專利名稱：提高L-天冬氨酰基-L-苯基丙氨酸甲酯偶合反應中α與β比例的方法
本申請是1988年7月14日提出的美國順序號07/219613申請的部分繼續，該申請在此編入供參考。
本發明涉及制造L-天冬氨酰基-L-鹽酸苯基丙氨酸甲酯(APM(HCl))的方法，它用于制造比蔗糖甜約200倍的增甜劑α-L-天冬氨酰基-L-苯基丙氨酸甲酯(α-APM)。更具體地說，本發明涉及在制造L-天冬氨酰基-L-鹽酸苯基丙氨酸甲酯過程中提高α異構體與β異構體比例的方法。
在制造α-APM的慣用方法中，L-苯基丙氨酸和N-甲酰基天冬氨酸酐在乙酸存在下發生偶合，生成α，β-N-甲酰基-L-天冬氨酰基-L-苯基丙氨酸的異構體混合物。隨后將此混合物脫甲酰基并進行酯化，生成α-APM(HCl)，用于制備α-APM。
在慣用的制法中，L-苯基丙氨酸與N-甲酰基天冬氨酸酐的偶合反應產生一種異構體混合物，其α與β的比例約為3.0～3.8∶1。典型地，這一偶合反應每摩爾L-苯丙氨酸在11-16摩爾作為溶劑的乙酸存在下進行。因為β異構體不甜，因此必須把它從混合物中除去。然而，減少β異構體的努力決不能使該制法的效率降低。
通常，偶合反應必須在高溫下進行，使反應泥漿狀物不致于固化。然而，高溫使降低α/β比例的反應選擇性降低。
因此，人們期待在APM制造過程的偶合工序中提高α-異構體的產率。本發明論及獲得高產率的制法。
本發明論及一種改進了的N-甲酰基天冬氨酸酐與L-苯基丙氨酸或其低級烷基酯的偶合工序，提高α與β的比例。這一偶合步驟可在大量乙酸存在下進行，或者在一種或多種溶劑和直鏈或支鏈C2-C10羧酸(優選乙酸)存在下進行。加入一種或多種溶劑和增加羧酸的量均能提高產物N-甲酰基-L-天冬氨酰基-L-苯基丙氨酸或其低級烷基酯中α異構體與β異構體的比例。
在優選的實施方案中，α-APM制備工藝的偶合步驟在每摩爾L-苯基丙氨酸大于50摩爾乙酸存在下進行，或者，在任意數量C2-C10羧酸(優選乙酸)與一種或多種輔助溶劑同時存在下進行。
在一種APM制法中，首先制備保護性L-天冬氨酸酐，如N-甲酰基-L-天冬氨酸酐，有代表性的是在甲酸和乙酐反應混合物中使L-天冬氨酸甲酰化。然后，使N-甲酰基-L-天冬氨酸酐與L-苯基丙氨酸或其低級烷基酯(“L-Phe”)進行偶合。此反應步驟典型地是在乙酸作溶劑的情況下進行的。通常，每摩爾L-苯基丙氨酸或其低級烷基酯加入11-16摩爾乙酸。偶合工序生成α，β-N-甲酰基-L-天冬氨酰基-L-苯基丙氨酸或其低級烷基酯的異構體混合物，α異構體的產率為混合物的65-75%，則認為是成功的。然后在下一步驟將異構體混合物制成鹽酸α-APM。加入有效量的鹽酸使混合物解封，然后從混合物中除去乙酸和酸(如甲酸)。然后加入有效量的甲醇、水和鹽酸，使脫了甲酰基的異構體酯化，生成鹽酸α和β-APM。隨后將鹽酸α-APM從混合物中沉淀出來，于是可以得到相當大量的β-異構體。
業已發現，在N-甲酰基-L-天冬氨酸酐與L-苯基丙氨酸的偶合工序中，可提高α-異構體與β-異構體的比例，即所得的產率。
用兩種方法之一調整溶劑可提高產率。一種方法是加入乙酸，每摩爾L-苯基丙氨酸加入至少50到約250摩爾乙酸。
另一種方法是加入至少兩種不同的溶劑，其中之一是C2-C10羧酸，最好是乙酸。兩種或多種溶劑(包括羧酸)的用量最好是相當于或大于慣用量(即每摩爾Phe或其低級烷基酯加11-16摩爾)。令人驚訝地發現，加入少量輔助溶劑能有效地明顯地提高偶合產物中α與β的比例。還驚奇地發現，α/β比隨溶劑量的增加繼續增大。
在芐氧基羰基-天冬氨酸酐與L-苯基丙氨酸或其低級烷基酯的偶合中，該方法同樣有效。該方法對與L-苯基丙氨酸甲酯的偶合是特別優選的。用氫化法除去芐氧基羰基，同樣，將α-異構體沉淀出來。
在本制法中，可用任何有機溶劑作輔助溶劑。這些溶劑可選自烴類，芳烴類，鹵碳類，仲醇類或叔醇類，酮類，酯類，醚類，磷酸低級烷基酯類和腈類，但不限于這些。這些輔助溶劑中優選的是乙醚。與羧酸一起使用的輔助溶劑最好選自甲基叔丁基醚，乙基叔丁基醚，甲苯，二甲苯，甲基異丙基苯，醚，茴香醚，乙酸糠酯，甲基乙基甲酮，2-丙醇，磷酸三乙酯，但不限于這些。甲基叔丁基醚是特別優選的溶劑。這些溶劑相互之間可以任意數量加入，以便得到高摩爾比。羧酸與第二溶劑摩爾比的優選范圍為1∶10至25∶1，特別優選的范圍為1∶2至2∶1。
每摩爾L-苯基丙氨酸或其低級烷基酯，所加總溶劑的最小量優選為10摩爾，而對最大量沒有限制。事實上，溶劑量增加，α-異構體的產率增大。然而，這會使成本太高，或者工藝設備不能大得足以容納大量溶劑。優選的總溶劑量為每摩爾L-苯基丙氨酸或其低級烷基酯加144至723摩爾總溶劑，特別優選的是每摩爾L-苯基丙氨酸加76.8摩爾MTBE(甲基叔丁基醚)和76.8摩爾乙酸的混合物。
偶合反應可在-15℃這樣的低溫下進行。低溫明顯地使反應速率降低，導致偶合產物的α與β比例更加增大。優選溫度范圍為-5℃至50℃。
下面的實施例詳細地說明稀釋下的偶合及使用輔助溶劑對N-甲酰基-L-天冬氨酰基-L-苯基丙氨酸的α異構體與β異構體的比例以及α-產物產率的影響。
實施例1N-甲酰基-L-天冬氨酸酐與L-苯基丙氨酸稀釋下的偶合(僅用乙酸作溶劑)在下述每一偶合反應中，乙酸和L-苯基丙氨酸的加入量如下，偶合反應在下述溫度進行5小時。
批號 AcOH∶LPhe 溫度 α/β(摩爾比) (℃)1 11.1∶1 20-25 75.0/25.02 127.3∶1 20-25 81.3/18.73 233.3∶1 20-25 83.5/16.54 233.3∶1 50 81.2/18.85 1166.7∶1 20-25 84.0/16.0
從第4批計算得到α-N-甲酰基-L-天冬氨酰基-L-苯基丙氨酸的析出產率為L-Phe的80.3%摩爾，濾餅中α-異構體的純度為96%。
實施例2N-甲酰基-L-天冬氨酸酐與L-苯基丙氨酸稀釋下的偶合(乙酸和第二溶劑)在下面的每一偶合中，每克L-苯基丙氨酸加36.6毫升乙酸，每克L-苯基丙氨酸加80.6毫升第二溶劑。偶合反應在5℃下進行5小時，并在20-22℃下進行17小時。
第二溶劑 α/β α-FAP產率己烷 3.52 77.90環己烷 4.36 81.35苯 4.04 80.16甲苯 6.26 86.23二甲苯 6.02 85.801，3，5-三甲基苯 6.34 86.37四甲基苯 6.24 86.18乙基苯 6.36 86.42二乙基苯 6.05 85.82枯烯 6.05 85.82甲基異丙基苯 5.67 85.01
二氯乙烯 4.12 80.45氯仿 4.72 82.53四氯化碳 5.89 85.492-丙醇 4.18 80.72甲基乙基甲酮 4.16 80.65乙酸甲酯 5.21 83.90乙酸乙酯 3.63 78.40乙醚 6.98 87.47甲基叔丁基醚 8.15 89.07二甲氧基甘醇 6.14 86.00二乙氧基甘醇 6.41 86.51叔丁氧基-2-甲氧基乙烷 5.90 85.50叔丁氧基-2-乙氧基乙烷 6.92 87.402-甲氧基乙基醚 4.37 81.381，4-二噁烷 7.17 87.80四氫呋喃 3.89 79.57乙酸糠酯 5.06 83.50乙腈 3.57 78.13磷酸三乙酯 4.47 81.73實施例3N-甲酰基-L-天冬氨酸酐與L-苯基丙氨酸用第二和第三溶劑進行稀釋下的偶合在下面每一偶合中，每克L-苯基丙氨酸加36.6毫升乙酸，每克L-苯基丙氨酸加40.3毫升第二和第三溶劑，反應在5℃進行5小時，并在20-22℃進行17小時。
第二溶劑 第三溶劑 α/β α-FAP產率1，4-二噁烷 甲苯 8.22 89.161，4-二噁烷 二甲苯 8.28 89.23二甲氧基甘醇 甲苯 6.70 87.02二甲氧基甘醇 二甲苯 5.96 85.64二甲氧基甘醇 甲基異丙基苯 6.34 86.37二乙氧基甘醇 甲苯 7.03 87.60二乙氧基甘醇 二甲苯 6.85 87.20甲基叔丁基醚 甲苯 7.46 88.18甲基叔丁基醚 二甲苯 7.98 88.90實施例4N-甲酰基-L-天冬氨酸酐與L-苯基丙氨酸用甲基叔丁基醚稀釋下的偶合在20℃將乙酸和甲基叔丁基醚以各種濃度加到L-苯基丙氨酸與N-甲酰基-L-天冬氨酸酐的偶合反應中。混合物在此溫度下攪拌30分鐘，然后停止攪拌，并將此混合物在20℃放置3小時，結晶析出反應產物的異構體混合物，將此泥漿狀物攪拌兩個多小時并取樣。
AcOH/L-Phe MTBE/L-Phe α-N-甲酰基-天冬 α/β摩爾比 摩爾比 氨酰基-苯基丙氨酸11.1/1 1.79/1 79.5 3.87
11.1/1 2.73/1 79.9 3.9711.1/1 5.47/1 84.5 5.4211.1/1 10.93/1 86.3 6.57實施例5N-甲酰基-L-天冬氨酸酐與L-苯基丙氨酸甲酯的偶合(乙酸和甲基叔丁基醚)將L-苯丙氨酸甲酯(3克，0.017摩爾)溶于甲基叔丁基醚(164毫升，1.410摩爾)和82毫升(1.435摩爾)乙酸中。將此溶液冷卻，并加入2.66克(0.0186摩爾)N-甲酰基天冬氨酸酐。混合物在5℃攪拌5小時。所得的N-甲酰基-L-天冬氨酰基-L-苯基丙氨酸甲酯混合物含88.3%α-異構體和11.7%β-異構體。
實施例6N-芐氧基羰基-L-天冬氨酸酐與苯基丙氨酸甲酯的偶合(乙酸和甲基叔丁基醚)將N-芐氧基羰基-L-天冬氨酸酐(4.33克，0.0174摩爾)加到甲基叔丁基醚(150毫升，1.292摩爾)和乙酸(82毫升，1.435摩爾)的混合物中，將該混合物冷至5℃，加入3克0.0167摩爾)L-苯基丙氨酸甲酯和14毫升(0.12摩爾)甲基叔丁基醚溶液。將所得混合物在5℃攪拌3小時，所產生的N-芐氧基羰基-L-天冬氨酰基-L-苯基丙氨酸甲酯混合物含83.9%α-異構體和16.1%β-異構體。
實施例7
N-甲酰基-L-天冬氨酸酐與L-苯基丙氨酸的偶合(丙酸和甲基叔丁基醚)將L-苯基丙氨酸(2.73克，0.0165摩爾)加至丙酸(100毫升，0.9摩爾)和甲基叔丁基醚(200毫升，1.72摩爾)混合物中，把所得混合物冷至5℃，并加入2.65克(0.019摩爾)N-甲酰基天冬氨酸酐，混合物在5℃攪拌5小時。所得的N-甲酰基-L-天冬氨酰基-L-苯基丙氨酸含86.8%α-異構體和13.2%β-異構體。
權利要求
1.一種生產α，β保護性L-天冬氨酰基-L-苯基丙氨酸或其低烷基酯異構體混合物的方法，包括保護性天冬氨酸酐與L-苯基丙氨酸或其低級烷基酯在C2-C10羧酸存在下進行偶合，每摩爾L-苯基丙氨酸或其低級烷基酯羧酸用量大于50摩爾。
2.根據權利要求1的方法，其中，所述保護性天冬氨酸酐是N-甲酰基天冬氨酸酐。
3.根據權利要求1的方法，其中，所述保護性天冬氨酸酐是芐氧基羰基天冬氨酸酐。
4.根據權利要求1和方法，其中所述羧酸為乙酸。
5.根據權利要求1方法，其中所述保護性L-天冬氨酰基-L-苯基丙氨酸或其低級烷基酯有至少80% α-異構體。
6.根據權利要求1的方法，其中所述L-苯基丙氨酸低級烷基酯是L-苯基丙氨酸甲酯。
7.一種生產α，β保護性L-天冬氨酰基-L-苯基丙氨酸或其低級烷基酯異構體混合物的方法，包括保護性天冬氨酸酐與L-苯基丙氨酸或其低級烷基酯，在包含C2-C10羧酸的第一溶劑和至少一種輔助溶劑存在下進行偶合，該輔助溶劑選自由下列化合物組成的組烴類，芳烴類，鹵碳類，仲醇類，叔醇類，酮類，酯類，醚類，磷酸低級烷基酯類和腈類，與單獨使用等摩爾的羧酸所生成的α-異構體與β-異構體的比例相比，所述輔助溶劑的加入量應使總溶劑量能有效地使生成的α-異構體與β-異構體的比例更大。
8.根據權利要求7的方法，包括至少加入兩種輔助溶劑。
9.根據權利要求7的方法，其中所述羧酸為乙酸。
10.根據權利要求7的方法，其中所述羧酸為丙酸。
11.根據權利要求7的方法，其中所述輔助溶劑選自由下述化合物組成的組甲基叔丁基醚，乙基叔丁基醚，己烷，環己烷，苯，甲苯，二甲苯，1，3，5-三甲基苯，四甲基苯，乙基苯，二乙基苯，枯烯，甲基異丙基苯，二氯乙烯，氯仿，四氯化碳，2-丙醇，甲基乙基甲酮，乙酸甲酯，乙酸乙酯，乙醚，二甲氧基甘醇，二乙氧基甘醇，叔丁氧基-2-甲氧基乙烷，叔丁氧基-2-乙氧基乙烷，2-甲氧基乙基醚，1，4-二噁烷，四氫呋喃，乙酸糖酯，乙腈和磷酸三乙酯。
12.根據權利要求7的方法，其中所述輔助溶劑包括甲基叔丁基醚。
13.根據權利要求7的方法，其中所述保護性L-天冬氨酰基-L-苯基丙氨酸或其低級烷基酯包含至少77%α-異構體。
14.根據權利要求7的方法，其中所述L-苯基丙氨酸低級烷基酯包括L-苯基丙氨酸甲酯。
15.根據權利要求7的方法，其中所述偶合反應，每摩爾L-苯基丙氨酸在乙酸和輔助溶劑的總量至少為6摩爾的條件下進行。
16.根據權利要求15的方法，其中乙酸與輔助溶劑的比例范圍為1∶10至25∶1。
17.根據權利要求16的方法，其中乙酸與輔助溶劑的比例范圍為1∶2至2∶1。
18.根據權利要求15的方法，其中每摩爾L-苯基丙氨酸或其低級烷基酯總溶劑用量為144-723摩爾溶劑。
19.根據權利要求18的方法，其中每摩爾L-苯基丙氨酸或其低級烷基酯總溶劑用量為154-308摩爾溶劑。
20.根據權利要求7的方法，其中偶合反應在-15℃-50℃溫度范圍內進行。
21.根據權利要求20的方法，其中偶合反應在-5℃-25℃溫度范圍內進行。
全文摘要
本發明公開了α-APM制造工藝中改進了的偶合工序，用兩種方法中的一種調整偶合工序中的溶劑，提高偶合工序產物α，β-保護性L-天冬氨酰基-L-苯基丙氨酸或其低級烷基酯α異構體與β異構體的比例。一種方法，該溶劑可含有較高濃度的羧酸，如單獨使用乙酸；另一種方法，一種或多種輔助溶劑與羧酸(如乙酸)以慣用的已知濃度一起使用。
文檔編號C07C9/00GK1055539SQ9110178
公開日1991年10月23日 申請日期1991年3月12日 優先權日1990年3月12日
發明者葉菲姆·格爾曼 申請人:紐特拉斯威特公司