DE2443109C2 - Verfahren zur Gewinnung von L-Phenylalanin-methylester - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung von L- Phenylalanin- meihyiesier durch optische Aufspaltung des betreffenden DL-Phenylalaninesters.

L-Phen^v!ai2ni!i-niciiiⁱ'lesier sind bcvozugtc Ausgangsstoffe für die Herstell'uig bestimmter Süßungsmittel, wie in US PS 34 92 131 beschrieben. Bisher waren diese Ausgangsmaterialien jedoch nur schwierig und 2s kostenaufwendig zu erhalten. Wegen des Fehlens geeigneter asymmetrischer Syntheseverfahren hat man bisher die DL-Verbindungen aufgespalten.

Frühere Verfahren benutzten Aufspaltungsmittel, welche von Aminosäuren abgeleitet waren, die ver- to schieden von den aufzuspaltenden sind, wie von Kalo und Tsuchiya. Agr. Bk>L Chem, 26. 467 und 473 (1962) oder in Chem. Abstracts 78.1973.58 800 beschrieben In letzterem wird ein Verfahren zur Aufspaltung von D^-Phenylalaninestem unter Verwendung von D- oder v, L-Pyroglutaminsäure als Aufspaltungsmittel beschrieben. Die Verwendung von Aufspaltungsmitteln, die von Aminosäuren abgeleitet sind, die verschieden von den aufzuspaltenden sind, bietet nicht die diversen Möglichkeiten der Ausnutzung der sich bildenden Nebenprodukte. wie es bei der Verwendung gleicher Aminosäuren, insbesondere nach dem erfindungsgemäBen Verfahren, möglich isL Außerdem lassen sich dabei nicht so einfach so reine Produkte erhalten, wie es erfindungsgcmaß der hall ist. Als eine Ausnahme wird in Roczniki. 4) Chem. 40.1895 (1966). die Aufspaltung des t- Butylesters von DL-Phcnylalanin mit N-Carbobenzoxy-L-phenylalanin beschrieben. |cdoch ist die dabei verwendete Urcthan-artige Carbobenzoxygruppe unerwünscht wc gen ihrer gefährlichen Herstellung aus Phosgen und « Benzylalkohol Außerdem ist es vom wirtschaftlichen Standpunkt aus nicht erwünscht, cm Derivat des L- Phenylalanin als Aufspaltungsmittcl /u verwenden, weil seine Verwendung als Ausgangsstoff für die Herstellung von Süßungsmittel es sehr wenvoil machL r> Sogar geringe Verluste an Aufspaltungsmiitcl würden erhebliche zusätzliche Kosten verursachen.

r'rfindungsgcmäß wird ein ökonomisches und einfaches Verfahren /ur Gewinnung von 1- Phenylalanin meihylester aus I)I. Phenylalanin-melhytester zur Ver- ho fugling gestellt. Dieses Verfahren bedient sich eines Derivats des D-Phenylalanin, närilich N-Acetyl-D-phcnylalanin. des unerwünschten Isomeren bei der Herstellung von Süßungsmittel, als Aufspaltungsmittcl und benutzt geeignete Derivate für die Rückführung im μ Kreislauf, wodurch die Gesamtkosten gering gehalten werden. Durch die Verwendung von N-Acetyl-D-phcnylalanin. das mit dem I. Phenylalanin mcthylcstcr ein unlösliches Salz bildet, wird durch das erfindungsgema-Be Verfahren die Reinheit des L-Isomeren sichergestellt.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß man

A. DL-Phenylalanin-methylester in Wasser oder einem Alkanol mit 1 bis4 C-Atomen mit N-Acetyl-D-phenyialanin umsetzt das hierbei erhaltene Salz aus N-Acetyl-D-phenylalanin und L-Phenylalaninmethylester isoliert und

B. daraus in an sich bekannter Weise L-Phenylalaninmethylester freisetzt

Die Bildung des kristallinen D-L-Salzcs von N-Acetyl-D-phenylalanin mit L-Phenylalanin-methylester ist überraschend und nicht naheliegend. Hierzu wird verwiesen auf RocznikL Chem. 40. 1895 (19^). wonach sich das L-L-SaIz aus N-Carbobenzoxy-L-pnenylalanin und dem t-Butytester von L-Phenylalanin bildet Die erfindungsgemäße Salzbildung ist sehr vorteilhaft, da sie erlaabi, das N Acetyl D Phsr.ybiar.in ab Aufspaltung* mittel zu verwenden, wodurch erhebliche Kosteneinsparungen gegenüber der Verwendung des L-Isomeren bewirkt werden. Es braucht also das gewünschte L-isomere von Phenylalanin in dem Verfahren nicht verwendet zu werden. Außerdem ergibt die Kristallisation des D-L-Salzes. nach Zerlegung und Abtrennung, ein reines Produkt, das aus dem L-Phenylalanin-methy lester besteht.

Ein typischer Verfahrensgang ist der folgende: N-Acetyl-D-phenylalanin wird in einem geeigneten Lösungsmittel, z. B. Methanol oder Wasser, mit DL-Phenylalanin-methylester umgesetzt und ergibt das kristalline N-Acetyl-D-phenylalaninsalz des L-Phenylalanin-methylesters. Dieses Salz wird vom Filtrat getrennt mit wäßriger Salzsäure zerlegt und ergibt N-Acetyl-D-phenylalanin als Rückstand und L-Phenylalanin-methy lesierhydrochlond in Lösung. Nach dem Filtrieren wird das Lösungsmittel vom Filtrat entfernt, und man erhält das Hydrochlond des L-Phenylalaninmethylesters. Man kann auch das N-Acetyl-D-phcnyla laninsalz des L Phenylalanin-me thy !esters in wäßrigem Kaliumcarbonat lösen und mit Äther extrahieren. Das D-Amid bleibt in der wäßrigen Phase und der L-Ester in der organischen Phase. Nach der Phasentrennung wird die ätherische Lösung mit Salzsäure-Isopropanol angesäuert und es schlägt sich das Hydrochlond des L- Phcnylalanin-methytesters nieder.

Die erfindungsgemäßen Ausgangsi'offe können nach in Form ihrer Salze verwendet werden, ohne daß dadurch die Durchführbarkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens beeinträchtigt wird. Zum Beispiel kann das Hydrochlond des DL-Phenylalanin-methylesters zusammen mit dem Natriumsalz des N-Acetyl-D-phenylalanin verwendet werden.

Nachdem man das D-L-SaIz erhalten hat können übliche chemische Methoden zur Trennung in die individuellen Bestandteile angewendet werden. Zerlegung des Sal/cs mit wäßriger Salzsäure gibt zufriedenstellende Ergebnisse. Es kann auch eine wäßrige l-ösung des Salzes mit einer Base, wie z. B. Natriumcarbonat, /usammcngegeben werden; dann trennt man, säuert an und erhält die gewünschten Komponenten. Der L-Phcnylalanin-mcthylcstcr kann auch bequem als Salz. λ B. als Hydrochlorid. getrennt werden.

Nach einer weiteren Ausbildung des erfindungsgemäBen Verfahrens werden die Nebenprodukte des

Aufspaltungsverfahrens im Kreislauf geführt was das Verfahren noch vorteilhafter werden läßt. Der nach Abtrennung des D-Amid-L-estersalzes in Lösung bleibende D-Phenylalanin-methylester kann razemisiert werden und ergibt das Ausgangsmaterial DL-Ester. Die Razemisierung wird vorzugsweise mit einem Alkalimetallalkoxid in dem entsprechenden Alkanol als Lösungsmittel durchgeführt. Als Alkalimetalle kommen z. B. in Betracht Lithium, Natrium und Kalium. Die in Rede stehenden Alkanole haben Ibis 4 Kohlenstoffatome und sind z. B. Methanol. Äthanol und t-Butanol. Typische Alkoxidgruppen haben 1 bis 4 Kohlenstoffatome und sind z. B. Methoxid, Äthoxid, t-Butoxid. So wird z. B. D-Phenylalanin-melhy!ester am Rückfluß mit Natriummethoxid in methanolischer Lösung behandelt und ergibt DL-Phenylalanin-methylester. Es ist nicht nötig, die Umsetzung bei Rückflußtemperatur durchzuführen. Bei niedrigeren Temperaturen geht jedoch die Razemisierung langsamer vor sich. So beansprucht z. B. die vollständige Razemisierung des D-Phenylalaninmethylesters ungeaJir 2 Tage bei Zimmertemperatur, jedoch nur etwa 2^!6 Stunden bei RückflaSienipcraiuf. Es ist im allgemeinen wünschenswert eine Alkoxidgruppe und ein Alkanol zu wählen, die dein zu razemisierenden Methylester entsprechen Wenn L-Phenylalaninmethylester anwesend ist wird ei ebenso razemisiert und kann im Kreislauf zurückgeführt und als DL-Ester-Ausgangsstoff verwendet werden.

Es kann auch das N-Acetyl-D-phenylalanin. das aus der Zerlegung des N-Acetyl-D-phenylalaninsalzes des L-Phenylalanin-methylesters erhalten wird, im Kreislauf zurückgeführt werde and dann als AusgangsAufspaltungsmittel verwendet werden.

Es kann auch, was aber weniger bevorzugt ist der D-Phenylalanin-methylesler hydro^isiert -and dann acetyliert werden, wodurch man das N-Acetyi-pnenylalanm als Aufspaltungsmittel erhält Da größere Mengen von N-Acetylderivaten im Verfahren nicht verlorengehen, wird gewöhnlich nur ein Teil der in diesem Alternativverfahren gewonnenen N-Acelyldenvate verwendet werden. Daher können die N-Acetyl-D-phenylalanine auch zu den entsprechenden DL-Derivaten ra/emisiert werden, dann hvdrohsiert und verestert werden und ergeben zusätzliche Mengen DL- Phenylalanin -methylester.

Ein weiterer und besonders überraschender Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt in der unerwarteten Reinheit des Salzes des D-Amid-L-esters. der erhalten wird, wenn Wasser während der Salzbildung als Lösungsmittel verwendet wird. Das unmittelbar aus der Reaktionsmischung erhaltene Salz ist von solcher Reinheit daß es nicht umkristallisiert zu werden braucht und sofort zersetzt werden kann, um den gewünschten L-Phenylalanin-methylester zu erhalten.

Temperaturen und Reaktionszeiten sind nicht kritisch und können entsprechend den allgemeinen chemischen Herstelluflgstechniken gewählt werden. Es hat sich herausgestellt daß Lösungsmittel, wie Wasser und Alkanole. mit 1 b« 4 C-Atomen (wie z. B. Methanol. Äthanol und t-Butanol) erforderlich für die Bildung des D- L-Salzes sind. Im allgemeinen bildet sich das Salz bei Zimmertemperatur, jedoch nicht ausnahmslos.

Die hier beschriebene Verfahrensweise für die Bildung des Salzes aus N-Acctyl-D-phenylalanin und L-Phenylalanin-methylester kann auch angewendet < werden, um das Salz der Spiegelbildisomeren zu erhalten. Wenn man DL-Phcnylalanin-methylester mit N-Acctyl-L-phenylalanin umsetzt, erhält man

aus N-Acetyl-L-phenylalanin und D-Phenylalanin-methyiester. Das Salz kann auf übliche Weise zerlegt werden, und man erhält den reinen D-Phenylalanin-methylester. Dieser kann hydrolysiert und acetyliert werden und ergibt so für das vorliegende Verfahren verwendbares Aufspaltungsmittel.

Je nach der Verfügbarkeit der Ausgangsmaterialien können andere Verfahren zu ihrer Herstellung angewendet werden. Zum Beispiel kann DL-Phenylalanin in N-Acetyl-DL-phenylalanin mittels eines geeigneten Acetylierungsmittels umgewandelt werden. Dann wird das acetylierte Derivat mit L-Phenylalanin-methylester umgesetzt und ergibt das Salz des N-Acetyl-D-phenylalanin und des L-Phenylalanin-methylesters. Die darauffolgsnde Zerlegung des Salzes ergibt reines N-Acetyl-D-phcnylaianin, das als Aufspaltungsmittel verwendet werden kann. — In ähnlicher Weise kann der D-Phenylalanin-mcthylester verwendet werden, um N-Acetyl-L-phenylalanin zu erhalten, das seinerseits verwendet wird für die Herstellung von D-Phenylalanin-methylester aus den entsprechenden DL-Verbinduiigcn. Der D-Phenyiaianin-methyiester kann hydrolysiert und acetyliert werden und ergibt N-Acetyl-D-phenylalanin.

Die folgenden Beispiele sollen die Erfindung näher erläutern. In den Beispielen werden die Temperaturen in ⁰C und die Stoffmeneen in Gewichtsteüun angegeben, wenn nicht Volumenteile ausdrücklich genannt sind. Die Werte der spezifischen Drehung wurden bei Zimmertemperatur ermittelt

Beispiel 1

A. 10,4 Teile N-Acetyl-D-phenylalanin wurden in 40 Teilen Methanol gelöst und dann mit 17,9 Teilen DL-Pheny!alanin-methylester behandelt Es bildete sich sofort ein Niederschlag. Dann wurden weitere 60 Teile Methanol zugegeben. Die Mischung wurde dann filtriert und der verbleibende Feststoff wurde mit weiterem Methanol gewaschen und dann getrocknet. Umkristallisation aus Methanol <~rgab Jzt kristalline N-Acetyl-D-phenylalaninsalz des I -Phenylalanin-methylesters mit einem Schmelzpunkt von etwa 170—172° und [λ]/, - 33 J° in Wasser fc = 05).

B/a) 03 Teile des N-Acetyl-D-phenylalaninsalzes des L-Phenylalanin-methylesters wurden in 5 Teilen heißem Wasser gelöst. Dann wurden 02 Volumenteile konzentrierte Salzsäure zugefügt und die Mischung wurde gefiltert, wobei N-Acetyl-D-phenylalanin als Feststoff zurückgehalten wurde und rohes L-Phenylalanin-methylesterhydrochlorid im Ritrat blieb. Das Ritrat wurde zur Trockne eingedampft und das Hydrochlond des L-Phenylalanin-me»hylesters wurde dann in Wasser gelöst. Oa η π wurde zunächst Natriumcarbonat zugegeben und später Äther. Der Älherextrakt wurde abgetrennt und angesäuert. Es wurde erhalten das Hydrochlond des L-Phenylalanin-methylesters. Nach Umkristallisieren aus Methanoi ergab sich [<x\p + 35.7° in Äthanol (c = 2\

B/b) Eine Lösung von 2.0 Teilen des S-Acetyl-D-phenylalaninsaizes des L-Phenylalanin-methylesiers in 20 Teilen Wasser wurde unter Rühren mit 34 Teilen Kaliumcarbonat behandelt Es bildeten sich eine ölige und eine wäßrige Schicht. Die Mischung wurde mit Äther extrahiert. Die wäßrige Schicht die N-Acetyl-D-phenylalanin enthielt wurde abgetrennt, angesäuert mit Salzsäure und ergab nach Abkühlung und Filtrieren N-Acelyl-D-phenylalanin. Die Ätherschicht wurde über wasserfreiem Natriumsulfat getrocknet und dann mit

Salzsaure/Isopropanol angesäuert. Der sich bildende Feststoff wurde abfiltriert und wieder in Methanol gelöst. Die Zugabe von Äther ergab Kristalle des Hydrochlorids des L-Phenylalanin-methylesters, identisch mit dem Verfahrensprodukt gemäß Beispiel B/a. -, [λ]ο + 35° in Äthanol (c = 2).

Beispiel 2

5,0 Teile D-Phenylalanin-methylester, gelöst in 80 Teilen Methanol, wurden bei Zimmertemperatur mit in 030 Teilen Natriummethoxid behandelt. Die Mischung wurde schnell auf Rückflußternperatur aufgeheizt und bei dieser Temperatur etwa 2'/> Stunden lang gehalten. Dann ließ man die Reaktionsmischung abkühlen, säuerte sie mit konzentrierter Salzsäure auf pH 2 an und ι ■. dampfte sie zur Trockene ein. Der kristalline Röckstand wurde mit Wasser aufgenommen, und Natriumcarbonat wurde zugefügt Dann wurde 1.2-Dichloräthan zugegeben, und es bildeten sich zwei Phasen. Die Mischung wurde geschüttelt und filtriert. Die organische Schicht > <> wurde abgetrennt, mit gesättigter Natriumchloridlösung gewaschen, über wasserfreiem Magnesiumsulfat getrocknet und gefiltert. Das Fi'trat wurde mit Salzsäure angesäuert, abgekühlt und vom Lösungsmittel befreit. Der Rückstand wurde mit Äther verrieben, und anschließend wurde filtriert. Es wurde erhalten DL-Phenylalanin-methylester-hydrochlorid mit einem Schmelzpunkt von etwa 162°.

Beispiel 3

Herstellung einer Vergleichsprobe
Eine Lösung von 1,8 Teilen L-Phenylalanin-methylester in 12 Teilen Methanol wurde bei Zimmertemperatur mit 1,0 Teilen N-Acetyl-D-phenylalanin behandelt. Der sich sofort bildende Niederschlag wurde durch Filtrieren abgetrennt und aus Methanol umkristallisiert. Man erhielt kristallines N-Acetyl-D-phenylalaninsalz des L-Phenylalanin-methylesters (identisch mit dem Verfahrensprodukt gemäß Beispiel 1) mit einem Schmelzpunkt von etwa 170— I⁷?⁰.

Claims (1)

1. Palentanspruch:

   Verfahren zur Gewinnung von L-Phenylalaninmethylester durch optische Aufspaltung von DL-Phenylalanin-methylester. dadurch gekenn- -, zeichnet, daß man

   A. DL-Phenylalanin-methylester in Wasser oder einem Alkanol mit 1 bis 4 C-Atomen mit N-Acetyl-D-phenylalanin urasetzt, das hierbei ι» erhaltene Salze aus N-Acetyl-D-phenylalanin und L-Phenylalanin-methylester isoliert und

   B. daraus in an sich bekannter Weise L-Phenylalanin-methylester freisetzt.