NL8401674A - Werkwijze voor de bereiding van aspartaam. - Google Patents

Description

t 843059/vdV/cd

Titel: Werkwijze voor de bereiding van aspartaam.

De uitvinding heeft betrekking op een nieuwe werkwijze voor de bereiding van aspartaam, d.w.z. a-L-aspartyl-L-fenyl-alaninemethylester. Aspartaam bezit zoeteigenschappen zoals rietsuiker en bietwortelensuiker en wordt als zoetmiddel ge-5 bruikt in voedingsmiddelen en dranken zoals beschreven in het Amerikaanse octrooischrift 3.492.131.

Aspartaam is een dipeptideen wordt als zodanig gevormd met een amidebinding tussen een geaktiveerde carboxylgroep van een aminozuur en de aminogroep van een ander aminozuur. Om 10de condensatiesnelheid en de opbrengst van de condensatie te vergroten is aktivering noodzakelijk. Het gewenste zuivere peptide vereist de bescherming van alle andere niet aan de pepti-debindingsvorming deelnemende funktionele groepen. Tenslotte worden de beschermende groepen verwijderd.

Aspartaam kan bereid worden door reaktie van N-beschermd L-asparaginezuuranhydride met L-fenyl-alaninemethylester. Dit geeft een mengsel van N-beschermd α-L-aspartyl- en β-L-aspartyl-L-fenylalaninemethylester dat de verwijdering van de N-bescher-mende groep van de verbinding vereist gevolgd door scheiding 20 van de twee isomeren.

De N-beschermende groepen zijn de gewoonlijk in de pep-tidechemie gebruikte N-beschermende groepen zoals/benzyloxy-carbonyl- en formylgroep. Het is zeer algemeen bekend dat de reaktie om deze N-beschermende groepen te verwijderen gecompli-25 ceerd is daar de splijting van peptidebindingen plaats vindt onder gelijktijdige vorming van ongewenste nevenprodukten^zoals diketopiperazine.

De reaktie voor de verwijdering van de N-beschermende groep uitgevoerd volgens de algemeen bekende werkwijzen worden 30 uitgevoerd in tegenwoordigheid van een sterk zuur (Amerikaans octrooischrift 4.071.511) of in aanwezigheid van hydroxylamine (Amerikaans octrooischrift 4.021.418). Hoewel deze werkwijzen vanuit industrieel oogpunt gezien geschikt geacht worden, bezitten zij verschillende nadelen zoals lage opbrengsten, zure 35 reaktiemiddelen, verestering van een α-carboxygroep en .hydrolyse van ester- of peptidebindingen. Bovendien is het aldus verkregen produkt niet zuiver daar het gemengd is met aanzienlijke 8401674 -2-

• I

hoeveelheden nevenprodukten.

Het is derhalve noodzakelijk om daarna het produkt te zuiveren onder de daarmee samenhangende toename van de berei-dingskosten.

5 Bovendien is bekend dat tijdens de werkwijze voor het bereiden van aspartaam een mengsel van o(- en p-isomeren gevormd wordt en derhalve nog een andere trap nodig is voor het scheiden van de <K~ en p-isomeren daar het p-isomeer geen zoetmakende eigenschappen bezit. Dit leidt tot een verdere toename van de 10 bereidingskosten.

Verrassenderwijze is nu een nieuwe en zeer eenvoudige werkwijze gevonden die de bovengenoemde nadelen niet bezit.

Volgens de onderhavige 'uitvinding wordt een werkwijze verschaft voor het verwijderen van de N-formylgroep van de L-aspar-15 gyl-L-fenylalaninemethylester waarvan de aminogroep van de aspartylrest beschermd wordt door de formylgroep, welke werkwijze het mogelijk maakt om gelijktijdig het gewenste <f-isomeer van het 'Py-isomeer te scheiden.

Meer in het bijzonder verschaft de uitvinding een werk-2Q wijze voor het bereiden van aspartaam die gekenmerkt is door toevoegen van fosforzuur en een lagere alkylalcohol aan het reaktiemengsel dat N-formyl -L-aspartyl- en tyL-aspartyl-L-fenylalaninemethylester bevat, verkregen door condensatie van N-formyl-L-asparaginezuuranhydride en L-fenylalaninemethyles-25 ter. Slechts één van de verkregen gedeformyleerde isomere verbindingen d.w.z. o^-L-aspartyl-L-fenylalaninemethylester slaat neer als het slecht oplosbare fosfaat.

Het spontaan afgescheide O^-isomeerfosfaat wordt afgefiltreerd en omgezet in het vrije aspartaam door behandeling met 30 een base.

De verwijdering van de formylgroep direkt uit het conden-satiemengsel vermijdt het isoleren van N-formylaspartaam en vermindert de bereidingskosten.

De industriële werkwijze voor het bereiden van <*i-L-aspar-35 tyl-L-fenylalaninemethylester wordt verder vereenvoudigd doof de onderhavige uitvinding daar het niet noodzakelijk is een afzonderlijke trap toe te passen om het gewenste peptide van het tijdens de condensatie gevormde p-isome:er te scheiden, daar slechts aspartaamfosfaat uit het reaktiemengsel kristalliseert 40 na verwijderen van de beschermende groep.

8401674 « -3-

De milde zure hydrolyse van de werkwijze volgens de uitvinding voorkomt het splijten van de peptidebinding en voorkomt de verwijdering van de alcoholrest van de ester of verestering van de vrije '^rcarboxylgroep.

5 Tenslotte voorkomen de omstandigheden die gebruikt worden bij de werkwijze volgens de uitvinding de vorming van het ongewenste nevenprodukt diketopiperazine. Het condensatiemengsel waarin de N-deformylering direkt uitgevoerd wordt bestaat uit lOeen organisch oplosmiddel en een organisch zuur, bij voorkeur ethylacetaat of dichloorethaan en azijnzuur, zoals toegelicht zal worden bij de voorbeelden.

Het bij de werkwijze volgens de uitvinding gebruikte fos-forzuur kan een concentratie in water bezitten van 50% tot 1599%ibij voorkeur 85%.

Het fosforzuur wordt gebruikt in een hoeveelheid van 1,2 tot 5 molen per mol N-formylaspartaam dat gedeformyleerd moet worden.

20 De alcohol die tezamen met het fosforzuur aan het reaktie- mengsel toegevoegd wordt, bezit 1 tot 4 kool stof atomen en is bij voorkeur methylalcohol. De deformylering wordt uitgevoerd bij een temperatuur van kamertemperatuur tot 60°C gedurende 4 tot 12 uren.

25 De gewenste zuivere verbinding wordt geïsoleerd als zijn fosfaat uit het reaktieproduktmengsel door afkoelen van het reaktiemengsel na beëindiging van de reaktie.

, Het aldus verkregen aspartaamfosfaat wordt omgezet in vrij aspartaam door neutraliseren van het fosfaat onder toepas- 30 sing van een base zoals natriumcarbonaat, natriumhydroxyde of ammoniak in een waterig oplosmiddel.

De onderhavige uitvinding verschaft derhalve een industrieel zeer bruikbare werkwijze voor de bereiding van aspartaam daar, volgens de uitvinding, het gewenste zuivere peptide be- 35 reid kan worden onder achterwege laten van twee trappen, isolatie van N-f ormylaspartaam en scheiding van de of- en p-isomeren met isolatie-opbrengsten die hoger zijn dan die verkregen worden bij de bekende werkwijzen.

De uitvinding wordt toegelicht door de volgende voorbeel- 40 den.

Voorbeeld I.

Aan een oplossing van 100 g N-formyl-o(,p-L-aspartyl-L- 8401674 k -4- fenylalaninemethylester (a/g-isomeerverhouding 8:2) in 160 ml dichloorethaan en 40 ml azijnzuur werden bij kamertemperatuur 360 ml methylalcohol en 35,2 ml 85%'s waterig fosforzuur toegevoegd .

5 Het mengsel werd 8 uren op 40°C verwarmd en vervolgens afgekoeld.

Heta-L-aspartyl-L-fenylalaninemethylesterfosfaat dat uitkristalliseerde werd afgefiltreerd en gedroogd.

De oprengst bedroeg 85% op basis van het N-formylaspar- 10 taam,

Voorbeeld II.

51 g a-L-aspartyl-L-fenylalaninemethylesterfosfaat werd opgelost in 300 ml water. De verkregen oplossing werd ingesteld op pH 5,2 met 20%'s waterig natriumhydroxyde en 1 uur bij 15 kamertemperatuur geroerd, gekoeld en het neergeslagen vrije aspartaam afgefiltreerd.

Verkregen werden 27,9 g zuivere verbinding met een opbrengst Van 73%, smeltpunt 233-235¾ (ontleding), /a/j^ = + 33,2 (c=l, azijnzuur).

20Voorbeeld III.

Aan een oplossing van 100 g N-formyl-a,β-L-aspartyl-L-fenylalaninemethylester (α/β-isomeerverhouding 8:2) in 380 ml ethylacetaat en 40 ml azijnzuur werden 400 ml methylalcohol en 70,4 ml 85%'s waterfosforzuur toegevoegd.

25 Tewerkgaande als in voorbeeld I, werd aspartaamfosfaat verkregen in een opbrengst van 90%.

Voorbeeld IV.

Tewerkgaande als in voorbeeld I doch onder toepassing van 99% fosforzuur inplaats van 85%, werd het aspartaamfosfaat 30 verkregen met een opbrengst van 75%.

Voorbeeld V.

Tewerkgaande als in voorbeeld I doch onder toepassing van 50%'s waterig fosforzuur inplaats van 85%'s waterig fosforzuur werd het aspartaamfosfaat verkregen in een opbrengst 35 van 65%.

-Conclusies- 8401674

Claims (5)

1. Werkwijze voor de bereiding van de N-L-a-aspartyl-L-fenylalanine 1-methylester (aspartaam), m e t het kenmerk, dat het ruwe mengsel van de a- en 3-isomeren van N-formyl-L-aspartyl-L-fenylalaninemethylester, verkregen door con- 5 densatie van N-formyl-L-asparginezuuranhydride en L-fenylalaninemethylester , opgelost in een organisch oplosmiddel^zoals ethylacetaat of dichloorethaan en in tegenwoordigheid van azijnzuur, behandeld wordt met fosforzuur en met een lagere alkyl-alcohol onder vorming van het slecht oplosbare aspartaam^fos-lOfaat dat afgefiltreerd wordt, opgelost in water en vervolgens geneutraliseerd onder toepassing van een anorganische base onder vorming van het gewenste zuivere vrije aspartaam in hoge opbrengsten.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, m e t het ken-15m e r k, dat de concentratie van het fosforzuur 50 tot 99% in water, bij voorkeur 85% bedraagt.

3. Werkwijze volgens conclusie 1, m e t het kenmerk, dat de hoeveelheid fosforzuur 1,2 tot 5 molen per mol te deformyleren N-beschermd aspartaam bedraagt.

4. Werkwijze volgens conclusie 1, met het ken- m e r k, dat de lagere alkylalcohol 1 tot 4 koolstofatomen omvat en bij voorkeur methylalcohol is..

5. Werkwijze volgens conclusie l,met het kenmerk, dat de reaktie uitgevoerd wordt bij een temperatuur 25van kamertemperatuur tot 60°C gedurende 4 tot 12 uren. 8401674