专利名称：一种制备L-天冬氨酰基-D-α-氨基链烷烃羧酸-(S)-N-α-烷基苄基酰胺的方法
技术领域：
本发明涉及制备一种甜味剂，L-天冬氨酰基-D-α-氨基链烷烃羧酸-(S)-N-α烷基苄基酰胺的方法。
现在的饮食习惯对糖的摄入比以前要多，结果肥胖和其他疾病也随之增加。为了解决这个问题，已经开发了许多低热甜味剂作为糖之外的选择。例如，阿斯巴特已被广泛使用并具有极好的安全性和增甜效果。不幸的是，阿斯巴特相对而言不稳定；故需找到改进了稳定性的甜味剂。
US5286509揭示了比阿斯巴特甜度更高且稳定的L-天冬氨酰基-D-α氨基链烷烃羧酸-(S)-N-α烷基苄基酰胺，它是作为膳食甜味剂的有前途的化合物。用二环己基碳二亚胺将L-天冬氨酸的氨基基团和β-羧基基团被保护的N-苄氧基-羰基-L-天冬氨酸-β-苄基酯与D-α-氨基烷烃羧酸-(S)-N-α-烷基苄基酰胺缩合，然后催化加氢将苄氧基羰基和苄基基团去掉，得到产物。但是，这种方法不适于工业生产，因为它使用两种昂贵的原料，即N-苄氧基-羰基-L-天冬氨酸-β-苄基酯作原料，二环己基碳二亚胺作缩合剂。
US5286509还揭示了N-保护的-L-天冬氨酸酐，如N-苄氧基-羰基-L-天冬氨酸酐或N-甲酰基-L-天冬氨酸酐，可以选择性地被使用，但没有揭示具体的方法或条件。
因此，本发明的一个目的是提供一种制备L-天冬氨酰基-D-α-氨基链烷烃羧酸-(S)-N-α烷基苄基酰胺的方法，比以前的使用N-保护的-L-天冬氨酸酐的方法更便宜有效。
本发明人发现，L-天冬氨酰基-D-α-氨基链烷烃羧酸-(S)-N-α烷基苄基酰胺可如下制备令N-保护的-L-天冬氨酸酐和D-α-氨基链烷烃羧酸-(S)-N-α-烷基苄基酰胺在乙酸和一种有机溶剂的存在下反应，有机溶剂与水不溶混(即，不能与水均匀的混合)；不经离析所得的N-保护的L-天冬氨酰基-D-α-氨基链烷烃羧酸-(S)-N-α-烷基苄基酰胺，直接向反应混合物中加入含水溶剂形成两相系；除去两相系中的保护基团；分离有机层；然后将L-天冬氨酰基-D-α-氨基链烷烃羧酸-(S)-N-α-烷基苄基酰胺从含水溶剂，即水相中结晶出来。
N-保护的-L-天冬氨酸酐和D-α-氨基链烷烃羧酸-(S)-N-α-烷基苄基酰胺的反应本发明可以使用的适宜的L-天冬氨酸酐的N-保护基团包括苄氧基羰基，甲酰基，叔-丁氧基-羰基，三氟乙酰基，邻苯二甲酰基，亚苄基及其类似物。由于苄氧基羰基和甲酰基基团能低价得到并能以低费用除去，故它们是工业优选的。
可用于N-保护的-L-天冬氨酸酐和D-α-氨基链烷烃羧酸-(S)-N-α-烷基苄基酰胺的反应，且不与水溶混的适宜有机溶剂包括，芳香烃，如甲苯和二甲苯，脂肪酸酯，如乙酸乙酯和乙酸丁酯，卤化烃，如二氯甲烷和氯仿以及醚，如四氢呋喃和二恶烷。甲苯和二甲苯为工业优选。
在本明中可用作起始原料的适宜的N-保护的-L-天冬氨酸酐，除了N-甲酰基-L-天冬氨酸酐以外，可以按US 4508912揭示的那样通过用乙酸酐处理相应的N-保护的-L-天冬氨酸便利的得到。N-甲酰基-L-天冬氨酸酐可以按US 4550180揭示的那样用乙酸酐处理L-天冬氨酸和甲酸便利地得到。
另一起始原料，D-α-氨基链烷烃羧酸-(S)-N-α-烷基苄基酰胺可以按US 5286509揭示的那样，通过使用缩合剂，如二环己基碳二亚胺来缩合N-保护的-D-α-氨基链烷烃羧酸和(S)-α-烷基苄胺，然后除去保护基团来便利地得到。
优选的D-α-氨基链烷烃羧酸-(S)-N-α-烷基苄基酰胺包括D-缬氨酸-(S)-N-α-乙基苄基酰胺或D-α-氨基丁酸-(S)-N-α-乙基-苄基酰胺。
N-保护的-L-天冬氨酸酐和D-α-氨基链烷烃羧酸-(S)-N-α-烷基苄基酰胺的反应可以，例如，通过向乙酸和有机溶剂的混合物中加入两种反应物进行。实际中由于酰胺是油，反应按下文所述的进行。D-α-氨基链烷烃羧酸-(S)-N-α-烷基苄基酰胺首先溶解于含乙酸的有机溶剂中，向此溶液中加入N-保护的-L-天冬氨酸酐。一种选择是，向N-保护的-L-天冬氨酸酐的乙酸溶液或浆液中加入有机溶剂中的D-α-氨基链烷烃羧酸-(S)-N-α-烷基苄基酰胺溶液-另一种选择是，向N-保护的-L-天冬氨酸酐在乙酸和有机溶剂的混合物中形成的溶液或浆液中加入有机溶剂或含乙酸的有机溶剂中形成的D-α-氨基链烷烃羧酸-(S)-N-α-烷基苄基酰胺溶液。
虽然反应混合物中N-保护的-L-天冬氨酸酐和D-α-氨基链烷烃羧酸-(S)-N-α-烷基苄基酰胺的浓度没有特别的限定，它们优选以等摩尔量加入，优选在0.03至10.0mol/l范围，更优选在0.05至5.0mol/l范围。对于工业应用来说，过度稀释的溶液不理想，因为所产生的反应物的体积太大。
虽然N-保护的-L-天冬氨酸酐和D-α-氨基链烷烃羧酸-(S)-N-α-烷基苄基酰胺通常以等摩尔量使用，但是，一种的量超过另一种的量不会给反应带来问题。
在乙酸和有机溶剂的混合物中，乙酸的比例以体积计通常为5至95％，优选为5至40％，更优选为15至25％。
反应温度不高于溶剂的沸点，通常为-30至100℃，优选0至40℃，更优选15-30℃。反应时间可依反应温度和浓度而变化，通常在1至10小时范围内。
反应所用的乙酸可按下文所述的方法便利地回收。加入与反应中使用的相同的有机溶剂，然后浓缩，几乎全部的乙酸被蒸发。由于在此方法中，反应混合物被有机溶剂所代替，它可在后序步骤中直接利用，而乙酸能通过蒸馏的方法从与有机溶剂的混合物中分离出来，从而便利地被回收。
N-保护的-L-天冬氨酰基-D-α-氨基链烷烃羧酸-(S)-N-α-烷基苄基酰胺的脱保护向所得反应混合物中加入水或含有能与水溶混的溶剂，如甲醇，乙醇，二甲基甲酰胺和二噁烷的水，形成两层混合物，然后除去保护基团。当保护基团是苄氧基羰基时，加入含水溶剂然后加入Pd/C(每摩尔苄氧基羰基基团1mg或更多Pd)进行催化加氢。尽管反应温度无特别限制，脱保护反应通常在10℃至70℃温度下进行。
所加入的含水溶剂的量无特别限制，但量过大会使体积不希望的大，故通常所用的浓度为N-保护的-L-天冬氨酰基-D-α-氨基链烷烃羧酸-(S)-N-α-烷基苄基酰胺为0.1至10.0g/dl，优选0.05至5.0g/dl。
当保护基团是可以被酸除去的，如甲酰基，叔-丁氧羰基和亚苄基基团时，可通过在室温或更高温度下加入酸浓度为0.1N或更高(酸的量为超过保护基团的量0.5倍的摩尔量)的含水溶剂来容易地除去保护基团。当然酸在加入含水溶剂之后加入。尽管所用的酸没有特别的限制，但通常使用盐酸和硫酸，因为它们可方便低价地得到。
反应时间依反应温度而变化，在室温下为1至3天，在70℃下为1至4小时，在回流下为5分钟至1小时。当保护基团是可用碱除去的三氟乙酰基或邻苯二甲酰基时，碱的使用方法同上述酸的使用方法相似。
L-天冬氨酰基-D-α-氨基链烷烃羧酸-(S)-N-α-烷基苄基酰胺的结晶脱保护完成之后，将有机层与水相分开，水层的PH值调整至4.5至5.5之间，然后将L-天冬氨酰基-D-α-氨基链烷烃羧酸-(S)-N-α-烷基苄基酰胺冷却结晶出来并过滤分离。PH值的调整可用常规使用的酸和碱，如盐酸，硫酸，碳酸氢钠，碳酸钠，氢氧化钠，三乙胺及其类似物。
虽然结晶温度没有特别的限制，从产率的角度看15℃或更低的温度是优选的。也可以浓缩过滤的母液并随后将其冷却，从而容易地回收L-天冬氨酰基-D-α-氨基链烷烃羧酸-(S)-N-α-烷基苄基酰胺。
对本领域技术人员来说很明显的是，一些L-天冬氨酰基-D-β-氨基链烷烃羧酸-(S)-N-α-烷基苄基酰胺可用上述的反应制备，但它可容易地被上述的结晶除去。
概括地描述了本发明后，参考本文提供的一些具体实施例可对本发明得到进一步的理解，除非特别指出，这些实施例仅作说明之用，而不试图加以限制。
实施例1在室温下，边搅拌边在30分钟内，向由50ml乙酸中加入7.16g(0.05摩尔)的N-甲酰基-L-天冬氨酸酐所得的浆液中，加入250ml含11.7g(0.05摩尔)D-缬氨酸-N-(S)-乙基-苄基酰胺的甲苯，然后在室温下搅拌该混合物过夜。用HPLC的定量分析表明，在反应混合物中生成了0.03l摩尔的N-甲酰基-α-L-天冬氨酰基-D-缬氨酸-N-(S)-乙基-苄基酰胺(产率为以D-缬氨酸-N-(S)-乙基-苄基酰胺计，62.0％)。向反应混合物中加入750ml 0.5N的盐酸，然后边搅拌边在70℃加热2小时。分离甲苯层来离析水层，将其冷却至室温，然后用1.5％的碳酸钠将PH值调至5。加水使体积达到1100ml后，将混合物置于冷藏箱过夜。过滤沉淀的晶体并干燥得到8.39g(0.024摩尔)的α-L-天冬氨酰基-D-缬氨酸-N-(S)-乙基苄基酰胺。产率以D-缬氨酸-N-(S)-乙基苄基酰胺计，48.0％。
实施例2在室温下，边搅拌边在30分钟内，向由50ml乙酸中加入7.16g(0.05摩尔)的N-甲酰基-L-天冬氨酸酐所得的浆液中，加入250ml含11.0g(0.05摩尔)D-α-氨基丁酸-N-(S)-乙基苄基酰胺的甲苯，然后在室温下搅拌该混合物过夜。用HPLC的定量分析表明，在反应混合物中生成了0.035摩尔的N-甲酰基-α-L-天冬氨酰基-D-α-氨基丁酸-N-(S)-乙基苄基酰胺(产率为以D-α-氨基丁酸-N-(S)-乙基苄基酰胺计，69.6％)。向反应混合物中加入350ml 1N的盐酸，然后边搅拌边在70℃加热1.5小时。分离甲苯层来离析水层，在减压下浓缩至250ml，在室温下用15％的碳酸钠将PH值调至5。加水使体积达到400ml后，将混合物置于冷藏箱过夜。过滤分离沉淀的晶体并干燥得到8.39g(0.024摩尔)的α-L-天冬氨酰基-D-氨基丁酸-N-(S)-乙基苄基酰胺。产率以D-α-氨基丁酸-N-(S)-乙基苄基酰胺计，54.0％。
实施例3在室温下，边搅拌边在30分钟内，向由50ml乙酸中加入7.16g(0.05摩尔)的N-甲酰基-L-天冬氨酸酐所得的浆液中，加入250ml含11.7g(0.05摩尔)D-缬氨酸-N-(S)-乙基-苄基酰胺的甲苯，然后在室温下搅拌该混合物过夜。用HPLC的定量分析表明，在反应混合物中生成了0.031摩尔的N-甲酰基-α-L-天冬氨酰基-D-缬氨酸-N-(S)-乙基-苄基酰胺(产率为以D-缬氨酸-N-(S)-乙基-苄基酰胺计，62.0％)。向反应混合物中加入750ml 1N的盐酸，然后边搅拌边在70℃加热2小时。分离甲苯层来离析水层，将其冷却至室温，然后用15％的碳酸钠将PH值调至5。加水使体积达到1100ml后，将混合物置于冷藏箱过夜。过滤分离沉淀的晶体并干燥得到8.64g(0.0247摩尔)的α-L-天冬氨酰基-D-缬氨酸-N-(S)-乙基苄基酰胺。产率以D-缬氨酸-N-(S)-乙基苄基酰胺计，49.4％。
实施例4在室温下，边搅拌边在30分钟内，向由20ml乙酸和30ml甲苯的混合物中加入12.45g(0.05摩尔)的N-苄氧基羰基-L-天冬氨酸酐所得的浆液中，加入250ml含11.7g(0.05摩尔)D-缬氨酸-N-(S)-乙基-苄基酰胺的甲苯，然后在室温下搅拌该混合物5小时。用HPLC的定量分析表明，在反应混合物中生成了0.029摩尔的N-苄氧基羰基-α-L-天冬氨酰基-D-缬氨酸-N-(S)-乙基苄基酰胺(产率为以D-缬氨酸-N-(S)-乙基苄基酰胺计，57.6％)。向反应混合物中加入500ml水和0.2g 10％的Pd/C，然后在50℃下催化加氢2小时。分离甲苯层来离析水层，用15％的碳酸钠将PH值调至5。加水使体积达到900ml后，将混合物置于冷藏箱过夜。过滤分离沉淀的晶体并干燥得到8.16g(0.0234摩尔)的α-L-天冬氨酰基-D-缬氨酸-N-(S)-乙基苄基酰胺。产率以D-缬氨酸-N-(S)-乙基苄基酰胺计，46.8％。
实施例5在15℃下，边搅拌边在90分钟内，向由30ml乙酸中加入7.16g(0.05摩尔)的N-甲酰基-L-天冬氨酸酐所得的浆液中，加入100ml含11.7g(0.05摩尔)D-缬氨酸-N-(S)-乙基-苄基酰胺的甲苯，然后在室温下搅拌该混合物3小时。用HPLC的定量分析表明，在反应混合物中生成了0.030摩尔的N-甲酰基-α-L-天冬氨酰基-D-缬氨酸-N-(S)-乙基苄基酰胺(产率为以D-缬氨酸-N-(S)-乙基-苄基酰胺计，60.0％)。向反应混合物中加入500ml 0.5N的盐酸，然后在回流下加热30分钟。分离甲苯层来离析水层，冷却至室温并用15％的碳酸钠将PH值调至5。加水使体积达到1000ml后，将混合物置于冷藏箱过夜。过滤分离沉淀的晶体并干燥得到8.56g(0.0245摩尔)的α-L-天冬氨酰基-D-缬氨酸-N-(S)-乙基-苄基酰胺。产率以D-缬氨酸-N-(S)-乙基苄基酰胺计，49.0％。
实施例6在室温下，边搅拌边在30分钟内，向由20ml乙酸和30ml甲苯的混合物中加入12.45g(0.05摩尔)的N-苄氧基羰基-L-天冬氨酸酐所得的浆液中，加入200ml含11.7g(0.05摩尔)D-α-氨基丁酸-N-(S)-乙基苄基酰胺的甲苯，然后在室温下搅拌该混合物5小时。用HPLC的定量分析表明，在反应混合物中生成了0.0327摩尔的N-苄氧基羰基-α-L-天冬氨酰基-D-α-氨基丁酸-N-(S)-乙基苄基酰胺(产率为以D-α-氨基丁酸-N-(S)-乙基苄基酰胺计，65.3％)。向反应混合物中加入300ml水和0.2g 10％的Pd/C，然后在50℃下催化加氢2小时。分离甲苯层来离析水层，用15％的碳酸钠将PH值调至5。加水使体积达到350ml后，将混合物置于冷藏箱过夜。过滤分离沉淀的晶体并干燥得到8.16g(0.0234摩尔)的α-L-天冬氨酰基-D-α氨基丁酸-N-(S)-乙基苄基酰胺。产率以D-α-氨基丁酸-N-(S)-乙基苄基酰胺计57.6％。
实施例7向6.0g甲酸和20.6g乙酸酐的混合物中加入13.3g(0.1摩尔)的L-天冬氨酸，在50℃下搅拌该混合物4小时。将反应混合物冷却至20℃后，过滤分离沉淀出的N-甲酰基-L-天冬氨酸酐的晶体，用30ml乙醚洗涤。干燥后，得到10.8g(0.075摩尔)的N-甲酰基-L-天冬氨酸酐。所得晶体与75ml乙酸混合形成浆液，在15℃下边搅拌边在40分钟内向其中加入700ml含16.4g(0.07摩尔)的D-缬氨酸-N-(S)-乙基苄基酰胺的甲苯，在60℃下进一步搅拌混合物1小时。用HPLC的定量分析表明，在反应混合物中生成了0.044摩尔的N-甲酰基-α-L-天冬氨酰基-D-缬氨酸-N-(S)-乙基苄基酰胺(产率为以D-缬氨酸-N-(S)-乙基苄基酰胺计，62.9％)。向反应混合物中加入1000ml 0.5N的盐酸，然后在回流下加热20分钟。分离甲苯层来离析水层，冷却至40℃，然后用15％的碳酸钠将PH值调至5。在10℃下搅拌5小时后，过滤分离沉淀的晶体并干燥得到11.65g(0.0333摩尔)的α-L-天冬氨酰基-D-缬氨酸-N-(S)-乙基苄基酰胺。产率以D-缬氨酸-N-(S)-乙基苄基酰胺计，47.6％。
对本发明进行了充分的说明之后，对本领域普通技术人员来说，明显的是在不离开本文说明的发明精神或范围的情况下，对其可进行多种变化和改进。
本申请是以1994年9月7日在日本专利局申请的日本专利申请213704/1994为基础，该申请全文在此引作参考。
权利要求
1.一种制备L-天冬氨酰基-D-α-氨基链烷烃羧酸-(S)-N-α-烷基苄基酰胺的方法，包括以下顺序的步骤令N-保护的-L-天冬氨酸酐和D-α-氨基链烷烃羧酸-(S)-N-α-烷基苄基酰胺在一种有机溶剂中的乙酸的存在下反应，该有机溶剂不能与水均匀地混合，向其中加入含水溶剂，除去两相系中的保护基团，分离有机层，及将L-天冬氨酰基-D-α-氨基链烷烃羧酸-(S)-N-α-烷基苄基酰胺从水相中结晶出来。
2.根据权利要求1的方法，其中N-保护的-L-天冬氨酸酐的保护基团是苄氧基羰基，甲酰基，叔-丁氧基羰基，三氟乙酰基，邻苯二甲酰基或亚苄基基团。
3.根据权利要求2的方法，其中所述的保护基团是苄氧基羰基或甲酰基基团。
4.根据权利要求1的方法，其中所述的有机溶剂是芳香烃，脂肪酸酯，卤化烃或醚。
5.根据权利要求4的方法，其中所述的有机溶剂是甲苯。
6.根据权利要求1的方法，其中D-α-氨基链烷烃羧酸-(S)-N-α-烷基苄基酰胺是D-缬氨酸-(S)-N-α-乙基苄基酰胺或D-α-氨基丁酸-(S)-N-α-乙基-苄基酰胺。
7.根据权利要求2的方法，其中所述的保护基团是甲酰基，用HCl水解将其除去。
8.根据权利要求1的方法，其中反应混合物中，N-保护的-L-天冬氨酸酐和D-α-氨基链烷烃羧酸-(S)-N-α-烷基-苄基酰胺的浓度在0.03至10.0mol/l范围。
9.根据权利要求8的方法，其中反应混合物中，N-保护的-L-天冬氨酸酐和D-α-氨基链烷烃羧酸-(S)-N-α-烷基-苄基酰胺的浓度在0.05至5.0mol/l范围。
10.根据权利要求1的方法，其中乙酸在乙酸和有机溶剂的混合物中的比例为5至95％，以溶剂的总体积为基准计算。
11.根据权利要求10的方法，其中乙酸在乙酸和有机溶剂的混合物中的比例为5至40％。
12.根据权利要求11的方法，其中乙酸在乙酸和有机溶剂的混合物中的比例为15至25％。
13.根据权利要求1的方法，其中含水溶剂的量为0.1至10.0g/dl。
14.根据权利要求3的方法，其中含水溶剂的量为0.05至5.0g/dl。
全文摘要
本发明提供一种制备L-天冬氨酰基-D-α-氨基链烷烃羧酸-(S)-N-α-烷基苄基酰胺的方法，它比以前用N-保护的-L-天冬氨酸酐的方法更便宜且更有效。
文档编号C07K5/00GK1129705SQ9511715
公开日1996年8月28日 申请日期1995年9月7日 优先权日1994年9月7日
发明者竹本正, 土屋丰人 申请人:味之素株式会社