專利名稱：N－(3,3－二甲基丁基)－L－天冬氨酰－D－α－氨基鏈烷酸N－(S－)－1－苯基－1－鏈 ...的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及新的用作甜味劑的由二肽衍生的化合物及其制備方法。
這些新化合物尤其適用于對多種產(chǎn)品，尤其是飲料、食品、糖食、面點、口香糖、保健產(chǎn)品和盥洗用品、以及化妝品、藥物和獸醫(yī)學制品產(chǎn)生增甜作用。
公認的是，為達到工業(yè)規(guī)模應用，甜味劑必須首先具有限制使用成本的高效甜化效能，其次是與應用條件相適應的良好穩(wěn)定性。
市場上的常規(guī)甜味劑中，已知名為天冬甜精并具有下列結構式的二肽衍生物L-天冬氨?；?L-苯基丙氨酸甲酯應用最廣泛(美國專利3,475,403)
以重量基準計，該化合物的相對較弱的增甜效能約是蔗糖的120-180倍。盡管具有優(yōu)異的感官特性，但此化合物存在著因其相對較低的甜度造成其產(chǎn)品十分昂貴的主要缺陷，并且由于其在甜味劑的一般應用條件下呈現(xiàn)較低的穩(wěn)定性而嚴重限制了它的工業(yè)應用范圍。
在文獻FR92 13615中，申請人披露了具有下面通式的甜味劑
其中R代表飽和或不飽和的、無環(huán)、成環(huán)或混合的含有4-13個碳原子的烴基；n等于1或2；和R’代表下式
其中，Y是選自COOCH3、COOC2H5、CH3、CH2OH、CON(CH3)2、C6H5、2-呋喃基、和H的基團；Z是選自CH2C6H5、C6H5、正C4H9、COOCH3、COOC2H5、COOC3H7、COO葑基、和CONHR”的基團，其中R”選自基團CH3、CH2CH3、CH2CH2CH3、CH2CH2CH(CH3)2、CH(CH3)COOCH3、CH(c-C3H5)2、CH(c-C3H5)C(CH3)3、葑基、2,6-二甲基環(huán)己基、2,2,5,5-四甲基環(huán)戊基、和2,2,4,4-四甲基-3-thietanyl。
文獻FR92 13615的一個實施方案包括下式所示的L-天冬氨酸衍生物(n=1)
其中R、Y和R”與上述定義相同。
上述發(fā)明該實施方案中的優(yōu)選化合物是N-(3,3-二甲基丁基)-L-天冬氨?；?N-(二環(huán)丙基carbinyl)-D-氨基丙酰胺
其中，Y代表甲基并且R”代表二環(huán)丙基carbinyl，該化合物以2重量％蔗糖溶液為基準計的增甜效能是蔗糖的2,500倍。
已觀察到的并成為該發(fā)明基礎的是通過適當選擇上述通式的取代基Y和R”可以得到新的不同于該公開文獻所提供化合物的甜味劑化合物。因此，當Y代表乙基、異丙基或(R)-α-羥乙基而且R”代表(S)-α-乙基芐基、(S)-α-甲基芐基、或(R)-α-甲氧基甲基芐基時，可以獲得具有極佳感官特性同時具有以重量基準計的甜度為蔗糖8,000倍的高效增甜效能的新化合物。此外，這些新化合物在酸性或中性溶液中的穩(wěn)定性明顯高于天冬甜精，這就使它們在食品生產(chǎn)中的應用可能性要比天冬甜精大。
因此，本發(fā)明的目的是提供具有下式的新甜味劑
其中Y為C2H5、或CH(CH3)2或(R)CH(OH)CH3；和R”為(S)CH(C2H5)C6H5、(S)CH(CH3)C6H5、(R)CH(CH2OCH3)C6H5。
本發(fā)明特別優(yōu)選實施方式中的化合物是下式所示的N-(3,3-二甲基丁基)-L-天冬氨酰-D-α-氨基丁酸N-(S)-1-苯基-1-丙酰胺
該化合物以重量基準計相對于2％蔗糖溶液的增甜效能約是蔗糖的8,000倍；下式所示的N-(3,3-二甲基丁基)-L-天冬氨?；?D-纈氨酸N-(S)-1-苯基-1-丙酰胺
該化合物以重量基準計相對于2％蔗糖溶液的增甜效能約是蔗糖的3,000倍；如下式所示的N-(3,3-二甲基丁基)-L-天冬氨酰-D-α-氨基丁酸N-(S)-1-苯基-2-甲氧基-1-乙酰胺
該化合物以重量基準計相對于2％蔗糖溶液的增甜效能約是蔗糖的4,000倍；如下式所示的N-(3,3-二甲基丁基)-L-天冬氨?；?纈氨酸N-(S)-1-苯基-2-甲氧基-1-乙酰胺
該化合物以重量基準計相對于2％蔗糖溶液的增甜效能約是蔗糖的4,000倍。
此外，業(yè)已證明本發(fā)明這些特有化合物的穩(wěn)定性在食品制備應用的常規(guī)條件下明顯優(yōu)于天冬甜精。該優(yōu)點由于在近中性即，pH約為7的介質中天冬甜精的穩(wěn)定性太低致使其在某些食品制備中的應用受到限制而愈顯重要，中性pH值常見于需高溫蒸煮產(chǎn)品(例如奶制品、面點或其他制品)。
業(yè)已證明的還有，本發(fā)明化合物在pH值約為3的酸性介質中的穩(wěn)定性也進一步得到改善，該pH值與甜味劑主要用途之一的充氣飲料的pH值相對應。
因此，采用將水溶液在pH為3、溫度為70℃條件下延長加熱的方法完成的快速老化研究結果表明本發(fā)明特有化合物之一，即N-(3,3-二甲基丁基)-L天冬氨酰-D-α-氨基丁酸N-(S)-1-苯基-1-丙烷酰胺的半衰期約為72小時。經(jīng)對比，天冬甜精在同樣條件下的半衰期僅約是24小時，因此本發(fā)明化合物的穩(wěn)定性約是后者的3倍高。
在pH7條件下進行的相同快速老化試驗表明同一化合物，即N-(3,3-二甲基丁基)-L天冬氨酰-D-α-氨基丁酸N-(S)-1-苯基-1-丙烷酰胺具有約12天的半衰期，而天冬甜精在此條件下的半衰期僅達10分鐘，本發(fā)明化合物的穩(wěn)定性約是后者的1,700倍高。還可以得到本發(fā)明其他特定化合物的對比結果。
由于高增甜效能，本發(fā)明化合物相對于天冬甜精的另一優(yōu)越性使本發(fā)明化合物在食品制備應用中能夠以極低的活性組分用量來使用。例如，在1L的充氣飲料中，可以用約20mg本發(fā)明的N-(3,3-二甲基丁基)-L天冬氨酰-D-α-氨基丁酸N-(S)-1-苯基-1-丙烷酰胺代替550mg天冬甜精，即將甜味劑用量減少近27倍，而同時仍保持了相同的感官特性，本發(fā)明所述甜味劑可以加至任何需有甜味的可食用產(chǎn)品中，條件是加入足夠比例以得到所需甜度。甜味劑的最佳使用濃度取決于各種因素，例如甜味劑增甜效能、儲存和產(chǎn)品使用條件、產(chǎn)品中的特殊組分和所需甜度。任何有資格人員都能夠輕易地通過進行常規(guī)感覺分析試驗來確定用于獲得可食用產(chǎn)品所必需的最佳甜味劑比例。本發(fā)明甜味劑通常根據(jù)化合物的增甜效能并以每千克或每升可食用產(chǎn)品使用5-50mg甜味劑的添加用量加至可食用產(chǎn)品中。濃縮產(chǎn)品顯然將含有大量的甜味劑并應根據(jù)使用的最終目的進行稀釋。
本發(fā)明甜味劑也可以純的形式加至待增甜的產(chǎn)品中，但由于具有高效增甜效能，它們通常與適當載體或填充劑混合使用。
適當?shù)妮d體或填充劑有利地選自聚糊精、淀粉、麥芽糖糊精、纖維素、甲基纖維素、羧甲基纖維素或其他纖維素衍生物、藻酸鈉、果膠、樹膠、乳糖、麥芽糖、葡萄糖、亮氨酸、甘油、甘露醇、山梨糖醇、碳酸氫鈉、磷酸、檸檬酸、酒石酸、富馬酸、苯甲酸、山梨酸和丙酸及它們的鈉、鉀和鈣鹽、以及它們的等同物。
本發(fā)明甜味劑在可食用產(chǎn)品中可以單獨或結合其他甜味劑使用，其他甜味劑例如是蔗糖、玉米糖漿、果糖、甜味二肽類似物或衍生物(天冬甜精、天胺甜精)、新桔皮苷二氫查耳酮、氫化異麥芽寡糖、甜葉菊甙、左旋糖、甘草素、木糖醇、山梨糖醇、甘露醇、雙氧噁噻嗪-K、糖精及其鈉、鉀、銨和鈣鹽、環(huán)己基氨基磺酸及其鈉、鉀和鈣鹽、氫化蔗糖衍生物、蒙那靈、非洲竹芋甜素和它們的等同物。
本發(fā)明化合物通過包括將下式二肽前體與3,3-二甲基丁醛在還原劑存在下縮合的還原性N-烷基化反應得到
其中，Y和R”與上述定義相同。還原劑即可以是在1-3巴的相對壓力和在基于鉑或鈀的催化劑存在下并且按照WO95/30689記載方法采用的氫，也可以是按照FR 92 13615描述方法使用的氰基硼氫化鈉。
上式所示的二肽前體可輕易根據(jù)肽合成基本原理制得氨基酸前體的氨基和羧基的保護和脫保護、常規(guī)活化和肽偶聯(lián)方法。
這些技術在許多文獻中都有詳細記載，其中以在此引用的M.Bodanszky和A.Bodanszky，《肽合成實踐》Springer-Verlag出版，紐約，1984,284頁記載的方法最為相關。
本發(fā)明化合物的純化采用例如重結晶或色譜法的標準方法完成。它們的結構和純度利用典型技術檢測(薄層色譜、高效液體色譜法、紅外光譜、核磁共振、元素分析)。
實施例中所述化合物的增甜效能是由8位有經(jīng)驗人員評估的。其中是將不同濃度的化合物水溶液與濃度分別為2％、5％或10％的蔗糖空白對照溶液進行甜味對比。受試化合物產(chǎn)生的甜度與蔗糖相同時，即多數(shù)評判人員認為受試化合物溶液的甜味與蔗糖空白對照溶液相同甜度時，相對于蔗糖測定的該化合物的增甜效能對應于該化合物與蔗糖之間重量比。
本發(fā)明化合物和天冬甜精的穩(wěn)定性采用高效液體色譜(HPLC)法通過測定產(chǎn)品經(jīng)過在酸性介質(pH3的磷酸緩沖液)或中性介質(pH7的磷酸緩沖液)中、70℃下進行的快速老化作用后的含量而測得。此方法測定的化合物穩(wěn)定性根據(jù)其半衰期(降解50％的時間)來評定。
本發(fā)明實施方式及其優(yōu)點通過下列具體實施例得到更好展現(xiàn)。實施例下式所示N-(3,3-二甲基丁基)-L-天冬氨酰基-D-α-氨基丁酸N-(S)-1-苯基-1-丙烷酰胺的制備方法
將15g(0.145mole)D-α-氨基丁酸(Aldrich產(chǎn)品，No.11,612-2)和5.82g(0.145mol)氫氧化鈉在150cm3水中形成的混合液冷卻至0℃。向該溶液內(nèi)同時滴加24.38g(0.145mol)氯甲酸芐酯和5.82g(0.145mole)4N氫氧化鈉水溶液。在0℃下攪拌3小時。反應混合物用乙醚(3×30cm3)洗滌，隨后用鹽酸溶液(6N)酸化至pH約為1。形成的白色沉淀經(jīng)過濾分離，用水洗滌并干燥。得到26克熔點為80℃的N-芐氧基羰基-D-α-氨基丁酸(產(chǎn)率75％)。
向已冷卻至-15℃的含3g(13mmol)所得化合物的50cm3四氫呋喃溶液中依次加入1.28g(13mmol)N-甲基嗎啉和1.15g(13mmol)氯甲酸異丁酯。在此溫度下攪拌2分鐘后，加入1.71g(13mmol)(S)-1-苯基-1-丙胺(按照化學會志，1940，336-8頁所述方法預先制得)。反應混合物緩慢升溫并在室溫下攪拌2小時。過濾除去N-甲基嗎啉鹽酸化物沉淀并用20cm3四氫呋喃洗滌。濾液在真空下濃縮至干并且用150cm3乙醚溶解所得殘余物，依次用0.1N鹽酸溶液、5％碳酸鈉溶液、水(3×30cm3)洗滌所形成的溶液。該醚溶液用無水硫酸鈉干燥后，溶液在真空下濃縮至干，得到3.8g白色固體殘余物，即熔點為129℃的N-芐氧基羰基-D-α-氨基丁酸N-(S)-1-苯基-1-丙酰胺(產(chǎn)率82％)。其純度采用硅膠G 60并以氯仿-丙酮(9∶1)為洗脫液的薄層色譜法檢測(硅膠載體Merk No.1.05554)，并且用重鉻酸鉀-濃硫酸混合液顯色，Rf=0.45。
將3.6g(10mmol)N-芐氧基羰基-D-α-氨基丁酸N-(S)-1-苯基-1-丙酰胺的100cm3甲醇溶液與氫氣在350mg10％的活性炭載鈀(Fluka產(chǎn)品No.74990)存在和常壓下接觸18小時。過濾除去催化劑后，將溶液在真空下濃縮至干。得到2.1g(產(chǎn)率91％)的油狀殘余物D-α-氨基丁酸N-(S)-1-苯基-1-丙酰胺。其純度采用硅膠G 60并以丁醇-乙酸-水(8-2-2)為洗脫液的薄層色譜法檢測(硅膠載體MerkNo.1.05554)，并且用茚三酮顯色，Rf=0.57。
向冷卻至-15℃的含3.58g(10mmol)N-芐氧羰基-L-天冬氨酸β-芐酯(Bachem產(chǎn)品No.C-1350)的50cm3四氫呋喃溶液中依次加入1g(10mmol)N-甲基嗎啉和1.37g(10mmol)氯甲酸異丁酯。在此溫度下攪拌2分鐘后，加入預先制得的2.1g(10mmol)D-α-氨基丁酸N-(S)-1-苯基-1-丙酰胺。使反應混合物緩慢升溫并在室溫下攪拌2小時。過濾除去N-甲基嗎啉鹽酸化物沉淀并用20cm3四氫呋喃洗滌。濾液在真空下濃縮至干并且將所得殘余物用50cm3乙醚研制。過濾分離出所得白色固體物，再用20cm3乙醚洗滌。得到5g熔點為130℃的N-芐氧基羰基-β-芐酯-L-天冬氨?；?D-α-氨基丁酸N-(S)-1-苯基-1-丙酰胺(產(chǎn)率89％)。其純度采用硅膠G 60并以氯仿-丙酮(8-2)為洗脫液的薄層色譜法檢測(硅膠載體MerkNo.1.05554)，并且用洗液顯色，Rf=0.64。
將5g(8.9mmol)N-芐氧基羰基-β-芐酯-L-天冬氨酰-D-α-氨基丁酸N-(S)-1-苯基-1-丙酰胺的100cm3甲醇溶液與氫氣在500mg10％的活性炭載鈀(Fluka產(chǎn)品No.74990)存在和常壓下接觸18小時。過濾除去催化劑后，將溶液在真空下濃縮至干。得到2.4g(產(chǎn)率80％)呈白色固體的L-天冬氨?；?D-α-氨基丁酸N-(S)-1-苯基-1-丙酰胺。其純度采用硅膠G 60并以丁醇-乙酸-水(8-2-2)為洗脫液的薄層色譜法檢測(硅膠載體MerkNo.1.05554)，并且用茚三酮顯色，Rf=0.50。其無定形的熔點為195℃。
向裝有能將氫氣很好地輸送到液相內(nèi)的攪拌器的反應器中、在攪拌的同時、依次引入下列物質15cm3的0.1M乙酸溶液、26mg活性炭載鈀(Fluka產(chǎn)品No.75990)、58mg(0.57mmol)市售3,3-二甲基丁醛(Aldrich No.35,990-4)、15cm3甲醇和130mg(0.38mmol)預制的L-天冬氨?；?D-α-氨基丁酸N-(S)-1-苯基-1-丙酰胺。
用氮氣流吹掃反應器后，在室溫和1-2巴(0.1-0.2MP)的相對壓力下將混合物暴露于氫氣下18小時并在加入19mg(0.19mmol)3,3-二甲基丁醛后繼續(xù)反應8小時。反應過程通過用鋁板載硅膠60 F254(Merk No.1.05554)并以丁醇-乙酸-水(8∶2；2)為洗脫液的薄層色譜(TLC)監(jiān)測，并用茚三酮顯色Rf=0.67。
最終用氮氣流吹入反應器使反應終止，并且用細濾清器(0.5μm)濾除催化劑。真空蒸發(fā)濃縮溶液，所得白色固體，用約50cm3乙醚洗滌。得到150mg熔點為167℃的高純(H.P.L.C.檢測，高于98％)白色粉末狀的N-(3,3-二甲基丁基)-L-天冬氨?；?D-α-氨基丁酸N-(S)-1-苯基-1-丙烷酰胺(產(chǎn)率92％)。分子式C23H37N3O4NMR(200 MHz,1H,ppm),DMSO D60.80(s,15H),1.33(t,2H),1.67(m,4H),2.4(m,4H),3.54(m,1H),4.30(q,1H),4.70(q,1H),7.22(m,1H),7.28(s,5H)，8.35(t，2H).
高效液體色譜采用了長為244mm、直徑為4.6mm的Merk制“Lichrospher 100 RP-18端封”型色譜柱，洗脫液65mM乙酸銨緩沖液-乙腈(70∶30)，流速1ml/min，檢測器折射計，保留時間16.1min。
以重量基準計，該化合物的增甜效能約是2％蔗糖溶液的8,000倍、5％蔗糖溶液的6,000倍、10％蔗糖溶液的5,000倍。
與天冬甜精相比，20mg/L該化合物水溶液與550mg/L天冬甜精溶液的增甜效能相同，即約比天冬甜精的增甜效能高27倍。
附

圖1是采用在pH為3的酸性介質中、在70℃下加熱溶液的快速老化法得到的天冬甜精(曲線1)的和本發(fā)明N-(3,3-二甲基丁基)-L-天冬氨?；?D-α-氨基丁酸N-(S)-1-苯基-1-丙烷酰胺(曲線2)的穩(wěn)定性的對比圖示。在上述條件下，天冬甜精的半衰期是24小時，而本發(fā)明化合物約是72小時，這表明本發(fā)明化合物的穩(wěn)定性比天冬甜精高3倍。
附圖2是采用在pH為7的中性介質中、在70℃下加熱溶液的快速老化法得到的天冬甜精(曲線1)的和本發(fā)明N-(3,3-二甲基丁基)-L-天冬氨?；?D-α-氨基丁酸N-(S)-1-苯基-1-丙烷酰胺(曲線2)的穩(wěn)定性的對比圖示。在上述條件下，天冬甜精不很穩(wěn)定(10分鐘的半衰期)，而本發(fā)明化合物約是12天，這表明本發(fā)明化合物的穩(wěn)定性約是天冬甜精的1,700倍。
按照與上述方法相似及本領域技術人員容易想到的試驗方案可以得到本發(fā)明其他化合物的增甜效能，結果如表1所示。
表1
*增甜效能是以重量基準計并與2％蔗糖溶液相比
權利要求
1．如下式所示的化合物
其中，Y為C2H5、或CH(CH3)2或(R)CH(OH)CH3；和R”為(S)CH(C2H5)C6H5、(S)CH(CH3)C6H5、或(R)CH(CH2OCH3)C6H5。
2．權利要求1的化合物，其特征在于該化合物為下式的N-(3,3-二甲基丁基)-L-天冬氨?；?D-α-氨基丁酸N-(S)-1-苯基-1-丙酰胺
3．權利要求1的化合物，其特征在于該化合物為下式所示的N-(3,3-二甲基丁基)-L-天冬氨酰基-D-纈氨酸N-(S)-1-苯基-1-丙酰胺
4．權利要求1的化合物，其特征在于該化合物為如下式所示的N-(3,3-二甲基丁基)-L-天冬氨酰基-D-α-氨基丁酸N-(S)-1-苯基-2-甲氧基-1-乙酰胺
5．權利要求1的化合物，其特征在于該化合物為如下式所示的N-(3,3-二甲基丁基)-L-天冬氨?；?纈氨酸N-(S)-1-苯基-2-甲氧基-1-乙酰胺
6．權利要求1-5中任一項的化合物作為甜味劑的應用。
7．制備權利要求1-5任一項的化合物的方法，其特征在于該方法包括用還原劑處理3,3-二甲基丁醛和下式化合物的混合物
其中，Y和R”如權利要求1所述。
8．權利要求7的方法，其特征在于還原劑是在相對壓力為1-3巴的基于鉑或鈀的催化劑存在下的氫。
9．權利要求7的方法，其特征在于還原劑為氰基硼氫化鈉。
全文摘要
本發(fā)明公開了式(Ⅰ)化合物及其作為甜味劑的用途,其中,Y為C
文檔編號C07K1/02GK1210542SQ9719213
公開日1999年3月10日 申請日期1997年2月7日 優(yōu)先權日1996年2月7日
發(fā)明者C·諾弗里, J-M·廷蒂 申請人:克勞德·諾弗里, 瓊-瑪麗·廷蒂