JPH07637B2 - α−Ｌ−アスパルチル−Ｌ−フエニルアラニンメチルエステルまたはその塩酸塩を製造する方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はα−Ｌ−アスパルチル−Ｌ−フエニルアラニン
メチルエステルまたはその塩酸塩の製造法に関する。

本発明のα−Ｌ−アスパルチル−Ｌ−フエニルアラニン
メチルエステル（以下α−APM）と略す）は“アスパル
テーム”の慣用名で称される化合物で人工甘味剤として
有用な物質である。しよ糖のおよそ200倍の甘味度を有
し、質的にもしよ糖に類似しており、しかも低カロリー
であるため、ダイエツト甘味剤として最近その需要が著
しく増大している。

（従来技術およびその問題点） α−APMの製造法に関しては、既に数多くの方法が開示
されている。すなわち、（１）アスパラギン酸無水物の
塩酸塩とＬ−フエニルアラニンメチルエステルを縮合す
る方法（例えば、特公昭51-40069）、（２）Ｎ−保護ア
スパラギン酸無水物とＬ−フエニルアラニンメチルエス
テルを縮合し、つづいて脱保護する方法（例えば、特開
昭46-1370、特開昭51-113841）、（３）Ｎ−保護アスパ
ラギン酸−β−ベンジルエステルとＬ−フエニルアラニ
ンメチルエステルとを縮合剤の存在下に反応し、つづい
て脱保護して製造する方法（特開昭59-130846）、
（４）Ｎ−カルボキシアスパラギン酸無水物とＬ−フエ
ニルアラニンメチルエステルと反応させる方法（特開昭
48-96557）など種々の方法がある。

しかしながら、これらの方法はいずれも一方の反応原料
としてＬ−フエニルアラニンメチルエステルを用いるも
のであり、Ｌ−フエニルアラニンをメチルエステル化し
て、アスパラギン酸の活性誘導体との反応につなぐまで
の工程が繁雑である。その上、本発明者らの検討結果に
よれば、このＬ−フエニルアラニンメチルエステルは遊
離の形態では溶液中で２分子縮合して環化し、2,5−ジ
ベンジルジケトピペラジンに変化し易い化合物であるこ
とがわかった。このことはα−APM製造において種々厄
介な問題を引き起す原因になるものである。

したがつて、α−APMの製造に関しては上記欠点のな
い、すなわちＬ−フエニルアラニンメチルエステルを用
いない方法の開発が望まれている。

ところで、Ｌ−フエニルアラニンメチルエステルを用い
ない方法としてはＮ−ホルミルアスパラギン酸無水物を
氷酢酸中、Ｌ−フエニルアラニンと縮合してＮ−ホルミ
ル−α−Ｌ−アスパルチル−Ｌ−フエニルアラニンを製
造し、次に脱ホルミル化してα−Ｌ−アスパルチル−Ｌ
−フエニルアラニンとしたのち、該化合物をメタノール
中でエステル化する方法（特公昭55-26133号）、および
α−Ｌ−アスパルチル−Ｌ−フエニルアラニンをエステ
ル化してα−APMを製造する工程の改良方法（特開昭53-
82752号）が知られている。

しかしながら、前者の方法はエステル化反応を非水系に
近い状態で実施するために反応に選択性がなく、目的の
エステル化のみならず、アスパラギン酸側のβ−カルボ
ン酸基へのエステル化やジエステル化反応も多量に起
り、そのためにα−APM収率が低いという欠点がある。
また、後者の方法はエステル化反応を水の共存下に行つ
てα−APMの選択率を高めているが、α−APM単離収率は
たかだか50〜60％（対α−Ｌ−アスパルチル−Ｌ−フエ
ニルアラニン）であり、収率面で必ずしも十分とは言え
ない。

Ｌ−フエニルアラニンメチルエステルを用いない別の方
法として、Ｌ−アスパラギン酸−β−メチルエステルの
Ｎ−カルボキシ酸無水物とＬ−フエニルアラニンを縮合
しα−Ｌ−アスパルチル−Ｌ−フエニルアラニン−β−
メチルエステルを製造し、この化合物をメタノールを含
有する塩酸水溶液中で分子内エステル交換反応させてα
−APMを製造する方法が最近開示された（特開昭59-2251
52号、特開昭59-225153号）。しかしながら、この方法
はアスパラギン酸のβ−メチルエステルを製造するエス
テル化反応が選択性に乏しく収率が低いこと、またこの
ものをホスゲンと反応させて製造されるＮ−カルボキシ
無水物が塩基または水との接触等により極めて重合し易
い性質を有する化合物であるために、工業的には取扱い
が難しいなどの欠点を有する方法である。

このように従来のα−APMの製造法では中間原料の安定
性、収率あるいは安全性等の点で一長一短があり、必ず
しも効率のよい製造法がないのが現状である。

（問題点を解決する為の手段） 本発明者らは、前記のようなα−APM製造技術の現状を
鑑み、また前述したような溶液中での安定性に問題のあ
るＬ−フエニルアラニンメチルエステルを用いずに、さ
らに効率よくα−APMを製造する方法を鋭意検討した。

とくに、α−APMの従来製造技術が一般に原料からα−A
PMに至るまでその工程が長いことを考慮して、できるだ
け工程を簡素化して効率よくα−APMを製造する方法に
ついて検討を重ねた。

本発明者らは、先にＮ−ホルミル−Ｌ−アスパラギン酸
無水物とＬ−フエニルアラニンとの縮合が水溶媒中で不
純物の副生をほとんど伴うことなく、しかも縮合生成物
はβ−異性体（Ｎ−ホルミル−β−Ｌ−アスパルチル−
Ｌ−フエニルアラニン）よりもα−異性体（Ｎ−ホルミ
ル−α−Ｌ−アスパルチル−Ｌ−フエニルアラニン）が
圧到的に多く生成することを見出し、α−APM製造のた
めの重要な中間体であるＮ−ホルミル−α−アスパルチ
ル−Ｌ−フエニルアラニンの改良された製造法を見出
し、既に出願した（特願昭59-264618号）。その後、縮
合反応をさらに検討した結果、反応に際して、メタノ
ールが反応系に存在しても反応条件を選択すると、Ｎ−
ホルミル−Ｌ−アスパラギン酸無水物は、メタノールと
反応してＮ−ホルミル−Ｌ−アスパラギン酸メチルエス
テルを副生することなく、Ｌ−フエニルアラニンとの縮
合反応が選択的に進行すること、しかも、溶媒の水お
よびメタノールの量を限定して反応を行つたのち、縮合
生成物を反応系より単離することなく、引きつづき該反
応混合物を塩酸と接触させることにより一つの反応器で
α−APMを製造できることを見出すに至つた。原料から
目的のα−APMまで多段の反応工程を一つの反応器で行
う関係上、一般的には各反応に付随する副生物ならびに
夾雑物が目的の反応および最終生成物であるα−APMの
品質に望ましくない影響を及ぼすことが考えられる。と
くにＮ−ホルミル−Ｌ−アスパラギン酸無水物とＬ−フ
エニルアラニンとの縮合に際しては目的のα−異性体の
ほかに20％以上の生成率でβ−異性体が副生し、さらに
はこの縮合反応混合物中にはＮ−ホルミル−Ｌ−アスパ
ラギン酸無水物が、水またはメタノールと反応して生成
するＮ−ホルミル−Ｌ−アスパラギン酸および場合によ
つては未反応のＬ−フエニルアラニンなどを含有し、比
較的複雑な系を形成していることが多い。それにも拘ら
ず、本発明者らの検討結果によれば、Ｎ−ホルミル−Ｌ
−アスパラギン酸無水物とＬ−フエニルアラニンとをメ
タノールを含有する水中で反応させて得られた反応混合
物を塩酸酸性とし、塩酸と接触させることにより温和な
条件下に脱ホルミル化等の反応が進行してα−APMが生
成し、しかも反応によつて生成した種々の化合物のうち
α−APMのみが種々の夾雑物の影響を受けることなく、
塩酸塩として系外に析出してくることがわかり、これら
の知見にもとづいて本発明を完成するに至つた。

すなわち、本発明はＮ−ホルミル−Ｌ−アスパラギン酸
無水物とＬ−フエニルアラニンをＬ−フエニルアラニン
に対して１〜６当量のメタノールを含有する水中、pH7
〜12の範囲で縮合したのち、生成したＮ−ホルミル−α
−Ｌ−アスパルチル−Ｌ−フエニルアラニンを単離する
ことなく、引きつづいて該反応混合物を塩酸酸性とし、
塩酸と接触させ、析出したα−APM塩酸塩を分離し、必
要に応じて該塩酸塩を中和することからなるα−APMま
たはその塩酸塩の製造法である。

本発明の方法ではＮ−ホルミル−Ｌ−アスパラギン酸無
水物を原料として用いる。このＮ−ホルミル−Ｌ−アス
パラギン酸無水物は公知の製造方法、例えば、Ｌ−アス
パラギン酸をギ酸および無水酢酸と反応させることによ
つて容易に製造することができる。

本発明の方法はまず第１にＮ−ホルミル−Ｌ−アスパラ
ギン酸無水物とＬ−フエニルアラニンをメタノールと水
の混合溶媒中、pH7〜12の範囲で縮合し、Ｎ−ホルミル
−α−Ｌ−アスパルチル−Ｌ−フエニルアラニンを生成
させる。

Ｎ−ホルミル−Ｌ−アスパラギン酸無水物の使用量はＬ
−フエニルアラニンに対して理論量以上用いればよく、
とくに過剰に用いる必要はない。

溶媒としては水とメタノールの混合溶媒が用いられる。
水の使用量は縮合反応混合物をそのままα−APM製造に
つなぐこと、および反応操作上原料のＬ−フエニルアラ
ニンに対して１〜10重量倍が良い。好ましくは８重量倍
以下が好適である。また水と混合して用いるメタノール
は同じく原料のＬ−フエニルアラニンに対して１〜６当
量である。メタノールの用量が１当量未満では縮合反応
混合物を塩酸と接触させてα−APMを製造する工程でα
−APMの高い収率の達成が難かしく、また６当量を越え
るとα−APM製造工程において系内メタノール濃度が高
くなり、そのために生成したα−APM塩酸塩の溶解度が
高くなり、同じくα−APM収率の低下をきたすので好ま
しくない。

本発明の方法において、Ｎ−ホルミル−Ｌ−アスパラギ
ン酸無水物とＬ−フエニルアラニンとの縮合工程の具体
的実施態様としては、所定量の水とメタノールの混合溶
媒中にＬ−フエニルアラニンおよびアルカリを装入して
溶解または懸濁させ、次にこの液中にＮ−ホルミル−Ｌ
−アスパラギン酸無水物を少量づつ連続的に、または分
割して装入する。この際、反応溶液のpHは７〜12の範囲
に保持されるようにアルカリ水溶液を滴下して調整す
る。初めにＬ−フエニルアラニンを溶解または懸濁させ
る際に用いるアルカリ、および反応時のpH調整用のアル
カリとしては、リチウム、ナトリウムまたはカリウムな
どのアルカリ金属の水酸化物、酸化物、炭酸塩または重
炭酸塩、あるいはカルシウムまたはマグネシウムなどの
アルカリ土類金属の水酸化物、酸化物、炭酸塩または重
炭酸塩を挙げることができる。勿論、原料の無水物に対
して不活性なトリエチルアミンで代表される有機塩基を
用いることもできる。

反応液のpHが12を越える強アルカリ性条件下ではＮ−ホ
ルミル−Ｌ−アスパラギン酸無水物の水またはメタノー
ルによる開環反応が増大されるので、Ｎ−ホルミル−Ｌ
−アスパラギン酸無水物の使用量が増加するだけでな
く、β−異性体以外の副生物の生成も誘起されて好まし
くない。また反応時のpHが酸性側に片寄ると、Ｌ−フエ
ニルアラニンとの反応が緩慢になり無水物の水およびメ
タノールによる開環反応が優先し易くなる。

反応温度はＮ−ホルミル−Ｌ−アスパラギン酸無水物の
水およびメタノールによる開環生成物を極力抑制する意
味で30℃以下、好ましくは20℃以下の温度がよい。下限
については特に制限はないものの工業的見地より通常は
−20℃以上で行われる。

上記のようにしてＮ−ホルミル−Ｌ−アスパラギン酸無
水物とＬ−フエニルアラニンとの水とメタノール混合溶
媒中での縮合反応によりＮ−ホルミル−α−Ｌ−アスパ
ルチル−Ｌ−フエニルアラニンが主生成物として生成す
るが、前記したようにその異性体であるＮ−ホルミル−
β−Ｌ−アスパルチル−Ｌ−フエニルアラニンも一部副
生する。その生成比は、通常、70:30:〜80:20の範囲で
あり、目的物とβ−異性体とを併せての総合収率は一般
にＬ−フエニルアラニンに対して95％以上である。ここ
に生成したＮ−ホルミル−α−Ｌ−アスパルチル−Ｌ−
フエニルアラニンは本発明の方法においては単離せずに
反応混合物をそのまま用いて次に記載のα−APM製造を
実施する。

したがつて、本発明の方法はＮ−ホルミル−α−Ｌ−ア
スパルチル−Ｌ−フエニルアラニンを含有する前記反応
混合物から一つの反応器でα−APMを製造するもので、
基本的には該反応混合物を塩酸酸性とし、塩酸と接触さ
せることにより生成したα−APMを塩酸塩として系外に
析出させる。

前述の縮合反応混合物を塩酸酸性とするには反応混合物
中に塩化水素を導入するかまたは濃塩酸を添加する。

そして、この反応混合物を塩酸と接触させることによ
り、脱ホルミル化反応とエステル化反応が進行し、結果
としてα−APMが生成し、これが塩酸塩として系外に析
出してくる。

接触させる塩酸の量は通常、出発原料のＬ−フエニルア
ラニンに対して１〜10当量の範囲で使用する。塩酸濃度
も接触反応を左右する重要な因子であり、反応によつて
生成したα−APMは塩酸塩として遂次系外に析出させる
ことによつて、高い収率で得られるので、α−APM塩酸
塩を析出し易くするために、塩酸濃度としては〔(HCl)/
(HCl+H₂O)〕×100で規定される濃度で３〜33重量％、好
ましくは５〜30重量％である。塩酸濃度が低すぎると目
的のエステル化反応が起りにくくなる。また塩酸濃度が
高すぎると、生成したα−APM塩酸塩の溶解度が上がり
系外に析出しにくくなり、α−APM収率が低下したり、
ペプチド結合の解裂も起り易くなるので好ましくない。

塩酸との接触温度は０℃乃至反応混合物の沸点、好まし
くは10〜60℃である。低すぎると、脱ホルミル化等の目
的の反応が進みにくくなり、反応完結まで著しく長時間
を要し、工業的には好ましくなく、また高すぎると、ペ
プチド結合の解裂等の望ましくない副反応が誘起される
だけでなく、α−APM塩酸塩の溶解度が高まり、反応系
外に沈殿として析出しにくくなり、α−APMの収率の低
下をきたす。

尚、本発明においては縮合反応混合物を塩酸と接触させ
る際に縮合反応に用いたアルカリと塩酸との中和により
相当する無機塩が生成するが、接触時に系外に析出して
いれば接触の途中で分離することも可能である。

本発明においては反応によつて生成したα−APMは塩酸
塩として系外に析出する。従つて反応後は必要に応じて
反応混合物を冷却後過することによりα−APM塩酸塩
が単離される。ここに単離されたα−APM塩酸塩は水
中、懸濁または溶液状態で水酸化ナトリウム、炭酸ナト
リウム、炭酸水素ナトリウムまたはアンモニア等のアル
カリで中和することにより遊離のα−APMに変換するこ
とができる。

（実施例） 以下実施例により本発明を詳細に説明する。

尚、実施例中の高速液体クロマトグラフイーの分析条件
は次の通りである。

高速液体クロマトグラフイーでの分析条件 カラム:YMC pack A-312 6mmφ×150mm （充填剤:ODS） 移動相:0.005M/l ヘプタンスルホン酸ナトリウム水溶
液：メタノール＝65:35（体積比） （リン酸でpH＝2.5に調整） 流量:1ml/min 検出器：紫外分光光度計 実施例１ 66gの水中に14.4gのメタノールおよび5.1gの固形の水酸
化ナトリウムを加えて溶かし、さらにＬ−フエニルアラ
ニン19.8g（0.12モル）を装入して溶解しこの溶液を０
℃に冷却した。つぎにこの溶液中にＮ−ホルミル−Ｌ−
アスパラギン酸無水物18.8g（0.13モル）を０〜５℃の
温度を保つておよそ30分間で徐々に装入した。この際45
％水酸化ナトリウム水溶液を滴下して反応液のpHを９〜
12に保つた。その後同温度でさらに１時間反応させた。
反応液の一部をとり高速液体クロマトグラフイーにて分
析の結果、Ｎ−ホルミル−α−Ｌ−アスパルチル−Ｌ−
フエニルアラニンとＮ−ホルミル−β−Ｌ−アスパルチ
ル−Ｌ−フエニルアラニンの生成比は74.3:25.7であ
り、また両者併せての総合収率は98.4％（対Ｌ−フエニ
ルアラニン）であつた。この反応混合物中に29.5gの塩
化水素を60℃以下の温度で導入し、さらに50〜60℃で１
時間反応させたのち、25℃に冷却し20〜25℃でさらに４
日間反応させた。その後反応混合物を５℃以下に冷却し
０〜５℃で３時間かきまぜたのち、析出しているα−AP
M塩酸塩を過し、冷水で洗浄することにより白色のα
−APM塩酸塩の湿ケーキを得た。この湿ケーキを高速液
体クロマトグラフイーにて分析の結果、19.8gのα−APM
を含有していた。

収率:56.1％（対Ｌ−フエニルアラニン） 実施例２ 実施例１で得られたα−APM塩酸塩の湿ケーキを水200ml
に懸濁させ、20〜25℃で20％水酸化ナトリウム水溶液で
中和した（pH＝5.0）。その後５℃に冷却し、同温度で
１時間かきまぜてから析出している結晶を過し冷水で
洗浄後真空乾燥することによつて遊離のα−APMを得
た。収量17.5g このものを高速液体クロマトグラフイーにて分析の結
果、α−APM以外の不純物は検出されなかつた。また比
旋光度測定の結果を次に示す ▲〔α〕²⁰ _D▼＝16.0（Ｃ＝4,15規定ギ酸） 実施例３ フレーク状水酸化カリウム7.0gを水115gとメタノール1
9.2gの混合溶媒に溶かし、さらにＬ−フエニルアラニン
19.8g（0.12モル）を装入して溶解し０℃に冷却した。
水溶液中にＮ−ホルミル−Ｌ−アスパラギン酸無水物1
8.8g（0.13モル）を０〜５℃の温度で30分間で徐々に装
入した。この際50％水酸化カリウム水溶液15.5gを同時
に滴下して反応液のpHを８〜11に保つた。その後温度で
さらに１時間攪拌した。反応液の一部をとり高速液体ク
ロマトグラフイーにて分析の結果、Ｎ−ホルミル−α−
Ｌ−アスパルチル−Ｌ−フエニルアラニンとＮ−ホルミ
ル−β−Ｌ−アスパルチル−Ｌ−フエニルアラニンの生
成比は75.7:24.3であり、また両者併せての総合収率は9
8.6％であつた。次に、この反応混合物中に塩化水素45.
0gを55℃以下の温度で導入し、さらに50〜55℃で１時間
反応させた。その後室温まで冷却し、室温でさらに６日
間反応させた。反応後、反応混合物を５℃以下に冷却
し、０〜５℃で２時間かきまぜたのち析出しているα−
APM塩酸塩を過し、冷水で洗浄することにより白色の
α−APM塩酸塩を得た。高速液体クロマトグラフイーに
て分析の結果17.6gのα−APMを含有していた。収率49.9
％（対Ｌ−フエニルアラニン） 実施例４ 水66gとメタノール7.7gの混合溶媒中に水酸化ナトリウ
ム5.0gを溶かしさらにＬ−フエニルアラニン19.8g（0.1
2モル）を装入して溶解し５℃に冷却した。この溶媒中
にＮ−ホルミル−Ｌ−アスパラギン酸無水物18.8g（0.1
3モル）を10℃以下の温度で保つておよそ１時間で少し
づつ装入した。この間30％水酸化ナトリウム水溶液（1
9.0g）を滴下して反応液のpHを８〜12の保つた。さらに
同温度で１時間反応させた。反応液の一部をとり高速液
体クロマトグラフイーにて分析の結果、Ｎ−ホルミル−
α−Ｌ−アスパルチル−Ｌ−フエニルアラニンとＮ−ホ
ルミル−β−Ｌ−アスパルチル−Ｌ−フエニルアラニン
の生成比は74.8:25.2であり、また両者併せての総合収
率は97.8％であつた。

次にこの反応混合物中に塩化水素31.0gを60℃以下の温
度で導入し、さらに50〜60℃で１時間反応させた。析出
している塩化ナトリウムを過分離し、少量の20％塩酸
で洗浄し、得られた洗液を併せて30℃でさらに７日間
反応させた。反応後は実施例１と同様に処理することに
よりα−APM19.4gを含有するα−APM塩酸塩を得た。

収率:55.0％（対Ｌ−フエニルアラニン） （発明の効果） 本発明の方法はその溶液中での安定性に問題のあるＬ−
フエニルアラニンメチルエステルを用いることなく、Ｌ
−フエニルアラニンを直接使用できる利点がある。その
上、このＬ−フエニルアラニン原料として一つの反応器
で最終目的物であるまでを製造できる。従来、中間体を
単離してα−APMを製造する種々の方法があるが、これ
らに比較して原料的に高価なＬ−フエニルアラニンの損
失もなく、また作業性の点からも極めて効率の良いα−
APMの製造法である。しかも、Ｎ−ホルミル−Ｌ−アス
パラギン酸無水物とＬ−フエニルアラニンの縮合時に副
生するβ−異性体はメタノール存在下での塩酸との接触
により脱ホルミルならびにエステル化され、種々の化合
物を生成するが、α−APM塩酸塩の析出に悪影響を及ぼ
すことなく、これらは析出したα−APM塩酸塩を分離し
たあとの母液に全て移行する。したがつて、この母液を
加水分解すれば出発原料のＬ−フエニルアラニンおよび
Ｌ−アスパラギン酸として、それぞれ比較的高い濃度で
回収されることになり、そのため、加水分解後これらの
物質を単離するに際して、エネルギー的に損失の大きい
濃縮操作が不要になるなどの副次的特徴も持ち併せる。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】Ｎ−ホルミル−Ｌ−アスパラギン酸無水物
   とＬ−フエニルアラニンをＬ−フエニルアラニンに対し
   て１〜６当量のメタノールを含有する水中、pH7〜12の
   範囲で縮合したのち生成したＮ−ホルミル−α−アスパ
   ルチル−Ｌ−フエニルアラニンを単離することなく、引
   きつづき反応混合物を塩酸酸性として、塩酸と接触さ
   せ、析出したα−Ｌ−アスパルチル−Ｌ−フエニルアラ
   ニンメチルエステル塩酸塩を分離することを特徴とする
   α−Ｌ−アスパルチル−Ｌ−フエニルアラニンメチルエ
   ステル塩酸塩の製造法。
2. 【請求項２】Ｎ−ホルミル−Ｌ−アスパラギン酸無水物
   とＬ−フエニルアラニンとの縮合に用いる水の量がＬ−
   フエニルアラニンに対して10重量倍以下である特許請求
   の範囲第１項記載の方法。
3. 【請求項３】Ｎ−ホルミル−Ｌ−アスパラギン酸無水物
   とＬ−フエニルアラニンをＬ−フエニルアラニンに対し
   て１〜６当量のメタノールを含有する水中、pH7〜12の
   範囲で縮合したのち生成したＮ−ホルミル−α−アスパ
   ルチル−Ｌ−フエニルアラニンを単離することなく、引
   きつづき反応混合物を塩酸酸性として、塩酸と接触さ
   せ、析出したα−Ｌ−アスパルチル−Ｌ−フエニルアラ
   ニンメチルエステル塩酸塩を分離し、次いで該塩酸塩を
   中和することを特徴とするα−Ｌ−アスパルチル−Ｌ−
   フェニルアラニンメチルエステルの製造法。
4. 【請求項４】Ｎ−ホルミル−Ｌ−アスパラギン酸無水物
   とＬ−フェニルアラニンとの縮合に用いる水の量がＬ−
   フェニルアラニンに対して10重量倍以下である特許請求
   の範囲第３項記載の方法。