Смешанные кристаллы, содержащие аспартам и производное аспартама, и способ их получения - RU2189988C2

Чертежи

Описание

Изобретение относится к новому смешанному кристаллу, содержащему подслащивающие вещества аспартама (АРМ) и сложный метиловый эфир N-[N-(3,3-диметилбутил)-L-α-аспартил]-L-фенилаланина, в дальнейшем сокращенно обозначаемый "N-(3,3-диметилбутил)-АРМ" и просто "АРМ-производное", и к способу его получения.

В последние годы в связи с улучшением питания стали распространенными ожирение, вызванное избыточным потреблением сахара, и заболевания, сопутствующие ожирению. Соответственно, возникла потребность в разработке низкокалорийного подслащивающего агента (подсластителя) для замены сахара. Аспартам (АРМ), который обладает превосходной безопасностью и качеством сладости, широко применяют в качестве подсластителя. Однако он довольно проблематичен по своей стабильности.

При этих условиях в описании французского патента 2697844 исследованы производные, у которых алкильная группа связана с аминогруппой аспарагиновой кислоты, образующей АРМ, с целью небольшого улучшения стабильности и силы сладости, и среди них N-(3, 3-диметилбутил)-АРМ обладает заметно более высокой сладостью. Известен способ получения N-(3,3-диметилбутил)-АРМ путем восстановительного алкилирования АРМ при контакте 3,3-диметилбутилальдегида с цианборогидридом натрия в метаноле (см. описание французского патента 2697844) и путем восстановительного алкилирования АРМ при контакте 3,3-диметилбутилальдегида с платиноугольным катализатором в смешанном растворителе вода-метанол при рН в диапазоне от 4,5 до 5 (см. вышеупомянутое описание WO 95/30689).

Сообщается, что сладость N-(3,3-диметилбутил)-АРМ, являющегося высокоинтенсивным подсластителем, и АМР, являющегося подсластителем на основе аминокислот, в весовом отношении, соответственно, в 10000 раз (см. японскую патентную публикацию Kohyou JP-A-8-503206) и примерно в 200 раз (см. японскую патентную публикацию JP-B-47-31031) сильнее сладости сахарозы.

Качественные свойства сладости N-(3,3-диметилбутил)-АРМ подробно не раскрываются, но однако такое соединение имеет крайне слабый ранний вкус (что означает, что вначале этот подсластитель во рту создает ощущение сладости медленнее сахарозы) и исключительно сильный поздний вкус (что означает, что этот подсластитель дает более длительный вкус, чем сахароза) согласно данным, полученным авторами настоящего изобретения. Он обладает острым вяжущим вкусом и плохо сбалансированным качеством сладости по сравнению с сахарозой. С другой стороны, касаясь АРМ, его качество сладости характеризуется слабым ранним вкусом и сильным поздним вкусом, хотя они не столь плохи, как у N-(3, 3-диметил-бутил)-АРМ. Следовательно, любое из этих двух соединений обладает характеристиками качества сладости, при которых сладость является слабой на начальной стадии вкуса и сильной на поздней стадии вкуса, и тем самым, находится вне естественного качества сладости сахарозы.

В отношении улучшения характеристик качества сладости выдвинуты различные предложения для улучшения, в основном, позднего вкуса (например, см. японские патентные публикации Kokai JP-A-56-148255, JP-A-58-141760, JP-A-58-220668 и т.д.). К числу предложений относятся способы получения природного качества сладости, близкого к сладости сахарозы, например, путем смешивания с сахарозой (см. японскую патентную публикацию Kokai JP-A-57-152862 и т.п.). С другой стороны, возможны усиление раннего вкуса и ослабление позднего вкуса, а также ослабление остроты для улучшения баланса качества сладости путем объединения, гомогенно и должным образом, N-(3,3-диметилбутил)-АРМ, являющегося высокоинтенсивным подсластителем, с АРМ, являющимся подсластителем на основе аминокислот, согласно данным, установленным авторами настоящего изобретения. Например, путем проведения объединения, гомогенно и должным образом, N-(3,3-диметилбутил)-АРМ, который имеет слабый ранний вкус, с АРМ, достигают улучшения раннего вкуса, и тем самым, ожидают получить заменитель сахара, обладающий высокой сладостью и характеристикой сладости, в итоге, вполне хорошей, близкой к сахарозе сладостью по сравнению с отдельно взятыми N-(3,3-диметилбутил)-АРМ или АРМ.

Сладость N-(3,3-диметилбутил)-АРМ в весовом отношении в 10000 раз больше, чем у сахарозы (см. японскую патентную публикацию Kohyou JP-A-8-503206), и, следовательно, при его использовании трудно регулировать силу сладости. Соответственно, комбинация N-(3,3-диметилбутил)-АРМ с АРМ, подходящая для заменителей сахара, лучше не только с точки зрения улучшения качества сладости, но также ее применения. Таким образом, можно считать, что задачей изобретения является улучшение качества сладости и т.д. при использовании этих подходящих комбинаций.

Задачи настоящего изобретения в отношении характеристик качества сладости, соответствующих АРМ и N-(3,3-диметилбутил)-АРМ, описанным в предшествующем разделе, решаются путем обеспечения подходящей комбинации АРМ с N-(3,3-диметилбутил)-АРМ, улучшенной в отношении качества сладости, и т.д.

Для решения поставленных задач авторы изобретения провели тщательное исследование и установили, что новый смешанный кристалл, включающий N-(3,3-диметилбутил)-АРМ и аспартам (АРМ), может быть получен путем кристаллизации раствора, содержащего N-(3,3-диметилбутил)-АРМ и АРМ, и далее, что таким образом полученный смешанный кристаллический продукт может достигать вышеуказанных целей, является однородным и может значительно улучшить качество сладости, и т.п., в отличие от простой смеси обоих типов кристаллов, полученных по отдельности из двух соединений.

Картина дифракции рентгеновских лучей (СuКα-лучи и т.д.) у кристаллического порошка по изобретению такая же, что и для одного АРМ (например, как следует из японской патентной публикации Kokoku JP-B-6-31312, в его влажном кристаллическом продукте имеется кристалл типа IA, а в его сухом кристаллическом продукте - кристалл типа IB). Однако при анализе методом высокопроизводительной жидкостной хроматографии обнаруживают N-(3,3-диметилбутил)-АРМ. С другой стороны, в случае смеси, в которой кристаллы N-(3,3-диметилбутил)-АРМ и кристаллы АРМ просто смешаны, рентгеновской дифракцией обнаруживают пики для обоих кристаллов 2-х соединений. Однако, исходя из того, что N-(3,3-диметилбутил)-АРМ обнаруживают при высокопроизводительной жидкостной хроматографии, хотя его картина рентгеновской дифракции идентична таковой для отдельного АРМ, было установлено, что полученный вышеупомянутый кристалл является новым смешанным кристаллом, включающим N-(3, 3-диметилбутил)-АРМ и АРМ.

Кроме того, установлено, что новый смешанный кристалл, содержащий АРМ и N-(3,3-диметилбутил)-АРМ, легко получить, подвергая раствор, содержащий АРМ и N-(3, 3-диметилбутил)-АРМ, кристаллизации с последующим отделением осажденных кристаллов.

Настоящее изобретение основано на этих открытиях.

То есть настоящее изобретение относится к новому смешанному кристаллическому продукту, включающему, по меньшей мере, N-(3,3-диметилбутил)-АРМ и АРМ, а также к способу получения нового смешанного кристаллического продукта, включающего, по меньшей мере, N-(3,3-диметилбутил)-АРМ и АРМ, предусматривающему:
осуществление операции кристаллизации воздействием на раствор, содержащий оба указанных соединения.

Кроме того, настоящее изобретение также охватывает:
1. Вышеуказанный смешанный кристаллический продукт, в котором указанный АРМ и указанное АРМ-производное находятся в весовом отношении АРМ к указанному производному АРМ примерно 100 к 0,1-10, предпочтительно, примерно 100 к 0,3-3 в качестве подсластителя.

Кристаллы, содержащие смешанный кристаллический продукт, или кристаллы этого смешанного кристаллического продукта в указанных диапазонах легко могут быть получены путем выбора подходящих условий их кристаллизации при их производстве, описанном ниже.

2. Вышеуказанный способ получения смешанного кристаллического продукта, при котором в качестве растворителя, используемого в указанной операции кристаллизации, применяют только воду или только один спирт, выбранные из воды и спиртов, или смешанный растворитель, содержащий более одного растворителя, и эти смешанные растворители выбраны из группы, состоящей из различных спиртов и воды.

3. Вышеуказанный способ, в котором указанными спиртами являются этиловый и метиловый спирты.

4. Вышеуказанный способ, в котором отношение АРМ к N-(3, 3-диметилбутил)-АРМ в начальной концентрации, содержащейся в растворе для указанной операции кристаллизации, составляет 4 или более (но не менее 4), предпочтительно, в частности, 10 или более (но не менее 10) (по весу).

5. Вышеуказанный способ, в котором указанная операция кристаллизации включает стадии: регулирования (установления) начальной концентрации (АРМ) раствора для кристаллизации так, чтобы количество АРМ составляло примерно 10 г или более (но не менее, чем примерно 10 г), предпочтительно, в частности, примерно от 20 до 100 г на 1 л растворителя, присутствующего в растворе, содержащем АРМ, который должен осаждаться после охлаждения раствора, и охлаждение раствора посредством теплообмена (теплоотдачи) без создания потока или принудительного перемещения, такого как механическое перемешивание или т. п. , так что псевдо-твердая фаза, подобная мороженому или густому сиропу, может быть получена в виде полного раствора для образования псевдо-твердой фазы.

6. Подсластитель, включающий вышеуказанный смешанный кристаллический продукт или включающий вышеуказанный смешанный кристаллический продукт и носитель, пригодный для подсластителей, если требуется, а также способ придания сладости, предусматривающий стадию использования смешанного кристаллического продукта для вещества, которому необходимо придать сладость, такого как пищевые продукты, косметические продукты для полости рта (составы для чистки зубов, полоскания рта и т.д.), пероральные фармацевтические продукты для животных, подобных человеку, и т.д.

Как объяснено выше, новый смешанный кристаллический продукт по изобретению может применяться в качестве превосходного подсластителя и при получении кристалла в настоящем изобретении используются известные способы кристаллизации, осуществляемые на стадии кристаллизации.

Другими словами, при производстве смешанного кристаллического продукта, включающего N-(3,3-диметилбутил)-АРМ и АРМ, посредством кристаллизации материала, содержащего указанные два соединения в растворе, для кристаллизации и отделения таким образом осажденных смешанных кристаллов, легко может быть получен смешанный кристаллический продукт, каждый кристалл которого содержит N-(3,3-диметилбутил)-АРМ и АРМ.

В качестве растворителя, применяемого на стадии кристаллизации, может быть выбран подходящий растворитель для кристаллизации путем изучения или выяснения растворимости в нем обоих соединений.

В качестве растворителя, например, можно использовать один растворитель, выбранный из воды, этилацетата, метилацетата, уксусной кислоты, толуола, гексана, тетрагидрофурана, ацетонитрила, диметоксиэтана, диэтилового эфира, изо-пропанола, этанола, метанола, дихлорметана, хлороформа, 1, 2-дихлорэтана и подобного им, или смешанный растворитель, содержащий два или более растворителей, выбранных из вышеперечисленных растворителей.

В случае, когда имеются данные или серьезная проблема, или сомнение в отношении того, что растворитель, остающийся в конечном продукте, влияет на качество продукта, могут, предпочтительно, применяться вода или смешанный растворитель из воды и растворителя (растворителей) на спиртовой основе, такого как этанол, метанол и т.п.

В качестве исходного вещества, используемого в операции кристаллизации, то есть раствора, содержащего N-(3,3-диметилбутил)-АРМ и АРМ, может применяться любой раствор, содержащий, по меньшей мере, эти два соединения, и, следовательно, их суспензии или растворы, полученные в ходе производства каждого соединения, могут смешиваться и применяться в качестве исходного вещества, а также может применяться суспензия или раствор, содержащие N-(3,3-диметилбутил)-АРМ и АРМ, полученные в ходе производства N-(3,3-диметилбутил)-АРМ и АРМ.

Так, полученный раствор может подвергаться обычному или стандартному методу кристаллизации, такому как кристаллизация охлаждением, кристаллизация перенасыщением, кристаллизация нейтрализацией и т.д. для получения смешанных кристаллов АРМ и N-(3,3-диметилбутил)-АРМ. В случае, если в нем присутствует много АРМ, то, поскольку известно, что мелкие или очищенные кристаллы могут формироваться при перемешивании раствора, раствор предпочтительно подвергать кристаллизации при стоянии (статической кристаллизации) или кристаллизации при перемешивании, если необходимо, после кристаллизации при стоянии, чтобы затруднить образование мелких кристаллов. Что касается кристаллизации при стоянии (статической кристаллизации), то возможно применение метода регулирования (установки) или управления начальной концентрацией раствора для кристаллизации так, чтобы содержание АРМ в нем составляло примерно 10 г или более, предпочтительно, примерно от 20 до 100 г на 1 л растворителя, находящегося в растворе, содержащем АРМ, который может выделяться в осадок при охлаждении раствора, и охлаждение раствора с теплоотдачей без создания потока или перемещения под действием силы, такой как механическое перемешивание и т.п., так что псевдо-твердая фаза, подобная мороженому или густому сиропу, может быть получена в виде полного раствора для получения псевдо-твердой фазы, как описано, например, в японской патентной публикации Kokoku JP-B-03-025438.

При начальных концентрациях АРМ и N-(3, 3-диметилбутил)-АРМ в растворе, подвергнутом операции кристаллизации, когда отношение АРМ к N-(3,3-диметилбутил)-АРМ по весу не равно 4 и более, полный смешанный кристалл не образуется. Предпочтительно, используемое отношение АРМ к N-(3,3-диметилбутил)-АРМ составляет не менее 4, более предпочтительно, не менее 10 (по весу).

Преимуществом смешанных кристаллов, естественно, является тот факт, что, как упомянуто выше, они имеют гомогенно смешанную структуру, в отличие от смеси, полученной путем смешивания кристаллов N-(3,3-диметилбутил)-АРМ с кристаллами АРМ, полученных по отдельности.

Что касается сиропа или суспензии, образующихся при кристаллизации, конечный продукт можно получить, подвергая их операциям по удалению твердого вещества из жидкости, сушке твердого вещества и, если требуется, последующему его гранулированию.

Из методов отделения твердых веществ от жидких можно назвать фильтрование и центрифугирование, из методов сушки - вакуумную сушку, сушку в псевдоожиженном слое, распылительную сушку, тонкое распыление (микронизация) и т.п., а из методов гранулирования - сухое гранулирование, влажное гранулирование и т.п. Однако эти методы не ограничены перечисленными.

Не составляет труда использовать смешанные кристаллы, полученные в соответствии с настоящим изобретением, в качестве подсластителя или продукта из него. Например, это легко можно осуществить, используя известные способы приготовления подсластителя или применения их таким образом.

Предпочтительные примеры осуществления
Настоящее изобретение дополнительно подробно иллюстрируется следующими примерами и сравнительным примером.

Пример 1
АРМ (15,6 г, 0,051 моль) с содержанием воды 3,9 вес.% и N-(3,3-диметилбутил)-АРМ (0,06 г, 0,15 ммоль) с содержанием воды 5,5 вес.% добавляют к воде (300 мл) и нагревают при 70^oС в течение 1 ч для растворения. Соответственно, концентрации АРМ и N-(3,3-диметилбутил)-АРМ, таким образом растворенных в растворе, имеют величину, соответственно, 5,2 г и 0,02 г на 100 мл раствора, и соотношение АРМ к N-(3, 3-диметилбутил)-АРМ в их начальных концентрациях составляет 260. Таким образом полученный раствор подвергают кристаллизации при 5^oС в течение 3 ч при стоянии для получения густого сиропа. Сироп перемешивают до утра до образования суспензии, т.е. достигают пересыщения. Таким образом полученную суспензию фильтруют через фильтровальную бумагу 1 мкм для выделения влажных кристаллов из маточного раствора. Влажные кристаллы сушат под вакуумом при 50^oС до утра и получают 13,2 г высушенных кристаллов с остаточным содержанием воды 3,4 вес.%. (АРМ: 97,4 вес. %; N-(3, 3-диметилбутил)-АРМ: 0,2 вес.% по данным жидкостной хроматографии высокого разрешения). При рентгеноструктурном анализе порошкового образца (СuКα-излучение) диаграмма показана для кристалла IB типа.

Примеры 2-11
Водные растворы, содержащие АРМ и N-(3,3-диметилбутил)-АРМ, указанные в таблице, подвергают кристаллизации в операции кристаллизации. Композиции раствора для кристаллизации и композиции полученных высушенных кристаллов приведены в таблице. Любой высушенный кристалл в кристаллах, полученных таким образом, является смешанным кристаллом.

Пример 12
АРМ (4,88 г, 0,016 моль) с содержанием воды 3,7 вес.% и N-(3,3-диметилбутил)-АРМ (0,06 г, 0,15 ммоль) с содержанием воды 5,5 вес.% добавляют к смеси воды (70 мл) и метанола (30 мл) и нагревают при 70^oС в течение 1 ч для растворения. Соответственно, концентрации АРМ и N-(3,3-диметилбутил)-АРМ, таким образом растворенные в растворе, имеют величину, соответственно, 4,4 г и 0,04 г на 100 мл раствора и соотношение АРМ к N-(3,3-диметилбутил)-АРМ составляет в начальной концентрации 99:1. Полученный таким образом раствор подвергают кристаллизации при 5^oС в течение 3 ч при стоянии с образованием сиропа. Сироп помешивают до утра для образования суспензии, которую подвергают перенасыщению. Полученную суспензию фильтруют через фильтровальную бумагу с порами размером 1 мкм для отделения влажных кристаллов от маточной жидкости. Влажные кристаллы сушат при пониженном давлении при 50^oС до утра с получением 4,30 г высушенных кристаллов с содержанием воды 3,3 вес.% (96,2 вес. % АРМ и 3,3 вес.% N-(3,3-диметилбутил)-АРМ согласно результатам, полученным жидкостной хроматографией высокого разрешения). При рентгеноструктурном анализе порошкового образца (СuК α-излучение) кристалл продемонстрировал диффракцию IB типа.

Сравнительный пример 1
АРМ (5,31 г, 0,017 моль) с содержанием воды 3,9 вес.% и N-(3, 3-диметилбутил)-АРМ (1,76 г, 4 ммоль) с содержанием воды 5,5 вес.% добавляют к воде (100 мл) и нагревают при 70^oС в течение 1 ч для растворения. Соответственно, концентрации АРМ и N-(3, 3-диметилбутил)-АРМ, таким образом растворенных в растворе, имеют величину, соответственно, 5,1 г и 1,7 г на 100 мл раствора, и соотношение АРМ к N-(3,3-диметилбутил)-АРМ в их начальных концентрациях составляет 3. Таким образом полученный раствор подвергают кристаллизации при 5^oС при стоянии до его перенасыщения. Таким образом полученные кристаллы фильтруют через фильтровальную бумагу 1 мкм для выделения влажных кристаллов из маточного раствора. Влажные кристаллы сушат при пониженном давлении при 50^oС до утра и получают 13,2 г высушенных кристаллов с остаточным содержанием воды 6,75 вес.% (АРМ: 80,0 вес.%; N-(3,3-диметилбутил)-АРМ: 9,0 вес.% по данным высоко эффективной жидкостной хроматографии). При рентгеноструктурном исследовании порошка (СuКα-лучи) на диаграмме не обнаружен кристалл IB типа.

Преимущества изобретения
Новый смешанный кристалл, включающий N-(3,3-диметилбутил)-АРМ и АРМ, раскрытый в настоящем изобретении, может применяться в качестве подсластителя, обладающего значительно улучшенным качеством сладости и т.п., а также может обеспечить гомогенный и высококачественный подсластитель, в отличие от того, что достигается при получении порознь кристаллов N-(3,3-диметилбутил)-АРМ и кристаллов АРМ и смешивании двух видов раздельно полученных кристаллов.

Новый смешанный кристалл по изобретению легко может быть получен в промышленном производстве, подвергая раствор, содержащий два вида вышеупомянутых соединений, стандартной операции кристаллизации с последующим отделением осажденного смешанного кристалла.

Реферат

Изобретение относится к новому смешанному кристаллу, содержащему сложный метиловый эфир N-[N-(3,3-диметилбутил)-L-α-аспартил]-L-фенилаланина, который может применяться в качестве подсластителя, обладающего улучшенным качеством сладости и гомогенной структурой. Предложен также способ получения смешанного кристалла, предусматривающий кристаллизацию раствора, содержащего сложный метиловый эфир N-[N-(3, 3-диметилбутил)-L-α-аспартил]-L-фенилаланина и АРМ, а также подсластитель, содержащий смешанный кристалл и носитель для подсластителей. 3 с. и 5 з.п. ф-лы, 1 табл.

Формула