Brevet FR2501678A1 — publié le 19820917

La présente invention a pour objet un nouveau procédé de synthèse d'un polypeptide. Elle a plus précisément pour objet la synthèse d'un ester de dipeptide par une nouvelle voie, sensiblement améliorée par rapport à celles déjà décrites dans la littérature. Elle a spécifiquement pour objet un nouveau procédé de synthèse du dipeptideester, le 1 -OL- aspartyl phényl alaninate de méthyle ou Aspartame. On connatt à l'heure actuelle un grand nombre de procédés de synthèse de l'aspartame qui constitue l'édulcorant de synthèse le plus agréable quant au goût et le plus atoxique parmi tous les produits édulcorants déjà connus.(cf Dupaigne Fruits vol. 32 (1977) 117). Le procédé selon l'invention se distingue de ceux précédemment connus par son extrème facilité dans la mise en oeuvre, l'économie des réactifs utilisés et la possibilité d'utiliser un milieu essentiellement aqueux pour les différentes étapes de cette synthèse. Le procédé selon l'invention est caractérisé par le fait oue l'on fait réagir l'acide l-aspartique avec le phosgène én excès pour former un anhydride mixte aspartyl carbonique que l'on condense avec le phényl alaninate de méthyle en milieu basique pour obtenir un disel de l'acide N - carboxy 1 -o(- aspartyl phényl alaninate de méthyle, décompose ce dernier en milieu acide et obtient le 1- ot- aspartyl phényl alaninate de méthyle. Le procédé selon l'invention peut encore être défini par les modes opératoires suivants, actuellement préférés 1/ la condensation du phosgène avec l'acide aspartique est effectuée dans un solvant inerte oxygéné, comme par exemple un ester linéaire ou cyclique tel que le dioxane, le letrahydrofuran, ou le dimethoxy ethane. 2/ la condensation est effectuée par chauffage à une température comprise entre 40 et 1000, de préférence vers 600. 3/ la condensation produit simultanément du chlorhydrate de l'acide aspartique insoluble dans le milieu réactionnel, qui peut ainsi etre aisément séparé et servir pour une nouvelle opération et de l'anhydride mixte aspartyl-carbonique. 4/ la condensation de l'anhydride mixte aspartyl carbonique et du phényl alaninate de méthyle est effectuée en présence d'un hydroxydeda métal alcalin, comme la soude, la potasse, ou la lithine. La condensation est encore améliorée en additionnant du carbonate du métal alcalin ce qui a pour effet de tamponner le pH et d'éviter de trop grandes variations de pH'. 5/ la condensation est effectuée à un pH compris entre 10 et 11. 6/ la condensation est effectuée à une température comprise entre - 5 et + 150. 7/ l'hydrolyse du disel de dérivé N - carboxylique est effectuée à l'aide d'un ecide minéral en milieu squeux. s/ l'hydrolyse est effectuée à l'aide d'une solution diluée d'acide chlorhydrique. 9/ l'hydrolyse du dérivé N - carboxylique est effectuée à un pH compris entre 2 et 4 et de préférence entre 3 et 3,5. Les trois étapes de la synthèse s'effectuent donc en employant des réactifs extrèmement simples et peu couteux. Chacune de ces étapes peut etre aisément industrialisée et permettre une exploitation en continu. Le phényl alaninate de méthyle est obtenu comodémment par les méthodes classiques d'esterification au départ de la phényl alanine. Une méthode préférée consiste à soumettre la phényl alanine à l'action du méthanol en présence d'un fort exces d'acide sulfurique concentré ou à l'action du sulfate de méthyle puis à couler le mélange réactionnel dans une solution alcaline qui laisse la pnényl alanine - qui n'a pas réagi - insoluble et cui décompose le sulfate de méthyle qui s'est formé en sel de l'acide méthylsulfourique. La phenyl alanine non transformée, récupérée après esterification peut servir pour une nouvelle réaction d'esterification. Le mélange soluble en milieu basique est extrait par un solvant organique non miscible à l'eau. On obtient ainsi après évaporation du solvant, exclusivement le phényl alaninate de méthyle. Le t -- aspartyl phényl alaninate de méthyle obtenu selon le procédé de l'invention est ainsi totalement dépourvu d'isomère ss ou d'isomère optique d qui aurait pu provenir d'une racemisation éventuelle. Ces impuretés sont donc éliminées et le produit ainsi obtenu manifeste un goût sucré et un pouvoir sucrant très élevé sans laisser d'arrière goût amer ou salin. Le produit selon l'in- vention peut Btre ensuite présenté sous forme de comprimés ou de poudres avec un excipient inerte. Le dosage usuel est de 1 mg par prise unitaire. Les exemples suivantsillusrent l'invention. Il ne la limitent en aucune façon. EXEMPLE I Esterification de la phényl alanine. On met en suspension 16g52 de phényl alanine dans 200 ml de méthanol préalablement refroidi et on ajoute très progressivement sous forte agitation 29g40 d'acide sulfurique. L'addition demande i heure et demi environ et la température du milieu est maintenue au voisinage de 25 . pendant toute l'addition par in mersion dans un bain d'eau. Or poursuit l'agitation et on chauffe au reflux pendant 3 heures, puis on verse le mélange réactionnel dans 400 ml d'eau froide dont le pH a été préalablement ajusté et est maintenu à ,5 par addition de soude. L'addition se fait très lentement pour éviter un échauffement trop rapide. On laisse ensuite en contact pendant une heure sous faible agitation. On sépare ensuite l'insoluble par filtration. L'insoluble constitué essentiellement par de la phényl alanine qui n'a pas réagi, est essoré, lavé à l'eau froide puis séché sous vide. Le filtrat est ensuite épuisé à 3 reprises avec 25 ml de chlorure de méthylène. Les phases méthyléniques séparées, sont réunies, lavées à l'eau (l'ester méthylique de la l phényl alanine est alcalin et soluble dans l'eau. Donc le lavage à l'eau est toujours alcalin par perte d'ester base), puis séchées sur sulfate de sodium. On les filtre et les évapore à sec. On recueille ainsi 18g65, soit un rendement voisin de 95%. Le produit est suffisemment pur pour être utilisé sans purification supplémentaire pour l'étape suivante de la synthèse. EXEMPLE II Autre procédé d'estérification de phenylalanine Dans un ballon équipé pour un chauffage en reflux, sont chargés 165 g de l.phényl- alanine ( 1 mole) et 191 ml (1 mole) de sulfate de méthyle dilué dans 600 ml de méthanol. Chauffage au reflux sous agitation pendant 6 heures . La transformation de la phényafltneest complète. (CCM sur plaque de silice G 60 Merck - solvant CHCl364, MeOH 30, H20 4, H COOH 2 ) Révélation nirthydrine à 800C Concentration sous vide. Obtention de 499 g d'une huile qui est neutralisée à 0 C par de la soude 5N (213 ml) et extraite au trichloréthane, en trois fois. Les extraits dans le trichloréthane sont séchés sur sulfate de sodium anhydre, puis concentrés sous vide.On obtient une huile (1929)del. phénylalaninate de méthyle qui peut être conservée une semaine à OOC. Cette huile peut être cristallisée sous forme de sulfate en la dissolvant dans l'acéne, puis en ajoutant lentement, en refroidissant, une solution à 15% d'acide sulfurique dans l'acétone, preparée extemporanément. On obtient une solution limpide légèrement rose, qui se trouble rapidement et cristallise abondamnent. Filtration des cristaux, lavage à l'acétone, séchage sous vide ou en étuve ventilée à 450C - 191,92 g de sulfate de phénylalaninate de méthyle (produit cristallin blanc).sont ainsi obtenus. EXEMPLE III Stade A Anhydride 1-aspartylcarbonique. On dissout 40 g d'acide @ l-aspartique dans 250ml de dioxane à température ordinaire. Une fois la dissolution obtenue, on porte la solution à 600, et on y fait @@oter du phosgène jusqu'à saturation du milieu pendant 15 heures. Gn observe la précipitation progressive du chlorhydrate de l'acide aspertiquye. On filtre la solution après refroidissement, puis on amène le filtra clair à sec par évspo- ration sous vide du solvant, On recueille ainsi 13g1 de N - carboxy anhydride mixte que l'on purifie par recristallisation du dichloro 1,2 éthane par chaud et froid. Stade B disel de sodium de N- carboxy 1 - aspartyl phényl alaninate de méthyle. On met en suspension 19,t g d'anhydre mixte 1-aspartylcarbonique dans 60 ml d'eau et tout en maintenant une agitation mécanique, on ajoute simultanément une suspension de 15 g9 de phényl alanine de méthyle dans 45 ml d'eau, puis une solution de scude pour ajuster le pH du milieu à îO,2on maintient sous agitation pendant 2 minutes à la température de 0 . On obtient le sel de sodium oue l'on isole @er filtration Stade C l -&alpha;- aspartyl phényl alaninate de méthyle. On diseout 17g5 de disel sodique du N - carboxy 1 - aspartyl phényl alaninate de méthyle dans 100 ml d'eau en chauffant le milieu vers 40 . On ajoute alors une solution N d'acide chlorhydrique jusqutà obtention d'un pH de 3 à 3,5. On maistient sous agitation le milieu réactionnel jusqu'S cessation du dégagement gazeux. On laisse alors refroidir à température ordinaire la solution de 1 - aspartyl phényl alaninate de méthyle et on amène le pH de la solution à la valeur de 6 environ. Le 1 -&alpha;- aspartyl phényl alaninate de méthyle précipite. On maintient la sus pension en glacière pendant 12 heures, puis sépare le précipité par filtration, essore le produit insoluble, le lave à l'eau et le sèche ensuite sous vide. Cn obtient ainsi 1192 de l -&alpha;-aspartyl phényl alaninate de méthyle que l'on pu rifie par recristallisation de l'ether isopropylique. On obtient ainsi 8gl d'Aspartame pur que l'on définit par ses constantes physiques Le produit se présente sous forme d'une poudre cristalline inodore, praticuement incolore, soluble dans l'eau, l'éthanol, la méthanol et peu soluble dans le chloroforme. [&alpha;]20 = + 12 5 (sol à 4% dans l'acide formique 15 M) seaete UV (c = 1% éthanol à 96%) # max 247 m , 252 m , 258 m , 264 m Dosage de l'eau par la méthode de K. Fischer concentration inférieure à 5X. Titre protométrique : : supérieur à 98S en produit sec. Microanalyse : C14 H18 N2 5 = 294,31 C H Calculé 57,13 6,16 9,52 Trouvé 57,06 6,14 9,68 Exemple IV Stade A Anhydride N carboxy 1 aspartique On agite une suspension de 40g d'acide 1 aspartique dans 250 ml de dioxane à température ordinaire. Puis on y fait barboter du phosgène, jusqu'à saturation du milieu. La suspension est ensuite chauffée à 60C jusqu'à transformation complète. L'anhydride N - carboxy Aspartique se dissout tandis que la suspension change d'aspect, l'acide aspartique qui n'a pas réagi, se transformant en son chlorhydrate. La suspension est dégazée à l'azote, puis concentrée sous vide en recueillant le phosgène dans un piège à basse température. Le concentrat est repris par 100 ml de dioxane et filtrée sous vide. On amène le filtrat à sec par évaporation sous vide. On recueille ainsi 13,lg de N-carboxy anhydride cue l'on purifie par recristallisation dans le dichloro - 1,2 éthane par chaud et froid. Stade B Sel disodique de N carboxy 1. aspartvlphenylalaninate de méthyle. On met en solution 15 g de phenylalaninate de méthyle dans 100 ml d'eau. Cette solution refroidie à 0oC est additionnée de 20 g de carbonate disodique. La suspension obtenue est agitée très vigoureusement par une turbine Ultraturax (100oo t/mn) pendant l'addition en une seule fois du N-carboxy anhydride de l'acide aspartique. Dès la dissolution totale de ce dernier (1 à 2mn) en maintenant le pH entre 10 et 10,5 la solution est coulée dans de l'acide chlorhydrique dilué, tout en maintenant le pH à 3,5. Le N-carboxy l.-aspartyl l-phénylalaninate de méthyle se décarboxyle en qualques minutes en W-aspartyl l-phénylalaninate de méthyle Ce dernier est cristallisé par ajustage du pH à 6,0 par addition de soude. Le produit est séparé par filtration, lavage à l'eau puis est séchè sous vide. Exemple V Un emodification de ce procéd6, plus avanlageuse our l'extrapolation industrie le, est la suivante : Une sulution de 1-phényl slaninate de méthyle à 15%, refroidie à 0 C, est passée en continu dans un broyour colloïdal (par exemle du type Moritz). Une addition de carbonate de sodium à raison de 2C g pour 100 ml de cette solution est effectuée en continu. Cette introduction est suivie, Juste avant l'entrée dans le broyeur, d'une addition continue d'anhydride H - carboxy 1 - aspartique. Le passa dans le broyeur colioïdal dure environ 20 secondes, temps necessaire à la dissolution et réaction totale de l'anhydride N-carboxy l - aspartique. A la sortie du broyeur, la solution est acidifiée en continu à pH 3,5, par addition régulière d'acide chlorhydrique. La solution obtenue est ajustée à pH 6,0 et le produit cristallise. REVENDICATIONS 1/ Procédé d'obtention d'un dipeptide ester caractérisé en ce que l'on fait réagir l'acide 1 - aspartique avec le phosgène en excès pour former un anhydride mixte aspartyl carbonique que l'on condense avec le phényl alaninate de méthyle en milieu basique, forme un disel de l'acide N -carboxy 1 aspartyl phényl alaninate de méthyle puis décompose ce dernier en milieu acide et obtient le 1 - d - aspartyl phényl alaninate de méthyle. 2/ Un procédé selon la revendication 10 dans lequel la condensation du phosgène avec l'acide aspartique est effectuée dans un solvant inerte oxygéné. 3/ Un procédé selon la revendication 10 dans lequel la condensation de l'anhydride mixte aspartyl carbonique avec le phényl alaninate de méthyle est effectuée en présence d'un hydroxyde de métal alcalin. 4/ Un procédé selon l'une des revendications 1 et 30 dans lequel la condensation est effectuée à un pH variant entre 10 et 11. 5/ Un procédé selon l'une des revendications 10 et 30 dans lequel la condensation de l'anhydride mixte est effectuée à une température comprise entre - 50 et + 150. 6/ Un procédé selon la revendication 10 dans lequel l'hydrolyse du disel du dérive N - carboxylique est effectué à l'aide d'un acide minéral en milieu aqueux. 7/ Un procédé pour obtenir un moyen nécessaire au procédé selon la revendication 10 caractérisé en ce que pour préparer le phényl alaninate de méthyle, on fait réagir à froid la phényl alanine et le méthanol en présence d'un grand excès d'acide sulfurique.