Спосіб одержання гідрохлориду складного метилового ефіру alрha-l-аспартіл-l-фенілаланіну

Изобретение относится к усовершенствованному способу получения гидрохлорида сложного метилового эфира a-L-аспартил-L-фенилаланина, который используется в химической промышленности для получения ампартама. Цель изобретения - упрощение процесса. Поставленная цель достигается описываемым способом получения гидрохлорида сложного метилового эфира a,b-аспартил-L-фенилаланина в одном реакторе, включающем взаимодействие L-аспарагиновой, муравьиной кислот, уксусного ангидрида в растворителе при нагревании, конденсацию Nформиласпарагинового ангидрида с L-фенилаланином при необходимости при перемешивании, деформилирование и этерификацию с использованием водного раствора HCI и метанола; заключающемся в том, что L-аспарагиновую кислоту вводят во взаимодействие с муравьиной кислотой, взятой в количестве от 1,2 до41,35 мольных эквивалентов, уксусным ангидридом, взятом в количестве от 2,0 до 2,9 мольных эквивалентов в пересчете на аспарагиновую кислоту, и по, меньшей мере, 0,3 мольных эквивалента в расчете на полное количество муравьиной кислоты, вторичного спирта; осуществляют конденсацию полученного N-формиласпарагинового ангидрида с эквимолярным количеством L-фенилаланина при температуре от 5 до 60°С, процесс ведут при непрерывном механическом перемешивании при скорости оборота мешалки 20-60 об/мин, или периодическом, или без перемешивания в течение 4-6 часов с последующим деформированием образовавшихся изомеров α,β-N-формил-Lфенилаланина обработкой соляной кислотой, удалением оставшихся уксусной и муравьиной кислот из реакционной смеси и этерификацией деформилированных изомеров добавлением к смеси метанола до общего количества в реакционной смеси от 1 до 10% по весу, концентрированной соляной кислотой до содержания HCI от 8 до 18% по весу и воды - в количестве от 3,2 до 50 весовых % с получением гидрохлорида метилового эфира Lacпapтил-L-фeнилaлaнинa, который выпадает в осадок, и его отделением. Предпочтительными условиями осуществления способа являются: использование в качестве вторичного спирта изопропанола, осуществление конденсации с L-фенила-ланином в присутствии уксусной кислоты, добавленной в количестве в 7 раз превышающем количество L-фенилаланина,проведение конденсации в присутствии сложного алкилового эфира, спирта с пониженной реакционной способностью или их смеси в соотношении в 1,2-4,7 раза превышающем молярное содержание L-фенилаланина, использование в качестве сложного алкилового эфира метилацетата, этилацетата, изопропилацетата, н-бутилацетата, изопропилформиата или их смеси в количестве, по крайней мере, в 1,2 раза превышающем количество Lфєнилаланина. В качестве спирта с пониженной реакционной способностью используют изопропиловый, втор.бутиловый, трет.бутиловый или смесь в количестве, по крайней мере, в 1,2 раза превышающем количество L-фенилаланина. Смесь сложного алкилового эфира и спирта с пониженной реакционной способностью добавляют на стадии конденсации в мольном количестве, по крайней мере, в 1,2 раза превышающем количество Lфенилаланина. Метилацетата на стадии конденсации в реакционной среде присутствует в количестве от 1,2 до 4,7 мольных эквивалентов в расчете на 1 моль L-фенилаланина. Конденсацию ведут с вакуумной отгонкой уксусной кислоты, спирта и сложного эфира, присутствующи х в реакционной смеси, а деформилирование осуществляют с добавлением метанола в количестве достаточном для этерификации всего присутствующего количества муравьиной и уксусной кислоты с последующей отгонкой образующи хся метилацетата и метилформиата. Причем конденсация может быть проведена без перемешивания, при перемешивании достаточном для образования текучей конечной реакционной смеси. Перемешивание осуществляют механической мешалкой, при скорости последней < 40 об/мин и около 20 об/мин. Удаление метилацетата и метилформиата может быть осуществлено путем отгонки при атмосферном давлении. Предпочтительными условиями проведения конденсации являются также вакуумная отгонка уксусной кислоты, спирта и сложного эфира, присутствующи х в реакционной смеси, деформилирование, осуществляемое с добавлением метанола в количестве достаточном для этерификации всего присутствующего количества муравьиной и уксусной кислот с последующей отгонкой образующи хся метилацетата и метилформиата. Причем конденсация может быть проведена без перемешивания, при перемешивании достаточном для образования текучей конечной реакционной массы при скорости механической мешалки 20-40 об/мин, а также при периодическом перемешивании. Пример1. 0,12г (0,003 моля) окиси магния в качестве катализатора растворяют в 16 мл (0,405 моля) 95%ной муравьиной кислоты. К полученному раствору добавляют в течение 10-15 мин при 35~40°С 60,2 мл уксусного ангидрида. Затем добавляют 39,98 г (0,3 моля) L-аспарагиновой кислоты и смесь перемешивают 2,5 часа при температуре 50 ± 2°С. В это время добавляют дополнительно 8,6 мл ангидрида уксусной кислоты и реакцию продолжают 2,5 часа при 50 ±2°С. Затем к реакционной смеси добавляют 9,2 мл (0,120 моля) изопропилового спирта и нагревание продолжают дополнительные два часа. В это время происходит образование ангидрида N-формил-аспарагиновой кислоты, как показал анализ методом высокопроизводительной жидкости хроматографии. Смесь N-формиласпарагинового ангидрида охлаждают до комнатной температуры (20-25°С) и к ней добавляют 150 мл (1,89 моля) метилацетата с последующим добавлением 44,6 г (0,27 моля) L-фенилаланина. Смесь перемешивают три часа при комнатной температуре (20-30°С). После перемешивания в течение трех часов смесь оставляют на ночь (18-24 ч) при комнатной температуре, после чего смесь отверждалась. Отвержденный продукт растворяют в растворе метанола и воды в отношении 9:1. Полученную смесь альфа- и бета-изомеров N-формил Ьаспартил-Ьфенилаланина подвергают анализу методом высокопроизводительной жидкостной хроматографии и было установлено, что отношение a-изомера к βзомеру составляет 79,2:20,8. Πример 2. Отношение альфа-изомера в бета-изомер N-формил-L-аспартил-L-фенилаланина, полученного реакцией сопряжения in situ определяют, используя различные сорастворители из представителей сложного эфира и спирта. Окись магния (0,121 г, 0,003 моля) растворяют в 16,4 мл (0,406 моля) 93,4%-й муравьиной кислоты в атмосфере азота. Затем к перемешиваемой смеси добавляют уксусный ангидрид (62,5 мл, 0,655 моля), что приводит к образованию белого осадка. Температуру смеси повышают до 37-38°С в течение следующи х тридцати минут. За тем добавляют L-аспарагиновую кислоту (39,93 г, 0,30 моля) и смесь нагревают до 48-50°С за 2,5 часа. Затем добавляют добавочный уксусный ангидрид (8,6 мл, 0,09 моля) при нагревании дополнительно в течение 2,5 часа. К реакционной смеси добавляют 9,2 мл (0,120 моля) изопропилового спирта и нагревание при 80±2°С продолжают дополнительно два часа. Затем реакционную смесь охлаждают до комнатной температуры (22-27°С). Получение ангидрида N-формил-L-аспарагиновой кислоты повторяют несколько раз для получения нескольких первых реакционных смесей. К каждой из этих первых реакционных смесей добавляют 100 мл сложного алкилового эфира или спирта с пониженной реакционной способностью в качестве сорастворителей, перечисленных в таблице 1, с последующим добавлением 44,6 г (0,27 моля) Lфенилаланина. Полученные суспензии выдерживают при комнатной температуре в течение 5 часов для завершения процесса сопряжения in situ, По мере протекания реакции суспензии становились все более и более плотными в каждой реакционной смеси и некоторое количество метанолового раствора в воде (в отношении 10:1) добавляют для растворения всех твердых веществ в реакционных смесях. Аликвотные пробы в 2,0 г каждой реакционной смеси подвергают анализу методом высокопроизводительной жидкости хроматогра-фии. Полученные отношения а -изомера к Дизомеру N-формил-L-аспартил-L-фенилаланина, полученные в каждой реакции, приведены в табл.1. Πример 3. Ангидрид N-формиласпа-рагиновой кислоты снова получают способом, изложенным в примере 1. Ангидрид аспарагиновой кислоты оставляют в исходной реакционной смеси для проведения реакции содержания с L-фенилаланином in situ. В реакционную смесь in situ добавляют 100 мл метилацетата, 44,6 г (0,27 моля) L-фенилаланина и 84 мл (1,47 моля) уксусной кислоты. Общее количество уксусной кислоты, присутствующей в реакционной смеси, равнялось 165,4 мл (2,912 моля), поскольку некоторое количество уксусной кислоты уже присутствовало как побочный продукт реакции получения ангидрида, когда уксусный ангидрид взаимодействовал с L-аспарагиновой кислотой. Реакционную смесь реакции сопряжения перемешивают при комнатной температуре (20-25°С) приблизительно шесть часов. Эта смесь не отверждалась до окончания реакции сопряжения. Полученное отношение a-изомера к β-изомеру анализируют методом высокопроизводительной жидкостной хроматографии и оно было найдено равным 79,5:20,5. Πример 4. Ангидрид N-формиласпа-рагиновой кислоты получают способом, описанным в примере 1, и оставляют в исходной реакционной смеси. Затем проводят реакцию сопряжения in situ, при этом добавляют 44,6 г (0,27 моля) L-фенилаланина, 106,89 г (1,26 моля) метилацетата и достаточное количество уксусной кислоты до достижения общего содержания уксусной кислоты 2,91 моля (см. пример 3). Реакцию сопряжения проводят перемешиванием смеси примерно шесть часов при комнатной температуре (20-25°С). Эта смесь также не отверждалась после завершения реакции сопряжения. Отношение a-изомера к β-изомеру достигало 79,5:20,5. В табл.2 приведены результаты значений a,β-отношений, которые были получены при различных концентрациях метилацетата и уксусной кислоты, введенных в реакцию сопряжения. Количество ангидрида N-формил-L-аспарагиновой кислоты и L-фенилаланина поддерживают постоянным при 0,27 моля каждого. Соответствующие концентрации метилацетата и уксусной кислоты в каждой реакции представлены в молях растворителя на моль L- фенилаланина. Соответствующие отношения ее изомера к b-изомеру в каждой смеси показаны справа для подтверждения консистенции, при которой можно получить высокое отношение изомеров используя настоящее изобретение. Πример 5. Хотя желательно, чтобы количество уксусной кислоты в реакции сопряжения обычно в семь раз превышало количество L-фенилаланина, однако было показано, что даже небольшое количество будет действовать как катализатор. Ангидрид N-формиласпарагиновой кислоты (31,0 г, 0,217 моля), полученный способом, описанным в примере 2, смешивают со 150 мл метилацетата и 25,8 мл уксусной кислоты (0,45. моля) в атмосфере азота. Затем добавляют 33,10 г (0,20 моля) L-фенилаланина и смесь перемешивают приблизительно при 25°С. Через 3,5 ч добавляют дополнительные 100 мл метилацетата для предотвращения утверждения и эту добавку повторяют через 4, 5 часа. Через 6 ч общего времени реакционную суспензию растворяют в достаточном количестве метанола и воды в отношении 10:1. Раствор анализируют хроматографией (высокопроизводительная жидкостная хроматография), отношение альфа- к бета-изомеру равнялось 80:20. Πример 6. Окись магния (0,4 г, 0,01 моля), растворяют в 53,3 мл (1,35 моля) 95%-ной уксусной кислоты и 200 мл (2,10 моля) уксусного ангидрида. Реакция сопровождалась выделением тепла и повышением температуры до 40°С (с 20-22°С) в течение 15 минут. К реакционной смеси добавляют L-аспарагиновую кислоту 133,1 г (1,0 моль) и полученную смесь нагревают при 48-50°С в течение 2,5 часа, после чего добавляют 28,9 мл (0,303 моля) дополнительного уксусного ангидрида. Нагревание продолжают еще 2,5 часа, -после чего примешивают 30,7 мл (0,4 моля) изопропилового спирта, Эту смесь перемешивают 1,5 часа при 48-50°С и затем охлаждают до комнатной температуры (25± 2°С). Полученная смесь содержит N-формиласпарагиновый ангидрид. К этой реакционной смеси добавляют 187 мл этилацетата и 148,68 г (0,9 моля) L-фенилаланина, получая суспензию, которую перемешивают 1,5 ч. Добавляют 120 мл уксусной кислоты для облегчения перемешивания и смесь выдерживают при 25-25°С дополнительно 4,5 часа, затем смесь отгоняют в вакууме (около 560 мм ртутного столба) до тех пор, пока реакционная смесь не достигнет температуры 65°С. 200 мл метанола и 100 мл хлористоводородной кислоты (1,2 моля) примешивают к суспензии, которую нагревают до 60°С за 1 ч. Был получен прозрачный раствор, который отгоняют до достижения теплового напора 63°С и температуры реакционной смеси 73°С. Добавляют 400 мл дополнительного метанола и дистиллирование продолжают до достижения реакционной смесью температуры 85°С. Полученный остаток охлаждают до комнатной температуры (примерно 25°С), подвергая реакционную смесью вакуумированию примерно при 660 мл ртутного столба в течение 45 мин. Затем к охлажденному остатку добавляют 120 мл 37%-ной хлористоводородной кислоты, 19 мл метанола и 94,8 мл воды. Далее перемешивают при комнатной температуре шесть дней. Полученную суспензию фильтруют, промывают и получают белое твердое вещество (197,54 г) после сушки при 50°С в течение 10 ч. Анализ высокопроизводительной жидкостной хроматографией показал, что продукт содержит 61,5 альфа-изомера АФМ. Πример 7. Повторяют по примеру 6, за исключением того, что добавляют 400 мл метанола со скоростью, достаточной для поддержания постоянного объема. Полученное твердое вещество (197,85 г) подвергают анализу методом высокопроизводительной жидкостной хроматографии, который показал содержание альфаизомера АФМ 67,18%. Пример 8. Повторяют тот же процесс, что и в примере 7, за исключением того, что конечную дистилляцию проводят полностью в вакууме при максимальной температуре и реакторе 55-65°С. Выход метилового эфира L-аспартил-L-фенилаланина в форме гидрохлоридной соли составил 51 % от теоретического. Πример 9. Повторяют процесс, описанный в примере 7, за исключением того, что дистилляцию после добавления метанолапроводят в вакууме (при 508 мл ртутного столба) в течение двух часов при 55-67°С. Выход дигидрата гидрохлорида метилового эфира a-L-аспартил-L-фенилаланина составляет 186,15 г, который был выделен и подвергают анализу, показавшему содержание 64,68% метилового эфира a-Lаспартил-L-фенилаланина. Пример 10. Муравьиную кислоту (95,7%, 16 мл, 0,405 моля) по каплям добавляют к 60,2 мл (0,631 моля) уксусной кислоты ангидрида в течение пяти минут и за это время температура повышалась до 40°С. Смесь перемешивают 55 мин и добавляют 0,43 г (0,003 моля) ацетата магния и 39,93 г (0,3 моля) L-аспарагиновой кислоты. Полученную суспензию нагревают при 47-48°С в течение 2,5 ч. Добавляют уксусный ангидрид (7,1 мл, 0,744 моля) и нагревание продолжают 2,5 ч. Добавляют изопропиловый спирт (7,21 г, 0,120 моля) и нагревание продолжают 1,5 часа. Нагревание прекращают и добавляют 44,6 г (0,270 моля) L-фенилала-нина и 130 мл уксусной кислоты. Смесь перемешивают при комнатной температуре, оставляя ее на ночь. Полученную суспензию растворяют в 750 мл воды и 1,05 мл метанола и взвешивают. Отбирают аликвотную пробу и анализируют высокопроизводительной жидкостной хроматографией содержание α-,β-N-формил-Lаспартил-L-фенилаланина, Выход α-изомера составил 71,5%. Пример 11. Муравьиную кислоту (16,0 мл, 0,405 моля) добавляют к 0,121 г (0,993 моля) окиси магния в атмосфере азота и перемешивают до полного растворения всей твердой фазы. Добавляют ангидрид (60,2 мл, 0,631 моля), вызывающий немедленное выпадение осадка и повышение температуры до 40°С в течение 15 мин. Добавляют L-аспарагиновую кислоту (39,93 г, 0,3 моля) и суспензию нагревают до 40-50°С за 2,5 часа. Добавляют дополнительный уксусный ангидрид (9,3 мл, 0,0974 моля) и нагревание продолжают 2,5 часа. Добавляют изопропиловый спирт (11,9 мл, 0,155 моля) и смесь нагревают полтора часа. Температуру повышают до 53°С и добавляют 44,6 г (0,27 моля) L-фенилаланина четырьмя частями 15 мин. Температура повышалась до 58°С за 10 минут и перемешивание продолжают еще 50 минут. Затем реакционную смесь охлаждают до комнатной температуры. Добавляют 30,1 мл 37%-ной хлористоводородной кислоты и 70 мл воды. Суспензию нагревают до 60°С и выдерживают один час, в течение которого все твердые вещества растворялись. Растворитель удаляют отгонкой в вакууме при температуре реактора 55 ± 2°С. Остаток весил 119 г. К остатку добавляют 100 мл воды и дистилляцию проводят до выхода остатка весом 107 г. Добавляют 50,5 мл хлористоводородной кислоты, 41,2 мл воды и 31,5 мл метанола и суспензию перемешивают при 2030°С четыре дня. Твердое вещество отфильтровывают и промывают 50 мл насыщенного рассола. После сушки в течение суток получают белый кристаллический дигидрат гидрохлорида метилового эфира a-Lаспартил-L-фенилаланина весом 43,95 г. Пример 12. Суспензию ангидрида N-формиласпарагиновой кислоты получают как в примере 1. Перед добавлением L-фенилаланина (44,6 г) добавляют метилацетат (75 мл) и уксусную кислоту (84 мл), и полученную суспензию перемешивают шесть часов при 20-30°С. Растворитель (350 г) удаляют отгонкой в вакууме 50 мм ртутного столба. Добавляют хлористоводородную кислоту (37%, 30 мл) и 66,7 мл метанола и нагревают при 60-62°С один час. Добавляют дополнительно метанол (528 мл) и отгоняют до температуры в реакторе 85°С. Прилагают вакуум 660 мм ртутного столба и растворитель отгоняют до температуры реактора 30°С, затем добавляют 36,4 мл хлористоводородной кислоты, 24,4 мл воды и 5,5 мл метанола и полученную смесь перемешивают четыре дня. Образовавшийся осадок отфильтровывают, промывают, сушат и получают 63,1 г твердого вещества. Анализ высокопроизводительной жидкостной хроматографией показал содержание a-АФМ 63%. Πример 13. Различные суспензии ангидрида N-формил-L-аспарагиновой кислоты получают, как описано в примере 1 и помещают в 500 мл колбу с круглым дном, снабженную механической мешалкой Talboys модель 134-2. Метилацетат, уксусн ую кислоту и L-фенилаланин добавляют к реакционным смесям в количествах, при которых молярное отношение метанол:уксусная кислота (общая):L-фенилаланин-N-формил-L-аспарагиновый альдегид составляет 2,75:10,64:1,0:1,0. Смесь перемешивают один час со скоростью вращения 200-300 оборотов в минуту в течение одного часа при комнатной температуре. Через один час перемешивания температуру повышают до 40°С и скорость вращения снижают до 5-15 оборотов в минуту. Достаточно полное превращение L-фенилэланина происходит за три часа. Для измерения вязкости при комнатной температуре 1,5-2,0 часа времени окончания реакции при 50-55°С используют вискозиметр Брукфильда. Результаты представлены в табл.3. Πример 14. Проводят, в основном, тот же процесс, который описан в примере 13, за исключением того, что реакционную смесь вообще не перемешивают после первого часа реакции. Через 6 часов общего времени реакции реакционную смесь можно было перемешивать, но однако потребовалась помощь для запуска мешалки. После пуска мешалки реакционная смесь была очень текучей с хорошими литьевыми свойствами и менее вязкой, чем реакционная смесь, перемешиваемая при 200-300 оборотах в минуту все 6 ч. Анализ реакционной смеси показал полное превращение L-фенилаланина. Пример15. Проводят в основном тот же процесс, что и в примере 13, за исключением того, что реакционную смесь перемешивают прерывисто, т.е. в течение 12 с при малой скорости каждый 5-15 мин после 45 . мин реакции. В первый час реакционную смесь перемешивают при 200-300 оборотах в минуту, реакционная смесь сохраняет текучесть в конце реакции. Анализ реакционной смеси показал полную конверсию L-фенилаланина. Πример 16. Суспензию ангидрида. N-формил-L-аспарагиновой кислоты получают как и в примере 1, и помещают в 500 мл круглую колбу с круглым дном, снабженную механической мешалкой Talboys модель 1342. Метанол, уксусн ую кислоту и фенилаланин добавляют в реакционную смесь в количествах, соответствующи х молярному отношению метанол, уксусная кислота (общая): фенилаланин; ангидрид Nформилас-парагиновой кислоты как 2,75:7,84:1,0, 1,0. Реакционную смесь выдерживают при комнатной температуре один час при скорости перемешивания 200-300 оборотов в минуту. В конце первого часа перемешивания скорость снижают до 5-15 оборотов в минуту. Полная конверсия L-фенилаланина осуществляется примерно за пять часов. Были проведены два контрольных теста при скорости перемешивания 200-300 оборотов в минуту в течение шести часов. Для измерения вязкостей реакционных смесей при комнатной температуре за шестичасовой период реакции, включая 1,5-2,0 часовой период реакции, включая 1,2-2,0 часовой период окончания реакции при 50-55°С, используют вискозиметр Брукфильда. Результаты представлены в табл.4. Пример 17. Проводят, в основном, тот же процесс, который описан в примере 16, за исключением того, что температуру реакционной смеси повышают до 40°С, в то время как скорость перемешивания снижают до 5-15 оборотов в минуту. Получают реакционную смесь очень текущей и гораздо менее вязкой, чем контрольные реакционные смеси при 200-300 оборотах в минуту. Анализ показал полное превращение Lфенилаланина. В аналогичных процессах a-АФМ (HCI) был получен с хорошим выходом при использовании различных сложных алкиловых эфиров, спиртов с пониженной реакционной способностью, параметрами перемешивания и методами дистилляции, описанными выше. Таким образом, описываемый способ позволяет получать гидрохлорид сложного метилового эфира a-Lфенилаланина, не снижая выхода, по более простой, технологии, за счет проведения всех процессов, начиная с L-аспарагиновой кислоты в одном аппарате.