专利名称：提高L-天冬氨酰基-L-苯基丙氨酸甲酯偶合反应中α与β比例的方法
本申请是1988年7月14日提出的美国顺序号07/219613申请的部分继续，该申请在此编入供参考。
本发明涉及制造L-天冬氨酰基-L-盐酸苯基丙氨酸甲酯(APM(HCl))的方法，它用于制造比蔗糖甜约200倍的增甜剂α-L-天冬氨酰基-L-苯基丙氨酸甲酯(α-APM)。更具体地说，本发明涉及在制造L-天冬氨酰基-L-盐酸苯基丙氨酸甲酯过程中提高α异构体与β异构体比例的方法。
在制造α-APM的惯用方法中，L-苯基丙氨酸和N-甲酰基天冬氨酸酐在乙酸存在下发生偶合，生成α，β-N-甲酰基-L-天冬氨酰基-L-苯基丙氨酸的异构体混合物。随后将此混合物脱甲酰基并进行酯化，生成α-APM(HCl)，用于制备α-APM。
在惯用的制法中，L-苯基丙氨酸与N-甲酰基天冬氨酸酐的偶合反应产生一种异构体混合物，其α与β的比例约为3.0～3.8∶1。典型地，这一偶合反应每摩尔L-苯丙氨酸在11-16摩尔作为溶剂的乙酸存在下进行。因为β异构体不甜，因此必须把它从混合物中除去。然而，减少β异构体的努力决不能使该制法的效率降低。
通常，偶合反应必须在高温下进行，使反应泥浆状物不致于固化。然而，高温使降低α/β比例的反应选择性降低。
因此，人们期待在APM制造过程的偶合工序中提高α-异构体的产率。本发明论及获得高产率的制法。
本发明论及一种改进了的N-甲酰基天冬氨酸酐与L-苯基丙氨酸或其低级烷基酯的偶合工序，提高α与β的比例。这一偶合步骤可在大量乙酸存在下进行，或者在一种或多种溶剂和直链或支链C2-C10羧酸(优选乙酸)存在下进行。加入一种或多种溶剂和增加羧酸的量均能提高产物N-甲酰基-L-天冬氨酰基-L-苯基丙氨酸或其低级烷基酯中α异构体与β异构体的比例。
在优选的实施方案中，α-APM制备工艺的偶合步骤在每摩尔L-苯基丙氨酸大于50摩尔乙酸存在下进行，或者，在任意数量C2-C10羧酸(优选乙酸)与一种或多种辅助溶剂同时存在下进行。
在一种APM制法中，首先制备保护性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应混合物中使L-天冬氨酸甲酰化。然后，使N-甲酰基-L-天冬氨酸酐与L-苯基丙氨酸或其低级烷基酯(“L-Phe”)进行偶合。此反应步骤典型地是在乙酸作溶剂的情况下进行的。通常，每摩尔L-苯基丙氨酸或其低级烷基酯加入11-16摩尔乙酸。偶合工序生成α，β-N-甲酰基-L-天冬氨酰基-L-苯基丙氨酸或其低级烷基酯的异构体混合物，α异构体的产率为混合物的65-75%，则认为是成功的。然后在下一步骤将异构体混合物制成盐酸α-APM。加入有效量的盐酸使混合物解封，然后从混合物中除去乙酸和酸(如甲酸)。然后加入有效量的甲醇、水和盐酸，使脱了甲酰基的异构体酯化，生成盐酸α和β-APM。随后将盐酸α-APM从混合物中沉淀出来，于是可以得到相当大量的β-异构体。
业已发现，在N-甲酰基-L-天冬氨酸酐与L-苯基丙氨酸的偶合工序中，可提高α-异构体与β-异构体的比例，即所得的产率。
用两种方法之一调整溶剂可提高产率。一种方法是加入乙酸，每摩尔L-苯基丙氨酸加入至少50到约250摩尔乙酸。
另一种方法是加入至少两种不同的溶剂，其中之一是C2-C10羧酸，最好是乙酸。两种或多种溶剂(包括羧酸)的用量最好是相当于或大于惯用量(即每摩尔Phe或其低级烷基酯加11-16摩尔)。令人惊讶地发现，加入少量辅助溶剂能有效地明显地提高偶合产物中α与β的比例。还惊奇地发现，α/β比随溶剂量的增加继续增大。
在苄氧基羰基-天冬氨酸酐与L-苯基丙氨酸或其低级烷基酯的偶合中，该方法同样有效。该方法对与L-苯基丙氨酸甲酯的偶合是特别优选的。用氢化法除去苄氧基羰基，同样，将α-异构体沉淀出来。
在本制法中，可用任何有机溶剂作辅助溶剂。这些溶剂可选自烃类，芳烃类，卤碳类，仲醇类或叔醇类，酮类，酯类，醚类，磷酸低级烷基酯类和腈类，但不限于这些。这些辅助溶剂中优选的是乙醚。与羧酸一起使用的辅助溶剂最好选自甲基叔丁基醚，乙基叔丁基醚，甲苯，二甲苯，甲基异丙基苯，醚，茴香醚，乙酸糠酯，甲基乙基甲酮，2-丙醇，磷酸三乙酯，但不限于这些。甲基叔丁基醚是特别优选的溶剂。这些溶剂相互之间可以任意数量加入，以便得到高摩尔比。羧酸与第二溶剂摩尔比的优选范围为1∶10至25∶1，特别优选的范围为1∶2至2∶1。
每摩尔L-苯基丙氨酸或其低级烷基酯，所加总溶剂的最小量优选为10摩尔，而对最大量没有限制。事实上，溶剂量增加，α-异构体的产率增大。然而，这会使成本太高，或者工艺设备不能大得足以容纳大量溶剂。优选的总溶剂量为每摩尔L-苯基丙氨酸或其低级烷基酯加144至723摩尔总溶剂，特别优选的是每摩尔L-苯基丙氨酸加76.8摩尔MTBE(甲基叔丁基醚)和76.8摩尔乙酸的混合物。
偶合反应可在-15℃这样的低温下进行。低温明显地使反应速率降低，导致偶合产物的α与β比例更加增大。优选温度范围为-5℃至50℃。
下面的实施例详细地说明稀释下的偶合及使用辅助溶剂对N-甲酰基-L-天冬氨酰基-L-苯基丙氨酸的α异构体与β异构体的比例以及α-产物产率的影响。
实施例1N-甲酰基-L-天冬氨酸酐与L-苯基丙氨酸稀释下的偶合(仅用乙酸作溶剂)在下述每一偶合反应中，乙酸和L-苯基丙氨酸的加入量如下，偶合反应在下述温度进行5小时。
批号 AcOH∶LPhe 温度 α/β(摩尔比) (℃)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
从第4批计算得到α-N-甲酰基-L-天冬氨酰基-L-苯基丙氨酸的析出产率为L-Phe的80.3%摩尔，滤饼中α-异构体的纯度为96%。
实施例2N-甲酰基-L-天冬氨酸酐与L-苯基丙氨酸稀释下的偶合(乙酸和第二溶剂)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毫升第二溶剂。偶合反应在5℃下进行5小时，并在20-22℃下进行17小时。
第二溶剂 α/β α-FAP产率己烷 3.52 77.90环己烷 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甲基异丙基苯 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 87.80四氢呋喃 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实施例3N-甲酰基-L-天冬氨酸酐与L-苯基丙氨酸用第二和第三溶剂进行稀释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毫升第二和第三溶剂，反应在5℃进行5小时，并在20-22℃进行17小时。
第二溶剂 第三溶剂 α/β α-FAP产率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 甲基异丙基苯 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实施例4N-甲酰基-L-天冬氨酸酐与L-苯基丙氨酸用甲基叔丁基醚稀释下的偶合在20℃将乙酸和甲基叔丁基醚以各种浓度加到L-苯基丙氨酸与N-甲酰基-L-天冬氨酸酐的偶合反应中。混合物在此温度下搅拌30分钟，然后停止搅拌，并将此混合物在20℃放置3小时，结晶析出反应产物的异构体混合物，将此泥浆状物搅拌两个多小时并取样。
AcOH/L-Phe MTBE/L-Phe α-N-甲酰基-天冬 α/β摩尔比 摩尔比 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实施例5N-甲酰基-L-天冬氨酸酐与L-苯基丙氨酸甲酯的偶合(乙酸和甲基叔丁基醚)将L-苯丙氨酸甲酯(3克，0.017摩尔)溶于甲基叔丁基醚(164毫升，1.410摩尔)和82毫升(1.435摩尔)乙酸中。将此溶液冷却，并加入2.66克(0.0186摩尔)N-甲酰基天冬氨酸酐。混合物在5℃搅拌5小时。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-异构体和11.7%β-异构体。
实施例6N-苄氧基羰基-L-天冬氨酸酐与苯基丙氨酸甲酯的偶合(乙酸和甲基叔丁基醚)将N-苄氧基羰基-L-天冬氨酸酐(4.33克，0.0174摩尔)加到甲基叔丁基醚(150毫升，1.292摩尔)和乙酸(82毫升，1.435摩尔)的混合物中，将该混合物冷至5℃，加入3克0.0167摩尔)L-苯基丙氨酸甲酯和14毫升(0.12摩尔)甲基叔丁基醚溶液。将所得混合物在5℃搅拌3小时，所产生的N-苄氧基羰基-L-天冬氨酰基-L-苯基丙氨酸甲酯混合物含83.9%α-异构体和16.1%β-异构体。
实施例7
N-甲酰基-L-天冬氨酸酐与L-苯基丙氨酸的偶合(丙酸和甲基叔丁基醚)将L-苯基丙氨酸(2.73克，0.0165摩尔)加至丙酸(100毫升，0.9摩尔)和甲基叔丁基醚(200毫升，1.72摩尔)混合物中，把所得混合物冷至5℃，并加入2.65克(0.019摩尔)N-甲酰基天冬氨酸酐，混合物在5℃搅拌5小时。所得的N-甲酰基-L-天冬氨酰基-L-苯基丙氨酸含86.8%α-异构体和13.2%β-异构体。
权利要求
1.一种生产α，β保护性L-天冬氨酰基-L-苯基丙氨酸或其低烷基酯异构体混合物的方法，包括保护性天冬氨酸酐与L-苯基丙氨酸或其低级烷基酯在C2-C10羧酸存在下进行偶合，每摩尔L-苯基丙氨酸或其低级烷基酯羧酸用量大于50摩尔。
2.根据权利要求1的方法，其中，所述保护性天冬氨酸酐是N-甲酰基天冬氨酸酐。
3.根据权利要求1的方法，其中，所述保护性天冬氨酸酐是苄氧基羰基天冬氨酸酐。
4.根据权利要求1和方法，其中所述羧酸为乙酸。
5.根据权利要求1方法，其中所述保护性L-天冬氨酰基-L-苯基丙氨酸或其低级烷基酯有至少80% α-异构体。
6.根据权利要求1的方法，其中所述L-苯基丙氨酸低级烷基酯是L-苯基丙氨酸甲酯。
7.一种生产α，β保护性L-天冬氨酰基-L-苯基丙氨酸或其低级烷基酯异构体混合物的方法，包括保护性天冬氨酸酐与L-苯基丙氨酸或其低级烷基酯，在包含C2-C10羧酸的第一溶剂和至少一种辅助溶剂存在下进行偶合，该辅助溶剂选自由下列化合物组成的组烃类，芳烃类，卤碳类，仲醇类，叔醇类，酮类，酯类，醚类，磷酸低级烷基酯类和腈类，与单独使用等摩尔的羧酸所生成的α-异构体与β-异构体的比例相比，所述辅助溶剂的加入量应使总溶剂量能有效地使生成的α-异构体与β-异构体的比例更大。
8.根据权利要求7的方法，包括至少加入两种辅助溶剂。
9.根据权利要求7的方法，其中所述羧酸为乙酸。
10.根据权利要求7的方法，其中所述羧酸为丙酸。
11.根据权利要求7的方法，其中所述辅助溶剂选自由下述化合物组成的组甲基叔丁基醚，乙基叔丁基醚，己烷，环己烷，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，甲基异丙基苯，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，四氢呋喃，乙酸糖酯，乙腈和磷酸三乙酯。
12.根据权利要求7的方法，其中所述辅助溶剂包括甲基叔丁基醚。
13.根据权利要求7的方法，其中所述保护性L-天冬氨酰基-L-苯基丙氨酸或其低级烷基酯包含至少77%α-异构体。
14.根据权利要求7的方法，其中所述L-苯基丙氨酸低级烷基酯包括L-苯基丙氨酸甲酯。
15.根据权利要求7的方法，其中所述偶合反应，每摩尔L-苯基丙氨酸在乙酸和辅助溶剂的总量至少为6摩尔的条件下进行。
16.根据权利要求15的方法，其中乙酸与辅助溶剂的比例范围为1∶10至25∶1。
17.根据权利要求16的方法，其中乙酸与辅助溶剂的比例范围为1∶2至2∶1。
18.根据权利要求15的方法，其中每摩尔L-苯基丙氨酸或其低级烷基酯总溶剂用量为144-723摩尔溶剂。
19.根据权利要求18的方法，其中每摩尔L-苯基丙氨酸或其低级烷基酯总溶剂用量为154-308摩尔溶剂。
20.根据权利要求7的方法，其中偶合反应在-15℃-50℃温度范围内进行。
21.根据权利要求20的方法，其中偶合反应在-5℃-25℃温度范围内进行。
全文摘要
本发明公开了α-APM制造工艺中改进了的偶合工序，用两种方法中的一种调整偶合工序中的溶剂，提高偶合工序产物α，β-保护性L-天冬氨酰基-L-苯基丙氨酸或其低级烷基酯α异构体与β异构体的比例。一种方法，该溶剂可含有较高浓度的羧酸，如单独使用乙酸；另一种方法，一种或多种辅助溶剂与羧酸(如乙酸)以惯用的已知浓度一起使用。
文档编号C07C9/00GK1055539SQ9110178
公开日1991年10月23日 申请日期1991年3月12日 优先权日1990年3月12日
发明者叶菲姆·格尔曼 申请人:纽特拉斯威特公司