanol HC1 1 0,75 0,65 9,45 10,95 2 0,48 0,56 3,28 2,8 3 0,49 0,45 2,58 2,8 4 0,48 0,56 3,28 2,8 10 5 0,48 0,56 3,28 2,8 6 0,48 0,56 3,28 2,8 7 0,48 0,56 3,28 2,8