SK279939B6

SK279939B6 - Spôsob výroby izomérnej zmesi alfa, beta-chránenéh

Info

Publication number: SK279939B6
Application number: SK639-91A
Authority: SK
Inventors: Yefim Gelman
Original assignee: The Nutrasweet Company
Priority date: 1990-03-12
Filing date: 1991-03-12
Publication date: 1999-06-11
Also published as: CZ281204B6; YU44291A; HU913775D0; HU212897B; IE910826A1; PT97021A; EP0471833A4; CN1055539A; NO920158L; ES2073162T3; EP0471833A1; AU650647B2; NO920158D0; AU7545291A; RO111571B1; DE69110374T2; IE68315B1; TW207991B; CN1052490C; HUT61268A

Description

Oblasť techniky

Vynález sa týka spôsobu výroby izomémej zmesi alfa, beta-chráneného L-aspartyl-L-ténylalanínu a najmä potom spôsobu zvyšovania pomeru alfa-izoméru k beta-izoméru pri výrobe hydrochloridu metylesteru L-aspartyl-L-ténylalanínu (APM(HC1)). Metylesteralfa-L-aspartyl-L-fenylalanínu (alfa APM) je sladidlo (asparagám), ktoré má približne 200 x vyššiu sladivosť ako sacharóza.

Doterajší stav techniky

Pri konvenčnom spôsobe výroby alfa-APM sa spolu kondnezuje L-fenylalanín a N-formylsubstituovaný anhydrid kyseliny asparágovej v prítomnosti kyseliny octovej za vzniku izomémej zmesi alfa-beta-formyl-L-aspartyl-L-t’enylalanínu. Táto zmes sa potom deformuje a esterifikuje na alfa-APM (HC1), ktorý sa používa pre výrobu alfa-APM.

Pri zvyčajných výrobných postupoch vzniká pri kondenzácii L-fenylalanínu s N-formalsubstituovaným anhydridom asparágovej kyseliny izoméma zmes s pomerom alfa-izoméru k beta-izoméru asi 3,0 až 3,8 : 1. Kondenzácia sa zvyčajne vykonáva v prítomnosti 11 až 16 molov kyseliny octovej na mol L-fenvlalanínu, ako rozpúšťadla. Beta-izomér je nutné zo zmesi odstraňovať, pretože nie je sladký. Je preto žiaduce, aby beta-izomér vznikal v minimálnom množstve. Snaha minimalizovať množstvo beta-izoméru však nesmie viesť k neefektívnemu zvýšeniu nákladov.

Kondenzácia sa zvyčajne musí uskutočňovať pri zvýšenej teplote, aby reakčná suspenzia neztuhla. Pri zvýšenej teplote však klesá selektivita reakcie, čo má za následok zníženie pomeru množstva alfa-izoméru k beta-izoméru.

Úlohou vynálezu je preto dosiahnuť zlepšenie výťažku alfa-izoméru pri kondenzácii vedúcej k vzniku APM. Vynález skutočne poskytuje postup, ktorým je možné takýto zlepšený výťažok docieliť.

Podstata vynálezu

Podľa vynálezu sa zlepšený pomer alfa-izoméru k beta-izoméru pri kondenzácii N-formylsubstituovaného anhydridu s L-fenylalanínom alebo jeho nižším alkylesterom dosahuje tak, že sa kondenzačný stupeň uskutočňuje v prítomnosti jedného alebo viacerých rozpúšťadiel a karboxylovej kyseliny s priamym alebo rozvetveným reťazcom obsahujúcim 2 až 10 atómov uhlíka, prednostne kyseliny octovej.

Predmetom vynálezu je spôsob výroby izomémej zmesi alfa,beta-chráneného L-aspartyl-L-fenylalanínu alebo jeho metylesteru, v ktorom je chrániacou skupinou N-formylskupina alebo N-bcnzyloxykarbonilskupina, ktorého podstata spočíva v tom, že sa kondenzuje chránený anhydrid kyseliny asparágovej a L-fenylalanín alebo jeho metylester v prítomnosti prvého rozpúšťadla zahŕňajúceho karboxylovú kyselinu s 2 až 10 atómami uhlíka a aspoň jedného prídavného rozpúšťadla zvoleného zo súboru zahŕňajúceho metyl-terc.butyléter, etyl-terc.betyléter, hexán, cyklohexán, benzén, toluén, xylén, mezitylén, tetrametylbenzén, etylbenzén, dietylbenzén, kumén, cymén, dichlóretylén, chloroform, tetrachlórmetán, 2-propanol, metyletylketon, metylacctát, ctylacetát, éter, dimetoxyetylénglykol, anizol, dietoxyetylénglykol, t-butoxy-2-metoxyetán, t-butoxy-2-etoxyetán, 2-metoxyetyléter, 1,4-dioxán, tetrahydrofurán, furfurylacetát, acetonitril a trietylfosfát, pričom pomer karboxylovej kyseliny s 2 až 10 atómami uhlíka k prídavnému rozpúšťadlu je v rozmedzí od 1 : 10 do 25 : 1 a celkové molárne množstvo všetkých rozpúšťadiel je v rozmedzí od 144 do 723 aspoň 6 mol na mol L-fenylalanínu alebo jeho metylesteru.

Opísaný spôsob výroby podľa vynálezu prebieha rovnako dobre tak pri kondenzácii formylsubstituovaného, ako aj pri kondenzácii benzyloxykarbonylsubstituovaného anhydridu kyseliny asparágovej s L-fenylalanínom alebo jeho metylesterom. Poslednému uvedenému spôsobu sa dáva osobitne prednosť pri kondenzácii s metylesterom L-fenylalanínu. Benzyloxykarbonylová skupina sa odstraňuje liydrogenáciou a alfa-izomér sa vyzráža.

S prekvapením sa zistilo, že pridaním minimálneho množstva prídavného rozpúšťadla sa pri spôsobe podľa vynálezu môže dramaticky zvýšiť pomer alfa-izoméru k beta-izoméru v kondenzačnom produkte a že tento pomer kontinuálne stúpa so zvyšujúcim sa množstvom použitých rozpúšťadiel. Prednostné rozmedzie molámeho pomeru karboxylovej kyseliny k druhému rozpúšťadlu je 1 : 2 až 2 : 1.

Ako už bolo uvedené, množstvo celkom pridaného rozpúšťadla je 144 až 723 mol na mol L-fenylalanínu alebo jeho metylesteru. Prakticky neexistuje žiadna reálna horná hranica tohto množstva. V skutočnosti platí, že zvýšením množstva rozpúšťadiel sa dosahuje zvýšený výťažok alfa-izoméru. Používanie veľkých množstiev rozpúšťadiel sa však môže stať neefektívnym z hľadiska výrobných nákladov, alebo môže byť spojené s ťažkosťami pri ich skladovaní. Osobitná prednosť sa preto dáva kombinácii 76,8 mol metyl-terc.butyléteru (MTBE) a 76,8 mol kyseliny octovej na mol L-fenylalanínu.

Kondenzácia sa môže uskutočňovať pri takých nízkych teplotách ako je teplota -15 °C. Nízkou teplotou sa zreteľne znižuje rýchlosť reakcie, čo má za následok ďalšie zvýšenie pomeru alfa-izoméru k beta-izoméru v kondenzačnom produkte. Prednostné teploúié rozmedzie je od -5 °C do 50 °C.

Príklady uskutočnenia vynálezu

V nasledujúcich príkladoch je podrobne opísaný účinok zriedenia pri kondenzácii a vplyv používania prídavných rozpúšťadiel na pomer alfa-izoméru k beta-izoméru a výťažok alfa-izoméru N-formyl-L-aspartyl-L-fenylalanínu.

Príklad 1

V tomto príklade je opísaná kondenzácia N-foimylsubstituovaného anhydridu L-asparágovej kyseliny a L-fenylalanínu v prítomnosti kyseliny octovej, ako jediného riedidla.

Pn všetkých kondenzačných pokusoch sa kyselina octová a L-fenylalanín pridávajú v ďalej uvedených množstvách. Kondenzácie sa uskutočňujú pri teplote uvedenej v tabuľke počas 5 hodín.

poK’jg AcoH: LPhe teplota pomer alfa - Izoméru

Číslo	(molárny pomer)	(°C)	k beta - lzoneru
1	1L,1 :	: 1	20 až	25	75,0/25,0
2	127,3 :	r 1	20 až	25	81,3/18,7
3	233,3 1	: 1	20 až	25	83,5/16,5
4	233,3 Í	1 1	50		81,2/18,8
5	1 156,7 :	! 1	20 až	25	84,0/16,0

druhé rozpúšťadlo tretie aolárny pomer výťažok rozpúé- alfa-izomeru alfa-wtiadlo k beta-izomáru -formyl-L-aspariyl-L-fenylal&nínu

Výťažok alfa-N-formyl-L-aspartyl-L-fenylalanínu izolovaného z reakčnej zmesi z pokusu 4 je 80,3 % mol, vzťahujúce sa na L-Phe. Alfa-izomér vo filtračnom koláči má čistotu vyššiu ako 96 %.

Príklad 2

V tomto príklade je opísaná kondenzácia N-formylsubstituovaného anhydridu L-asparágovej kyseliny a L-fenylalanínu v prítomnosti kyseliny octovej a druhého rozpúšťadla.

Pri každej z nasledujúcich kondenzácií sa na 1 gram L-fenylalanínu pridá 36,6 ml kyseliny octovej a 80,6 ml druhého rozpúšťadla. Kondenzačné reakcie sa uskutočňujú počas 5 hodín pri 5 °C a 17 hodín pri 20 °C až 22 °C.

1,4- dioxán	toluén	8,22	89,16
1,4- dioxán	xylén	8,28	89,23
diraetoxyetylénglykol	toluén	5,70	87,02
dimetoxyetyléngiykol	xylén	5,96	85,64
dÍBetoxyetylénglykol	cymen	6,34	86,37
dietoxyetylénqlykol	toluén	7,03	87,60
dieto xyet ylénq1yko1	xylén	6,83	87, 20
netyl-t-butyléter	-toluén	7,46	88,16
metyl-t-butyléter	xylén	7, 98	88,90

Príklad 4

V tomto príklade je opísaná kondenzácia N-formylsubstituovaného anhydridu L-asparágovej kyseliny a L-fenylalanínu v prítomnosti kyseliny octovej, metyl-terc.budruhé rozpúšťadlo molárny pomer výťažok alfa - Nalfa-iaonéru -formy!-L-aspartylk beta-lzoméru -L - fenylalanínu

hexán	3,52	77,90
cyklohexán	4,36	81,35
benzén	4,04	80,16
toluén	6,26	86,23
xylén	6,02	85,80
Bezitylén	6,34	86,37
tetrametylbenzén	6,24	86,18
etylhenzén	6,36	86,42
dietylbfinzén	6,05	85,82
kunén	6,05	85,82
cynen	5,67	85,C-l
äichloretylén	4,12	80,45
chloroform	4,72	82,53
tetrachlónr.etán	5,89	85,49

druhé rozpúšťadlo molárny pomer alfa - izoméru k beta - izoméru tyléteru.

Kyselina octová a metyl-terc.butyléter sa pridajú v rôznych koncentrácia ku kondenzačnej zmesi obsahujúcej L-fenylalanín a N-formylsubstituovaný anhydrid kyseliny L-asparágovej pri 20 °C. Zmes sa mieša 30 minúť pn tejto teplote, potom sa miešanie zastaví a zmes sa nechá stáť 3 hodiny pri 20 °C. Kryštály izomémej zmesi, predstavujúce produkt, sa vyzrážajú, suspenzia sa mieša ďalšie 2 hodiny a odoberie sa j ej roztok.

roolárny pomer molárny pomer alfa-N-formylAcOH/L-Phe MTBE/L—Phe -asparlyl-fenylalanín pomer alfaizoméru k beta-izomeru

11,1/1-	1,79/1	79,5	3,87
ii ,1/1	2,73/1	79,9	3,97
11,1/1	5,47/1	84,5	5,42
11,1/1	10,33/1	86,3	6,57

výťažok alfa - N-formyl-L-aspartyl-D - fenylalanínu

Poznámky:

AcOH = kyselina octová

MTBE = metyl-t-butyléter

L-Phe = L-fenylalanín

2-propanol aetyletylXeton aetylacetát etylacetát éter metyl-t-butyléter dimetoxyetylénglykol dietoxyetylénglykol t-butoxy2-netoxyetán t-butoxy-2-etoxyetán 2-aetoxyetyLéter 1,4-di.oxán tetrahydrofurán furfurylacetát acetón!trií trietylfosfát

4.13

4.16

5,21

3,63

6,98

8,15

6.14

6,41

5,90

6,92

4,37

7.17

3,89

5,06

3,57

4,47

B0.72

80,65

83,90

78.40

87,47

39,07

36,00

86,51

85.50

97.40

81,38

37,80

79,E7

83.50

73,13

81,73

Príklad 3

V tomto príklade je opísaná kondenzácia N-formylsubstituovaného anhydridu L-asparágovej kyseliny a L-fenylalanínu v prítomnosti kyseliny octovej a druhého a tretieho rozpúšťadla.

Pri každej z nasledujúcich kondezácii sa na 1 gram L-fenylalanínu pridá 36,6 ml kyseliny octovej a 40,3 g druhého a tretieho rozpúšťadla. Reakčná teplota sa udržuje 5 hodín na 5 °C a 17 hodín na 20 °C až 22 °C.

Príklad 5

V tomto príklade je opísaná kondenzácia N-formylsubstituovaného anhydridu L-asparágovej kyseliny a metylesteru fenylalanínu v prítomnosti kyseliny octovej a metyl-terc.butyléteru.

Metylester L-fenylalanínu (3 g, 0,017 mol) sa rozpustí v metyl-terc.butyléteri (164 ml, 1,410 mol) a pridá sa 82 ml (1,435 mol) kyseliny octovej. Roztok sa ochladí a pridá sa 2,66 g (0,0186 mol) N-formylsbustituovaného anhydridu kyseliny asparágovej. Zmes sa 5 hodín mieša pri teplote 5 °C. Výsledná zmes izomémej zmesi metylesteru N-formyl-L-aspartyl-L-fenylalanínu obsahuje 88,3 %alfa-izoméru a 11,7 % beta-izoméru.

Príklad 6

V tomto príklade je opísaná kondenzácia N-formylsubstituovaného anhydridu L-asparágovej kyseliny a metylesteru fenylalanínu v prítomnosti kyseliny octovej a metyl-terc. butyléteru.

Anhydrid N-benzyloxykarbonylasparágovej kyseliny (4,33 g, 0,0174 mol) sa pridá k zmesi metyl-terc.butyléteru (150 ml, 1,292 mol) a kyseliny octovej (82 ml), 1,435 mol). Zmes sa ochladí na 5 ’C. Pridá sa roztok 3 g (0,0167 mol) metylesteru L-fenylalanínu a 14 ml (0,12 mol) metyl-terc.butyléteru. Výsledná zmes sa 3 hodiny mieša pri 5 C. Vý3 sledná zmes izomérov metylesteni N-henzyloxykarbonyl-L-aspartyl-L-fenylalanínu obsahuje 83,9 % alfa-izoméru a 16,1 % beta-izoméru.

Príklad 7

Tento príklad opisuje kondenzáciu anhydridu N-formyl-L-sparágovej kyseliny a L-fenylalanínu v prítomnosti kyseliny propiónovej a metyl-terc.butyléteru.

L-Fenylalanin (2,73 g, 0,0165 mol) sa pridá k zmesi kyseliny propiónovej (100 ml, 0,9 mol) ametyl-terc.butyléteru (200 ml, 1,72 mol). Výsledná zmes sa ochladí na 5 °C a pridá sa 2,65 g (0,019 mol)N-tbrmylsubstituovaného anhydridu kyseliny asparágovej. Zmes sa mieša 5 hodín pri 5 °C. Z výsledného N-tbrmyl-L-asparagyl-L-iénylalanínu sa získa 86,6 % alfa-izoméru a 13,2 % beta-izoméru.

Claims

1. Spôsob výroby izoméniej zmesi alfa,beta-chráneného L-aspartyl-L-fenylalanínu alebo jeho metylesteru, v ktorom je chrániacou skupinou N-tbrmyl alebo N-benzyloxykarbonylskupina, vyznačujúci sa t ý m , že sa kondenzuje chránený anhydrid kyseliny asparágovej a L-fenylalanín alebo jeho metylester v prítomnosti prvého rozpúšťadla zahŕňajúceho karboxylovú kyselinu s 2 až 10 atómami uhlíka a aspoň jedného prídavného rozpúšťadla zvoleného zo súboru zahŕňajúceho metyl-terc.-butyl éter, etyl-terc, butyléter, hexán, cyklohexán, benzén, toluén, xylén, mezitylén, tetrametylbenzén, etylbenzén, dietylbenzén, kumén, cymén, dichlóretylén, chloroform, tetrachlórmetán, 2-propanol, metyletylketón, metylacetát, etylacetát, éter, dimetoxyetylénglykol, aniol, dietoxyetylénglykol, t-butoxy-2-metoxyetán, t-butoxy-2-etoxyetán, 2-metoxyetyléter, 1,4-dioxán, tetrahydrofurán, furfurylacetát, acctonitril a trictylfosfát, pričom pomer karboxylovej kyseliny s 2 až 10 atómami uhlíka k prídavnému rozpúšťadlu je v rozmedzí od l ; 10 do 25 ; 1 a celkovémoláme množstvo všetkých rozpúšťadiel je v rozmedzí od 144 do 723 mol na mol L-fenylalanínu alebo jeho metylesteru.

2. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa t ý m , že sa pridávajú aspoň dve prídavné rozpúšťadlá zvolené zo súboru uvedeného v nároku 1.

3. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa t ý m , že sa ako karboxylová kyselina používa kyseliny octová.

4. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa t ý m , že sa ako karboxylová kyselina používa kyselina propiónová.

5. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa t ý m , že sa ako prídavné rozpúšťadlo používa metyl-terc. butyléter.

6. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa t ý m , že chránený L-aspartyl-L-fenylalanín alebo jeho metylester obsahuje aspoň 77 % alfa-izoméru.

7. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa t ý m , že pomer kyseliny octovej k prídavnému rozpúšťadlu je v rozmedzí od 1 : 2 do 2 : 1.

8. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa t ý m , že celkové množstvo rozpúšťadla je v rozmedzí od 154 do 308 mol na mol L-fenylalanínu alebo jeho metylesteru.

9. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa t ý m , že kondenzačná reakcia prebieha pri teplote od-15 °C do 50 °C.

10. Spôsob podľa nároku 9, vyznačujúci sa t ý m , žc kondenzačná reakcia prebieha pri teplote od -5 °C do 25 “C.