一种化合物及其合成方法与应用与流程

本发明涉及食品添加剂研究领域，具体涉及到一种化合物及其合成方法与应用。

背景技术：

近年来，随着人们对健康饮食的生活越来越重视，因为摄取过多热量的糖分导致糖尿病、龋齿、肥胖等成为当今社会常见的疾病问题。公众对健康食品的重视，使高效甜味剂引起科学家们的广泛关注，从而诞生了一批新型甜味剂，如阿斯巴甜、纽甜等。纽甜是一种高甜度(其甜度约为蔗糖的8000倍)、稳定性好、无龋齿性、安全性高的新型二肽类甜味剂。但是3,3-二甲基丁醛的制备较为复杂且成本较高，一定程度上限制了纽甜在食品生产中的应用。因此，研究与开发纽甜类似物对于食品工业具有重要意义。

目前新型纽甜类似物的研究集中于在阿斯巴甜的氨基上引入不同烷基，其结构与纽甜存在较高的相似度。法国学者nofre和tinti等人在阿斯巴甜的天冬氨酸的氨基上引入了3-苯基丙基和3-甲氧基-4羟基苯基丙基，研发了高甜度、高耐受性的新型二肽甜味剂，为此领域的研究指明了一个更高的方向。日本味之素的几位科学家研究了苯环上具有各种取代基的3-苯基丙烷衍生物取代的阿斯巴甜衍生物，制备出大量甜度与纽甜相当，甚至某些远大于纽甜的纽甜类似物。

在中国专利cn1378558a中公开了将阿斯巴甜的天冬氨酸的氮原子上导入基团2-羟基-4-甲氧基苯基的阿斯巴甜的衍生物n-[n-[3-(2-羟基-4-甲氧基苯基)丙基]-l-α-天冬氨酰]-l-苯丙氨酸1-甲酯，其甜度约为蔗糖的30000倍。

为了满足未来食品工业更高的发展需求，使人类获得热量更低、甜度更高、性能更加优越的绿色安全高倍甜味剂，在行业需要易于产业化，生产成本相对廉价，终产物的产率较可观的可行性方案的背景下，本发明研究的目标化合物结构式如图1，目标化合物合成路线如图2。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，以l-环己基丙氨酸、boc-l-天冬氨酸-4-苄酯两种氨基酸合成一种二肽化合物代替阿斯巴甜，提供一种新型二肽类高倍甜味剂化合物的合成方法，开发一种热量更低、甜度更高、性能更优异的二肽类高倍甜味剂化合物，该化合物甜度约为蔗糖25000倍。

本发明的目的是通过下述技术方案实现的：

一种化合物，该化合物的结构式如下：

该化合物的化学名称为n-[3-(3-羟基-4-甲氧基苯基)]-α-l-天冬氨酰-3-环己基-l-丙氨酸-1-甲酯，终产物呈白色晶体状，水溶液ph为6.58,呈弱酸性，测得其熔点为115.4℃，旋光度为[α]^d＝-26.0(c＝0.08g/100ml,chcl3)，在25℃下水中的溶解度为8.5g/l。

本发明的另一个目的在于提供一种易于产业化，生产成本相对廉价，终产物的产率比较可观的二肽类高倍甜味剂化合物的合成方法，通过以下技术方案实现：

一种化合物的合成方法，包括酯化反应、烷基化反应以及还原反应，合成方法还包括以下步骤及其工艺条件：

①甲醇、l-环己基丙氨酸和氯化亚砜为初始原料，加热并冷凝回流，搅拌后经酯化反应得到3-环己基-l-丙氨酸-1-甲酯；

②以3-环己基-l-丙氨酸-1-甲酯、boc-l-天冬氨酸-4-苄酯和无水二氯甲烷为原料，搅拌后加入1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺、1-羟基苯并三唑、三乙胺，通过烷基化反应得到boc-l-天冬氨酰-3-环己基-l-丙氨酸-1-甲酯；

③以boc-l-天冬氨酰-3-环己基-l-丙氨酸-1-甲酯和氯化氢-二氧六环溶液为原料搅拌，反应后得到l-天冬氨酰-3-环己基-l-丙氨酸-1-甲酯；

④取3-羟基-4-甲氧基苯甲醛溶于无水二氯甲烷中，加入甲氧甲酰基亚甲基三苯基膦，加热回流，氮气或惰性气体保护下搅拌，反应结束后得到白色固体3-(3-羟基-4-甲氧基苯基)丙烯酸甲酯；

⑤取3-(3-羟基-4-甲氧基苯基)丙烯酸甲酯溶于无水甲醇中，加入钯碳，氮气或惰性气体保护下，通过还原反应得到白色固体3-(3-羟基-4-甲氧基苯基)丙酸甲酯；

⑥取3-(3-羟基-4-甲氧基苯基)丙酸甲酯溶于无水二氯甲烷中，加入二异丁基氢化铝，在饱和氯化铵水溶液的还原胺化作用下猝灭反应得到3-(3-羟基-4-甲氧基苯基)丙醛；

⑦取3-(3-羟基-4-甲氧基苯基)丙醛和l-天冬氨酰-3-环己基-l-丙氨酸-1-甲酯溶于体积分数为80％的甲醇中搅拌后，加入钯碳，在氮气或惰性气体中反应结束后得到n-[3-(3-羟基-4-甲氧基苯基)]-α-l-天冬氨酰-3-环己基-l-丙氨酸-1-甲酯即所述化合物。

优选地，所述3-环己基-l-丙氨酸-1-甲酯的制备是在冰浴条件下依次加入无水甲醇和3-环己基-l-丙氨酸，搅拌5min后加入氯化亚砜，加热至60℃并冷凝回流，磁力搅拌12h后减压蒸馏除去溶剂，得到该白色固体化合物。

优选地，所述l-天冬氨酰-3-环己基-l-丙氨酸-1-甲酯的制备是在冰浴条件下加入3-环己基-l-丙氨酸-1-甲酯、boc-l-天冬氨酸-4-苄酯和无水二氯甲烷，搅拌5min后依次加入1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺、1-羟基苯并三唑、三乙胺，冰浴搅拌1h后室温反应12h，反应过程通过薄层色谱法监测，反应结束后减压蒸馏除去溶剂，然后依次用h2o、质量分数为5％柠檬酸、质量分数为5％nahco3和乙酸乙酯萃取有机相，无水na2so4干燥后减压蒸馏除去溶剂，柱层析纯化，旋蒸洗脱液并真空干燥得到黄色油状物。

优选地，所述3-环己基-l-丙氨酸-1-甲酯和boc-l-天冬氨酸-4-苄酯摩尔比1：1,所述1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺、1-羟基苯并三唑和三乙胺摩尔比1：1：1。

优选地，所述3-(3-羟基-4-甲氧基苯基)丙烯酸甲酯的制备是取3-羟基-4-甲氧基苯甲醛溶于无水二氯甲烷中，室温下加入甲氧甲酰基亚甲基三苯基膦，加热55℃回流，在氮气保护下搅拌，反应结束后减压蒸馏除去溶剂，柱层析纯化，旋蒸洗脱液并真空干燥得到白色固体。

优选地，所述3-(3-羟基-4-甲氧基苯基)丙醛的制备是在-78℃下取3-(3-羟基-4-甲氧基苯基)丙酸甲酯溶于无水二氯甲烷中，逐滴加入二异丁基氢化铝，反应结束后加入饱和氯化铵水溶猝灭反应。待溶液至室温后用二氯甲烷萃取有机相，无水na2so4干燥后减压蒸馏除去溶剂，柱层析纯化，旋蒸洗脱液并真空干燥得到白色固体。

优选地，所述n-[3-(3-羟基-4-甲氧基苯基)]-α-l-天冬氨酰-3-环己基-l-丙氨酸-1-甲酯的制备是取3-(3-羟基-4-甲氧基苯基)丙醛和l-天冬氨酰-3-环己基-l-丙氨酸-1-甲酯溶于体积分数为80％的甲醇中搅拌5min后，加入钯碳，在氢气环境中室温反应。反应结束后，用硅藻土过滤，将得到的滤液浓缩，柱层析纯化，旋蒸洗脱液并真空干燥得到白色固体。

优选地，所述3-(3-羟基-4-甲氧基苯基)丙醛和l-天冬氨酰-3-环己基-l-丙氨酸-1-甲酯摩尔比1：1。

本发明的再一目的在于提供该化合物作为甜味剂在食品工业上的应用。

本发明通过对甜味剂机理和有机化学合成理论的研究，通过以两种氨基酸为底物合成二肽，改变了以阿斯巴甜为底物制备甜味剂的传统方式，并以有机合成理论为基础，通过构建多步反应，如酯化反应、烷基化反应、还原反应、还原胺化反应等，然后以每部合成的有机物原料一步步向着目标化合物合成迈进，不断组建新的官能团，如酯基、苯环被取代、羟基被保护等，寻找合适的合成反应条件，如无水无氧、温度精确、反应时长等，最终合成出目标甜味剂，经采用红外光谱(ir)、质谱(ms)以及核磁共振(nmr)对终产物进行结构鉴定和表征，结果确定其为目标终产物。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

(1)本发明突破了传统以阿斯巴甜为底物引入烷基合成纽甜类似物的方法，以两种氨基酸为底物合成二肽，采用全新的技术路线和技术手段合成了终产物n-[3-(3-羟基-4-甲氧基苯基)]-α-l-天冬氨酰-3-环己基-l-丙氨酸-1-甲酯，该新型二肽甜味剂为首次报道，其甜度约为蔗糖的25000倍。

(2)本发明合成方法中原料廉价易得，反应过程中中间体3-羟基-4-甲氧基苯丙醛的合成采用廉价易得的异香兰素为原料经三步反应得到，路线简单，产率较高，生产过程绿色环保，不含高危高毒的原料和产物，生产成本相对低廉，产率可观，符合绿色发展，易于实现工业化。

(3)本发明实现了向绿色健康发展的甜味剂工业迈进关键的一步，经过本发明优化的合成方法工艺过程简单，操作方便。易于上手，同时对反应没有特别严格的要求，只需无水无氧操作，整个过程中对环境影响小，具有工业化的潜质。

(4)本发明合成的二肽甜味剂在结构上用小极性基团环己基取代阿斯巴甜天冬氨酸的苯基，环己基易于与受体蛋白相应识别部位发生相互作用，从而增强了其甜度。

(5)经对本发明合成的甜味剂的物理和化学性质研究表明：当外界环境呈中性或者弱酸性时热稳定性较好，同时其甜味性能优越，口感不含苦涩感和金属味，结晶状形态，溶液呈弱酸性，并且本发明开发的绿色安全高效甜味剂与现有技术中的各类甜味剂相比热量更低、甜度更高、性能更加优越，能更好地满足当前食品工业发展的需求。

附图说明

图1为本发明所述二肽类高倍甜味剂的结构式

图2为本发明所述二肽类高倍甜味剂的合成路线图

图3为表征二肽类高倍甜味剂结构的氢谱图

图4为表征二肽类高倍甜味剂结构的碳谱图

具体实施方式

为更进一步阐述本发明所采取的技术手段及其效果，以下结合本发明的优选实施例来进一步说明本发明的技术方案，但本发明并非局限在实施例范围内。

实施例1

本发明所述化合物的合成路线图如图2所示，一种化合物的合成方法，包括以下步骤：

(1)3-环己基-l-丙氨酸-1-甲酯的制备：

在冰浴条件下向100ml圆底烧瓶中依次加入无水甲醇(30ml)和l-环己基丙氨酸(1.11g,6.50mmol)，搅拌5min后加入氯化亚砜(10ml)，加热至60℃并冷凝回流，磁力搅拌12h后减压蒸馏除去溶剂，得到白色固体化合物2(1.20g,6.49mmol)，产率为99％。

(2)boc-l-天冬氨酰-3-环己基-l-丙氨酸-1-甲酯的制备：

在冰浴条件下向100ml圆底烧瓶中加入3-环己基-l-丙氨酸-1-甲酯(1.20g,6.49mmol)、boc-l-天冬氨酸-4-苄酯(2.10g,6.49mmol)和无水二氯甲烷(30ml)，搅拌5min后依次加入1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺(1.10g,7.14mmol)、1-羟基苯并三唑(0.96g,7.14mmol)、三乙胺(0.72g,7.14mmol)，冰浴搅拌1h后室温反应12h，反应过程通过薄层色谱法监测，反应结束后减压蒸馏除去溶剂，然后依次用h2o(50ml)、质量分数为5％柠檬酸(50ml)、质量分数为5％nahco3(50ml)和乙酸乙酯(50ml)萃取有机相，无水na2so4干燥后减压蒸馏除去溶剂，柱层析纯化，旋蒸洗脱液并真空干燥得到黄色油状物4(2.95g,6.01mmol)，产率为92％。

(3)l-天冬氨酰-3-环己基-l-丙氨酸-1-甲酯的制备：

向100ml圆底烧瓶中依次加入boc-l-天冬氨酰-3-环己基-l-丙氨酸-1-甲酯(2.95g,6.01mmol)、氯化氢-二氧六环溶液(20ml)，室温下搅拌，反应结束后减压蒸馏除去溶剂，用质量分数为5％nahco3(50ml)和乙酸乙酯(50ml)萃取有机相，无水na2so4干燥后减压蒸馏除去溶剂，得到黄色油状物5(2.30g,5.89mmol)，产率为98％。

(4)3-(3-羟基-4-甲氧基苯基)丙烯酸甲酯的制备：

取3-羟基-4-甲氧基苯甲醛(1.01g,6.65mmol)溶于无水二氯甲烷(30ml)中，室温下加入甲氧甲酰基亚甲基三苯基膦(2.42g,7.25mmol)，加热回流，氮气保护下搅拌，反应结束后减压蒸馏除去溶剂，柱层析纯化，旋蒸洗脱液并真空干燥得到白色固体7(1.32g,6.35mmol)，产率为95％。

(5)3-(3-羟基-4-甲氧基苯基)丙酸甲酯的制备：

取3-(3-羟基-4-甲氧基苯基)丙烯酸甲酯(1.32g,6.35mmol)溶于无水甲醇(30ml)中，室温下加入钯碳(0.13g)，氢气保护下反应3h，反应结束后，用硅藻土过滤，将得到的滤液浓缩并真空干燥得到白色固体8(1.33g,6.35mmol)，产率为100％。

(6)3-(3-羟基-4-甲氧基苯基)丙醛的制备：

在-78℃下取3-(3-羟基-4-甲氧基苯基)丙酸甲酯(1.33g,6.35mmol)溶于无水二氯甲烷(30ml)中，逐滴加入二异丁基氢化铝(1.13g,7.84mmol)，反应结束后加入饱和氯化铵水溶猝灭反应。待溶液至室温后用二氯甲烷萃取有机相，无水na2so4干燥后减压蒸馏除去溶剂，柱层析纯化，旋蒸洗脱液并真空干燥得到白色固体9(1.02g,5.21mmol)，产率为80％。

(7)n-[3-(3-羟基-4-甲氧基苯基)]-α-l-天冬氨酰-3-环己基-l-丙氨酸-1-甲酯的制备：

取3-(3-羟基-4-甲氧基苯基)丙醛(62mg,0.32mmol)和l-天冬氨酰-3-环己基-l-丙氨酸-1-甲酯(125mg,0.32mmol)溶于体积分数为80％的甲醇(5ml)中搅拌5min后，加入钯碳(10％,20mg)，在氢气中室温。反应结束后，用硅藻土过滤，将得到的滤液浓缩，柱层析纯化，旋蒸洗脱液并真空干燥得到白色固体10(72mg,0.15mmol)，产率为47％，化合物通式为，其结构式如图1所示，水溶液ph为6.58,呈弱酸性，测得其熔点为115.4℃，(c＝0.08g/100ml,chcl3)，在25℃下水中的溶解度为8.5g/l。

当外界环境呈中性或者弱酸性时热稳定性较好，在高温、强酸、强碱条件下容易水解，其甜度约为蔗糖的25000倍。本发明中甜度测定方式与专利ep1088829a1中报道的甜度测定方式一致。

本实施例所述二肽类高倍甜味剂，经采用氢谱、碳谱对终产物进行结构鉴定和表征，结构确定为图3和图4所示的目标终产物。

以上对本发明的具体实施例进行了详细描述，但其只是作为范例，本发明并不限制于以上描述的具体实施例。对于本领域技术人员而言，任何对本发明进行的等同修改和替代也都在本发明的范畴之中。因此，在不脱离本发明的精神和范围下所作的均等变换和修改，都应涵盖在本发明的范围内。