FR2550538A1 - Procede pour la synthese de l'aspartam - Google Patents
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Abstract
LE PROCEDE COMPREND LA DEFORMYLATION ET LA SEPARATION DE L'ESTER METHYLIQUE DE N-FORMYL-L-A-ASPARTYL-L-PHENYLALANINE D'UN MELANGE CONTENANT LES DEUX ISOMERES A ET B; IL CONSISTE EN CE QU'ON AJOUTE AU MELANGE DES ISOMERES DU PEROXYDE D'HYDROGENE ET UN ACIDE ORGANIQUE; APRES SEPARATION DE L'ESTER METHYLIQUE DE L-A-ASPARTYL-L-PHENYLALANINE, ON DILUE AVEC DE L'EAU, ON SEPARE LA COUCHE AQUEUSE, ON AJUSTE LE PH A LA VALEUR DE 4,5 ENVIRON ET ON OBTIENT UN PRECIPITE D'ASPARTAM LIBRE.
Description
L'invention se rapporte à un nouveau procédé de synthèse de l'aspartam,
c'est-à-dire de l'ester méthylique de L-O -aspartyl-L-phénylalanine.
L'aspartame a des propriétés sucrantes com5 me le sucre de canne et le sucre de betterave et il est utilisé comme agent adoucissant dans les produits alimentaires et dans les boissons comme indiqué dans le brevet
américain N 3 492 131.
L'aspartam est un dipeptide et il est for10 mé, comme tel, d'une liaison amide entre un groupe carboxyle activé d'un amino-acide et le groupe amino d'un autre amino-acide L'activation est nécessaire pour l'accroissement de la vitesse et du rendement de la condensation Le peptide pur désiré nécessite la protection de tous les 15 autres groupes fonctionnels non impliqués dans la formation de la liaison peptidique Ensuite, les groupes protecteurs
sont éliminés.
L'aspartam peut être préparé par réaction de l'anhydride N-protégé-Laspartique avec des esters mé20 thyliques de L-phénylalanine Cette réaction donne un mélange d'ester méthylique de L O -aspartyl-Lphénylalanine et d'ester méthylique de L-A-aspartyl-L-phénylalanine, qui nécessite la séparation des isomères Les groupes protecteurs de N utilisés sont les groupes habituels dans la 25 chimie des peptides, par exemple les groupes benzyloxycarbonyle et formyle La suppression de la protection de N s'effectue en présence d'un acide fort (brevet américain N 4 071 511) ou en présence d'hydroxylamine (brevet américain N 4 012 418) Ces procédés connus de déformylation 30 ont plusieurs inconvénients industriels comme les rendements faibles, les réactifs coûteux, l'estérification du groupe A-carboxy et l'hydrolyse de l'ester ou de la liaison peptidique En outre, une opération supplémentaire est nécessaire pour la séparation des isomèresd et d (l'isomère 35 d n'a pas de propriété sucrante) et ceci conduit à une élévation du coût.
L'invention apporte un procédé pour l'isolation de l'aspartam à partir d'un mélange réactionnel
contenant des esters méthyliques de N-formyl-L-0 <et -aspartyl-Lphénylalanine, ce procédé consistant en ce qu'on 5 ajoute du péroxyde d'hydrogène et un acide organique et, éventuellement, un acide minéral, au mélange réactionnel.
L'ester méthylique de L-<-aspartyl-L-phénylalanine résultant de la déformylation conformément à l'invention peut être séparé facilement de manière classique 10 lorsque la réaction est terminée Si on ajoute au mélange en réaction contenant du N-formyl-aspartam de 10 à 90 % d'une solution aqueuse de péroxyde d'hydrogène, d'un acide organique et de préférence d'une solution aqueuse d'un acide minéral, la déformylation se produit sélectivement 15 sans réactions secondaires telle que l'hydrolyse de l'ester
ou de la liaison peptidique.
Comme exemples d'acides organiques qui peuvent être employés, on peut citer les acides carboxyliques de formule R-COOH o R est un atome d'hydrogène, un 20 groupe alkyle C 1 à C 3, un groupe phényle ou un groupe phényle substitué Les acides préférés sont l'acide formique
et l'acide m-chlorobenzoique.
Les acides minéraux convenables ont une première constante de dissociation qui n'est pas inférieure 25 à 1,5 x 10-2 à 25 C Ces acides comprennent les acides minéraux classiques comme l'acide phosphorique, l'acide chlorhydrique et l'acide sulfurique mais ils ne sont pas
limités à ces acides.
Le péroxyde d'hydrogène est habituellement 30 utilisé en quantité allant de 1 à 6 moles par mole du groupe formyle Les acides organiques et minéraux sont utilisés de préférence en quantité allant de 0,5 à 10 moles par mole de N-formyl-aspartam dans le mélange en réaction La température de la réaction peut aller de 10 C jusqu'au point 35 d'ébullition du mélange et la durée de la réaction peut
aller de 2 à 40 heures.
Le mélange de la condensation auquel on ajoute les agents de déformylation comprend des solvants comme l'acétate d'éthyle, le dichloroéthane, la méthyléthyl
cétone et l'acide acétique, par exemple.
Pour séparer l'aspartam désiré, le mélange
en réaction peut être dilué, après refroidissement, avec de l'eau; la phase aqueuse est séparée et ajustée au p H 4,5 à 5 par addition d'un alcali faible comme le carbonate ou le bicarbonate de sodium, ou l'hydroxyde d'ammonium ou 10 de sodium.
Le rassemblement de l'aspartam qui se précipite peut se faire par filtration.
Le procédé de l'invention apporte plusieurs avantages.
Il n'est pas nécessaire d'isoler avant la
déformylation l'ester méthylique de N-formyl-L-X,f,-aspartyl-Lphénylalanine du mélange en réaction dans lequel il a été préparé La séparation des isomères s'exécute au cours de la même opération que la déformylation par la précipita20 tion de l'aspartam seul et non de l'isomères Les conditions particulières de la réaction évitent la scission de la liaison peptidique, l'estérification du groupe -carbonyle, l'élimination du groupe méthyle estérifiant ou la formation du sousproduit indésirable dicétopipérazine On 25 parvient à de bons rendements de l'isolation.
EXEMPLE 1
On a ajouté à la température de la pièce 40 ml de péroxyde d'hydrogène aqueux à 40 %, 20 ml d'acide formique et 40 ml d'acide chlorhydrique aqueux à 37 % à une 30 solution de 100 g d'ester méthylique de N-formyl-o et -L-aspartyl-L-phénylalanine (rapport 8:2 des isomères d:1) dans 160 ml de dichloroéthane et 40 ml d'acide acétique.
Le mélange a été chauffé à 45 C pendant huit heures puis refroidi La teneur du mélange réactionnel a été analysée 35 par HPLC (chromatographie liquide à haute pression) et elle était de: ester méthylique dei -Laspartyl-L-phénylalanine (o(APM) 231 mg/ml ester méthylique de / -Laspartyl-L-phénylalanine (PAPM) 56,6 mg/ml ester méthylique de N-formyl-( -L-aspartyl-L-phénylalanine ("FAPM) 18 mg/ml ester méthylique de N-formylf-L-aspartyl-L-phénylalanine
(AFAPM) 4,6 mg/ml.
Les conditions de l'analyse étaient les suivantes: Colonne: Lichrosorb RP 1,8 5 /Lm (Knauer) Longueur: 250 mm Diamètre intérieur = 4,6 mm Eluant: Mélange d'un tampon phosphaté (p H= 3,0-0,1) et d'acétpnitrile ( 87:13 V/V) Débit: 1,5 ml/mn Température de la colonne: 35 C Composition du tampon: 3,4 g de KH 2 PO 4 en solution dans 1 litre d'eau et ajusté au p H avec H 3 PO 4 La durée de rétention des esters méthyliques de o-Laspartyl-L-phénylalanine étaient de
800 sec environ.
Le rendement en ester méthylique de O -L-aspartyl-L-phénylalanine a été de 68 g ( 93 %) Le mélange réactionnel a été dilué avec 500 ml d'eau, la couche aqueuse a été séparée, le p H a été ajusté à 4,5 par addition d'hydroxyde de sodium aqueux à 20 %, le mélange a été agité 30 pendant une heure à la température de la pièce et refroidi.
L'aspartam libre a été précipité et a été recueilli par filtration On a obtenu 45,5 g du composé pur avec un rendement de 70 %, p f 233-235 C (avec décomposition).
ll 22 = + 33,2 (C = 1, acide acétique) D
Titre HPLC > 99 %.
EXEMPLE 2
On a ajouté à 10 C 80 ml de péroxyde d'hydrogène aqueux à 40 %, 60 ml d'acide formique et 20 ml d'acide sulfurique à 96 % à une solution de 100 g d'ester mé5 thylique de N-formyl-o et -L-aspartyl-L-phénylalanine (rapport 8:2 des isomères<:3) dans 300 ml d'acétate d'éthyle et 40 ml d'acide acétique Après 24 heures à 10 C la teneur du mélange réactionnel a été analysée par HPLC et elle était de: o< APM 126,9 mg/ml APM 31,5 mg/ml < FAPM 20,6 mg/ml
FAPM 5,2 mg/ml.
Le rendement en ester méthylique de C -L15 aspartyl-L-phénylalanine a été de 63,5 g ( 86,9 %) Après traitement comme à l'exemple 1, on a obtenu de l'aspartam
pur avec un rendement de 65 %.
EXEMPLE 3
En operant comme à l'exemple 1 mais en uti20 lisant 40 ml d'acide acétique à la place d'acide formique ( 60 C pendant huit heures), on a obtenu de l'aspartam pur
avec un rendement de 68 %.
EXEMPLE 4
En opérant comme à l'exemple 1 mais en uti25 lisant 30 ml d'acide phosphorique à 85 % à la place d'acide
chlorhydrique aqueux à 37 % ( 45 C pendant huit heures), on a obtenu de l'aspartam pur avec un rendement de 72 %.
EXEMPLE 5
En opérant comme à l'exemple 4 mais en uti30 lisant 60 ml de péroxyde d'hydrogène aqueux à 40 % à la place de 40 ml de péroxyde d'hydrogène aqueux ( 25 C pendant vingt heures), on a obtenu de l'aspartam pur avec un
rendement de 70 %.
EXEMPLE 6
On a ajouté à 20 C 40 ml de péroxyde d'hydrogène aqueux à 60 % et 73 g d'acide 3-chlorobenzolque à
une solution de 100 g d'ester méthylique de N-formyl-* et -L-aspartyl-Lphénylalanine (rapport 8:2 des isomères ":A) dans 160 ml de dichloroéthane et 40 ml d'acide acétique.
Le mélange en réaction a été agité à 20 C 5 pendant 24 heures Après traitement comme à l'exemple 1,
on a obtenu de l'aspartam pur avec un rendement de 64 %.
Claims (5)
1 Procédé pour la déformylation de l'ester méthylique de N-formyl-L-ocaspartyl-L-phénylalanine et pour la séparation de l'ester méthylique de Lo-aspartyl-L-phénylalanine (aspartam) d'un mélange contenant les deux isomères 5 oc et 8, caractérisé en ce qu'on mélange le mélange des
isomères avec du peroxyde d'hydrogène et un acide organique.
2 Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'acide organique a la formule R-COOH dans laquelle R est choisi dans le groupe comprenant H, un
alkyle inférieur, un phényle ou un phényle substitué.
3 Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que le peroxyde d'hydrogène est présent en quantité
allant de 1 à 6 moles par mole du groupe formyle.
4 Procédé selon la revendication 1 caractérisé
en ce qu'on ajoute aussi au mélange un acide minéral ayant une première constante de dissociation qui n'est pas inférieure à 1,5 x 10-2 à 25 C.
Procédé selon la revendication 4 caractérisé 20 en ce que le total de l'acide minéral et de l'acide organique
est en quantité allant de 0,5 à 10 moles par mole de N-formyl-aspartam.
6 Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que la durée de la réaction est de 2 à 40 heures à une 25 température allant de 10 C jusqu'au point d'ébullition du mélange. 7 Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'après la réaction de déformylation on sépare l'isomère oc par dilution du mélange en réaction à l'aide 30 d'eau, par séparation de la phase aqueuse, par réglage du p H à une valeur légèrement acide après quoi on recueille
l'aspartam précipité.
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