DE3419921C2 - - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von N-L-α-Aspartyl-L-phenyl­ alanin-1-methylester gemäß den voranstehenden Patentansprüchen. Aspartam, d. h. N-α-L-Aspartyl-L-phenylalanin-1-methyl­ ester, besitzt Süßungseigenschaften wie Rohr- und Rübenzucker und wird als Süßstoff für Nahrungsmittel und Ge­ tränke verwendet, wie in der US-PS 34 92 131 beschrieben.

Aspartam ist ein Dipeptid und wird als solches mit einer Amidbindung zwischen einer aktivierten Carboxylgruppe einer Aminosäure und der Aminogruppe einer anderen Aminosäure gebildet. Die Aktivierung ist notwendig, um die Geschwindig­ keit und Ausbeute der Kondensation zu erhöhen. Das gewünschte reine Peptid erfordert den Schutz aller anderen funktionellen Gruppen, die an der Peptidbindungsbildung nicht beteiligt sind. Die Schutzgruppen werden schließlich entfernt.

Aspartam kann durch Umsetzen des N-geschützten L-Aspa­ raginsäureanhydrids mit L-Phenylalaninmethylester hergestellt werden. Dies ergibt eine Mischung von N-geschützten α-L-Aspartyl- und b-L-Aspartyl-L-phenylalaninmethylestern, was die Entfernung von N-Schutzgruppen der Verbindung gefolgt von der Trennung der beiden Isomeren erfordert.

Die N-Schutzgruppen sind die üblichen N-Schutzgruppen, die in der Peptidchemie verwendet werden, wie die Benzyloxy­ carbonyl- und Formylgruppe. Es ist wohl bekannt, daß die Umsetzung zur Entfernung dieser N-Schutzgruppen kompliziert ist, das das Spalten von Peptidbindungen gleichzeitig mit der Bildung von unerwünschten Nebenprodukten, wie Diketopiperazin, erfolgt.

Die Reaktion zum Entfernen von N-Schutzgruppen erfolgt nach bekannten Methoden, die im allgemeinen in Anwesenheit einer starken Säure (US-PS 40 71 511) oder in Anwesenheit von Hydroxylamin (US-PS 40 21 418) durchgeführt werden. Obwohl diese Methoden vom industriellen Gesichtspunkt aus als geeignet angesehen werden, wurden verschiedene Nachteile aufgezeigt, wie niedrige Ausbeuten, teure Reagentien, Veresterung der β-Carboxygruppe und Hydrolyse von Ester- oder Peptidbindungen. Weiterhin ist das so erhaltene Produkt nicht rein, sondern mit erheblichen Anteilen an Nebenprodukten gemischt.

Es ist daher notwendig, das Produkt anschließend zu reini­ gen, was demgemäß die Herstellungskosten erhöht.

Weiterhin ist es bekannt, daß eine Mischung von α- und β-Isomeren während des Verfahrens zum Herstellen von Aspartam gebildet wird, und daher ist ein weiterer Schritt zum Trennen der α- und β-Isomeren erforderlich, da das β-Isomer keine süßen­ den Eigenschaften besitzt. Dies führt zu einer zusätzlichen Er­ höhung der Herstellungskosten.

Es wurde nun überraschenderweise ein neues und sehr ein­ faches Verfahren gefunden, das die obenerwähnten Nachteile nicht aufweist.

Gemäß vorliegender Erfindung ist ein Verfahren zum Ent­ fernen der N-Formylgruppe aus dem L-Aspartyl-L-phenylalanin- methylester vorgesehen, worin die Aminogruppe des Aspartyl­ teiles durch die Formylgruppe geschützt ist. Dieses Verfahren ermöglicht es, gleichzeitig das gewünschte α-Isomer vom β-Isomer zu trennen.

Im erfindungsgemäßen Verfahren setzt man Phosphorsäure und einen nied. Alkylalkohol zu der N-Formyl-α-L-aspartyl- und -β-L-aspartyl-L-phenylalanin-methylester enthaltenden Reaktionsmischung, erhalten durch Kondensation zwischen N-Formyl-L-asparaginsäureanhydrid und L-Phenylalanin- methylester, zu. Nur eine der resultierenden deformylierten Isomerverbindungen, nämlich der α-L-Aspartyl-L-phenylalaninmethyl­ ester, fällt als kaum lösliches Phosphat aus.

Das abgetrennte α-Isomer-phosphat wird durch Filtration gesammelt und durch Behandlung mit einer Base in freies Aspartam überführt.

Die Entfernung der Formylgruppe direkt in der Kondensa­ tionsmischung vermeidet das Isolieren des N-Formylaspartams und vermindert die Herstellungskosten.

Das industrielle Verfahren zum Herstellen des α-L-Aspar­ tyl-L-phenylalaninmethylesters wird durch die vorliegende Erfin­ dung weiter vereinfacht: es ist nicht notwendig, einen spezifi­ schen Schritt zum Abtrennen des gewünschten Peptids von dem bei der Kondensation gebildeten β-Isomer durchzuführen, da nach Beendigung des Entfernens von Schutzgruppen nur Aspartamphosphat aus der Reaktionsmischung kristallisiert.

Die milde saure Hydrolyse des erfindungsgemäßen Verfahrens verhindert, daß die Peptidbindung gespalten wird, und vermeidet das Entfernen das Alkoholteiles vom Ester oder die Veresterung der freien b-Carboxylgruppe.

Schließlich vermeiden die gemäß vorliegender Erfindung angewandten Bedingungen die Bildung des unerwünschten Nebenpro­ duktes Diketopiperazin. Was die Arbeitsbedingungen betrifft, wird die Mischung, in der die N-Deformylierung direkt durchgeführt wird, durch ein organisches Lösungsmittel und eine organische Säure, vorzugsweise Äthylacetat oder Di- chloräthan und Essigsäure, gebildet.

Die Phosphorsäure, die im erfindungsgemäßen Verfahren ver­ wendet wird, kann eine prozentuale Konzentration in Wasser im Bereich von 50 bis 99%, vorzugsweise 85%, aufweisen.

Die zu verwendende Phosphorsäure liegt in einem Anteil von 1,2 bis 5 Mol pro Mol zu deformylierendem N-Formylaspartam vor.

Was den Alkohol betrifft, der zusammen mit der Phosphor­ säure zur Reaktionsmischung zugesetzt wird, weist er 1 bis 4 C- Atome auf und ist vorzugsweise Methylalkohol. Die Deformylie­ rung erfolgt bei einer Temperatur von Raumtemperatur bis 60°C während 4 bis 12 h.

Die gewünschte reine Verbindung wird als ihr Phosphat aus der Reaktionsmischung gesammelt, indem die Reaktions­ mischung nach Beendigung der Reaktion abgekühlt wird.

Das so erhaltene Aspartamphosphat wird durch Neutralisie­ ren des Phosphats unter Verwendung einer Base, wie Natriumcarbo­ nat, Natriumhydroxid oder Ammoniak in einem wässerigen Lösungs­ mittel in das freie Aspartam überführt.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich somit auf ein kommerziell sehr wertvolles Verfahren zum Herstellen von Aspartam, weil gemäß vorliegender Erfindung das gewünschte reine Peptid unter Wegelassen von zwei Schritten, nämlich Isolierung von N-Formylaspartam und Trennen der α- und β-Isomeren, mit Isolier­ ausbeuten, die höher sind, als sie nach den konventionellen Verfahren des Standes der Technik erzielt werden konnten, gebil­ det werden kann. Die Gesamtausbeuten bei den bekannten Verfahren liegen im allgemeinen unter 40%, bedingt durch Nebenreaktionen (Veresterung der Carboxygruppe, Hydrolyse der Ester- und Peptidbindungen und Bindung von Diketopiperazin) und Verlust der Verbindung bei dem Reinigungsverfahren.

Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele näher erläutert.

Beispiel 1

Zu einer Lösung von 100 g N-Formyl-α, β- aspartyl-L-phenylalaninmethylester (α/β-Isomerenverhältnis 8 : 2) in 160 ml Dichloräthan und 40 ml Essigsäure wurden 360 ml Methyl­ alkohol und 35,2 ml 85%ige wässerige Phosphorsäure bei Raumtem­ peratur zugesetzt.

Die Mischung wurde 8 h auf 40°C erhitzt und dann abge­ kühlt.

Das α-L-Aspartyl-L-phenylalaninmethylester-phosphat, das auskristallisierte, wurde durch Filtration gesammelt und ge­ trocknet.

Ausbeute = 85% (bezogen auf das N-Formalaspartam).

51 g α-L-Aspartyl-L-phenylalaninmethyl­ esterphosphat wurden in 300 ml Wasser gelöst. Die resultierende Lösung wurde mit 20%iger wässeriger NaOH auf pH 5,2 eingestellt, 1 h bei Raumtemperatur gerührt und abgekühlt und das ausgefällte freie Aspartam wurde durch Filtration gesammelt.

Es wurden 27,9 g reine Verbindung in einer Ausbeute von 73% erhalten, bezogen auf den N-Formyl-α-L-aspartyl-L-phenylalanin­ methylester, Fp. 233-235°C (zers.), = +33,2 (c = 1, Essigsäure).

Beispiel 2

Zu einer Lösung von 100 g N-Formyl-α,β- L-Aspartyl-L-phenylalaninmethylester (α/β-Isomerenverhältnis 8 : 2) in 380 ml Äthylacetat und 40 ml Essigsäure wurden 400 ml Methylalkohol und 70,4 ml 85%ige wässerige Phosphorsäure zuge­ setzt.

Beim Arbeiten wie in Beispiel 1 wurde das Aspartam­ phosphat in einer Ausbeute von 90% erhalten.

Beispiel 3

Beim Arbeiten wie in Beispiel 1, aber unter Verwendung von 99%iger Phosphorsäure anstatt 85%iger, wurde das Asphartamphosphat in einer Ausbeute von 75% erhalten.

Beispiel 4

Beim Arbeiten wie in Beispiel 1, aber unter Verwendung von 50%iger wässeriger Phosphorsäure anstatt 85%iger, wurde das Aspartamphosphat in einer Ausbeute von 65% erhalten.

Claims (2)

1. Verfahren zur Herstellung von N-L-α-Aspartyl-L- phenylalanin-1-methylester, dadurch gekenn­ zeichnet, daß man

• a) die durch Kondensation von N-Formyl-L-asparagin­ säureanhydrid mit L-Phenylalaninmethylester erhaltene Reaktionsmischung in einem organischen Lösungsmittel und in Anwesenheit von Essigsäure mit 1,2 bis 5 Mol Phosphorsäure pro Mol N-Formyl-L-aspartyl-L-phenylalanin­ methylester und einem Alkylalkohol mit 1 bis 4 Kohlen­ stoffatomen bei Raumtemperatur bis 60°C umsetzt,
• b) das so erhaltene Phosphat filtriert und
• c) mit einer anorganischen Base in einem wäßrigen Lösungsmittel in den freien N-L-α-Aspartyl-L-phenylala­ nin-1-methylester überführt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß man in Stufe a) die Phosphorsäure in einer Konzentration von 50 bis 99% in Wasser, vorzugs­ weise 85%, einsetzt.