制备N-乙酰基二肽以及N-乙酰基氨基酸的方法

摘要

本发明提供一种制备N‑乙酰基二肽以及N‑乙酰基氨基酸的方法，其包括通过使氨基酸和乙酸酐或乙酰氯反应来形成N‑乙酰基二肽以及N‑乙酰基氨基酸。

说明书

技术领域

本发明涉及制备N-乙酰基二肽以及N-乙酰基氨基酸的方法。本结果是通过使用农林畜产食品部的财源并在农林食品技术计划评价院的农业生命产业技术开发事业的支援下进行研究的(课题号117030-3)。

背景技术

将相同或彼此不同的两个氨基酸通过肽键互相连接的二肽是在动物营养、制药，化妆品等各种领域中用作主要原料的物质之一。基于高的生物利用度，二肽在制药领域用作抗体药物，并基于细胞激化和活性氧抑制功能用作功能性化妆品原料。在动物营养领域，氨基酸和二肽用作蛋白供给源的饲料添加剂，二肽的对动物的高吸收率和稳定的物理性质能够提高作为饲料的使用价值。并且，作为二肽衍生物的N-乙酸二肽在动物的消化器官内由消化作用分解成二肽和乙酸，从而不仅可以显示二肽的功能，还可以同时显示用作体内能量源的乙酸的附加功能。

为了合成二肽，在现有技术中存在液相二肽合成方法以及基于氨基酸的N-乙酸化反应的方法。前者的方法需要包括官能团的保护和脱保的两个或更多步骤的反应以及昂贵的耦合剂的使用。基于氨基酸的N-乙酸化反应的方法也进行两个步骤的反应，其中合成作为中间体的吖内酯(azlactone)的反应为先，并在100℃或更高的高温下进行。并且，在N-乙酸化反应中，从氨基酸中N-乙酸氨基酸以90％或更高的高产量合成，相反，二肽以低于10％的产量合成。

所述现有方法具有由于使用昂贵的耦合剂且由多个步骤的反应引起制造成本的上升和制造时间漫长的问题，并且作为以二肽或N-乙酸氨基酸作为主要物质的制造方法，对制备各种组成比的二肽混合物有困难。因此，需要开发一种通过将二肽制造工程简化为单一步骤来节省产品生产成本和时间的同时能够调节二肽的组成比的制造工艺。

[现有技术文献]

[专利文献]

(专利文献0001)韩国注册专利第10-1723649号

发明内容

一方面提供制备N-乙酰基二肽以及N-乙酰基氨基酸的方法。

一方面提供一种制备N-乙酰基二肽以及N-乙酰基氨基酸的方法，其包括使氨基酸和乙酸酐(acetic anhydride)或乙酰氯(acetyl chloride)反应来形成N-乙酰基二肽以及N-乙酰基氨基酸。

在本说明书中使用的术语“氨基酸”可以指称包括氨基和羧基的所有有机物。所述氨基酸作为组成蛋白的主要成分，且可以由以下的化学式1表示。

[化学式1]

在所述化学式1中，R为氨基酸支链(side chain)且可以是具有一个或更多氢或碳原子的取代基，但不限于此，并且可以包括已知为氨基酸支链的所有取代基。

所述氨基酸可以是L-氨基酸，例如可以是丙氨酸(Alanine)、半胱氨酸(Cysteine)、天冬氨酸(Aspartic acid)、谷氨酸(Glutamic acid)、苯丙氨酸(Phenylalanine)、甘氨酸(Glycine)、组氨酸(Histidine)、异亮氨酸(Isoleucine)、赖氨酸(Lysine)、亮氨酸(Leucine)、蛋氨酸(Methionine)、天冬酰胺(Asparagine)、脯氨酸(Proline)、谷氨酰胺(Glutamine)、精氨酸(Arginine)、丝氨酸(Serine)、苏氨酸(Threonine)、缬氨酸(Valine)、色氨酸(Tryptophan)，或酪氨酸(Tyrosine)。

在本说明书中使用的术语“N-乙酰基氨基酸”可以是指在其中氨基的氮原子结合有乙酰基的氨基酸。

在本说明书中使用的术语“二肽”是指其中两个氨基酸通过肽键结合的聚合物，且可以是指两个所述化学式1中的氨基酸互相结合的聚合物。所述二肽可以通过脱水缩合反应形成，其中，从第一氨基酸的羧基和第二氨基酸的氨基除去一个水分子并形成肽键。所述二肽可以是相同或不同的两个氨基酸互相结合的分子。

在本说明书中使用的术语“N-乙酰基二肽”可以是在两个氨基酸通过肽键互相结合而形成的聚合物的氮原子上结合有乙酰基的二肽，且可以由以下的化学式2表示。

[化学式2]

在所述化学式2中，R

所述乙酸酐是羧酸酐的一种，并且可以是在一个水分子从两个乙酸分子中脱离时结合的有机酸酐。所述乙酸酐可以具有102.09的分子量、-73℃的熔点、140.0℃的沸点，以及1.0871(15℃)的比重，也被称为无水醋酸或乙醯水杨酸(Ethanoic anhydride)。

所述乙酰氯是从乙酸衍生的酰基氯，也可以是羧酸氯化物的一种。所述乙酰氯可以为由化学式CH

根据所述方法，N-乙酰基二肽以及N-乙酰基氨基酸是所述反应的反应物或最终产物，在所述方法中，可以通过单一反应获得N-乙酰基二肽以及N-乙酰基氨基酸。

通过所述氨基酸和乙酸酐或乙酰氯反应来形成N-乙酰基二肽或N-乙酰基氨基酸的反应可以在溶剂中执行。具体地，所述溶剂可以是在常温下维持液态的有机酸。所述有机酸是对具有酸性的有机化合物的总称。所述有机酸可以包括抗坏血酸、尿酸、羧酸、磺酸、亚磺酸、酚等。作为具体的例子，所述溶剂可以是羧酸。所述羧酸是对在其分子内具有羧基的化合物的总称。所述羧酸根据一个分子中的羧基数量区分为单羧酸、二羧酸、三羧酸等，也根据结合至羧基的原子团区分为脂肪族羧酸和芳香族羧酸等。所述羧酸可以包括甲酸(formic acid；也称methanoic acid)、乙酸(acetic acid；也称ethanoic acid)、丙酸、草酸、丙二酸、琥珀酸、棕榈酸、硬脂酸、油酸、苯甲酸、丁酸、己酸、单链脂肪酸、水杨酸等。然而，不限于此。

作为更具体的粒子，所述溶剂可以是乙酸。所述乙酸由化学式CH

所述溶剂可以是所述氨基酸质量的0.05倍至10倍，具体地，0.05倍至8倍、0.05倍至5倍、0.05倍至3倍、0.05倍至1倍、0.05倍至0.5倍、0.05倍至0.1倍、0.1倍至10倍、0.1倍至8倍、0.1倍至5倍、0.1倍至3倍、0.1倍至1倍、0.1倍至0.5倍。然而，不限于此。

通过使所述氨基酸和乙酸酐或乙酰氯反应来形成N-乙酰基二肽以及N-乙酰基氨基酸的反应可以在催化剂的存在下执行。所述催化剂可以在所述反应中增加反应速度或影响反应物的组成比。

所述催化剂可以是钙盐、铵盐、磷酸、磷酸盐或碱盐。所述钙盐可以包括但不限于氯化钙、乙酸钙、丙酸钙、硝酸钙、硫酸钙、碳酸钙、氢氧化钙等。具体地，所述钙盐可以包括但不限于氯化钙或氢氧化钙。所述铵盐可以包括但不限于氯化铵、硝酸铵、硫酸铵、碳酸铵等。所述碱盐是通过碱金属的氢氧化物和酸的中和而产生的盐，且也可以被称为碱金属盐。所述碱盐可以是氯化钠或氯化钾，但不限于此。

相对于用于反应的氨基酸，所述催化剂的摩尔比可以为0.01至0.5。具体地，相对于氨基酸，所述催化剂的摩尔比可以为0.01至0.4、0.01至0.3、0.01至0.2、0.01至0.1、0.01至0.05、0.02至0.5、0.02至0.4、0.02至0.3、0.02至0.2、0.02至0.1、0.02至0.05、0.02至0.04、0.03至0.5、0.03至0.5、0.03至0.4、0.03至0.3、0.03至0.2、0.03至0.1、0.03至0.05、0.03至0.04，但不限于此。

并且，相对于用于反应的氨基酸的摩尔数，可以以1％至50％的摩尔数使用所述催化剂。具体地，相对于用于反应的氨基酸的摩尔数，可以以1％至40％、1％至30％、1％至20％、1％至10％、1％至5％、2％至50％、2％至40％、2％至30％、2％至20％、2％至10％、2％至5％、2％至4％、3％至50％、3％至40％、3％至30％、3％至20％、3％至10％、3％至5％、3％至4％使用所述催化剂，但不限于此。

通过使所述氨基酸和乙酸酐或乙酰氯反应来形成N-乙酰基二肽以及N-乙酰基氨基酸的反应在0℃至50℃、5℃至40℃、10℃至35℃，具体地在10℃至30℃，更具体地在12℃至30℃、15℃至30℃、17℃至30℃、18℃至30℃、20℃至30℃、22℃至30℃、25℃至30℃、27℃至30℃，或28℃至30℃下执行，但不限于此。所述反应可以执行3小时至12小时，具体地，4小时至12小时、5小时至12小时、6小时至12小时、7小时至12小时、8小时至12小时、9小时至12小时、10小时至12小时、11小时至12小时，或12小时，但不限于此。可以在与搅拌同时执行所述反应，但不限于此，也可以在至反应结束而产生N-乙酰基二肽以及N-乙酰基氨基酸时地适当的时间内执行所述反应。

在所述制备N-乙酰基二肽以及N-乙酰基氨基酸的方法中，在形成所述N-乙酰基二肽以及N-乙酰基氨基酸后，可以进一步包括：通过浓缩含有在所述步骤中获取的反应物的反应液来获得浓缩液，或通过使含有所述反应物的反应液或所述浓缩液结晶化来获得结晶。

获得所述浓缩液可以是在50℃至90℃，具体地，在50℃至85℃、50℃至80℃、50℃至75℃、55℃至90℃、55℃至85℃、55℃至80℃、55℃至75℃、60℃至90℃、60℃至85℃、60℃至80℃、60℃至75℃、65℃至90℃、65℃至85℃、65℃至80℃，或65℃至75℃下对包括反应物的反应液进行减压来浓缩，但不限于此。所述减压可以在10torr至50torr下，具体地，可以在10torr、15torr、20torr、25torr、30torr、35torr、40torr、45torr，或50torr下执行，但不限于此。

可以将本领域已知的技术应用到获得所述结晶的步骤。例如，获得所述结晶的步骤可以通过以下的方式来执行：将包括反应物的反应液或通过浓缩其来获得的浓缩液使用氯化钠水溶液、乙酸乙酯以及氯化钠混合溶液等来稀释，并降低温度后进行搅拌。降低所述温度的工序可以是指将温度降低至例如5℃至40℃、5℃至35℃、5℃至30℃、5℃至25℃、5℃至20℃，或5℃至15℃。在获得所述结晶的步骤中所生成的结晶可以根据本领域已知的常规技术分离，例如，可以通过减压过滤进行分离。

对于所述方法而言，在包括反应物的反应液中，相对于N-乙酰基氨基酸的N-乙酰基二肽的摩尔比即选择性可以为0.5或更高。

在本说明书中使用的术语“选择性”可以是指相对于N-乙酰基氨基酸的N-乙酰基二肽的摩尔比，并且可以是根据以下的计算式1计算的值。

[计算式1]

选择性＝NALM-Met的摩尔％(Mol％)/NALM的摩尔％

相对于所述N-乙酰基氨基酸的N-乙酰基二肽的摩尔比可以为0.5至9.0，具体地可以是1.0至9.0、2.0至9.0、2.5至9.0、3.0至9.0、3.5至9.0、4.0至9.0、5.0至9.0、6.0至9.0、0.5至0.7、0.7至0.8、0.8至0.9、0.9至1.0、1.0至1.5、1.5至2.0、2.0至2.5、2.5至3.0、3.0至3.5、3.5至4.0、4.0至4.5、4.5至5.0、5.0至5.5、5.5至6.0、6.0至6.5、6.5至7.0、7.0至7.5、7.5至8.0、8.0至8.5，或8.5至9.0，但不限于此。

相对于所述N-乙酰基氨基酸的N-乙酰基二肽的选择性可以通过在使氨基酸和乙酸酐或乙酰氯反应来形成N-乙酰基二肽以及N-乙酰基氨基酸的步骤中调节相对于氨基酸使用的催化剂的摩尔比、相对于氨基酸使用的溶剂的质量比，或反应温度等进行改变。

例如，在一具体实施例中，随着用作溶剂的质量增加，相对于N-乙酰基氨基酸的N-乙酰基二肽的选择性可以减少。对于随着所述乙酸的质量增加的N-乙酰基二肽的选择性减少而言，当相对于氨基酸质量的乙酸质量的倍数为x且N-乙酰基二肽的选择性为y时，由于以下计算式2的指数函数关系为0

[计算式2]

y＝a

在使所述氨基酸和乙酸酐或乙酰氯反应来形成N-乙酰基二肽以及N-乙酰基氨基酸时，当计算根据用于反应的氨基酸以及使用的溶剂的种类改变的a值时，可以通过在调节所述反应中的溶剂的质量来制备具有所需的选择性的N-乙酰基二肽，并且可以根据需要的N-乙酰基二肽的选择性调节溶剂的质量。

根据一方面的通过使氨基酸和乙酸酐或乙酰氯反应来制备N-乙酰基二肽以及N-乙酰基氨基酸的方法，可以通过单一反应更经济地制备N-乙酰基二肽以及N-乙酰基氨基酸。并且，可以通过使用上述的制备方法调节相对于N-乙酰基氨基酸的N-乙酰基二肽的选择性。

附图说明

图1为示出根据乙酸使用量的相对于N-乙酰基氨基酸的N-乙酰基二肽的选择性变化的图表。

具体实施方式

以下，通过参照实施例进一步详细描述本发明。然而，这些实施例仅用于示例性地描述本发明，本发明的范围不限于这些实施例。

实施例1.根据催化剂种类的N-乙酰基蛋氨酸二肽(NALM-Met)的选择性

为了比较根据催化剂种类的N-乙酰基蛋氨酸二肽(以下称‘NALM-Met’)和N-乙酰基蛋氨酸(以下称‘NALM’)的选择性，混合蛋氨酸(0.67摩尔)、乙酸酐(0.70摩尔)，以及乙酸(1.83摩尔)，并向其投入0.025摩尔的以下项目中的一种：氢氧化钙(Ca(OH)

[计算式1]

选择性＝NALM-Met的摩尔％(Mol％)/NALM的摩尔％

[表1]

从实验结果确认，当在表1的催化剂中将Ca(OH)

实施例2.根据Ca(OH)

为了比较根据在实施例1中相对于对照组显示最优异的NALM-Met选择性改善的根据Ca(OH)

[表2]

根据实验结果确认，在投入Ca(OH)

实施例3.根据乙酸使用量的NALM-Met的选择性

为了比较根据用作溶剂的乙酸的使用量的N-乙酰蛋氨酸二肽的选择性，混合蛋氨酸(0.67摩尔)、乙酸酐(0.70摩尔)，以及Ca(OH)

[表3]

根据实验结果可见，乙酸使用量和NALM-Met选择性之间有显著的指数函数关系。这意味着可以通过乙酸的使用量来符合目的地调节反应液内NALM-Met以及NALM的组成比。

实施例4.根据反应温度的NALM-Met的选择性

为了比较根据反应温度的N-乙酰蛋氨酸二肽的选择性，混合蛋氨酸(0.67摩尔)、乙酸酐(0.70摩尔)、乙酸(1.83摩尔)，以及Ca(OH)

[表4]

根据实验结果，反应温度的上升提升向NALM的转换比例的同时降低了NALM-Met的选择性。然而，对常温反应而言，至反应结束时仅消耗4小时，但在10℃的反应消耗了总12小时消耗，大大地增加了反应时间。由此可见，由于增加反应时间或降低反应温度的条件降低工序的效率性和经济性，为了提升N-乙酰蛋氨酸二肽的选择性的方法，调节溶剂使用量的方法相比于调节反应温度更优选。

实施例5.制备N-乙酰蛋氨酸二肽(NALM-Met)

根据在所述实施例1至4提升选择性的结果，为了获得NALM-Met，混合蛋氨酸(0.67摩尔)、乙酸酐(0.70摩尔)、乙酸(1.83摩尔)，以及Ca(OH)

实施例6.制备N-乙酰基苯丙酸铵二肽(NALP-Phe)

在N-乙酰基苯丙酸铵二肽(NALP-Phe)中，略语NALP是指N-乙酰基-苯丙酸铵，Phe是指苯丙酸铵。混合苯丙酸铵(0.67摩尔)、乙酸酐(0.70摩尔)、醋酸(2.74摩尔)以及Ca(OH)

实施例7.制备N-乙酰基缬氨酸二肽(NALV-Val)

在N-乙酰缬氨酸二肽(NALV-Val)中，略语NALV是指N-乙酰基-缬氨酸，Val是指缬氨酸。混合缬氨酸(0.67摩尔)、乙酸酐(0.70mol)、醋酸(1.83mol)和Ca(OH)

实施例8.根据乙酸酐或乙酰氯的使用的选择性

为了比较根据反应物的NALM-Met的选择性，混合蛋氨酸(0.67摩尔)、Ca(OH)

[表5]

实验结果确认，在将乙酰氯用作与氨基酸的反应物时，NALM-Met相对于NALM仍然以较高的选择性反应。