專利名稱：D-氨基酸-N-(S)-α-烷基芐基酰胺的制備方法
技術領域：
本發明涉及D-氨基酸的立體控制合成方法。
下式(1)代表D-氨基酸-N-(S)-α-烷基芐基酰胺中，R1是甲基、乙基或異丙基及R2是甲基或乙基的化合物是重要的物質，它們可用作具有強甜度的物質的中間體，見US.5286509中所述。所述式(1)如下 式中標有*的碳原子具有D-氨基酸結構，R1是具有1至4個碳原子的烷基，和R2是甲基或乙基。
為制備上述的D-氨基酸-N-(S)-α-烷基芐基酰胺，通常使用的方法是將氨基用芐氧羰基或叔丁氧羰基保護的N-保護的D-氨基酸和旋光性胺成分用縮合劑例如N，N’-二環己基碳化二亞胺轉化成中間體N-保護的D-氨基酸-N-(S)-α-烷基芐基酰胺，然后將其去保護，得到期望的D-氨基酸-N-(S)-α-烷基芐基酰胺。
盡管天然存在的L-氨基酸能在工業上通過發酵以低成本大規模生產，但D-氨基酸僅能通過合成DL-氨基酸隨后進行旋光拆分來獲得，因為難于用發酵法來制備它們。因此，D-氨基酸比L-氧基酸要貴得多。因此，用這樣的昂貴的D-氨基酸制得的D-氨基酸-N-(S)-α-烷基芐基酰胺將更貴。
本發明的目的是提供不使用昂貴的D-氨基酸以低成本制備D-氨基酸-N-(S)-α-烷基芐基酰胺的工業方法。此目的按下述方法來實現通過L-或DL-氨基酸-N-(S)-α-烷基芐基酰胺與芳醛的脫水縮合制備式(3)L-或DL-氨基酸-N-(S)-α-烷基芐基酰胺，然后在含有能促進外消旋化的堿的溶劑中將氨基酸部分外消旋化，同時使N-(X-取代的苯基甲叉)-D-氨基酸-N-(S)-α-烷基芐基酰胺結晶，用固/液分離法將其回收，并將其在酸性條件下水解以除去芳醛。所述式(3)如下 式中標有*的碳原子具有L-或DL-氨基酸結構，R1是具有1至4個碳原子的烷基，R2是甲基或乙基，X是氫、鹵素、硝基、氰基、羥基、低級烷基或低級烷氧基。
我們發現，式(2)代表的席夫堿(以下通常稱作N-(亞2-丙烯基)-L-氨基酸-(S)-酰胺)在堿如二氮雜二環十一碳烯(DBU)和甲醇鈉存在下易在氨基酸部分被外消旋化，形成預期的D-氨基酸-N-(S)-α-烷基芐基酰胺(以下一般稱作N-(亞2-丙烯基)-D-氨基酸-(S)-酰胺)席夫堿。所述式(2)如下 式中標有*的碳原子具有L-氨基酸結構，R1是具有1至4個碳原子的烷基，R2是甲基或乙基，X是氫、鹵素、硝基、氰基、羥基、低級烷基或低級烷氧基。式(2)化合物通過使與預期的D-氨基酸-N-(S)-α-烷基芐基酰胺的非對映體相應的L-氨基酸-N-(S)-α-烷基芐基酰胺原料與芳醛反應來制備。
我們還發現N-(亞2-丙烯基)-D-氨基酸-(S)-酰胺可被選擇性地結晶，因為從上述外消旋化反應獲得的兩個非對映體間的溶解性不同。
此外，將這兩個特性結合起來，可在進行外消旋化反應的同時僅使N-(亞2-丙烯基)D-氨基酸-(S)-酰胺結晶。如此獲得的N-(亞2-丙烯基)-D-氨基酸-(S)-酰胺可在酸性條件下被容易地水解成原來的芳醛和期望的D-氨基酸-N-(S)-α-烷基芐基酰胺。我們還發現，即使用DL-氨基酸作原料，亦可僅使相應的N-(亞2-丙烯基)-D-氨基酸-(S)-酰胺結晶。日本專利申請第304783/1994號的全部內容被本文參考引用。
因此，本發明的第一個方面是制備式(1)代表的D-氨基酸-N-(S)-α-烷基芐基酰胺的方法，其中式(2)代表的N-(X-取代的苯基甲叉)-L-氨基酸-N-(S)-α-烷基芐基酰胺通過相應的L-氨基酸-N-(S)-α-烷基芐基酰胺與芳醛的脫水縮合獲得。然后在含有能促進外消旋化的堿的溶劑中將其在氨基酸部分外消旋化，制得N-取代的苯基甲叉-D-氨基酸-N-(S)-α-烷基芐基酰胺。接著將芳醛在酸性條件下水解去除。(式1) 式中標有*的碳原子具有D-氨基酸結構，R1是具有1至4個碳原子的烷基，和R2是甲基或乙基。(式2) 式中標有*的碳原子具有L-氨基酸結構，R1是具有1至4個碳原子的烷基，R2是甲基或乙基，X是氫、鹵素、硝基、氰基、羥基、低級烷基或低級烷氧基。
本發明的第二個方面是式(1)所代表的D-氨基酸-N-(S)-α-烷基芐基酰胺的制備方法，其中由式(3)所代表的N-(X-取代的苯基甲叉)-L-或DL-氨基酸-N-(S)-α-烷基芐基酰胺通過相應的L-或DL-氨基酸-N-(S)-α-烷基芐基酰胺與芳醛的脫水縮合獲得。將該席夫堿在含有能促進外消旋化的堿的溶劑中在氨基酸部分外消旋化，同時使N-取代的苯基甲叉-D-氨基酸-N-(S)-α-烷基芐基酰胺結晶，采用固/液分離法獲得此結晶，并在酸性條件下水解除去芳醛。(式3) 式中標有*的碳原子具有L-或DL-氨基酸結構，R1是具有1至4個碳原子的烷基，R2是甲基或乙基，X是氫、鹵素、硝基、氰基、羥基、低級烷基或低級烷氧基。
從工業的角度來看，按照本發明的方法十分有利，因為它采用廉價的L-或DL-氨基酸代替昂貴的D-氨基酸作原料高效率地生產相目應的D-氨基酸-(S)-酰胺。
用在本發明中的芳醛包括未取代的苯甲醛或被鹵素、硝基、氰基、羥基、低級烷基或低級烷氧基取代的苯甲醛。盡管可將萘甲醛用于席夫堿部分，但在將N-(亞2-丙烯基)-氨基酸-(S)-酰胺的兩個非對映體從外消旋物溶液中用結晶法分離時，其N-(亞2-丙烯基)-氨基酸-(S)-酰胺易結晶的芳醛是優選的。易結晶的芳醛包括苯甲醛、對氯苯甲醛和對甲氧基苯甲醛。
本發明所用的L-或DL-氨基酸-(S)-酰胺包括帶有具有1至4個碳原子的氨基酸側鏈的那些，尤其是具有α-氨基丙酸、α-氨基丁酸或纈氨酸側鏈的那些。
構成酰胺部分的旋光的胺的實例有(S)-α-甲基芐基胺和(S)-α-乙基芐胺。
為由上述的芳醛和氨基酸-(S)-酰胺制備N-(亞2-丙烯基)-氨基酸-(S)-酰胺，即一種席夫堿，可將反應物在適宜的溶劑中混合或不這樣做，并且通過蒸餾或使用脫水劑除去縮合過程中生成的水可促進反應。
可用來使N-(亞2-丙烯基)-氨基酸-(S)-酰胺外消旋化的堿包括堿金屬氫氧化物例如氫氧化鈉和氫氧化鉀，醇的金屬鹽例如甲醇鈉和丁醇鉀，和有機堿例如二氮雜二環十一碳烯(DBU)和二氮雜二環壬烷(DBN)。
盡管對堿的量無特別限定，但用量越大，外消旋反應進行得越快。從經濟的角度來看，過量的堿是不優選的。通常，堿的用量，基于N-(亞2-丙烯基)-氨基酸-(S)-酰胺計，為0.1-0.5當量或更多。
外消旋化反應在室溫進行令人滿意，盡管該反應在較高溫度進行得較快。通常，外消旋化在0至100℃、優選20-30℃的溫度范圍內進行。
用在外消旋化反應中的溶劑最好是能溶解N-(亞2-丙烯基)-氨基酸-(S)-酰胺和外消旋化用堿的溶劑。這樣的溶劑的實例有醇類，例如甲醇、乙醇和異丙醇，鹵代烴類，例如二氯甲烷和氯仿，酯類，例如乙酸乙酯和乙酸丁酯，芳烴類，例如苯和甲苯，醚類，例如乙醚和四氫呋喃，腈類，例如乙腈，酮類，例如丙酮和甲基·乙基酮，二甲基甲酰胺和二甲亞砜。
可將酸性物質例如鹽酸或硫酸加至已進行了上述外消旋化反應的反應溶液中，建立酸性條件并分解席夫堿，產生期望的D-氨基酸-(S)-酰胺及其非對映體L-氨基酸-(S)-酰胺。
或者，通過利用兩個非對映體之間溶解性的差異，僅使N-(亞2-丙烯基)-D-氨基酸-(S)-酰胺從已進行了外消旋化反應的反應溶液中結晶析出。在這樣的情況下，可采用標準的結晶法，例如，將反應溶液濃縮，將反應溶液冷卻，加入能與反應溶液互溶但幾乎不溶解N-(亞2-丙烯基)-D-氨基酸-(S)-酰胺的溶劑。
此外，通過適當地將外消旋化反應和非對映體的拆分結晶配合，可將不合需要的N-(亞2-丙烯基)-L-氨基酸-(S)-酰胺外消旋化成期望的N-(亞2-丙烯基)-D-氨基酸-(S)-酰胺，同時使N-(亞2-丙烯基)-D-氨基酸-(S)酰胺結晶。通過使在此操作中的非對映體的拆分結晶的母液循環，可將作為原料加入的N-(亞2-丙烯基)-L-氨基酸-(S)-酰胺以非常高的收率轉化成N-(亞2-丙烯基)-D-氨基酸-(S)-酰胺。本發明將用以下實施例進一步舉例說明。
在HPLC樣品的預處理中，將席夫堿用稀鹽酸處理以將其分解成相應的芳醛和氨基酸-(S)酰胺，然后用二氯甲烷萃取除去芳醛，得到含有氨基酸酰胺的水層，所述氨基酸酰胺互為非對映體，即D-氨基酸-N-(S)-α-烷基芐基酰胺和L-氨基酸-N-(S)-α-烷基芐基酰胺，對其進行分析。HPLC條件柱Inertsil ODS-2，6φ×150mm，洗脫劑0.1M KH2PO4(pH3.0)/MeCN＝80/20(V/V)，流速1ml/分，溫度室溫，檢測UV(210nm)。實施例1向0.94g(2.75mmol)N-對氯苯亞甲基-α-DL-氨基丁酸-N-(S)-乙基芐基酰胺中加入5ml 0.5M DBU/異丙醇溶液并使其溶解。然后加入10ml水并將混合物在室溫攪拌1星期。將結晶的漿液用吸濾法分離，得到1.02g晶體。將這些晶體用稀鹽酸處理并對其進行HPLC，分析表明含有0.467g(2.12mmol)α-D-氨基丁酸-N-(S)-α-乙基芐基酰胺。收率77.1％(基于起始的DL型計)。α-L-氨基丁酸-N-(S)-α-乙基芐基酰胺的含量僅為20mg。母液也用相同方法分析，含有33mg(0.15mmol)α-D-氨基丁酸-N-(S)-α-乙基芐基酰胺。收率5.5％(基于起始的DL型計)。實施例2向0.866g(2.53mmol)N-對氯苯亞甲基-α-DL-氨基丁酸-N-(S)-α-乙基芐基酰胺中加入4.6ml異丙醇。向此溶液中加入9.2ml0.25NNaOH并將混合物于室溫攪拌2小時。將在反應混合物中沉淀的粘性油狀物潷析分離，得到0.764g油。將此油用稀鹽酸處理并對其進行HPLC，分析表明含有0.274g(1.24mmol)α-D-氨基丁酸-N-(S)-α-乙基芐基酰胺。收率49.0％(基于起始的DL型計)。α-L-氨基丁酸-N-(S)-α-乙基芐基酰胺的含量僅為54mg。實施例3除使用0.611g(1.98mmol)N-苯亞甲基-α-DL-氨基丁酸-N-(S)-α-乙基芐基酰胺外，反應按與實施例1相同的方式進行。在室溫攪拌2星期后，用潷析法分離所得到的粘性油狀物，得0.609g油，HPLC分析表明該油含有0.289g(1.31mmol)α-D-氨基丁酸-N-(S)-α-乙基芐基酰胺。收率66.2％(基于起始的DL型計)。α-L-氨基丁酸-N-(S)-α-乙基芐基酰胺的含量僅為45mg。實施例4除使用0.7g(2.17mmol)N-對甲基苯亞甲基-α-DL-氨基丁酸-N-(S)-α-乙基芐基酰胺外，反應按與實施例1相同的方式進行。在室溫攪拌2星期后，用潷析法分離所得到的粘性油狀物。得0.671g油。HPLC分析表明該油含有0.249g(1.31mmol)α-D-氨基丁酸-N-(S)-α-乙基芐基酰胺。收率52.1％(基于起始的DL型計)。α-L-氨基丁酸-N-(S)-α-乙基芐基酰胺的含量僅為54mg。實施例5將0.29g(0.89mmol)N-對氯苯亞甲基-α-DL-氨基丁酸-N-(S)-α-乙基芐基酰胺溶于2.5ml 0.5M/L DBU/異丙醇溶液中，并將混合物在室溫下攪拌，同時加入2ml水等分量。隨后將混合物在室溫攪拌過夜，并將沉淀析出的晶體吸濾分離，得到0.478g晶體。用稀鹽酸處理后的HPLC分析表明該晶體含0.14g(0.686mmol)α-D-氨基丁酸-N-(S)-α-甲基芐基酰胺。收率77.1％(基于起始的DL型計)。僅含有微量的α-L-氨基丁酸-N-(S)-α-甲基芐基酰胺。實施例6將0.51g(1.43mmol)N-對氯苯亞甲基-L-纈氨酸-N-(S)-α-乙基芐基酰胺溶于30ml異丙醇中，并加入41mg甲醇鈉。將反應混合物攪拌1.5小時，同時在60℃加熱。取出1ml試樣，將其用稀鹽酸處理并進行HPLC，分析表明L-纈氨酸-N-(S)-α-乙基芐基酰胺和D-纈氨酸-N-(S)-α-乙基芐基酰胺以幾乎相等的量存在。將其余的反應混合物減壓蒸發除去溶劑，將殘余物溶于10ml己烷中。在冰箱中貯存過夜后，用吸濾法分離結晶，得到0.407g(干的)晶體。用稀鹽酸處理后的HPLC分析表明該晶體含有0.201g(0.859mmol)D-纈氨酸-N-(S)-α-乙基芐基酰胺。收率60.1％(基于起始的L型計)。L-纈氨酸-N-(S)-α-乙基芐基酰胺的含量僅為7.2mg。實施例7將0.168g(0.50mmol)N-對甲基苯亞甲基-L-纈氨酸-N-(S)-α-乙基芐基酰胺溶于10ml異丙醇中。加入甲醇鈉(81mg)并將反應混合物攪拌5小時，同時在60℃加熱。取反應混合物的試樣，用稀鹽酸處理并對其進行HPLC，結果表明L-纈氨酸-N-(S)-α-乙基芐基酰胺和D-纈氨酸-N-(S)-α-乙基芐基酰胺以幾乎相等的量存在。將剩余的反應混合物與15ml水混合，并在冰箱中貯存過夜。然后用吸濾法分離沉淀的晶體，得到67.6mg晶體。用稀鹽酸處理后的HPLC分析表明該晶體含39mg(0.167mmol)D-纈氨酸-N-(S)-α-乙基芐基酰胺。收率33.4％(基于起始的L型計)。L-纈氨酸-N-(S)-α-乙基芐基酰胺的含量僅為2mg。實施例8除使用0.70g(2.0mmol)N-間甲苯亞甲基-L-纈氨酸-N-(S)-α-乙基芐基酰胺外，反應按與實施例1相同的方式進行。對所得到的晶體的分析表明含有0.14g(0.60mmol)D-纈氨酸-N-(S)-α-乙基芐基酰胺，收率30.2％(基于起始的構型計)。L-纈氨酸-N-(S)-α-乙基芐基酰胺的含量僅為75mg。
按照本發明方法，可由價廉易大量獲得的L-或DL-氨基酸代替昂貴且不易獲得的D-氨基酸作原料制得D-氨基酸-(S)-α-烷基芐基酰胺。
顯然，按照上面的教導可對本發明進行多種改進。因此，應當理解的是，在所附的權利要求書的范圍內，本發明可按不同于本文具體描述的方式實施。
權利要求
1.制備下式(1)D-氨基酸-N-(S)-α-烷基芐基酰胺的方法 式中標有*的碳原子具有D-氨基酸結構，R1是具有1至4個碳原子的烷基，和R2是甲基或乙基；所述方法包括通過L-氨基酸-N-(S)-α-烷基芐基酰胺與芳醛的脫水縮合制備式(2)N-(X-取代的苯基甲叉)-L-氨基酸-N-(S)-α-烷基芐基酰胺 式中標有*的碳原子具有L-氨基酸結構，R1是具有1至4個碳原子的烷基，R2是甲基或乙基X是氫、鹵素、硝基、氰基、羥基、低級烷基或低級烷氧基，使氨基酸部分在含有能促進外消旋化的堿的溶劑中外消旋化，制得N-(X-取代的苯基甲叉)-D-氨基酸-N-(S)-α-烷基芐基酰胺，和在酸性條件下水解除去芳醛。
2.制備下式(1)D-氨基酸-N-(S)-α-烷基芐基酰胺的方法 式中標有*的碳原子具有D-氨基酸結構，R1是具有1至4個碳原子的烷基，和R2是甲基或乙基；所述方法包括通過L-或DL氨基酸-N-(S)-α-烷基芐基酰胺與芳醛的脫水縮合制備式(3)N-(X-取代的苯基甲叉)-L-或DL-氨基酸-N-(S)-α-烷基芐基酰胺 式中標有*的碳原子具有L-或DL-氨基酸結構，R1是具有1至4個碳原子的烷基，R2是甲基或乙基，X是氫、鹵素、硝基、氰基、羥基、低級烷基或低級烷氧基，使氨基酸部分在含有能促進外消旋化的堿的溶劑中外消旋化，同時使N-(X-取代的苯基甲叉)-D-氨基酸-N-(S)-α-烷基芐基酰胺結晶，和用固/液分離法回收所述的N-(X-取代的苯基甲叉)-D-氨基酸-N-(S)-α-烷基芐基酰胺并在酸性條件下將其水解除去芳醛。
3.權利要求1的方法，其中所用的促進外消旋化的堿是醇的金屬鹽、堿金屬氫氧化物或有機堿。
4.權利要求2的方法，其中所用的促進外消旋化的堿是醇的金屬鹽、堿金屬氫氧化物或有機堿。
5.權利要求1的方法，其中所用的L-氨基酸-N-(S)-α-烷基芐基酰胺是α-氨基丁酸-N-(S)-α-甲基芐基酰胺，α-氨基丁酸-N-(S)-α-乙基芐基酰胺，纈氨酸-N-(S)-α-甲基芐基酰胺或纈氨酸-N-(S)-α-乙基芐基酰胺。
6.權利要求2的方法，其中所用的DL-氧基酸-N-(S)-α-烷基芐基酰胺是α-氨基丁酸-N-(S)-α-甲基芐基酰胺，α-氨基丁酸-N-(S)-α-乙基芐基酰胺，纈氨酸-N-(S)-α-甲基芐基酰胺或纈氨酸-N-(S)-α-乙基芐基酰胺。
全文摘要
本發明涉及將L-氨基酸酰胺轉化成D-氨基酸酰胺的方法，將由L-氨基酸和旋光性的(S)-α-烷基芐基胺形成的酰胺與芳醛脫水縮合形成席夫堿。使其在堿存在下在氨基酸部分外消旋化制成N-(亞2-丙烯基)-D-氨基酸-(S)-酰胺。使可溶性較差的非對映體N-(亞2-丙烯基)-D-氨基酸-(S)-酰胺從反應混合物中結晶析出，用固/液分離法將其回收。N-(亞2-丙烯基)形式易被水解成氨基酸-(S)-酰胺和起始的醛。
文檔編號C07C237/06GK1132742SQ9512143
公開日1996年10月9日 申請日期1995年12月8日 優先權日1994年12月8日
發明者土屋豐人, 望月千秋, 竹本正 申請人:味之素株式會社