專利名稱:L-氨基二羧酸酯的制作方法
本發明涉及的是一組新的化合物，更進一步說是一組特別適于作食物甜味劑的化合物。
本發明提供了一組新的由下列化學式表示的具有甜味的化合物及其適用于食品的鹽
其中A是氫或甲基，當帶雙星號的碳為不對稱或手性中心時，所說的碳的構型是D型。本發明具體的化合物是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。
這些新的化合物單獨用于或與其它甜味劑結合用于飲食物如食物或藥物中都是有效的甜味劑，例如，可以與本發明的新的化合物結合使用的那些天然的和/或人工合成的甜味劑包括蔗糖、果糖、淀粉糖漿干粉、葡萄糖、木糖醇、山梨醇、甘露醇、acetosulfam、thaumatin、轉化糖、糖精、噻吩糖精、間-氨基苯甲酸、間-羥基苯甲酸、環己基氨基磺酸酯、氯代蔗糖、二氫查耳酮、氫化葡萄糖漿、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、甘草苷和甜葉菊苷等。當這些甜味劑與本發明的甜味劑同時使用時，可以確信能產生協同增強甜度效果。
另外，將本發明的甜味劑加入飲食物時，該甜味劑可以單獨添加亦可與無毒載體如前述甜味劑或其它食品成份一起添加，所說的其它食品成份如酸化劑、天然和人工合成樹膠、多糖和糊精之類的填充劑及另一些被允許用于食品的碳水化合物和衍生物。可使用本發明甜味劑的典型食物和藥物制品是如飲料，其包括軟飲料、充氣飲料、配制飲料等，泡制食品(如蔬菜或水果)，調味劑，辛辣調味品，拌制色拉的調味劑，汁液，糖漿，甜食，其包括布丁、明膠和象冰淇淋、凍果汁露、糖霜及加之于酒(攙飲料的酒)中的風味冷凍甜食這樣的冷凍甜食，糖果，口香糖，谷物，焙烤制品，半干食品(如飼狗食物)，牙膏、漱口劑等。
為了達到本發明的效果，本發明所描述的化合物一般是以能感覺到食品的甜味為有效量添加于食品中的，適宜的用量為食品投料重量的0.0005-2%，較高的用量也是可行的，但不實用，優選用量大約是食品的0.001-1%。通常，本發明化合物所提供的甜味在較寬的PH值范圍內如PH2～10，最好是PH3～7以及在經緩沖處理或未經緩沖處理的制品中均能感覺到。
如果以α-L-天冬氨酰-D-丙氨酸〔β(+)葑基〕酯作為甜味劑則更佳，該甜味劑的用量以食品重量計大約為0.0005～0.005%。當以α-L-天冬氨酰-2-甲基丙氨酸〔β(+)葑基〕酯作為甜味劑時，其用量是在上述較寬的范圍內，但最好是食品重量的大約0.0005～0.01%當本發明的甜味劑單獨使用或與其它甜味劑結合使用時，要求甜味劑或甜味劑組合物用量相當于食品或藥物中約2～40%重量，最好是約3～15%重量的蔗糖當量值。
甜度的品嘗測定只包括測定與蔗糖當量的值，甜味劑的蔗糖當量值很容易測出，品嘗小組通過品嘗已知濃度的甜味劑溶液并與標準蔗糖溶液比較甜度即可測出與給定蔗糖百分數相當的甜味劑的量。
可以采用不同的反應方法來制備本發明的化合物，其中一種反應方法是將化學通式Ⅱ(被保護的α-氨基二羧酸)和化學通式Ⅲ(氨基酯化合物)的化合物進行縮合反應生成化學通式Ⅳ的化合物，隨后從通式Ⅳ的化合物中脫除保護基B和Z，即得到所要求的化學通式Ⅰ的化合物
其中Z基是氨基保護基，B基是羧基保護基，A與前述相同。本領域中已知的各種保護基均可使用，許多可用基團的實例可以在《有機合成的保護基團》(T.W.Green，John Wiley和Sons，1981)中找到，在可以采用的優選基團中A為芐氧基羰基，B為芐基。
化學通式Ⅲ的化合物與化學通式Ⅱ的化合物的偶合采用的是肽化學中已確定的技術。該技術之一是用二環己基碳二亞胺(DCC)作為偶合劑，采用DCC方法可加也可不加4-二甲基氨基吡啶或銅(Ⅱ)之類的添加劑。DCC偶合反應一般是在各種不會與反應物發生反應的溶劑中于室溫下進行的，但是于大約-20～50℃下也可進行反應。適宜的溶劑包括(但不限于)N，N-二甲基甲酰胺、二氯甲烷、甲苯等，反應最好是在氬氣或氮氣這樣的惰性氣氛中進行，通常偶合反應在2小時內完成，但根據反應物也可長達24小時。
其它各種方法也能夠制備所要求的化合物，下面將舉例說明這些方法。
例如，在美國專利US3，786，039，3，833，553，3，879，372和3，933，781中介紹了N-被保護的天冬氨酸酐與氨基酸和氨基酸衍生物反應生成所要求的產物。按照上述專利所述的方法，這些N-被保護的天冬氨酸酐能與化學通式Ⅲ的化合物反應。如在US3，786，039中介紹了化學通式Ⅲ的化合物在惰性有機溶劑中能夠直接與L-天冬氨酸酐進行反應，該L-天冬氨酸酐中的氨基受甲酰基、芐酯基或對-甲氧基芐酯基保護，并于偶合后隨之脫除保護基團即得到化學通式Ⅰ的化合物。N-酰基-L-天冬氨酸與乙酸酐以每摩爾所說的酸1.0～1.2摩爾乙酸酐的量于0～60℃下在惰性溶劑中反應制得N-酰基-L-天冬氨酸酐。N-酰基-天冬氨酸酐最好與1～2摩爾化學通式Ⅲ的化合物在能夠溶解該兩種物質但又不與之發生反應的有機溶劑中進行反應，適宜的溶劑是(但不限于)乙酸乙酯、丙酸甲酯、四氫呋喃、二噁烷、乙醚、N、N-二甲基甲酰胺以及苯反應在0～30℃下順利地進行。偶合反應后以常規方法用鈀/碳催化劑使其偶合產物與HBr或HCl進行催化加氫反應，脫除N-酰基基團。US3，879，372提出這種偶合方法也能夠在溫度為-10～50℃、PH4～12的含水溶劑中進行。
另一種合成所要求的化合物的方法是使化學通式Ⅲ的化合物與適宜的天冬氨酸衍生物反應，在該衍生物中保護基團已連接到氨基和β-羧基上且α-羧基已轉化成活性酯官能團。正如US3，475，403所介紹，這些偶合產物可按描述的方法脫除保護基生成所要求的化學通式Ⅰ的化合物。
根據Vinick和Jung在Tet.Lett.23，1315～18(1982)中介紹的方法，另一種生產所要求偶合化合物的途徑是使化學通式Ⅲ的化合物與L-天冬氨酸N-硫代羧酸酐反應。T.Miyazawa在Tet.Lett.25，771(1984)中對這種偶合方法作了補充說明。
可采用現有技術來合成化學通式Ⅲ的化合物，例如按照本領域中已知的標準酯化方法能夠合成化學通式Ⅲ的化合物，即使游離酸或者象酯或酐之類酸官能團等同物與相應的醇在酯化條件下如在鹽酸或硫酸這樣的無機酸或者對-甲苯-磺酸這樣的有機酸存在下進行反應。反應溫度在-78℃至回流加熱溫度范圍內，反應是在能夠溶解該兩種反應物但又不與之起反應的溶劑中進行的，所說的溶劑包括(但不限于)二氯甲烷、乙醚、四氫呋喃、二甲基亞砜、N，N-二甲基甲酰胺等。
關于從化學通式Ⅳ的化合物及化學通式Ⅲ的保護N的母體中脫除保護基團，本領域已知有多種脫除保護基的技術，可依保護基的性質加以利用。這些技術其中之一是利用鈀/碳催化劑進行加氫或用1，4-環己二烯轉移加氫。一般該反應是在室溫下進行的，但亦可在5～65℃下進行，反應通常是在適宜的溶劑存在下完成的，其中溶劑可以包括(但不限于)水、甲醇、乙醇、二噁烷、四氫呋喃、乙酸、叔丁醇、異丙醇或它們的混合液，反應一般是在50磅/吋2的正氫氣壓力下進行，但亦能在20～250磅/吋2下進行，反應一般經1～24小時完成。
在上述任何一種合成方法中，所要求的產物最好是通過結晶從反應混合物中回收，另外，也可以采用正相或反相色譜法以及液/液萃取法或其它方法。
所得化學通式Ⅰ的化合物通常是游離酸的形式，但還可以以其生理適用的鹽加以回收，例如與鹽酸鹽、硫酸鹽、硫酸氫鹽、硝酸鹽、氫溴酸鹽、氫碘酸鹽、磷酸鹽或磷酸氫鹽相應的氨基酸鹽或者與鉀、鈉、鋰之類堿金屬鹽或鈣鎂之類堿土金屬鹽以及鋁、鋅等鹽相應的氨基酸鹽。
可按常規方法使化學通式Ⅰ的游離肽衍生物轉化成為其生理適用的鹽類，例如使化學通式Ⅰ的化合物與無機酸、堿金屬氫氧化物、堿金屬氧化物或其碳酸鹽或堿土金屬氫氧化物、氧化物、碳酸鹽或者其它復合物反應。
這些生理適用的鹽類也可以作為甜味劑，并且比其游離肽衍生物的溶解性和穩定性高。
本技術領域：
專業人員都知道本發明的具有不對稱碳原子的化合物可以以外消旋或旋光形式存在。
本發明的化合物具有一個不對稱面，在下面的化學通式中用(＊)表示，并有一個假不對稱面，以雙星號(＊＊)標出
上述化學通式包括了所有立體化學構型，但是本發明涉及的僅僅是化學通式為
的化合物，其中二羧酸基如化學通式Ⅰ所示為L-構型，當A是H時，假不對稱中心為D型。
在化學通式Ⅰ的化合物產物中，自身不具有甜味的L、L非對映體可以與L、D立體異構體化合物混合。L、L和L、D立體異構體的混合物具有甜味，但所說的混合物不及純L、D立體異構體化合物的甜度。
下面的實施例將進一步說明本發明，在下述實施例中，感官評定是由品嘗專家通過比較已知重量百分濃度的所舉化合物的水溶液與標準蔗糖液而獲得的。
實施例1α-L-天冬氨酰-2-甲基丙氨酸〔β(+)葑基〕酯在氬氣中，于0℃下將保護N-CBZ的氨基異丁酸(化學動力學公司)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當量)和β(+)葑醇(1當量)的1，2-二氯乙烷溶液(10毫升)，最后加入固體二環己基碳二亞胺(1.1當量)。在室溫下攪拌5天后，過濾除去尿素，濾液用石油醚(50毫升)稀釋，稀釋溶液再次過濾提純，濾液經高真空旋轉蒸發成漿狀，用硅膠柱色譜法(石油醚/乙酸乙酯(15∶1))洗脫得到產率為75～79%的純白色晶體產物。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℃。
上述所得的酯以常規方法脫除保護基，即在甲醇中用鈀/碳催化劑(10%)加氫，從而得到一定量產率的游離氨基酯。
將胺立即溶解于二甲基甲酰胺(DMF)，并在氯化銅(Ⅱ)作用下使其與天冬氨酸母體偶合，即得到產率為90%的N-CBZα-L-天冬氨酸β-芐基酯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)。該產物可通過加氫脫除保護基，并經過反相C18柱色譜(甲醇水為85∶15的洗脫液)洗脫而得到提純。〔α〕25D＝-3.30°(MeOH)mp.121-3℃。
該化合物的甜度測定結果如下濃度 蔗糖當量值 相對蔗糖甜度(幾倍于蔗糖)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實施例2α-L-天冬氨酰-D-丙氨酸〔β(+)葑基〕酯A.外-β-(+)-葑醇將含有27.1克R-(-)-葑酮的50毫升異丙醇滴加到含有72.65克異丙醇鋁的300毫升新鮮蒸餾的異丙醇回流懸浮液中，六天后停止反應，這時經氣相色譜(Carbowax 20M)測定50%以上的酮被還原，用毛細管色譜法(Supelcowax 10)還可以測出外/內葑醇比例為3/1。待冷卻后，過濾該混合物，并用二氯甲烷徹底洗滌，將該沉淀物溶解于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)、飽和NaHCO3溶液(50毫升)和水(50毫升)進行洗滌，并且在MgSO4上干燥，過濾除去溶劑得到23.44克油，其中40%是未被還原的葑酮，60%是α和β葑醇異構物。
含有12克(0.78摩爾)β和α葑醇之混合物、11.9毫升(1.1當量)三乙胺和15.9克對硝基苯甲酰氯(1.1當量)的500毫升無水二氯甲烷被回流24小時，采用硅膠快速色譜法(己烷∶乙酸乙酯(40∶1)洗脫液)洗脫分離出β/α酯的混合物，離析出60克外-葑基對硝基苯酯(〔α〕25D＝-17.1°(在苯中))，在硝基苯酯的堿性水解作用下(回流甲醇中過量NaOH)得到3克葑醇(9/1;β/α)。β-(+)-葑醇〔α〕25D＝+23.4°(純的)。NMRδ0.95～1.8(16H，m，CH2，CH3)，3.0ppm(1H，S，CH-O)。
B.N-Cbz-D-丙氨酸，β-(+)-葑基酯將1.9克(0.0084摩爾)N-Cbz-D-丙氨酸加入攪拌下的含1.3克β-(+)-葑醇的20毫升無水二氯甲烷溶液中，然后將溶液冷卻至0℃，隨后加入0.113克對二甲基氨基吡啶和1.91克二環己基碳二亞胺，待24小時后，終止反應并過濾，蒸發掉溶劑，將油性殘留物溶解在乙醚中，用5% HCl溶液(25毫升)、飽和NaHCO3溶液(25毫升)和水(25毫升)洗滌，并在MgSO4上干燥，過濾和溶劑蒸發后，將產物用硅膠色譜法提純，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-葑基酯將N-Cbz-D-丙氨酸，β-(+)-葑基酯(1.86克)溶解于50毫升甲醇中，并且用帕爾搖動器(Paarshaker)在0.1克5%Pd/C催化劑作用下進行催化加氫反應，2小時后停止反應，經硅藻土(Celite)過濾，用甲醇洗滌，將濃縮結晶出的殘留物溶解于二氯甲烷。
D.N-Cbz-β-芐基-L-天冬氨酰-D-丙氨酸，β(+)葑基酯將等摩爾的B-芐基-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摩爾)的二氯甲烷溶液中，然后將DCC(0.81克)加入到CuCl2溶液中，24小時后反應完成，濾去尿素，蒸發掉溶劑，將黃色的油溶解在乙醚(25毫升)中，用5%HCl溶液(25毫升)，飽和NaHCO3溶液(25毫升)和水(25毫升)洗滌，醚層在MgSO4上干燥蒸發，得到產物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-(+)-葑基酯將0.95克被保護的二肽溶解于50毫升甲醇中，向其中加入0.1克10%Pd/C催化劑，在帕爾搖動器中進行加氫反應2小時，然后過濾溶液，經蒸發干燥得到0.194克固體;〔α〕25D＝-0.867°。
該產物用反相高壓液相色譜法(HPLC)(85%甲醇/水)提純，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，
)。
該化合物的甜度測定結果如下濃度 蔗糖當量值 相對蔗糖甜度(幾倍于蔗糖)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本發明的化合物與現有技術中相應的酯比較具有較高的甜度和穩定性。
實施例3研究α-L-天冬氨酰-2-甲基丙氨酸〔β(+)葑基〕酯(實施例1)、α-L-天冬氨酰-D-丙氨酸〔β(+)葑基〕酯(實施例2)和天冬酰苯丙氨酸甲酯(L-天冬氨酰-L-苯丙氨酸甲酯)在溫度保持50℃、75℃或100℃，PH值為3，5和7的緩沖溶液中的穩定性，所得結果如下半衰期、小時100℃下 PH3 PH5 PH7實施例1 8.4 33 67實施例2 3.9 14 10天冬酰苯丙氨酸甲酯 5.3 5.3 ＜＜1半衰期、天數75℃下 PH3 PH5
實施例1 3.0 15實施例2 1.3 5.1天冬酰苯丙氨酸甲酯 0.9 1.1半衰期，天數50℃下 PH3 PH5實施例1 64 150實施例2 22 131實施例1和實施例2的甜味劑在PH為3，5和7的緩沖溶液中具有顯著的穩定性，除了PH3，100℃的情況外，實施例1和實施例2的化合物在所實驗的緩沖溶液中穩定性高于天冬酰苯丙氨酸甲酯，而在PH3，100℃時，天冬酰苯丙氨酸甲酯的穩定性介于實施例1和實施例2兩種化合物之間，實施例1的化合物比實施例2的化合物更穩定，在75℃和100℃，PH3和PH5的緩沖溶液中，實施例1的化合物，半衰期比實施例2的化合物的半衰期長2～3倍，在50℃，PH5的緩沖溶液中，實施例1的化合物半衰期比實施例2的化合物的半衰期大約長1.1～2.9倍。
權利要求
1.一種制備化學通式I化合物的方法，其中包括使化學通式Ⅱ的羧酸或其衍生物與化學通式Ⅲ的胺在可生成酰胺的條件下進行反應，在有保護基團存在時，可脫除也可以不脫除其保護基團，并使所說的化合物生成也可以不使其生成藥物適用的鹽。
2.根據權利要求
1的方法，其中所說生成的化合物是α-L-天冬氨酰-D-丙氨酸〔β(+)葑基〕酯。
3.根據權利要求
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。
4.一種可食用的組合物，包含有效甜度量的按權利要求
1～3之任何一種方法生產的化合物。
專利摘要
化學通式為
文檔編號C07K5/075GK87106307SQ87106307
公開日1988年3月30日 申請日期1987年8月10日
發明者保羅·羅伯特·贊諾, 格倫·邁克爾·羅伊, 羅納德·愛德華·巴尼特 申請人:通用食品公司導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan