專利名稱：D-氨基酸-N-(S)-α-烷基芐基酰胺的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及D-氨基酸的立體控制合成方法。
下式(1)代表D-氨基酸-N-(S)-α-烷基芐基酰胺中，R1是甲基、乙基或異丙基及R2是甲基或乙基的化合物是重要的物質(zhì)，它們可用作具有強(qiáng)甜度的物質(zhì)的中間體，見US.5286509中所述。所述式(1)如下 式中標(biāo)有*的碳原子具有D-氨基酸結(jié)構(gòu)，R1是具有1至4個(gè)碳原子的烷基，和R2是甲基或乙基。
為制備上述的D-氨基酸-N-(S)-α-烷基芐基酰胺，通常使用的方法是將氨基用芐氧羰基或叔丁氧羰基保護(hù)的N-保護(hù)的D-氨基酸和旋光性胺成分用縮合劑例如N，N’-二環(huán)己基碳化二亞胺轉(zhuǎn)化成中間體N-保護(hù)的D-氨基酸-N-(S)-α-烷基芐基酰胺，然后將其去保護(hù)，得到期望的D-氨基酸-N-(S)-α-烷基芐基酰胺。
盡管天然存在的L-氨基酸能在工業(yè)上通過發(fā)酵以低成本大規(guī)模生產(chǎn)，但D-氨基酸僅能通過合成DL-氨基酸隨后進(jìn)行旋光拆分來(lái)獲得，因?yàn)殡y于用發(fā)酵法來(lái)制備它們。因此，D-氨基酸比L-氧基酸要貴得多。因此，用這樣的昂貴的D-氨基酸制得的D-氨基酸-N-(S)-α-烷基芐基酰胺將更貴。
本發(fā)明的目的是提供不使用昂貴的D-氨基酸以低成本制備D-氨基酸-N-(S)-α-烷基芐基酰胺的工業(yè)方法。此目的按下述方法來(lái)實(shí)現(xiàn)通過L-或DL-氨基酸-N-(S)-α-烷基芐基酰胺與芳醛的脫水縮合制備式(3)L-或DL-氨基酸-N-(S)-α-烷基芐基酰胺，然后在含有能促進(jìn)外消旋化的堿的溶劑中將氨基酸部分外消旋化，同時(shí)使N-(X-取代的苯基甲叉)-D-氨基酸-N-(S)-α-烷基芐基酰胺結(jié)晶，用固/液分離法將其回收，并將其在酸性條件下水解以除去芳醛。所述式(3)如下 式中標(biāo)有*的碳原子具有L-或DL-氨基酸結(jié)構(gòu)，R1是具有1至4個(gè)碳原子的烷基，R2是甲基或乙基，X是氫、鹵素、硝基、氰基、羥基、低級(jí)烷基或低級(jí)烷氧基。
我們發(fā)現(xiàn)，式(2)代表的席夫堿(以下通常稱作N-(亞2-丙烯基)-L-氨基酸-(S)-酰胺)在堿如二氮雜二環(huán)十一碳烯(DBU)和甲醇鈉存在下易在氨基酸部分被外消旋化，形成預(yù)期的D-氨基酸-N-(S)-α-烷基芐基酰胺(以下一般稱作N-(亞2-丙烯基)-D-氨基酸-(S)-酰胺)席夫堿。所述式(2)如下 式中標(biāo)有*的碳原子具有L-氨基酸結(jié)構(gòu)，R1是具有1至4個(gè)碳原子的烷基，R2是甲基或乙基，X是氫、鹵素、硝基、氰基、羥基、低級(jí)烷基或低級(jí)烷氧基。式(2)化合物通過使與預(yù)期的D-氨基酸-N-(S)-α-烷基芐基酰胺的非對(duì)映體相應(yīng)的L-氨基酸-N-(S)-α-烷基芐基酰胺原料與芳醛反應(yīng)來(lái)制備。
我們還發(fā)現(xiàn)N-(亞2-丙烯基)-D-氨基酸-(S)-酰胺可被選擇性地結(jié)晶，因?yàn)閺纳鲜鐾庀磻?yīng)獲得的兩個(gè)非對(duì)映體間的溶解性不同。
此外，將這兩個(gè)特性結(jié)合起來(lái)，可在進(jìn)行外消旋化反應(yīng)的同時(shí)僅使N-(亞2-丙烯基)D-氨基酸-(S)-酰胺結(jié)晶。如此獲得的N-(亞2-丙烯基)-D-氨基酸-(S)-酰胺可在酸性條件下被容易地水解成原來(lái)的芳醛和期望的D-氨基酸-N-(S)-α-烷基芐基酰胺。我們還發(fā)現(xiàn)，即使用DL-氨基酸作原料，亦可僅使相應(yīng)的N-(亞2-丙烯基)-D-氨基酸-(S)-酰胺結(jié)晶。日本專利申請(qǐng)第304783/1994號(hào)的全部?jī)?nèi)容被本文參考引用。
因此，本發(fā)明的第一個(gè)方面是制備式(1)代表的D-氨基酸-N-(S)-α-烷基芐基酰胺的方法，其中式(2)代表的N-(X-取代的苯基甲叉)-L-氨基酸-N-(S)-α-烷基芐基酰胺通過相應(yīng)的L-氨基酸-N-(S)-α-烷基芐基酰胺與芳醛的脫水縮合獲得。然后在含有能促進(jìn)外消旋化的堿的溶劑中將其在氨基酸部分外消旋化，制得N-取代的苯基甲叉-D-氨基酸-N-(S)-α-烷基芐基酰胺。接著將芳醛在酸性條件下水解去除。(式1) 式中標(biāo)有*的碳原子具有D-氨基酸結(jié)構(gòu)，R1是具有1至4個(gè)碳原子的烷基，和R2是甲基或乙基。(式2) 式中標(biāo)有*的碳原子具有L-氨基酸結(jié)構(gòu)，R1是具有1至4個(gè)碳原子的烷基，R2是甲基或乙基，X是氫、鹵素、硝基、氰基、羥基、低級(jí)烷基或低級(jí)烷氧基。
本發(fā)明的第二個(gè)方面是式(1)所代表的D-氨基酸-N-(S)-α-烷基芐基酰胺的制備方法，其中由式(3)所代表的N-(X-取代的苯基甲叉)-L-或DL-氨基酸-N-(S)-α-烷基芐基酰胺通過相應(yīng)的L-或DL-氨基酸-N-(S)-α-烷基芐基酰胺與芳醛的脫水縮合獲得。將該席夫堿在含有能促進(jìn)外消旋化的堿的溶劑中在氨基酸部分外消旋化，同時(shí)使N-取代的苯基甲叉-D-氨基酸-N-(S)-α-烷基芐基酰胺結(jié)晶，采用固/液分離法獲得此結(jié)晶，并在酸性條件下水解除去芳醛。(式3) 式中標(biāo)有*的碳原子具有L-或DL-氨基酸結(jié)構(gòu)，R1是具有1至4個(gè)碳原子的烷基，R2是甲基或乙基，X是氫、鹵素、硝基、氰基、羥基、低級(jí)烷基或低級(jí)烷氧基。
從工業(yè)的角度來(lái)看，按照本發(fā)明的方法十分有利，因?yàn)樗捎昧畠r(jià)的L-或DL-氨基酸代替昂貴的D-氨基酸作原料高效率地生產(chǎn)相目應(yīng)的D-氨基酸-(S)-酰胺。
用在本發(fā)明中的芳醛包括未取代的苯甲醛或被鹵素、硝基、氰基、羥基、低級(jí)烷基或低級(jí)烷氧基取代的苯甲醛。盡管可將萘甲醛用于席夫堿部分，但在將N-(亞2-丙烯基)-氨基酸-(S)-酰胺的兩個(gè)非對(duì)映體從外消旋物溶液中用結(jié)晶法分離時(shí)，其N-(亞2-丙烯基)-氨基酸-(S)-酰胺易結(jié)晶的芳醛是優(yōu)選的。易結(jié)晶的芳醛包括苯甲醛、對(duì)氯苯甲醛和對(duì)甲氧基苯甲醛。
本發(fā)明所用的L-或DL-氨基酸-(S)-酰胺包括帶有具有1至4個(gè)碳原子的氨基酸側(cè)鏈的那些，尤其是具有α-氨基丙酸、α-氨基丁酸或纈氨酸側(cè)鏈的那些。
構(gòu)成酰胺部分的旋光的胺的實(shí)例有(S)-α-甲基芐基胺和(S)-α-乙基芐胺。
為由上述的芳醛和氨基酸-(S)-酰胺制備N-(亞2-丙烯基)-氨基酸-(S)-酰胺，即一種席夫堿，可將反應(yīng)物在適宜的溶劑中混合或不這樣做，并且通過蒸餾或使用脫水劑除去縮合過程中生成的水可促進(jìn)反應(yīng)。
可用來(lái)使N-(亞2-丙烯基)-氨基酸-(S)-酰胺外消旋化的堿包括堿金屬氫氧化物例如氫氧化鈉和氫氧化鉀，醇的金屬鹽例如甲醇鈉和丁醇鉀，和有機(jī)堿例如二氮雜二環(huán)十一碳烯(DBU)和二氮雜二環(huán)壬烷(DBN)。
盡管對(duì)堿的量無(wú)特別限定，但用量越大，外消旋反應(yīng)進(jìn)行得越快。從經(jīng)濟(jì)的角度來(lái)看，過量的堿是不優(yōu)選的。通常，堿的用量，基于N-(亞2-丙烯基)-氨基酸-(S)-酰胺計(jì)，為0.1-0.5當(dāng)量或更多。
外消旋化反應(yīng)在室溫進(jìn)行令人滿意，盡管該反應(yīng)在較高溫度進(jìn)行得較快。通常，外消旋化在0至100℃、優(yōu)選20-30℃的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行。
用在外消旋化反應(yīng)中的溶劑最好是能溶解N-(亞2-丙烯基)-氨基酸-(S)-酰胺和外消旋化用堿的溶劑。這樣的溶劑的實(shí)例有醇類，例如甲醇、乙醇和異丙醇，鹵代烴類，例如二氯甲烷和氯仿，酯類，例如乙酸乙酯和乙酸丁酯，芳烴類，例如苯和甲苯，醚類，例如乙醚和四氫呋喃，腈類，例如乙腈，酮類，例如丙酮和甲基·乙基酮，二甲基甲酰胺和二甲亞砜。
可將酸性物質(zhì)例如鹽酸或硫酸加至已進(jìn)行了上述外消旋化反應(yīng)的反應(yīng)溶液中，建立酸性條件并分解席夫堿，產(chǎn)生期望的D-氨基酸-(S)-酰胺及其非對(duì)映體L-氨基酸-(S)-酰胺。
或者，通過利用兩個(gè)非對(duì)映體之間溶解性的差異，僅使N-(亞2-丙烯基)-D-氨基酸-(S)-酰胺從已進(jìn)行了外消旋化反應(yīng)的反應(yīng)溶液中結(jié)晶析出。在這樣的情況下，可采用標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)晶法，例如，將反應(yīng)溶液濃縮，將反應(yīng)溶液冷卻，加入能與反應(yīng)溶液互溶但幾乎不溶解N-(亞2-丙烯基)-D-氨基酸-(S)-酰胺的溶劑。
此外，通過適當(dāng)?shù)貙⑼庀磻?yīng)和非對(duì)映體的拆分結(jié)晶配合，可將不合需要的N-(亞2-丙烯基)-L-氨基酸-(S)-酰胺外消旋化成期望的N-(亞2-丙烯基)-D-氨基酸-(S)-酰胺，同時(shí)使N-(亞2-丙烯基)-D-氨基酸-(S)酰胺結(jié)晶。通過使在此操作中的非對(duì)映體的拆分結(jié)晶的母液循環(huán)，可將作為原料加入的N-(亞2-丙烯基)-L-氨基酸-(S)-酰胺以非常高的收率轉(zhuǎn)化成N-(亞2-丙烯基)-D-氨基酸-(S)-酰胺。本發(fā)明將用以下實(shí)施例進(jìn)一步舉例說(shuō)明。
在HPLC樣品的預(yù)處理中，將席夫堿用稀鹽酸處理以將其分解成相應(yīng)的芳醛和氨基酸-(S)酰胺，然后用二氯甲烷萃取除去芳醛，得到含有氨基酸酰胺的水層，所述氨基酸酰胺互為非對(duì)映體，即D-氨基酸-N-(S)-α-烷基芐基酰胺和L-氨基酸-N-(S)-α-烷基芐基酰胺，對(duì)其進(jìn)行分析。HPLC條件柱Inertsil ODS-2，6φ×150mm，洗脫劑0.1M KH2PO4(pH3.0)/MeCN＝80/20(V/V)，流速1ml/分，溫度室溫，檢測(cè)UV(210nm)。實(shí)施例1向0.94g(2.75mmol)N-對(duì)氯苯亞甲基-α-DL-氨基丁酸-N-(S)-乙基芐基酰胺中加入5ml 0.5M DBU/異丙醇溶液并使其溶解。然后加入10ml水并將混合物在室溫?cái)嚢?星期。將結(jié)晶的漿液用吸濾法分離，得到1.02g晶體。將這些晶體用稀鹽酸處理并對(duì)其進(jìn)行HPLC，分析表明含有0.467g(2.12mmol)α-D-氨基丁酸-N-(S)-α-乙基芐基酰胺。收率77.1％(基于起始的DL型計(jì))。α-L-氨基丁酸-N-(S)-α-乙基芐基酰胺的含量?jī)H為20mg。母液也用相同方法分析，含有33mg(0.15mmol)α-D-氨基丁酸-N-(S)-α-乙基芐基酰胺。收率5.5％(基于起始的DL型計(jì))。實(shí)施例2向0.866g(2.53mmol)N-對(duì)氯苯亞甲基-α-DL-氨基丁酸-N-(S)-α-乙基芐基酰胺中加入4.6ml異丙醇。向此溶液中加入9.2ml0.25NNaOH并將混合物于室溫?cái)嚢?小時(shí)。將在反應(yīng)混合物中沉淀的粘性油狀物潷析分離，得到0.764g油。將此油用稀鹽酸處理并對(duì)其進(jìn)行HPLC，分析表明含有0.274g(1.24mmol)α-D-氨基丁酸-N-(S)-α-乙基芐基酰胺。收率49.0％(基于起始的DL型計(jì))。α-L-氨基丁酸-N-(S)-α-乙基芐基酰胺的含量?jī)H為54mg。實(shí)施例3除使用0.611g(1.98mmol)N-苯亞甲基-α-DL-氨基丁酸-N-(S)-α-乙基芐基酰胺外，反應(yīng)按與實(shí)施例1相同的方式進(jìn)行。在室溫?cái)嚢?星期后，用潷析法分離所得到的粘性油狀物，得0.609g油，HPLC分析表明該油含有0.289g(1.31mmol)α-D-氨基丁酸-N-(S)-α-乙基芐基酰胺。收率66.2％(基于起始的DL型計(jì))。α-L-氨基丁酸-N-(S)-α-乙基芐基酰胺的含量?jī)H為45mg。實(shí)施例4除使用0.7g(2.17mmol)N-對(duì)甲基苯亞甲基-α-DL-氨基丁酸-N-(S)-α-乙基芐基酰胺外，反應(yīng)按與實(shí)施例1相同的方式進(jìn)行。在室溫?cái)嚢?星期后，用潷析法分離所得到的粘性油狀物。得0.671g油。HPLC分析表明該油含有0.249g(1.31mmol)α-D-氨基丁酸-N-(S)-α-乙基芐基酰胺。收率52.1％(基于起始的DL型計(jì))。α-L-氨基丁酸-N-(S)-α-乙基芐基酰胺的含量?jī)H為54mg。實(shí)施例5將0.29g(0.89mmol)N-對(duì)氯苯亞甲基-α-DL-氨基丁酸-N-(S)-α-乙基芐基酰胺溶于2.5ml 0.5M/L DBU/異丙醇溶液中，并將混合物在室溫下攪拌，同時(shí)加入2ml水等分量。隨后將混合物在室溫?cái)嚢柽^夜，并將沉淀析出的晶體吸濾分離，得到0.478g晶體。用稀鹽酸處理后的HPLC分析表明該晶體含0.14g(0.686mmol)α-D-氨基丁酸-N-(S)-α-甲基芐基酰胺。收率77.1％(基于起始的DL型計(jì))。僅含有微量的α-L-氨基丁酸-N-(S)-α-甲基芐基酰胺。實(shí)施例6將0.51g(1.43mmol)N-對(duì)氯苯亞甲基-L-纈氨酸-N-(S)-α-乙基芐基酰胺溶于30ml異丙醇中，并加入41mg甲醇鈉。將反應(yīng)混合物攪拌1.5小時(shí)，同時(shí)在60℃加熱。取出1ml試樣，將其用稀鹽酸處理并進(jìn)行HPLC，分析表明L-纈氨酸-N-(S)-α-乙基芐基酰胺和D-纈氨酸-N-(S)-α-乙基芐基酰胺以幾乎相等的量存在。將其余的反應(yīng)混合物減壓蒸發(fā)除去溶劑，將殘余物溶于10ml己烷中。在冰箱中貯存過夜后，用吸濾法分離結(jié)晶，得到0.407g(干的)晶體。用稀鹽酸處理后的HPLC分析表明該晶體含有0.201g(0.859mmol)D-纈氨酸-N-(S)-α-乙基芐基酰胺。收率60.1％(基于起始的L型計(jì))。L-纈氨酸-N-(S)-α-乙基芐基酰胺的含量?jī)H為7.2mg。實(shí)施例7將0.168g(0.50mmol)N-對(duì)甲基苯亞甲基-L-纈氨酸-N-(S)-α-乙基芐基酰胺溶于10ml異丙醇中。加入甲醇鈉(81mg)并將反應(yīng)混合物攪拌5小時(shí)，同時(shí)在60℃加熱。取反應(yīng)混合物的試樣，用稀鹽酸處理并對(duì)其進(jìn)行HPLC，結(jié)果表明L-纈氨酸-N-(S)-α-乙基芐基酰胺和D-纈氨酸-N-(S)-α-乙基芐基酰胺以幾乎相等的量存在。將剩余的反應(yīng)混合物與15ml水混合，并在冰箱中貯存過夜。然后用吸濾法分離沉淀的晶體，得到67.6mg晶體。用稀鹽酸處理后的HPLC分析表明該晶體含39mg(0.167mmol)D-纈氨酸-N-(S)-α-乙基芐基酰胺。收率33.4％(基于起始的L型計(jì))。L-纈氨酸-N-(S)-α-乙基芐基酰胺的含量?jī)H為2mg。實(shí)施例8除使用0.70g(2.0mmol)N-間甲苯亞甲基-L-纈氨酸-N-(S)-α-乙基芐基酰胺外，反應(yīng)按與實(shí)施例1相同的方式進(jìn)行。對(duì)所得到的晶體的分析表明含有0.14g(0.60mmol)D-纈氨酸-N-(S)-α-乙基芐基酰胺，收率30.2％(基于起始的構(gòu)型計(jì))。L-纈氨酸-N-(S)-α-乙基芐基酰胺的含量?jī)H為75mg。
按照本發(fā)明方法，可由價(jià)廉易大量獲得的L-或DL-氨基酸代替昂貴且不易獲得的D-氨基酸作原料制得D-氨基酸-(S)-α-烷基芐基酰胺。
顯然，按照上面的教導(dǎo)可對(duì)本發(fā)明進(jìn)行多種改進(jìn)。因此，應(yīng)當(dāng)理解的是，在所附的權(quán)利要求書的范圍內(nèi)，本發(fā)明可按不同于本文具體描述的方式實(shí)施。
權(quán)利要求
1.制備下式(1)D-氨基酸-N-(S)-α-烷基芐基酰胺的方法 式中標(biāo)有*的碳原子具有D-氨基酸結(jié)構(gòu)，R1是具有1至4個(gè)碳原子的烷基，和R2是甲基或乙基；所述方法包括通過L-氨基酸-N-(S)-α-烷基芐基酰胺與芳醛的脫水縮合制備式(2)N-(X-取代的苯基甲叉)-L-氨基酸-N-(S)-α-烷基芐基酰胺 式中標(biāo)有*的碳原子具有L-氨基酸結(jié)構(gòu)，R1是具有1至4個(gè)碳原子的烷基，R2是甲基或乙基X是氫、鹵素、硝基、氰基、羥基、低級(jí)烷基或低級(jí)烷氧基，使氨基酸部分在含有能促進(jìn)外消旋化的堿的溶劑中外消旋化，制得N-(X-取代的苯基甲叉)-D-氨基酸-N-(S)-α-烷基芐基酰胺，和在酸性條件下水解除去芳醛。
2.制備下式(1)D-氨基酸-N-(S)-α-烷基芐基酰胺的方法 式中標(biāo)有*的碳原子具有D-氨基酸結(jié)構(gòu)，R1是具有1至4個(gè)碳原子的烷基，和R2是甲基或乙基；所述方法包括通過L-或DL氨基酸-N-(S)-α-烷基芐基酰胺與芳醛的脫水縮合制備式(3)N-(X-取代的苯基甲叉)-L-或DL-氨基酸-N-(S)-α-烷基芐基酰胺 式中標(biāo)有*的碳原子具有L-或DL-氨基酸結(jié)構(gòu)，R1是具有1至4個(gè)碳原子的烷基，R2是甲基或乙基，X是氫、鹵素、硝基、氰基、羥基、低級(jí)烷基或低級(jí)烷氧基，使氨基酸部分在含有能促進(jìn)外消旋化的堿的溶劑中外消旋化，同時(shí)使N-(X-取代的苯基甲叉)-D-氨基酸-N-(S)-α-烷基芐基酰胺結(jié)晶，和用固/液分離法回收所述的N-(X-取代的苯基甲叉)-D-氨基酸-N-(S)-α-烷基芐基酰胺并在酸性條件下將其水解除去芳醛。
3.權(quán)利要求1的方法，其中所用的促進(jìn)外消旋化的堿是醇的金屬鹽、堿金屬氫氧化物或有機(jī)堿。
4.權(quán)利要求2的方法，其中所用的促進(jìn)外消旋化的堿是醇的金屬鹽、堿金屬氫氧化物或有機(jī)堿。
5.權(quán)利要求1的方法，其中所用的L-氨基酸-N-(S)-α-烷基芐基酰胺是α-氨基丁酸-N-(S)-α-甲基芐基酰胺，α-氨基丁酸-N-(S)-α-乙基芐基酰胺，纈氨酸-N-(S)-α-甲基芐基酰胺或纈氨酸-N-(S)-α-乙基芐基酰胺。
6.權(quán)利要求2的方法，其中所用的DL-氧基酸-N-(S)-α-烷基芐基酰胺是α-氨基丁酸-N-(S)-α-甲基芐基酰胺，α-氨基丁酸-N-(S)-α-乙基芐基酰胺，纈氨酸-N-(S)-α-甲基芐基酰胺或纈氨酸-N-(S)-α-乙基芐基酰胺。
全文摘要
本發(fā)明涉及將L-氨基酸酰胺轉(zhuǎn)化成D-氨基酸酰胺的方法，將由L-氨基酸和旋光性的(S)-α-烷基芐基胺形成的酰胺與芳醛脫水縮合形成席夫堿。使其在堿存在下在氨基酸部分外消旋化制成N-(亞2-丙烯基)-D-氨基酸-(S)-酰胺。使可溶性較差的非對(duì)映體N-(亞2-丙烯基)-D-氨基酸-(S)-酰胺從反應(yīng)混合物中結(jié)晶析出，用固/液分離法將其回收。N-(亞2-丙烯基)形式易被水解成氨基酸-(S)-酰胺和起始的醛。
文檔編號(hào)C07C237/06GK1132742SQ9512143
公開日1996年10月9日 申請(qǐng)日期1995年12月8日 優(yōu)先權(quán)日1994年12月8日
發(fā)明者土屋豐人, 望月千秋, 竹本正 申請(qǐng)人:味之素株式會(huì)社