DE1936159A1 - Dipeptide,Verfahren zu ihrer Herstellung und Verwendung der Dipeptide als Suessstoffe - Google Patents

Description

DRJUR-DIPL-CHEM-WALTERBESL

ALFRED HOEPPENER

DR. JUR. DJPL.-CHEM. H.-J. WOLFF

DR. JUR. HANS CHR. BEIL

623 FRANKFURT AM

ADEiONSIiASSE 58

Unsere -ffr. 15 688 ■ ' * 15. Juli 1969

G. D. Searle & Co., Skokie, -111., V.St.A.

Dipeptide^ Verfahren zu ihrer _{Herstellung "undder Dipeptide als Süßstoffe.

DLe vorliegende Erfindung betrifft Verbindungen und neue Gemische, die aufgrund ihres SUßvermögens besonders nützlich sind, Verfahren zu ihrer Herstellung, sowie die Verwendung dieser Verbindungen und Gemische als Süßstoffe.

Die erfindungsgemäßen Verbindungen besitzen die folgende allgemeine Strukturformel

0 0

Il Il

H₂N-GH-C-NH-CH-C-O-(alkyl)

CH₂
C-OH

0 I ■ ' /■ ... CD

in der R ein Wassers toff atom, einen Hydroxyrest oder einen Alkoxyrest mit 1 bis 7 Kohlenstoffatomen bedeu tet, wobei der Alfcylrest 1 bis 7 Kohlenstoffatome ent halt und die stereochemische Konfiguration DL-I2L, L-L, DL-L oder L-DL ist.

Beispiele für die in der vorstehenden Struktur formel dargestellten Alkylreste sind Methyl-, Äthyl-, Propyl-, Butyl-, Pentyl-, Hexyl- oder Heptylreste und deren verzweigtkettigen Isomere.

Si "■""'-. ' . ■ ■■'

Die erfindungsgemäßen Dipeptidderivate sind allein durch die völlig unerwartete Eigenschaft, einen süßen Geschmack zu besitzen, gekennzeichnet. Auf Grund dieser Eigenschaft lassen sich diese Verbindungen ir/vorteil hafter Weise zum'Süßen von eßbaren Stoffen verwenden. Der Ausdrück "eßbare Stoffe", wie er an dieser Stelle und im Rahmen der Beschreibung verwendet wird, bezeichnet alle nicht toxischen Substanzen, die von Menschen oder Tieren in fester oder flüssiger Form konsumiert werden können. Beispiele solcher Substanzen sind Speisen, einschließlich Lebensmittel, Fertigprodukte (prepared food items), Kaugummi und Getränke, liahrungemittelzusätze, einschließlich Geschmacks- und Farbstoffe, sowie den Geschmack verstärkenae Stoffe und pharmazeutische Präparate.

Die Verbindungen der Formel (I) besitzen aufgrund ihrer---physikalischen Form und Stabilität vorteilhafte Eigenschaften als Süßstoffe. Es wurde beispielsweise gefunden, daß eine repräsentative Verbindung der Formel (I), nämlich der L-a-asparaginyl-L-hexahydrophenyl — alaninmethylester, ein kristalliner Stoff ist, der keine

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hygroskopischen Eigenschaften besitzt. Barüberhinaus bedeutet ihre Herkunft aus natürlichen Quellen, d.h. aus natürlich vorkommenden Äminosäuren, daß sie keine toxischen Eigenschaften besitzen. Auf Grund ihrer kristallinen Form, ihrer Wasserlöslichkeit und Beständigkeit lassen sich die Verbindungen der Formel (I) in einer Vielzahl von für die Verwendung als Süßstoffe geeigneten Formen herstellen. Zu den typischen Formen_s in denen sie sich verwenden lassen, gehören: feste Formen* z.B. Pulver, Tabletten, Granulate und Dragees und flüssige Formen, z.B. Lösungen, Suspensionen, Sirups, Emulsionen sowie andere im allgemeinen verwendetes, für die Komoination mit eßbaren Stoffen besonders geeignete Formen. Diese Formen können aus der Verbindung der Formel (I) bestehen; sie können getrennt oder in Verbindung mit nichttoxischen Süßstoffträgern, d»h. aus nichttoxischen, im allgemeinen in Verbindung mit Süßstoffen verwendeten Substanzen, vorliegen. Trägerstoffe sind Flüssigkeiten, beispielsweise Wasser, Äthanol, Sorbit, Glycerin., Zitronensäure, Maisöl, Erdnußöl, Sojaöl, Sesamö!,, Propylen-' glykol, Maissirup (corn syrup), Ahomsirup und flüssiges Paraffin und Feststoffe, z.B. Milchzucker, Cellulose, Stärke, Dextrin und andere modifizierte Stärken, Calciumphosphat und Di- und Tricalciumsulfat geeignet. Offensichtlich unverträglich für die Verwendung mit den Süßstoffen der Formel (I) -wären toxische Trägerstoffe wie Methanol und Dimethylsulfoxid. Ebenfalls geeignet und verträglich sind diese, ein Dipeptid der Formel (I) enthaltenden Gemische in Kombination mit einem bekannten Süßstoff, wie Saccharin oder Cyclamat, wobei diese Kombinationen, als Folge der beobachteten synergistisehen Wirkung , ein erhöhtes Süßungs„yermögen besitzen.

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Nachstehend werden Beispiele für spezifische eßbare Stoffe -aufgeführt",, die sich durch Zusatz einer Verbin-" dung der Formel (I) oder durch eine neue ^-ombination des Dipeptid-Süßmittelgeniischs der Formel (I) mit einem bekannten Süßstoff wie Saccharose, Saccharin oder Gyclamat allein öder in Kombination mit einem.nichttoxischen Süßstoff süßen lassen. Dazu gehören: Früchte, Gemüse, Säfte, Fleischprodukte wie Schinken, Speck, Würstchen, Eierprodukte, Fruchtkonzentrate,"Gelatine, gelatine artige Produkte wie Marmelade, Gelee, Konserven usw.. Milchprodukte wie Eiskrem, Sauermilch (sour cream), Limonadenpulver» Zuckerguß, Sirups einschließlich Melassen» Mais-, Weizen-, Roggen-, Sojabohnen-, Hafer- und Reisprodukte wie Brot, Frühstückskost (cereals), Brei (pasta) und Kuchenteig (cake mixes)»'.Fisch* Käse und Käseprodukte, Nüßfleisch und MuQprodukte, Getränke wie Kaffee, Tee* nientkohlensäurehal tige und kohlensäur ehältige alkohol freie Getränke, Bier, Wein Und, andere Flüssigkeiten, Konfekt, wie Bonboris und Fruchtdrops, Würzen, wie Kräuter und Gewürze (spices and seasonings), geschfflacfcsverstärkende dtoffe, wie Mononatriümglutamat und Kaugummi. Zur wei-

VQTo. -■-.-'■· " .

teren Erläuterung der Art/im Handel erhältliehen Produkten^ bei denen sich der Süßstoff allein oder in Kombination mit bekannten Süßstoff en verwenden läßt, werden genannt: abgepackte Präparatev wie M-atzucker, flüssige Süßstoffe, granulierte Geschmacicsstoffe, mit denen sich nach Mischen mit Wasser nichtkdhlensäurehaltige Getränke zubereiten .lassen, Instand-Pudding, Jnstandkaffee und -"'.-■ tee, Kaffeeaufheller (coffee whiteners), Malzmilchgemische, Lieblingsspeisen (pet food), tierische Produkte (livestock feed), Tabak und verbrauchbare Toiletten:— artikel wie Mundwasser und Zahnpasta, sowie geschützte

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und gesetzlich ungeöchütate pharmazeutische Präparate und andere Produkte der .Mahrungsmittel-, pharmazeutischen und anderer Industrien. Nachstehend wird die Herstellung von vier solcher gesüßten Produkte erläutert.

Kaffee: . ■

Rehydratisierter heißer Brühkaffee wurde solange mit einer Probe L-a-Asparaginyl-L-hexahydrqphenylalanin methylester versetzt, bis der Dipeptidgehalt in der Lösung 0,033 9b betrug. Ein Vergleich mit ähnlich hergestellten, mit Saccharose gesüßten Kaffeelcsungen ergab, daß zur Erzielung dieses ununterbrochenen Süßgrades eine 4 ⁱ/b-ige Saceharpselösung erforderlich war. Folglich zeigte das Dipeptid der Formel (I) in schwarzem Kaffee ein Süßveruiögen, das lbü mal so groß war als das Süßvermögen der Saccnarose.

Pulverförmiges Getränkekonzentrat:

Zur Herstellung des Pulvers wurden 0,05 Teile Zitronensäure, 0,04 Teile künstliches Erdbeeraroma, 0,090 Tei-1e L-a-Asparaginyl-L-hexahydrophenylalani nmethylester und 0,609 Teile Milchzucker gemischt. Das Pulver wurde dann in 100 Teilen Quellwasser gelöst und dann das entstandene Getränk bei Raumtemperatur bewertet. Die Probe wurde mit einer ähnlichen Probe verglichen, die, außer daß der Dipeptidbestandteil durch 9 Teile Saccharose und 0,87 Teile Dextrose ersetzt wurde, wie vorstehend beschrieben, hergestellt wurde. Nach Probieren der Getränke wurde festgestellt, daß beide Proben den gleichen Süßungsgrad aufwiesen. Daraus wurde gefolgert, daß die Verbin-

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dung der Formel (I) in pulverförmigen Konzentraten dieser Art ein Süßvermögen zeigte, das 125 mal so gro'3 war als das Süßvermögen der Saccharose.

• Kohlensäurehaltiger Orangensorudel;

Zur Herstellung eines lagerfähigen Abfüllsirup.R wurden 5,5 ml einer 50 -fc-igen Zi tronerisäurelösung mit 15O ml Wasser gemischt. Darm wurden Z g L-a-Anparaginyl-L-hexahydrotyrosimapthylester in dieser Losun-· gelost und nacheinander 7,Ü2 ml Orangenaroma una 2,7 g iiatri umbenzcat zugesetzt:.. Anschließend wurde das iemisch mit Wasner auf 2uO ml aufgefüllt. 2ö,35 £ Proben des AbfUllsirups wurden in 170,1 g fassende Flaschen geDracht und in jede Flasche· 10ü ml kaltes Leitungswasser gegossen. Zur Erzielun,? der· Sättigung, mit Kohlensäure wurde jede Flasche mit 4 2 ml kaltem kohlensäurehaltiger., abgefüllten Wasser ( 5 VoIumenteile KohlenstoffdioxydJ versetzt. Jeae Flasche wurde mit einem Verschluß versehen und dann der Inhalt gemischt. Bei einem Vergleich der vorstehenden Proben mit Orangensprudei, der eine Sa ccharo sein enge enthielt, die 5Q mal so gro:3 war als der Gehalt der genannten iÄpeptidderivate in den vorstehend genannten Getränken, konnte kein erkennbarer Unterschied in der Süße festgestellt werden.

Süßende Lösungsformulierung:

Es wurden 3,79 1 destilliertes oder entionisiertes Wasser auf 71-82 G erwärmt und mit 9t92 g Benzoesäure und 4,96 g ?Iethyl-p-hydroxybenzoat versetzt. Mach Auflösen dieser Konservierungsmittel wurden weitere 3,79 1

717

tlcstiilier.te.s-o'-'ier entionisiertes Wasser aussetzt, Nach--■ dem. die Löinm.i- au ι' Raumternpercuur abgekühlt ;var, vvui^de mit o, 14 k-r L-o^-Apparaginyl-L-hexaLydropncnyliilaiT-in- -hethylestcr versetzt. Dann wurde die Lösung mit destillierte·., oder ontioniciertem Wasser auf ein Volumen von 9,4o aufgefüllt. Jeder Teelöffel diener süßenden Lösung entsprach etwa 1,6 Teelöffel Zucker,,

Sa wurde gefunden, daü das Süßvermögen der erfindunga- ;remäßen Dipeptidsubstanzen von der Stereochemie der einzelnen Aminosäuren,^:-2.3. der Asparaginsäure, dem Phenylalanin , Tyrosin und Tyrosin-O-alkylather, von .welchen die Peptide hergeleitet werden, abhängt.

Jede der Aminosäuren kann entweder in D oder L^-Porm vorliegen; es wixrde jedoch gefunden, daß die L-L-Isomeren, z.B. L-oi-Asparaginyl-Ir-hexahydrophenylalaninesterderivate, besonders süß sind, während die entsprechenden D-D, D-L und L-D-Isömere es nicht sind. Darüberhinaus weisen L-L-Isomere enthaltende Gemische, d.h. -DL-DL, L-DL, 'oder DL—L-Isomere, dieses Süßyermögen ebenfalls auf.

Die erfindungsgemäßen Süßstoffe sind als Ersatz für Zucker für Diabetiker besonders geeignet. Außerdem fehlt ihnen der unangenehme Nachgeschmack, den solche synthetischen Süßstoffe wie Saccharin und Cyclamat besitzen.

Die neuen Verbindungen der Formel (!) werden geeigneterweise dadurch hergestellt, daß die entsprechenden ungesättigten Verbindungen der allgemeinen Formel

• BAD ORiGINAU

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H₂N-CH-C-NH-GH-C-O-(alkyl)

(ID

in der R und die Alkylreste die vorstehend erwähnte Bedeutung besitzen., unter milden Bedingungen, wie Raumtemperatur und einem Druck von 2 -<· 4 at, mit Wasserstoff und einem geeigneten Hydrierungskatalysator, z.B. 5 % Rhodiumauf Kohle, reduziert werden. Dieses Verfahren wird spezifisch an der bei Raumtemperatür und einem Druck von 3 at stattfindenden Reaktion des L-^-Asparaginyl—L-pheny1aläninmethy1estersmit Wasserstoff und einem Katalysator aus5 % Rhodium auf Kohle unter Erzielung von L-^o<ί■-Asparaginyi-L·-heχahydrophenylalaninmethylester erläutert* ^;

Das nachs tehende Bei spiel dient nur der Erläuterung, nicht aber der Begrenzung der Erfindung. In dem JBeispiel werden, wenn nicht anders angegeben, die Temperaturen in °C und die Stoffmengen in Sewichtsteilen ausgedrückt und die optische Drehung"im Wasser bestimmt* ; > . - -

Beispiel Ii ■ ""■"":_ -.-" -..-■'...■■■'.■ ^:-_'_:':■-■■■■'''■ ^: _: - : ■;: --:_ ^: '.'■■" ■"■"....

Eine Lösung von 7,9 Teilen L-- el-Asparaginyl-L-phenyl!- ;_f

909086/1

alaninmethylester in 250 Teilen 0,1 molarer Essigsäure wurde mit 3 Teilen eines Katalysators von 5 ί° Rhodium auf Kohle versetzt und das Gemisch bei Raumtemperatur und einem Di*uck von 3 at hydriert. Die Reaktion wurde' solange durchgeführt, bis 3 Moläquivalente Wasserstoff absorbiert waren. Der Katalysator wurde durch Filtration entfernt und das FiItrat unter vermindertem Druck in einem Wasserbad bei einer Temperatur von 40 G konzentriert. Das so entstandene Öl wurde zweimal in' wasserfreiem Äthanol gelöst und dann das Äthanol abdestilliert. Das verbleibende Öl wurde mit* Diäthyläthe-r verrührt, wobei ein Feststoff erhalten wurde, der unter Vakuum getrocknet wurde. Auf diese Weise wurde L^a-Asparaginyl-L-hexahydrophenylalaninmethylester als kristalliner Stoff erhalten, der unter Schäumen bei etwa 130-137 C schmolz. Die Verbindung wurde durch eine optische Drehung bei etwa -13»5° weiter gekennzeichnet.

Durch Substitution des vorstehend verwendeten Phenylalaninderivats durch 4 Teile L-a-Asparaginyl-L-tyrosinmethylester wurde nach in gleicher Weise durchgeführter Hydrierung L-a-Asparaginyl-L-hexahydrotyrosinmethylester erhalten, das unter Schäumen (effervescence) bei etwa 101 bis 135°C schmolz und das durch eine optische Drehung bei -12,5° weiterhin gekennzeichnet wurde.

Durch Substitution des in dem vorstehend im einzelnen beschriebenen Verfahren verwendeten L-a-Asparaginyl-L-phenylalaninmethylester durch den geeigneten Ausgangsstoff der Formel (II) wurde in ähnlicher Weise nach Durchführung der Hydrierung das nachstehende Produkt der Formel (I) erhalten;

ffe\

- ίο -

L-a-Asparaginyl-L-hexahydrophenylalaninäthylester, L-a-Asparaginyl-L-hexahydro-O-methyl tyrosinmethyl est er, L-a-Asparaginvl-I-hexahydrophenylalaninpropylester, Ι-α-Asparaginyl-L-hexahydro-ü-butyltyroπιnäthylester.

β es/17β

Claims (1)

1. - 11 - ■ ■ , ■ ■

   Patentansprüche:

   / 1} Dipe

   Dipeptide der allgemeinen Formel

   F I

   !!pN-^IT-C-NU-GH-C-^-(alkyl)

   ■Γ-;

   in der R eine Hydroxy-Gruppe oder eine Alkoxy-Gruppe mit eins bis sieben Kohlenstoffatomen bedeutet und der Alkylrest eins bis sieben Kohlenstoffatome enthält ; und dviren stereocheinisehe Konfiguration DL-DL , L-L, DL-L oder L-DL ist. / -

   ?. ImArAsparaginyl-L-hexahydrotyrosin-methylestQr.'.

   ~\. L~j(^AsparaiTinyl-.L-hexahydro-0-methyltyrosin-methylester.

   4. L-'.A-Äsparaginyl-L-hexahydro-C-butyltyrosiri-äthylester.

   5. Verfahren aur Herstellung der Dipeptide nach Anspruch .1-4, dadurch gekennzeichnet, daß man die entsprechende ungesättigte Verbindung der allgemeinen Formel

   BAD ORIGINAL §09886/1766

   E:

   -iW-CH-C-O-

   (alkyl)

   COH Ö

   mit 'Wasserstoff und einem geeigneten Hydrierungskatalysator reduziert,

   6. Verfahren nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß man als Hydrierungskatalysator einen Katalysator aus 5 '/> Rhodium auf Kohle verwendet.

   7. Verwendung der Dipeptide der allgemeinen Formel

   H₂N-CH-C-NH-CH-C-O-(alkyl) CH,

   '2

   COH

   OH,

   in der R ein'Tasserstoff aton, eine Ilydroxygruppe oder eine Alkoxygruppe mit eins "bis sieben Kohlenstoff atomen .-bedeutet und der Alkylrast eins "bis sieben Schienstoffatome

   909886/17$$

   enthält und die stereochemische Konfiguration DL-DL, L-L DL-L oder L-DL ist, als Mittel zum Süßen von eßbaren Stoffen, als wirksamer Bestandteil bei der Herstellung von Süßstoffgemischen, die neban diesem Dipeptid einen nicht-toxischen Süßstoffträger enthalten, oder als wirksamer Bestandteil in gesüssten Fertigprodukten zur Anwendung in eßbaren Stoffen.

   8,- Anwendungsform nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß man als Dipeptid L-olrAsparaginyl-L-hexahydrophenylalanin-methylester verwendet.

   9. Anwendungsform nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß man als Dipeptid L-c(-Asparaginyl-L-hexahydrotyrosinmethylester verwendet.

   10.Süßstofferzeugnis bestehend aus einem Dipeptid der allgemeinen Formel ■

   0 . 0

   Il L-

   H₂N-CH-C-NH-CH-C-O-(alkyl) · COH

   in der R ein Wasserstoffatom, eine Hydroxygruppe oder eine Alkoxygruppe mit eins bis sieben Kohlenstoffatomen bedeutet und der Alkylrest eins bis sieben Kohlenstoffatome enthält und die stereochemische Konfiguration DL-DL, L-L, DL-L oder L-DL ist, und einem nicht-toxischen

   909886/1765

   Süßstoffträger und / oder einem eßbaren Stoff.

   1!,Süßstofferzeugnis nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Dipeptid L-^-Asparaginyl- L-hexahydrophenylalanin-methylester ist,

   12.Süßstofferzeugriis nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Dipeptid L-oL-Asparaginyl-L-hexahydrotyrosinmethylester ist.

   13.3üßstofferzeu/mis nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Dipeptid L-oC-Asparaginyl-L-hexahydrophenylalaninäthylester ist.

   14.Süßstofferzeugnis nach'Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Dipeptid L-oGrAsparagihyl-L-hexahydro-O-methyltyrosin-methylester ist. ■"■■-■

   15.Süßstofferzeugnis nach Anspruch 10, dadurch gekennzGichnet, daß das Dipeptid Ir-tXrAsparaginyl-L-hexahydrophenylalaninpropylester ist.

   16.Süßstofferzeugnis nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Dipeptid Ir-^Asparäginyl-Ii-hexahydro-O-butyltyrosin-öthylester ist.

   Für

   G.D. Searle & Co.

   Chicago, 111., V.St.Α..

   Recntsanwalt

   909886/1766