L-氨基二羧酸酯的制作方法
本发明涉及的是一组新的化合物，更进一步说是一组特别适于作食物甜味剂的化合物。
本发明提供了一组新的由下列化学式表示的具有甜味的化合物及其适用于食品的盐
其中A是氢或甲基，当带双星号的碳为不对称或手性中心时，所说的碳的构型是D型。本发明具体的化合物是α-L-天冬氨酰-D-丙氨酸和α-L-天冬氨酰甲基丙氨酸的β(+)葑酯。
这些新的化合物单独用于或与其它甜味剂结合用于饮食物如食物或药物中都是有效的甜味剂，例如，可以与本发明的新的化合物结合使用的那些天然的和/或人工合成的甜味剂包括蔗糖、果糖、淀粉糖浆干粉、葡萄糖、木糖醇、山梨醇、甘露醇、acetosulfam、thaumatin、转化糖、糖精、噻吩糖精、间-氨基苯甲酸、间-羟基苯甲酸、环己基氨基磺酸酯、氯代蔗糖、二氢查耳酮、氢化葡萄糖浆、天冬酰苯丙氨酸甲酯(L-天冬氨酰-L-苯丙氨酸甲酯)和其它二肽、甘草苷和甜叶菊苷等。当这些甜味剂与本发明的甜味剂同时使用时，可以确信能产生协同增强甜度效果。
另外，将本发明的甜味剂加入饮食物时，该甜味剂可以单独添加亦可与无毒载体如前述甜味剂或其它食品成份一起添加，所说的其它食品成份如酸化剂、天然和人工合成树胶、多糖和糊精之类的填充剂及另一些被允许用于食品的碳水化合物和衍生物。可使用本发明甜味剂的典型食物和药物制品是如饮料，其包括软饮料、充气饮料、配制饮料等，泡制食品(如蔬菜或水果)，调味剂，辛辣调味品，拌制色拉的调味剂，汁液，糖浆，甜食，其包括布丁、明胶和象冰淇淋、冻果汁露、糖霜及加之于酒(搀饮料的酒)中的风味冷冻甜食这样的冷冻甜食，糖果，口香糖，谷物，焙烤制品，半干食品(如饲狗食物)，牙膏、漱口剂等。
为了达到本发明的效果，本发明所描述的化合物一般是以能感觉到食品的甜味为有效量添加于食品中的，适宜的用量为食品投料重量的0.0005-2%，较高的用量也是可行的，但不实用，优选用量大约是食品的0.001-1%。通常，本发明化合物所提供的甜味在较宽的PH值范围内如PH2～10，最好是PH3～7以及在经缓冲处理或未经缓冲处理的制品中均能感觉到。
如果以α-L-天冬氨酰-D-丙氨酸〔β(+)葑基〕酯作为甜味剂则更佳，该甜味剂的用量以食品重量计大约为0.0005～0.005%。当以α-L-天冬氨酰-2-甲基丙氨酸〔β(+)葑基〕酯作为甜味剂时，其用量是在上述较宽的范围内，但最好是食品重量的大约0.0005～0.01%当本发明的甜味剂单独使用或与其它甜味剂结合使用时，要求甜味剂或甜味剂组合物用量相当于食品或药物中约2～40%重量，最好是约3～15%重量的蔗糖当量值。
甜度的品尝测定只包括测定与蔗糖当量的值，甜味剂的蔗糖当量值很容易测出，品尝小组通过品尝已知浓度的甜味剂溶液并与标准蔗糖溶液比较甜度即可测出与给定蔗糖百分数相当的甜味剂的量。
可以采用不同的反应方法来制备本发明的化合物，其中一种反应方法是将化学通式Ⅱ(被保护的α-氨基二羧酸)和化学通式Ⅲ(氨基酯化合物)的化合物进行缩合反应生成化学通式Ⅳ的化合物，随后从通式Ⅳ的化合物中脱除保护基B和Z，即得到所要求的化学通式Ⅰ的化合物
其中Z基是氨基保护基，B基是羧基保护基，A与前述相同。本领域中已知的各种保护基均可使用，许多可用基团的实例可以在《有机合成的保护基团》(T.W.Green，John Wiley和Sons，1981)中找到，在可以采用的优选基团中A为苄氧基羰基，B为苄基。
化学通式Ⅲ的化合物与化学通式Ⅱ的化合物的偶合采用的是肽化学中已确定的技术。该技术之一是用二环己基碳二亚胺(DCC)作为偶合剂，采用DCC方法可加也可不加4-二甲基氨基吡啶或铜(Ⅱ)之类的添加剂。DCC偶合反应一般是在各种不会与反应物发生反应的溶剂中于室温下进行的，但是于大约-20～50℃下也可进行反应。适宜的溶剂包括(但不限于)N，N-二甲基甲酰胺、二氯甲烷、甲苯等，反应最好是在氩气或氮气这样的惰性气氛中进行，通常偶合反应在2小时内完成，但根据反应物也可长达24小时。
其它各种方法也能够制备所要求的化合物，下面将举例说明这些方法。
例如，在美国专利US3，786，039，3，833，553，3，879，372和3，933，781中介绍了N-被保护的天冬氨酸酐与氨基酸和氨基酸衍生物反应生成所要求的产物。按照上述专利所述的方法，这些N-被保护的天冬氨酸酐能与化学通式Ⅲ的化合物反应。如在US3，786，039中介绍了化学通式Ⅲ的化合物在惰性有机溶剂中能够直接与L-天冬氨酸酐进行反应，该L-天冬氨酸酐中的氨基受甲酰基、苄酯基或对-甲氧基苄酯基保护，并于偶合后随之脱除保护基团即得到化学通式Ⅰ的化合物。N-酰基-L-天冬氨酸与乙酸酐以每摩尔所说的酸1.0～1.2摩尔乙酸酐的量于0～60℃下在惰性溶剂中反应制得N-酰基-L-天冬氨酸酐。N-酰基-天冬氨酸酐最好与1～2摩尔化学通式Ⅲ的化合物在能够溶解该两种物质但又不与之发生反应的有机溶剂中进行反应，适宜的溶剂是(但不限于)乙酸乙酯、丙酸甲酯、四氢呋喃、二噁烷、乙醚、N、N-二甲基甲酰胺以及苯反应在0～30℃下顺利地进行。偶合反应后以常规方法用钯/碳催化剂使其偶合产物与HBr或HCl进行催化加氢反应，脱除N-酰基基团。US3，879，372提出这种偶合方法也能够在温度为-10～50℃、PH4～12的含水溶剂中进行。
另一种合成所要求的化合物的方法是使化学通式Ⅲ的化合物与适宜的天冬氨酸衍生物反应，在该衍生物中保护基团已连接到氨基和β-羧基上且α-羧基已转化成活性酯官能团。正如US3，475，403所介绍，这些偶合产物可按描述的方法脱除保护基生成所要求的化学通式Ⅰ的化合物。
根据Vinick和Jung在Tet.Lett.23，1315～18(1982)中介绍的方法，另一种生产所要求偶合化合物的途径是使化学通式Ⅲ的化合物与L-天冬氨酸N-硫代羧酸酐反应。T.Miyazawa在Tet.Lett.25，771(1984)中对这种偶合方法作了补充说明。
可采用现有技术来合成化学通式Ⅲ的化合物，例如按照本领域中已知的标准酯化方法能够合成化学通式Ⅲ的化合物，即使游离酸或者象酯或酐之类酸官能团等同物与相应的醇在酯化条件下如在盐酸或硫酸这样的无机酸或者对-甲苯-磺酸这样的有机酸存在下进行反应。反应温度在-78℃至回流加热温度范围内，反应是在能够溶解该两种反应物但又不与之起反应的溶剂中进行的，所说的溶剂包括(但不限于)二氯甲烷、乙醚、四氢呋喃、二甲基亚砜、N，N-二甲基甲酰胺等。
关于从化学通式Ⅳ的化合物及化学通式Ⅲ的保护N的母体中脱除保护基团，本领域已知有多种脱除保护基的技术，可依保护基的性质加以利用。这些技术其中之一是利用钯/碳催化剂进行加氢或用1，4-环己二烯转移加氢。一般该反应是在室温下进行的，但亦可在5～65℃下进行，反应通常是在适宜的溶剂存在下完成的，其中溶剂可以包括(但不限于)水、甲醇、乙醇、二噁烷、四氢呋喃、乙酸、叔丁醇、异丙醇或它们的混合液，反应一般是在50磅/吋2的正氢气压力下进行，但亦能在20～250磅/吋2下进行，反应一般经1～24小时完成。
在上述任何一种合成方法中，所要求的产物最好是通过结晶从反应混合物中回收，另外，也可以采用正相或反相色谱法以及液/液萃取法或其它方法。
所得化学通式Ⅰ的化合物通常是游离酸的形式，但还可以以其生理适用的盐加以回收，例如与盐酸盐、硫酸盐、硫酸氢盐、硝酸盐、氢溴酸盐、氢碘酸盐、磷酸盐或磷酸氢盐相应的氨基酸盐或者与钾、钠、锂之类碱金属盐或钙镁之类碱土金属盐以及铝、锌等盐相应的氨基酸盐。
可按常规方法使化学通式Ⅰ的游离肽衍生物转化成为其生理适用的盐类，例如使化学通式Ⅰ的化合物与无机酸、碱金属氢氧化物、碱金属氧化物或其碳酸盐或碱土金属氢氧化物、氧化物、碳酸盐或者其它复合物反应。
这些生理适用的盐类也可以作为甜味剂，并且比其游离肽衍生物的溶解性和稳定性高。
本技术领域：
专业人员都知道本发明的具有不对称碳原子的化合物可以以外消旋或旋光形式存在。
本发明的化合物具有一个不对称面，在下面的化学通式中用(＊)表示，并有一个假不对称面，以双星号(＊＊)标出
上述化学通式包括了所有立体化学构型，但是本发明涉及的仅仅是化学通式为
的化合物，其中二羧酸基如化学通式Ⅰ所示为L-构型，当A是H时，假不对称中心为D型。
在化学通式Ⅰ的化合物产物中，自身不具有甜味的L、L非对映体可以与L、D立体异构体化合物混合。L、L和L、D立体异构体的混合物具有甜味，但所说的混合物不及纯L、D立体异构体化合物的甜度。
下面的实施例将进一步说明本发明，在下述实施例中，感官评定是由品尝专家通过比较已知重量百分浓度的所举化合物的水溶液与标准蔗糖液而获得的。
实施例1α-L-天冬氨酰-2-甲基丙氨酸〔β(+)葑基〕酯在氩气中，于0℃下将保护N-CBZ的氨基异丁酸(化学动力学公司)溶解在1，2-二氯乙烷(50毫升)，再加入含有N，N-二甲基氨基吡啶(0.5当量)和β(+)葑醇(1当量)的1，2-二氯乙烷溶液(10毫升)，最后加入固体二环己基碳二亚胺(1.1当量)。在室温下搅拌5天后，过滤除去尿素，滤液用石油醚(50毫升)稀释，稀释溶液再次过滤提纯，滤液经高真空旋转蒸发成浆状，用硅胶柱色谱法(石油醚/乙酸乙酯(15∶1))洗脱得到产率为75～79%的纯白色晶体产物。核磁共振(NMR)(CDCl3)δ0.90(S.3H)，1.05(S，3H)1.10(S，3H)，1.20～1.80(m，7H)，1.60(S，6H)，4.20(S，1H)，5.10(S，2H)，5.55(S，1H)，7.40(S，5H)。〔α〕25D＝-11.65°(MeOH)mp.83～85℃。
上述所得的酯以常规方法脱除保护基，即在甲醇中用钯/碳催化剂(10%)加氢，从而得到一定量产率的游离氨基酯。
将胺立即溶解于二甲基甲酰胺(DMF)，并在氯化铜(Ⅱ)作用下使其与天冬氨酸母体偶合，即得到产率为90%的N-CBZα-L-天冬氨酸β-苄基酯α2-甲基丙氨酸〔β(+)葑基〕酯。NMR(CDCl3)δ0.90(S，3H)，1.05(S，3H)，1.10(S，3H)，1.20～1.80(m，7H)，1.6(d，6H)，2.70～3.15(m，2H)，4.1～4.2(m，1H)，4.20(S，1H)，4.60(S，1H)，5.10(S，4H)，5.60(d，1H)，5.90(d，1H)，5.90(d，1H)，7.40(S，10H)。该产物可通过加氢脱除保护基，并经过反相C18柱色谱(甲醇水为85∶15的洗脱液)洗脱而得到提纯。〔α〕25D＝-3.30°(MeOH)mp.121-3℃。
该化合物的甜度测定结果如下浓度 蔗糖当量值 相对蔗糖甜度(几倍于蔗糖)0.00750 8.5% 11330.00375 6.0% 16000.00185 5.7% 31000.00692 3.5% 38000.0025 6.0% 24000.0025 4.3% 17330.0025 4.25% 17000.005 7.37% 14750.005 7.0% 14000.005 6.0% 12000.01 9.25% 9250.01 9.0% 900实施例2α-L-天冬氨酰-D-丙氨酸〔β(+)葑基〕酯A.外-β-(+)-葑醇将含有27.1克R-(-)-葑酮的50毫升异丙醇滴加到含有72.65克异丙醇铝的300毫升新鲜蒸馏的异丙醇回流悬浮液中，六天后停止反应，这时经气相色谱(Carbowax 20M)测定50%以上的酮被还原，用毛细管色谱法(Supelcowax 10)还可以测出外/内葑醇比例为3/1。待冷却后，过滤该混合物，并用二氯甲烷彻底洗涤，将该沉淀物溶解于5%HCl溶液(100毫升)，并用二氯甲烷(50毫升)萃取，混合有二氯甲烷的溶液用5%HCl溶液(50毫升)、饱和NaHCO3溶液(50毫升)和水(50毫升)进行洗涤，并且在MgSO4上干燥，过滤除去溶剂得到23.44克油，其中40%是未被还原的葑酮，60%是α和β葑醇异构物。
含有12克(0.78摩尔)β和α葑醇之混合物、11.9毫升(1.1当量)三乙胺和15.9克对硝基苯甲酰氯(1.1当量)的500毫升无水二氯甲烷被回流24小时，采用硅胶快速色谱法(己烷∶乙酸乙酯(40∶1)洗脱液)洗脱分离出β/α酯的混合物，离析出60克外-葑基对硝基苯酯(〔α〕25D＝-17.1°(在苯中))，在硝基苯酯的碱性水解作用下(回流甲醇中过量NaOH)得到3克葑醇(9/1;β/α)。β-(+)-葑醇〔α〕25D＝+23.4°(纯的)。NMRδ0.95～1.8(16H，m，CH2，CH3)，3.0ppm(1H，S，CH-O)。
B.N-Cbz-D-丙氨酸，β-(+)-葑基酯将1.9克(0.0084摩尔)N-Cbz-D-丙氨酸加入搅拌下的含1.3克β-(+)-葑醇的20毫升无水二氯甲烷溶液中，然后将溶液冷却至0℃，随后加入0.113克对二甲基氨基吡啶和1.91克二环己基碳二亚胺，待24小时后，终止反应并过滤，蒸发掉溶剂，将油性残留物溶解在乙醚中，用5% HCl溶液(25毫升)、饱和NaHCO3溶液(25毫升)和水(25毫升)洗涤，并在MgSO4上干燥，过滤和溶剂蒸发后，将产物用硅胶色谱法提纯，即得到1.86克N-Cbz-D-丙氨酸，β-(+)-葑基酯;〔α〕25D＝+3.86°。NMRδ0.8～1.8ppm(19H，m，CH2，CH3);4.2ppm(1H，S，CH-O);4.4ppm(1H，m，CH
);5.1ppm(2H，S，CH2-Ph)，5.4ppm(1H，d，NH);7.4ppm(5H，S，Ph)。
C.D-丙氨酸，β-葑基酯将N-Cbz-D-丙氨酸，β-(+)-葑基酯(1.86克)溶解于50毫升甲醇中，并且用帕尔摇动器(Paarshaker)在0.1克5%Pd/C催化剂作用下进行催化加氢反应，2小时后停止反应，经硅藻土(Celite)过滤，用甲醇洗涤，将浓缩结晶出的残留物溶解于二氯甲烷。
D.N-Cbz-β-苄基-L-天冬氨酰-D-丙氨酸，β(+)葑基酯将等摩尔的B-苄基-N-Cbz-L-天冬氨酸(1.27克)和0.526克Cu(Ⅱ)Cl2加入到含有D-丙氨酸酯(0.00355摩尔)的二氯甲烷溶液中，然后将DCC(0.81克)加入到CuCl2溶液中，24小时后反应完成，滤去尿素，蒸发掉溶剂，将黄色的油溶解在乙醚(25毫升)中，用5%HCl溶液(25毫升)，饱和NaHCO3溶液(25毫升)和水(25毫升)洗涤，醚层在MgSO4上干燥蒸发，得到产物0.95克。NMRδ0.85～1.80(19H，m，CH2，CH3)，4.2ppm(1H，S，CH-O);4.5～4.7ppm(2H，m，CH
;5.1ppm(4H，S，OCH2-Ph);5.95ppm(1H，d，NH);7.05ppm(1H，d，NH);7.4ppm(10H，S，Ph)。
E.α-L-天冬氨酰-D-丙氨酸，β-(+)-葑基酯将0.95克被保护的二肽溶解于50毫升甲醇中，向其中加入0.1克10%Pd/C催化剂，在帕尔摇动器中进行加氢反应2小时，然后过滤溶液，经蒸发干燥得到0.194克固体;〔α〕25D＝-0.867°。
该产物用反相高压液相色谱法(HPLC)(85%甲醇/水)提纯，得到75毫克L-天冬氨酰-D-丙氨酸，β-(+)葑基酯。NMRδ0.8～1.8(19H，m，CH2，CH3);2.3-2.4ppm(2H，m，
);4.2ppm(1H，S，OCH);4.5ppm(2H，m，N-CH);8.8ppm(1H，S，
)。
该化合物的甜度测定结果如下浓度 蔗糖当量值 相对蔗糖甜度(几倍于蔗糖)0.00012 0.6% 50000.00024 1.42% 5900
0.00047 2.28% 49000.00092 4.7% 51000.00185 6.5% 35000.0025 6.0% 24000.00375 8.6% 23000.005 9.3% 18600.005 10.0% 20000.0075 9.0% 12000.01 11.0% 1100本发明的化合物与现有技术中相应的酯比较具有较高的甜度和稳定性。
实施例3研究α-L-天冬氨酰-2-甲基丙氨酸〔β(+)葑基〕酯(实施例1)、α-L-天冬氨酰-D-丙氨酸〔β(+)葑基〕酯(实施例2)和天冬酰苯丙氨酸甲酯(L-天冬氨酰-L-苯丙氨酸甲酯)在温度保持50℃、75℃或100℃，PH值为3，5和7的缓冲溶液中的稳定性，所得结果如下半衰期、小时100℃下 PH3 PH5 PH7实施例1 8.4 33 67实施例2 3.9 14 10天冬酰苯丙氨酸甲酯 5.3 5.3 ＜＜1半衰期、天数75℃下 PH3 PH5
实施例1 3.0 15实施例2 1.3 5.1天冬酰苯丙氨酸甲酯 0.9 1.1半衰期，天数50℃下 PH3 PH5实施例1 64 150实施例2 22 131实施例1和实施例2的甜味剂在PH为3，5和7的缓冲溶液中具有显著的稳定性，除了PH3，100℃的情况外，实施例1和实施例2的化合物在所实验的缓冲溶液中稳定性高于天冬酰苯丙氨酸甲酯，而在PH3，100℃时，天冬酰苯丙氨酸甲酯的稳定性介于实施例1和实施例2两种化合物之间，实施例1的化合物比实施例2的化合物更稳定，在75℃和100℃，PH3和PH5的缓冲溶液中，实施例1的化合物，半衰期比实施例2的化合物的半衰期长2～3倍，在50℃，PH5的缓冲溶液中，实施例1的化合物半衰期比实施例2的化合物的半衰期大约长1.1～2.9倍。
权利要求
1.一种制备化学通式I化合物的方法，其中包括使化学通式Ⅱ的羧酸或其衍生物与化学通式Ⅲ的胺在可生成酰胺的条件下进行反应，在有保护基团存在时，可脱除也可以不脱除其保护基团，并使所说的化合物生成也可以不使其生成药物适用的盐。
2.根据权利要求
1的方法，其中所说生成的化合物是α-L-天冬氨酰-D-丙氨酸〔β(+)葑基〕酯。
3.根据权利要求
1的方法，其中所生成的化合物是α-L-天冬氨酰-2-甲基丙氨酸〔β(+)葑基〕酯。
4.一种可食用的组合物，包含有效甜度量的按权利要求
1～3之任何一种方法生产的化合物。
专利摘要
化学通式为
文档编号C07K5/075GK87106307SQ87106307
公开日1988年3月30日 申请日期1987年8月10日
发明者保罗·罗伯特·赞诺, 格伦·迈克尔·罗伊, 罗纳德·爱德华·巴尼特 申请人:通用食品公司导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan
文档序号 :
【 1691 】
技术研发人员：保罗．罗伯特．赞诺,格伦．迈克尔．罗伊,罗纳德．爱德华．巴尼特
技术所有人：通用食品公司
备 注：该技术已申请专利，仅供学习研究，如用于商业用途，请联系技术所有人。
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