PT874801E - Processo para a obtencao de acidos l-alfa-aminocarboxilicos a partir dos correspondentes acidos d,l-alfa-aminocarboxilicos racemicos - Google Patents

Description

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DESCRIÇÃO "PROCESSO PARA A OBTENÇÃO DE ÁCIDOS L-a--AMINOCARBOXÍLICOS A PARTIR DOS CORRESPONDENTES ÁCIDOS D,L-a-AMINOCARBOXÍLICOS RACÉMICOS" A presente invenção refere-se a um processo para a obtenção de ácidos L-a-aminocarboxílicos opticamente activos a partir dos correspondentes ácidos D,L-a-aminocarboxílicos racémicos. Em especial, a presente invenção diz respeito a um processo, no qual a) os ácidos D,L-a-aminocarboxílicos são acetilados; b) os ácidos N-acetilo-L-a-aminocarboxílicos obtidos na mistura N-acetilo-D,L-a- aminocarboxílicos, são hidrolizados enzimaticamente em ácidos L-a-aminocarboxílicos; c) os ácidos L-a-aminocarboxílicos são separados da mistura, armazenados, formando uma solução, entre outros, com ácidos N-acetilo-D(L)-a-aminocarboxílicos e com um ácido L-a-aminocarboxí li co formado, com uma quantidade equivalente de acetato; e d) o ácido N-acetilo-D(L)-a-aminocarboxílico obtido em solução racemiza, e é conduzido à hidrólise enzimática. A hidrólise estereoespecífica dos ácidos N-acetilo- D,L-α-aminocarboxílicos através de aminociclases, constitui um dos processos mais efectivos para a preparação de 1

α-aminoácidos opticamente activos, partindo de ácidos D,L-a-aminocarboxílicos racémicos.

Estes processos podem ser resumidos, significativa e especialmente nos seguintes passos: 1) Preparação de uma mistura racémica de ácidos N-acetilo-D,L-α-aminocarboxílicos a partir de ácidos D,L-a-aminocarboxílicos racémicos. 0 processo utilizado para a acetilação de ácidos aminocarboxílicos, de acordo com o estado da técnica, é o da acetilação de Shotten-Baumann. Aqui, uma solução aquosa de ácidos D,L-α-aminocarboxílicos são adicionados, em condições básicas, com anidrido acético ou cloreto de acetilo. 0 isolamento dos ácidos N-acetilo-D,L-α-aminocarboxílicos, decorre após acidificação, através de filtração ou extracção. 2) Hidrólise enzimática da mistura racémica dos ácidos N-acetilo-D,L-α-aminocarboxílicos

Para a hidrólise enzimática, os ácidos N-acetilo-D,L-a-aminocarboxílicos são habitualmente dissolvidos em água, e ajusta-se a solução com base, de preferência, solução básica de sódio, a um valor de pH entre 6 e 8, isto é, conduzem-se os ácidos carboxílicos aos sais correspondentes. Com auxilio de aciclases, hidrolisa-se selectivamente o ácido N-acetilo- L-a-aminocarboxílico no acetato e em ácido L-a-aminocarboxílico. Desta reacção resulta uma solução, que ao lado do acetato e da aciclase, entre outros, se obtém o produto final, designadamente o ácido L-a-aminocarboxílico, mas também o ácido não transformado N-acetilo-D(L)-a-aminocarboxílico, eventualmente na forma de sal. A notação N- 2 ........... acetilo-D(L)-α-aminocarboxilico, designa assim uma mistura, que é constituída fundamentalmente por ácido N-acetilo-D-a-aminocarboxílico, e que possui uma quantidade relativamente reduzida de ácido N-acetilo-L-a-aminocarboxílico não hidrolisado. 3) Separação dos ácidos L-a-aminocarboxílicos e os ácidos N-acetilo-D(L)-a-aminocarboxílicos

Para a obtenção do produto objectivo, é necessário separar este produdo da mistura obtida no passo anterior. Caso se trate de um aminoácido que seja relativamente dificil de solubilizar em água, como por exemplo, fenilalanina, triptofano, metionina, valina, pode-se efectuar este passo através de filtração após concentração ou através de filtração dos concentrados obtidos no início. 4) Racemização e reencaminhamento dos ácidos N-acetilo-D-a-aminocarboxílico não transformados

Do ponto de vista económico e ecológico, não é necessário isolar os ácidos L-a-aminocarboxílico formados, mas também os ácidos N-acetilo-D(L)-a-aminocarboxílico obtidos e no caso da enzima, separar e reciclar. A separação da enzima pode ser executada ou através de ultrafiltração da solução reaccional ou através da ultrafiltração dos correspondentes concentrados das águas mães da filtração, isolando-se os ácidos L-a-aminocarboxílicos.

Alternativamente, também é possível, através da aceitação de períodos longos de reacção, reduzir a quantidade de enzima, de forma que se pode evitar completamente a separação. Não se evita em geral contudo, a racemização e a 3

reintrodução dos ácidos N-acetilo-D(L)-a-aminocarboxílicos que não reagiram. Para o tratamento da mistura resultante após o isolamento dos ácidos L-a-aminocarboxílicos, são dadas um conjunto de propostas, através do estado da técnica. A mistura contém, ao lado de outros componentes, sais dos ácidos N-acetilo-D(L)-α-aminocarboxílicos, acetato e restos de ácidos L-a-aminocarboxílicos. É possível um tratamento, entre outros, de acordo com o documento JP OS 138603/76, através de pós-acetilação dos ácidos L-a-aminocarboxílicos livres seguido de racemização da mistura pós-acetilada, por adição de quantidades equimolares, quanto possível, de anidrido acético e aquecimento. O isolamento, dos relativamente solúveis ácidos N-acetilo-D,L-a-aminocarboxílicos pode, ser efectuado através de acidificação e separação adequada, por exemplo, por filtração. É vantajoso, um tratamento das águas mães da hidrólise enzimática, da forma como se descreve no documento DE 37 02 689. Neste caso os ácidos L-a-aminocarboxílicos podem ser completamente separados. A racemização dos ácidos N-acetilo-D(L)-α-aminocarboxílicos livres pode decorrer como se descreve no documento EP-A-0 175 840, no qual ocorre uma agregação com uma quantidade catalítica de anidrido acético. Através da dissolução dos ácidos N-acetilo-D, L-a-aminocarboxílico em solução básica de sódio, resulta uma mistura que pode ser utilizada de novo na hidrólise pela aciclase.

No processo de acordo com o documento JP OS 138603/76, é especialmente indicado, que para a racemização que ocorre nesse caso, do ácido N-acetilo-D(L)-a-aminocarboxílico, é necessária uma quantidade equimolar, o mais próxima possível, 4

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de anidrido acético.

Para além disso, representa uma substancial desvantagem que o ácido N-acetilo-D,L-a-aminocarboxílico seja obtido por cristalização.

Os métodos de tratamento conhecidos dos documentos DE 37 02 689 ou EP-A-0 175 840 estão igualmente associados a desvantagens, de variadíssimas maneiras. Assim, verifica-se a acumulação, durante o tratamento das águas mães através de um permutador de iões, dos ácidos N-acetilo-D(L)-a-aminocarboxílicos na forma de solução aquosa, que contém uma quantidade de ácido acético correspondente ao acetato de sódio. Associado a este valor ácido do pH, encontra-se a hidrólise, em pequenas quantidades em ácidos a-aminocarboxílicos, que conduz de seguida, através de uma racemização, à formação de elevadas quantidades de dipeptídeos acilados. Também no documento EP-A-1 175 840 onde se descreve a racemização dos ácidos N-acetilo-D(L)-a-aminocarboxílicos livres, a ligação com quantidades catalíticas de anidrido acético, conduz à formação de dipeptídeos acetilados.

Em todos os métodos descritos, a reciclagem dos ácidos N-acetilo-D(L)-a-aminocarboxílicos, a transformação dos sais existentes nas águas mães em ácidos livres, está associada irremediavelmente com a precipitação de sal.

Tendo em vista a problemática acima descrita, e o aqui designado e discutido estado da técnica, é objectivo da presente invenção, desenvolver um processo para a obtenção de ácidos L-α-aminocarboxílicos opticamente activos a partir dos correspondentes ácidos D,L-a-aminocarboxílicos racémicos de 5 Γ

tal forma que, seja possível uma reciclagem de todos os compostos utilizados, em que acima de tudo se verifique uma drástica redução da carga de sal. Em especial, o processo de acordo com a presente invenção deve aproximar-se do equilíbrio ideal, através do qual se transforma completamente o anidrido acético e os D,L-a-aminocarboxílicos em ácidos L-α-aminocarboxílicos e ácido acético. São alcançados os objectivos mencionados através de um processo em que se introduzem as categorias mencionadas com as indicações das características da reivindicação 1. São propostas, sob protecção, outras formações da presente invenção, de acordo com as reivindicações dependentes da reivindicação 1.

Assim, a solução armazenada no passo c) é de tal forma ajustada, para que se obtenha uma solução que é constituída substancialmente por sais de ácidos N-acetilo-D(L)-a-aminocarboxílicos e ácido acético livre equilibrada com acetato e ácidos N-acetilo-D(L)-a-aminocarboxílicos, da qual se separa por destilação o ácido acético, e resultando concretamente para o objectivo proposto, sem que para isso seja necessário outro procedimento, um equilíbrio de compostos bastante próximo, designadamente próximo do idealizado.

Uma solução sugerida a partir de sais de ácidos N-acetilo-D(L)-a-aminocarboxílicos e ácido acético livre em equilibrio com acetato e ácidos N-acetilo-D(L)-a-aminocarboxílicos livres, pode ser obtida fundamentalemente de acordo com formas conhecidas do especialista, para se prepararem ácidos L-a-aminocarboxílicos opticamente activos. No caso mais simples, a solução armazenada no passo c) 6 ί~ u representa uma "água mãe".

Caso a separação do ácido L-a-aminocarboxílico da mistura do passo c) não fôr possível de ser completamente executável, o ácido L-a-aminocarboxílico ainda restante na solução deve ser em primeiro lugar acetilado. De forma a não aumentar mais, a quantidade de acetato que existe na solução (água mãe"), a acetilação deve dercorrer, convenientemente, sem a adição de base. Isto é, com a acetilação deve ser obtida, preferencialmente, uma solução aquosa, que contenha substancialmente apenas sal de ácido N-acetilo-D(L)-a-aminocarboxílico, acetato e ácido acético. 0 catião do sal consiste no contra-ião da base utilizada para o ajuste do pH no passo b). Principalmente são possíveis, entre outros, iões alcalinos, alcalino-terrosos e amónio. Especialmente conveniente é, por razões económicas, o ião sódio o contra-ião no sal do ácido N-acetilo-D(L)-a-aminocarboxílico, em particular, em acetato.

Uma vez que a solução de acetilação, devido à separação do ácido L-a-aminocarboxílico, conter uma quantidade muito baixa de ácido N-acetilo-D,L-a-aminocarboxílico em relação à quantidade de acetato de sódio, é conveniente, que a solução após a acetilação e antes da evaporação, seja adicionada de uma quantidade equimolar de ácido N-acetilo-D,L-a- aminocarboxílico em relação ao ácido L-a-aminocarboxílico separado. Após a adição de uma quantidade correspondente de ácido N-acetilo-D,L-a-aminocarboxílico relativamente ao ácido L-a-aminocarboxílico isolado, resulta uma solução, que consiste em termos formais em sal de ácido N-acetilo-D(L)-a- aminocarboxílico e ácido acético, e que consiste numa acidez de ácidos em equilíbrio com ácido N-acetilo-D(L)-a- 7

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L-i — aminocarboxílico e o sal correspondente ao ácido acético.

No âmbito da presente invenção, uma forma de execução do processo especialmente vantajosa é caracterizada por a solução antes da separação destilativa do ácido acético, ser adicionada por uma quantidade equimolar de ácido N-acetilo-D,L-a-aminocarboxílico relativamente ao ácido L-a-aminocarboxílico separado, e em que a solução é concentrada até a um valor de pH entre 3 e 6, de preferência entre 4,5 e 5,5, até à formação das agregações. Aqui, a solução é, preferencialmente, evaporada de forma adequada sob acção do vácuo a uma temperatura de cerca de 100 a 220°C até à formação das agregações. São preferidas temperaturas de 130 a 180°C. No precipitado, no qual o sal (de preferência o sal de sódio) do ácido N-acetilo-D(L)-a-aminocarboxílico possui um relativamente alto ponto de fusão, isto é, acima de cerca de 200°C, são suficientes temperaturas abaixo da temperatura de fusão, dado que na mistura de sais de ácido N-acetilo-D(L)-a-aminocarboxílico e de sais de ácido acético na forma de sólido, o ácido acético é destilado com a formação de sais de ácido N-acetilo-D(L)-a-aminocarboxílico. A já acima mencionada acetilação é executada convenientemente conduzindo os ácidos N-acetilo-D,L-a-aminocarboxílicos à hidrólise enzimática transformando-os em sais, em meio aquoso, e a solução antes da execução do passo d) é submetida a acetilação nos seus ácidos L-a-aminocarboxílicos sem a adição de outras bases, e adicionada de pelo menos 1,1 equivalentes mole de anidrido acético, em relação à quantidade residual de ácidos L-a-aminocarboxílicos. Aqui resulta de uma forma surpreendente, que depois da separação dos ácidos L-α-aminocarboxílicos como "água mãe" a solução resultante é de novo reintroduzida no 8

sistema para ser utilizada.

No âmbito da presente invenção foi verificado de forma surpreendente que a solução que resulta como "água mãe" a partir da variante do processo, da qual é isolado o ácido L- α-aminocarboxílico através da hidrólise com aciclase, por filtração e após concentração ou através de filtração através de uma forma de concentração, e que contém ao lado de sais de ácido N-acetilo-D(L)-α-aminocarboxílico uma quantidade de acetato equimolar ao ácido L-a-aminocarboxílico formado, bem como restos de ácido L-a-aminocarboxílico, pode ser levada a uma forma, sem isolamento dos vestígios de ácido L-a-aminocarboxílico e dos vestígios de acetato, que poderá ser utilizada outra vez ha hidrólise da aciclase. Assim obtêm-se ácidos L-a-aminocarboxílicos opticamente activos a partir os correspondentes ácidos D,L-a-aminocarboxílicos racémicos de uma forma significativamente mais eficiente. A solução resultante como "água mãe" e tratada de acordo com a presente invenção com outra hidrólise de aciclase, pode possuir diferentes composições. Pode-se tratar assim de uma solução de arranque inicial do processo. Também é possível, que como "água mãe" resulte uma solução que já tenha sido introduzida no circuito mais que uma vez. Finalmente a "água mãe" também abrange aquelas soluções que resultam da reunião de diferentes soluções, por exemplo, de diferentes passos de hidrólise enzimática paralelos, em soluções de hidrólise.

Em qualquer dos casos verifica-se preferencialmente uma determinada composição. Esta existe, após um determinado tratamento, numa determinada forma. 0 tratamento específico abrange o ajustamento do pH da solução com uma base a um valor de 4 a 8, de forma que os ácidos N-acetilo-D, L-a- 9

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aminocarboxílico existam na forma de seus sais em solução aquosa. De forma conveniente o valor do pH encontra-se entre 6 e 8. É vantajosa a utilização de soluções básicas diluídas para o ajustamento do valor do pH. 0 tratamento abrange, para além disso, a hidrólise enzimática selectiva dos ácidos N-acetilo-L-a-aminocarboxílicos e a separação dos ácidos L-a-aminocarboxílicos. Imediatamente após o tratamento, isto é, desde o momento após a separação dos ácidos L-a- aminocarboxílicos, a "água mãe" encontra-se numa solução com, de preferência, 5% em peso de ácido L-α-aminocarboxílico não separado, até 40% em peso com sal de ácido N-acetilo-D(L)-a-aminocarboxílico e até 15% de acetato, em que todas as indicações de peso se referem ao peso total da solução aquosa ("água mãe").

Um outro aspecto do processo de acordo com a presente invenção, consiste na transformação do ácido N-acetilo-D,L-a-aminocarboxílico obtido do processo, no sal de sódio, utilizando o acetato de sódio existente na "água mãe".

Isto é possível, dado que no âmbito da presente invenção, foi inesperadamente verificado, que de uma solução que contenha quantidades equimolares de ácido N-acetilo-D,L- α-aminocarboxílico e acetato de sódio, se pode destilar rapidamente e completamente o ácido acético, sem se promoverem as reacções secundárias desvantajosas.

Para aplicar este processo à "água mãe" resultante da hidrólise dos racematos, é necessário em primeiro lugar, acetilar os aminoácidos livres existentes na "água mãe". A execução da acetilação revelou-se muito especialmente conveniente e particularmente vantajosa, quando decorre com a adição de pelo menos 1,5 equivalentes, mas melhor, 10

entre 1,7 e 2,0 equivalentes de anidrido acético, era relação à quantidade residual, que se encontra em solução, de ácido L-a-aminocarboxílico, sem adição de base.

Se a acetilação decorrer com uma adição de menos de 1,1 equivalentes de anidrido acético, existe o perigo de ocorrer uma transformação incompleta de ácido L-a-aminocarboxílico (sais) em composto N-acetilado. Quando se utilizam mais de 3,0 equivalentes, o equilíbrio dos compostos é desfavorável, uma vez que uma grande quantidade de anidrido acético não é utilizada. Para além disso, o perigo de reacções secundárias é significativamente maior.

Uma vez que a presente invenção proporciona a introdução no circuito de todos os compostos, a mistura de compostos resultante depois da separação do ácido acético, pode ser de novo utilizada. É especialmente vantajoso, racemizar e dissolver em água sem mais qualquer aditivo, o sal de ácido N-acetilo-D(L)-aminoácido resultante após concentração e submete-lo a hidrólise enzimática do racemato. Em contraponto com os processos conhecidos até hoje, o processo de acordo com a presente invenção possui a vantagem, de não se ter de separar em primeiro lugar os iões de sódio, que em geral surgem na forma de sais de ácidos minerais, e em que os sais de sódio de ácidos minerais eliminados não têm de ser tratados nas águas redíduais. Para além disso a forma de execução de acordo com a presente invenção economiza nova formação de sais, que são formados segundo processos conhecidos da literatura, e em que os novos iões de sódio resultantes da neutralização dos ácidos N-acetilo-D(L)-a-aminocarboxílicos são introduzidos no sistema. Relativamente ao tratamento em permutadores de iões, o processo de acordo com a invenção possui a vantagem de durante a evaporação dos sais de sódio, isto é, a um pH entre 3 e 8, em comparação com 11 Γ

ΐ a evaporação de uma mistura de ácido N-acetilo-D(L)-cc-aminocarboxílico/ácido acético, que possui um pH de cerca de dois, a hidrólise dos acetilamonoácidos ser significativamente reduzida, minimizando a formação de produtos secundários. A racemização dos sais de N-acilo-D(L)-aminoácidos resultantes do processo de acordo com a presente invenção é fundamentalmente possível de acordo com processos habituais conhecidos dos especialistas.

De preferência decorre por agregação através de aquecimento a temperaturas mais altas que a temperatura ambiente, de preferência sob adição de uma quantidade catalítica de anidrido acético. Em comparação com a racemização descrita em EP 0 175 840, os N-acetilo-D(L)-aminoácidos livres formam uma quantidade de produtos secundários significativamente inferior (em especial dipeptídeos acetilados).

Para além disso é possível executar a racemização dos sais de ácidos N-acetilo-D(L)-aminoácidos em solução, de acordo com o descrito no documento JP OS 138603/76.

Neste caso a racemização executa-se de uma forma vantajosa antes da adição de ácido N-acetil-D,L-a-aminocarboxílico e antes da concentração para a agregação. O processo de acordo com a presente invenção pode também utilizar, de forma vantajosa, a solução aquosa de ácido N-acetil-D(L)-α-aminocarboxílico resultante do permutador de iões e ácido acético.

Após se ter atingido a neutralização, de acordo com o 12

estado da técnica, depois da racemização (após um tempo de permanência), a agitação com uma solução aquosa de hidróxido de metal alcalino ou solução de amónia, é coresponsável por uma formação favorável de produtos secundários não previsível, por pelo menos uma parte dos ácidos N-acetil- D(L)-α-aminocarboxílicos ser transformada nos correspondentes sais, ao lado de uma redução da hidrólise, por evaporação e através da modificação associada à composição da mistura a racemizar.

Em especial pode-se presumir que isto poderá conduzir a uma mais significatica estabilidade térmica dos sais em comparação com ácidos acetilacarboxílicos livres.

No âmbito da presente invenção, a racemização de sal de ácido N-acetil-D(L)-α-aminocarboxílico ou de uma mistura, que possui este sal em conjunto com os ácidos correspondentes, decorre de uma forma especialmente conveniente num estado "não aquoso". Aqui, entende-se, de acordo com a presente invenção, que a racemização não decorre em meio de solução aquosa. A absoluta ausência de água não é contudo, como já se mencionou acima, uma condição para a condução com sucesso do processo de acordo com a presente invenção.

Sob a designação de pelo menos uma parte de ácidos N-acetil-D(L)-α-aminocarboxílicos nos correspondentemente associados sais de ácidos N-acetil-D(L)-a-aminocarboxilicos entende-se, que durante a racemização existe uma mistura de ácido livre e sal ou apenas sal.

Desde que a mistura de sal e ácido seja utilizada para a racemização, a mistura de racemização pode ser obtida, por exemplo, através de mistura das substâncias puras correspondentes. 13 Γ

Numa forma de execução de acordo com a presente invenção, adiciona-se contudo uma solução aquosa de ácido N-acetil-D(L)-α-aminocarboxílico, eventualmente na presença de ácido acético com uma base (de preferência NaOH) . Aqui alcança-se ou ajusta-se a um valor de pH nunca superior a 8.

De preferência, ajusta-se uma solução aquosa de ácido ácido N-acetil-D(L)-α-aminocarboxilico ou uma mistura deste com o correspondente sal de ácido N-acetil-D(L)-<x-aminocarboxílico em solução aquosa, a um valor de pH de 2-8, de preferência de 4-8, sendo especialmente preferido 4,5-5,5.

Com o ajustamento numa determinada gama ou valores de pH, não se transforma apenas uma quantidade significativa de ácidos livres nos sais respectivos, mas também em simultâneo, através da relação alcançada, atinge-se uma relação vantajosa para uma velocidade de racemização de interesse para racemização térmica. 0 valor de pH ajustado para o processo de acordo com a presente invenção de 2-8, vantajosamente de 4-8 e de prefreência de 4,5-5,5, reduz consideravelmente o perigo de hidrólise do sal de ácido N-acetil-D(L)-a-aminocarboxílico em comparação ao ácido N-acetilo-aminocarboxílico e assim a formação de produtos secundários (N-acetildipeptideos) , de forma que mesmo tempos maiores de permanência, em particular, temperaturas superiores, quase não influenciam negativamente o rendimento. 0 valor de pH é ajustado de preferência entre 4,5-5,5, porque nesta gama de valores de pH o efeito do tampão é maior.

Para o ajuste do valor desejado de pH, pode-se fundamentalmente utilizar bases habituais conhecidas do especialista, que formam sais adequados de ácidos N-acetil-D,L-a-aminocarboxilicos. De preferência encontram-se as 14

soluções básicas de metais alcalinos. Muito especialmente preferido é a utilização de NaOH, porque o ajuste do pH com soluções básicas de sódio é, do ponto de vista técnico, significativamente facilitada. A solução com o pH ajustado com base de acordo com a presente invenção, é evaporada, numa forma modificada do processo, obtendo-se um resíduo quando se leva à secura, obtendo-se um sólido fino, ou em solidificação.

Assim constitui uma vantagem, se o resíduo quer numa forma em solidificação ou na forma de sólido seco, é adicionado de anidrido acético sob aquecimento para se proceder á racemização.

Se se tratar de uma substância a racemizar sólida, é vantajosa a adição de uma quantidade catalítica de anidrido acético, dado que assim a velocidade da racemização é significativamente aumentada. A agregação do ácido N-acetil-D(L)-α-aminocarboxílico e o aquecimento do sólido decorre de forma vantajosa em atmosfera de azoto. A agregação e o aquecimento do agregado, podem decorrer contudo sem gás de protecção ou em vácuo.

Apesar da utilização de um agregado para racemização ser muito vantajosa, revelou-se para além disso inesperado, que não é efectivamente necessário para a execução do processo de acordo com a presente invenção que para a racemização, seja necessário obter um agregado de sal de acetilaminoácido. Caso o ponto de fusão do sal seja muito elevado, é possível misturar o sólido com a quantidade necessária de anidrido acético sendo esta mistura aquecida a temperaturas inferiores ao ponto de fusão do sal de anidrido acético. Através do anidrido acético adicionado, pode-se formar um agregado 15 (Ρ ί— Κ-—^ parcial, que é suficiente para a racemização.

De acordo com este processo podem ser racemizadas, por exemplo, acetilo-fenilalanina de sódio e acetilo-valina de sódio a temperaturas de 160°C. A quantidade de anidrido acético a adicionar, não é critica, no âmbito da presente invenção. De preferência adiciona-se o agregado ou o parcialmente agregado sob forte agitação com 2-10% em peso, de preferência 2-6% em peso de anidrido acético, em relação à soma de ácido N-acetilo-D(L)-α-aminocarboxílico e sal de ácido N-acetilo-D(L)-a-aminocarboxílico. A temperatura que é utilizada para a racemização, deve ser a mais alta possível, sem prejudicar fortemente as substâncias ou provocar reacções secundárias.

Se estes pré-requisitos tornarem possível a obtenção de um agregado, o agregado é racemizado, de forma vantajosa, depois de aquecido a uma temperatura, que seja 5 a 10°C inferior à temperatura de fusão dos respectivos ácidos N-acetilo-D(L)-α-aminocarboxílico ou dos correspondentes sais, em que a trmperatura, dependendo dos casos, pode ser maior.

Caso se verifique que o ponto de fusão das substâncias constituintes obtidas, não possibilite um agregado total, é preferível, escolher uma temperatura de racemização numa gama de 100 a 220°C, de preferência, 130-180°C. Estas gamas preenchem, em geral, todas os pré-requisitos estabelecidos.

Para o tratamento posterior do racemato, podem-se utilizar quaisquer variantes de processo conhecidas habitualmente pelo especialista. De preferência, os agregados 16

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L~^ ou os parcialmente agregados, são retomados em água, após ter terminado o aquecimento, sendo depois submetidos ao tratamento seguinte.

De acordo com os processos de acordo com a presente invenção, podem ser obtidos inúmeros ácidos a-aminocarboxílicos. A estes compostos obteníveis com sucesso, entre outros, pertencem os compostos de fórmula I R1R—C-C* i v .0

NH

O—H em que R1 significa hidrogénio ou Ci-4—alquilo, R2 significa, hidrogénio, alquilo, alquilo substituído, arilo, arilo substituído, hetero-arilo, arilalquilo, hetero-arilalquilo, ciclo-alquilo, ou ciclo- alquilalquilo, em que cada um dos os grupos mencionados, por sua vez, pode ser substituído e/ou pode conter heteroátomos, ou R1 e R2 em conjunto com um átomo de C que os liga, podem formar um anel de 3 a 7 membros, R3 significa hidrogénio ou Ci-4—alquilo, ou R2 e R3 em conjunto com um átomo de N e um átomo de C que os liga, podem formar um anel saturado de 4 a 7 membros, que eventualmente pode conter um heteroátomo.

Os grupos alquilo podem ser lineares ou ramificados, de preferência são cadeias de C1-C12, em cadeia linear, em particular de C3-C12 em cadeia ramificada, especialmente preferidas são tamanhos de cadeia de Ci-6 em cadeia 17 Γ linear, em particular, C3-6 em cadeia ramificada. Por exemplo, indicam-se metilo, etilo, propilo, isopropilo, butilo, iso-octilo, dodecilo.

Estes grupos alquilo são de preferência substituídos através de 1 - 3 grupos amino, hidróxilo, halogéneo, guanidino, ureia, carbóxi, carboxamida e/ou alcóxicarbonilo.

Os grupos arilo podem ser de preferência, fenilo ou grupos fenilo substituídos.

Os grupos arilo substituídos são de preferência grupos, mono-, di- ou tri-halogéneos, mono-, di-ou tri-hidróxilos, mono-, di- ou tri-alquilfenilo, em que o halogéneo significa flúor, cloro ou bromo, alquilo significa Ci-4-alquilo, de preferência, metilo ou etilo.

Os grupos hetero-arilo são de preferência sistemas de 5 ou 6 membros no anel com 1-2 heteroátomos no anel, que podem ser 0, N ou S. 0 grupo arilalquilo é de preferência benzilo. Ciclo-alquilo e ciclo-alquilmetilo são de preferência sistemas em anel em C3-7.

De preferência os aminoácidos são alanina, valina, leucina, isoleucina, prolina, triptofano, fenilalanina, metionina, serina, tirosina, treonina, cisteína, asparagina, glutamina, histidina, cistina, citrulina, homocisteína, homoserina, hidróxiprolina, ornitina, norvalina, bem como derivados dos aminoácidos acima mencionados. Especialmente preferidos são a metionina, valina, fenilalanina, e/ou norvalina. Distingue-se especialmente a obtenção de L-metionina. 18 Γ

U A presente invenção é elucidada em maior detalhe com os Exemplos seguintes. Todos os dados percentuais, significam, se nada se indicar em contrário, percentagem em peso.

Exemplo 1: Preparação de N-acetilo-D,L-metionina

Quantidades diferentes de D,L-metionina foram dissolvidas em 100 mL de ácido acético, sendo a solução ligeiramente aquecida em banho de óleo, e adicionada de 1,1 equivalentes de anidrido acético. Após 5 minutos, a mistura foi concentrada a vácuo, num banho à temperatura de 100°C. 0 teor em N-acetilo-D,L-metionilo-D,L-metionina (Ac-Met-Met) foi determiando por HPLC (cromatografia líquida de alta eficiência). Os resultados desta experiência estão resumidos na tabela seguinte: D,L-Metionina Acido acético Anidrido acético Temperatura Ac-Met-Met 7,5 g (50 mmole) 100 mL 5,6 g (55 mmole) CD O o O 1,8% 7,5 g (50 mmole) 100 mL 5,6 g (55 mmole) O 0 LO 1,8% 14,9 g (100 mmole) 100 mL 11,2 g (110 mmole) tD CJ1 O O j _1 3,2% 26,1 g (175 mmole) 100 mL 19,6 g (192 mmole) 95 °C 5, 9% 37,3 g (250 mmole) 100 mL 28,1 g (275 mmole) 95 °C 7,8%

Exemplo 2: Preparação de N-acetilo-D,L-metionina sob condições técnicas 373 g (2,5 mole) de D,L-metionina foram dissolvidos em 5 L de ácido acético a 90°C e adicionados de 281 g (2,75 mole) de anidrido acético. A temperatura aumentou então para 95°C. Após 10 minutos do final da reacção, a solução foi concentrada num evaporador Sambay a 170°C a 9 mbar. Obtiveram-se 427 g de um óleo viscoso, que solidifica sob arrefecimento. Após análise por HPLC (cromatografia líquida 19 u Γ de alta eficiência) obteve-se um produto constituído por 92,3% de acetilo-D,L-metionina e 3,4% de Ac-Met-Met.

Exemplo 3: Preparação de N-acetilo-D,L-valina

11.7 g (0,10 mole) de D,L-valina foram dissolvidas em 100 mL de ácido acético, adicionando-se a 90°C, 11,2 g (0,11 mole) de anidrido acético. Após 10 minutos, a mistura foi concentrada a 15 mbar e a 100°C. Após análise por HPLC (cromatografia líquida de alta eficiência), o resíduo cristalino era constituído por 95,6% de acetilo-D,L-valina e 2,8% de N-acetilo-D,L-valilo-D,L-valina.

Exemplo 4: Preparação de N-acetilo-D,L-norvalina 11.7 g (0,10 mole)de D,L-valina foram transformados de acordo com o Exemplo 3. Após análise por HPLC (cromatografia líquida de alta eficiência), o resíduo cristalino era constituído por 95,2% de acetilo-D,L-norvalina e 4,1% de N-acetilo-D,L- norvalilo-D,L-norvalina.

Exemplo 5: Remoção do ácido acético de uma mistura de N- acetilo-D,L-metionina e acetato de sódio 38,2 g (0,20 mole) de N-acetilo-D,L-metionina e 16,4 g (0,20 mole) de acetato de sódio foram ambos intensivamente misturados e aquecidos. A partir de cerca de 100°C, formam-se agregados. Os agregados foram aquecidos a 15 mbar durante 30 minutos a 150-180°C, sendo determinado o teor em ácido acético após arrefecimento. Os resultados estão resumidos na tabela seguinte: 20

V

\ι

t

Temperatura Ácido acético 150°C 5, 3% 160°C 4,3% 170°C 3, 0% 180°C 3, 0%

Exemplo 6: Remoção do ácido acético de uma mistura de N-acetilo-L-valina e acetato de sódio 79,6 g (0,50 mole) de N-acetilo-L-valina e 41,0 g (0,5 mole) de acetato de sódio foram dissolvidos, sob aquecimento, em 150 mL de água e concentrados até à secura a 100°C a 15 mbar. Partes do residuo sólido foram de seguida secos a diferentes temperaturas durante 30 minutos, tendo sido determinado o teor em ácido acético. Os resultados estão resumidos na tabela seguinte:

Temperatura Ácido acético 100°C 10, 4% 150°C 5, 5% 17 5°C 2,1% 200°C 1,7%

Exemplo 7: Remoção do ácido acético de uma mistura de N-acetilo-L-fenilalanina e acetato de sódio 103,6 g (0,50 mole) de N-acetilo-L-fenilalanina e 41,0 g (0,5 mole) de acetato de sódio foram dissolvidos, sob aquecimento, em 150 mL de água e concentrados até à secura a 100°C a 15 mbar. Partes do residuo sólido foram de seguida secos a diferentes temperaturas durante 30 minutos, tendo sido determinado o teor em ácido acético. Os resultados estão resumidos na tabela seguinte: 21 Γ\i

Temperatura Ácido acético 100°C 7,3% 150°C 3, 5% 175°C < 0,5%

Exemplo 8: Remoção do ácido acético de uma mistura de N-acetilo-D,L-norvalina e acetato de sódio 3,12 g (0,02 mole) de N-acetilo-D,L-norvalina e 1,64 g (0,02 mole) de acetato de sódio foram ambos intensivamente misturados e aquecidos. A partir de cerca de 110°C, formam-se agregados. Os agregados foram aquecidos a 15 mbar durante 30 minutos a 160°C. Após arrefecimento, a amostra continha 2,2% de ácido acético.

Exemplo 9: Comparação da estabilidade de N-acetilo-D,L- lOmetionina e do sal sódico de N-acetilo-metioninal 20 g de N-acetilo-D, L-metionina e 20 g de sal sódico de N-acetilo-D,L-metionina foram aquecidos a 150°C. A formação de N-acetilo-D,L-metionilo-D,L-metionina foi seguida por HPLC (cromatografia liquida de alta eficiência). Os resultados estão resumidos na tabela seguinte:

Tempo Ac-Met-OH Ac-Met-ONa 1 h 1, 7% 0, 1% 2 h 3, 8% 0,2% 5 h 8,8% 0, 4% 22 V f u

Exemplo 10: Racemização de N-acetilo-metionina-sódica no agregado 10 g de cada um dos (0,053 mole) N-acetilo-D(L)-metioninas, foram ajustados em solução com 8% em peso de solução básica de sódio a diferentes valores de pH, sendo evaporados a vácuo a um valor de 50 mbar até se tornarem agregados. De seguida aqueceram-se os agregados e adicionou-se sob forte agitação, anidrido acético. Estes agregados foram deixados durante um determinado tempo a esta temperatura, e retomados em água. Para se seguir a racemização, foi determinado o valor de rotação ([a]20D, c=l em água). Antes da racemização, este valor de rotação era de +21,3. Os resultados destas experiências estão resumidos na tabela seguinte:

Valor de pH Ac20 Temp. Tempo de permanência [a]20o Ac-Met-Met 5 2% 155°C 30 min 0 0,3% 4 2% 155°C 30 min +0,2 0, 8% 6 2% 155°C 30 min 0 0,2% 5 3% 110-120°C 30 min +0,5 0,05% 5 2% 180°C 10 min 0 0, 1% 5 2% 180°C 30 min 0 0,8% 8 3% 155°C 30 min 0 0,4% 5 6% 155°C 30 min 0 0,5% 1,6 2% 155°C 30 min 0 5,5%

Exemplo 11. Racemização de sal sódico de N-acetilo-L-fenilalanina

De forma análoga ao exemplo 7, preparou-se uma amostra de sal sódico de N-acetilo-fenilalanina, que se secou a vácuo a 150°C, que se misturou com anidrido acético e aqueceu-se. Para se seguir a racemização foi determinado o valor da rotação ( [a] 20d/· c=l em IN de HC1) . Antes da racemização, 23 este valor de rotação era de +21,6. Os resultados destas experiências estão resumidos na tabela seguinte:

Ac20 Temp. Tempo de permanência [a]20D 2% 140°C 15 min 9,0 2% 160°C 15 min 2,9 2% 180°C 15 min 1,9 5% 160°C 15 min 0 23 0°C 15 min 10, 8

Exemplo 12: Racemização do sal sódico de N-acetilo-L-valina

De forma análoga ao exemplo 6, preparou-se uma amostra de sal sódico de N-acetilo-valina, que se secou a vácuo a 150°C, que se misturou com anidrido acético e aqueceu-se. Para se seguir a racemização foi determinado o valor da rotação ([a]20D, c=l em IN de HCl) . Antes da racemização, este valor de rotação era de +11,9. Os resultados destas experiências estão resumidos na tabela seguinte:

Ac20 Temp. Tempo de permanência [a]20o 2% 140°C 15 min 10,2 2% 160°C 15 min 6, 5 2% 180°C 15 min 4,8 5% 160°C 15 min 1,6 5% 230°C 15 min 0 230°C 15 min 8,3

Exemplo 13: Pós acetilação de águas mães de N-acetilo-D(L)-metionina

Cada água mãe obtida depois da separação de L-metionina através de filtração, que continha por cada 100 g, 8,3 g (0,100 mole) de acetato de sódio, 19,3 g (0,089 mole) de 24 N-acetilo-D(L)-metionina sódica e 1,7 g (0,011 mole) de L-metionina, foram adicionadas com diferentes quantidades de anidrido acético a diferentes temperaturas. Em cada caso, após 30 minutos foram retomadas amostras, sendo determinado o teor de metionina com auxilio de HPLC (cromatografia liquida de alta eficiência). Os resultados estão resumidos na tabela seguinte:

Temp. Anidrido acético Metionina U) o 0 O — 9,0 Fl. -% 30°C 1,16 g (11,4 mmole) 2,9 Fl.-% 30°C 1,74 g (17,1 mmole) 1,2 Fl.-% u> o 0 Π 2,03 g (19,9 mmole) 0,6 Fl. -% 30°C 2,61 g (25,6 mmole) 0,2 Fl. -% O o O 1,16 g (11,4 mmole) 2,9 Fl.-% 60°C 1,74 g (17,1 mmole) 0,2 Fl.-% o o O 2,03 g (19,9 mmole) 0,0 Fl.-% v> o o O 1,16 g (11,4 mmole) 2,9 Fl. -% 90 0 C 1,74 g (17,1 mmole) 0,3 Fl. -% O o O 2,03 g (19,9 mmole) 0,1 Fl.-%

Exemplo 14: Reciclagem de uma água mãe de sal sódico de N-acetilo-D(L)-metionina 717 g (3,75 mole) de N-acetilo-D, L-metionina e 140 g (3,50 mole) de hidróxido de sódio foram dissolvidos em água, acertando-se até 1,5 L. 0 valor de pH da solução foi ajustado até pH 7 com uma solução básica de sódio a 50%. Após adição de 3,6 g de aciclase (actividade 31000 E/g) agitou-se 5 dias à temperatura ambiente. A suspensão foi arrefecida a 5°C, o precipitado filtrado, lavado com 300 mL de água fria e seco. Obtiveram-se 174 g (1,17 mole) de L-metionina. 0 filtrado (1800 g), contendo ao lado de 21,8% em peso de N-acetilo- 25

D(L)-metionina, 2,8% em peso de L-metionina, foi aquecido a 60°C e adicionado de 60 g (0,60 mole) de anidrido acético. Após 30 minutos, não foi possível determinar qualquer metionina. Foram adicionados 223 g (1,17 mole) de N-acetilo-D, L-metionina e concentrou-se em vácuo até 1200 g. Esta solução foi concentrada num evaporador Sambay a 170°C e a 10 mbar até 752 g. No agregado ainda quente foram agitados 15 g de anidrido acético, aqueceu-se a 140°C durante 10 minutos e dissolveu-se em água até 1,5 L. O valor da rotação da solução foi zero. 0 teor em dipeptídeo N-acetilado foi de 0,8% em relação a N-acetilo-metionina. Após o pH ter sido ajustado com uma solução básica de sódio a um valor de 7, esta solução foi de novo utilizada para a hidrólise com aciclase, como se descreve acima. Obtiveram-se 166 g (1,11 mole) de L-metionina.

Exemplo 15: Reciclagem de uma água mãe de sal sódico de N-acetilo-D(L)-norvalina 597 g (3,75 mole) de N-acetilo-D, L-norvalina e 140 g (3,50 mole) de hidróxido de sódio foram dissolvidos em água, acertando-se até 1,5 L. O valor de pH da solução foi ajustado até pH 7 com uma solução básica de sódio a 50%. Após adição de 3,6 g de aciclase (actividade 31000 E/g) agitou-se 5 dias à temperatura ambiente. A suspensão foi arrefecida a 5°C, o precipitado filtrado, lavado com 300 mL de água fria e seco. Obtiveram-se 157 g (1,34 mole) de L-norvalina. O filtrado (1393 g) , contendo ao lado de 22,5% em peso de N-acetilo-D(L)-norvalina, 3,1% em peso de L-metionina, foi aquecido a 60°C e adicionado de 64 g (0,62 mole) de anidrido acético. Após 30 minutos, não foi possível determinar qualquer norvalina. Foram adicionados 213 g (1,34 mole) de N-acetilo-D, L-norvalina e concentrou-se em vácuo até 950 g. Esta solução foi concentrada num evaporador Sambay a 170°C e a 10 mbar até 644 g. No agregado ainda quente foram agitados 26 13 g de anidrido acético, aqueceu-se a 140°C durante 10 minutos e dissolveu-se em água até 1,5 L. Uma determinação cromatográfica do excesso enantioméríco (ee) resultou numa relação D/L de 51,3% para 48,7%. O teor em dipeptideo N-acetilado foi de 1,2% em relação a N-acetilo-norvalina. Após o pH ter sido ajustado com uma solução básica de sódio a um valor de 7, esta solução foi de novo utilizada para a hidrólise com aciclase, como se descreve acima. Obtiveram-se 113 g (0,97 mole) de L-norvalina.

Lisboa, 24 de Julho de 2001

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Claims (8)

1. V

   t REIVINDICAÇÕES 1. Processo para a obtenção de ácidos L-a-aminocarboxílicos opticamente activos a partir dos correspondentes ácidos D,L-a-aminocarboxílicos, no qual a) os ácidos D,L-a-aminocarboxílicos são acetilados; b) os ácidos N-acetilo-L-a-aminocarboxílicos obtidos na mistura N-acetilo-D,L-a- aminocarboxílicos, são hidrolizados enzimaticamente em ácidos L-a-aminocarboxílicos; c) os ácidos L-a-aminocarboxílicos são separados da mistura, armazenados, formando uma solução, entre outros, com ácidos N-acetilo-D(L)-a- aminocarboxílicos e com um ácido L-a-aminocarboxílico formado, com uma quantidade equivalente de acetato; e d) o ácido N-acetilo-D(L)-a-aminocarboxílico obtido em solução racemiza, e é conduzido à hidrólise enzimática, caracterizado por a solução armazenada no passo c) ser de tal forma ajustada, para que se obtenha uma solução que é constituída substancialmente por sais de ácidos N-acetilo-D(L)-α-aminocarboxílicos e ácido acético livre equilibrada com acetato e ácidos N-acetilo-D(L)-a-aminocarboxílicos livres, em que se adiciona uma quantidade equimolar de ácido N-acetilo-D,L-a-arainiocarboxílico relativamente a ácido L-a-aminocarboxílico separado, e da qual se separa por destilação o ácido acético a um valor de pH de 3 a 8. 1 V

   u
2. 2. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a solução ser concentrada até ao agregado a um valor de pH de 4,5 e 5,5.
3. 3. Processo de acordo com as reivindicações 1 ou 2, caracterizado por o produto obtido depois da concentração, ser racemizado e ser conduzido à hidrólise enzimática do racemato.
4. 4. Processo de acordo com a reivindicação 3, caracterizado por o ácido N-acetilo-D-a-aminoicarboxílico hidrolisado na forma de sal ou em mistura em conjunto com ácidos livres, ser racemizado na presença de 1-10% em peso de anidrido acético a 100-220°C.
5. 5. Processo de acordo com a reivindicação 4, caracterizado por se racemizar a temperaturas entre 130 e 180°C.
6. 6. Processo de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado por a hidrólise enzimática dos ácidos N-acetilo-D,L-a-aminocarboxilicos decorrer em meio aquoso na forma de sais, e por a solução antes de se efectuar o passo d) ser submetida a acetilação nos seus ácidos L-a-aminocarboxilicos sem a adição de outras bases, e adicionada de pelo menos 1,1 equivalentes mole, em relação à quantidade residual de ácidos L-a-aminocarboxilicos, de anidrido acético.
7. 7. Processo de acordo com a reivindicação 6, caracterizado por a solução para acetilação do ácido L-a- aminocarboxílico não separado ser adicionada com até 3,0 equivalentes de anidrido acético a um valor de pH entre 4 e 8 em relação ao ácido L- α-aminocarboxílico, de forma 2 que a solução resultante possa ser utilizada para a hidrólise enzimática.
8. 8. Processo de acordo com qualquer das reivindicações anteriores caracterizado por serem obtidas L-metionina, L-valina, L-fenilalanina e/ou L-norvalina. Lisboa, 24 de Julho de 2001 O AGENTE OFICIAL DA PROPRIEDADE INDUSTRIAL

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