PL163892B1 - Sposób wytwarzania bezwodnika kwasu N-formylo-L-asparaginowego - Google Patents

Abstract

Sposób wytwarzaniabezwodnika kNasu m-forLylo-Lrasparagigowado nadrodzc reakcji kwasu L-asparaginowego z kwkaem mrówkowym i bezwodnikiem nctnwym) znamienny tym, że po etapie (a) reakcji kwasu kspkragiaowegn z kwasem mrówkowym w obecności skutecznej ilości bezwodnika octowego w warunkach wystarczających do utworzenia bezwodnika kwasu NrSnrmylnrL·kapkrkginnwegn, w etapie (b) do ntrysmanej mieszaalay reakcyjnej dodaje się skuteczną ilość alkoholu dougorz^dnwego o 3 - 6 atomach węgla w celu zużycia nadmiaru kwasu mrówkowego noay, ewentualnie, dodaje się dodatkową ilość bezwodnika octowego, przy czym mieszanina otrzsmaao w wyniku tej reakcji, zawierająca bezwodnik kwasu NrSnrmslorLr aaparaglnowegn, nadaje się do dalszych reakcji bez żadnych zmian.

Description

Niniejszy wynalazek dotyczy sposobu wytwarzania bezwodnika kwasu N-formylo-L-asparaginowego (F-Asp = O), który stosuje się do wytwarzania peptydowych środków słodzących zawierających końcowe ugrupowanie kwasu asparaginowego, takie jak ester metylowy α-L-asparaginylo-L-fenyloalaniny.

Dipeptydy zawierające asparaginyl wytwarza się w reakcji sprzęgania, w której kwas asparaginowy łączy się z drugim aminokwasem lub jego pochodnymi, takimi jak L-fenyloalanina lub jej ester metylowy. Te reakcje sprzęgania wymagają użycia grupy chroniącej grupę aminową, związanej z ugrupowaniem kwasu asparaginowego, takiej jak grupa formylowa, acetylowa, acetoacetylowa, benzylowa, podstawiona lub niepodstawiona grupa karbobenzoksylowa, t-butoksykarbonylowa i sól chlorowcowodorowa. Grupa ochronna grupy aminowej, często w praktyce nazywana grupą N-ochronną, będzie w niniejszym wynalazku grupą N-formylową, ponieważ grupa formylowa działa jako środek blokujący. Formylowany bezwodnik kwasu asparaginowego jest szeroko stosowanym materiałem wyjściowym i jego wytwarzanie jest dokładnie opisane, np. w opisach patentowych St. Zjedn. Ameryki nr 4 173 562, 3933 781 i 3962207.

Reakcje sprzęgania prowadzi się w rozpuszczalniku i występują one zwykle w kilku opatentowanych sposobach wytwarzania estru metylowego α-L-asparaginylo-L-fenyloalaniny (α-APM), np. w opisie patentowym St. Zjedn. Ameryki nr 3 962 207 (Uchiyama), nr 4 173 562 (Bachman) i opisie patentowym europejskim 127411 (Yaichi i in.).

Bezwodnik kwasu N-formylo-L-asparaginowego wytwarza się zwykle z mieszaniny reakcyjnej, zawierającej kwas asparaginowy, duży nadmiar kwasu mrówkowego i bezwodnik octowy. Duży nadmiar kwasu mrówkowego trzeba w pewnym etapie usunąć przez destylację i oddzielić od kwasu octowego, co podraża produkt końcowy. W sposobie według wynalazku unika się tej dodatkowej destylacji i rozdzielania.

Niniejszy wynalazek dotyczy sposobu wytwarzania bezwodnika kwasu N-formylo-L-asparaginowego (f-Asp = 0)). Produkty uboczne reakcji wytworzone podczas tworzenia się F-Asp = O mogą służyć jako rozpuszczalnik w reakcji sprzęgania z innym aminokwasem, takim jak L-fenyloalanina, dzięki czemu unika się wielu trudności związanych z oddzielaniem i tym samym zmniejsza się koszt wytwarzania.

F-Asp = 0 wytwarza się w wyniku reakcji kwasu L-asparaginowego z kwasem mrówkowym w obecności skutecznej ilości bezwodnika octowego w warunkach wystarczających do wytworzenia bezwodnika kwasu N-formylo-L-asparaginowego. Następnie do mieszaniny reakcyjnej dodaje się drugorzędowy alkohol o 3 - 6 atomach węgla, w celu zużycia nadmiaru kwasu mrówkowego. Uzyskana mieszanina reakcyjna bezwodnika kwasu N-formylo-L-asparaginowego nadaje się do dalszych reakcji bez żadnych zmian.

Pierwszy wariant sposobu według wynalazku jest dwuetapowy i polega na tym, że do etapie (a) reakcji kwasu L-asparaginowego z kwasem mrówkowym w obecności skutecznej ilości bezwodnika octowego w warunkach wystarczających do utworzenia bezwodnika kwasu N-formyloL-asparaginowego, w etapie (b) do otrzymanej mieszaniny reakcyjnej dodaje się skuteczną ilość alkoholu drugorzędowego o 3 - 6 atomach węgla w celu zużycia nadmiaru kwasu mrówkowego. Ponadto, w etapie (b) ewentualnie dodaje się jeszcze dodatkową ilość bezwodnika octowego.

W powyższym pierwszym wariancie sposobu według wynalazku bezwodnik octowy dodaje się więc albo w całości w etapie (a) albo w dwóch partiach: część w etapie (a), a część w etapie (b).

Drugi wariant sposobu według wynalazku jest trzyetapowy i polega na tym, ze po etapie (a) reakcji kwasu L-asparaginowego z kwasem mrówkowym w obecności skutecznej ilości bezwodnika octowego w warunkach wystarczających do wytworzenia bezwodnika kwasu N-formyloL-asparaginowego, w etapie (b) dodaje się drugą porcję bezwodnika octowego do mieszaniny reakcyjnej otrzymanej w etapie (a), a następnie, w trzecim etapie (c) do mieszaniny reakcyjnej dodaje się skuteczną ilość alkoholu drugorzędowego o 3 - 6 atomach węgla w celu zużycia nadmiaru kwasu mrówkowego.

Mieszaniny reakcyjne, otrzymane w wyniku zarówno pierwszego jak i diugiego wariantu sposobu według wynalazku, zawierające bezwodnik kwasu N-formylo-L-aspaiaginowego, nadają się do dalszych reakcji bez żadnych zmian.

163 892

Bezwodnik kwasu formylo-L-asparaginowego wytwarza się zwykle przez łączenie kwasu asparaginowego z bezwodnikiem octowym i kwasem mrówkowym znanymi sposobami, np. opisanymi w opisach patentowych St. Zjedn. Ameryki nr 3 933 781, 3962207 i 4 173 562. Jednakże w sposobie według wynalazku stosuje się bardzo małe ilości kwasu mrówkowego, od 1,2 do 1,35 równoważnika molowego na 1 mol kwasu asparaginowego. Szczególnie interesująca jest konwersja nadmiaru kwasu mrówkowego w mrówczan izopropylu przez dodanie bezwodnika octowego i alkoholu izopropylowego do mieszaniny reakcyjnej.

W wykonaniu sposobu według wynalazku kwas L-asparaginowy miesza się z bardzo małą ilością kwasu mrówkowego, co najmniej 1,2 równoważnika molowego w przeliczeniu na kwas asparaginowy i bezwodnika octowego, co najmniej około 2,0 równoważniki molowe w przeliczeniu na kwas asparaginowy, ewentualnie wobec katalizatora, takiego jak tlenek magnezu, co powoduje wytworzenie bezwodnika kwasu N-formylo-L-asparaginowego.

Jako katalizatory dogodnie stosuje się tlenki, wodorotlenki i sole metali ujawnione w opisach patentowych St. Zjedn. Ameryki nr 4 508 912 i 4 550 180. Reakcję prowadzi się w temperaturach do około 52°C. Mieszaninę miesza się korzystnie w temperaturze około 50°C w ciągu co najmniej 2,5 godziny. Po upływie około 2,5 godziny dodaje się jeszcze około 0,2 mola bezwodnika octowego w celu konwersji nieprzereagowanego kwasu mrówkowego w mrówkowo-octowy bezwodnik mieszany. Po upływie dalszych 2,5 godziny dodaje się do mieszaniny reakcyjnej drugorzędowy alkohol o 3 - 6 atomach węgla, np. alkohol izopropylowy, w ilości co najmniej 0,3 równoważników molowych w przeliczeniu na łączną ilość dodanego kwasu mrówkowego, w celu konwersji obecnego bezwodnika mrówkowo-octowego w odpowiedni ester, to znaczy w mrówczan izopropylu. Ilość użytego kwasu mrówkowego jest korzystna w granicach od 1,3 do 1,35 równoważników molowych w przeliczeniu na kwas asparaginowy.

Można także bezwodnik octowy dodać do mieszaniny reakcyjnej w jednej porcji w ilości od 2,3 do 2,9 moli na 1 mol kwasu asparaginowego na początku reakcji a alkohol drugorzędowy można dodać potem, w celu zużycia nadmiaru kwasu mrówkowego w reakcji alkoholu z mieszanym bezwodnikiem, otrzymując w wyniku odpowiedni ester. Można także dodać małą część bezwodnika octowego razem z alkoholem drugorzędowym w jednym etapie. Jednakże korzystnie kwas mrówkowy, znaczną część bezwodnika octowego i katalizator miesza się razem w ciągu około 2-3 godzin, po czym dodaje się mniejszą część bezwodnika octowego. Następnie reakcję kontynuuje się w ciągu dalszych 2-3 godzin z jednoczesnym mieszaniem, po czym dodaje się alkohol drugorzędowy np. izopropanol. Tak otrzymaną końcową mieszaninę reakcyjną miesza się, korzystnie w temperaturze około 50°C, w ciągu dalszych 2-3 godzin w celu doprowadzenia jej do końca.

Produkt, jakim jest bezwodnik kwasu N-formylo-L-asparaginowego, może być teraz poddany reakcji, to jest sprzęganiu in s^;tu z innym aminokwasem, taHm jak L-fenyloalanina lub ester metylowy L-fenyloJlaniny, przez co unika się jakichkolwiek kosztownych i czasochłonnych technik rozdzielania. Produkty uboczne reakcji służą jako dodatkowe rozpuszczalniki w reakcji sprzęgania aminokwasów. Wytworzone dipeptydy są związkami pośrednimi w wytwarzaniu aspartamu.

Wynalazek ilustrują poniższe przykłady:

Przykład I. 0,12 g (0,003 mola) katalizatora, tlenku magnezu rozpuszczono w 16 ml (0,405 mola) 95% kwasu mrówkowego. Następnie dodano do powyższego roztworu 60,2 ml bezwodnika octowego i całość ogrzewano do temperatury w zakresie 35 - 50°C wciągu 10-15 minut. Następnie dodano 39,93 g (0,3 mola) kwasu L-asparaginowego i całość mieszano w ciągu 2,5 godzin w temperaturze 50±2°C. Wtedy dodano jeszcze 8,6 ml bezwodnika octowego i reakcję prowadzono nadal wciągu 2,5 godzin w temperaturze 50±2°C. Następnie dodano 9,2 ml (0,120 mola) alkoholu izopropylowego do mieszaniny reakcyjnej i ogrzewano nadal w ciągu 2 godzin. Tworzy się wtedy bezwodnik kwasu N-formylo-L-asparaginowego, co wykazano metodą wysokosprawnej chromatografii cieczowej (HPLC).

Przykład II. 0,121 g (0,003 mola) tlenku magnezu rozpuszczono w 16,4ml (0,406 mola) 93,4% kwasu mrówkowego w atmosferze azotu. Następnie dodano 71,1 ml (0,745 mola) bezwodnika octowego do mieszanej mieszaniny, przy czym powstał biały osad. W czasie następnych 30 minut temperatura wzrosła do 37 - 38°C. Następnie dodano 39,93 g (0,30 mola) kwasu

163 892

L-asparaginowego i mieszaninę ogrzewano do temperatury 48 - 50°C w ciągu 5 godzin. Do mieszaniny reakcyjnej dodano 9,2 ml (0,120 mola) alkoholu izopropylowego. Ogrzewano w temperaturze 50±2°C w ciągu dalszych 2,0 godzin. Mieszaninę reakcyjną ochłodzono wtedy do temperatury pokojowej 22 - 27°C.

Przykład III. 0,4g (0,01 mola) tlenku magnezu rozpuszczono w 53,3ml (1,35 mola) 95% kwasu mrówkowego i 200 ml (2,10 mola) bezwodnika octowego. Przebiegająca reakcja spowodowała wzrost temperatury od 20 - 22°C do 40°C w ciągu 15 minut. Do mieszaniny reakcyjnej dodano 133,1 g (1,0 mola) kwasu L-asparaginowego i otrzymaną zawiesinę ogrzewano w ciągu 2,5 godziny do temperatury 48 - 50°C, po czym dodano jeszcze 28,9 ml (0,303 mola) bezwodnika octowego i

30,7 ml (0,4 mola) alkoholu izopropylowego. Całość mieszano w ciągu 4 godzin w temperaturze 48 - 50°C, a następnie pozostawiono do ostygnięcia do temperatury pokojowej (25±2°C). Uzyskana mieszanina nadaje się do dalszych reakcji bez żadnych zmian.

Przy kład IV. 16 ml (0,405 mola) 95,7% kwasu mrówkowego wkraplano do 60,2 ml (0,631 mola) bezwodnika octowego w ciągu 5 minut, przy czym temperatura wzrosła do 40°C. Mieszaninę mieszano w ciągu 55 minut i dodano 0,43 g (0,003 mola) octanu magnezu i 39,93 g (0,3 mola) kwasu L-asparaginowego. Uzyskaną zawiesinę ogrzewano w temperaturze 47 - 48°C w ciągu 2,5 godziy. Dodano 7,1 ml (0,0744 mola) bezwodnika octowego i ogrzewano nadal w ciągu 2,5 godzin. Dodano 7,21 g (0,120 mola) alkoholu izopropylowego i ogrzewano nadal w ciągu 1,5 godziny.

Przykład V. 160,0ml (0,405 mola) kwasu mrówkowego dodano do 0,121 g (0,003 mola) tlenku magnezu w atmosferze azotu i mieszano aż do całkowitego rozpuszczenia się ciał stałych. Dodano 60,2 ml (0,631 mola) bezwodnika octowego, co spowodowało natychmiastowe wydzielenie się osadu i wzrost temperatury do 40°C w ciągu 15 minut. Dodano 39,93 g (0,3 mola) kwasu L-asparaginowego i zawiesinę ogrzewano do temperatury 48 - 50°C w ciągu 2,5 godzin. Następnie dodano jeszcze 9,3 ml (0,0974 mola) bezwodnika octowego i ogrzewano nadal w ciągu 2,5 godzin, po czym dodano 11,9 ml (0,155 mola) alkoholu izopropylowego i mieszaninę ogrzewano w ciągu

1,5 godziny.

Podobnymi sposobami postępowania i przy użyciu różnych alkoholi drugorzędowych w warunkach podanych w opisie wytwarzano bezwodnik kwasu N-formylo-L-asparaginowego, przy czym końcowa mieszanina reakcyjna nadawała się do dalszych reakcji bez żadnych zmian.

Claims (13)

1.Sposób wytwarzania bezwodnika kwasu N-formylo-L-asparaginowego na drodze reakcji kwasu L-asparaginowego z kwasem mrówkowym i bezwodnikiem octowym, znamienny tym, że po etapie (a) reakcji kwasu asparaginowego z kwasem mrówkowym w obecności skutecznej ilości bezwodnika octowego w warunkach wystarczających do utworzenia bezwodnika kwasu N-formylo-L-asparaginowego, w etapie (b) do otrzymanej mieszaniny reakcyjnej dodaje się skuteczną ilość alkoholu drugorzędowego o 3 - 6 atomach węgla w celu zużycia nadmiaru kwasu mrówkowego oraz, ewentualnie, dodaje się dodatkową ilość bezwodnika octowego, przy czym mieszanina otrzymana w wyniku tej reakcji, zawierająca bezwodnik kwasu N-formylo-Lasparaginowego, nadaje się do dalszych reakcji bez żadnych zmian.

2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jako alkohol drugorzędowy stosuje się izopropanol, a reakcję prowadzi się w obecności katalizatora.

3. Sposób według zastrz. 2, znamienny tym, że kwas mrówkowy dodaje się do mieszaniny reakcyjnej w ilości od około 1,25 do około 1,35 równoważników molowych w przeliczeniu na kwas L-asparaginowy, a w przypadku gdy bezwodnik octowy dodaje się w dwu porcjach, większą porcję dodaje się w etapie (a), a mniejszą porcję w etapie (b).

4. Sposób według zastrz. 3, znamienny tym, że bezwodnik octowy dodaje się w etapie (a) w ilości od około 2,1 do około 2,5 równoważników molowych w przeliczeniu na kwas L-asparaginowy.

5. Sposób według zastrz. 4, znamienny tym, że bezwodnik octowy dodaje się w etapie (b) w ilości od około 0,2 do około 0,4 równoważników molowych w przeliczeniu na kwas L-asparaginowy.

6. Sposób według zastrz. 5, znamienny tym, że izopropanol dodaje się w ilości od około 0,25 do około 0,5 równoważników molowych w przeliczeniu na kwas L-asparaginowy.

7. Sposób według zastrz. 6, znamienny tym, że reakcję prowadzi się w temperaturze poniżej około 52°C.

8. Sposób według zastrz. 7, znamienny tym, że stosuje się temperaturę około 50°C.

9. Sposób wytwarzania bezwodnika kwasu N-formylo-L-asparaginowego na drodze reakcji kwasu L-asparaginowego z kwasem mrówkowym i bezwodnikiem octowym, znamienny tym, że po etapie (a) reakcji kwasu asparaginowego z kwasem mrówkowym w obecności skutecznej ilości bezwodnika octowego w warunkach wystarczających do wytworzenia bezwodnika kwasu N-formylo-L-asparaginowego, w etapie (b) dodaje się drugą porcję bezwodnika octowego do mieszaniny reakcyjnej otrzymanej w etapie (a), a następnie, w trzecim etapie (c) do mieszaniny reakcyjnej dodaje się skuteczną ilość alkoholu drugorzędowego o 3 - 6 atomach węgla w celu zużycia nadmiaru kwasu mrówkowego, przy czym mieszanina otrzymana w wyniku tej reakcji, zawierająca bezwodnik kwasu N-formylo-L-asparaginowego, nadaje się do dalszych reakcji bez żadnych zmian.

10. Sposób według zastrz. 9, znamienny tym, że jako alkohol drugorzędowy stosuje się izopropanol, a reakcję prowadzi się w obecności katalizatora.

11. Sposób według zastrz. 10, znamienny tym, że kwas mrówkowy dodaje się do mieszaniny reakcyjnej w ilości od około 1,25 do około 1,35 równoważników molowych w przeliczeniu na kwas L- asparaginowy, bezwodnik octowy w etapie (a) dodaje się w ilości od około 2,1 do około 2,5 równoważnika molowego w przeliczeniu na kwas L-asparaginowy, bezwodnik octowy w etapie (b) dodaje się w ilości od około 0,2 do około 0,4 równoważnika molowego w przeliczeniu na kwas L-asparaginowy.

12. Sposób według zastrz. 11, znamienny tym, że izopropanol dodaje się w ilości od około 0,25 do około 0,5 równoważnika molowego w przeliczeniu na kwas L-asparaginowy.

13. Sposób według zastrz. 12, znamienny tym, że stosuje się temperaturę około 50°C.