JPH0587502B2 - - Google Patents
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- JPH0587502B2 JPH0587502B2 JP59176886A JP17688684A JPH0587502B2 JP H0587502 B2 JPH0587502 B2 JP H0587502B2 JP 59176886 A JP59176886 A JP 59176886A JP 17688684 A JP17688684 A JP 17688684A JP H0587502 B2 JPH0587502 B2 JP H0587502B2
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-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07K—PEPTIDES
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Description
本発明は、人工甘味料でアスパルテームとして
知られるL−アスパルチル−L−フエニルアラニ
ンメチルエステルの製造に適する高純度のN−ベ
ンジルオキシカルボニル−L−アスパラギン酸
(Z−Asp)の合成に関し、詳言すれば高温にお
いて高純度のN−ベンジルオキシカルボニル−L
−アスパラギン酸を合成する方法に関するもので
ある。 アスパルテームは水溶液中でサツカロースより
約160倍の甘味があることが知られている。した
がつて、低カロリ甘味料としてのアスパルテーム
の使用は最終製品を非常に望ましいものとする。
アスパルテームは一般にZ−Aspから製造され
る。砂糖の代用品としての食品へのアスパルテー
ムの最終使用を考慮して、Z−Aspは出来るだけ
純粋でかつZ−Aspに形成中一般に形成されるジ
ペプチド、N−ベンジルオキシカルボニルアスパ
ルチルアスパラギン酸(Z−Asp−Asp)および
塩化ナトリウムのごとき副産物が実質的に無いも
のでなければならない。 Z−Aspを産出するようなL−アスパラギン酸
(L−AA)とのベンジルクロロホルメート
(BCF)の反応は多年にわたつて良く知られてい
る。化学文献はZ−Aspがアルカリ媒体中でのL
−AAのBCFとの凝縮によつて合成されることが
できることを開示している。1981年以前に、文献
に記載された方法は比較的小量の副産物でZ−
Aspを生成するのに必要な反応条件を述べていな
い。 1981年10月6日にゴーマン等に発行されたアメ
リカ合衆国特許第4293706号は10.75〜11.75の間
のかつ好ましくは11.50〜11.75の間の特別なPH範
囲のアルカリ水性系中でBCFをL−AAの二ナト
リウム塩と反応させることにより実質的にZ−
Asp−Asp無しにZ−Aspが製造されることがで
きることを教示している。反応温度は10〜45℃の
間に、好ましくは各作業例が行なわれる室温に維
持される。結果として生じる反応混合物は生成物
を遊離酸に変換するように酸性にされる。特許権
者は第2欄、第17〜25行において、反応条件が12
以上のPHのごとく変化すると、ベンジルクロロホ
ルメートの顕著な加水分解を発生し、Z−Asp生
成物が微量以上の不純物を含有しそして収量が減
じられることを警告している。第3欄、第15〜22
行において、彼等はまた、反応温度が上昇する
と、Z−Asp生成物中の不純物の量が増加するこ
とに言及している。 1982年8月17日にスギヤマ等に発行されたアメ
リカ合衆国特許第4354091号は、高収量のZ−
Aspを反応中12.0〜13.5の特別な範囲に維持した
PHで反応を行なうことによりBCFをL−AAのナ
トリウムまたはカリウム塩と反応させることによ
り得ることができたことを請求している。スギヤ
マ等は反応混合物の温度を10〜30℃において3時
間維持することを教示している。結果はPHが12.0
以下になると収量の減少とともに増加されたレベ
ルのZ−Asp−Aspを示す。Z−Asp結晶中の未
反応L−AAのレベルは0.6パーセントおよびそれ
以上であることが報告されている。 ゴーマン等およびスギヤマ等の特許権者は比較
的小量のZ−Asp−Asp副産物で比較的純粋なZ
−Asp生成物を製造するため狭い特別なPH範囲内
の適宜な反応条件を提供している。しかしなが
ら、さらに収量および純度を増加しならびに反応
時間を減少することのごときZ−Aspの合成にお
ける他の改良を提供することが望ましい。したが
つて、より高速でかつこれまで考え得られたより
も少ない量の未反応L−アスパラギン酸を含有す
るZ−Asp生成物を製造する方法を提供するのが
望ましい。 概略すると、本発明によれば、N−ベンジルオ
キシカルボニル−L−アスパラギン酸(Z−
Asp)はベンジルクロロホルメート(BDF)を
45℃を超え55℃以下の比較的高温においてL−ア
スパラギン酸(L−AA)のアルカリ金属塩の水
溶液に加えることにより合成される。好ましく
は、温度は約46〜50℃の間に維持される。反応混
合物のPHは約9.2〜12.0の広い範囲にわたつて維
持されることができる。約46〜50℃の間の温度に
よれば、PHは好ましくは約10〜11の間に維持され
る。L−AAの消耗時、反応混合物は遊離酸を生
じるように酸性にされる。選択的に、有機溶媒を
BCFとの反応混合物に添加することができ、そ
してまた緩衝剤系を利用することもできる。 これらの条件は反応周期時間を約1/2〜1/6に減
ずるとともに90%に等しいかまたはそれより良好
な高収量を結果として生じる。純度は減じられた
量の未反応L−AAおよび小量のみのジペプチド
副産物、N−ベンジルオキシカルボニル−L−ア
スパルチルアスパラギン酸(Z−Asp−Asp)お
よび塩化ナトリウムにより99%に等しいかまたは
それより大きい。 したがつて、本発明の目的はZ−Aspを合成す
るための改良された方法を提供することにある。 本発明の他の目的は反応周期時間を減じるため
45℃を超え55℃以下の比較的高い温度においてZ
−Aspを合成する方法を提供することにある。 本発明のさらに他の目的は高純度のZ−Aspを
製造する改良された方法を提供することにある。 本発明の他の目的は未反応L−AAの含有量が
少ない高純度のZ−Aspを製造する改良された方
法を提供することにある。 本発明のさらに他の目的は人工甘味料でアスパ
ルテームとして知られるL−アスパルチル−L−
フエニルアラニンメチルエステルの製造に適する
Z−Aspを製造する方法を提供することにある。 本発明の目的は緩衝剤系の存在下でL−AAの
ジアルカリ金属塩およびBCFの凝縮を行なうこ
とによつてZ−Aspを合成する改良された方法を
提供することにある。 本発明のさらに他の目的は反応が比較的高い温
度においてかつ改良された収量および純度を提供
する広いPH範囲にわたつて行なわれるZ−Aspの
合成の改良された方法を提供することにある。 本発明の他の目的はBCFおよびL−AAのジア
ルカリ金属塩の凝縮を有機溶媒の存在下で行なう
ことができる改良されたZ−Asp合成方法を提供
することにある。 本発明のさらに他の目的は副産物Z−Asp−
Aspが低減される改良されたZ−Asp合成方法を
提供することにある。 本発明の他の目的は緩衝剤の存在下で高温にお
いてL−AAのジアルカリ金属塩の水溶液に有機
溶媒と混合されたBCFを加えることによる改良
されたZ−Asp合成方法を提供することにある。 本発明のさらに他の目的は一部分は自明であり
かつ一部分は明細書から明らかとなろう。 したがつて、本発明は幾つかの工程および他の
各々に関連するかかる工程の1またはそれ以上の
関係、および以下の詳細な開示において例示され
る特徴および特性を有する生成物からなり、そし
て本発明の範囲は特許請求の範囲に示される。 N−ベンジルオキシカルボニル−L−アスパラ
ギン酸(Z−Asp)は次いでZ−Aspジアルカリ
金属塩生成物を遊離酸に変換すべく酸性にされる
ベンジルクロロホルメート(BCF)およびL−
アスパラギン酸(L−AA)のジアルカリ金属塩
の凝縮生成物である。凝縮は以下の式に従う。
知られるL−アスパルチル−L−フエニルアラニ
ンメチルエステルの製造に適する高純度のN−ベ
ンジルオキシカルボニル−L−アスパラギン酸
(Z−Asp)の合成に関し、詳言すれば高温にお
いて高純度のN−ベンジルオキシカルボニル−L
−アスパラギン酸を合成する方法に関するもので
ある。 アスパルテームは水溶液中でサツカロースより
約160倍の甘味があることが知られている。した
がつて、低カロリ甘味料としてのアスパルテーム
の使用は最終製品を非常に望ましいものとする。
アスパルテームは一般にZ−Aspから製造され
る。砂糖の代用品としての食品へのアスパルテー
ムの最終使用を考慮して、Z−Aspは出来るだけ
純粋でかつZ−Aspに形成中一般に形成されるジ
ペプチド、N−ベンジルオキシカルボニルアスパ
ルチルアスパラギン酸(Z−Asp−Asp)および
塩化ナトリウムのごとき副産物が実質的に無いも
のでなければならない。 Z−Aspを産出するようなL−アスパラギン酸
(L−AA)とのベンジルクロロホルメート
(BCF)の反応は多年にわたつて良く知られてい
る。化学文献はZ−Aspがアルカリ媒体中でのL
−AAのBCFとの凝縮によつて合成されることが
できることを開示している。1981年以前に、文献
に記載された方法は比較的小量の副産物でZ−
Aspを生成するのに必要な反応条件を述べていな
い。 1981年10月6日にゴーマン等に発行されたアメ
リカ合衆国特許第4293706号は10.75〜11.75の間
のかつ好ましくは11.50〜11.75の間の特別なPH範
囲のアルカリ水性系中でBCFをL−AAの二ナト
リウム塩と反応させることにより実質的にZ−
Asp−Asp無しにZ−Aspが製造されることがで
きることを教示している。反応温度は10〜45℃の
間に、好ましくは各作業例が行なわれる室温に維
持される。結果として生じる反応混合物は生成物
を遊離酸に変換するように酸性にされる。特許権
者は第2欄、第17〜25行において、反応条件が12
以上のPHのごとく変化すると、ベンジルクロロホ
ルメートの顕著な加水分解を発生し、Z−Asp生
成物が微量以上の不純物を含有しそして収量が減
じられることを警告している。第3欄、第15〜22
行において、彼等はまた、反応温度が上昇する
と、Z−Asp生成物中の不純物の量が増加するこ
とに言及している。 1982年8月17日にスギヤマ等に発行されたアメ
リカ合衆国特許第4354091号は、高収量のZ−
Aspを反応中12.0〜13.5の特別な範囲に維持した
PHで反応を行なうことによりBCFをL−AAのナ
トリウムまたはカリウム塩と反応させることによ
り得ることができたことを請求している。スギヤ
マ等は反応混合物の温度を10〜30℃において3時
間維持することを教示している。結果はPHが12.0
以下になると収量の減少とともに増加されたレベ
ルのZ−Asp−Aspを示す。Z−Asp結晶中の未
反応L−AAのレベルは0.6パーセントおよびそれ
以上であることが報告されている。 ゴーマン等およびスギヤマ等の特許権者は比較
的小量のZ−Asp−Asp副産物で比較的純粋なZ
−Asp生成物を製造するため狭い特別なPH範囲内
の適宜な反応条件を提供している。しかしなが
ら、さらに収量および純度を増加しならびに反応
時間を減少することのごときZ−Aspの合成にお
ける他の改良を提供することが望ましい。したが
つて、より高速でかつこれまで考え得られたより
も少ない量の未反応L−アスパラギン酸を含有す
るZ−Asp生成物を製造する方法を提供するのが
望ましい。 概略すると、本発明によれば、N−ベンジルオ
キシカルボニル−L−アスパラギン酸(Z−
Asp)はベンジルクロロホルメート(BDF)を
45℃を超え55℃以下の比較的高温においてL−ア
スパラギン酸(L−AA)のアルカリ金属塩の水
溶液に加えることにより合成される。好ましく
は、温度は約46〜50℃の間に維持される。反応混
合物のPHは約9.2〜12.0の広い範囲にわたつて維
持されることができる。約46〜50℃の間の温度に
よれば、PHは好ましくは約10〜11の間に維持され
る。L−AAの消耗時、反応混合物は遊離酸を生
じるように酸性にされる。選択的に、有機溶媒を
BCFとの反応混合物に添加することができ、そ
してまた緩衝剤系を利用することもできる。 これらの条件は反応周期時間を約1/2〜1/6に減
ずるとともに90%に等しいかまたはそれより良好
な高収量を結果として生じる。純度は減じられた
量の未反応L−AAおよび小量のみのジペプチド
副産物、N−ベンジルオキシカルボニル−L−ア
スパルチルアスパラギン酸(Z−Asp−Asp)お
よび塩化ナトリウムにより99%に等しいかまたは
それより大きい。 したがつて、本発明の目的はZ−Aspを合成す
るための改良された方法を提供することにある。 本発明の他の目的は反応周期時間を減じるため
45℃を超え55℃以下の比較的高い温度においてZ
−Aspを合成する方法を提供することにある。 本発明のさらに他の目的は高純度のZ−Aspを
製造する改良された方法を提供することにある。 本発明の他の目的は未反応L−AAの含有量が
少ない高純度のZ−Aspを製造する改良された方
法を提供することにある。 本発明のさらに他の目的は人工甘味料でアスパ
ルテームとして知られるL−アスパルチル−L−
フエニルアラニンメチルエステルの製造に適する
Z−Aspを製造する方法を提供することにある。 本発明の目的は緩衝剤系の存在下でL−AAの
ジアルカリ金属塩およびBCFの凝縮を行なうこ
とによつてZ−Aspを合成する改良された方法を
提供することにある。 本発明のさらに他の目的は反応が比較的高い温
度においてかつ改良された収量および純度を提供
する広いPH範囲にわたつて行なわれるZ−Aspの
合成の改良された方法を提供することにある。 本発明の他の目的はBCFおよびL−AAのジア
ルカリ金属塩の凝縮を有機溶媒の存在下で行なう
ことができる改良されたZ−Asp合成方法を提供
することにある。 本発明のさらに他の目的は副産物Z−Asp−
Aspが低減される改良されたZ−Asp合成方法を
提供することにある。 本発明の他の目的は緩衝剤の存在下で高温にお
いてL−AAのジアルカリ金属塩の水溶液に有機
溶媒と混合されたBCFを加えることによる改良
されたZ−Asp合成方法を提供することにある。 本発明のさらに他の目的は一部分は自明であり
かつ一部分は明細書から明らかとなろう。 したがつて、本発明は幾つかの工程および他の
各々に関連するかかる工程の1またはそれ以上の
関係、および以下の詳細な開示において例示され
る特徴および特性を有する生成物からなり、そし
て本発明の範囲は特許請求の範囲に示される。 N−ベンジルオキシカルボニル−L−アスパラ
ギン酸(Z−Asp)は次いでZ−Aspジアルカリ
金属塩生成物を遊離酸に変換すべく酸性にされる
ベンジルクロロホルメート(BCF)およびL−
アスパラギン酸(L−AA)のジアルカリ金属塩
の凝縮生成物である。凝縮は以下の式に従う。
【化】
本発明によれば、合成のBCFの顕著な加水分
解なしに室温におけるよりも約2〜3倍速い周期
時間で完成させる。45℃を超え55℃以下の高温に
おいて行なわれる。L−アスパラギン酸および水
は環流冷却器、2つの滴下漏斗、サーモメータ、
PHプローブおよび機械的攪拌機を備えた反応容器
に充填される。水酸化ナトリウムまたは水酸化カ
リウムのごとき水性アルカリ金属水酸化物はアミ
ノ酸がすべて溶解させられるまで攪拌しながら加
えられる。約9.2〜12.0の間の所望PHに反応混合
物を維持するために追加の希釈苛性アルカリとと
もにベンジルクロロホルメートの実質的な化学当
量が同時に反応混合物に加えられる。 僅かにモル過剰のBCFを添加することもでき
る。上記で言及したごとく、反応混合物の温度は
45℃を超え55℃以下に、かつ好ましくは46〜50℃
の間に維持される。反応は系統中に未反応L−
AAがほとんどないかまたは検出されないとき完
了と見做される。反応混合物は次いで冷却されか
つ1,1,1−トリクロロエタン、クロロベンゼ
ン、塩化メチレンまたはトルエンのごとき有機溶
媒により抽出される。選択的に、PHはどのような
より少ない極性副産物または不純物をも除去する
ような有機溶媒による抽出の前に塩酸により約6
〜7に調整されても良い。 反応は1,1,1−トリクロロエタン、クロロ
ベンゼン、1,1,2−トリクロロエタン等のご
とき有機溶媒の存在下で行なわれても良い。この
場合に、有機溶媒は反応混合物へのBCFの添加
前にベンジルクロロホルメートと混合される。水
性相への有機溶媒の添加は2つの目的に役立つ。
第1に、有機溶媒はベンジルクロロホルメートの
加水分解を抑制する傾向がある。第2に、反応中
またはその前に形成されることができるベンジル
アルコール、塩化ベンジル、炭酸ジベンジル等の
ごとき不純物の除去を促進する。有機溶媒が使用
されるとき、一般に容量で約0.02〜2.00部の間の
有機溶媒が容量で1部のBCFと混合される。反
応完了後、水性層は有機層から分離されかつ約5
〜7℃に徐々に冷却される。冷却中、濃塩酸
(HCl)が攪拌しながらゆつくり加えられる。Z
−Aspの結晶は遠心分離によつて採集されかつ次
いで氷水で洗浄されそして乾燥される。 また、反応は、PHの広い変動を阻止する傾向が
ありかつ反応媒体中の局部酸性および副反応を最
小にする、炭酸ナトリウム、重炭酸ナトリウム、
リン酸三ナトリウムおよびリン酸水素二ナトリウ
ムのごとき緩衝剤の存在下で行なわれることもで
きる。Z−Aspの合成を緩衝剤の存在下で行なう
とき、緩衝剤はアミノ酸が溶解させられた後反応
混合物に加えられる。約0.55グラムモルを示すL
−AAの73グラムバツチ関して、約7重量%のア
ミノ酸を示す5グラムの炭酸ナトリウムが使用さ
れる。緩衝剤の量は選択される緩衝剤の性質に依
存してL−AAの約4〜40重量%の間で変化する
ことができる。 L−AAの初期凝縮比は、L−AA(グラム)に
対するH2O(グラム)の比であらわすと、約5:
1〜1.5:1の間にすべきである。好ましくは、
凝縮比は約3:1にすべきである。反応媒体への
ベンジルクロロホルメートおよび水酸化ナトリウ
ムの緩慢な添加と結合されたこのような凝縮は約
0.2%およびそれより少ない低レベルの未反応L
−AAおよび低ジペプチド生産で十分な収量を提
供する。非常に希釈したL−AAは生産能力の減
少のため商業生産には実用的でない。反応混合物
中のL−AAの凝縮が高過ぎるとジペプチドの形
成を助長する傾向がある。 より高い反応温度がより速い反応速度を生ずる
ことは一般に知られている。しかしながら、ベン
ジルクロロホルメートはより高温において不安定
であることが知られており、それによりベンジル
アルコールへの加水分解を助長する。これはより
高いPHにおいてとくに確かである。このため、ベ
ンジルクロロホルメートを常温で貯蔵しかつ搬送
しならびに室温でベンジルクロロホルメートを含
む反応を行なうのが慣例である。より低い温度に
おいて、反応速度はより緩慢でかつ過剰ベンジル
クロロホルメートが加水分解を助長する反応混合
物中に蓄積する。 低反応温度を指摘する文献に鑑みて、本発明に
よる反応がBCFの顕著な加水分解なしに急速に
高温で行なわれることは意外である。予期しない
利益は反応を行なうことができる広いPH範囲であ
る。発行された特許は反応混合物のPHが数値差で
1または1.5の差しかない狭いPH範囲内に維持さ
れることを条件として指定するが、本発明による
反応混合物のPHはほぼ3の数値差のPHの範囲にわ
たつて維持されることができる。 Z−Aspは反応条件および反応体を制御しなが
ら上記のごとく本発明によつて合成される。この
方法は本質的に高温方法である。BCFは反応混
合物のPHを広い範囲、9.2〜12.0内に維持しなが
ら45℃を超え55℃以下の温度でL−アスパラギン
酸のジアルカリ金属塩と反応させられる。好まし
くは、反応混合物の温度はそのPHを約10.0〜11.0
の間に維持して約46〜48℃の間に維持される。本
発明の幾つかの実施例において、反応は有機溶媒
および緩衝剤の存在下で行なわれる。本発明によ
つて高温で反応を行なうことによつて、反応周期
時間は室温で行なわれる場合に比して約1/2.5〜
1/3.0の間に実質的に減じられ、かつ10℃で行な
われる場合に比して実質的に1/6に減じられる。
さらにアスパルテームの製造に適したZ−Aspを
商業的に合成するにあたつては、生成物Z−Asp
中に含まれる副産物であるジペプチド量は0.17%
以下とすることが要求されているが、本発明によ
つて高温で反応を行なうことによつても生成物中
のジペプチドを0.17%以下とすることができ、反
応サイクル時間を従来技術による方法より!?かに
短縮しても十分アスパルテームの製造に適した高
純度のZ−Aspを合成することができる。 以下の本発明によるZ−Asp合成例は例示とし
てのみ示されかつ限定する意味には向けられな
い。使用設備および従う手順は実施例1の説明に
伴なつて記載される比較試験において使用される
ものである。 実施例 1 還流冷却器、2つの滴下漏斗、サーモメータ、
PHプローブおよび機械的攪拌機を備えた1リツト
ル用多首フラスコ内に39.9グラム(0.300モル)
のL−AAおよび120mlの水を入れた。25%
NaOH溶液をL−AAが十分に溶解させられるま
で、攪拌しながら加えた。約55グラム(0.306モ
ル)の95%純度のBCFを10.75〜11.75の間のPH範
囲に維持するように攪拌しながら十分に希釈した
NaOHとともに反応混合物に加えた。温度は最
初40℃でかつBCFの添加中約45〜48℃の間に維
持された。反応混合物中の未反応L−AAの存在
はニンヒドリン法で監視された。反応はBCFの
添加開始から45分後完了した。その時未反応L−
AAはほとんどないかまたは検出されなかつた。 反応完了後、水性系は塩酸でPH6〜7に調整さ
れそしてすべての副産物または不純物を除去すべ
く1,1,1−トリクロロエタンが加えられた。
水性層は有機層から分離されかつ約5〜7℃の間
に徐々に冷却された。冷却中、濃塩酸が攪拌しな
がらゆつくり加えられた。結晶は遠心分離によつ
て採集され、氷水で洗浄されかつ乾燥された。乾
燥Z−Asp生成物は約89%の収量を示す71グラム
の重さであつた。 実施例 2 ゴーマン等(アメリカ合衆国特許第4293706号)
と直接比較するために、反応媒体の温度が20〜24
℃の間に維持された以外は、実施例1と同量の反
応体および設備が使用された。これらの反応条件
はゴーマン等の好適な範囲内にある。これらの比
較例に関する反応体、反応条件および生成物分析
は以下のごとく表に要約される。
解なしに室温におけるよりも約2〜3倍速い周期
時間で完成させる。45℃を超え55℃以下の高温に
おいて行なわれる。L−アスパラギン酸および水
は環流冷却器、2つの滴下漏斗、サーモメータ、
PHプローブおよび機械的攪拌機を備えた反応容器
に充填される。水酸化ナトリウムまたは水酸化カ
リウムのごとき水性アルカリ金属水酸化物はアミ
ノ酸がすべて溶解させられるまで攪拌しながら加
えられる。約9.2〜12.0の間の所望PHに反応混合
物を維持するために追加の希釈苛性アルカリとと
もにベンジルクロロホルメートの実質的な化学当
量が同時に反応混合物に加えられる。 僅かにモル過剰のBCFを添加することもでき
る。上記で言及したごとく、反応混合物の温度は
45℃を超え55℃以下に、かつ好ましくは46〜50℃
の間に維持される。反応は系統中に未反応L−
AAがほとんどないかまたは検出されないとき完
了と見做される。反応混合物は次いで冷却されか
つ1,1,1−トリクロロエタン、クロロベンゼ
ン、塩化メチレンまたはトルエンのごとき有機溶
媒により抽出される。選択的に、PHはどのような
より少ない極性副産物または不純物をも除去する
ような有機溶媒による抽出の前に塩酸により約6
〜7に調整されても良い。 反応は1,1,1−トリクロロエタン、クロロ
ベンゼン、1,1,2−トリクロロエタン等のご
とき有機溶媒の存在下で行なわれても良い。この
場合に、有機溶媒は反応混合物へのBCFの添加
前にベンジルクロロホルメートと混合される。水
性相への有機溶媒の添加は2つの目的に役立つ。
第1に、有機溶媒はベンジルクロロホルメートの
加水分解を抑制する傾向がある。第2に、反応中
またはその前に形成されることができるベンジル
アルコール、塩化ベンジル、炭酸ジベンジル等の
ごとき不純物の除去を促進する。有機溶媒が使用
されるとき、一般に容量で約0.02〜2.00部の間の
有機溶媒が容量で1部のBCFと混合される。反
応完了後、水性層は有機層から分離されかつ約5
〜7℃に徐々に冷却される。冷却中、濃塩酸
(HCl)が攪拌しながらゆつくり加えられる。Z
−Aspの結晶は遠心分離によつて採集されかつ次
いで氷水で洗浄されそして乾燥される。 また、反応は、PHの広い変動を阻止する傾向が
ありかつ反応媒体中の局部酸性および副反応を最
小にする、炭酸ナトリウム、重炭酸ナトリウム、
リン酸三ナトリウムおよびリン酸水素二ナトリウ
ムのごとき緩衝剤の存在下で行なわれることもで
きる。Z−Aspの合成を緩衝剤の存在下で行なう
とき、緩衝剤はアミノ酸が溶解させられた後反応
混合物に加えられる。約0.55グラムモルを示すL
−AAの73グラムバツチ関して、約7重量%のア
ミノ酸を示す5グラムの炭酸ナトリウムが使用さ
れる。緩衝剤の量は選択される緩衝剤の性質に依
存してL−AAの約4〜40重量%の間で変化する
ことができる。 L−AAの初期凝縮比は、L−AA(グラム)に
対するH2O(グラム)の比であらわすと、約5:
1〜1.5:1の間にすべきである。好ましくは、
凝縮比は約3:1にすべきである。反応媒体への
ベンジルクロロホルメートおよび水酸化ナトリウ
ムの緩慢な添加と結合されたこのような凝縮は約
0.2%およびそれより少ない低レベルの未反応L
−AAおよび低ジペプチド生産で十分な収量を提
供する。非常に希釈したL−AAは生産能力の減
少のため商業生産には実用的でない。反応混合物
中のL−AAの凝縮が高過ぎるとジペプチドの形
成を助長する傾向がある。 より高い反応温度がより速い反応速度を生ずる
ことは一般に知られている。しかしながら、ベン
ジルクロロホルメートはより高温において不安定
であることが知られており、それによりベンジル
アルコールへの加水分解を助長する。これはより
高いPHにおいてとくに確かである。このため、ベ
ンジルクロロホルメートを常温で貯蔵しかつ搬送
しならびに室温でベンジルクロロホルメートを含
む反応を行なうのが慣例である。より低い温度に
おいて、反応速度はより緩慢でかつ過剰ベンジル
クロロホルメートが加水分解を助長する反応混合
物中に蓄積する。 低反応温度を指摘する文献に鑑みて、本発明に
よる反応がBCFの顕著な加水分解なしに急速に
高温で行なわれることは意外である。予期しない
利益は反応を行なうことができる広いPH範囲であ
る。発行された特許は反応混合物のPHが数値差で
1または1.5の差しかない狭いPH範囲内に維持さ
れることを条件として指定するが、本発明による
反応混合物のPHはほぼ3の数値差のPHの範囲にわ
たつて維持されることができる。 Z−Aspは反応条件および反応体を制御しなが
ら上記のごとく本発明によつて合成される。この
方法は本質的に高温方法である。BCFは反応混
合物のPHを広い範囲、9.2〜12.0内に維持しなが
ら45℃を超え55℃以下の温度でL−アスパラギン
酸のジアルカリ金属塩と反応させられる。好まし
くは、反応混合物の温度はそのPHを約10.0〜11.0
の間に維持して約46〜48℃の間に維持される。本
発明の幾つかの実施例において、反応は有機溶媒
および緩衝剤の存在下で行なわれる。本発明によ
つて高温で反応を行なうことによつて、反応周期
時間は室温で行なわれる場合に比して約1/2.5〜
1/3.0の間に実質的に減じられ、かつ10℃で行な
われる場合に比して実質的に1/6に減じられる。
さらにアスパルテームの製造に適したZ−Aspを
商業的に合成するにあたつては、生成物Z−Asp
中に含まれる副産物であるジペプチド量は0.17%
以下とすることが要求されているが、本発明によ
つて高温で反応を行なうことによつても生成物中
のジペプチドを0.17%以下とすることができ、反
応サイクル時間を従来技術による方法より!?かに
短縮しても十分アスパルテームの製造に適した高
純度のZ−Aspを合成することができる。 以下の本発明によるZ−Asp合成例は例示とし
てのみ示されかつ限定する意味には向けられな
い。使用設備および従う手順は実施例1の説明に
伴なつて記載される比較試験において使用される
ものである。 実施例 1 還流冷却器、2つの滴下漏斗、サーモメータ、
PHプローブおよび機械的攪拌機を備えた1リツト
ル用多首フラスコ内に39.9グラム(0.300モル)
のL−AAおよび120mlの水を入れた。25%
NaOH溶液をL−AAが十分に溶解させられるま
で、攪拌しながら加えた。約55グラム(0.306モ
ル)の95%純度のBCFを10.75〜11.75の間のPH範
囲に維持するように攪拌しながら十分に希釈した
NaOHとともに反応混合物に加えた。温度は最
初40℃でかつBCFの添加中約45〜48℃の間に維
持された。反応混合物中の未反応L−AAの存在
はニンヒドリン法で監視された。反応はBCFの
添加開始から45分後完了した。その時未反応L−
AAはほとんどないかまたは検出されなかつた。 反応完了後、水性系は塩酸でPH6〜7に調整さ
れそしてすべての副産物または不純物を除去すべ
く1,1,1−トリクロロエタンが加えられた。
水性層は有機層から分離されかつ約5〜7℃の間
に徐々に冷却された。冷却中、濃塩酸が攪拌しな
がらゆつくり加えられた。結晶は遠心分離によつ
て採集され、氷水で洗浄されかつ乾燥された。乾
燥Z−Asp生成物は約89%の収量を示す71グラム
の重さであつた。 実施例 2 ゴーマン等(アメリカ合衆国特許第4293706号)
と直接比較するために、反応媒体の温度が20〜24
℃の間に維持された以外は、実施例1と同量の反
応体および設備が使用された。これらの反応条件
はゴーマン等の好適な範囲内にある。これらの比
較例に関する反応体、反応条件および生成物分析
は以下のごとく表に要約される。
【表】
による分析
室温またはほぼ室温で行なわれた実施例2にお
いて理解されるように、反応は完了するのに145
分要したが本発明による高温合成は収量または純
度を犠牲にすることなく45分以内で完了された。
また、実施例1のZ−Asp生成物中の未反応L−
AAの凝縮は実施例2の半分である。また、薄層
クロマトグラフイは生成物が実質的に極性または
非極性不純物を含まないことを示した。これらの
結果は高温反応の生成物の純度が低温方法の純度
に少なくとも等しいことを示す。 実施例3および4 以下の2つの実施例は有機溶媒の存在下でのL
−AAおよびBCFの凝縮を例示する。実施例3に
おいてクロロベンゼンがBCFと混合されかつ実
施例4においては溶媒1,1,1−トリクロロエ
タンが使用された。手順は実施例1に従つた。得
られた結果である反応体および反応条件は表に
記載される。
室温またはほぼ室温で行なわれた実施例2にお
いて理解されるように、反応は完了するのに145
分要したが本発明による高温合成は収量または純
度を犠牲にすることなく45分以内で完了された。
また、実施例1のZ−Asp生成物中の未反応L−
AAの凝縮は実施例2の半分である。また、薄層
クロマトグラフイは生成物が実質的に極性または
非極性不純物を含まないことを示した。これらの
結果は高温反応の生成物の純度が低温方法の純度
に少なくとも等しいことを示す。 実施例3および4 以下の2つの実施例は有機溶媒の存在下でのL
−AAおよびBCFの凝縮を例示する。実施例3に
おいてクロロベンゼンがBCFと混合されかつ実
施例4においては溶媒1,1,1−トリクロロエ
タンが使用された。手順は実施例1に従つた。得
られた結果である反応体および反応条件は表に
記載される。
【表】
実施例 5〜8
表およびに提示された実施例5〜8におい
て、ベンジルクロロホルメートおよびL−AAの
ナトリウム塩の凝縮は緩衝剤の存在下で行なわれ
た。実施例5および6においては炭酸ナトリウム
緩衝剤が存在しかつ実施例7においてはリン酸三
ナトリウムが存在した。実施例8においてベンジ
ルクロロホルメートは炭酸ナトリウム緩衝剤を含
有した反応混合物への添加の前に1,1,1−ト
リクロロエタンと混合された。各場合において、
手順は実施例1に従つた。
て、ベンジルクロロホルメートおよびL−AAの
ナトリウム塩の凝縮は緩衝剤の存在下で行なわれ
た。実施例5および6においては炭酸ナトリウム
緩衝剤が存在しかつ実施例7においてはリン酸三
ナトリウムが存在した。実施例8においてベンジ
ルクロロホルメートは炭酸ナトリウム緩衝剤を含
有した反応混合物への添加の前に1,1,1−ト
リクロロエタンと混合された。各場合において、
手順は実施例1に従つた。
【表】
【表】
【表】
【表】
表,,およびにおける結果に基いて、
Z−Aspは広いPH範囲にわたつて45〜50℃のごと
き高温において低ジペプチド含量と90%に近いか
つそれを越える収量で得ることができることが明
らかである。これらの高温において反応速度は生
成物の品質を維持しながら室温におけるよりも約
3.0倍速い。最も重要なことは、Z−Asp生成物
中の未反応L−AAの凝縮は一貫して従来方法を
使用することにより得られる凝縮の半分またはそ
れ以下である。 有機溶媒はベンジルクロロホルメートの加水分
解を最小にし、系統中の有機不純物を除去する傾
向がありかつまた最終生成物の品質を改善する。
幾つかの溶媒がこの系統中の他のものより良好に
果すことが認められる。緩衝剤の添加は、実施例
5の結果によつて示されるごとく、より低いPH範
囲における結果を改善する傾向がある。緩衝剤の
存在はPH範囲の広い変動を阻止しかつ実施例によ
つて明らかにされたごとくジペプチドの形成およ
びベンジルクロロホルメートの加水分解を最小に
する。 本発明によれば、これまで考えられたより高収
量および高純度においてZ−Aspは広いPH範囲に
わたつて高温でL−AAおよびベンジルクロロホ
ルメートの凝縮を行なうことによつて得られる。
高温での合成は実施の実質的に反応時間を減じか
つこれまでに考え得ない収量および純度のZ−
Aspを供給する。 したがつて、前述から明らかにされたもののう
ち、上記目的は効率よく達成され、そして本発明
の精神および範囲から逸脱することなく記載され
た上記方法の実施および所望の生成物に幾つかの
変更をなすことができるので、上記に含まれるす
べての内容が例示でありかつ限定する意味で解釈
すべきでないことが理解されよう。 また、特許請求の範囲は本明細書に記載された
本発明の総括的および特定的特徴のすべておよび
術語に関して、その範囲にあると言われる本発明
の範囲のすべての供述をカバーするように解釈さ
れるものと理解すべきである。 とくに、特許請求の範囲において、単数で列挙
された成分または化合物は意味が許容する場合に
かかる成分の親和性の混合物を包含するものと理
解すべきである。
Z−Aspは広いPH範囲にわたつて45〜50℃のごと
き高温において低ジペプチド含量と90%に近いか
つそれを越える収量で得ることができることが明
らかである。これらの高温において反応速度は生
成物の品質を維持しながら室温におけるよりも約
3.0倍速い。最も重要なことは、Z−Asp生成物
中の未反応L−AAの凝縮は一貫して従来方法を
使用することにより得られる凝縮の半分またはそ
れ以下である。 有機溶媒はベンジルクロロホルメートの加水分
解を最小にし、系統中の有機不純物を除去する傾
向がありかつまた最終生成物の品質を改善する。
幾つかの溶媒がこの系統中の他のものより良好に
果すことが認められる。緩衝剤の添加は、実施例
5の結果によつて示されるごとく、より低いPH範
囲における結果を改善する傾向がある。緩衝剤の
存在はPH範囲の広い変動を阻止しかつ実施例によ
つて明らかにされたごとくジペプチドの形成およ
びベンジルクロロホルメートの加水分解を最小に
する。 本発明によれば、これまで考えられたより高収
量および高純度においてZ−Aspは広いPH範囲に
わたつて高温でL−AAおよびベンジルクロロホ
ルメートの凝縮を行なうことによつて得られる。
高温での合成は実施の実質的に反応時間を減じか
つこれまでに考え得ない収量および純度のZ−
Aspを供給する。 したがつて、前述から明らかにされたもののう
ち、上記目的は効率よく達成され、そして本発明
の精神および範囲から逸脱することなく記載され
た上記方法の実施および所望の生成物に幾つかの
変更をなすことができるので、上記に含まれるす
べての内容が例示でありかつ限定する意味で解釈
すべきでないことが理解されよう。 また、特許請求の範囲は本明細書に記載された
本発明の総括的および特定的特徴のすべておよび
術語に関して、その範囲にあると言われる本発明
の範囲のすべての供述をカバーするように解釈さ
れるものと理解すべきである。 とくに、特許請求の範囲において、単数で列挙
された成分または化合物は意味が許容する場合に
かかる成分の親和性の混合物を包含するものと理
解すべきである。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 ベンジルクロロホルメートおよびL−アスパ
ラギン酸のジアルカリ金属塩を水溶液中に凝縮さ
せることによりN−ベンジルオキシカルボニル−
L−アスパラギン酸を合成する方法において、L
−アスパラギン酸を含有するアルカリ水性混合物
にベンジルクロロホルメートおよびアルカリ金属
水酸化物溶液を添加して、反応混合物を45℃を超
える温度にかつPHを少なくとも9.2に維持させ、
そして反応完了時に前記反応混合物を酸性化する
ことを特徴とするN−ベンジルオキシカルボニル
−L−アスパラギン酸の合成方法。 2 前記反応混合物の温度を45℃を超え約55℃以
下に維持することを特徴とする特許請求の範囲第
1項に記載のN−ベンジルオキシカルボニル−L
−アスパラギン酸の合成方法。 3 前記反応混合物の温度を約46〜50℃の間に維
持することを特徴とする特許請求の範囲第1項に
記載のN−ベンジルオキシカルボニル−L−アス
パラギン酸の合成方法。 4 前記反応混合物のPHを約9.2〜12の間に維持
することを特徴とする特許請求の範囲第1項に記
載のN−ベンジルオキシカルボニル−L−アスパ
ラギン酸の合成方法。 5 前記反応混合物のPHを約10.0〜11.0の間に維
持することを特徴とする特許請求の範囲第3項に
記載のN−ベンジルオキシカルボニル−L−アス
パラギン酸の合成方法。 6 さらに、前記ベンジルクロロホルメートをL
−アスパラギン酸を含有する前記反応混合物に加
える前に、前記ベンジルクロロホルメートを有機
溶媒と混合する工程を含むことを特徴とする特許
請求の範囲第1項に記載のN−ベンジルオキシカ
ルボニル−L−アスパラギン酸の合成方法。 7 前記溶媒は、ベンジルクロロホルメートが容
量で1部に対し、有機溶媒が容量で約0.2ないし
2部の間の量で存在することを特徴とする特許請
求の範囲第6項に記載のN−ベンジルオキシカル
ボニル−L−アスパラギン酸の合成方法。 8 前記溶媒は、1,1,1−トリクロロエタ
ン、クロロベンゼンおよび1,1,2−トリクロ
ロエタンからなるグループから選ばれることを特
徴とする特許請求の範囲第6項に記載のN−ベン
ジルオキシカルボニル−L−アスパラギン酸の合
成方法。 9 前記反応混合物は緩衝剤を含むことを特徴と
する特許請求の範囲第1項に記載のN−ベンジル
オキシカルボニル−L−アスパラギン酸の合成方
法。 10 前記緩衝剤は、L−アスパラギン酸の重量
に基づいて約4〜40重量%の間の量で存在するこ
とを特徴とする特許請求の範囲第9項に記載のN
−ベンジルオキシカルボニル−L−アスパラギン
酸の合成方法。 11 前記緩衝剤は、炭酸ナトリウム、重炭酸ナ
トリウム、リン酸三ナトリウムおよびリン酸水素
二ナトリウムからなるグループから選択されるこ
とを特徴とする特許請求の範囲第9項に記載のN
−ベンジルオキシカルボニル−L−アスパラギン
酸の合成方法。 12 前記L−アスパラギン酸は約15〜60重量%
の間の濃度で前記反応混合物中に存在することを
特徴とする特許請求の範囲第1項に記載のN−ベ
ンジルオキシカルボニル−L−アスパラギン酸の
合成方法。 13 さらに、前記反応混合物中のL−アスパラ
ギン酸の存在を監視し、そして前記ベンジルクロ
ロホルメートを前記反応混合物中に微量のL−ア
スパラギン酸のみが存在するまで添加する工程を
含むことを特徴とする特許請求の範囲第1項に記
載のN−ベンジルオキシカルボニル−L−アスパ
ラギン酸の合成方法。 14 前記アルカリ金属水酸化物は水酸化ナトリ
ウムであることを特徴とする特許請求の範囲第1
項に記載のN−ベンジルオキシカルボニル−L−
アスパラギン酸の合成方法。 15 前記反応混合物の温度を約46〜50℃の間に
維持することを特徴とする特許請求の範囲第14
項に記載のN−ベンジルオキシカルボニル−L−
アスパラギン酸の合成方法。 16 前記反応混合物のPHを約10.0〜11.0の間に
維持することを特徴とする特許請求の範囲第15
項に記載のN−ベンジルオキシカルボニル−L−
アスパラギン酸の合成方法。 17 さらに、前記ベンジルクロロホルメートを
L−アスパラギン酸および水酸化ナトリウムを含
有する前記反応混合物に添加する前に、前記ベン
ジルクロロホルメートを有機溶媒と混合する工程
を含むことを特徴とする特許請求の範囲第16項
に記載のN−ベンジルオキシカルボニル−L−ア
スパラギン酸の合成方法。 18 前記反応混合物を塩化水素を用いて酸性化
することを特徴とする特許請求の範囲第1項に記
載のN−ベンジルオキシカルボニル−L−アスパ
ラギン酸の合成方法。 19 さらに、前記反応混合物に有機溶媒を混合
し、前記混合物を水性層と有機層とに分離させ、
前記水性層を前記反応混合物を酸性化する前に分
離することを特徴とする特許請求の範囲第18項
に記載のN−ベンジルオキシカルボニル−L−ア
スパラギン酸の合成方法。 20 L−アスパラギン酸および該L−アスパラ
ギン酸を溶解させるに十分な水酸化ナトリウムか
らなるアルカリ水性反応混合物を形成し、 前記反応混合物にベンジルクロロホルメートを
徐々に添加し、 水酸化ナトリウムを前記反応混合物に添加する
ことにより約9.2〜12.0の間に前記反応混合物の
PHを維持し、 少なくとも45℃を超え約55℃以下に前記反応混
合物の温度を維持し、 前記ベンジルクロロホルメートおよび水酸化ナ
トリウムを前記反応混合物に加え続け、かつトレ
ース量のL−アスパラギン酸のみが残留するまで
前記反応混合物中の未反応L−アスパラギン酸の
存在を監視し、 そして、得られた反応混合物を酸性化すること
を特徴とするN−ベンジルオキシカルボニル−L
−アスパラギン酸の合成方法。 21 前記反応混合物のPHを約10.0〜11.0の間に
かつ温度を約46〜50℃の間に維持する工程を含む
ことを特徴とする特許請求の範囲第20項に記載
のN−ベンジルオキシカルボニル−L−アスパラ
ギン酸の合成方法。 22 有機溶媒を前記ベンジルクロロホルメート
とともに前記反応混合物に導入する工程を含むこ
とを特徴とする特許請求の範囲第20項に記載の
N−ベンジルオキシカルボニル−L−アスパラギ
ン酸の合成方法。 23 前記水性反応混合物中に緩衝剤を含むこと
を特徴とする特許請求の範囲第20項に記載のN
−ベンジルオキシカルボニル−L−アスパラギン
酸の合成方法。 24 さらに、前記反応混合物に有機溶媒を混合
し、前記混合物を水性層と有機層とに分離させ、
前記水性層を前記反応混合物を酸性化する前に分
離することを特徴とする特許請求の範囲第22項
に記載のN−ベンジルオキシカルボニル−L−ア
スパラギン酸の合成方法。 25 N−ベンジルオキシカルボニル−L−アス
パラギン酸からなるアルカリ金属塩を合成する方
法において、L−アスパラギン酸およびアルカリ
金属水酸化物溶液からなるアルカリ水性反応混合
物に、該反応混合物の温度を少なくとも45℃を超
え約55℃以下に維持しながらベンジルクロロホル
メートおよびアルカリ金属水酸化物を添加するこ
とを特徴とするN−ベンジルオキシカルボニル−
L−アスパラギン酸の合成方法。 26 前記アルカリ金属水酸化物は水酸化ナトリ
ウムでありそしてN−ベンジルオキシカルボニル
−L−アスパラギン酸のアルカリ金属塩は二ナト
リウム塩であることを特徴とする特許請求の範囲
第25項に記載のN−ベンジルオキシカルボニル
−L−アスパラギン酸の合成方法。 27 前記反応混合物の温度は約46〜50℃の間に
維持されることを特徴とする特許請求の範囲第2
5項に記載のN−ベンジルオキシカルボニル−L
−アスパラギン酸の合成方法。
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|---|---|---|---|
| US06/526,581 US4523026A (en) | 1983-08-26 | 1983-08-26 | Synthesis of N-benzyloxycarbonyl-L-aspartic acid |
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