JPH07639B2

JPH07639B2 - 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法

Info

Publication number: JPH07639B2
Application number: JP6609585A
Authority: JP
Inventors: 隆一三田; 敏雄加藤; 長二郎樋口; 剛大浦; 彰宏山口
Original assignee: 三井東圧化学株式会社
Priority date: 1985-03-29
Filing date: 1985-03-29
Publication date: 1995-01-11
Anticipated expiration: 2010-01-11
Also published as: JPS61225198A

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−フェニルアラニ
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−フェニルアラニン
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、ダイエッ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−
フェ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−フェ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46-137
0、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−フェ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−フェニルアラニン
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−フェニルアラニンメチルエステルを用いるも
のであり、Ｌ−フェ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−フェ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
とがわかつた。このことはα−APM製造において種々の
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−フェ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−フェ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−フェ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−フェニルアラニンを製
造し、次に脱ホルミル化してα−Ｌ−アスパルチル−Ｌ
−フェ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−フェ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−フェニ
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−フェ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−フェニルアラニンを縮合
しα−Ｌ−アスパルチル−Ｌ−フェニルアラニン−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
酸無水物が塩基との接触等により重合し易い性質がある
ため、工業的には取扱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。

（問題点を解決するための手段）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−フェ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の製造技術は前述のように一般に原料
からα−APMに至るまで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−フェ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−フェニルアラニン）よりもα−異性体（Ｎ−ホルミ
ル−α−Ｌ−アスパルチル−Ｌ−フェニルアラニン）が
圧倒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−フェ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）。

さらに、この知見をもとにしてα−APMの製造法を鋭意
検討し、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を水中で反応させたのち、縮合生
成物を反応系より単離することなく、該反応混合物を連
続的にα−APMまで一つの反応器で行える方法を見出す
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場合には、一般的には各反応に付
随する種々の夾雑物が、目的の反応および最終のα−AP
M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−フェニルアラニンとの縮合に際して、目的のα−異
性体のほかに20％以上の収率でβ−異性体が副生し、し
かもまた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、単に水と反応して開環した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−フェ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。それにも拘わらず、
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水中で
反応させて得られた反応混合物をメタノールの存在下に
塩酸と接触させることにより、縮合生成物の脱ホルミル
化反応およびエステル化反応が温和な条件下に進行し、
しかも反応によつて生成した種々の化合物のうちα−AP
M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
に基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−フェニルアラニンを水中、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−フェニルアラニンを単離することなく、
引きつづき該反応混合物を塩酸酸性としメタノールの存
在下に塩酸と接触させ、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。原料の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−フェニルアラニンを水中pH7〜12
の範囲で縮合し、Ｎ−ホルミル−α−Ｌ−アスパルチル
−Ｌ−フェ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
−フェニルアラニンに対して理論量以上用いれば良く、
とくに過剰に用いる必要はない。

本発明の方法において使用する溶媒の水の量は、縮合反
応後引きつづいて実施するα−APM製造反応に際して濃
縮操作を省略できる点でＬ−フェニルアラニンに対して
10重量倍以下、好ましくは８重量倍以下を用いるのがよ
い。勿論10重量倍を越える水中で縮合反応を実施しても
反応上は特に問題はないが、反応後濃縮操作が必要とな
る。

反応の方法は水にＬ−フェ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した液中にＮ−ホルミルアス
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の範囲に保つよう
にアルカリ水溶液を滴下して調整する。初めにＬ−フェ
ニルアラニンを溶解または懸濁させるのに用いるアルカ
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などが多用され
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ても問題はない。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による開環反応が増
大し、そのために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と同時にβ−異性体以外の副生
物の生成も起るので好ましくない。また、反応時のpHが
酸性側に片寄ると反応が緩慢になり無水物の水による開
環反応が優先的に起り易くなり好ましくない。

反応温度はＮ−ホルミル−Ｌ−アスパラギン酸無水物の
水により加水分解反応を抑制する意味で30℃以下、さら
に好ましくは20℃以下である。下限については特に制限
はないが工業的見地より−20℃以上である。尚この縮合
反応に際して反応に不活性で且つ水と混和性の有機溶媒
を併用することもできる。

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−フェニルアラニンとの水中での縮合反応によ
りＮ−ホルミル−α−Ｌ−アスパチル−Ｌ−フェニルア
ラニンが主生成物として生成するが、前述のようにその
異性体であるＮ−ホルミル−β−Ｌ−アスパルチル−Ｌ
−フェニルアラニンも一部副生する。その生成比は75:2
0〜80:20であり、目的物とβ−異性体とを併せての総合
収率は、通常、Ｌ−フェ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−フェニルアラニンは本発明においては単離
せずに、反応混合物をそのまま用いて、次のα−APM製
造反応を行う。

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−フェ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、メタノー
ル存在下に塩酸と接触させることにより生成したα−AP
M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。

そしてここに得られた混合物をメタノールの存在下に塩
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。

メタノールの使用量は縮合反応によつて生成したＮ−ホ
ルミル−α−Ｌ−アスパルチル−Ｌ−フェニルアラニン
に対して少なくとも１当量以上、好ましくは出発原料の
Ｌ−フェニルアラニンに対して１当量以上用いるのが良
い。メタノール使用量の上限については、あまり過剰に
用いると反応系のメタノール濃度が高くなり、反応によ
つて生成したα−APM塩酸塩の溶解度が上がり、α−APM
塩酸塩が析出しにくくなると同時に生成したα−APMが
さらにエステル化され、α−Ｌ−アスパルチル−Ｌ−フ
ェニルアラニンジメチルエステルの副生が増加して好ま
しくない。

したがつて、通常はＬ−フェニルアラニンに対して６モ
ル以下、また〔（メタノール）／（メタノール＋HCl+H₂O）〕×100で
規定される濃度として30重量％以下が好ましい。メタノ
ールは前記縮合反応混合物を塩酸酸性にする前に添加し
てもよいし、あるいは塩酸酸性とした後で添加してもよ
い。

接触させる塩酸は出発原料のＬ−フェニルアラニンに対
して１〜10当量の範囲の量で使用するのがよい。また本
発明は反応によつて生成したα−APMを塩酸塩として遂
次系外に析出させることによつてα−APMの高い収率を
達成できるものであり、α−APM塩酸塩を析出し易くす
るために接触時の反応系の塩酸濃度も重要な因子であ
る。塩酸濃度としては〔(HCl)/(HCl+H₂O)〕×100で規定
される濃度として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収率が低下する。

本発明の方法において、縮合反応混合物と塩酸とを接触
させる温度は０℃乃至反応混合物の沸点、好ましくは０
〜60℃である。低すぎると脱ホルミル化及びエステル化
反応が進行しにくくなり完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、また高すぎる場合にはペプ
チド結合の解裂等の望ましくない副反応が誘起されて、
同じく好ましくない。

尚、本発明の方法においては、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ィの分析条件は
次の通りである。

高速液体クロマトグラフィーでの分析条件カラム:YMCpackA-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の水中に固形の水酸化ナトリウム5.0gを加えて溶か
し、さらにＬ−フェニルアラニン19.8g（0.12モル）を
装入して溶解し、０℃に冷却した。

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℃で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９〜11に保つた。その後同温度で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
フィーにて分析の結果、Ｎ−ホルミル−α−Ｌ−アスパ
ルチル−Ｌ−フェニルアラニンとＮ−ホルミル−β−Ｌ
−アスパルチル−Ｌ−フェニルアラニンの生成比は75.
4:24.6であり、また両者併せての総合収率は96.8％（対
Ｌ−フェニルアラニン）であつた。

この反応混合物中にメタノール14.4g加え、ついで26.8g
の塩化水素を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25℃に冷却し20〜25℃で４
日間反応させた。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−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
トグラフィーにて分析の結果19.3gのα−APMを含有して
いた。収率54.7％（対Ｌ−フェニルアラニン）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％炭酸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17.4g このものを高速液体クロマトグラフィーにて分析の結
果、α−APM以外に不純物は検出されなかつた。また比
旋光度は以下の通りであつた。

▲〔α〕²⁰ _D▼＝16.07 （Ｃ＝４、５規定ギ酸）実施例３フレーク状水酸化カリウム7.0gを110gの水に溶かしさら
にＬ−フェニルアラニン19.8g（0.12モル）を装入して
溶解し０℃に冷却した。この水溶液中にＮ−ホルミルア
スパラギン酸無水物18.8g（0.13モル）を０〜５℃で30
分間で徐々に装入した。この間50％水酸化カリウム水溶
液16.0を同時に滴下して反応液のpHを８〜11に保つた。
その後同温度でさらに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ィーにて分析の結果、Ｎ−
ホルミル−α−Ｌ−アスパルチル−Ｌ−フェニルアラニ
ンとＮ−ホルミル−β−Ｌ−アスパルチル−Ｌ−フェニ
ルアラニンの生成比は77:23であり、また両者併せての
総合収率は98.9％であつた。この反応混合物中にメタノ
ール19.2gを加え、ついで40.2gの塩化水素を55℃以下の
温度で導入し、さらに50〜55℃で30分間反応させた。そ
の後室温まで冷却し室温でさらに５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３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ィーにて分析の結果17.4g
のα−APMを含有していた。収率49.3g（対Ｌ−フェニル
アラニン）実施例４水酸化ナトリウム5.0gを66gの水に溶かしさらにＬ−フ
ェニルアラニン19.8g（0.12モル）を装入して溶解し−
５℃に冷却した。つぎにこの水溶液中に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（19.0g）を滴下して
反応液のpHを８〜11に保つた。その後同温度で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
ィーにて分析の結果Ｎ−ホルミル−α−Ｌ−アスパルチ
ル−Ｌ−フェニルアラニンとＮ−ホルミル−β−Ｌ−ア
スパルチル−Ｌ−フェニルアラニンの生成比は76.1:24.
9でありまた両者併せての総合収率は97.4％（対Ｌ−フ
ェニルアラニン）であつた。

この反応混合物中にメタノール8.3gを加え、ついで、3
5.9gの塩化水素を55℃以下の温度で導入し、さらに50〜
55℃で１時間反応させたのち30℃に冷却して同温度でさ
らに７日間反応させた。反応後実施例１と同様に処理す
ることによりα−APM20.5gを含有するα−APM塩酸塩を
得た。収率53.6％（対Ｌ−フェニルアラニン）（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−
フェニルアラニンメチルエステルを用いることなく、Ｌ
−フェ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−フェニルアラニンを原料として一つの
反応器で最終目的物であるα−APM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−フェニ
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−フェニルアラニ
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−フェニ
ルアラニンおよびＬ−アスパラギン酸としてそれぞれが
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

【特許請求の範囲】

【請求項１】Ｎ−ホルミル−Ｌ−アスパラギン酸無水物
とＬ−フェニルアラニンを水中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−フェ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メタノールの存在下に塩酸
と接触させ、析出したα−Ｌ−アスパルチル−Ｌ−フェ
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−フェニルアラニン
メチルエステル塩酸塩の製造法。
【請求項２】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水中での縮合反応をＬ−フ
ェニルアラニンに対して10重量倍以下の水を用いて行う
特許請求の範囲第１項記載の方法。
【請求項３】Ｎ−ホルミル−Ｌ−アスパラギン酸無水物
とＬ−フェニルアラニンを水中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−フェ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メタノールの存在下に塩酸
と接触させ、析出したα−Ｌ−アスパルチル−Ｌ−フェ
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。
【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水中での縮合反応をＬ−フ
ェニルアラニンに対して10重量倍以下の水を用いて行う
特許請求の範囲第３項記載の方法。