PL165293B1 - SposoD wytwarzania chlorowodorku estru metylowego a-L-aspartylo-L-fenyloalaniny - Google Patents

Abstract

Sposób wytwarzania chlorowodorku estru metylowego α-L-aspartylo-L-fenyloalaniny, obejmującyetapy(a)formylowaniakwasu L-aspiaraginowego w mieszaninie reakcyjnej kwasu mrówkowego i bezwodnika octowego, (b) wydzielania wytworzonego bezwodnika N-formylo-L-ąsparaginowego, (c) sprzęgania tego bezwodnika z Lfenyloalaniną z wytworzeniem izomerów a, β-Νformylo-L-aspartyloL-fenyloalaniny,(d) odformylowania tych izomerów przez dodanie kwasu solnego, (e) usuwania z mieszaniny reakcyjnej pozostałego ..kwasu octowego i mrówkowego, (f) estryfikowania odformylowanych izomerów przez dodanielmetanolu, wody i kwasu solnego z wytworzeniem chlorowodorku a- i -APM, przy czym wytrąca się chlorowodorek a-APM i (g) wydzielania wytrąconego chlorowodorku a-APM, znamienny tym, że w etapie formylowania (a) stosuje się kwas mrówkowy w ilości 1,33-1,35 równoważnikówmolowych w odniesieniu do kwasu L-asparaginowego, a proces prowadzi się w temperaturze 0­ 60°C a etap sprzęgania (c) prowadzisię w obecności kwasu octowego i estru alkilowego i/lub alkoholu z zawadą przestrzenną.

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania chlorowodorku estru metylowego a-Laspartylo-L-fenyloalaniny (a-APM/HCl/), który jest stosowany do wytwarzania estru metylowego α-L-aspartylo-L-fenyloalaniny (a-APM)-środka słodzącego, który jest około 200 razy słodszy niż sacharoza.

Siła słodząca tego dipeptydu umożliwia słodzenie produktów żywnościowych i napojów mniejszą jego ilością niż w przypadku słodzenia cukrem. W konsekwencji, umożliwia to milionom konsumentów zmniejszenie ilości pobranych kalorii bez zaprzestania spożywania słodyczy. Ponadto środek ten jest pozbawiony nieprzyjemnego posmaku, który mają inne środki słodzące, takie jak sacharyna i cyklaminian.

α-APM nie jest nowym związkiem i znany jest z opisu patentowego Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 3492 131 z 1970 r. Od tego czasu zostały opublikowane inne liczne opisy patentowe dotyczące;· różnych sposobów wytwarzania i związków pokrewnych oraz obrzerna literatura na temat wpływu, jaki wywarł ten dipeptyd na przemysł niskokalorycznych środków słodzących. Jednak aż do obecnej chwili sposoby wytwarzania obejmowały kosztowne procesy wydzielania i odzyskiwania, które w konsekwencji obarczały konsumenta. Sposób według wynalazku charakteryzuje prostota przeprowadzanych w jednym reaktorze operacji, jak również lepsza wydajność żądanego produktu końcowego.

Ester metylowy a-Lraspartylo-L-fenyloalaniny jest dipeptydem złożonym zasadniczo z 2 aminokwasów, kwasu L-asparaginowego i L-fenyloalaniny. Wiadomo, że słodzące własności dipeptydu zależą od stereochemii tych pojedynczych aminokwasów. Każdy z tych aminokwasów może występować w postaci D lub L i stwierdzono, że estry L-aspartylo-L-fenyloalaniny są słodkie, podczas gdy odpowiednie izomery D-D, D-L i L-D nie wykazują tej cechy. Kombinacje izomerów, które zawierają dipeptyd L-L, DL-aspartylo-L-fenyloalaniny, L-aspartylo-DL-fenyloalaniny i DL-aspartylo-DL-fenyloalaniny są słodkie ale tylko w połowie tak słodkie jak izomer L-L, ponieważ racemat zawiera 1/2 izomeru L-L.

Dipeptyd wytwarza się przez reakcję sprzęgania, w której kwas L-asparaginowy łączy się z L-fenyloalaniną lub jej estrem metylowym. Taka reakcja sprzęgania wymaga obecności grup zabezpieczających grupy aminowe w kwasie · asparaginowym, takich jak grupy formylowa, acetylowa, acetyloacetylowa, benzylowa, podstawiona i niepodstaiwona karbobenzoksy, tert-butoksykarbonylowa i grupa soli halogenowodórkowej. Grupy zabezpieczające grupy aminowe często określa się w literaturze jako grupy N-zabezpieczające, a w sposobie według wynalazku środkiem blokującym jest grupa formylowa stąd określa się ją jako N-formylową. Bezwodnik N-formyloasparaginowy jest szeroko stosowanym związkiem wyjściowym np. w procesie opisanym w opisie patentowym Stanów Zjedn. Ameryki nr 4 173 562.

Jednakże uzyskiwano stosunkowo niską wydajność wydzielonego bezwodnika N-formyloasparaginowego przy stosowaniu jako rozpuszczalnika dużego'nadmiaru kwasu mrówkowego.

165 293

Np. przy dwukrotnym nadmiarze kwasu mrówkowego trzeba dodać toluenu lub innych rozpuszczalników w celu zmniejszenia rozpuszczalności bezwodnika, co wymaga wprowadzenia etapów odzyskiwanych rozpuszczalnika.

Reakcję sprzęgania prowadzi się w rozpuszczalniku i zwykle stanowi to etap w- kilku opatentowanych sposobach wytwarzania etsru metylowego σ-L-aspartylo-L-fenyloalaniny (σ-APM)opisy patentowe Stanów Zjedn. Ameryki nr nr 3962207, 4173 562 i opis patentowy EPO nr 127 411. Podczas reakcji sprzęgania dwóch aminokwasów powstają dwa izomery jako związki przejściowe o stechiometrii, która ostatecznie determinuje własności słodzące danej cząsteczki. Pożądanym produktem jest izomer a, który w wydzielonych frakcjach czystego σ-APM ma 1310-200 razy -większą siłę słodzącą niż cukier. Frakcja izomeru fi, jednak nie wykazuje takiej właściwości.

Celem wynalazku jest ulepszenie sposobu wytwarzania a-APM/HC1/, które prowadzi do niższych kosztów produkcji i zwiększa wydajność izomeru a, pożądanego produktu końcowego.

Izomery a i β APM są przedstawione odpowiednio wzorem 1 i 2.

Stwierdzono, że tworzenie się w reakcji sprzęgania izomerów a i β i ich stosunek zależą od rodzaju stosowanego rozpuszczalnika, temperatury reakcji i jakości rozpuszczalników. Według opisu patentowego Stanów Zjedn. Ameryki nr 4173 562 uzyskuje się stosunek izomerów ai β 75:25, gdy jako rozpuszczalnik stosuje się kwas octowy, a reakcję sprzęgania prowadzi się w 50°C. Stosunek molowy kwasu octowego do fenyloalaniny musi wynosić co najmniej 10:1. Gdy stosunek molowy kwasu octowego do L-fenyloalaniny zmniejsza się do 6:1, stosunek izomerów σ/β znacznie spada do 69/31.

Sposobem według wynalazku można zwiększyć stosunek σ/β do około 80/20, jeżeli stosowany jako rozpuszczalnik w reakcji sprzęgania kwas octowy zastąpi się nowym, dotychczas nie stosowanym układem rozpuszczalników, zawierającym kwas octowy, ester alkilowy i/lub alkohol z zawadą przestrzenną lub ich mieszaninę. Przez alkohol z zawadą przestrzenną należy rozumieć alkohol drugorzędowy lub trzeciorzędowy.

Problem związany ze stosowaniem tych rozpuszczalników polega na tym, że po 0,5-3 godzinach reakcji mieszanina reakcyjna zestala się i trudno ją mieszać, zatężać, odformylować lub usunąć z reaktora. Z dwóch powodów niezbędne było zastosowanie nowego układu reakcyjnego, który nadawałby się do mieszania. Po pierwsze mieszanie zapewnia skontaktowanie reagentów, dzięki czemu zachodzi całkowita reakcja. Po wtóre, rozpuszczalnik musi być późniejszy usunięty przez destylację.

Inny problem, który występował w znanych sposobach polegał na tym, że traciło się 25% lub więcej σ-APM, który pozostawał w roztworze reakcyjnym (patrz opis patentowy Stanów Zjedn. Ameryki nr 4 173 562). Dalszy problem polegał na tym, że w sposobie według tego opisu patentowego, z mieszaniny reakcyjnej zawierającej kwas asparaginowy, duży nadmiar kwasu mrówkowego i bezwodnik octowy, powstawał N-formylo-L-asparaginowy. W pewnym momencie nadmiar kwasu mrówkowego musiał być usunięty przez destylację i oddzielony od kwasu octowego, co podnosiło koszt produktu końcowego.

Z opisu patentowego Stanów Zjedn. Ameryki nr 3 962 207 znany jest podobny proces, w którym chlorowodorek bezwodnika L-asparaginowego sprzęga się z estrem metylowym Lfenyloalaniny. W tym sposobie wymagana jest duża ilość estru metylowego L-fenyloalaniny, co podnosi koszt końcowego produktu. Po drugie, tworzy się znacza ilość tripeptydów, które muszą być usunięte, a w związku z tym występuje konieczność zastosowania kosztownych i skomplikowanych technik rozdzielenia. Niedogodności tych pozbawiony jest sposób według wynalazku.

Znany jest sposób wytwarzania σ-APM w jednym reaktorze, w którym produkty uboczne powstające podczas tworzenia się formylowanego bezwodnika L-asparaginowego, służą jako rozpuszczalnik w reakcji sprzęgania z L-fenyloalaniną.

Sposób według wytwarzania chlorowodorku estru metylowego a-L-aspartylo-L-fenyloalaniny, obejmujący etapy:

— (a) formylowania kwasu L-asparaginowego w mieszaninie reakcyjnej kwasu mrówkowego i bezwodnika octowego, — (b) wydzielania wytworzonego bezwodnika N-formylo-L-asparaginowego,

165 293 5 — (c) sprzęgania tego bezwodnika z L-fenyloalaniną z wytworzeniem izomerów α, β-N-formyloL-aspartylo-L-fenyloalaniny, — (d) odformylowania tych izomerów przez dodanie kwasu solnego, — (e) usuwania z mieszaniny reakcyjnej pozostałego kwasu octowego i mrówkowego, — (f) estryfikowania odformylowanych izomerów przez dodanie metanolu, wody i kwasu solnego z wytworzeniem chlorowodorku β- i α-APM, przy czym wytrąca się chlorowodorek α-APM i — (g) wydzielenia wytrąconego chlorowodorku α-APM, przy czym nowość tego sposobu polega na tym, że w etapie formylowania (a) stosuje się kwas mrówkowy w ilości 1,33-1,35 równoważników molowych w odniesieniu do kwasu L-asparaginowego, a proces prowadzi się w temperaturze 0-60°C oraz, że etap sprzęgania (c) prowadzi się w obecności kwasu octowego i estru alkilowego i/lub alkoholu z zawadą przestrzenną.

Korzystnie etap sprzęgania (c) prowadzi się w obecności 6-16 moli dodanego kwasu octowego.

Ponadto, korzystnie etap sprzęgania (c) prowadzi się w obecności 1,2-4,7 moli estru alkilowego, alkoholu z zawadą przestrzenną lub ich mieszaniny na mol L-fenyloalaniny.

W sposobie wytwarzania a-APM(HCl) według wynalazku wytwarza się bezwodnik Nformylo-L-asparaginowy, który oddziela się w etapie (b) od produktów ubocznych przed sprzężeniem z L-fenyloalaniną. Całkowite oddzielenie przeprowadza się na drodze sączenia bezwodnika N-formylo-L-asparaginowego, przez co usuwa się nadmiar kwasu mrówkowego. Ponieważ stosuje się bardzo małą ilość kwasu mrówkowego, nie są potrzebne dodatkowe rozpuszczalniki zmniejszające rozpuszczalność bezwodnika N-formylo-L-asparaginowego. Dzięki zastosowaniu wydzielonego bezwodnika N-formylo-L-asparaginowego uzyskuje się zwiększenie wydajności a-(APM/HCl).

Początkowo, bezwodnik N-formylo-L-asparaginowy wytwarza się przez połączenie kwasu asparaginowego z bezwodnikiem octowym i kwasem mrówkowym w procesie podobnym do znanych ze stanu techniki (patrz opisy patentowe Stanów Zjedn. Ameryki nr nr 3 933 781,3 962 207 i 4173 562). W sposobie według wynalazku wykorzystuje się jednak minimalną ilość kwasu mrówkowego (1,33-1,35 równoważników molowych na mol kwasu asparaginowego), a nadmiar kwasu mrówkowego można usunąć jedną z licznych metod, takich jak sączenie lub wirowanie.

Następnie bezwodnik N-formylo-asparaginowy poddaje się sprzęganiu przez dodanie Lfenyloalaniny (L-Phe), w wyżej wymienionym nowym środowisku reakcyjnym złożonym z kwasu octowego i estru alkilowego i/lub alkoholu z zawadą przestrzenną. Przez zastosowanie tego nowego układu nieoczekiwanie uzyskuje się poprawę stosunku izomerów α/β. Podczas gdy zwykle w reakcji alkoholu z bezwodnikiem powstaje ester, nieoczekiwanie alkohol z zawadą przestrzenną nie reaguje z bezwodnikiem N-formyloasparaginowym podczas przebiegu reakcji. Reakcję sprzęgania można prowadzić słabo mieszając lub bez mieszania, aby utrzymać niską lepkość mieszaniny reakcyjnej, co daje w rezultacie nadającą się do mieszania końcową mieszaninę reakcyjną.

Wytworzony dipeptyd następnie zatęża się przez destylację i odformylowuje się za pomocą HCl i estryfikuje się doprowadzając stężenia metanolu, wody i HC1 do ilości, które skutecznie doprowadzają do wytworzenia a-APM(HCl) z wysoką wydajnością. Z mieszaniny reakcyjnej wytrąca się n-APM(HCl), który wydziela się i zobojętnia zasadą z wytworzeniem α-APM.

W praktycznym wykonaniu korzystnie sposób wytwarzania α-APM(HCl) według wynalazku zaczyna się od zmieszania kwasu L-asparaginowego z minimalną ilością kwasu mrówkowego (co najmniej 1,33 równoważników molowych na mol kwasu asparaginowego) i bezwodnikiem octowym w temperaturze 0-60°C ewentualnie w obecności katalizatora takiego jak tlenek magnezu i w rezultacie uzyskuje się bezwodnik N-formylo-L-asparaginowy. Odpowiednie katalizatory obejmują tlenki, wodorotlenki i sole metali i są znane z opisów patentowych Stanów Zjedn. Ameryki nr nr4508912i4550 1 8O.Mieszan niemie szasięwokoło50°Cprzezconajmniej ok oło

2,5 godziny, a zwłaszcza przez około 6 godzin.

Następnie oziębia się końcową mieszaninę reakcyjną do 10-20°C i oddziela się utworzoną substancję stałą. Oddzielenie można przeprowadzić przez odwirowanie lub odsączenie i przemycie kwasem octowym. Wydziela się stały bezwodnik N-formylo-L-espareginkwy, pozostawiając kwas octowy w mieszaninie. Wydzielony bezwodnik dodaje się do estru alkilowego i/lub alkoholu z

165 293 zawadą przestrzenną lub odpowiedniej ich mieszaniny i kwasu octowego. Uzyskaną zawiesinę następnie poddaje się reakcji z L-fenyloalaniną, korzystnie w równomolowych ilościach.

Stwierdzono, że estry alkilowe i/lub alkohol z zawadą przestrzenną zwiększają stosunek α/β, gdy dodawane są w ilości odpowiadającej co najmniej około 1,2 mola na mol L-fenyloalaniny. Stosunek α/β wzrasta ze wzrastającą ilością estru lub alkoholu do punktu, w którym ilość molowa estru, alkoholu lub ich kombinacji wynosi w przybliżeniu 4,7 razy więcej niż L-fenyloalaniny. W tym punkcie osiąga się poziom nasycenia, od którego stosunek izomerów pozostaje stały niezależnie od ilości dodawanego estru lub alkoholu.

Korzystnie, ester alkilowy stosowany w reakcji sprzęgania, wybiera się z grupy obejmującej octan metylu, etylu, izopropylu, n-butylu i mrówczan izopropylu. Korzystnie jako ester alkilowy stosuje się octan metylu (MeOAc). W przypadku stosowania octanu metylu dodana ilość powinna być 1,2 do 4,7 razy większa niż ilość L-fenyloalaniny. Alkohole z zawadą przestrzenną, które można stosować, obejmują alkohol izopropylowy i drugo- i trzeciorzędowy alkohol butylowy, korzystnie alkohol izopropylowy. Są to korzystne rozwiązania sposobu według wynalazku, które nie ograniczają możliwości stosowania innych estrów alkilowych lub alkoholi ani nie ograniczają zakresu wynalazku.

Następnie przeprowadza się reakcję sprzęgania mieszając wyżej określoną mieszaninę przez około 4-6 godzin w temperaturze pomiędzy około 0°-60°C, a korzystnie między 15°-40°C. Problem, który powstaje podczas reakcji sprzęgania, polega na tym, że podczas reakcji, w której tworzy się N-formylo-L-aspartylo-L-fenyloalanina, mieszanina lub zawiesina zaczyna się zestalać, tj. wzrasta jej lepkość do momentu, w którym mieszanie staje się wyjątkowo trudne, jeśli nawet nie możliwe. Tak wysoka lepkość bardzo utrudnia mieszanie i hamuje przenoszenie ciepła, co uniemożliwia destylację kwasu octowego, estrów i/lub alkoholu opisaną poniżej.

Stwierdzono, że kwas octowy, który dodano tuż przed lub podczas reakcji sprzęgania hamuje zestalanie się mieszaniny, tj. obniża lepkość. Jest to istotne, ponieważ mieszanie zapewnia doprowadzenie reakcji do końca. Ponadto, kwas i estry muszą być usunięte z mieszaniny przez destylację przed odformylowaniem. Mieszanina reakcyjna musi nadawać się do mieszania, aby można było skutecznie przeprowadzić reakcję do końca.

Dodana ilość kwasu octowego zależy od wytworzonej ilości bezwodnika N-formylo-Lasparaginowego. Jeżeli bezwodnik ten wydziela się przez sączenie w obecności kwasu octowego, pewna ilość kwasu może już być obecna. Całkowita ilość kwasu octowego w układzie powinna być około 6 do 16 razy większa niż ilość L-fenyloalaniny w przeliczeniu na mole, korzystnie około 11,1 razy większa. Zatem, nie jest konieczne dodawanie kwasu octowego w ilości 11,1 razy większej niż ilość L-fenyloalaniny, może być wystarczająca mniejsza ilość, tak aby całkowita ilość kwasu octowego w układzie była około 11,1 razy większa niż ilość L-fenyloalaniny.

Inna wyjątkowa cecha sposobu według wynalazku polega na obniżeniu lepkości mieszaniny reakcyjnej podczas reakcji sprzęgania przez kontrolowane mieszanie mieszaniny. Stwierdzono, że zatrzymanie mieszadła lub zmniejszenie jego prędkości podczas reakcji sprzęgania istotnie obniża lepkość mieszaniny reakcyjnej. W dużym reaktorze (reaktor o średnicy 3 m zaopatrzony w mieszadło mechaniczne o długości łopatek 1,5 m) bardzo powolne mieszanie, takie jak 5-40 obrotów na minutę i okresowe mieszanie, takie jak krótko pracujące mieszadło co 5-15 minut, drastycznie zmniejsza lepkość mieszaniny reakcyjnej w porównaniu z reakcją prowadzącą przy szybkości mieszania około 60 obrotów na minutę lub większej. W reaktorach w skali laboratoryjnej (kolba okrągłodenna o średnicy 10 cm z łopatkami o długości 7,6 cm) mieszanie z szybkością 200-300 obrotów na minutę powoduje duże zagęszczenie mieszaniny reakcyjnej, podczas gdy przy 5-15 obrotach na minutę uzyskuje się mieszaninę reakcyjną o niskiej lepkości i badrzo dobrej mieszalności. Także wyłączenie mieszadła po około 1 godzinie po dodaniu do mieszaniny reakcyjnej L-Phe i ponowne włączenie po reakcji, tj. po około 6 godzinach, prowadzi do mieszaniny reakcyjnej o niskiej lepkości. Jednakże, podczas procesu w skali handlowej, gdy mieszadło zatrzyma się na ponad 1 godzinę, ponowne jego uruchomienie może być bardzo trudne z powodu zestalenia się i zbrylenia wytrąconego osadu. Zatem powolne mieszanie i okresowe mieszanie są korzystne.

Stosowane określenie „nadająca się do mieszania lub „o niskiej lepkości w odniesieniu do mieszaniny reakcyjnej oznacza ciecz, którą można mieszać lub przelać do szklanej kolby lub

165 293 Ί reaktora. Takie ciecze zwykle mają lepkość poniżej około 150 000 Pa-s, korzystnie pomiędzy 10000-100000 Pa -s, a szczególnie pomiędzy 1500-5000 Pa • s.

Sposób mieszani a w sposobie według wynalazku nie jest krytyczny. Można stosować standardowe środki do mieszania, tj. wstrzykiwanie gazu obojętnego, wytrząsanie, reaktor w postaci bębna, mieszadła mechaniczne itd. Korzystne są mieszadła mechaniczne. Dokładna konfiguracja mieszadła także nie jest krytyczna. Dla mieszadeł łopatkowych szybkość mieszania korzystnie ustala się od około 5 do około 40 obrotów na minutę, a zwłaszcza około 20 obrotów na minutę. Ponieważ szybkość końca łopatki w m/sek. zmienia się przy ustalonej liczbie obrotów na minutę w zależności od długości łopatki, stwierdzono, że bardziej dokładnie określa się tę szybkość podając liczbę obrotów na minutę. W celu zmniejszenia lepkości mieszaniny reakcyjnej dopuszcza się dowolną szybkość mieszadła do około 40 obrotów na minutę. Jednak należy ' zauważyć, że w urządzeniu w skali laboratoryjnej (kolba o średnicy 10 cm) dobrze mieszającą się mieszaninę uzyskuje się przy szybkości mieszania pomiędzy 40-150 obrotów na minutę.

Izomery a i fi N-formylo-a-L-aspartylo-L-fenyloalaniny (α/βF-AP) wytworzone powyższym sposobem według wynalazku można analizować metodą wysokosprawnej chromatografii cieczowej (HPLC), która wykazuje, że uzyskuje się niezwykle wysoki stosunek α/β, w przybliżeniu 79,5:20,5.

Kwas octowy i estry (octan metylu, mrówczan izopropylu itd.) lub alkohol z zawadą przestrzenią ewentualnie usuwa się z mieszaniny reakcyjnej przed opisanym poniżej etapem odformylowania. Korzystnie kwas octowy i estry oddestylowuje się pod próżnią przy ciśnieniu od około 381 mm Hg do około 635 mm Hg (50795,68 Pa - 84659,47 Pa). Destylację próżniową prowadzi się przed dodaniem HC1 stosowanego do odformylowania α/β F-AP. Kwas octowy, estry i/lub alkohol usuwa się i zawraca do stosowania w następnych reakcjach sprzęgania.

Następnie odformylowuje się izomery a i fi N-formylo-L-aspartylo-L-fenyloalaniny. Do mieszaniny izomerów dodaje się kwasu solnego i ewentualnie metanolu w celu odformylowania α/eF-AP, prowadzącego do wytworzenia α/β-AP. Nadmiar metanolu reaguje także z pozostałym kwasem octowym i mrówkowym, znajdującymi się w mieszaninie reakcyjnej, dając octan metylu i mrówczan metylu, których temperatury wrzenia są dużo niższe niż kwasu octowego lub mrówkowego i dzięki temu mogą być usunięte z układu przez destylację w niższych temperaturach.

Następnie wytworzoną mieszaninę α/β-AP i ich różnych estrów metylowych estryfikuje się doprowadzając stężenie HC1, metanolu i wody do wartości wystarczających, aby powstał aAPM(HCl) z wysoką wydajnością. Stężenie metanolu powinno wynosić od około 1 do około 10% wagowych, korzystnie od około 3 do około 5% wagowych. Stężenie HC1 powinno być w zakresie od około 9 do 18% wagowych, korzystnie od około 12,5 do około 14,5% wagowych, a stężenie wody od około 32 do około 50% wagowych, korzystnie około 37-42% wagowych. Po odpowiednim ustaleniu stężeń wody, HC1 i metanolu mieszaninę reakcyjną miesza się łagodnie w temperaturze do około 35°C, korzystnie w temperaturze otoczenia (20-30°C). Całkowita estryfikacja zachodzi w ciągu około 4-10 dni, zwykle około 6 dni.

Wytworzony chlorowodorek estru' metylowego σ-L-as partylo-L-fenyloalaniny (a-APM/HCl/) łatwo oddziela się od izomeru fi, ponieważ (α-APM · HC1 · 2H2O ma mniejszą rozpuszczalność w roztworach wodnych niż /3-APM(HCl), patrz opis patentowy Stanów Zjedn. Ameryki nr 3 798 207. Izomer a wytrącony z roztworu oddziela się przez sączenie, odwirowanie, ·dekantację lub jedną z wielu innych konwencjonalnych metod.

Następnie a-APM(HCl) zobojętnia się zasadą do utworzenia APM, który odzyskuje się przez krystalizację.

Następujące przykłady ilustrują sposób według wynalazku, nie ograniczając jego zakresu.

Przykład I. 0,121 g (0,003 mola) tlenku magnezu rozpuszczono w 19,3g (0,4 mola) 95% kwasu mrówkowego w atmosferze azotu. Następnie dodano do roztworu 69,3 g (0,655 mola) bezwodnika octowego i mieszano przez 10-15 minut. Temperatura mieszaniny wzrosła do 40°C. Do mieszaniny dodano 39,93 g (0,30 mola) kwasu L-asparaginowego i mieszano wytworzoną zawiesinię w około 50°C przez około 6 godzin. W tym czasie wytworzył się bezwodnik N-formyloL-asparaginowy, jak wykazała wysokosprawna chromatografia cieczowa (HPLC). Następnie mieszaninę przesączono i przemyto 30 g kwasu octowego w celu wydzielenia bezwodnika. Wydajność

165 293 bezwodnika N-formylo-L-asparaginowego w odniesieniu do kwasu L-asparaginowego wynosiła 80%. Bezwodnik N-formylo-L-asparaginowy zawiera trochę kwasu octowego, który pozostaje i stanowi rozpuszczalnik w reakcji sprzęgania.

Do 41,1 g bezwodnika N-formylo-L-asparaginowego (zawierającego 4,36 g kwasu octowego) dodano 46,35 g (49,8 ml) octanu metylu i 159,8 g (152,1 ml) kwasu octowego. Do tej mieszaniny dodano 39,65 g (0,24 mola) L-fenyloalaniny i mieszano w około 25°C przez około 5 godzin. Analiza HPLV wykazała obecność N-formylo-L-aspartylo-L-fenyloalaniny składającej się z około 78% izomeru a i około 22% izomeru fi. Mieszaninę destylowano pod ciśnieniem 508 mm Hg (67727,5 Pa) w 60-73°C w celu usunięcia 120 ml rozpuszczalników. Do N-formylo-L-asparatylo-Lfenyloalaniny dodano 58,5 ml metanolu i 26,7 ml 35% HC1, ogrzano mieszaninę do 60°C i mieszano przez 30 minut. Następnie mieszaninę destylowano pod ciśnieniem atmosferycznym w temperaturze około 70-75°C w celu usunięcia mrówczanu metylu i octanu metylu. Destylację prowadzono pod ciśnieniem atmosferycznym aż temperatura wzrosła do 85°C, po czym wytworzono podciśnienie aż temperatura wzrosła do 30°C. Dodano 32,4 ml HC1,21,7 ml wody i 9 ml metanolu i mieszano mieszaninę przez 6 dni w temperaturze pokojowej (22-27°C). W tym czasie utworzył się i wytrącił chlorowodorek estru metylowego cr«r_asp_arryl_O-L-fenyloalaniny. Do przemycia produktu użyto 50 ml nasyconej solanki. Uzyskano 58,8 g białego krystalicznego diwodzianu chlorowodorku estru metylowego cr-L-aspartylo-L-fenyloalaniny, który zawierał 72% wagowych a-L-aspartylo-Lfenyloalaniny; wydajność w przeliczeniu na wyjściową ilość L-fenyloalaniny wynosiła 60%.

Przykład II. Bezwodnik N-formylo-L-asparaginowy wydzielono przez odsączenie i przemycie kwasem octowym. Jako rozpuszczalniki stosowano różne estry alkilowe i alkohole z zawadą przestrzenną w różnych ilościach w celu określenia wpływu estrów i alkoholi innych niż octan metylu na stosunek izomerów α/β. W tabeli 1 przedstawione są różne estry i alkohole wraz ze stosowanymi ilościami, oraz stosunki izomerów α/β uzyskane dla każdego rozpuszczalnika.

28,6 g (0,20 mola) bezwodnika N-formylo-L-asparaginowego zawieszono w 100 ml kwasu octowego i 0,90 mola określonego ko-rozpuszczalnika w atmosferze azotu. Do każdej odpowiedniej mieszaniny reakcyjnej dodano 33,04 g (0,20 mola) L-fenyloalaniny, po czym przepłukano dodtakowymi 20 ml kwasu octowego. Każdą mieszaninę mieszano w temperaturze pokojowej (22-27°C) przez około 5 godzin. Pod koniec reakcji zawiesiny gęstniały i zwiększały swoją objętość. Każdą z zawiesin następnie ogrzewano do około 50°C w ciągu 1 godziny i dodano mieszaniny metanolu i wody 10:1, aż do całkowitego rozpuszczenia substancji stałych. Każdą mieszaninę zważono, pobrano 1 g próbki, które poddano analizie HPLC. Stosunek α/β uzyskane dla każdego rozpuszczalnika są przedstawione w tabeli.

Tabela

Rozpuszczalnik	Ilość	Stosunek α//
Octan metylu	71,5 ml	79:21
Octan etylu	88,0 ml	80:20
Octan izopropylu	105,5 ml	81:19
Octan n-butylu	118,5 ml	81:19
Mrówczan metylu	55,5 ml	76:24
Mrówczan izopropylu	71,0 ml	78:22
Alkohol izopropylowy	69,0 ml	77:23
Alkohol sek-butylowy	82,5 ml	78:22
Alkohol tert-butylowy	85,0 ml	79:21
sam kwas octowy	51,5 ml	76:24

Przykład III. Sposobem według przykładu I wytworzono bezwodnik N-formylo-Lasparaginowy, który wydzielono z początkowej mieszaniny reakcyjnej przez sączenie i przemycie kwasem octowym. 13,3 g (0,1 mola) bezwodnika N-formylo-L-asparginowego zmieszano z 34,41 g (0,405 mola) octanu metylu, po czym dodano do mieszaniny 14,57 g (0,09 mola) L-fenyloalaniny. Po mieszaniu przez około 3 godziny zawiesinę pozostawiono na noc w temperaturze pokojowej (20°-25°C). Wytworzoną mieszaninę rozpuszczono w mieszaninie metanolu i wody 9:1. Stosunek izomerów α/β N-formylo-L-aspartylo-L-fenyloalaniny oznaczony przez HPLC wynosił 80:20.

co₂ch₃

CONH-C-H

H₂N-ę-H

CH₂-0

CO₂H

WZÓR 1

CO₂H h₂n-c-h CO₂CH₃ ch₂conh-c-h

Ćh₂-0

WZÓR 2

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz.

Cena 10 000 zł

Claims (19)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób wytwarzania chlorowodorku estru metylowego a-L-aspartylo-L-fenyloalaniny, obejmujący etapy (a) formylowania kwasu L-asparaginowego w mieszaninie reakcyjnej kwasu mrówkowego i bezwodnika octowego, (b) wydzielania wytworzonego bezwodnika N-formylo-Lasparaginowego, (c) sprzęgania tego bezwodnika z L-fenyloalaniną z wytworzeniem izomerów a, /ł-N-formylo-L-aspartylo-L-fenyloalaniny, (d) odformylowania tych izomerów przez dodanie kwasu solnego, (e) usuwania z mieszaniny reakcyjnej pozostałego kwasu octowego i mrówkowego, (f) estryfikowania odformylowanych izomerów przez dodanie metanolu, wody i kwasu solnego z wytworzeniem chlorowodorku a- i β-APM, przy czym wytrąca się chlorowodorek a-APM i (g) wydzielania wytrąconego chlorowodorku a-APM, znamienny tym, że w etapie formylowania (a) stosuje się kwas mrówkowy w ilości 1,33-1,35 równoważników molowych w odniesieniu do kwasu L-asparaginowego, a proces prowadzi się w temperaturze 0-60°C a etap sprzęgania (c) prowadzi się w obecności kwasu octowego i estru alkilowego i/lub alkoholu z zawadą przestrzenną.
2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że etap sprzęgania (c) prowadzi się w obecności 6-16 moli dodanego kwasu octowego.
3. 3. Sposób według zastrz. 2, znamienny tym, że etap sprzęgania (c) prowadzi się w obecności 1,2-4,7 moli estru alkilowego, alkoholu z zawadą przestrzenną lub ich mieszaniny na mol L-fenyloalaniny.
4. 4. Sposób według zastrz. 1 albo 2, albo 3, znamienny tym, że etap sprzęgania (b) obejmuje ponadto destylację próżniową kwasu octowego, alkoholu z zawadą przestrzenną i estrów obecnych w mieszaninie reakcyjnej, przed etapem odformylowania (d), a etap odformylowania (d) obejmuje dodatkowo dodawanie metanolu w ilości równej w przybliżeniu sumie ilości obecnego kwasu octowego i kwasu mrówkowego, dla zestryfikowania całych ilości kwasu mrówkowego i octowego, obecnych w mieszaninie reakcyjnej, zaś etap (e) obejmuje usuwanie tak otrzymanego octanu metylu i mrówczanu metylu.
5. 5. Sposób według zastrz. 4, znamienny tym, że etap usuwania (e) prowadzi się na drodze destylacji pod ciśnieniem atmosferycznym.
6. 6. Sposób według zastrz. 4, znamienny tym, że etap usuwania (e) prowadzi się na drodze destylacji próżniowej.
7. 7. Sposób według zastrz. 4, znamienny tym, że całkowita ilość kwasu octowego obecna w mieszaninie reakcyjnej jest około 11 razy większa niż ilość L-fenyloalaniny.
8. 8. Sposób według zastrz. 4, znamienny tym, że jako ester alkilowy dodaje się octan metylu, etylu, izopropylu, n-butylu, mrówczan izopropylu lub ich mieszaniny.
9. 9. Sposób według zastrz. 4, znamienny tym, że jako alkohol z zawadą przestrzenną stosuje się alkohol izopropylowy, secbutylowy, tert-butylowy lub ich mieszaniny.
10. 10. Sposób według zastrz. 4, znamienny tym, że etap sprzęgania (c) przeprowadza się bez mieszania.
11. 11. Sposób według zastrz. 4, znamienny tym, że etap sprzęgania (c) przeprowadza się mieszając w takich warunkach, aby końcowa mieszanina reakcyjna nadawała się do mieszania.
12. 12. Sposób według zastrz. 11, znamienny tym, że miesza się za pomocą mieszadła mechanicznego. .
13. 13. Sposób według zastrz. 12, znamienny tym, że mieszadło mechaniczne obraca się z prędkością mniejszą od około 40 obrotów na minutę.
14. 14. Sposób według zastrz. 12, znamienny tym, że mieszadło mechaniczne podczas reakcji pracuje okresowo.
15. 15. Sposób według zastrz. 11, znamienny tym, że miesza się (a) energicznie przez około pierwsze 1/2 godziny po dodaniu L-fenyloalaniny i (b) następnie powoli lub stosuje się mieszanie przerywane.

    165 293
16. 16. Sposób według zastrz. 15, znamienny tym, że miesza się za pomocą mieszadła mechanicznego i energiczne mieszanie uzyskuje się przy prędkości mieszadła około 60 obrotów na minutę, powolne mieszanie przy prędkości mieszadła około 20 obrotów na minutę, a przerywane mieszanie wówczas, gdy mieszadło pracuje co najmniej jeden raz w ciągu co najmniej 1 minuty co każde 15 minut.
17. 17. Sposób według · zastrz. 6, znamienny tym, że etap sprzęgania (e) prowadzi się w temperaturze od około 5'C'do około 40°C.
18. 18. Sposób według zastrz. 17, znamienny tym, że stosunek molowy kwasu octowego do L-fenyloalaniny wynosi co · najmniej około 11 do 1, a podczas destylacji próżniowej w etapie (f) do mieszaniny reakcyjnej dodaje się metanol w ilości skutecznie ułatwiającej usuwanie kwasu octowego i mrówkowego przez tworzenie odpowiednich estrów metylowych.
19. 19. Sposób według zastrz. 18, znamienny tym, że miesza się za pomocą mieszadła mechanicznego z prędkością mniejszą od około 30 obrotów na minutę.