KR920006562B1

KR920006562B1 - 쉽게 용해할 수 있는 결정성 α-L-아스파르틸-L-페닐알라닌 메틸 에스테르의 제조방법

Info

Publication number: KR920006562B1
Application number: KR1019900009469A
Authority: KR
Inventors: 마사노부 아지오까; 죠지로 히구찌; 다께시 오우라; 도시오 가또; 아끼히로 야마구찌
Original assignee: 미쯔이도오아쯔 가가꾸 가부시기가이샤; 사와무라 하루오
Priority date: 1989-06-26
Filing date: 1990-06-26
Publication date: 1992-08-08
Also published as: AU616120B2; JPH0327398A; AU5771190A; KR910000788A; CA2019396A1; EP0405273A2; EP0405273A3; BR9002997A

Abstract

내용 없음.

Description

쉽게 용해할 수 있는 결정성 α-L-아스파르틸-L-페닐알라닌 메틸 에스테르의 제조방법

본 발명은 물에 쉽게 용해하는, 즉 향상된 용해성을 지니는 결정성α-L-아스파르틸-L-페닐알라닌 메틸 에스테르(이하, "α-APM"이라 칭한다)의 제조 방법에 관한 것이다.

α-APM은 디펩티드계의 감미료로서 널리 알려져 있으며, 양질의 당도 및 대략 자당당도의 200배 정도의 당도를 지녀 다이어트 감미료로서의α-APM에 대한 요구는 급속히 신장하고 있다.α-APM은 L-아스파라긴산과 L-페닐알라닌 메틸 에스테르로 이루어진 디펩티드화합물로, 화학적 및 미생물을 이용하는 생화학적 방법에 의해 제조할 수 있다. 각각의 방법에 대해서는 각종 방법이 개시되어 있다.α-APM을 제조하는 대표적인 화학적방법으로서는, 보호아미노기를 지니는 L-아스파라긴산 무수물을 적합한 용매중에서 L-페닐알라닌 메틸 에스테르와 축합반응시키고 종래 방법으로 보호기를 탈리시켜α-APM을 얻는방법(예를들면, 미국특허 3,786,039) 이 있으며, 대표적인 생화학적 방법으로는 N-벤질옥시카르보닐-L-아스파라긴산과 L-페닐알라닌 메틸 에스테르를 금속프로테아제의 존재하에 축합시켜, N-벤질옥시카르보닐-α-L-아스파르틸-L-페닐알라닌메틸 에스테르를 얻고, 접촉환원으로 중간체에서 벤질옥시카르보닐기를 제거하여α-APM을 얻는 방법이 있다.

공업적으로α-APM을 제조할 경우, 상기 언급한 방법의 어느것을 사용하더라도 반응물에서α-APM을 단리하여 최종생성물로서 얻은 조제의α-APM을 정제하는 공정은 불가피한 것이다. 정제공정은 통상물 또는 물함유용매(물 또는 물함유용매를 이하 수성매체라 한다)의 용액으로부터 재결정화함으로써 실행되며, 조제α-APM의 품질에 따라α-APM을 현탁상태로 수성매체중에 교반처리하여 불순물을 제거하는 다른 방법도 행해지고 있다.

그러나, 이런 정제법으로 얻어진 순수한α-APM은 건조상태에서 단단한 블록을 형성하므로, 최종제품을 제조할때에 분쇄할 필요가 있어α-APM의 취급에 곤란을 일으키며, 또한, 건조에 장시간을 필요로 하여α-APM의 분자내 고리화합물인 5-벤질-3,6-디옥소-2-피페라진 아세트산(DKP)이 증가하기 쉬워, 균일한 품질을 지니는 제품을 제조하는데 문제점을 유발한다.

종래의 재결정화법으로 정제된α-APM은 물에서의 용해성(용해속도)이 나쁘다고 하는 결점을 지니고 있다. 예를들면, 50vol%메탄올 수용액에서 재결정으로 종래 얻은α-APM을 분쇄하여 얻어진 분말 250mg을 250ml의 물에 실온에서 교반하면서 투입하고 30초마다 교반과 정치를 반복하여 그 용해도를 측정한바, 5분후에 있어서도 미용해α-APM이 상당량 잔존하고 있으며 완전히 용해하기까지에는 15분 이상이 필요하다. 또한, 물에서 재결정화하여 얻은α-APM의 용해성도 마찬가지로 낮다.

물속의α-APM의 용해성은α-APM에 대한 감미료로서의 현재 수요가 청량음료분야에 우선적이기 때문에 제품의 특성을 결정하는 중요한 요인으로 되는 것이 명백하나,α-APM자체의 용해성을 향상시키는것에 관한 선행기술은 거의 없었다.

일본특개소 No.177952/1983호에는α-APM을 수성용액에서 결정화시키는 방법이 개시되어 있어,α-APM의 초기농도가 2-10wt%이고, 수성용액을 기계적 교반등의 강제유동을 부여하지 않으면서 열전도 제어로 냉각시키고, 전체덩어리를 견고한 샤베트형상을 지니는 유사고체상으로 전환시키고 필요하다면 더욱 냉각시킨다. 이렇게 형성된α-APM의 결정은 여과성이 향상되며 벌크밀도등의 미립자특성이 향상되며,이렇게 얻은α-APM은 종래 방법으로 결정화된 제품과 비교하여 우수한 용해성을 지닌다고 기재되어 있다. 그러나, 비록 이방법이 현저할 정도로의 용해성을 포함하여 이렇게 단리된α-APM의 각종 미립자 특성을 확실히 향상시키기는 하지만, 수성용액에서의 결정화를 기계적 교반등의 강제유동없이 냉각하여 실행하기 때문에, 종래의 결정화장치는 냉각공정시 장시간을 필요로 하여 복잡하게 되고 장치스케일을 크게 하여 공업적 적용에 제한이 가해진다. 그러므로, 이 특허 명세서에는 냉각면과 냉각지대간 최대거리를 명시하였고 이 요구조건을 만족시키기 위해 특정한 결정화장치의 사용을 제안하고 있다. 즉, 실제적인 문제로서 일본특개소 No.177952/1983호의 방법은 여기에 기재된 특정한 결정화장치를 사용하지 않고는 공업적으로 사용할 수가 없다.

본 발명의 목적은 향상된 용해성, 즉, 실온에서 물속으로의 용해속도가 향상된, 쉽게 용해할 수 있는 결정성α-APM을 제조하는 방법을 제공하는 것이다.

이 목적은 수성용매에 용해한α-APM용액을 이 용액보다 낮은 온도로 유지한α-APM을 교반시킨 현탁액에 첨가하는 공정으로 이루어진,α-APM수용액에서α-APM을 결정화시킴으로써 달성할 수 있다.

이 방법에 있어서, 사용된 정제기술은 상술한 종래기술보다 간단하고 작동 또한 용이하여, 얻어지는α-APM결정은 용해성이 우수하여, 즉, 실온에서 물속으로의 용해속도가 향상된다. 즉, 본 발명은 공업적으로 유익하다.

본 발명자들은 수성용매에 용해한α-APM용액을, 수성용액보다 낮은 온도를 지니고,α-APM결정을 현탁시킨 현탁액에 현탁액을 교반하면서 첨가하면 용액으로부터의α-APM결정이 현탁액내에 석출되기 때문에 상기 언급한 종래 기술의 문제점이 제거된다는 것을 발견하였다. 이렇게 석출된 결정은 과포화용액에서 급속히 석출된 결정의 경우와는 반대로 냉각면에 접착하지 않으며, 또한, 고액분리하고 건조시켜 얻은α-APM결정은 커다란 결정형태로 여과 특성이 우수하여 물속으로의 용해성이 우수하다. 즉, 본 발명은 이런 사실을 토대로 하여 완성되었다.

본 발명은α-APM을 수성용매에 용해한 용액을, 용액보다 낮은 온도를 지니고 수성용매에α-APM결정을 현탁시킨 현탁액에 교반하면서 첨가하여 용액으로부터α-APM을 석출하여 쉽게 용해할 수 있는 결정성형태의α-APM을 제조하는 방법을 제공한다.

본 발명의 방법에 사용된α-APM은 각종 방법으로 제한없이 제조할 수 있다. 현탁액속의α-APM은 식품용, 예를들면β-APM 및 5-벤질-3,6-디옥소-2-피페라진아세트산(DKP)등의 불순물을 2% 이하로 함유하는 정도의 순도가 바람직하다. 출발용액속의α-APM은 용해성이 불충분한 순수분말의α-APM을 물속의 용해속도가 향상된 결정상태로 전환시키는 방법을 사용하여 순수해질 수 있으며, 이 방법은 예를들면 주요불순물이 DKP인 순도 90%이하의 불순물이 섞인α-APM 및/또는 동량의 물에서 30초마다 교반과 정치를 반복하여도 실온에서 15분이내에 완전히 용해하지 않는 불충분한 용해성을 지니는 것을 동시에 정제할때 사용할 수 있다.

본 발명의 방법에 사용하는 수성용매의 예로는 물, 물과 에탄올, 메탄올, 이소프로판올 또는 tert-부탄올 등의 저급알콜과의 혼합물을 들 수 있으며, 물과 혼합할 수 있는 기타 유기용매를 본 발명의 목적을 손상시키지 않는 한 사용할 수 있다. 저급알코올함유하는 수성매체를 사용할때 저급알코올의 농도는 60중량% 이하가 바람직하다.

α-APM수용액내의α-APM의 농도는 통상 포화농도의 60%이상이며 용액온도에서의 포화농도에 대하여 80% 이상인 것이 바람직하다.

반면,α-APM현탁액내의α-APM의 농도는 한정되지 않으며α-APM이 이들 온도에 있어서 현탁액상태로 잔존하고 있으면 된다.

용액중의α-APM과 현탁액중의α-APM의 중량비는 통상 2 : 1-10 : 1정도이며, 다량의α-APM이 출발현탁액보다는 출발용액에 실질적으로 잔존하는 대략 4 : 1정도가 바람직하다.

출발α-APM수용액의 온도는 보통 20-70℃이고 30-60℃가 바람직하다. 온도가 20℃이하이면 결정화효율은 낮은 용해성으로 인해 나쁘게 되고 반대로 70℃이상일 경우는 용해된α-APM이 바람직하지 않게 열분해하여 DKP와α-L-아스파르틸-L-페닐알라닌을 생성한다.

현탁액의 온도는 첨가되는α-APM용액의 온도보다 낮은 것이 필요하여 이들 사이의 온도차이는 10-70℃, 바람직하게는 40-70℃이다. 용액용매와 현탁액용매의 체적비율이 높으면 온도차이도 커지게 된다. 현탁액은 여기에 첨가하는 용액을 통하여 줄곧 실온이하의 온도, 예를들면 -10℃-15℃, 바람직하게는 대략 5℃로 유지하는 것이 바람직하다.

본 발명에서,α-APM용액을α-APM현탁액에 첨가하고 혼합하여 현탁액의 온도에 대해 첨가용액을 즉시 냉각하며, 예를들면, 교반기의 날 또는 현탁액을 통해 기포를 불어넣는 강제대류등에 의해 상기 언급한α-APM용액과 현탁액을 신속하고 균일하게 혼합하여 얻어진 혼합물을 효과적으로 냉각시킨다. 이에 대해서는 후술한다.

낮은 온도를 지니는 현탁액을 따뜻한α-APM수용액과 혼합시키면 얻어지는 혼합물의 온도는 점차적으로 상승하여 이런 효과를 제한하거나 제거하므로 혼합물의 온도를 소정범위, 바람직하게는, 출발현탁액과 같거나 5℃ 높은 온도로 유지하도록 냉각시켜두는 것이 필요하다. 이 온도는 상술한 수용액의 공급속도와 냉각속도를 조절시킴으로써 유지할 수 있다.

혼합물의 냉각은 예를들면, 혼합작동이 실행되는 용기의 외부면을 냉각시키는 냉각코일등의 통상의 수단을 사용하여 달성된다.

본 발명의 방법에 있어서,α-APM출발용액은 용해하기 힘든 불순물이 섞이거나 순수한α-APM을 고온수성용매에 용해시켜 20-70℃의α-APM용액을 생성하거나 또는, 예를들면 이들 염을 염기로 처리하여 생성한α-APM의 수용액을 가열함으로써 얻을 수 있다. 출발현탁액은 얻어진 용액의 일부를 천천히 냉각하거나, 또는, 수성매체에α-APM결정을 분산하고 냉각시켜 제조한다. 상기 언급한 고온α-APM용액을 차거운 현탁액에 첨가시킨다. 용액을 첨가하는 동안 현탁액의 온도를 용액의 공급속도 및/또는 냉각속도를 조정함으로써 상기 설명한 바와 같은 소정수준으로 유지한다.

저온현탁액에 첨가된 고온α-APM용액은 급속히 냉각됨으로써 용액으로부터α-APM결정을 석출시킨다. 석출된 결정은 혼합물에 대한 냉각수단의 냉각면에 접촉하지 않아 석출된 결정을 취급하는데 편리하다. 석출된 결정을 여과하고 건조시켜 단리시킴으로써 용해성이 우수한α-APM을 얻는다.

본 발명을 실시예를 통해 상세히 설명하며, 용해성 테스트는 다음의 공정으로 실행한다.

[용해성 테스트]

온도 26±2℃의 순수 250ml에 교반(마그네틱교반기로 350-360rpm)하면서 분쇄한α-APM샘플 250mg을 투입한다. 30초마다 교반과 정치를 반복한다. 샘플을 완전히 용해하기까지 요구된 시간을 측정한다.

[실시예 1]

1ι의 플라스크에 물 141.1g과α-APM분말(순도 : 100%) 5.9g을 넣어 현탁액을 제조한다. 교반기로 교반하면서 플라스크의 외부를 냉수로 냉각시켜 현탁액의 온도를 5℃로 유지한다. 60℃에서 물 564.5g에 DKP 0.5g을 함유하는 조제α-APM 24.0g을 용해시킨α-APM용액을 상기 언급한 현탁액에 교반하면서 20분간에 걸쳐 적하하여 현탁모액 735.5g을 얻는다. 첨가시, 플라스크의 내용물을 교반기로 교반하여 이들의 온도를 대략 5℃로 한다. 플라스크벽에 접착한 결정은 관찰되지 않았다. 첨가반응을 완결한 후, 석출된 결정을 직경 60㎜의 키리야마 깔때기를 통해 30㎜Hg의 감압하에서 여과시키고, 20분후에 젖은 케이크(물함량 44%) 46.0g을 얻는다. 전체α-APM에 대한 생성물의 수율은 87.6%이며 HPLC분석결과에 따른α-APM의 DKP함량은 0.1%이다.

케이크를 50-60℃의 열풍으로 건조시킨다. 전조한 결정으로 상술한 용해성 테스트를 행한바, 건조결정은 5분내에 완전히 용해된다.

[실시예 2]

1ι플라스크에 DKP 0.7g을 함유하는 조제α-APM 30.1g을 60℃에서 705.6g의 물속에 용해시키고, 얻어진 용액의 20%를 다른 1ι플라스크에 장입한 다음 2시간에 걸쳐 5℃로 냉각시킴으로써α-APM결정을 석출시킨다. 현탁액을 교반기로 교반하여 5℃로 유지하면서 남아있는α-APM용액을 현탁액에 20분간에 걸쳐 적하한다. 첨가시, 플라스크에 석출된 고체를 교반하여 균일한 현탁액으로서 유지시킨다. 플라스크벽에 접착한 결정은 관찰할 수 없다. 첨가반응을 완결한 후에 석출된 결정을 직경 60㎜의 키리야마 깔때기를 통해 30㎜Hg의 감압하에서 여과시키고 20분후에 젖은 케이크(물함량 46.6%) 47.8g을 얻는다. 출발 α-APM에 의한α-APM의 수율은 86.8%이고 HPLC분석결과에 따른 회수된α-APM의 DKP함량은 0.1%이다.

케이크를 50-60℃의 열풍으로 건조시킨다. 용해도 테스트결과, 건조된 결정은 5분이내에 완전히 용해된다.

[비교에]

1ι플라스크에 0.7g의 DKP를 함유하는 조제α-APM 30.1g을 705.6g의 물속,60℃에 교반하면서 용해하고, 이를 온도를 25℃의 물로 플라스크외부를 냉각함으로써 낮춘다. 강하된 플라스크내 온도로서 석출된α-APM결정은 플라스크의 벽에 접착되므로 온도강하율이 감소한다. 20분후에 플라스크내의 온도가 35℃에 이르면 빙수를 사용하여 플라스크의 외부를 냉각시킨다. 플라스크내의 현탁액을 5℃로 냉각하기 위해서는 30분이 소요된다. 석출된 결정을 직경 60㎜의 키리야마 깔때기를 통해 30㎜Hg의 감압하에 여과하고, 20분후에 젖은 케이크(물함량 67.5%) 79.6g을 얻는다. 수율은 88.0%이며, HPLC분석결과에 의하여α-APM에 대한 DKP의 함량은 0.2%이다.

케이크를 50-60℃의 열풍으로 건조시킨다. 얻어진 결정의 일부를 용해도 테스트 하면 완전히 용해되기까지 25분이 소요된다.

[실시예 3]

실시예 1과 동일한 공정으로 얻은 현탁액 735.5g의 588.3g을 직경 60㎜를 지니는 키리야마 깔때기를 통해 30㎜Hg의 감압하에서 여과하고, 20분후에 젖은 케이크(물함량 : 42%) 34.5g을 얻는다. 전체α-APM에 대한 생성물의 수율은 68.1%이며, HPLC분석결과에 따른 DKP의 함량은 0.1%이다.

다음, 이렇게 얻은 현탁액 147.2g을 교반기에 의해 교반하면서 5℃로 유지하는 한편, DKP 0.5g을 함유하는 조제α-APM 24.0g을 물 564.5g에 용해시켜 제조한 60℃용액을 상기 언급한 현탁액에 20분간에 걸쳐 적하시킨다. 첨가할 동안, 현탁액의 교반상태는 양호하며 플라스크의 벽에 대한 결정의 접착은 관찰되지 않는다. 첨가반응을 완결한 후에, 석출된 결정을 직경 60㎜를 지니는 키리야마 깔때기를 통해 30㎜Hg의 강압하에 여과하고, 20분후에 젖은 케이크(물함량 : 41%) 44.4g을 얻는다.

첨가단계에서 사용된 용액내α-APM에 대한 생성물의 건조중량수율은 111.5%이다. HPLC분석결과에 따른 이들의 DKP함량은 0.1%이다. 전체 사용된α-APM에 대한 총수율은 79.6%이다.

케이크를 50-60℃에서 열풍으로 건조시킨다. 얻어진 결정을 용해성 테스트하면 5분이내에 완전히 용해된다.

[실시예 4]

1ι플라스크에 메탄올 33.9g, 물 33.9g 및α-APM분말(순도 : 100%) 5.9g의 혼합물을 장입하여 현탁액을 제조한다. 교반기로 현탁액을 교반하면서, 빙수로 플라스크외부를 냉각시켜 현탁액의 용도를 5℃로 유지한다. DKP 0.5g을 함유하는 조제 α-APM 24.0g을 메탄올 138.0g과 50℃의 물 138.0g에 용해시켜 제조한 용액을 20분간에 걸쳐 냉각된 현탁액에 교반하면서 적하한다. 첨가하는 동안 현탁액을 충분히 교반하며,플라스크의 벽에 대한 결정의 접착은 관찰되지 않는다. 첨가를 완료한 후에, 석출된 결정을 직경 60㎜의 키리야마 깔때기를 통해 30㎜Hg의 강압하에 여과하고, 20분후에 젖은 케이크(액체 함량 : 44%) 38.4g을 얻는다. 전체출발α-APM에 대한α-APM의 회수율은 87.2%이다. HPLC분석결과에 따른α-APM의 DKP함량은 0.2%이다.

케이크를 50-60℃의 열풍으로 건조시킨다. 용해성 테스트를 하면 건조된 결정은 5분이내에 완전히 용해된다.

[실시예 5]

1ι플라스크에 메탄올 46.2g, 물 46.2g 및α-APM분말 5.9g을 투입하여 현탁액을 얻는다. 이것을 교반기로 교반하면서 플라스크의 외부를 빙수로 냉각시켜 현탁액의 온도를 5℃로 유지시키고, DKP 0.5g을 함유하는 조제α-APM 24.0g을 메탄올 188.0g과 50℃의 물 188.0g에 용해시켜 제조한 용액을 20분간에 걸쳐 냉각된 현탁액에 교반하면서 적하한다. 첨가하는 동안, 현탁액을 충분히 교반하고 플라스크의 벽에 접착하는 결정은 관찰되지 않는다. 첨가를 완료한 후에 석출된 결정을 직경 60㎜를 지니는 키리야마 깔때기를통해 30㎜Hg의 감압하에서 여과하고, 20분후에 젓은 케이크(액체함량 : 37.5%) 42.5g을 얻는다. 전체 출발α-APM에 대한α-APM의 회수율은 90.3%이다. HPLC분석결과에 따른α-APM의 DKP함량은 0.2% 이다.

케이크를 50-60℃의 열풍으로 건조시킨다. 얻어진 결정을 용해성테스트하면 건조된 결정은 5분 이내에 완전히 용해된다.

Claims

α-APM을 수성용매에 용해한 용액을 실질적으로 순수한α-APM을 수성용매에 현탁시킨 현탁액을 상기 용액보다 낮은 온도로 유지하면서 교반시킨 현탁액에 첨가하는 공정으로 이루어진 것을 특징으로 하는 쉽게 용해할 수 있는 결정성α-L-아스파르틸-L-페닐알라닌 메틸 에스테르(α-APM)의 제조방법.
제1항에 있어서, 상기 현탁액의 온도는 그곳에 첨가된 상기 용액의 온도보다 낮은 대략 40-70℃인 것을 특징으로 하는 쉽게 용해할 수 있는 결정α-L-아스파르틸-L-페닐알라닌 메틸 에스테르의 제조방법.
제1항에 있어서, 용액의 온도는 30-60℃인 것을 특징으로 하는 쉽게 용해할 수 있는 결정성α-L-아스파르틸-L-페닐알라닌 메틸 에스테르의 제조방법.
제1항에 있어서, 현탁액의 온도는 대략 5℃로 유지된 것을 특징으로 하는 쉽게 용해할 수 있는 결정성α-L-아스파르틸-L-페닐알라닌 메틸 에스테르의 제조방법.
제1항에 있어서, 용액내α-APM의 농도는 포화 또는 거의 포화인 것을 특징으로 하는 쉽게 용해할수 있는 결정성α-L-아스파르틸-L-페닐알라닌 메틸 에스테르의 제조방법.
제1항에 있어서, 용액내α-APM의 양은 현탁액중의 양보다 실질적으로 큰 것을 특징으로 하는 쉽게 용해할 수 있는 결정성α-L-아스파르틸-L-페닐알라닌 메틸 에스테르의 제조방법.
제1항에 있어서, 현탁액중의α-APM은 실질적으로 순수하며 분말형태인 것을 특징으로 하는 쉽게 용해할 수 있는 결정성 α-L-아스파르틸-L-페닐알라닌 메틸 에스테르의 제조방법.
제1항에 있어서, 용액과 현탁액에서의 수성용매는 물 또는 물과 메탄올과의 혼합물인 것을 특징으로 하는 쉽게 용해할 수 있는 결정성 α-L-아스파르틸-L-페닐알라닌 메틸 에스테르의 제조방법.
제1항에 있어서, 상기 현탁액의 온도는 그곳에 첨가된 상기 용액의 온도보다 낮은 대략 40-70℃이고 : 용액의 온도는 30-60℃이며 : 현탁액의 온도를 대략 5℃로 유지하고 : 용액내α-APM의 농도는 포화 또는 포화 근처이며 ; 용액내α-APM의 양은 현탁액중의 양보다 실질적으로 많으며 ; 현탁액중의α-APM은 실질적으로 순수하거나 분말형태이며 ; 용액 및 현탁액에서의 수성용매는 물 또는 물과 메탄올과의 혼합물인 것을 특징으로 하는 쉽게 용해할 수 있는 결정성α-L-아스파르틸-L-페닐알라닌 메틸 에스테르의 제조방법.