一种偶合反应生成阿斯巴甜的工艺制造技术

本发明专利技术提供了采用偶合反应合成阿斯巴甜的工艺，步骤：将N‑甲酰‑α‑L‑天冬氨酸酐与L‑苯丙氨酸或其甲酯和催化剂投入到碳酸低级烷基酯中，在‑5℃～40℃下，搅拌反应1～240小时，进行固液分离，得到固体为N‑甲酰‑L‑天冬氨酰‑L‑苯丙氨酸或其甲酯的α‑异构体和β‑异构体，以及回收母液。本发明专利技术的优点在于提高了偶合反应中α‑异构体与β‑异构体的比例，提高了偶合反应的α‑异构体收率，α‑异构体/β‑异构体可以增至约90/10，提高了阿斯巴甜生产效率，降低了生产成本；同时母液能重复使用，解决了偶合反应的环保问题。

【技术实现步骤摘要】
一种偶合反应生成阿斯巴甜的工艺
本专利技术为化学合成领域，特别涉及一种偶合反应生成阿斯巴甜的工艺。
技术介绍
阿斯巴甜(Aspartame),化学名称为N-α-L-天冬氨酰-L-苯丙氨酸甲酯，是一种新型的合成肽类甜味剂，甜度约为蔗糖到200倍，目前该甜味剂已在100多个国家和地区获准使用，应用于6000多种饮料，食品及医药等产品。阿斯巴甜由于其公认的安全性，低热高甜，口味纯净等特点，目前已成为全球高强度甜味剂的主导产品，消费量高速增长，目前全球需求超过30000吨/年。阿斯巴甜的主要生产方法之一是采用化学合成法，化学法合成阿斯巴甜主要有酸酐化、偶合、脱甲酰、酯化、中和五步主要反应构成。其中偶合反应生成N-甲酰-L-天冬氨酰-L-苯丙氨酸的α-异构体与β-异构体，其中α-异构体通过后续的脱甲酰、酯化、中和反应生成阿斯巴甜，而β-异构体则要从体系中除去。因此，偶合反应就成为阿斯巴甜生产中的最重要步骤，其中提高α-异构体的收率就变得至关重要。现有的偶合反应方法主要有两种，水相法和溶剂法。美国专利4745210号在偶合反应中以水为溶剂，碱性条件下反应，反应结束后，α-异构体/β-异构体约为75/25。中国专利(申请号：90106906.X)在偶合反应中以乙酸为溶剂，通过加入烷基酯或位阻醇，进行反应，反应结束后，α-异构体/β-异构体可以增至约80/20。但不管是水相法和溶剂法，在反应完成后α-异构体/β-异构体的比例都不是太高，严重影响了阿斯巴甜的生产成本与生产效率。同时采用水相法进行偶合反应，在反应完成后，进行固液分离时产生了大量的高盐高COD的有机废水，环保处理的成本很高。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了弥补现有技术的不足，提供一种偶合反应生成阿斯巴甜的工艺。在一个优选的合成工艺中，其步骤如下：将N-甲酰-α-L-天冬氨酸酐、L-苯丙氨酸和/或其甲酯、催化剂投入碳酸低级烷基酯中，在-5℃～40℃下，搅拌反应1～240小时，进行固液分离，得到固体为N-甲酰-L-天冬氨酰-L-苯丙氨酸或其甲酯的α-异构体和β-异构体；进一步的，将固体过滤后，回收母液，所述的母液为碳酸低级烷基酯、微量溶解的α、β-N-甲酰-L-天冬氨酰-L-苯丙氨酸或其甲酯，未反应完全的N-甲酰-α-L-天冬氨酸酐与L-苯丙氨酸或其甲酯，和催化剂的混合物，直接用于下一批次反应。本专利技术技术方案具体如下：一种偶合反应生成阿斯巴甜的工艺，包括，将N-甲酰-α-L-天冬氨酸酐、L-苯丙氨酸和/或L-苯丙氨酸甲酯、催化剂接触反应生成N-甲酰-L-天冬氨酰-L-苯丙氨酸或其甲酯的α-异构体和β-异构体的步骤，其中，所述接触步骤在碳酸低级烷基酯中进行。对于所述工艺中，N-甲酰-α-L-天冬氨酸酐、L-苯丙氨酸和/或L-苯丙氨酸甲酯、催化剂等化学品应理解为，其为在现有技术条件下能够满足合成要求的化学原料，即在纯度、形态、物理状态等方面满足现有技术中对该原料进行化学合成的要求。在本专利技术中，合成阿斯巴甜的原料，即N-甲酰-α-L-天冬氨酸酐、L-苯丙氨酸和/或L-苯丙氨酸甲酯，在溶剂体系中即可完成阿斯巴甜的合成。而在催化剂存在的条件下，可以增加反应速度，节约成本。而该合成过程在碳酸低级烷基酯中进行的时候，可以明显提高反应体系中N-甲酰-L-天冬氨酰-L-苯丙氨酸的α-异构体与β-异构体的比例。本专利技术所述的工艺，其中，所述步骤还包括将反应完成的体系进行固液分离，并将母液用于下一批次的步骤。本专利技术所述的工艺，其中，N-甲酰-α-L-天冬氨酸酐、L-苯丙氨酸和/或其甲酯、催化剂、碳酸低级烷基酯的重量比为：1︰1.09～1.25︰0～16︰5～125。本专利技术所述的工艺，其中，接触反应的条件为：反应时间1-240h，反应温度-5-40℃。本专利技术所述的工艺，其中，所述碳酸低级烷基酯为碳酸二甲酯和/或碳酸二乙酯。本专利技术所述的工艺，其中，所述催化剂为乙酸和/或丙酸。通过以上技术方案，可达到以下有益效果。(1)本专利技术实现了在阿斯巴甜制造工艺中的高选择性地合成N-甲酰-L-天冬氨酰-L-苯丙氨酸或其甲酯的α-异构体的偶合反应方法，α-异构体/β-异构体可以增至约90/10.(2)偶合反应过程产生的母液可以回收和循环使用，提高了产品收率，降低了生产成本，减少了环境污染。本专利技术中，反应体系中存在碳酸低级烷基酯即可以达到目标，而对于本专利技术的技术原理有待进一步探明。其可能的原因为：碳酸低级烷基酯是一种无机酸酯，作为偶合反应溶剂能降低苯丙氨酸(苯丙氨酸甲酯)中的氨基的反应活性，从而提高偶合反应中的N-甲酰-α-L-天冬氨酸酐的α碳原子比β碳原子相对反应速度，从而提高偶合反应中α-异构体与β-异构体的比例，提高了偶合反应的α-异构体收率。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术做进一步说明。所列的实施例仅作阐示之用，并表明本专利技术的精神和范围并非限于此中的细节及其修改案。实施例1将10克N-甲酰-α-L-天冬氨酸酐、10.9克L-苯丙氨酸、25克乙酸，投入到300克碳酸二乙酯和60克碳酸二甲酯中，在-5℃下，搅拌反应120小时，HPLC检测，反应体系中N-甲酰-L-天冬氨酰-L-苯丙氨酸的α-异构体和β-异构体比例为90/10，进行固液分离，得到固体α、β-N-甲酰-L-天冬氨酰-L-苯丙氨酸28.3克(含量70.2％)，母液377.6克。实施例2将10克N-甲酰-α-L-天冬氨酸酐、11.5克L-苯丙氨酸、80克乙酸、80克丙酸，投入到1200克碳酸二甲酯和50克碳酸二乙酯中，在5℃下，搅拌反应72小时，HPLC检测，反应体系中N-甲酰-L-天冬氨酰-L-苯丙氨酸的α-异构体和β-异构体比例为89/11，进行固液分离，得到固体α、β-N-甲酰-L-天冬氨酰-L-苯丙氨酸23.9克(含量71.2％)，母液1357.6克。实施例3将10克N-甲酰-α-L-天冬氨酸酐、11.5克L-苯丙氨酸，投入到300克实施例2的母液中，在20℃下，搅拌反应36小时，HPLC检测，反应体系中N-甲酰-L-天冬氨酰-L-苯丙氨酸的α-异构体和β-异构体比例为87/13，进行固液分离，得到固体α、β-N-甲酰-L-天冬氨酰-L-苯丙氨酸30.1克(含量70.8％)，母液291.4克。实施例4将10克N-甲酰-α-L-天冬氨酸酐、11.5克L-苯丙氨酸，投入到400克碳酸二甲酯中，在5℃下，搅拌反应240小时，HPLC检测，反应体系中N-甲酰-L-天冬氨酰-L-苯丙氨酸的α-异构体和β-异构体比例为90/10，进行固液分离，得到固体α、β-N-甲酰-L-天冬氨酰-L-苯丙氨酸29.2克(含量69.5％)，母液392.3克。实施例5将10克N-甲酰-α-L-天冬氨酸酐、11.5克L-苯丙氨酸、20克乙酸、5克丙酸，投入到400克碳酸二甲酯中，在5℃下，搅拌反应36小时，HPLC检测，反应体系中N-甲酰-L-天冬氨酰-L-苯丙氨酸的α-异构体和β-异构体比例为89/11，进行固液分离，得到固体α、β-N-甲酰-L-天冬氨酰-L-苯丙氨酸29.1克(含量69.4％)，母液417.4克。实施例6将10克N-甲酰-α-L-天冬氨酸酐、11.5克L-苯丙氨酸、12.5克丙酸，投入到400克碳酸二乙酯中，在40℃下，搅拌反应12小本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种偶合反应生成阿巴斯甜的工艺，包括，将N‑甲酰‑α‑L‑天冬氨酸酐、L‑苯丙氨酸和/或L‑苯丙氨酸甲酯、催化剂接触反应生成N‑甲酰‑L‑天冬氨酰‑L‑苯丙氨酸或其甲酯的α‑异构体和β‑异构体的步骤，其特征在于，所述接触步骤在碳酸低级烷基酯中进行。

【技术特征摘要】
2014.10.23 CN 20141056899701.一种偶合反应生成阿斯巴甜的工艺，其特征在于，包括：将10克N-...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘春，万屹东，芮新生，
申请(专利权)人：常茂生物化学工程股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32