專利名稱：：N－[N－(3,3－二甲基丁基)－L－α－天冬氨酰]－L－苯丙氨酸1－甲基酯的堿式鹽的制作方法
技術領域：
：本發明領域本發明涉及新的甜味劑。本發明尤其涉及N-烷基化的天冬甜素衍生物N-[N-(3，3-二甲基丁基)-L-α-天冬氨酰]-L-苯丙氨酸1-甲基酯(即neotame)的堿式鹽。本發明還涉及一種含所述堿式鹽的液體低卡(lowcalorie)甜味劑。相關
背景技術：
：已知各種N-取代的天冬甜素衍生物，例如公開于美國專利5,480,668的那些，可用作甜味劑。尤其是，N-烷基化的天冬甜素衍生物N-[N-(3，3-二甲基丁基)-L-α-天冬氨酰]-L-苯丙氨酸1-甲基酯已知是非常有效的甜味劑，因為據報道按重量計其甜度是天冬甜素的50倍，是蔗糖的10,000倍。由于甜味劑常被用于水溶液和飲料中，因此，甜味劑具有可接受的溶解速率和商業可利用之有效水平的溶解度是重要的。美國專利4,031,258公開了一些二肽類甜味劑的無機鹽，其具有提高的溶解度和溶解性。但是，N-[N-(3，3-二甲基丁基)-L-α-天冬氨酰]-L-苯丙氨酸1-甲基酯沒有被公開或提示。已經知道，通過轉化成鹽，可以改善天冬甜素和其他肽類的物理性質和穩定性。這在例如美國專利4,031,258和4,153,737中已經公開。美國專利4,153,737還講述了低卡甜味劑濃縮液。但是，從結構上講，N-[N-(3，3-二甲基丁基)-L-α-天冬氨酰]-L-苯丙氨酸1-甲基酯與天冬甜素的區別在于，N-[N-(3，3-二甲基丁基)-L-α-天冬氨酰]-L-苯丙氨酸1-甲基酯在氨基氮上存在龐大的新己基取代基。這種結構區別導致這些化合物理化性質上的巨大差異。例如，N-[N-(3，3-二甲基丁基)-L-α-天冬氨酰]-L-苯丙氨酸1-甲基酯的熔點為80℃，而天冬甜素的熔點為248℃。另外，N-[N-(3，3-二甲基丁基)-L-α-天冬氨酰]-L-苯丙氨酸1-甲基酯在有機溶劑中的溶解度比天冬甜素高，而在水中比天冬甜素低得多。還知道N-[N-(3，3-二甲基丁基)-L-α-天冬氨酰]-L-苯丙氨酸1-甲基酯在某些pH條件下的穩定性比天冬甜素高，這在美國專利5,480,688中已有描述。這兩種化合物在甜度上的顯著差異是它們化學不相似性的進一步表現。而且，還已知伯氨基例如天冬甜素上的伯氨基(pKa7.7)的pKa值通常不同于仲氨基例如N-[N-(3，3-二甲基丁基)-L-α-天冬氨酰]-L-苯丙氨酸1-甲基酯上的仲氨基(pKa8.1)的pKa值。此外，已知氨基酸的pKa值對食物應用具有較大影響(Labuza，T.P.和Basisier，M.W.1992，“PhysicalChemistryofFoods”，H.G.Schwartzber和R.W.Hartel(Eds.)，MarcelDekker，Inc.，NewYork)。還已知仲氨基不能與羰基化合物形成席夫堿型化合物，而伯氨基能。而且，正如甜度上的巨大差異所例證，N-[N-(3，3-二甲基丁基)-L-α-天冬氨酰]-L-苯丙氨酸1-甲基酯具有不同于天冬甜素的生理性能。這些差異清楚地表明，其中一種化合物的特征和性能，不能說成是對另一種化合物特征和性能的提示。雖然N-[N-(3，3-二甲基丁基)-L-α-天冬氨酰]-L-苯丙氨酸1-甲基酯是高效甜味劑，但它不易溶于水，并會產生噴粉問題。因此，需要這樣的N-[N-(3，3-二甲基丁基)-L-α-天冬氨酰]-L-苯丙氨酸1-甲基酯衍生物，它們在水性體系中有良好的溶解度和溶解性能，并且避免了精細粉末所常遇到噴粉問題。發明概述本發明涉及二肽類甜味劑，它們是N-[N-(3，3-二甲基丁基)-L-α-天冬氨酰]-L-苯丙氨酸1-甲基酯的堿式鹽，在水性體系中具有良好的溶解度和溶解性能。本發明尤其涉及下式代表的N-[N-(3，3-二甲基丁基)-L-α-天冬氨酰]-L-苯丙氨酸1-甲基酯的堿式鹽，其中Xm+選自Na+、K+、Al3+、Fe2+、Fe3+、Ca2+、Mg2+、NH4+和Zn2+，Qs-不存在或者是生理上可接受的抗衡陰離子，以及m-s＝n(當Q不存在時，s為0)。優選n為1、2或3。本發明還涉及一種含本發明堿性鹽的液體低卡甜味劑。附圖簡述附圖是在0.05％重量靶濃度下N-[N-(3，3-二甲基丁基)-L-α-天冬氨酰]-L-苯丙氨酸1-甲基酯與相當的neotame濃度(即在每種情況下所給出的neotame濃度相同)的N-[N-(3，3-二甲基丁基)-L-α-天冬氨酰]-L-苯丙氨酸1-甲基酯的鈉和鉀鹽在水中的溶解度比較曲線圖。發明詳述本發明涉及N-[N-(3，3-二甲基丁基)-L-α-天冬氨酰]-L-苯丙氨酸1-甲基酯的堿式鹽，即neotame的堿式鹽。美國專利5,480,688、5,510,508、和5,728,862敘述了N-[N-(3，3-二甲基丁基)-L-α-天冬氨酰]-L-苯丙氨酸1-甲基酯的制備，這些專利全文并入本文作為參考。因此，熟悉本領域的普通技術人員無須過多的實驗就能容易地制得起始原料。將N-[N-(3，3-二甲基丁基)-L-α-天冬氨酰]-L-苯丙氨酸1-甲基酯加入一種溶劑或溶劑混合物中，可制得本發明的堿式鹽。溶劑實例包括水、丙酮、甲醇、乙醇、乙腈、四氫呋喃等。N-[N-(3，3-二甲基丁基)-L-α-天冬氨酰]-L-苯丙氨酸1-甲基酯不必完全溶于溶劑中。然后，向該溶液中加入相當量的堿并攪拌一段時間，以形成堿式鹽。熟悉本
技術領域：
的專業人員明白，N-[N-(3，3-二甲基丁基)-L-α-天冬氨酰]-L-苯丙氨酸1-甲基酯和堿的加入次序不是關鍵性的。通過冷凍干燥或噴霧干燥所形成的溶液，可以收集所述鹽。在這些條件下制備的N-[N-(3，3-二甲基丁基)-L-α-天冬氨酰]-L-苯丙氨酸1-甲基酯的堿式鹽不具有外消旋化現象。但是，加入過量的堿(多于1當量)會引起水解和外消旋化。在本發明堿式鹽的制備中，所采用的堿一般選自pKa值有效地高于N-[N-(3，3-二甲基丁基)-L-α-天冬氨酰]-L-苯丙氨酸1-甲基酯之pKa值的化合物，這樣能形成所需的鹽。所述化合物包括例如碳酸氫鈉、碳酸鈉、氫氧化鈉、碳酸氫鉀、碳酸鉀、氫氧化鉀、氫氧化鎂、氫氧化鋁、氫氧化鈣、氧化鐵、氧化亞鐵、氫氧化銨、乙酸銨、碳酸銨、碳酸鋅或氫氧化鋅。這樣，Xm+是選自Na+、K+、Al3+、Fe2+、Fe3+、Ca2+、Mg2+、NH4+和Zn2+的生理可接受的陽離子。這些離子可單獨使用或組合使用。本發明堿式鹽還可包括生理上的抗衡陰離子Qs-。這些抗衡離子包括例如OH-、(OH)22-、CH3CO2-、Cl-、SO42-、PO43-、O2-或O24-。本發明尤其優選的堿式鹽包括N-[N-(3，3-二甲基丁基)-L-α-天冬氨酰]-L-苯丙氨酸1-甲基酯的鈉、鉀、鎂、鋁、鈣、鐵、亞鐵、銨和鋅鹽。相對于N-[N-(3，3-二甲基丁基)-L-α-天冬氨酰]-L-苯丙氨酸1-甲基酯而言，相信本發明的堿式鹽具有多種改善的性能。尤其是增加了水溶解性和極大提高了該成分的溶解速度。Neotame的堿式鹽是甜味的。因此，N-[N-(3，3-二甲基丁基)-L-α-天冬氨酰]-L-苯丙氨酸1-甲基酯的堿式鹽將尤其可用于飲料體系中，特別是因為在提供例如桌面甜味劑所需快速溶解的情況下，減少了或者不必要另外的方法或機械調制。可以使用本領域技術人員熟知的方法將本發明堿式鹽與公知的增量劑一起混合，制備片狀、粉末和粒狀的甜味劑。本發明堿式鹽的另一優點是不具有與N-[N-(3，3-二甲基丁基)-L-α-天冬氨酰]-L-苯丙氨酸1-甲基酯相關的噴粉問題。將本發明高濃度的堿式鹽溶解在水或醇體系例如水、丙二醇、水/丙二醇混合液、乙醇或水/乙醇混合液中，可將該堿式鹽制備成液體低卡甜味劑。這種液體低卡甜味劑可用于例如膠凍甜食、果味飲料、谷類食品、制蛋糕用混合配料、果汁、糖漿、色拉調料、寵物食品、碳酸軟飲料、桌面甜味劑(tabletopsweeteners)等各種食品中。這些用途并非限定性的，因為還有其他用途，包括咳嗽藥、滋補品等等。特別感興趣的本發明的一個實施方案是液體桌面甜味劑，用作蔗糖和其他已知甜味劑的替代品。這種液體低卡甜味劑一般含至多40％重量的N-[N-(3，3-二甲基丁基)-L-α-天冬氨酰]-L-苯丙氨酸1-甲基酯堿式鹽，當然，其濃度取決于所需的最終應用。下文實施例意在說明本發明某些優選的實施方案，并不是試圖對本發明進行限定。實施例1N-[N-(3，3-二甲基丁基)-L-α-天冬氨酰]-L-苯丙氨酸1-甲基酯的鈉鹽將碳酸氫鈉(1.06g，0.0126mol)溶解在150ml水中。加入N-[N-(3，3-二甲基丁基)-L-α-天冬氨酰]-L-苯丙氨酸1-甲基酯(5.00g，0.0126mol)，并將該漿狀物攪拌24小時。將形成的透明溶液冷凍干燥，得到5.2g白色固體。形成的鈉鹽幾乎立即(經目測)和在不到110秒內(經分光光度分析)溶解在水中(0.1g，在100ml中)。元素分析C20H29N2O5Na·H2O，計算值(％)C，57.39；H，7.48；N，6.69；實測值(％)C，57.65；H，7.44；N，6.75。實施例2N-[N-(3，3-二甲基丁基)-L-α-天冬氨酰]-L-苯丙氨酸1-甲基酯的鉀鹽將碳酸氫鉀(0.51g，0.0050mol)溶解在50ml水中。將N-[N-(3，3-二甲基丁基)-L-α-天冬氨酰]-L-苯丙氨酸1-甲基酯(2.00g，0.0050mol)溶解在丙酮(50ml)中并加入到該碳酸氫鉀水溶液中。從燒瓶壁上生成氣泡來看，明顯產生了二氧化碳氣體。溶液攪拌1小時，在旋轉蒸發儀上除去有機溶劑。將形成的透明溶液冷凍干燥，得到2.15g白色固體。形成的鉀鹽幾乎立即(經目測)和在不到60秒內(經分光光度分析)溶解在水中(0.1g，在100ml中)。元素分析C20H29N2O5K·H2O，計算值(％)C，55.26；H，7.20；N，6.45；實測值(％)C，55.28；H，7.29；N，6.62。實施例3N-[N-(3，3-二甲基丁基)-L-α-天冬氨酰]-L-苯丙氨酸1-甲基酯的鎂鹽將氫氧化鎂(0.147g，0.0025mol)與300ml水混合，加入N-[N-(3，3-二甲基丁基)-L-α-天冬氨酰]-L-苯丙氨酸1-甲基酯(2.00g0.0050mol)，并攪拌該漿狀物。攪拌3天后，該漿狀物變成透明溶液。然后將該水溶液冷凍干燥，得到1.99g蓬松的白色固體。鎂鹽產物立即(經目測)溶解在水中(0.1g，在100ml中)。元素分析C40H58N4O10Mg·5H2O，計算值(％)C，55.25；H，7.89；N，6.45；實測值(％)C，55.07；H，7.64；N，6.68。實施例4N-[N-(3，3-二甲基丁基)-L-α-天冬氨酰]-L-苯丙氨酸1-甲基酯的鋁鹽將氫氧化鋁(0.161g，0.00168mol)與水(300ml)混合。加入N-[N-(3，3-二甲基丁基)-L-α-天冬氨酰]-L-苯丙氨酸1-甲基酯(2.00g，0.0050mol)，并將混合物攪拌3天。一些固體物質仍留在燒瓶中。過濾除去該物質，將澄清的濾液冷凍干燥，得到2.01g白色固體。該鋁鹽在120秒內(經目測)溶解在水中(0.1g，在100ml中)。元素分析C60H87N6O15Al·3H2O，計算值(％)C，59.39；H，7.74；N，6.93；實測值(％)C，59.93；H，8.02；N，7.04。實施例5N-[N-(3，3-二甲基丁基)-L-α-天冬氨酰]-L-苯丙氨酸1-甲基酯的鈣鹽將氫氧化鈣(0.187g，0.0025mol)與水(300ml)混合。加入N-[N-(3，3-二甲基丁基)-L-α-天冬氨酰]-L-苯丙氨酸1-甲基酯(2.00g，0.0050mol)，并將混合物攪拌3天。過濾除去不溶的固體，將澄清的濾液冷凍干燥，得到1.21g白色固體。該形成的鈣鹽在約5秒內(經目測)溶解在水中(0.1g，在100ml中)。N-[N-(3，3-二甲基丁基)-L-α-天冬氨酰]-L-苯丙氨酸1-甲基酯的鈣鹽在水中的溶解度較高，但它似乎形成一種過飽和溶液。元素分析C40H58N4O10Ca·3H2O，計算值(％)C，56.58；H，7.61；N，6.83；實測值(％)C，56.61；H，7.52；N，6.93。比較實施例1N-[N-(3，3-二甲基丁基)-L-α-天冬氨酰]-L-苯丙氨酸1-甲基酯在水中的溶解將N-[N-(3，3-二甲基丁基)-L-α-天冬氨酰]-L-苯丙氨酸1-甲基酯(0.05-0.1g)溶解在水(100ml)中。該化合物在5-7分鐘內(經目測)完全溶解。1.0gN-[N-(3，3-二甲基丁基)-L-α-天冬氨酰]-L-苯丙氨酸1-甲基酯溶解在100ml水中需要大約45分鐘。本發明其他變化和改進對熟悉本領域的技術人員將是顯而易見的。除了權利要求所述之外，本發明不作其他限定。權利要求1.一種下式所代表的N-[N-(3，3-二甲基丁基)-L-α-天冬氨酰]-L-苯丙氨酸1-甲基酯的堿式鹽，其中Xm+選自Na+、K+、Al3+、Fe2+、Fe3+、Ca2+、Mg2+、NH4+和Zn2+；Qs-不存在或者是生理上可接受的抗衡陰離子；以及m-s＝n。2.權利要求1的堿式鹽，其中n是1、2或3。3.權利要求1的堿式鹽，其中Qs-選自OH-、(OH)22-、CH3CO2-、Cl-、SO42-、PO43-、O2-或O24-。4.權利要求3的堿式鹽，其中Xm+Qs-選自Mg(OH)+、Al(OH)2+、和Ca(OH)+并且n為1。5.權利要求3的堿式鹽，其中Xm+Qs-選自Fe2O22+或Fe2+并且n為2。6.權利要求1的堿式鹽，其中Qs-不存在，n為1并且Xm+選自Na+、K+或NH4+。7.一種液體低卡甜味劑組合物，該組合物含有下式所代表的二肽類甜味劑堿式鹽，該鹽溶解在一種或多種可消費的溶劑中，其濃度占組合物重量至多約40％，以提供高濃度的液體低卡甜味劑，其中Xm+選自Na+、K+、Al3+、Fe2+、Fe3+、Ca2+、Mg2+、NH4+和Zn2+；Qs-不存在或者是生理上可接受的抗衡陰離子；以及m-s＝n。8.權利要求7的液體低卡甜味劑，其中溶劑是乙醇。9.權利要求8的液體低卡甜味劑，其中Xm+Qs-選自Mg(OH)+、Al(OH)2+、和Ca(OH)+并且n為1。10.權利要求8的液體低卡甜味劑，其中Xm+Qs-選自Fe2O22+和Fe2+并且n為2。11.權利要求8的液體低卡甜味劑，其中Qs-不存在，n為1并且Xm+選自Na+、K+或NH4+。全文摘要本發明公開了二肽類甜味劑,它們是式(I)所代表的N－[N－(3,3－二甲基丁基)－L－α－天冬氨酰]－L－苯丙氨酸1－甲基酯的堿式鹽,其中X文檔編號C07K5/072GK1378555SQ98811057公開日2002年11月6日申請日期1998年9月11日優先權日1997年9月11日發明者I·普拉卡什,K·L·瓦赫霍爾德申請人:紐特拉斯威特公司