NO304254B1

NO304254B1 - S°tningsmiddel utledet fra L-asparaginsyre og L-glutaminsyre

Info

Publication number: NO304254B1
Application number: NO921580A
Authority: NO
Inventors: Claude Nofre; Jean-Marie Tinti
Original assignee: Claude Nofre; Tinti Jean Marie
Priority date: 1989-10-24
Filing date: 1992-04-23
Publication date: 1998-11-23
Also published as: AU7040191A; DK0500629T3; JPH05501355A; RU2053239C1; AR246258A1; JP2554961B2; CN1027812C; FR2653303B1; DE69006037D1; US5430182A; IL96087A; WO1991006224A1; US5374733A; MX22991A; ATE99886T1; LT3724B; US5196540A; ES2062566T3; CA2070421A1; US5310908A

Description

Den foreliggende oppfinnelse angår et nytt søtningsmiddel avledet av L-asparaginsyre eller L-glutaminsyre.

Dette nye søtningsmiddel er spesielt egnet for søtning av forskjellige produkter og spesielt drikker, spesielt alkoholfrie drikker, matvarer, konfektartikler, konditorkaker, tygge-gummi, hygieneprodukter og toalettartikler, så vel som kosme-tikk, farmasøytiske produkter og veterinærprodukter.

Det er kjent at for å være egnet i industriell målestokk, må et søtningsmiddel for det første ha en intens søtnings-potens, som gjør det mulig å begrense anvendelsesomkostnin-gene, og for det annet tilfredsstillende stabilitet, d.v.s. en stabilitet som er forenlig med anvendelsesbetingelsene.

I det spesielle tilfelle som gjelder alkoholfrie drikker, hvilket representerer hovedanvendelsen for søtningsmidler, er det meget vanskelig å oppnå tilfredsstillende stabilitet, og desto mer på grunn av at noen av disse drikker har den egen-skap at det er sure med en pH som vanligvis er mellom 2,5 og 3,5.

I dokumentene US-patent 3 725 453 og 3 775 460 er det beskrevet søtningsmidler avledet av L-asparaginsyre, med følgende generelle formel:

hvor X er CF., eller CC1- og hvor Y er 4-CN-C..H. , 4-Cl-C^H. , 4-Br-C,H. , 4-F-C,H. eller C..H.-. Søtningspotensen hos noen av

o 4 6 4 6 b

disse forbindelser er blitt bedømt (J. Med. Chem., 1973,

16(2), s. 162-166). For eksempel har forbindelsen med formel (1) (X = CF_, og Y = 4-CN-C,H.) en søtningspotens som er lik

■ib 4

3000 ganger søtningspotensen av sakkarose (ved sammenlikning med en 2% løsning av sakkarose):

Forbindelsene med den generelle formel (A) hvor X = CF^

og Y = 4-C1-C..H. , 4-Br-C^H. eller C-H,., har svakere søtnings-b 4 b 4 b b

potens enn forbindelsen med formel (1), som er mellom 12 og 120 ganger sakkaroses søtningspotens.

Videre er det blitt vist at L-aspartylresten i ovennevnte forbindelser kan erstattes 'med sin høyere homolog, L-glutamylresten, uten noen merkbar modifisering av søtningspotensene (Naturwissenschaften, 1981, 68, 143).

Dokumentet JP-A-87-132847 beskriver i generelle vendinger søtningsmidler med den generelle formel

hvor X er CN eller N02 og n er lik 1 eller 2. Den mest aktive forbindelse som er spesifikt beskrevet, med formelen

har svak søtningspotens bedømt til 40 ganger sakkaroses søt-ningspotens .

Dokumentet JP-A-87-132863 beskriver i generelle vendinger søtningsmidler med den generelle formel

hvor X er CF3CO eller CC13C0, Y er H, halogen, CN eller N02og n er lik 1 eller 2, og hvor stjernen viser at aminosyreresten kan ha L- eller DL-konfigurasjon. Bare to forbindelser er spesifikt beskrevet, som er avledet av L-asparaginsyre (n =1) og hvor Y = H og X = CF3CO og CC13C0, og deres søtnings-potenser er henholdsvis 4 0 ganger og 1 gang sakkaroses søt-ningspotens . Dokumentet JP-A-87-252754 beskriver i generelle vendinger søtningsmidler med den generelle formel

hvor X er CN eller N02, R er H eller en C -C1Q-alkyl-, aroma-tisk, alkoksy- eller aryloksy-gruppe, og n er lik 1 eller 2, og hvor stjernen angir at aminosyreresten har L- eller DL-konf iguras jon .

Av de 15 eksempler som er spesifikt beskrevet (Tabell 1), er 14 forbindelser derivater av asparaginsyre, og bare én er et derivat av glutaminsyre. Disse forbindelsers søtnings-potens (SP) (ved sammenlikning med en 5% løsning av sakkarose) er mellom 1 og 720 ganger sakkaroses søtningspotens. Blant disse forbindelser er den som har den høyeste søtningsevne (72 0 ganger sakkaroses søtningsevne) avledet av L-asparaginsyre og har formelen

Den eneste beskrevne forbindelse som er avledet av L-glutaminsyre, har meget svak søtningsevne i størrelsesordenen 2 ganger sakkaroses søtningspotens, hvilket utelukker en hver mulighet for industriell anvendelse.

I dokumentet EP-A-0 338 946 er det foreslått en ny familie av søtningsmidler med den generelle formel

hvor R er en mettet eller umettet, acyklisk, cyklisk eller blandet hydrokarbongruppe som inneholder 5-13 karbonatomer, R' er en 4-cyanofenyl-, 2-cyanopyrid-5-yl- eller 2-cyanopyrimi-din-5-yl-gruppe og n er lik 1 eller 2. Dette dokument er illustrert med 25 eksempler (Tabell 2). Én av de foretrukkede forbindelser i dette dokument har en søtningsevne på 10 0 0 ganger sakkaroses søtningspotens og har følgende formel:

Følgelig har bare et begrenset antall forbindelser som er beskrevet innenfor teknikkens stand, en fordelaktig søtnings-evne .

Videre har alle disse forbindelser den hovedulempe, uttrykt ved anvendelsen av dem som søtningsmidler, at de har dårlig stabilitet i vandig løsning (d.v.s. under de normale anvendelsesbetingelser for syntetiske søtningsmidler), hvilket i betydelig grad begrenser anvendelsen av dem i industriell målestokk, eller til og med gjør det umulig.

Formålet med den foreliggende oppfinnelse er følgelig å tilveiebringe en ny familie av søtningsmidler, avledet av L-asparaginsyre eller L-glutaminsyre, som har utmerkede smaks-egenskaper forbundet med en meget høy søtningsevne på opp til mer enn 20 000 ganger sakkaroses søtningsevne.

Et ytterligere formål med den foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe en ny familie av søtningsmidler med høy stabilitet og som er forenlig med kravene til industriell anvendelse .

Den foreliggende oppfinnelse angår således et nytt søt-ningsmiddel med følgende generelle formel:

hvor:

R er en acylgruppe med formelen

hvor:

R1er et metyl-, etyl-, propyl-, isopropyl-, fenyl-, metoksy-, etoksy-, trihalogenmetyl-, klor- eller klormetyl-radikal;

R2er et hydrogenatom eller et metyl-, etyl- eller metoksy-radikal;

eller R.^ og R2, sammen med det karbonatom som de er bundet til, danner en cykloalkylgruppe med 3-6 karbonatomer; og R3er et alkylradikal med 3-11 karbonatomer, et alkenylradikal med 3-7 karbonatomer, et cykloalkylradikal med 3-7 karbonatomer, et fenylradikal, et alkoksyradikal med 3-10 karbonatomer, et cykloalkoksyradikal med 3-6 karbonatomer, hvor de to nabostillinger til karbon 1 knyttet til oksygenet, hver kan være substituert med 1 eller 2 metylgrupper eller et fenoksyradikal;

n er lik 1 eller 2; og

R' er en gruppe med formelen

hvor Y og Z, som er identiske eller forskjellige, er N eller CH, og hvor X er valgt fra gruppen som består av CN, NC>2, Cl, CF3, COOCH3, COCH3, C0CF3, CONH2, CON(CH3)2, S02CH3, N3 og H; og dens fysiologisk tilfredsstillende salter.

Innenfor rammen av den foreliggende oppfinnelse omfattes alle de mulige diastereoisomerer av forbindelsen med formel (I) så vel som blandinger av disse.

I den generelle formel (I) er en trihalogenmetylgruppe fortrinnsvis en trifluormetyl- eller triklormetylgruppe.

Videre kan alkyl-, alkenyl- eller alkoksygruppene ha rettlinjet eller forgrenet kjede.

Et alkylradikal med 3-11 karbonatomer er for eksempel en propyl-, isopropyl-, butyl-, pentyl-, isopentyl-, heksyl-, isoheksyl-, neoheksyl-, 2,2-ditert.-butyletyl- eller 3,3-ditert. -butylpropylgruppe.

Et alkenylradikal med 3-7 karbonatomer er for eksempel en propenyl-, butenyl-, isopentenyl-, isoheksenyl- eller neo-heptenylgruppe.

Et alkoksyradikal med 3-10 karbonatomer er for eksempel en propoksy-, isopropoksy-, butoksy-, pentoksy-, heksyloksy-, isoheksyloksy-, neoheptyloksy-, etylpropylmetoksy-, dipropyl-metoksy-, ditert.-butylmetoksy- eller ditert.-butyletoksy-gruppe.

Et cykloalkylradikal med 3-6 karbonatomer, hvor de to nabostillinger til karbon 1 knyttet til oksygenet, hver kan være substituert med 1 eller 2 metylgrupper, er for eksempel en cyklopropyl-, cyklobutyl-, 2,2,4,4-tetrametylcyklobutyl-, cyklopentyl-, 2,2,5,5-tetrametylcyklopentyl-, cykloheksyl-, 2,6-dimetylcykloheksyl- eller 2,2,6,6-tetrametylcykloheksyl-gruppe.

En foretrukket utførelsesform er følgende:

R et metyl-, etyl-, fenyl-, metoksy-, etoksy-, trifluormetyl-, klor- eller klormetylradikal;

R2er et hydrogenatom eller et metyl- eller etylradikal; eller R og Rp, sammen med det karbonatom som de er bundet til, danner en cyklopropyl-, cyklobutyl- eller cyklopentyl-gruppe; og

R3er et normal-alkylradikal med 3-5 karbonatomer, et forgrenet alkylradikal med 3-7 karbonatomer, et alkenylradikal med 3-7 karbonatomer, et cykloalkylradikal med 3-6 karbonatomer, et fenylradikal, et fenyletyl- eller et alkoksyradikal med 3-6 karbonatomer, et cykloalkoksy-radikal med 3-6 karbonatomer eller et fenoksyradikal;

idet og n og R' er som definert ovenfor.

Søtningsmidlet ifølge oppfinnelsen er særlig kjennetegnet ved at: R. er valgt fra gruppen som består av CH_ , C_H,_, C,.H,_ og CHo0; 1 3Zb o b 3 R2er valgt fra gruppen som består av H og CH^;

eller R^og , sammen med det karbonatom som de er bundet til, danner en cyklopropylgruppe; og

R3er valgt fra gruppen som består av CH3(CH2)2, CH3(CH2)3,<CH>3(CH2)4, (CH3) 2CH(CH2) 2, c-CgH^, CgH5, c-CgH 0 og C^O.

Spesielt er søtningsmidlet ifølge oppfinnelsenkarakterisert vedat: R er valgt fra gruppen som består av CH3og C2H5;

R2er H eller CH3;

R3er valgt fra gruppen som består av CH3(CH2)3, CH3(C<H>2)4,c-<C>6<H>11° °9 C6<H>5°-

Alle søtningsmidlene som er definert på denne måte, har høy søtningsevne som vanligvis er minst lik søtningsevnen hos forbindelsene innenfor teknikkens stand som har de mest intense søtningsevner.

Oppfinnelsen er basert på den fullstendig uvéntede oppda-gelse som viser at tilstedeværelse av en 2-substituert acylgruppe R i forbindelser som er avledet av L-asparaginsyre eller L-glutaminsyre, resulterer i en betydelig økning i slike forbindelsers søtningsevne.

Videre er det blitt observert at søtningsintensiteten av forbindelsene ifølge oppfinnelsen varierer ifølge konfigurasjonen av acylgruppen R (når R^, R2og R3er forskjellige radikaler).

Når for eksempel R^er en metylgruppe og R2er et hydrogenatom, er det i det tilfelle hvor R3er en butylgruppe, funnet at søtningsevnen av forbindelsene hvor acylgruppen har (S)-konfigurasjon, er høyere enn søtningsevnen av de tilsvarende forbindelser hvor acylgruppen har (R)-konfigurasjon. Når R3er en fenoksygruppe, er søtningsevnen hos forbindelsene hvor acylgruppen har (R)-konfigurasjon, i motsetning til dette tydelig høyere enn søtningsevnen av de tilsvarende forbindelser hvor acylgruppen har (S)-konfigurasjon.

Det er av denne grunn forbindelsene med formel (I) hvor acylradikalet R har følgende konfigurasjon:

hvor R3er som definert ovenfor, utgjør en meget fordelaktig klasse av forbindelser ifølge oppfinnelsen.

Det er også blitt observert at blant disse forbindelser har de som er avledet av L-glutaminsyre, en merkbar stabilitet som er forenlig med de strengeste industrielle krav, særlig kravene ved fremstilling av alkoholfrie drikker.

Således viser derivatene ifølge oppfinnelsen med formel (I) hvor n er lik 2, seg å være spesielt fordelaktige og utgjør en foretrukket underfamilie av forbindelser ifølge oppfinnelsen.

Det er også blitt observert at forbindelsene med formel (I) hvor radikalet R' er en gruppe med formelen

har spesielt høy løselighet og søtningsintensitet på grunn av tilstedeværelse av det polare nitrogenatom i ringen, idet forbindelsene hvor X er CN, er foretrukket.

Det foreligger av denne grunn også en annen foretrukket klasse av forbindelser ifølge oppfinnelsen som er representert ved følgende generelle formel:

hvor R^er et hydrogenatom eller en metylgruppe, og R^er som definert ovenfor.

Søtningsmidlene i denne klasse har ytterst høye søtnings-evner, spesielt når R3er en butyl- eller fenoksygruppe.

De nåværende foretrukkede forbindelser ifølge oppfinnelsen er således som følger: N-[(S)-2-metylheksanoyl]-alfa-L-glutamyl-5-aminopyridin-2- N-(2,2-dimetylheksanoyl)-alfa-L-glutamyl-5-aminopyridin-2-karbonitril med formelen N-[(R)-2-fenoksypropanoyl]-alfa-L-glutamyl-5-aminopyridin-2-karbonitril med formelen

Vanligvis skjelnes forbindelsene ifølge oppfinnelsen fra forbindelsene bekrevet ifølge teknikkens stand ved en tydelig høyere søtningsevne, som kan være opp til mer enn 100 (ett hundre) ganger større. For eksempel har en del forbindelser ifølge oppfinnelsen søtningsevner som kan være opp til mer enn 2 0 00 ganger søtningsevnen av sakkarose; disse er mye mer intense enn forbindelsene ifølge teknikkens stand, hvis søt-ningsevner er meget tydelig lavere i gjennomsnitt.

Som tidligere nevnt, har forbindelse (1) beskrevet i dokumentene US-A-3 725 453 og 3 775 460 en søtningsevne som er 3000 ganger sakkaroses søtningsevne, forbindelse (2) omtalt i dokumentet JP-A-87-132847 har en søtningsevne på bare 40 og forbindelsene (3) og (4) beskrevet i dokumentene JP-A-87-252754 og EP-A-0 338 946 har respektive søtningsevner på 720 og 100 0 ganger sakkaroses søtningsevne.

Således er forbindelsene ifølge teknikkens stand som er de mest fordelaktige ut fra et søtningsevne-synspunkt, 8-30 ganger mindre aktive enn de foretrukkede forbindelser ifølge oppfinnelsen.

Stabiliteten av forbindelsene ifølge oppfinnelsen, spesielt de som inneholder L-glutamylresten, er meget høy og kan i visse tilfeller være ca. tre hundre ganger større enn stabiliteten av forbindelsene ifølge teknikkens stand. Således er man for eksempel ved en akselerert aldrings-undersøkelse

(langvarig oppvarming ved 70°C av en vandig løsning ved pH 3)

blitt i stand til å vise at to forbindelser som er karakteristiske for oppfinnelsen, nemlig forbindelsene (5) og (6), har en halveringstid på ca. 60 (seksti) dager under disse aksele-rerte aldringsbetingelser.

For sammenlikning ble halveringstiden for noen få forbindelser beskrevet innenfor teknikkens stand, vurdert under disse samme standardbetingelser. Således har forbindelse (1) beskrevet i dokumentene US-A-3 725 453 og 3 775 460, en halveringstid på ca. 15 timer, forbindelse (2) omtalt i dokumentet JP-A-87-132847 har en halveringstid på ca. 20 timer, forbindelse (3) beskrevet i dokumentet JP-A-87-252754 har en halveringstid på ca. 8 timer og forbindelse (4) beskrevet i dokumentet EP-A-0 338 946 har en halveringstid på ca. 2 dager. I alle tilfellene er stabiliteten av forbindelsene som er karakteristiske for den foreliggende oppfinnelse, mye høyere, idet halveringstiden'er 30-300 ganger lengre.

Sammenliknet til slutt med det syntetiske søtningsmiddel som på det nåværende tidspunkt anvendes i størst utstrekning, nemlig aspartam (7), hvis søtningsevne er 180 ganger sakkaroses søtningsevne, er de foretrukkede forbindelser ifølge oppfinnelsen opp til mer enn 12 0 ganger søtere, men også opp til 60 ganger mer stabile, idet aspartams halveringstid under disse standardbetingelser bare er 1 dag.

Fig. 1 viser stabilitetskurvene for forbindelsene (1), (2), (3) og (4) ifølge teknikkens stand, to forbindelser som er karakteristiske for oppfinnelsen, (5) og (6), og dessuten aspartam (7).

Konklusjonen er at tilstedeværelse av et 2-substituert acylradikal i søtningsmidlene ifølge oppfinnelsen har den effekt at det gir en iøynefallende økning av søtningsevnen av forbindelsene avledet av L-asparaginsyre eller L-glutaminsyre, og følgelig en betydelig reduksjon i omkostningene ved dem. Dette er koplet med en forøket stabilitet, spesielt for forbindelsene ifølge oppfinnelsen som inneholder L-glutaminsyre.

I begynnelsen var det ikke mulig å tenke ut at innføringen av en acylgruppe substituert i 2-stillingen, eller at, når det gjaldt de foretrukkede forbindelser ifølge oppfinnelsen, valget av L-glutaminsyre ville føre til et slikt resultat, siden, som kjent, en hver modifisering, til og med en ubetydelig, av molekylstrukturen av et søtningsmiddel kan forårsake forringelse både av søtningsaktiviteten og av de tilknyttede egenskaper så som for eksempel stabiliteten.

Søtningsmidlene ifølge den foreliggende oppfinnelse kan tilsettes til hvilket som helst spiselig produkt som det er ønskelig skal gis søt smak, under forutsetning av at de tilsettes i tilstrekkelige andeler til at det ønskede søthetsnivå nås. Den optimale anvendelseskonsentrasjon av søtningsmidlet vil avhenge av forskjellige faktorer så som for eksempel søtningsmidlets søtningsevne, betingelsene ved lagring og anvendelse av produktene, de spesielle bestanddeler i produktene, smaksprofilen for de spiselige produkter og det ønskede søthetsnivå. Hvilken som helst kvalifisert person kan lett bestemme det optimale forhold av søtningsmiddel som må anvendes for oppnåelse av et spiselig produkt, ved utførelse av rutine-sanseoppfattelsesanalyser. Søtningsmidlene ifølge den foreliggende oppfinnelse tilsettes vanligvis til de spiselige produkter i forhold i området fra 10 til 500 mg søtningsmiddel pr. kilo eller pr. liter spiselig produkt, avhengig av forbin-delsens søtningsevne. De konsentrerte produkter vil tyde-ligvis inneholde større mengder søtningsmiddel og vil så fortynnes i henhold til de påtenkte sluttanvendelser.

Søtningsmidlene ifølge den foreliggende oppfinnelse kan tilsettes i ren form til produktene som skal søtes, men på grunn av deres høye søtningsevne, blandes de vanligvis med en hensiktsmessig bærer eller volumøkende middel.

De hensiktsmessige bærere eller volumøkende midler velges med fordel fra gruppen som består av polydekstrose, stivelse, maltodekstriner, cellulose, metylcellulose, karboksymetyl- cellulose og andre cellulosederivater, natriumalginat, pekti-ner, gummiarter, laktose, maltose, glukose, leucin, glycerol, mannitol, sorbitol, natriumbikarbonat, fosforsyre, citronsyre, vinsyre, fumarsyre, benzosyre, sorbinsyre og propionsyre, og natrium-, kalium- og kalsiumsaltene av disse, og ekvivalenter til disse.

De foreliggende søtningsmidler kan anvendes i et spiselig produkt i seg selv, som det eneste søtningsmiddel, eller i form av blandinger av to eller flere søtningsmidler ifølge den foreliggende oppfinnelse. Dessuten kan de foreliggende søt-ningsmidler anvendes i kombinasjon med andre søtningsmidler så som sukkerarter (sakkarose), maissirup, fruktose, søte dipep-tid-derivater (aspartam, alitam), neohesperidin-dihydrochal-kon, hydrogenert isomaltulose, steviosid, L-sukkerartene, glycyrrhizin, xylitol, sorbitol, mannitol, acesulfam-K, sakka-rin og dets natrium-, kalium-, ammonium- og kalsiumsalter, cyklaminsyre og dens natrium-, kalium- og kalsiumsalter, sukralose, monellin, thaumatin og ekvivalenter av disse.

Generelt kan forbindelsene ifølge den foreliggende oppfinnelse fremstilles ved hvilken som helst fremgangsmåte som gir mulighet for dannelse av to amid-bindinger ved alfa-amino-og alfa-karboksylgruppene på L-asparaginsyre (n = 1) eller L-glutaminsyre (n = 2).

Søtningsmidlet med formel (I) som definert ovenfor kan fremstilles ved at følgende forbindelser omsettes med hverand-re i hvilken som helst rekkefølge: på den ene side L-asparaginsyre eller L-glutaminsyre hvor henholdsvis beta- eller gamma-karboksylgruppen er beskyttet, hvis hensiktsmessig, og

på den annen side:

- en syre med formelen

eller dens syreklorid; og - et amin med formelen HpN-R'; - idet R^, R2, R^og R' er som definert ovenfor; under frembringelse av to amidbindinger ved alfa-amino- og alfa-karboksylgruppene på L-asparaginsyre eller L-glutaminsyre ; og hvis hensiktsmessig, omdannes det resulterende produkt til et fysiologisk tilfredsstillende salt så som et natrium-, kalium-, ammonium-, kalsium- eller magnesiumsalt. I denne fremgangsmåte dannes derfor en amidbinding mellom en syre med formelen

eller dens syreklorid, og et amin med formelen eller det dannes en amidbinding mellom en syre med formelen

og et amin med formelen

hvor R.^, R^ t R^ > n og R' i disse formler er som definert ovenfor.

Disse amidbindinger kan frembringes ved flere fremgangs-måter beskrevet i litteraturen. Den rekkefølge som hver av disse bindinger dannes i, avhenger av valget som gjøres av fagfolk på området og av de spesielle teknikker som velges. Således kan amid-kondenseringsreaksjonen for en karboksylsyre med et amin utføres enten i nærvær av et egnet dehydratise-ringsmiddel så som karbodiimid, og særlig med N,N'-dicyklo-heksylkarbodiimid, eller ved aktivering av én av de to reak-tanter, d.v.s. aminet eller karboksylsyre-reaktanten. I dette tilfelle kan karboksylgruppen aktiveres ved forskjellige metoder, blant hvilke de som innebærer syntese av et blandet anhydrid, syreklorid, azid eller aktivert ester-mellomprodukt (så som for eksempel en ester av paranitrofenol eller av N-hydroksysuksinimid) spesielt kan angis.

I det spesielle tilfelle som gjelder L-asparaginsyre eller L-glutaminsyre, kan det noen ganger vise seg nødvendig å beskytte beta- eller gamma-karboksylgruppen i sidekjeden før amid-kondenseringsreaksjonen utføres. For dette formål er flere beskyttende grupper for karboksylgruppen beskrevet i litteraturen. Beskyttelse i form av en ester er det mest vanlige, mer spesielt i form av av en tert.-butylester eller en benzylester.

I visse tilfeller kan beskyttelse av denne karboksylgruppe ikke desto mindre unngås ved at det dannes et indre anhydrid mellom på den ene side alfa-karboksylgruppen og på den annen side beta- eller gamma-karboksylgruppen i L-aspara-ginsyren eller L-glutaminsyren ifølge likningen

idet det er mulig at alfa-aminogruppen enten kan omdannes til et salt (for eksempel hydrokloridet, sulfatet eller benzensul-fonatet) eller beskyttes ved en beskyttende gruppe. For dette formål er tallrike beskyttende grupper for alfa-aminogruppen beskrevet i litteraturen, så som for eksempel trifluoracetyl, benzyloksykarbonyl eller tert.-butoksykarbonyl.

En annen teknikk som gjør det mulig å unngå beskyttelse av denne beta- eller gamma-karboksylgruppe, består av at amidkondenseringsreaksjonen utføres i vandig løsning, i hvilket tilfelle aktivering utføres ved at karboksylsyren (R1R2R3)CCOOH omdannes til karboksylsyrekloridet. Det er da meget fordelaktig å utføre reaksjonen i et basisk medium i en blanding av vann og tetrahydrofuran. Det basiske middel er fortrinnsvis NaHC03, Na2C03, NaOH eller KOH. Eksempler som kan nevnes, er følgende reaksjon, som gir én av forløperne for forbindelsene ifølge oppfinnelsen: eller følgende reaksjon som gir forbindelsene ifølge oppfinnelsen direkte:

Søtningsmidlene ifølge oppfinnelsen kan også omdannes til salter med fysiologisk tilfredsstillende uorganiske eller organiske baser, hvilket har den effekt at oppløsningshastig-heten av dem i vandig løsning forbedres i betydelig grad. Disse forbindelser omdannes med fordel til natrium-, kalium-, ammonium-, kalsium- eller magnesiumsalter. Disse salter kan fremstilles etter konsentrering av en vandig løsning som inneholder forbindelsen ifølge oppfinnelsen og det valgte basiske reagens, så som for eksempel NaOH eller Na2C03når det gjelder natriumsalter.

Rensingen av forbindelsene ifølge oppfinnelsen, i deres syre- eller saltform, utføres ved standardteknikkene så som omkrystallisering eller kromatografering. Deres struktur og renhet ble kontrollert ved de vanlige teknikker (tynnsjikt-kromatografi, høy-ytelses-væskekromatografi (HPLC), infrarød spektrometri, nukleærmagnetisk resonans, elementæranalyse).

Søtningspotensen for forbindelsene beskrevet i eksemplene ble vurdert av en gruppe på åtte erfarne personer. Dette utføres ved at smaken av forbindelsene i vandig løsning sam-menliknes ved variable konsentrasjoner, med en 2%, 5% eller10% referanseløsning av sakkarose. Søtningsevnen til testforbindelsen sammenliknet med sakkarose svarer da til vektforhol-det mellom forbindelsen og sakkarose med hensyn til lik søt-ningsintensitet, d.v.s. når den søte smak av løsningen av testforbindelsen og referanseløsningen av sakkarose av et flertall av mennesker anses for å ha samme søtningsintensitet.

Stabiliteten av forbindelsene ifølge teknikkens stand og forbindelsene ifølge oppfinnelsen måles ved anvendelse av høy-ytelses-væskekromatograf i (HPLC) for bestemmelse av mengden produkt som er tilbake etter akselerert aldring i et surt medium (fosfatbuffer ved pH 3) og ved høy temperatur (70°C). Under disse forsøksbetingelser gjør måling av halveringstiden (tiden som svarer til 50% forringelse) det mulig å vurdere den potensielle stabilitet av forbindelsene undersøkt på denne måte. En forbindelse med liten stabilitet vil ha en meget kort halveringstid på bare noen få timer, mens en meget stabil forbindelse vil ha en halveringstid på flere titalls dager, som for eksempel er tilfellet for forbindelsene (5) og (6) ifølge oppfinnelsen, som har en halveringstid på ca. 60 dager (fig. 1).

Måten som oppfinnelsen kan utføres på og de fordeler som fås herved, vil bli mer tydelig ved de følgende ikke-begren-sende eksempler.

EKSEMPLER

Blant de forskjellige mulige preparative teknikker for oppnåelse av forbindelsene ifølge oppfinnelsen, består én av de foretrukkede teknikker av å kondensere et aminoderivat med formelen

med en karboksylsyre som er blitt aktivert på forhånd i form av karboksylsyrekloridet. Karboksylsyren er enten kommersielt tilgjengelig eller fremstilles ved fremgangsmåtene beskrevet i litteraturen (for eksempel J. Amer. Chem. Soc. 1970, 12, 1397).

Aminoderivatet kan med fordel fremstilles ved fremgangsmåten beskrevet i J. Med. Chem. 1973, 16, 163, ut fra L-asparaginsyre eller L-glutaminsyre og et amin H2N-R', idet dette sistnevnte amin vanligvis er kommersielt tilgjengelig eller fremstilles ved fremgangsmåtene beskrevet i litteraturen (for eksempel: Khim. Geterotsikl. Soedin., 1974, 12, 1645; Khim. Geterotsikl. Soedin., 1982, 11, 1545; Collect. Czech. Chem. Commun., 1975, 40, 1384).

1. Syntese av N-[(S)-2-metylheksanoyl]-alfa-L-glutamyl-5-aminopyridin-2-karbonitril:

For fremstilling av denne forbindelse tilsettes en løs-ning av 1,2 g (6,008 mol.) (S.)-2-metylheksanoylklorid (fremstilt ved omsetting av fosforpentaklorid med (S)-2-metylhek-sansyre, oppnådd ved fremgangsmåten beskrevet i J. Biol. Chem. 1926, 70, 211; samme sted, 1932, 98, 1, og Chem. Pharm. Bull. 1979, 27, 747) i 30 cm vannfritt tetrahydrofuran, dråpevis til en løsning av 1 g (0,004 mol) alfa-L-glutamyl-5-aminopyri-din-2-karbonitril (fremstilt ifølge J. Med. Chem. 1973, 16,163) og 3,4 g (0,04 mol) NaHC03i 3 0 cm<3>vann. Etter omrøring i 15 minutter ved 20°C, fjernes tetrahydrofuranet under vakuum, og den gjenværende vandige løsning surgjøres til pH 2-3med en 6 N løsning av HC1, hvilket gir en utfeining av 1 g N-[(S)-2-metylheksanoyl]-alfa-L-glutamyl-5-aminopyridin-2-karbonitril (utbytte 69%, smeltepunkt 146°C, i amorf tilstand) etter filtrering og findeling i heksan.

Denne forbindelses søtningsevne svarer på vektbasis omtrent til 20 000 (tyve tusen) ganger sakkarosens søtnings-evne ved sammenlikning med en 2% løsning av sakkarose, 15 000 (femten tusen) ved sammenlikning med en 5% løsning av sakkarose og 10 000 (ti tusen) ved sammenlikning med en 10% løsning av sakkarose; med andre ord har under disse betingelser en vandig løsning på 10 mg/l av forbindelsen en intenst søt smak lik smaken av en 10% løsning av sakkarose, som svarer til de søtningsintensiteter som vanligvis anvendes ved matvarelaging.

Stabiliteten av denne forbindelse er utmerket. En vurde-ring utført ved akselerert aldring under standardbetingelsene beskrevet ovenfor (pH 3, 70°C) tyder på at halveringstiden for forbindelsen under disse betingelser er ca. 60 dager. På grunn av den høye søthet og høye stabilitet, er det derfor mulig å regne med den videste anvendelse av denne forbindelse i matvareprodukter.

2. Syntese av N-(2,2-dimetylheksanoyl)-alfa-L-glutamyl-5-aminopyridin-2-karbonitril:

Denne forbindelse fås ut fra 2,2-dimetylheksanoylklorid (fremstilt ved omsetting av fosforpentaklorid med 2,2-dimetyl- heksansyre, oppnådd ved fremgangsmåten beskrevet i J. Amer. Chem. Soc. 1970, 12, 1397) og alfa-L-glutamyl-5-aminopyridin-2-karbonitril, ved fremgangsmåten beskrevet i det foregående eksempel (utbytte 60%, smeltepunkt 138°C, i amorf tilstand).

Søtningsevnen til denne forbindelse svarer omtrent, på vektbasis, til 22 000 (tjueto tusen) ganger sakkaroses søt-ningsevne ved sammenlikning med en 2% løsning av sakkarose, 15 000 (femten tusen) ved sammenlikning med en 5% løsning av sakkarose og 14 000 (fjorten tusen) ved sammenlikning med en 10% løsning av sakkarose.

Stabiliteten av denne forbindelse er også utmerket, med en halveringstid vurdert under standardbetingelsene (pH 3, 70°C) på ca. 70 dager. Som i det foregående eksempel, er det derfor mulig å regne med anvendelse av denne forbindelse i matvareprodukter.

3. Syntese av N-[(R)-2-fenoksypropanoyl]-alfa-L-gluta-myl-5-aminopyridin-2-karbonitril:

Denne forbindelse fås ut fra (R)-2-fenoksypropanoylklorid (oppnådd ifølge Nouv. J. Chim., 1982, 10, 685; Chem. Ber. 1984, 117, 3457; J. Chem. Soc. C. 1968, s. 1317; Ark. Kemi 1952, 4, 325) og alfa-L-glutamyl-5-aminopyridin-2-karbonitril ved fremgangsmåten beskrevet i det foregående eksempel (utbytte 40%, smeltepunkt 110°C, i amorf tilstand).

Søtningsevnen til denne forbindelse svarer på vektbasis omtrent til 25 000 (tjuefem tusen) ganger sakkaroses søtnings-evne ved sammenlikning med en 2% løsning av sakkarose. Dens stabilitet, vurdert under de samme standard-forsøksbetingelser (pH 3, 70°C) er også meget høy etter ca. 60 dager, hvilket også gjør det mulig å regne med meget vid anvendelse av denne forbindelse i matvareprodukter.

4. Syntese av N-[(S)-2-metylheksanoyl]-alfa-L-glutamyl-4-aminofenylkarbonitril:

57,6 cm<3>(0,408 mol) trifluoreddiksyreanhydrid tilsettes dråpevis til 30 g (0,408 mol) L-glutaminsyre. Blandingen oppvarmes i 2 timer ved 70°C. Etter fjerning av trifluored-diksyre under vakuum, findeles det således oppnådde oljeaktige residuum i en etyleter-heksan-blanding. Det oppnådde N-trifluoracetyl-L-glutaminsyreanhydrid anvendes direkte i neste trinn.

En blanding av 3 0 g (0,13 3 mmol) av det således oppnådde anhydrid, og 15,6 g (0,133 mol) 4-aminobenzonitril, i 100 cm tetrahydrofuran, omrøres i 12 timer ved 4 0°C. Tetrahydrofuranet fjernes under vakuum, og deretter oppløses det således oppnådde residuum i 200 cm 3 av en 5% løsning av Na^CC- , og den resulterende løsning vaskes med metylenklorid (3 x 100 cm 3) og blir så surgjort til pH 2-3 med en 6 N løsning av HC1. Den således oppnådde utfeining filtreres, vaskes med noen cm<3>vann og tørkes, hvorved man får 27 g (utbytte 6 0%) av en blanding av alfa- og gamma-L-glutamyl-4-aminofenylkarbonitril-isomerer. Alfa-isomeren fås separat etter omkrystallisering i en etanol-heksan-blanding (150-90). Det fås 15 g N-trifluoracetyl-L-glutamyl-alfa-4-aminofenylkarbonitril (sluttutbytte 33%, smeltepunkt 197°C).

En løsning av 2,5 g (7,28 mmol) av denne forbindelse i 25 cm 3 av en 12,5% vandig løsning av ammoniakk omrøres i 4 timer ved 20°C. Etter konsentrering under vakuum, vaskes det resulterende faststoff med etylacetat (2 x 50 cm ) og tørkes deret ter. Det fås 1,5 g alfa-L-glutamyl-4-aminofenylkarbonitril (utbytte 90%, smeltepunkt 160°C).

For fremstilling av N- [ (S)-2-metylheksanoyl]-alfa-L-glutamyl-4-aminofenylkarbonitril, tilsettes 1,2 g (0,008 mol)

(S)-2-metylheksanoylklorid (oppnådd ved omsetting av fosforpentaklorid med den tilsvarende syre) i 30 cm<3>vannfritt tetrahydrofuran, dråpevis til en løsning av 1 g (0,004 mol) alfa-L-glutamyl-4-aminofenylkarbonitril fremstilt i henhold til fremgangsmåten beskrevet ovenfor, og 3,3 g NaHCO^i 30 cm<3>vann. Etter omrøring i 15 minutter ved 20°C, fjernes tetra-hydrof uranet under vakuum, og den gjenværende vandige løsning surgjøres til pH 2-3 med en 6 N løsning av HCl, hvilket gir en utfelning av 1 g N-(S)-2-metylheksanoyl-alfa-L-glutamyl-4-aminofenylkarbonitril (utbytte 69%, smeltepunkt 143°C, i amorf tilstand) etter filtrering og findeling.

Denne forbindelses søtningsevne svarer omtrent, på vektbasis, til 9000 (ni tusen) ganger sakkaroses søtnings-evne ved sammenlikning med 2% sakkaroseløsning. Stabiliteten av denne forbindelse er utmerket. Dens halveringstid, vurdert under de betingelser som er beskrevet tidligere (pH 3, 70°C), er over 6 0 dager.

Oppsummeringstabell 3 nedenfor viser ved eksempler en liste over noen få forbindelser oppnådd ved forsøksprotokoller lik dem som er beskrevet ovenfor, som fagfolk på området lett vil finne, sammen med deres relative søtningsevne (SP), vurdert på vektbasis, sammenliknet med en 2% vandig løsning av sakkarose. Når gruppene R^, R2og R^er forskjellige, er konfigurasjonen av det asymmetriske karbon som de er bundet til (karbon merket med en stjerne), betegnet i henhold til de vanlige regler for stereokjemi under anvendelse av R/S-systemet: R, S eller, når begge konfigurasjoner er tilstede i samme forbindelse, RS.

STABILITETSUNDERSØKELSE

Den tilknyttede fig. 1 viser en sammenlikningsundersø-kelse av nedbrytningskurvene for noen få forbindelser ifølge teknikkens stand, aspartam (det syntetiske søtningsmiddel som anvendes i størst utstrekning) og noen få forbindelser ifølge oppfinnelsen, og denne undersøkelse består av akselerert aldring av løsningen av dem i surt medium (pH 3) ved oppvarming ved 70°C.

Kurver (1) - (4) viser den hurtige nedbrytning under disse betingelser av forbindelsene med formlene (1) - (4) beskrevet i den forannevnte teknikkens stand. Kurven for forbindelsene (5) og (6) er på den annen side karakteristisk for den høye stabilitet av forbindelsene ifølge oppfinnelsen, spesielt slike som inneholder L-glutaminsyre. Endelig viser kurve (7) den forholdsvis lave stabilitet av aspartam, hvis halveringstid under disse samme undersøkelsesbetingelser bare er ca. 1 dag.

Claims

1. Søtningsmiddel, karakterisert vedat det har den generelle formel

hvor: R er en acylgruppe med formelen hvor: R^er et metyl-, etyl-, propyl-, isopropyl-, fenyl-, metoksy-, etoksy-, trihalogenmetyl-, klor- eller klormetyl-radikal; R^er et hydrogenatom eller et metyl-, etyl- eller metoksy-radikal; eller R^ og R^, sammen med det karbonatom som de er bundet til, danner en cykloalkylgruppe med 3-6 karbonatomer; og R^er et alkylradikal med 3-11 karbonatomer, et alkenylradikal med 3-7 karbonatomer, et cykloalkylradikal med 3-7 karbonatomer, et fenylradikal, et alkoksyradikal med 3-10 karbonatomer, et cykloalkoksyradikal med 3-6 karbonatomer, hvor de to nabostillinger til karbon 1 knyttet til oksygenet, hver kan være substituert med 1 eller 2 metylgrupper eller et fenoksyradikal; n er lik 1 eller 2; og R' er en gruppe med formelen hvor Y og Z, som er identiske eller forskjellige, er N eller CH, og hvor X er valgt fra gruppen som består av CN, N02, Cl, CF3, COOCH3, COCH3, COCF3, CONH2, CON(CH3)2, SC>2CH3, N3og H; og dens fysiologisk tilfredsstillende salter.

2. Søtningsmiddel ifølge krav 1, karakterisert vedat: R.^ et metyl-, etyl-, fenyl-, metoksy-, etoksy-, trifluormetyl-, klor- eller klormetylradikal; R2er et hydrogenatom eller et metyl- eller etylradikal; eller R1og R2, sammen med det karbonatom som de er bundet til, danner en cyklopropyl-, cyklobutyl- eller cyklopentyl-gruppe; og R3er et normal-alkylradikal med 3-5 karbonatomer, et forgrenet alkylradikal med 3-7 karbonatomer, et alkenylradikal med 3-7 karbonatomer, et cykloalkylradikal med 3-6 karbonatomer, et fenylradikal, et fenyletyl- eller et alkoksyradikal med 3-6 karbonatomer, et cykloalkoksy-radikal med 3-6 karbonatomer eller et fenoksyradikal; idet og n og R' er som definert ovenfor.

3. Søtningsmiddel ifølge krav 1,karakterisert vedat R.^ er valgt fra gruppen som består av CH3, C^ H.^, CgH5og CH30; R2er valgt fra gruppen som består av H og CH3; eller R.^ og R2, sammen med det karbonatom som de er bundet til, danner en cyklopropylgruppe; og R3er valgt fra gruppen som består av CH3(CH2)2, CH3(CH2)3, CH3(CH2)4, (CH3)2<C>H(CH2)2, c-CgH^, CgH5, c-CgH^O og CgHj.0.

4. Søtningsmiddel ifølge krav 1,karakterisert vedat R.^ er valgt fra gruppen som består av CH3og C2H^; R2er H eller CH3; og R3er valgt fra gruppen som består av CH3(CH2)3, CH3(CH2)4, c<-C>^<H>,.0 og C._HcO. 6 11 6 5

5. Søtningsmiddel ifølge hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert vedat acylgruppen R er et radikal med konfigurasjonen

hvor R3er som definert ovenfor.

6. Søtningsmiddel ifølge hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert vedatner lik 2.

7. Søtningsmiddel ifølge hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert vedat R' er et radikal med formelen

hvor X er som definert ovenfor.

8. Søtningsmiddel ifølge hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert vedatner lik 2 og R' er et radikal med formelen

hvor X er som definert ovenfor.

9. Søtningsmiddel ifølge hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert vedat X er en CN-gruppe.

10. Søtningsmiddel ifølge hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert vedat det er i form av et natrium-, kalium-, ammonium-, kalsium- eller magnesiumsalt.

11. Søtningsmiddel ifølge krav 1,karakterisert vedat det har formelen

hvor R er H eller CH^, og R^er som definert ovenfor.

12. Søtningsmiddel ifølge krav 11,karakterisert vedat R3er n-butylgruppen.

13. Søtningsmiddel ifølge krav 11,karakterisert vedat R3er fenoksygruppen.

14. Søtningsmiddel ifølge krav 11,karakterisert vedat det er N-[ (S)-2-metyl-heksanoyl]-alfa-L-glutamyl-5-aminopyridin-2-karbonitril.

15. Søtningsmiddel ifølge krav 11,karakterisert vedat det er N-(2,2-dimetyl-heksanoyl)-alfa-L-glutamyl-5-aminopyridin-2-karbonitril.

16. Søtningsmiddel ifølge krav 11,karakterisert vedat det er N-[(R)-2 - fenoksy-propanoyl]-alfa-L-glutamyl-5-aminopyridin-2-karbonitril.