专利名称：：N－[N－(3,3－二甲基丁基)－L－α－天冬氨酰]－L－苯丙氨酸1－甲基酯的碱式盐的制作方法
技术领域：
：本发明领域本发明涉及新的甜味剂。本发明尤其涉及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)的碱式盐。本发明还涉及一种含所述碱式盐的液体低卡(lowcalorie)甜味剂。相关
背景技术：
：已知各种N-取代的天冬甜素衍生物，例如公开于美国专利5,480,668的那些，可用作甜味剂。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剂，因为据报道按重量计其甜度是天冬甜素的50倍，是蔗糖的10,000倍。由于甜味剂常被用于水溶液和饮料中，因此，甜味剂具有可接受的溶解速率和商业可利用之有效水平的溶解度是重要的。美国专利4,031,258公开了一些二肽类甜味剂的无机盐，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-甲基酯没有被公开或提示。已经知道，通过转化成盐，可以改善天冬甜素和其他肽类的物理性质和稳定性。这在例如美国专利4,031,258和4,153,737中已经公开。美国专利4,153,737还讲述了低卡甜味剂浓缩液。但是，从结构上讲，N-[N-(3，3-二甲基丁基)-L-α-天冬氨酰]-L-苯丙氨酸1-甲基酯与天冬甜素的区别在于，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庞大的新己基取代基。这种结构区别导致这些化合物理化性质上的巨大差异。例如，N-[N-(3，3-二甲基丁基)-L-α-天冬氨酰]-L-苯丙氨酸1-甲基酯的熔点为80℃，而天冬甜素的熔点为248℃。另外，N-[N-(3，3-二甲基丁基)-L-α-天冬氨酰]-L-苯丙氨酸1-甲基酯在有机溶剂中的溶解度比天冬甜素高，而在水中比天冬甜素低得多。还知道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条件下的稳定性比天冬甜素高，这在美国专利5,480,688中已有描述。这两种化合物在甜度上的显著差异是它们化学不相似性的进一步表现。而且，还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值对食物应用具有较大影响(Labuza，T.P.和Basisier，M.W.1992，“PhysicalChemistryofFoods”，H.G.Schwartzber和R.W.Hartel(Eds.)，MarcelDekker，Inc.，NewYork)。还已知仲氨基不能与羰基化合物形成席夫碱型化合物，而伯氨基能。而且，正如甜度上的巨大差异所例证，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。这些差异清楚地表明，其中一种化合物的特征和性能，不能说成是对另一种化合物特征和性能的提示。虽然N-[N-(3，3-二甲基丁基)-L-α-天冬氨酰]-L-苯丙氨酸1-甲基酯是高效甜味剂，但它不易溶于水，并会产生喷粉问题。因此，需要这样的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，它们在水性体系中有良好的溶解度和溶解性能，并且避免了精细粉末所常遇到喷粉问题。发明概述本发明涉及二肽类甜味剂，它们是N-[N-(3，3-二甲基丁基)-L-α-天冬氨酰]-L-苯丙氨酸1-甲基酯的碱式盐，在水性体系中具有良好的溶解度和溶解性能。本发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-甲基酯的碱式盐，其中Xm+选自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阴离子，以及m-s＝n(当Q不存在时，s为0)。优选n为1、2或3。本发明还涉及一种含本发明碱性盐的液体低卡甜味剂。附图简述附图是在0.05％重量靶浓度下N-[N-(3，3-二甲基丁基)-L-α-天冬氨酰]-L-苯丙氨酸1-甲基酯与相当的neotame浓度(即在每种情况下所给出的neotame浓度相同)的N-[N-(3，3-二甲基丁基)-L-α-天冬氨酰]-L-苯丙氨酸1-甲基酯的钠和钾盐在水中的溶解度比较曲线图。发明详述本发明涉及N-[N-(3，3-二甲基丁基)-L-α-天冬氨酰]-L-苯丙氨酸1-甲基酯的碱式盐，即neotame的碱式盐。美国专利5,480,688、5,510,508、和5,728,862叙述了N-[N-(3，3-二甲基丁基)-L-α-天冬氨酰]-L-苯丙氨酸1-甲基酯的制备，这些专利全文并入本文作为参考。因此，熟悉本领域的普通技术人员无须过多的实验就能容易地制得起始原料。将N-[N-(3，3-二甲基丁基)-L-α-天冬氨酰]-L-苯丙氨酸1-甲基酯加入一种溶剂或溶剂混合物中，可制得本发明的碱式盐。溶剂实例包括水、丙酮、甲醇、乙醇、乙腈、四氢呋喃等。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剂中。然后，向该溶液中加入相当量的碱并搅拌一段时间，以形成碱式盐。熟悉本
技术领域：
的专业人员明白，N-[N-(3，3-二甲基丁基)-L-α-天冬氨酰]-L-苯丙氨酸1-甲基酯和碱的加入次序不是关键性的。通过冷冻干燥或喷雾干燥所形成的溶液，可以收集所述盐。在这些条件下制备的N-[N-(3，3-二甲基丁基)-L-α-天冬氨酰]-L-苯丙氨酸1-甲基酯的碱式盐不具有外消旋化现象。但是，加入过量的碱(多于1当量)会引起水解和外消旋化。在本发明碱式盐的制备中，所采用的碱一般选自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，这样能形成所需的盐。所述化合物包括例如碳酸氢钠、碳酸钠、氢氧化钠、碳酸氢钾、碳酸钾、氢氧化钾、氢氧化镁、氢氧化铝、氢氧化钙、氧化铁、氧化亚铁、氢氧化铵、乙酸铵、碳酸铵、碳酸锌或氢氧化锌。这样，Xm+是选自Na+、K+、Al3+、Fe2+、Fe3+、Ca2+、Mg2+、NH4+和Zn2+的生理可接受的阳离子。这些离子可单独使用或组合使用。本发明碱式盐还可包括生理上的抗衡阴离子Qs-。这些抗衡离子包括例如OH-、(OH)22-、CH3CO2-、Cl-、SO42-、PO43-、O2-或O24-。本发明尤其优选的碱式盐包括N-[N-(3，3-二甲基丁基)-L-α-天冬氨酰]-L-苯丙氨酸1-甲基酯的钠、钾、镁、铝、钙、铁、亚铁、铵和锌盐。相对于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，相信本发明的碱式盐具有多种改善的性能。尤其是增加了水溶解性和极大提高了该成分的溶解速度。Neotame的碱式盐是甜味的。因此，N-[N-(3，3-二甲基丁基)-L-α-天冬氨酰]-L-苯丙氨酸1-甲基酯的碱式盐将尤其可用于饮料体系中，特别是因为在提供例如桌面甜味剂所需快速溶解的情况下，减少了或者不必要另外的方法或机械调制。可以使用本领域技术人员熟知的方法将本发明碱式盐与公知的增量剂一起混合，制备片状、粉末和粒状的甜味剂。本发明碱式盐的另一优点是不具有与N-[N-(3，3-二甲基丁基)-L-α-天冬氨酰]-L-苯丙氨酸1-甲基酯相关的喷粉问题。将本发明高浓度的碱式盐溶解在水或醇体系例如水、丙二醇、水/丙二醇混合液、乙醇或水/乙醇混合液中，可将该碱式盐制备成液体低卡甜味剂。这种液体低卡甜味剂可用于例如胶冻甜食、果味饮料、谷类食品、制蛋糕用混合配料、果汁、糖浆、色拉调料、宠物食品、碳酸软饮料、桌面甜味剂(tabletopsweeteners)等各种食品中。这些用途并非限定性的，因为还有其他用途，包括咳嗽药、滋补品等等。特别感兴趣的本发明的一个实施方案是液体桌面甜味剂，用作蔗糖和其他已知甜味剂的替代品。这种液体低卡甜味剂一般含至多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-甲基酯碱式盐，当然，其浓度取决于所需的最终应用。下文实施例意在说明本发明某些优选的实施方案，并不是试图对本发明进行限定。实施例1N-[N-(3，3-二甲基丁基)-L-α-天冬氨酰]-L-苯丙氨酸1-甲基酯的钠盐将碳酸氢钠(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)，并将该浆状物搅拌24小时。将形成的透明溶液冷冻干燥，得到5.2g白色固体。形成的钠盐几乎立即(经目测)和在不到110秒内(经分光光度分析)溶解在水中(0.1g，在100ml中)。元素分析C20H29N2O5Na·H2O，计算值(％)C，57.39；H，7.48；N，6.69；实测值(％)C，57.65；H，7.44；N，6.75。实施例2N-[N-(3，3-二甲基丁基)-L-α-天冬氨酰]-L-苯丙氨酸1-甲基酯的钾盐将碳酸氢钾(0.51g，0.0050mol)溶解在50ml水中。将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)中并加入到该碳酸氢钾水溶液中。从烧瓶壁上生成气泡来看，明显产生了二氧化碳气体。溶液搅拌1小时，在旋转蒸发仪上除去有机溶剂。将形成的透明溶液冷冻干燥，得到2.15g白色固体。形成的钾盐几乎立即(经目测)和在不到60秒内(经分光光度分析)溶解在水中(0.1g，在100ml中)。元素分析C20H29N2O5K·H2O，计算值(％)C，55.26；H，7.20；N，6.45；实测值(％)C，55.28；H，7.29；N，6.62。实施例3N-[N-(3，3-二甲基丁基)-L-α-天冬氨酰]-L-苯丙氨酸1-甲基酯的镁盐将氢氧化镁(0.147g，0.0025mol)与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)，并搅拌该浆状物。搅拌3天后，该浆状物变成透明溶液。然后将该水溶液冷冻干燥，得到1.99g蓬松的白色固体。镁盐产物立即(经目测)溶解在水中(0.1g，在100ml中)。元素分析C40H58N4O10Mg·5H2O，计算值(％)C，55.25；H，7.89；N，6.45；实测值(％)C，55.07；H，7.64；N，6.68。实施例4N-[N-(3，3-二甲基丁基)-L-α-天冬氨酰]-L-苯丙氨酸1-甲基酯的铝盐将氢氧化铝(0.161g，0.00168mol)与水(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)，并将混合物搅拌3天。一些固体物质仍留在烧瓶中。过滤除去该物质，将澄清的滤液冷冻干燥，得到2.01g白色固体。该铝盐在120秒内(经目测)溶解在水中(0.1g，在100ml中)。元素分析C60H87N6O15Al·3H2O，计算值(％)C，59.39；H，7.74；N，6.93；实测值(％)C，59.93；H，8.02；N，7.04。实施例5N-[N-(3，3-二甲基丁基)-L-α-天冬氨酰]-L-苯丙氨酸1-甲基酯的钙盐将氢氧化钙(0.187g，0.0025mol)与水(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)，并将混合物搅拌3天。过滤除去不溶的固体，将澄清的滤液冷冻干燥，得到1.21g白色固体。该形成的钙盐在约5秒内(经目测)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-甲基酯的钙盐在水中的溶解度较高，但它似乎形成一种过饱和溶液。元素分析C40H58N4O10Ca·3H2O，计算值(％)C，56.58；H，7.61；N，6.83；实测值(％)C，56.61；H，7.52；N，6.93。比较实施例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将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。该化合物在5-7分钟内(经目测)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水中需要大约45分钟。本发明其他变化和改进对熟悉本领域的技术人员将是显而易见的。除了权利要求所述之外，本发明不作其他限定。权利要求1.一种下式所代表的N-[N-(3，3-二甲基丁基)-L-α-天冬氨酰]-L-苯丙氨酸1-甲基酯的碱式盐，其中Xm+选自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阴离子；以及m-s＝n。2.权利要求1的碱式盐，其中n是1、2或3。3.权利要求1的碱式盐，其中Qs-选自OH-、(OH)22-、CH3CO2-、Cl-、SO42-、PO43-、O2-或O24-。4.权利要求3的碱式盐，其中Xm+Qs-选自Mg(OH)+、Al(OH)2+、和Ca(OH)+并且n为1。5.权利要求3的碱式盐，其中Xm+Qs-选自Fe2O22+或Fe2+并且n为2。6.权利要求1的碱式盐，其中Qs-不存在，n为1并且Xm+选自Na+、K+或NH4+。7.一种液体低卡甜味剂组合物，该组合物含有下式所代表的二肽类甜味剂碱式盐，该盐溶解在一种或多种可消费的溶剂中，其浓度占组合物重量至多约40％，以提供高浓度的液体低卡甜味剂，其中Xm+选自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阴离子；以及m-s＝n。8.权利要求7的液体低卡甜味剂，其中溶剂是乙醇。9.权利要求8的液体低卡甜味剂，其中Xm+Qs-选自Mg(OH)+、Al(OH)2+、和Ca(OH)+并且n为1。10.权利要求8的液体低卡甜味剂，其中Xm+Qs-选自Fe2O22+和Fe2+并且n为2。11.权利要求8的液体低卡甜味剂，其中Qs-不存在，n为1并且Xm+选自Na+、K+或NH4+。全文摘要本发明公开了二肽类甜味剂,它们是式(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－甲基酯的碱式盐,其中X文档编号C07K5/072GK1378555SQ98811057公开日2002年11月6日申请日期1998年9月11日优先权日1997年9月11日发明者I·普拉卡什,K·L·瓦赫霍尔德申请人:纽特拉斯威特公司