专利名称：D-氨基酸-N-(S)-α-烷基苄基酰胺的制备方法
技术领域：
本发明涉及D-氨基酸的立体控制合成方法。
下式(1)代表D-氨基酸-N-(S)-α-烷基苄基酰胺中，R1是甲基、乙基或异丙基及R2是甲基或乙基的化合物是重要的物质，它们可用作具有强甜度的物质的中间体，见US.5286509中所述。所述式(1)如下 式中标有*的碳原子具有D-氨基酸结构，R1是具有1至4个碳原子的烷基，和R2是甲基或乙基。
为制备上述的D-氨基酸-N-(S)-α-烷基苄基酰胺，通常使用的方法是将氨基用苄氧羰基或叔丁氧羰基保护的N-保护的D-氨基酸和旋光性胺成分用缩合剂例如N，N’-二环己基碳化二亚胺转化成中间体N-保护的D-氨基酸-N-(S)-α-烷基苄基酰胺，然后将其去保护，得到期望的D-氨基酸-N-(S)-α-烷基苄基酰胺。
尽管天然存在的L-氨基酸能在工业上通过发酵以低成本大规模生产，但D-氨基酸仅能通过合成DL-氨基酸随后进行旋光拆分来获得，因为难于用发酵法来制备它们。因此，D-氨基酸比L-氧基酸要贵得多。因此，用这样的昂贵的D-氨基酸制得的D-氨基酸-N-(S)-α-烷基苄基酰胺将更贵。
本发明的目的是提供不使用昂贵的D-氨基酸以低成本制备D-氨基酸-N-(S)-α-烷基苄基酰胺的工业方法。此目的按下述方法来实现通过L-或DL-氨基酸-N-(S)-α-烷基苄基酰胺与芳醛的脱水缩合制备式(3)L-或DL-氨基酸-N-(S)-α-烷基苄基酰胺，然后在含有能促进外消旋化的碱的溶剂中将氨基酸部分外消旋化，同时使N-(X-取代的苯基甲叉)-D-氨基酸-N-(S)-α-烷基苄基酰胺结晶，用固/液分离法将其回收，并将其在酸性条件下水解以除去芳醛。所述式(3)如下 式中标有*的碳原子具有L-或DL-氨基酸结构，R1是具有1至4个碳原子的烷基，R2是甲基或乙基，X是氢、卤素、硝基、氰基、羟基、低级烷基或低级烷氧基。
我们发现，式(2)代表的席夫碱(以下通常称作N-(亚2-丙烯基)-L-氨基酸-(S)-酰胺)在碱如二氮杂二环十一碳烯(DBU)和甲醇钠存在下易在氨基酸部分被外消旋化，形成预期的D-氨基酸-N-(S)-α-烷基苄基酰胺(以下一般称作N-(亚2-丙烯基)-D-氨基酸-(S)-酰胺)席夫碱。所述式(2)如下 式中标有*的碳原子具有L-氨基酸结构，R1是具有1至4个碳原子的烷基，R2是甲基或乙基，X是氢、卤素、硝基、氰基、羟基、低级烷基或低级烷氧基。式(2)化合物通过使与预期的D-氨基酸-N-(S)-α-烷基苄基酰胺的非对映体相应的L-氨基酸-N-(S)-α-烷基苄基酰胺原料与芳醛反应来制备。
我们还发现N-(亚2-丙烯基)-D-氨基酸-(S)-酰胺可被选择性地结晶，因为从上述外消旋化反应获得的两个非对映体间的溶解性不同。
此外，将这两个特性结合起来，可在进行外消旋化反应的同时仅使N-(亚2-丙烯基)D-氨基酸-(S)-酰胺结晶。如此获得的N-(亚2-丙烯基)-D-氨基酸-(S)-酰胺可在酸性条件下被容易地水解成原来的芳醛和期望的D-氨基酸-N-(S)-α-烷基苄基酰胺。我们还发现，即使用DL-氨基酸作原料，亦可仅使相应的N-(亚2-丙烯基)-D-氨基酸-(S)-酰胺结晶。日本专利申请第304783/1994号的全部内容被本文参考引用。
因此，本发明的第一个方面是制备式(1)代表的D-氨基酸-N-(S)-α-烷基苄基酰胺的方法，其中式(2)代表的N-(X-取代的苯基甲叉)-L-氨基酸-N-(S)-α-烷基苄基酰胺通过相应的L-氨基酸-N-(S)-α-烷基苄基酰胺与芳醛的脱水缩合获得。然后在含有能促进外消旋化的碱的溶剂中将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-烷基苄基酰胺。接着将芳醛在酸性条件下水解去除。(式1) 式中标有*的碳原子具有D-氨基酸结构，R1是具有1至4个碳原子的烷基，和R2是甲基或乙基。(式2) 式中标有*的碳原子具有L-氨基酸结构，R1是具有1至4个碳原子的烷基，R2是甲基或乙基，X是氢、卤素、硝基、氰基、羟基、低级烷基或低级烷氧基。
本发明的第二个方面是式(1)所代表的D-氨基酸-N-(S)-α-烷基苄基酰胺的制备方法，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-烷基苄基酰胺通过相应的L-或DL-氨基酸-N-(S)-α-烷基苄基酰胺与芳醛的脱水缩合获得。将该席夫碱在含有能促进外消旋化的碱的溶剂中在氨基酸部分外消旋化，同时使N-取代的苯基甲叉-D-氨基酸-N-(S)-α-烷基苄基酰胺结晶，采用固/液分离法获得此结晶，并在酸性条件下水解除去芳醛。(式3) 式中标有*的碳原子具有L-或DL-氨基酸结构，R1是具有1至4个碳原子的烷基，R2是甲基或乙基，X是氢、卤素、硝基、氰基、羟基、低级烷基或低级烷氧基。
从工业的角度来看，按照本发明的方法十分有利，因为它采用廉价的L-或DL-氨基酸代替昂贵的D-氨基酸作原料高效率地生产相目应的D-氨基酸-(S)-酰胺。
用在本发明中的芳醛包括未取代的苯甲醛或被卤素、硝基、氰基、羟基、低级烷基或低级烷氧基取代的苯甲醛。尽管可将萘甲醛用于席夫碱部分，但在将N-(亚2-丙烯基)-氨基酸-(S)-酰胺的两个非对映体从外消旋物溶液中用结晶法分离时，其N-(亚2-丙烯基)-氨基酸-(S)-酰胺易结晶的芳醛是优选的。易结晶的芳醛包括苯甲醛、对氯苯甲醛和对甲氧基苯甲醛。
本发明所用的L-或DL-氨基酸-(S)-酰胺包括带有具有1至4个碳原子的氨基酸侧链的那些，尤其是具有α-氨基丙酸、α-氨基丁酸或缬氨酸侧链的那些。
构成酰胺部分的旋光的胺的实例有(S)-α-甲基苄基胺和(S)-α-乙基苄胺。
为由上述的芳醛和氨基酸-(S)-酰胺制备N-(亚2-丙烯基)-氨基酸-(S)-酰胺，即一种席夫碱，可将反应物在适宜的溶剂中混合或不这样做，并且通过蒸馏或使用脱水剂除去缩合过程中生成的水可促进反应。
可用来使N-(亚2-丙烯基)-氨基酸-(S)-酰胺外消旋化的碱包括碱金属氢氧化物例如氢氧化钠和氢氧化钾，醇的金属盐例如甲醇钠和丁醇钾，和有机碱例如二氮杂二环十一碳烯(DBU)和二氮杂二环壬烷(DBN)。
尽管对碱的量无特别限定，但用量越大，外消旋反应进行得越快。从经济的角度来看，过量的碱是不优选的。通常，碱的用量，基于N-(亚2-丙烯基)-氨基酸-(S)-酰胺计，为0.1-0.5当量或更多。
外消旋化反应在室温进行令人满意，尽管该反应在较高温度进行得较快。通常，外消旋化在0至100℃、优选20-30℃的温度范围内进行。
用在外消旋化反应中的溶剂最好是能溶解N-(亚2-丙烯基)-氨基酸-(S)-酰胺和外消旋化用碱的溶剂。这样的溶剂的实例有醇类，例如甲醇、乙醇和异丙醇，卤代烃类，例如二氯甲烷和氯仿，酯类，例如乙酸乙酯和乙酸丁酯，芳烃类，例如苯和甲苯，醚类，例如乙醚和四氢呋喃，腈类，例如乙腈，酮类，例如丙酮和甲基·乙基酮，二甲基甲酰胺和二甲亚砜。
可将酸性物质例如盐酸或硫酸加至已进行了上述外消旋化反应的反应溶液中，建立酸性条件并分解席夫碱，产生期望的D-氨基酸-(S)-酰胺及其非对映体L-氨基酸-(S)-酰胺。
或者，通过利用两个非对映体之间溶解性的差异，仅使N-(亚2-丙烯基)-D-氨基酸-(S)-酰胺从已进行了外消旋化反应的反应溶液中结晶析出。在这样的情况下，可采用标准的结晶法，例如，将反应溶液浓缩，将反应溶液冷却，加入能与反应溶液互溶但几乎不溶解N-(亚2-丙烯基)-D-氨基酸-(S)-酰胺的溶剂。
此外，通过适当地将外消旋化反应和非对映体的拆分结晶配合，可将不合需要的N-(亚2-丙烯基)-L-氨基酸-(S)-酰胺外消旋化成期望的N-(亚2-丙烯基)-D-氨基酸-(S)-酰胺，同时使N-(亚2-丙烯基)-D-氨基酸-(S)酰胺结晶。通过使在此操作中的非对映体的拆分结晶的母液循环，可将作为原料加入的N-(亚2-丙烯基)-L-氨基酸-(S)-酰胺以非常高的收率转化成N-(亚2-丙烯基)-D-氨基酸-(S)-酰胺。本发明将用以下实施例进一步举例说明。
在HPLC样品的预处理中，将席夫碱用稀盐酸处理以将其分解成相应的芳醛和氨基酸-(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层，所述氨基酸酰胺互为非对映体，即D-氨基酸-N-(S)-α-烷基苄基酰胺和L-氨基酸-N-(S)-α-烷基苄基酰胺，对其进行分析。HPLC条件柱Inertsil ODS-2，6φ×150mm，洗脱剂0.1M KH2PO4(pH3.0)/MeCN＝80/20(V/V)，流速1ml/分，温度室温，检测UV(210nm)。实施例1向0.94g(2.75mmol)N-对氯苯亚甲基-α-DL-氨基丁酸-N-(S)-乙基苄基酰胺中加入5ml 0.5M DBU/异丙醇溶液并使其溶解。然后加入10ml水并将混合物在室温搅拌1星期。将结晶的浆液用吸滤法分离，得到1.02g晶体。将这些晶体用稀盐酸处理并对其进行HPLC，分析表明含有0.467g(2.12mmol)α-D-氨基丁酸-N-(S)-α-乙基苄基酰胺。收率77.1％(基于起始的DL型计)。α-L-氨基丁酸-N-(S)-α-乙基苄基酰胺的含量仅为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-乙基苄基酰胺。收率5.5％(基于起始的DL型计)。实施例2向0.866g(2.53mmol)N-对氯苯亚甲基-α-DL-氨基丁酸-N-(S)-α-乙基苄基酰胺中加入4.6ml异丙醇。向此溶液中加入9.2ml0.25NNaOH并将混合物于室温搅拌2小时。将在反应混合物中沉淀的粘性油状物滗析分离，得到0.764g油。将此油用稀盐酸处理并对其进行HPLC，分析表明含有0.274g(1.24mmol)α-D-氨基丁酸-N-(S)-α-乙基苄基酰胺。收率49.0％(基于起始的DL型计)。α-L-氨基丁酸-N-(S)-α-乙基苄基酰胺的含量仅为54mg。实施例3除使用0.611g(1.98mmol)N-苯亚甲基-α-DL-氨基丁酸-N-(S)-α-乙基苄基酰胺外，反应按与实施例1相同的方式进行。在室温搅拌2星期后，用滗析法分离所得到的粘性油状物，得0.609g油，HPLC分析表明该油含有0.289g(1.31mmol)α-D-氨基丁酸-N-(S)-α-乙基苄基酰胺。收率66.2％(基于起始的DL型计)。α-L-氨基丁酸-N-(S)-α-乙基苄基酰胺的含量仅为45mg。实施例4除使用0.7g(2.17mmol)N-对甲基苯亚甲基-α-DL-氨基丁酸-N-(S)-α-乙基苄基酰胺外，反应按与实施例1相同的方式进行。在室温搅拌2星期后，用滗析法分离所得到的粘性油状物。得0.671g油。HPLC分析表明该油含有0.249g(1.31mmol)α-D-氨基丁酸-N-(S)-α-乙基苄基酰胺。收率52.1％(基于起始的DL型计)。α-L-氨基丁酸-N-(S)-α-乙基苄基酰胺的含量仅为54mg。实施例5将0.29g(0.89mmol)N-对氯苯亚甲基-α-DL-氨基丁酸-N-(S)-α-乙基苄基酰胺溶于2.5ml 0.5M/L DBU/异丙醇溶液中，并将混合物在室温下搅拌，同时加入2ml水等分量。随后将混合物在室温搅拌过夜，并将沉淀析出的晶体吸滤分离，得到0.478g晶体。用稀盐酸处理后的HPLC分析表明该晶体含0.14g(0.686mmol)α-D-氨基丁酸-N-(S)-α-甲基苄基酰胺。收率77.1％(基于起始的DL型计)。仅含有微量的α-L-氨基丁酸-N-(S)-α-甲基苄基酰胺。实施例6将0.51g(1.43mmol)N-对氯苯亚甲基-L-缬氨酸-N-(S)-α-乙基苄基酰胺溶于30ml异丙醇中，并加入41mg甲醇钠。将反应混合物搅拌1.5小时，同时在60℃加热。取出1ml试样，将其用稀盐酸处理并进行HPLC，分析表明L-缬氨酸-N-(S)-α-乙基苄基酰胺和D-缬氨酸-N-(S)-α-乙基苄基酰胺以几乎相等的量存在。将其余的反应混合物减压蒸发除去溶剂，将残余物溶于10ml己烷中。在冰箱中贮存过夜后，用吸滤法分离结晶，得到0.407g(干的)晶体。用稀盐酸处理后的HPLC分析表明该晶体含有0.201g(0.859mmol)D-缬氨酸-N-(S)-α-乙基苄基酰胺。收率60.1％(基于起始的L型计)。L-缬氨酸-N-(S)-α-乙基苄基酰胺的含量仅为7.2mg。实施例7将0.168g(0.50mmol)N-对甲基苯亚甲基-L-缬氨酸-N-(S)-α-乙基苄基酰胺溶于10ml异丙醇中。加入甲醇钠(81mg)并将反应混合物搅拌5小时，同时在60℃加热。取反应混合物的试样，用稀盐酸处理并对其进行HPLC，结果表明L-缬氨酸-N-(S)-α-乙基苄基酰胺和D-缬氨酸-N-(S)-α-乙基苄基酰胺以几乎相等的量存在。将剩余的反应混合物与15ml水混合，并在冰箱中贮存过夜。然后用吸滤法分离沉淀的晶体，得到67.6mg晶体。用稀盐酸处理后的HPLC分析表明该晶体含39mg(0.167mmol)D-缬氨酸-N-(S)-α-乙基苄基酰胺。收率33.4％(基于起始的L型计)。L-缬氨酸-N-(S)-α-乙基苄基酰胺的含量仅为2mg。实施例8除使用0.70g(2.0mmol)N-间甲苯亚甲基-L-缬氨酸-N-(S)-α-乙基苄基酰胺外，反应按与实施例1相同的方式进行。对所得到的晶体的分析表明含有0.14g(0.60mmol)D-缬氨酸-N-(S)-α-乙基苄基酰胺，收率30.2％(基于起始的构型计)。L-缬氨酸-N-(S)-α-乙基苄基酰胺的含量仅为75mg。
按照本发明方法，可由价廉易大量获得的L-或DL-氨基酸代替昂贵且不易获得的D-氨基酸作原料制得D-氨基酸-(S)-α-烷基苄基酰胺。
显然，按照上面的教导可对本发明进行多种改进。因此，应当理解的是，在所附的权利要求书的范围内，本发明可按不同于本文具体描述的方式实施。
权利要求
1.制备下式(1)D-氨基酸-N-(S)-α-烷基苄基酰胺的方法 式中标有*的碳原子具有D-氨基酸结构，R1是具有1至4个碳原子的烷基，和R2是甲基或乙基；所述方法包括通过L-氨基酸-N-(S)-α-烷基苄基酰胺与芳醛的脱水缩合制备式(2)N-(X-取代的苯基甲叉)-L-氨基酸-N-(S)-α-烷基苄基酰胺 式中标有*的碳原子具有L-氨基酸结构，R1是具有1至4个碳原子的烷基，R2是甲基或乙基X是氢、卤素、硝基、氰基、羟基、低级烷基或低级烷氧基，使氨基酸部分在含有能促进外消旋化的碱的溶剂中外消旋化，制得N-(X-取代的苯基甲叉)-D-氨基酸-N-(S)-α-烷基苄基酰胺，和在酸性条件下水解除去芳醛。
2.制备下式(1)D-氨基酸-N-(S)-α-烷基苄基酰胺的方法 式中标有*的碳原子具有D-氨基酸结构，R1是具有1至4个碳原子的烷基，和R2是甲基或乙基；所述方法包括通过L-或DL氨基酸-N-(S)-α-烷基苄基酰胺与芳醛的脱水缩合制备式(3)N-(X-取代的苯基甲叉)-L-或DL-氨基酸-N-(S)-α-烷基苄基酰胺 式中标有*的碳原子具有L-或DL-氨基酸结构，R1是具有1至4个碳原子的烷基，R2是甲基或乙基，X是氢、卤素、硝基、氰基、羟基、低级烷基或低级烷氧基，使氨基酸部分在含有能促进外消旋化的碱的溶剂中外消旋化，同时使N-(X-取代的苯基甲叉)-D-氨基酸-N-(S)-α-烷基苄基酰胺结晶，和用固/液分离法回收所述的N-(X-取代的苯基甲叉)-D-氨基酸-N-(S)-α-烷基苄基酰胺并在酸性条件下将其水解除去芳醛。
3.权利要求1的方法，其中所用的促进外消旋化的碱是醇的金属盐、碱金属氢氧化物或有机碱。
4.权利要求2的方法，其中所用的促进外消旋化的碱是醇的金属盐、碱金属氢氧化物或有机碱。
5.权利要求1的方法，其中所用的L-氨基酸-N-(S)-α-烷基苄基酰胺是α-氨基丁酸-N-(S)-α-甲基苄基酰胺，α-氨基丁酸-N-(S)-α-乙基苄基酰胺，缬氨酸-N-(S)-α-甲基苄基酰胺或缬氨酸-N-(S)-α-乙基苄基酰胺。
6.权利要求2的方法，其中所用的DL-氧基酸-N-(S)-α-烷基苄基酰胺是α-氨基丁酸-N-(S)-α-甲基苄基酰胺，α-氨基丁酸-N-(S)-α-乙基苄基酰胺，缬氨酸-N-(S)-α-甲基苄基酰胺或缬氨酸-N-(S)-α-乙基苄基酰胺。
全文摘要
本发明涉及将L-氨基酸酰胺转化成D-氨基酸酰胺的方法，将由L-氨基酸和旋光性的(S)-α-烷基苄基胺形成的酰胺与芳醛脱水缩合形成席夫碱。使其在碱存在下在氨基酸部分外消旋化制成N-(亚2-丙烯基)-D-氨基酸-(S)-酰胺。使可溶性较差的非对映体N-(亚2-丙烯基)-D-氨基酸-(S)-酰胺从反应混合物中结晶析出，用固/液分离法将其回收。N-(亚2-丙烯基)形式易被水解成氨基酸-(S)-酰胺和起始的醛。
文档编号C07C237/06GK1132742SQ9512143
公开日1996年10月9日 申请日期1995年12月8日 优先权日1994年12月8日
发明者土屋丰人, 望月千秋, 竹本正 申请人:味之素株式会社