Агент для подслащивания и способ его получения - RU2053239C1

Чертежи

Описание

Изобретение относится к новому агенту для подслащивания, происходящему из L-аспарагиновой или L-глутаминовой кислоты, и способу его получения.

Данное новое вещество для подслащивания в особенности применимо для подслащивания разнообразных продуктов, в частности безалкогольных напитков, пищи, кондитерских изделий, мучных кондитерских изделий, жевательной резинки, предметов гигиены и туалета, а также косметических, фармацевтических и ветеринарных продуктов.

Известно, что для того, чтобы вещество для подслащивания было применимо в промышленных масштабах, оно, во-первых, должно обладать интенсивной сахаристостью, позволяющей ограничить стоимость его использования, а, во-вторых, должно обладать удовлетворительной стабильностью, т.е. стабильностью, сопоставимой с условиями использования.

В конкретном случае безалкогольных напитков, представляющим основную область применения веществ для подслащивания, чрезвычайно трудно достигнуть удовлетворительной стабильности, тем более, что большая часть таких напитков имеет кислотный характер с рН обычно в интервале 2,5-3,5.

Известны вещества [1 и 2] для подслащивания, происходящие из L-аспарагиновой кислоты следующей общей формулы:
X-

-NH (A) в которой Х CF₃ или CCl₃ и Y 4-CN-C₆H₄, 4-Cl-C₆H₄, 4-Br-C₆H₄, 4-F-C₆H₄ или С₆Н₅. Выявлена сахаристость некоторых из этих соединений (J. Med. Chem. 1973, 16 (2), с. 162-166). К примеру, соединение формулы (I) (X CF₃ и Y 4-CN-C₆H₄) обладает сахаристостью в 3000 раз превышающей сахаристость сахарозы (при сравнении с 2%-ным раствором сахарозы)
CF₃- -NH (I)
Соединения общей формулы (A), в которой Х CF₃ и Y 4-Cl-C₆H₄, 4-Br-C₆H₄ или С₆Н₅, обладает более слабой сахаристостью по сравнению с соединением формулы (I), которая в 12-120 раз выше, чем у сахарозы.

Кроме того показано, что L-аспарагиловый остаток в вышеприведенных соединениях может быть заменен его высшим гомологом (L-глутамиловым остатком) без заметного изменения сахаристости (Naturwissenschaften, 1981, 68 c. 143).

Известны вещества [3] для подслащивания общей формулы
H-

-NH (B) в которой Х CN или NO₂, n 1 или 2.

Наиболее активное и специально охарактеризованное соединение формулы
H-

-NH (II) обладает слабой сахаристостью, которая, как выявлено, в 40 раз выше, чем у сахарозы.

Известны вещества (патент Японии 87-132863) для подслащивания общей формулы
X-NH

(C) в которой Х CF₃CO или CCl₃CO, Y H, галоген, CN или NO₂ и n 1 или 2; звездочкой показано, что аминокислотный остаток может иметь L- или DL-конфигурацию. Только два соединения охарактеризованы особо, и оба являются производными L-аспарагиновой кислоты (n 1), в которых Y H и Х CF₃CO и CCl₃CO, и сахаристость этих соединений соответственно составляет 40 раз и 1 раз от сахаристости сахарозы.

Известны вещества [4] для подслащивания общей формулы
R-

-NH (D) в которой Х CN или NO₂, R H, C₁-C₁₀-алкил, ароматический остаток, алкокси- или арилоксигруппа и n 1 или 2; звездочкой показано, что аминокислотный остаток может иметь L- или DL-конфигурацию.

Из 15 особо описанных соединений (табл. 1) 14 относятся к производным аспарагиновой кислоты и только одно соединение является производным глутаминовой кислоты. Сахаристость (СХ) этих соединений (при сравнении с 5%-ным раствором сахарозы) в 1-720 раз выше, чем у сахарозы.

Среди приведенных соединений одно, обладающее наивысшей сахаристостью (в 720 раз выше, чем у сахарозы), является производным L-аспарагиновой кислоты и отвечает формуле

-NH (III)
Единственное описанное соединение, являющееся производным L-глутаминовой кислоты, обладает очень слабой сахаристостью порядка 2 раз от сахаристости сахарозы, что исключает всякую возможность его промышленного использования.

Известна группа (Европейский патент N 0338946) веществ для подслащивания общей формулы
R-NH

(E) в которой R представляет насыщенную или ненасыщенную, ациклическую, циклическую или смешанную углеводородную группу, содержащую 5-13 атомов углерода; R' представляет 4-цианофенил, 2-цианопирид-5-ил или 2-цианопиримидин-5-ил и n 1 или 2. Патент иллюстрируется 25 примерами (табл. 2). Одно из рекомендуемых соединений этого патента обладает сахаристостью в 1000 раз, превышающую сахаристость сахарозы, и отвечает следующей формуле:
C₆H₅-CH₂-NH (IV)
Таким образом, только ограниченное число соединений, раскрытых известным уровнем техники, обладают перспективной сахаристостью.

Кроме того, все эти соединения обладают основным недостатком с точки зрения их применения в качестве веществ для подслащивания, а именно, характеризуются слабой стабильностью в водном растворе (т.е. в нормальных условиях применения синтетических веществ для подслащивания), что значительно ограничивает их использование в промышленных масштабах или даже делает его невозможным.

Цель изобретения разработка новых веществ для подслащивания, являющихся производными L-аспарагиновой или L-глутаминовой кислоты, которые обладали бы прекрасными вкусовыми качествами в сочетании с очень высокой сахаристостью, вплоть до 20000 раз превышающей сахаристость сахарозы и высокой стабильностью, сопоставимой с требованиями промышленного применения.

Цель достигается с помощью соединений общей формулы
R-NH

(I) в которой R представляет ацил формулы
R₃- CO где R₁ представляет метил, этил, фенил, метокси, тригалогенметил, хлор;
R₂ представляет атом водорода, метил, этил или метоксигруппу; или R₁ и R₂ совместно с атомом углерода, к которому они присоединены, образуют циклоалкил с 3-6 атомами углерода;
R₃ представляет алкил с 3-11 атомами углерода, алкенил с 3-7 атомами углерода, циклоалкил с 3-7 атомами углерода, фенил, алкоксигруппу с 3-10 атомами углерода, циклоалкоксигруппу с 3-6 атомами углерода, в которой два положения, примыкающие к углероду-1, соединенному с СО-группой, 1 или 2 метилами, феноксигруппу;
n 1 или 2;
R' представляет группу формулы
X в которой Y и Z, которые одинаковы или различны, представляют N или СН и Х выбирают из группы, включающей CN, Cl, COCH₃, COCF₃, CONH₂.

В объем изобретения включены все возможные диастереомеры соединений формулы (I), а также их смеси.

В общей формулe (I) тригалогенметил предпочтительно представлен трифторметилом или трихлорметилом.

Кроме того, алкил, алкенил или алкоксигруппа могут иметь нормальное или изо-строение.

Алкил с 3-11 атомами углерода может быть представлен, например, пропилом, изопропилом, бутилом, пентилом, изопентилом, гексилом, изогексилом, неогексилом, 2,2-ди-трет-бутилэтилом или 3,3-ди-трет-бутилпропилом.

Алкенил с 3-7 атомами углерода представлен, например, пропенилом, бутенилом, изопентенилом, изогексенилом или неогептенилом.

Алкоксигруппа с 3-10 атомами углерода представлена, например, пропокси-, изопропокси-, бутокси-, пентокси-, гексилокси-, изогексилокси-, неогептилокси-, этилпропилмето- кси, дипропилметокси, ди-трет-бутилметокси или ди-трет-бутилэтоксигруппой.

Циклоалкоксигруппа с 3-6 атомами углерода, в которой два положения, примыкающие к углероду-1, соединенному с кислородом, каждое может быть замещено 1 или 2 метилами, представлена, например, циклопропилом, циклобутилом, 2,2,4,4-тетраметилциклобутилом, циклопентилом, 2,2,5, 5-тетраметилциклопентилом, циклогексилом, 2,6-диметилциклогексилом или 2,2,6,6-тетраметилциклогексилом.

Наиболее интересными соединениями формулы I являются те, в которых
R₁ представляет метил, этил, фенил, метоксигруппу, этоксигруппу, трифторметил, хлор или хлорметил;
R₂ представляет атом водорода, метил или этил;
или R₁ и R₂ совместно с атомом углерода, к которому они присоединены, образуют циклопропил, циклобутил или циклопентил;
R₃ представляет алкил нормального строения с 3-5 атомами углерода, алкил изо-строения с 3-7 атомами углерода, алкенил с 3-7 атомами углерода, циклоалкил с 3-6 атомами углерода, циклоалкилметил или циклоалкилэтил, в которых циклоалкильная часть имеет 3-6 атомов углерода, фенил, фенилметил, фенилэтил или фенилизопропил, алкоксигруппу с 3-6 атомами углерода, циклоалкоксигруппу с 3-6 атомами углерода, циклоалкилметоксигруппу, в которой циклоалкильная часть имеет 3-6 атомов углерода, феноксигруппу или фенилметоксигруппу;
n и R' принимают вышеуказанные значения.

Предпочтительными соединениями являются те, в которых
R₁ выбран из группы, включающей СН₃, С₂Н₅, С₆Н₅ или СН₃О;
R₂ выбран из группы, включающей Н и СН₃;
или R₁ и R₂ совместно с атомом углерода, к которому они присоединены, образуют циклопропил;
R₃ выбирают из группы, включающей CH₃ (CH₂)₂, CH₃(CH₂)₃, CH₃(CH₂)₄, (CH₃)₂CH(CH₂)₂, c C₆H₁₁, C₆H₅ и С₆Н₅О.

Более предпочтительно, если вещество для подслащивания изобретения характеризуется тем, что:
R₁ выбирают из группы, включающей СН₃, С₂Н₅;
R₂ H или СН₃;
R3 выбирают из группы, включающей СН₃(СН₂)₃, СН₃(СН₂)₄, с-С₆Н₁₁О и С₆Н₅О.

Все вышеохарактеризованные вещества для подслащивания отличаются высокой сахаристостью, которая, как правило, по меньшей мере равна сахаристости соединений известного уровня техники, отличающихся наиболее высокой сахаристостью.

Изобретение основано на полностью неожиданном открытии того, что присутствие 2-замещенного ацила (R) в соединениях, являющихся производными L-аспарагиновой или L-глутаминовой кислоты, приводит к значительному повышению сахаристости подобных соединений.

Кроме того, сахаристость соединений изобретения меняется в зависимости от конфигурации ацила R (когда R₁, R₂ и R₃ являются различными радикалами).

К примеру, найдено, что если R₁ метил и R₂ водород, в том случае, когда R₃ бутил, сахаристость соединений, в которых ацил имеет (S)-конфигурацию, выше сахаристости соответствующих соединений, в которых ацил имеет (R)-конфигурацию. Напротив, когда R₃ феноксигруппа, сахаристость соединений, в которых ацил имеет (R)-конфигурацию, заметно выше по сравнению с соответствующими соединениями, в которых ацил имеет (S)-конфигурацию.

Именно по этой причине соединения формулы (I), в которых ацил (R) имеет следующую конфигурацию:
R₃---

-CO где R₃ принимает вышеуказанные значения, образуют весьма перспективный класс соединений изобретения.

Кроме того обнаружено, что из таких соединений соединения, являющиеся производными глутаминовой кислоты, отличаются замечательной стабильностью, отвечающей самым строгим требованиям производства, в особенности требованиям приготовления безалкогольных напитков.

Таким образом, производные изобретения формулы (I), в которой n 2, особенно перспективны и образуют рекомендуемый подкласс соединений изобретения.

Также обнаружено, что соединения формулы (I), в которой радикал R' представлен группой формулы

X отличаются особенно высокой растворимостью и сахаристостью, что связано с присутствием в цикле полярного атома азота, из них рекомендуются соединения, где Х CN.

Именно по этой причине другой рекомендуемый класс соединений изобретения представлен следующей общей формулой:
R₃-

O-NH в которой R₂ атом водорода или метил и R₃ принимает вышеуказанные значения.

Вещества для подслащивания этого класса отличаются чрезвычайно высокой сахаристостью, особенно, если R₃ представлен бутилом или феноксигруппой.

Таким образом, в настоящее время рекомендуются следующие соединения изобретения: N-/(S)-2-метилгексаноил/-альфа-L-глута- мин-5-аминопиридин-2-карбонитрил формулы
CH₃(CH₂)₃---

-CO-NH (V) N-(2, 2-диметилгексаноил)-альфа-L-глутамин- -5-аминопиридин-2-карбонитрил формулы
CH₃(CH₂)₃- CO-NH N-/(P)-2-феноксипропаноил/-альфа-L-глутамин-5-аминопиридин-2-карбонитрил формулы
C₆H₅O--- -CO-NH (VI)
Соединения изобретения превосходят соединения, раскрытые известным уровнем техники, более высокой сахаристостью, которая может быть более, чем в 100 раз выше. Например, отдельные соединения изобретения обладают сахаристостью, превышающую сахаристость сахарозы более, чем в 20000 раз, что значительно превосходит сахаристость соединений-прототипов, чья сахаристость в среднем существенно ниже.

Как упомянуто выше, соединение (I) обладает сахаристостью, в 3000 раз превышающей сахаристость сахарозы, соединение (II) обладает всего лишь в 40 раз более высокой сахаристостью, а соединения (III) и (IV) соответственно обладают сахаристостью в 720 и 1000 раз выше, чем у сахарозы.

Таким образом, соединения-прототипы, наиболее перспективные с точки зрения сахаристости, в 8-30 раз менее активны по сравнению с рекомендуемыми соединениями изобретения.

Стабильность соединений изобретения, в частности соединений с L-глутамиловым остатком, очень высока и в некоторых случаях может примерно в 300 раз превышать стабильность соединений-прототипов. Так, например, исследованиями ускоренного старения (длительное нагревание при 70^оС водного раствора с рН 3) удалось показать, что два характерных для изобретения соединения, а именно, соединения (V) и (VI) в указанных условиях ускоренного старения обладают периодом полураспада около 60 дн.

Для сравнения в тех же стандартных условиях определен период полураспада некоторых соединений, раскрытых в прототипах. Так, соединение (I) имеет период полураспада примерно 15 ч; соединение (II) имеет период полураспада около 20 ч; соединение (III) имеет период полураспада примерно 8 ч и соединение (IV) имеет период полураспада около 2 дн. Во всех случаях стабильность характерных для изобретения соединений гораздо выше, и они имеют в 30-300 раз более длительные периоды полураспада.

И, наконец, при сравнении с синтетическим веществом для подслащивания, наиболее широко применяемым в настоящее время, а именно, аспартамом (VII), чья сахаристость в 180 раз выше, чем у сахарозы, рекомендуемые соединения изобретения вплоть до 120 раз более сладки, но помимо этого вплоть до 60 раз более стабильны, поскольку период полураспада аспартама в указанных стандартных условиях равен 1 дню.

На чертеже приведены кривые стабильности соединений (I), (II), (III) и (IV) известного уровня техники, двух характерных для изобретения соединений (V) и (VI), а также аспартама (VII).

Таким образом, присутствие 2-замещенного ацила в веществах для подслащивания изобретения оказывает значительное повышение сахаристости соединений, являющихся производными L-аспарагиновой и L-глутаминовой кислоты и, как следствие, значительно снижает их стоимость. Кроме того, подтверждается более высокая стабильность соединений изобретения, в особенности, соединений изобретения производных L-глутаминовой кислоты. Достигаемый эффект изобретения является неожиданным, поскольку известно, что любые изменения, даже малейшие в молекулярной структуре вещества для подслащивания могут привести к исчезновению как подслащивающей активности, так и других свойств, таких как стабильность.

Вещества для подслащивания могут быть добавлены к любому пищевому продукту, которому хотят придать сладкий вкус, при условии, что вещество добавляется в количестве, достаточном для достижения целевого уровня сладости. Оптимальная концентрация вещества для подслащивания зависит от различных факторов, таких как сахаристость исходного вещества, условия хранения и использования продуктов, конкретные компоненты продукта, вкусовой профиль пищевого продукта и целевой уровень сладости. Любой специалист может легко определить оптимальное количество вещества для подслащивания, которое необходимо употребить путем проведения обычного дегустационного анализа. Вещества для подслащивания обычно добавляют к пищевому продукту в количестве 10-500 мг вещества для подслащивания на килограмм или на литр пищевого продукта в зависимости от сахаристости соединения. Концентрированные продукты, очевидно, будут содержать большие количества вещества для подслащивания, и такие продукты затем разбавляют в зависимости от намеченного конечного употребления.

Вещества для подслащивания могут быть добавлены к подслащиваемым продуктам в чистом виде, но вследствие их высокой сахаристости их обычно смешивают с приемлемым носителем или наполнителем.

Предпочтительно, если приемлемый носитель или наполнитель выбран из группы, включающей полидекстрозу, крахмал, мальтодекстрины, целлюлозу, метилцеллюлозу, карбоксиметилцеллюлозу и другие производные целлюлозы, альгинат натрия, пектины, камеди, лактозу, мальтозу, глюкозу, лейцин, глицерин, маннит, сорбит, бикарбонат натрия, фосфорную, лимонную, винную, фумаровую, бензойную, сорбиновую и пропионовую кислоты и их натриевые, калиевые и кальциевые соли и их эквиваленты.

Вещества для подслащивания могут применяться в пищевых продуктах сами по себе в качестве единственного подслащивания. Кроме того, вещества для подслащивания могут применяться в сочетании с другими веществами для подслащивания, такими как сахара (сахароза), кукурузная патока, фруктоза, сладкие дипептидные производные (аспартам, алитам), неогесперидин, дигидрохалькон, гидрированная изомальтузола, стевиозод, L-сахара, глицирргицин, ксилит, сорбит, маннит, ацесульфам-К, сахарин и его натриевая, калиевая, аммониевая и кальциевая соли, цикламиновая кислота и его натриевая, калиевая и кальциевая соли, сукралоза, монеллин, тауматин и их эквиваленты.

В целом соединения изобретения могут быть получены любым способом, допускающим образование двух амидных связей по альфа-аминогруппе и альфа-карбоксильной группе L-аспарагиновой кислоты (n 1) или L-глутаминовой кислоты (n 2).

Изобретение относится к способу получения вещества формулы (I), определенной выше, включающему реакцию друг с другом следующих соединений в любом порядке: с одной стороны L-аспарагиновой кислоты или L-глутаминовой кислоты, в которых соответственно бета- или гамма-карбоксил, если необходимо, защищен, и с другой стороны кислоты формулы
R₃-

COOH или ее хлорангидрида и
амина формулы H₂N-R'; где R₁, R₂, R₃ и R' принимают вышеуказанные значения, с образованием в результате двух амидных связей по альфа- аминогруппе и альфа-карбоксильной группе L-аспарагиновой кислоты или L-глутаминовой кислоты.

Таким образом, данный способ характеризуется тем, что заключается в образовании амидной связи между кислотой формулы
R₃-

COOH или ее хлорангидридом и амином формулы
H₂N или в образовании амидной связи между кислотой формулы
R₃- CONH и амином формулы
H₂N R', где R₁, R₂, R₃ и R' в вышеприведенных формулах принимают вышеуказанные значения.

Такие амидные связи могут быть созданы многочисленными известными методами. Порядок, в котором создается каждая из амидных связей, зависит от выбора специалиста и от конкретной выбранной методики. Так, реакция конденсации карбоновой кислоты с амином может быть осуществлена либо в присутствии приемлемого дегидратирующего средства, такого как карбодиимид и особенно N, N'-дициклогексилкарбодиимида, либо активированием одного из двух реагентов, т. е. амина или карбоновой кислоты. В этом случае карбоксильная группа может быть активирована разнообразными методами, из которых может быть особо указан синтез смешанного ангидрида, хлорангидрида азида или промежуточного активированного сложного эфира (такого как, например, эфира с n-нитрофенолом или n-гидроксисукцинимидом).

В конкретном случае L-аспарагиновой или L-глутаминовой кислоты иногда перед проведением реакции амидной конденсации может оказаться необходимой защита бета- или гамма-карбоксила боковой цепи. Для этой цели существуют различные защитные для карбоксила группы, описанные в литературе. Наиболее обычна защита в виде сложного эфира, более конкретно, в виде трет-бутилового эфира или бензилового эфира.

В определенных случаях защиты указанного карбоксила тем не менее удается избежать путем образования внутреннего ангидрида между, с одной стороны, альфа-карбоксилом, а, с другой стороны, бета- или гамма-карбоксилом L-аспарагиновой или L-глутаминовой кислоты согласно уравнению
H₂N

+H₂N-R′____→ H₂ N при этом альфа-аминогруппу можно либо превратить в соль (например, гидрохлорид, сульфат или бензолсульфонат), либо защитить защитной группой. Для защиты альфа-аминогруппы в литературе приводятся многочисленные защитные группы, такие как трифторацетил, бензилоксикарбонил или третбутоксикарбонил.

Другая методика, позволяющая избежать защиты бета- или гамма-карбоксила, заключается в проведении реакции амидной конденсации в водном растворе, и в этом случае активацию осуществляют превращением карбоновой кислоты (R₁R₂R₃)CCOOH в ее хлорангидрид. Очень хорошие результаты дает проведение реакции в щелочной среде в водном тетрагидрофуране. В качестве средства создания щелочной среды рекомендуются NaHCO₃, Na₂CO₃, NaOH или КОН. Примером такого подхода, который следует упомянуть, является следующая реакция, приводящая к одному из предшественников соединений изобретения
R₃-

COCl+H₂N R₃- CONH или следующая реакция, приводящая непосредственно к соединениям изобретения
R₃- COCl+H₂N R₃- CONH
Очистку соединений изобретения осуществляют по стандартным методикам, например перекристаллизацией или хроматографией. Строение соединений и их чистоту контролируют обычными методами (тонкослойной хроматографией, высокоэффективной жидкостной хроматографией (ВЭЖХ), инфракрасной спектрометрией, ядерным магнитным резонансом, элементным анализом).

Сахаристость описанных в примерах соединений выявляется группой из восьми опытных специалистов. При этом сравнивается вкус соединений в водном растворе различной концентрации с 2%-ным, 5%-ным или 10%-ным контрольным раствором сахарозы. Сахаристость испытуемого соединения, сравниваемого с сахарозой, оценивается по отношению по массе между соединением и сахарозой при ровной интенсивности сахаристости, т. е. когда сладкий вкус раствора испытуемого соединения и контрольного раствора сахарозы по мнению большинства специалистов обладают одинаковой интенсивностью сахаристости.

Стабильность соединений-прототипов и соединений изобретения определяют с помощью высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ) с определением количества продукта, остающегося после ускоренного старения в кислой среде (фосфатный буфер с рН 3) и высотой температуре (70^оС). В таких экспериментальных условиях определением полураспада (время, соответствующее 50% разрушению) можно выявить потенциальную стабильность испытанных таким путем соединений. Соединения с низкой стабильностью будут иметь очень короткий период полураспада всего лишь в несколько часов, в то время очень стабильные соединения будут иметь период полураспада в несколько десятков дней, например, в случае соединений (V) и (VI) изобретения, период полураспада которых равен примерно 60 дн (см. чертеж).

Среди различных возможных методов получения соединений изобретения один из рекомендуемых методов заключается в конденсации аминопроизводного формулы
H₂N

(II) с карбоновой кислотой, активированной предварительным переводом ее в хлорангидрид. Карбоновая кислота либо является торговым продуктом, либо ее получают по известной методике (J. Amer. Chem. Soc. 1970, , 1397).

Аминопроизводное может быть синтезировано по известной методике (J. Med. Chem. 1973,

, 163) из L-аспарагиновой кислоты или L-глутаминовой кислоты и амина формулы H₂N-R', причем, последний, как правило, имеется в продаже, или его получают по известной методике (Хим. Гетероцикл. Соедин. 1974, , 1645; Хим. Гетероцикл. Соедин. 1982, , 1545; Collect. Czech. Chem. Commun, 1975, , 1384).

П р и м е р 1. Синтез N-/(S)-2-метилгексаноил/-альфа-L-глутамил-5-аминопропиридин-2-карбонитрила
CH₃(CH₂)₃-

CO-NH (V)
Раствор 1,2 г (0,008 моль) (S)-2-метилгексаноилхлорида (полученного реакцией пятихлористого фосфора с (S)-2-метилгексановой кислоты, которая в свою очередь получена по известной методике (J. Biol. Chem. 1926, , 211; там же, 1032, , 1 и Chem. Pharm. Bull. 1979, , 747) в 30 см³безводного тетрагидрофурана прибавляют по каплям к раствору 1 г (0,004 моль) альфа-L-глутамил-5-аминопиридин-2-карбонитрила (J. Med. Chem. 1973, , 163) и 3,4 г (0,04 моль) NaHCO₃ в 30 см³ воды. Перемешивают в течение 15 мин при 20^оС, удаляют тетрагидрофуран под вакуумом, подкисляют оставшийся водный раствор 6 н. раствором HCl до рН 2-3 и получают в виде осадка 1 г N-/(S)-2-метилгексаноил/-альфа-L-глутамил- -5-аминопиридин-2-карбонитрила (выход 69% т.пл. 146^оС, аморфное вещество).

Сахаристость полученного соединения соответствует примерно (по весу) 20000-кратной сахаристости сахарозы при сравнении с 2%-ным раствором сахарозы, 15000-кратной при сравнении с 5%-ным раствором сахарозы и 10000-кратной при сравнении с 10%-ным раствором сахарозы. Иными словами в этих условиях водный раствор 10 мг/л соединения обладает интенсивным сладким вкусом, эквивалентным вкусу 10%-ного раствора сахарозы, что соответствует интенсивности сахаристости, обычно применяемой в приготовлении пищи.

Полученное соединение характеризуется прекрасной стабильностью. В стандартных условиях ускоренного старения, приведенных выше (рН 3, 70^оС) определено, что период полураспада соединения в указанных условиях равен примерно 60 дням. Основываясь на высокой сахаристости и высокой стабильности соединения, можно предсказать его широкое применение в приготовлении пищи.

П р и м е р 2. Синтез N-(2,2-диметилгексаноил)-альфа-L-глутамил-5-аминопиридин-2-карбонитрила
CH₃(CH₂)₃-

CO-NH
Работают согласно примеру 1, но исходят из 2,2-диметилгексаноилхлорида, полученного реакцией пятихлористого фосфора с 2,4-диметилгексановой кислотой, синтезированной по известной методике (J. Amer. Chem. Soc. 1970, , 1397) и альфа-L-глутамил-5-аминопиридин-2-карбонитрила. Получают целевой продукт с выходом 60% т.пл. 138^оС, аморфное вещество.

Сахаристость полученного соединения соответствует примерно (по весу) 22000-кратной сахаристости сахарозы при сравнении с 2%-ным раствором сахарозы, 15000-кратной при сравнении с 5%-ным раствором сахарозы и 14000-кратной при сравнении с 10%-ным раствором сахарозы.

Полученное соединение также характеризуется прекрасной стабильностью. Период полураспада, определенный в стандартных условиях (рН 3, 70^оС), равен примерно 70 дн. Как и в случае предыдущего примера можно, таким образом, предвидеть широкое применение полученного соединения в приготовлении пищи.

П р и м е р 3. Синтез N-/(R)-2-феноксипропаноил/-альфа-L-глутамил-5-аминопири- дин-2-карбонитрила
C₆H₅O---

-CO-NH
Работают согласно примеру 1, но исходят из (R)-2-феноксипропаноилхлорида (Nouv. J. Chim. 1982, , 685; Chem. Ber. 1984, , 3457; J. Chem. Soc. C. 1986, стр. 1317; Ark. Kemi 1952, , 325) и альфа-L-глутамил-5-аминопиридин-2-карбонитрила. Получают целевой продукт с выходом 40% т.пл. 110^о, аморфное вещество.

Сахаристость полученного соединения соответствует примерно (по весу) 25000-кратной сахаристости сахарозы при сравнении с 2%-ным раствором сахарозы. Стабильность соединения, определенная в тех же самых стандартных экспериментальных условиях (рН 3, 70^оС) также очень высока, период полураспада равен примерно 60 дн, что также позволяет предвидеть широкое применение этого соединения для приготовления пищи.

П р и м е р 4. Синтез N-/(S)-2-метилгексаноил/-альфа-1-глутамил-4-аминофенил- карбонитрила
CH₃(CH₂)₃---

- CO-NH
К 30 г (0,408 моль) L-глутаминовой кислоты по каплям прибавляют 57,6 см³ (0,408 моль) трифторуксусного ангидрида и полученную смесь нагревают 2 ч при 70^оС. После удаления под вакуумом трифторуксусной кислоты полученный маслянистый остаток ополаскивают смесью этиловый эфир-гексан. Полученный в результате ангидрид N-трифторацетил-L-глутаминовой кислоты используют непосредственно на следующей стадии.

Смесь 30 г (0,133 моль) полученного ангидрида и 15,6 г (0,133 моль) 4-аминобензонитрила в 100 см³ тетрагидрофурана перемешивают 12 ч при 40^оС. Тетрагидрофуран удаляют под вакуумом, полученный остаток растворяют в 200 см³ 5% -ного раствора Na₂CO₃, полученный раствор промывают хлористым метиленом (3 х 100 см³) и затем подкисляют 6 н. раствором HCl до рН 2-3. Образовавшийся осадок отфильтровывают, промывают некоторым количеством и после высушивания получают 27 г (выход 60%) изомеров альфа- и гамма-L-глутамин-4-аминофенилкарбонитрила. Альфа-изомер получен отдельно в результате перекристаллизации из смеси этанол-гексан (150-90). Получено 15 г N-трифторацетил-L-глутамин-4-аминофенилкарбонитрила (окончательный выход 33% т.пл. 197^оС).

Раствор 2,5 г (7,28 ммоль) полученного соединения в 25 см³12,5%-ного водного раствора аммиака перемешивают 4 ч при 20^оС. После концентрирования в вакууме полученный твердый продукт промывают этилацетатом (2 х 50 см³) и сушат. Получено 1,5 г (выход 90%) альфа-L-глутамил-4-аминофенилкарбонитрила, т.пл. 160^оС.

Для приготовления N-/(S)-2-метилгексаноил/-альфа-L-глутамил-4-аминофенил- карбонитрила раствор 1,2 г (0,008 моль) (S)-2-метилгексаноилхлорида (получен реакцией пятихлористого фосфора с соответствующей кислотой) в 20 см³ безводного тетрагидрофурана прибавляют по каплям к раствору 1 г (0,004 моль) альфа-L-глутамил-4-аминофенилкарбонитрила, полученного по вышеприведенной методике, и 3,3 г NaHCO₃ в 30 см³ воды. После перемешивания в течение 15 мин при 20^оС и удаления тетрагидрофурана под вакуумом подкисляют оставшийся водный раствор 6 н. HCl до рН 2-3 и получают в виде осадка 1 г N-(S)-2-метилгексаноил-альфа-L-глутамил-4-аминофенилкарбони- трила (выход 69% т. пл. 143^оС, аморфное вещество) после фильтрования и промывания.

Сахаристость полученного соединения соответствует примерно (по весу) 9000-кратной сахаристости сахарозы при сравнении с 2%-ным раствором сахарозы. Вещество характеризуется прекрасной стабильностью. Его период полураспада, определенный в ранее указанных стандартных условиях (рН 3, 70^оС), превышает 60 дн.

В табл. 3 дан в виде примеров перечень соединений, полученных по вышеописанным методикам, а также приведены значения относительной сахаристости (СХ), определенной по весу при сравнении с 2%-ным водным раствором сахарозы. Если группы R₁, R₂ и R₃ различны, конфигурацию асимметрического углерода, к которому эти группы присоединены (углерод, отмеченный звездочкой), обозначают согласно обычным правилам стереохимии использование R/S-номенклатуры: R, S или, если в соединении сосуществуют обе конфигурации RS.

Определение стабильности.

На чертеже показаны в виде кривых разрушения результаты сравнительного определения стабильности нескольких соединений-прототипов, аспартама (наиболее широко применяемое синтетическое вещество для подслащивания) и некоторых соединений изобретения. Определение заключается в ускоренном старении растворов соединений в кислой среде (рН 3) при нагревании (70^оС).

Кривые (1)-(4) показывают быстрое разрушение в указанных условиях соединений формул (I)-(IV), описанных в вышеупомянутых прототипах. Кривые (5) и (6), с другой стороны, показывают высокую стабильность соединений изобретения, особенно соединений, имеющих остаток L-глутаминовой кислоты. Кривая (7) показывает сравнительно низкую стабильность аспартама, период полураспада которого в тех же самых условиях определения равен всего лишь примерно 1 дню.

Реферат

Использование: в химии производных аминокислот, в частности в способе получения замещенных аминокислот, которые, как агенты подслащивания, могут быть применены в пищевой промышленности. Сущность изобретения: способ получения замещенных аминокислот ф-лы 1: R-NH-XR′ Х - остаток L-аспарагиновой или L-глутаминовой кислоты; R′ - остаток фенила, пиридина или пиримидина, имеющий в пара-положении группу: CN, Cl, C(O) - CH₃ или C(O) = NH₂; R - группа R₃-CR₁R₂-C(O)-; R₁ - алкил-С₁-С₂, фенил, метокси, хлор, тригалогенометил; R₂ - водород, алкил-С₁-С₂, метокси или вместе с углеродом, к которому присоединены R₁ и R₂, образуют циклоалкил-С₃-С₆, R₃ - н. алкил-С₃-С₁₁, алкенил-С₃-С₇, циклоалкил-С₃-С₇, фенил, алкокси-С₃-С₁₀, С₃-С₆-циклоалкоксигруппа, которая может быть замещена в двух позициях метильными группами, феноксигруппа. Синтез ведут конденсацией L-аспарагиновой или L-глутаминовой кислоты, при необходимости защищенной по альфа- или бета-карбоксильной группе, с хлорангидридом ф-лы: R₃-CR₁R₂-C(O)Cl с последующей обработкой полученного продукта амином ф-лы: R₂-NH₂. 2 с. и 9 з. п. ф-лы, 1 ил., 3 табл.

Формула