KR930007432B1

KR930007432B1 - α-L-아스파르틸-L-페닐알라닌메틸에스터의 제조방법

Info

Publication number: KR930007432B1
Application number: KR1019910003108A
Authority: KR
Inventors: 이관호; 이기홍; 이한원; 유경환
Original assignee: 주식회사 진로; 장기하
Priority date: 1991-02-26
Filing date: 1991-02-26
Publication date: 1993-08-10
Also published as: KR920016466A

Abstract

내용 없음.

Description

α-L-아스파르틸-L-페닐알라닌메틸에스터의 제조방법

본 발명은 감미료(甘味料)로 유용한 다음 구조식(Ⅰ)로 표시되는 α-L-아스파르틸-L-페닐알라닌메틸에스터(이하, "α-APM" 또는 "아스파탐"이라칭함)을 제조하는 방법에 관한 것이다.

상기식에서 R은 탄소수 1∼5의 저급알킬기이다.

아스파탐(aspartame)은 인공감미료로서 설탕의 150∼200배의 단맛을 내며, 열량은 설탕과 같지만 설탕에 비해 극소량의 사용으로도 동일한 감도(甘度)를 나타내고 칼로리가 낮기 때문에 식품, 음료수등의 첨가물로 매우 유용한 감미제이다.

이와같은 아스파탐은 페닐알라닌과 아스파르트산으로 제조되어 두개의 아미노산이 디펩티드 형태로 결합되어 있는데, 이를 제조하는 방법으로는 주로 화학적 합성방법이 사용된다.

아스파탐의 화학적 합성방법의 예를들면 일본공개특허 제 74-1370 호에서는 L-아스파르트산이 아미노기를 적당한 보호기로 보호하고 두개의 카르복실기를 무수화시켜서 얻은 L-N-보호아스파르트산 무수물에 L-페닐알라닌메틸에스터를 축합시키고 탈보호시켜 제조하는 방법을 개시하였고, 일본특허공고 제 76-40069 호에는 L-아스파르트산무수물의 염산염과 L-페닐알라닌메틸에스터를 축합시키는 방법을 개시하였으며, 국내특허공보 제 89-5064 호에는 L-N-아스파르틸-L-페닐알라닌을 산, 메탄올 등의 조건으로 보호기 제거 및 디메틸 에스테르화 한 후 산, 물 및 메탄올 조건하에서 선택적으로 그의 염산염 형태로 아스파탐을 제조하는 방법이 개시되어 있고, 국내특허공보 제 90-3726 호에서는 L-아스파르트산의 아미노기가 적절한 보호기로 보호되고 무수화시킨 L-N-보호아스파르트산 무수물을 L-페닐알라닌이 녹아있는 알카리용액에 적절한 pH하에서 가하여 L-N-보호아스파르틸-L-페닐알라닌을 제조한 후 산, 물 및 메탄올 조건하에서 보호기의 제거 및 메틸에스테르화하여 그의 염산염 형태로 아스파탐을 제조하는 방법이 제안되어 있다.

그러나, 이러한 종래의 방법중에서 L-페닐알라닌메틸에스터를 제조하여 사용하는 방법은 L-페닐알라닌메틸에스터 자체가 2,5-디벤질-3,6-디케토피페라진으로 변화되는 매우 불안정한 성질을 갖기 때문에 제조 즉시 사용하여야 하는 문제점이 있으며, 또한 이를 제조시에도 많은 추출용매가 소모되는등 경제적으로 불리한 요인을 내포하고 있다.

따라서, 이와같은 단점을 개선하기 위해 일본공개특허제 78-82752 호에서는 L-페닐알라닌자체를 사용하여 L-N-보호아스파르틸-L-페닐알라닌을 제조한 뒤 메틸에스터화 및 탈보호를 함께 실시하는 방법이 제안되어 있는바, 이 방법에서는 메틸에스터화 조건으로서 산, 물, 메탄올의 적당한 혼합비율 하에서 아스파탐의 염산염 형태로 제조하는 기술이 알려져 있다.

그러나, 이 방법은 아스파탐 염산염을 반응계 외로 석출시켜 아스파탐의 수율을 올리고 있으므로 그 비율이 한정적일 수 밖에 없으며, 또한 반응진행 과정중 상당한 비율로 디메틸에스터화가 발생하는 것을 방지할 수 없다는 문제점이 있었다.

또한, L-N-보호아스파르틸-L-페닐알라닌메틸에스터를 제조하여 선택적으로 아스파탐을 석출시키는 방법(한국특허공보 제 89-5064호)이 있으나, 이것은 디메틸에스터를 완전히 제조하기 위하여 메탄올 용액중에 염산가스를 포집시켜야 하는 번거로움이 있으며, 그 디메틸 에스터체가 아스파탐 염산염의 결정으로 석출되는 수율 또한 상기한 방법의 범주를 벗어나지 못하였다.

한편, 미국특허 제 3,933,781호에서는 반응용매로서 무수메탄올만을 사용하여 가열환류 조건하에서 반응을 시켰으나, 이 방법 역시 불순물이 다량 생성된다는 문제점이 있었다.

따라서, 본 벌명은 이와가 종래의 제문제점을 해결하기 위하여, N-포밀-α-L-아스파르틸-L-페닐알라닌을 메탄올과 인산에 물 또는 유기용매가 첨가되어 이루어지는 혼합용매중에 가하여 탈포밀화 및 선택적 메틸에스터화시켜 인산염 형태로 석출하거나 직접 α-APM을 석출하므로써 높은 순도와 고수율로 α-APM을 제조하는 새로운 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

이하, 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 N-포밀-α-L-아스파르틸-L-페닐알라닌을 메틸에스터화시켜서 α-L-아스파르틸-L-페닐알라닌메틸에스터를 제조함에 있어서, 메탄올과 인산에 유기용매가 첨가되어 이루어진 혼합용매중에 N-포밀-α-L-아스파르틸-L-페닐알라닌을 가하여 탈포밀화와 동시에 선택적 메틸에스터화 시켜서 α-L-아스파르틸-L-페닐알라닌메틸에스터 인산염을 석출하고, 이를 냉각하여 여과한 후 공지의 방법으로 알칼리용액을 가하여 탈염시켜서 결정화시킴을 그 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 N-포밀-α-L-아스파르틸-L-페닐알라닌을 메틸에스터화시켜서 α-L-아스파르틸-L-페닐알라닌메틸에스터를 제조함에 있어서, 메탄올과 인산에 물이 첨가되어 이루어진 혼합용매중에 N-포밀-α-L-아스파르틸-L-페닐알라닌을 가하여 탈포밀화 및 선택적 메틸에스터화시킨후, 공지방법으로 알카리용액을 가하여 결정화시킨 후 정제하여서 제조하는 방법을 포함한다.

이하, 본 발명을 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명에서 용매로는 일반적인 공업용 메탄올과 인산 그리고 메탄올과 혼합될 수 있는 유기용매로서 극성, 비극성 용매의 혼합용매가 사용되는데, 이러한 혼합용매에 N-포밀-α-L-아스파르틸-L-페닐알라닌을 20∼60℃에서, 바람직하게는 40∼50℃에서 가하여 12∼40시간 반응시키면 탈포밀화와 동시에 선택적 메틸에스터화가 이루어지면서 α-APM 인산염 결정이 얻어진다.

여기서, 상기 혼합용매중의 메탄올의 양은 N-포밀-α-L-아스파르틸-L-페닐알라닌의 5∼20몰배로 사용하는바, 5몰배 이하일때는 반응시간이 길어지며 반응의 완결이 일어나지 않는 문제가 있고, 20몰배 이상일때는 반응시간이 짧아지기는 하지만, 인산염으로의 결정화가 제한적으로 이루어지는 문제가 있으나, 30몰배까지 사용하여도 큰 문제가 없다.

또한, 인산의 양은 N-포밀-α-L-아스파르틸-L-페닐알라닌의 2∼9몰배로 사용하는바, 2몰배 이하일때는 반응이 너무 느리게 진행하며, 9배 이상일때는 인산염 형태로 결정화시키는 과정에서 반응용매 전체의 계가 겔화하는 경향이 생긴다.

본 발명에서 메탄올과 혼합될 수 있는 극성, 비극성 유기용매로는 초산에틸, 테트라하이드로퓨란, 디옥산, 메틸렌디클로라이드, 벤젠, 에테르 등이 사용될 수 있는 바, 이들의 역할은 반응계 전체에서 메탄올의 농도를 묽게하며 인산염으로 결정화시키는데 도움을 주고, 메탄올과 혼합된 상태의 용매로서 부산물인 β-APM에 대하여 용해성을 나타내는 매우 중요한 역할을 한다.

상기와 같이 탈포밀화 및 선택적 메틸에스터화시키면 α-APM 인산염만이 선택적으로 제조되는데, 이를 탈염시키기 위해서는 0∼5℃로 냉각하여 여과시킨 후 얻어진 습케이크를 물에 녹이고 나서 알카리용액, 예컨대 4N 수산화나트륨, 수산화칼륨등의 알칼리용액을 가하여 pH를 5∼5.2로 조절하여 탈염시키게 되면 α-APM이 석출되게 된다.

한편, 본 발명에서 메탄올과 인산외에 사용되는 유기용매 대신 물이 혼합된 혼합용매를 사용할 경우에는 탈포밀화 및 선택적 메틸에스터화 반응은 상기의 반응과 같이 진행하나 겔화현상이 일어나기 때문에 인산염으로 석출되기가 어려워진다.

따라서, 상기와 같이 혼합용매중에 유기용매 대신으로 물을 사용하는 경우에는 탈포밀화 및 메틸에스터화된 상태에서 여기에 알카리용액을 가하여 pH를 5∼5.2로 조정하고 냉각시키면 α-APM 및 디메틸에스터화 APM, 그리고 탈포밀된 α-L-아스파르틸-L-페닐알라닌 등이 혼합되어 석출되고, 이것을 정제시키기 위해 여과한 후 인산에 녹여 인산염 형태로 석출시키면 본 발명의 α-APM이 결정으로 석출된다.

이렇게, 혼합용매에 유기용매 대신 물이 사용되는 경우에도 메탄올, 인산 등의 사용조건이나 탈포밀화 및 선택적 메틸에스테르화시키는 반응조건은 유기용매의 사용시와 동일하게 실시한다.

한편, 본 발명은 출발물질로써 N-포밀-α-L-아스파르틸-L-페닐알라닌 대신 α-L-아스파르틸-L-페닐알라닌을 사용하는 것을 포함한다.

이와같은 본 발명에 의하면 기존의 물, 염산의 조건하에서 α-APM 염산염을 제조하는 방법보다 보다 약산인 인산을 사용하여 선택적 메틸에스터화로 α-APM 인산염 또는 α-APM을 제조하므로써 순도와 수율이 높은 장점이 있는 것이다.

이하, 본 발명을 실시예를 들어 더욱 상세히 설명한다.

[실시예 1]

메탄올 36ml, 초산에틸 54ml 및 85% 인산 18ml로 이루어진 매체중에 N-포밀-α-L-아스파르틸-L-페닐알라닌 18g을 30분에 걸쳐 장입한후 43℃로 반응을 실시하였다. 반응개시후 20여시간후에 맑게 녹은 용액을 얻었다.

이 온도에서 15시간이 경과한 후 서서히 냉각하여 18℃에서 α-APM 인산염의 씨결정을 소량 가한후 10℃ 이하에서 냉각하여 일야 교반한다. 석출되어 있는 결정을 여과하여 냉수로 세척한후 습케이크를 85ml의 정제수에 녹이고 4℃로 냉각한후 4N 수산화나트륨으로 pH를 5.2로 조절하여 석출된 결정을 2시간 30분간 교반하고 여과하여 냉수로 세척한 다음 진공건조하여 α-APM 9.8g(수율 57.0%)을 얻었다.

융점 : 235∼236℃(분해)

=+33.5℃(C=1, 아세트산)

[실시예 2]

메탄올 36ml, 초산에틸 54ml 및 85% 인산 30ml로 이루어진 매체중에 N-포밀-L-아스파르틸-L-페닐알라닌 18g을 40분에 걸쳐 장입한 후 45℃로 반응을 실시하였다. 반응개시후 15시간후에 맑게 녹은 용액을 얻었다.

이 온도에서 15시간 더 경과한후 서서히 냉각하여 10℃ 이하에서 일야 교반한다. 석출된 결정을 여과하여 냉수로 세척한후 습케이크를 65ml의 정제수에 녹이고 0℃로 냉각한후 4N 수산화나트륨으로 pH를 5로 조절하여 석출된 결정을 3시간 교반하고 여과하여 냉수로 세척한 다음 진공건조하여 α-APM 10.6g(수율 61.7%)을 얻었다.

융점 : 235∼236℃(분해)

=+33.0°(C=1, 아세트산)

[실시예 3]

메탄올 18ml, 물 18ml 및 85% 인산 12ml로 이루어진 매체중에 N-포밀-α-L-아스파르틸-L-페닐알라닌 6g을 30분에 걸쳐 장입한 후 40℃에서 26시간 반응시키고 냉각한후 4N 수산화나트륨으로 pH 2.8에서 불순물을 여과하여 제거하고 pH 5로 맞춘후 0℃에서 2시간 교반한후 석출되어 있는 결정을 여과하여 냉수로 세척한후 얻은 조 α-APM을 85% 인산 1.36ml, 물 9ml 및 메탄올 0.5ml를 가하여 용해시킨뒤 냉각시켜 α-APM 인산염 결정을 얻고, 이것을 여과하여 얻은 습케이크를 물 40ml에 녹이고 4N-수산화나트륨으로 pH를 5.2로 조절하여 석출된 결정을 여과, 세척건조하여 α-APM 2.5g(수율 43.6%)을 수득하였다.

융점 : 235∼236℃(분해)

=+36℃(C=1, 아세트산)

[실시예 4]

메탄올 20ml, 물 14ml 및 85% 인산 12ml로 이루어진 매체중에 N-포밀-α-L-아스파르틸-L-페닐알라닌 6g을 장입한 후 45℃에서 25시간 반응시키고 냉각한후 4N-수산화나트륨으로 pH 3.0에서 불순물을 여과하여 제거하고 pH 5.2로 맞춘후 5℃에서 일야 교반한 다음, 석출되어 있는 결정을 여과하고 냉수로 세척한 후 얻은 조α-APM을 상기 실시예 3과 같은 방법으로 실시하여 α-APM 2.8g(수율 48.9%)을 수득하였다.

융점 : 236∼238℃(분해)

=+38℃(C=1, 아세트산)

Claims

N-포밀-α-L-아스파르틸-L-페닐알라닌을 메틸에스터화시켜서 α-L-아스파르틸-L-페닐알라닌메틸에스터를 제조함에 있어서, 메탄올과 인산에 유기용매가 첨가되어 이루어지는 혼합용매중에 N-포밀-α-L-아스파르틸-L-페닐알라닌을 가하여 탈포밀화 및 선택적 메틸에스터화시켜서 α-L-아스파르틸-L-페닐알라닌메틸에스터 인산염을 석출하고, 이를 냉각하여 여과한후 공지의 방법으로 알카리용액을 가하여 탈염시켜서 결정화시킴을 특징으로 하는 α-L-아스파르틸-L-페닐알라닌메틸에스터의 제조방법.
제1항에 있어서, 상기 혼합용매중에 함유되는 인산의 함량은 N-포밀-α-L-아스파르틸-L-페닐알라닌의 2∼9몰배인 것을 특징으로 하는 α-L-아스파르틸-L-페닐알라닌메틸에스터의 제조방법.
제1항에 있어서, 상기 혼합용매중에 포함되는 메탈올의 함량은 N-포밀-α-L-아스파르틸-L-페닐알라닌의 5∼20몰배인 것을 특징으로 하는 α-L-아스파르틸-L-페닐알라닌메틸에스터의 제조방법.
제1항에 있어서, 상기 메탄올과 혼합되는 유기용매로는 초산에틸, 테트라하이드로퓨란, 디옥산, 메틸렌디클로라이드, 벤젠, 에테르의 극성, 비극성용매중 선택된 어느하나를 사용함을 특징으로 하는 α-L-아스파르틸-L-페닐알라닌메틸에스터의 제조방법.
제1항에 있어서, 상기 탈포밀화 및 선택적 메틸에스테르화 시킬때의 온도는 20∼60℃인 것을 특징으로 하는 α-L-아스파르틸-L-페닐알라닌메틸에스터의 제조방법.
제1항에 있어서, 상기 탈포밀화 및 선택적 메틸에스테르화 반응시간은 12∼40시간인 것을 특징으로 하는 α-L-아스파르틸-L-페닐알라닌메틸에스터의 제조방법.
N-포밀-α-L-아스파르틸-L-페닐알라닌을 메틸에스터화시켜서 α-L-아스파르틸-L-페닐알라닌메틸에스터를 제조함에 있어서, 메탄올과 인산에 물이 첨가되어 이루어지는 혼합용매중에 N-포밀-α-L-아스파르틸-L-페닐알라닌을 가하여 탈포밀화 및 선택적 메틸에스터화시킨후, 공지방법으로 알카리용액을 가하고 결정화시킨 다음 정제하여서 됨을 특징으로 하는 α-L-아스파르틸-L-페닐알라닌 메틸에스터의 제조방법.