DE1692768B2

DE1692768B2 - Suesstoff

Info

Publication number: DE1692768B2
Application number: DE19681692768
Authority: DE
Inventors: James M. Glenview 111. Schlatter (V.St.A.)
Original assignee: G.D. Searle & Co., Chicago, 111. (V.St.A.)
Priority date: 1968-02-16
Filing date: 1968-02-16
Publication date: 1973-04-05
Also published as: DE1692768A1; DE1692768C3

Description

in der R einer. Methyl- oder Alhvlrcst bedeutet und deren stereochemische Konfiguration i.-i.. DL-I-, t -dl oder di.-dl ist.

2. Süßstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er neben dem Dipeptidderivat einen nichttoxischen Träger enthält.

3. Süßstoff nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß er aus L-ii-Asparagyl-L-phenylalanin-methylester besteht bzw. diesen enthält.

Die Erfindung betrifft einen Süßstoff, bestehend aus Dtpeptidderivaten der allgemeinen Formel

H,N -CH-CONH

CH,COOH

(I)

in der R einen Methyl- oder Äthylrest bedeutet und deren stereochemische Konfiguration l-l, di.-l, l-dl oder DL-DL ist.

Der erstaunlich stark ausgeprägte, süße Geschmack dieser Dipeptidderivate ist völlig überraschend und war auf Grund ihrer chemischen Struktur nicht zu erwarten. Diese Eigenschaft steht offensichtlich im Zusammenhang mit der Polarität des Moleküls, worauf die Tatsache hinweist, daß die Verbindungen, in denen R Wasserstoff bedeutet, d. h. die entsprechenden freien Carbonsäuren, überhaupt keine Süßungseigenschaften besitzen.

Die Süßungseigenschaft der Dipeptidsubstanzen hängt außerdem von der Stereochemie der einzelnen Aminosäuren ab, d. h. der Asparaginsäure und des Phenylalanine, von denen sich die Dipeptide ableiten. Jede der Aminosäuren kann entweder in der D-Form oder der L-Form vorliegen, man stellte jedoch fest, daß die L-«-Asparagyl-i.-phenylalaninester süß sind, während die entsprechenden η-D, d-i. oder l-d-Isomeren es nicht sind. Auch Kombinationen von Isomeren, in denen das L-L-Dipeptid, d. h. das di.-Asparagyl-L-phenylalanin, L-Asparagy 1- Di.-pheny!alanin oder das Di.-Asparagyl-DL-phenylalanin, enthalten ist, sind süß.

Die vorliegenden Dipeptidester lassen sich leicht nach üblichen Verfahren zur Kopplung von Aminosäuren herstellen. Ein besonders bevorzugter Ausgangsstoff ist das Asparaginsäurederivat. in dem die Amino-Funktion durch eine Benzyloxycarbonyl-Gruppe und die /i-Carboxy-Funktion durch eine Benzylester-Gruppe geschützt sind und die a-Carboxy-Gruppe in eine p-Nitrophenyl-Ester-Funktion umgewandelt ist. Die Herstellung dieser Verbindung, d. h.

(Ill

CH-NHCOOCH₂

CH₂COOCH₂

in der R ein niederer Alkylrest, wie vorstehend beschrieben, ist. Die Abtrennung der schützenden N-Benzyl-oxycarbonyl- und O-Benzyl-Gruppen läßt sich leicht durch Hydrogenolyse bei Atmosphärendruck und Raumtemperatur durchführen, wobei man als Katalysator Palladium verwendet. Diese Vorgänge werden besonders veranschaulicht durch die Umsetzung des N-Benzyioxycarbonyl-i.-asparaginsäure- «-p-nitrophenyl-/(-benzyldiesters mit dem i.-Phenylalaninmethylester unter Bildung des /i-Benzyl-N-benzy!oxycarbony!-L-(i-asparagyl-i--phenylalaninmethylesters und Hydrogenolyse dieses Zwischenproduktes in wäßriger Essigsäure mit einem Palladiumkatalysator unter Bildung des i-a-Asparagvi-L-phenylalaninmethyiesters.

Die erfindungsgemäßen Süßstoffe besitzen einen wesentlich größeren Süßungsgrad als Saccharose. Die Süßkraft einer 0,5- bis l%igen wäßrigen Lösung von i.-Asparagyl-L-phenylalaninmethylester z. B. entspricht derjenigen von unverdünnter Saccharose.

Nachstehend werden die Werte Tür die Süßkraft der erfindungsgemäßen Süßstoffe aufgezeigt:

Verbindung

1 .-«-Asparagyl-i -phenyl-

alaninmethylester

Di.-u-Asparagyl-Di.-phenyl-

alaninmcthylester

DL-a-Asparagyl-i.-phenyl-

alaninmethylester

i.-a-Asparagyl- Di.-phenyl-

alaninmethylester

L-fi-Asparagy!-L-phenyi-

alaninäthylester

Di.-ii-Asparagyl-DL-phenyl-

alaninäthylester

DL-«-Asparagyl-i.-phenyl-

alaninäthylester

i.-it-Asparagyl-DL-phenyl-

alaninäthylcstcr

Süßkraft

(ausgedrückt als Vielfaches

der Süßkraft von

Saccharose!

100- bis 200mal
25- bis 50mal
50- bis lOOmal
50- bis lOömal
25- bis 50ma!
6- bis 12mal
12- bis 25mal
12-bis 25mal

Nach Zusatz von 1 -n-Asparagyl-i.-phenylalaninmethylester zu Nahrungsmitteln zeigten die Nahrungsmittelprodukte einen 200- bis 300mal höheren Süßungsgrad als die {!!eichen Nahrungsmittel, die man

mit Saccharose gesüßt hatte. In ähnlicher Weise wich die Süßkralt der übrigen erfindungsgemäßen Dipeplidesler nach Zusatz derselben zu Nahrungsmitteln von der Süßkraft in wäßrigen Lösungen ab. Die erfmdungsgemäßen Süßstoffe sind be>onders für Diabetiker und solche Personen geeignet, die die Aufnahme von mit kalorienreichen Süßstoffen wie Saccharose gesüßten Nahrungsmitteln einschränken wollen.

Die Dipeptidester der Formel (1) haben außerdem den Vorteil, daß sie keinen unangenehmen Nachgeschmack besitzen (z. B. einen bitteren, metallartisjcschrnaek). so wie

!ur synthetische

Süßstoffe, z. B. Saccharin oder Cyclohexylsulfamat. charakteristisch ist, sondern daß sie eine größere Geschmacksfülle als die genannten synthetischen Süßstoffe entwickeln. Auf Grund ihrer natürlichen Herkunft, d. h. v^n natürlich vorkommenden Aminosäuren, sind die vorliegenden Süßstoffe nichttoxisch.

Die ertindungsgemäßen Dipeptid-Süßstoffe lassen sich zum Süßen von genießbaren Produkten verwenden. Der hier und im folgenden verwendete Ausdruck »genießbare Produkte« umfaßt alle nichttoxischen Produkte, die vom Menschen oder von anderen Lebewesen in fester oder flüssiger Form aufgenommen werden können. Solche Produkte sind z. B. Lebensmittel einschließlich fertiger Speisen. Kaugummi und Getränken: Nahrungsmittelzusätze, einschließlich Geschmacks- und farbstoffen sowie Geschmacksverbesscrer. ferner Arzneimittel. Di-* Verbindungen der Formel (1) sind wasserlösliche, beständige Substanzen, die in vielerlei Formen, wie sie sie¹' zur Verwendung als Süßstoffe eignen, ',lergestellt werden können. Typische, geeignete Formen sind Tabletten. Pulver, Suspensionen, Lösungen, Sirupe sowie andere übliche Formen, die sich besonders zum Vermischen mit genießbaren Produkten eignen. Diese Formen können aus Verbindungen der Formel (1). mit oder ohne nichttoxische Süßstoffträger, d. h. nichttoxischen Substanzen, wie sie gewöhnlich zusammen mit Süßstoffen verwendet werden, bestehen. Geeignete Träger sind Flüssigkeiten wie Wasser, Äthanol, Sorbit, Glycerin. Zitronensäure, Maisöl, Sesamöl, Propylenglykol. Maissirup und flüssige Paraffine oder Feststoffe wie Laktose. Zellulose. Stärke, Salz. Glukose. Di- und Tri-Calciumphosphai. Toxische Träger wie Methanol oder Dimethylsulfoxid wären ungeeignete Träger für die erfmdungsgemaßen Süßstoffe.

Genießbare Produkte, die sich durch Zugabe einer Verbindung der Formel (1), mit oder ohne nichttoxische Süßstoffträger, süßen lassen, sind z. B. Füchte, Gemüse. Säfte. Fleischprodukte wie Schinken, Speck oder Wurst: Eiprodukte; Fruchtkonzentrate; Salatsaucen: Milchprodukte wie Speiseeis oder Sorbet; Zuckergüsse; Sirupe; Mais-, Weizen- und Reisproduktc wie Brot, Getreideprodukte oder Kuchenteig; Fische; Käse und Käseprodukte; Nußprodukte; Getränke, wie Kaffee, Tee, kohlensäurehaltige alkoholfreie Getränke. Bier oder Wein, und Konfekt, z. B. Zuckerwerk. Im folgenden wird die Herstellung von einigen Produkten, die auf diese Weise gesüßt wurden, erläutert.

Kaffee

Einem in üblicher Weise gemahlenen, heiß aufgebrühten Kaffee setzte man so viel L-«-Asparagyli -phenylalaninmelhylester zu, bis der Dipeptidgehall der Lösung 0,015% betrug. Beim Vergleich mit ähn-. ch hergestellten Kaffeelösungen, die mit Saccharose gesüßt waren, stellte man fest, daß zur Erreichung des gleichen Süßungsgrades eine 4%ige Saccharoselösung nötig war. So zeigte also das Dipeptid der Formel (I) in schwarzem Kaffee eine 27Omal stärkere Süßkraft als Saccharose.

Auf ähnliche Weise wurde eine Probe hergestellt, bei der ι. - η - Asparagyl - ι - phenylalani/iäthylester schwarzem Kaffee zugesetzt wurde, bis der Dipeptidgehalt in der Lösung etwa 0,06% erreichte. Beim Vergleich mit ähnlich hergestellten Kaffeelösungen, die mit Saccharose gesüßt waren, stellte man fest, daß zur Erzielung des deichen Süßungsarades eine 4%ige Saccharoselösung erforderlich war. Demnach zeigte also das Dipeptid eine 67mal stärkere Süßkraft in schwarzem Kaffee als Saccharose.

Auf ähnliche Weise wurde ferner eine Frohe hergestellt, bei der ι.-«-Asparagyl-Di-phenylalaninmethylester schwarzem Kaifee zugesetzt wurde, bis der Dipeptidgehalt in der Lösung etwa 0.0.1% erreichte.

Beim Vergleich mit ähnlich hergestellten Kaffeelösungen, die mit Saccharose gesüßt waren, stellte man fest, daß " ar Erzielung des gleichen Süßungsgrades eine 4%ige Saccharoselösung erforderlich war. Demnach zeigte also las Dipeptid eine 130mal stärkere Süßkraft in schwarzem Kaffee als Saccharose.

Frische Pampelmusen

Eine Menge an frisch geernteten Pampelmusen wurde in gleiche Teile geteilt, und L-u-Asparagyil.-phenylalaninmethylester und Saccharose wurden zugegeben. Man stellte fest, daß man mit 0.03% Dipeptid den gleichen Süßungsgrad erzielte wie mit 7% Saccharose. So zeigte also das Dipeptid in frischen Pampelmusen eine 23Omal stärkere Süßkraft als Saccharose.

Pulverkonzentrat für Getränke

Das Pulver wurde hergestellt, indem man 0,05 Teile Zitronensäure, 0,04 Teile künstlichen Erdbeergeschmack, 0,033 Teile L-a-Asparagyl-i.-phenylalaninmethylester und 0.609 Teile Lactose vermischte. Das Pulver wurde 99,268 Teilen Brunnenwasser zugesetzt, aufgelöst und das Getränk bei Raumtemperatur gekostet. Man verglich es mit einem ähnlichen Getränk, das genauso hergestellt wurde, nur verwendete man an Stelle des Dipeptids 9 Teile Saccharose und 0.87 Teile Dextrose. Nachdem man beide Getränke gekostet hatte, stellte man fest, daß sie beide den gleichen Süßungsgrad aufwiesen; die Verbindung der Formel (1) zeigte also in Pulverkonzentration dieser Art eine 27Omal stärkere Süßkraft als Saccharose.

Gelatinepudding

Man stellte eine Probe aus 2,07 Teilen einfacher Gelatine, 0.34 Teilen künstlichem Himbeergeschmack, 0,34 Teilen Zitronensäure, 14,41 Teilen Lactose und 0,05 Teilen i.-n-Asparagyl-i.-phenylalaninmethylcster her. Die Zutaten wurden vermischt und in 82.79 Teilen kochendem Brunnenwasser gelöst. Dann goß man die Gelatinelösung in Gefäße und kühlte sie ab. damit sie fest wurde. In ähnlicher Weise stellte man eine andere Gelatineprobe her. die an Stelle des Dipeptids der Forme! (I) und der Lactose Saccharose enthielt. Man verglich den Geschmack der beiden kalten Gelatineproben und stellte fest, daß 14,5% Saccharose nötig waren, um den Süßungsgrad einer Dipeptid-Probe mit 0.05% Dipeptid zu erhalten. So zeigte die Verbindung der Formel (I), d.h. 1-«-Asparagyl-i -phenyl-

alaninmethylester. in Gekttinepuddings eine 290mal stärkere Süßkraft als Saccharose.

Kohlensäurehaltiges Orangengeiränk

15 g Zitronensäure. IO g Natriumbenzoat. 57 g eines Konzentrats mit Oranuengeschrnack und eine Menge Wasser, die ausreicht, um auf 3.8 1 Sirup aufzufüllen, wurden 17.6 g einer der Verbindungen der Formel (II. z.B. 1. -11 - Asparagyl -1. - phenylalaninmethylesler in 3000 ml Wasser zugesetzt. 57 g dieses Sirups wurden je 284-g-Flasche verwendet und mit kohlensaurehalligem Wasser so aufgefüllt, daß 1.5 Volumteile aus CO₂-GaS bestanden. Dieses Getränk enthielt 0,093 Gew., Volumprozent Dipeptidsüßstoff.

1 ^

Kohlensäurehaltige Orangensoda

Hin Vorrat an Sirup wurde dadurch hergestellt, daß man 5,5 m! einer 60%igen wäßrigen Zitronensäurelösung mit 150 ml Wasser vermisch te. 2 g i.-d-Asparagyl-i.-phenylalaiiinmethylester in dieser Lösung loste, nacheinander 7,02 ml Orangengrundstoff und 2.7 g Natriumbenzoat zusetzte und dieses Gemisch mit Wasser auf 200 mi verdünnte. Jeweils 28 g dieses Sirups wurden in 170-g-Flaschen gefüllt, und jeder Flaschen wurden 110 ml kaltes Wasser zugesetzt. Jeder Flasche wurden 42 ml eines auf kaltem Wege hergestellten Sodawassers (5 Volumen CO₂) zugesetzt, um den Inhalt mit Kohlensäure anzureichern. Jede Flasche wurde verschlossen und der Inhalt vermischt.

Kohlensäurehalfges Cola-Getränk

7 g 85%ige Phosphorsäure, 10 g Nalriumbenzoat. 57 g eines Konzentrats mit Cola-Geschmack und eine Menge Wasser, die ausreichte, um auf 3.8 1 Sirup aufzufülk 1, wurden einer Lösung von 16.85 g 1 -ί-Asparagyl-i.-phenylalaninmethylester in 3000 ml Wasser zugesetzt. 57 g dieses Sirups wurden je 284-g-Flasche verwendet und mit kohlensäurehaltigem Wasser so aufgefüllt daß 3,4 Volumteile aus CO₂ bestanden.

Wärmebehandelte Pfirsichkonserve

Die frischen Pfirsiche wurden, nachdem sie gewaschen, in Stücke der gewünschten Größe geschnitten und die Kerne entfernt worden waren (Fruchtgehalt entspricht etwa 40 bis 80 Gewichtsprozent des daraus erhaltenen Pürees) einem Sirup zugesetzt, der je 284-g-Dose Püree 0,834g ι.-α-Asparagyl-i-phenylalaninmethylesier und eine Wassermenge enthielt, die ausreichte, um das Dipeptid zu lösen und die Gesamtmenge Püree auf 284 g zu bringen. Zur Erzielung einer optimalen Auflösung sollte die zu verwendende Wassermenge mindestens das hundertfache des Gewichts des Dipeptids betragen. Wenn der Fruchtgehalt des Pürees 40 Gewichtsprozent des Pürees ausmacht, beträgt die je 284-g-Dose Püree verwendete Wassermenge etwa 170 g. Bei einem Fruchtgehalt von 70% sind es etwa 85 g Wasser je 284-g-Dose. Das Gemisch wurde dann durch Zugabe von Zitronensäure in einer Menge, daß das Verhältnis von Zitronensäure zu Süßstoffgehalt 1:30 betrug, angesäuert. Das so hergestellte Püree wurde dann kalt in 284-g-Dosen eingefüllt. Vt dem Verschließen des Behälters wurde das Produkt 5 Minuten lang dampferhitzt. Nach dem Verschließen wurden die Dosen 15 Minuten auf 100⁰C erhitzt.

Milchpuüding

32 g der nachstehenden Formulierung wurden 2 Tassen kalter entrahmter Milch in einer Schüssel zugesetzt. Um das Pulver zu dispergieren, wrrde langsam mit einem Schneeschläger gerührt und ιΛιικαί; schnell gemischt, bis das Gemisch glatt war. Um,, lieü man es stehen.

Formulierung

Aliiinat 2./2 kg

Kakao 13.6 kg

Wasserfreies Tetranatnump\ro-

phosphat 1.3h kg

Salz f'-^kü

!.-«-Asparagyl-i.-phenylalarim-

mcthylester 0. ^;7 kg

Vanillin '-'⁶M

Konserven (-#5 1 kg)

Früchte 2.^ kg

1 -ii-Asparagyl-i.-phenylalanin-

methylester 64 y

Pektin (niederes Methoxyl) 0.454 kg

Kaliumsorbat -Sg

Wasser 19 1

Diät-Sirup

L-a-Asparagyl-i.-phenylalanm-

methylester 0,45'!/»

Carboxymethylcellulose 0.50%

Pektin 1.60%

Geschmackstoffe 8.50%

Wasserfreie Zitronensäure 2.00%

Farbstoffe 0.30%

Natriumbenzoat 0.10%

Wasser 86.70"«

Die Herstellung der Dipeptidverbindungen der Formel (I) wird nachstehend erläutert. Die Mengenangaben werden in Gewichtsteilen ausgedrückt, sofern nicht andere Bezeichnungen angegeben sind.

1. i.-ii-Asparagyl-L-phenylalaninmethylester

Eine Lösung von 88.5 Teilen L-Phenylalaninmeihylesierhydrochlorid in 100 Teilen Wasser wurde durch die Zugabe von verdünntem, wäßrigem Kaliumbicarbonat neutralisiert und dann mit etwa 900 Teilen Äthylacetat extrahiert. Die dabei entstehende organische Lösung wurde mit Wasser gewaschen und über wasserfreiem Magnesiumsulfat getrocknet. Dieser Lösung wurden dann 200 Teile N-ßenzyloxycarbonyl-L - asparaginsäure - α - ρ - nitrophenyl - /> - benzy 1 - diester zugesetzt, das Reaktionsgemisch etwa 24 Stunden auf Raumtemperatur und anschließend etwa 24 Stunden auf 65 C gehalten. Danach wurde das Reaktionsgemisch auf Raumtemperatur abgekühlt, mit etwa 390 Teilen Cyclohexan verdünnt und dann auf etwa — 18° C zur vollständigen Kristallisierung abgekühlt.

Das entstehende kristalline Produkt wurde abfiltriert und getrocknet und ergab /i-Benzyl-N-benzyloxycarbonyl-i.-u-asparagyl-L-phenylalaninmethylestermit einem Schmelzpunkt von etwa 118,5 bis 119.5^r C.

Einer Lösung von 180 Teilen ^-Benzyl-N-benzyloxycarbonyl-L-u-asparagyl-L-phenylalaninmethylester in 3000 Volumteilen einer 75%igen Essigsäure wurden 18 Teile eines Paliadiumschwarz-Katalysators zugesetzt. Das dabei entstehende Gemisch wurde mit

cn

KJ U Cj

7CQ

Wasserstoff bei Atmosphärendruck und bei Raumtemperatur etwa 12 Stunden geschüttelt. Der Katalysator wurde abfiltriert und das Lösungsmittel unter verringertem Druck unter Bildung eines festen Rückstandes abdestilliert, der durch Umkristallisation aus wäßrigem Äthanol gereinigt wurde, wobei man i.-fi-Asparagyl-i.-phenylalaninmethylestcr mit zwei Schmelzpunkten von etwa 190 und von 245 bis 247 C enthielt.

2. L-u-Asparagyl-i.-phenylalaninäthylesler

Eine Lösung von 8,2 Teilen i.-Phenylalaninäihylesterhydrochlorid in 20 Teilen Wasser wurde durch Zugabe von verdünntem, wäßrigem Kaliumcarbonat neutralisiert und dann mit etwa 45 Teilen Äthylacetat extrahiert. Diese organische Lösung wurde mit Wasser gewaschen und über wasserfreiem Magnesiumsulfat getrocknet. Es wurden 17,1 Teile N-Benzyloxycarbonvl-i.-asparaginsäure-a-p-nitrophenylv-benzyldiester zugesetzt, und das entstehende Reaktionsgemisch wurde etwa 5 Tage auf Raumtemperatur gehalten. Dieses Gemisch wurde nacheinander mit verdünnter

Salzsäure. Wasser, verdünntem, wäßrigem Kaliumcarbonat und Wasser gewaschen und die dabei entstehende organische Lösung über wasserfreiem Magnesiumsulfat getrocknet und danach unter verringertem Druck zur Trockne eingedampft. Der entstehende feste Rückstand wurde durch Umkristallisation aus Isopropylalkohol gereinigt, und man erhielt den ji - Benzyl - N - benzyl - oxycarbonyl -1 - η - asparagyl-ι -phenylalaninäthylester mit einem Schmelzpunkt

κ., von etwa 89 bis 94 C.

Ein Gemisch, das 9,6 Teile ₍<-Bcnzyl-N-benzyl< xycarbonyl -\- <i - asparagyl -1. - phenylalaninäthylester, !Teil Falladiumschwarz-Kalalysator und 1000 Volumtcilc 75%ige Essigsäure enthielt, wurde mit Wasserstoff etwa 2 Stunden lang bei Atmosphärendruck und Raumtemperatur geschüttelt. Der Katalysator wurde abfiltriert und das dabei entstehende Filtrat unter verringertem Druck zur Trockne eingedampft Durch Umkristallisation des festen Rückstandes aus Wasser erhielt man 1 -<i-Asparagyl-i.-phenylalaninäthylestcr mit zwei Schmelzpunkten von etwa 184 und von 245 bis 246 C.

Claims

Patentansprüche:

1. Süßstoff, bestehend aus Dipcplidderivalen der allgemeinen Formel

H₁N- CH- CONH- CH- COOR

CH₁COOH

CH,-

de* N-Benzyloxycarbonyl-L-aspanginsäure-ii-p-nitiuphenyl-,i-benzyldie-;ters, wird von S. Guttmann in HeIv. Chim. Acta, 44, 721 (1961), beschrieben. Setzt man diese Verbindung mit einem Phenylalaninesier um, wird die reaktionsfähigere p-Nitrophenylester-Gruppe ersetzt, und es entsteht das geschützte Dipeptid der folgenden Formel

CON H—CHCOOR

IO