EP1643860A1 - Verfahren zur herstellung eines stoffsalzes basierend auf aspartam und acesulfam - Google Patents

Verfahren zur herstellung eines stoffsalzes basierend auf aspartam und acesulfam

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EP1643860A1
EP1643860A1 EP04740359A EP04740359A EP1643860A1 EP 1643860 A1 EP1643860 A1 EP 1643860A1 EP 04740359 A EP04740359 A EP 04740359A EP 04740359 A EP04740359 A EP 04740359A EP 1643860 A1 EP1643860 A1 EP 1643860A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
aspartame
salt
sweetener
acesulfamic acid
acesulfamic
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP04740359A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Peter Groer
Gerhard Merkt
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Celanese Sales Germany GmbH
Original Assignee
Nutrinova Nutrition Specialties and Food Ingredients GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nutrinova Nutrition Specialties and Food Ingredients GmbH filed Critical Nutrinova Nutrition Specialties and Food Ingredients GmbH
Publication of EP1643860A1 publication Critical patent/EP1643860A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D291/00—Heterocyclic compounds containing rings having nitrogen, oxygen and sulfur atoms as the only ring hetero atoms
    • C07D291/02—Heterocyclic compounds containing rings having nitrogen, oxygen and sulfur atoms as the only ring hetero atoms not condensed with other rings
    • C07D291/06—Six-membered rings
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
    • A23L—FOODS, FOODSTUFFS, OR NON-ALCOHOLIC BEVERAGES, NOT COVERED BY SUBCLASSES A21D OR A23B-A23J; THEIR PREPARATION OR TREATMENT, e.g. COOKING, MODIFICATION OF NUTRITIVE QUALITIES, PHYSICAL TREATMENT; PRESERVATION OF FOODS OR FOODSTUFFS, IN GENERAL
    • A23L27/00—Spices; Flavouring agents or condiments; Artificial sweetening agents; Table salts; Dietetic salt substitutes; Preparation or treatment thereof
    • A23L27/30—Artificial sweetening agents
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
    • A23L—FOODS, FOODSTUFFS, OR NON-ALCOHOLIC BEVERAGES, NOT COVERED BY SUBCLASSES A21D OR A23B-A23J; THEIR PREPARATION OR TREATMENT, e.g. COOKING, MODIFICATION OF NUTRITIVE QUALITIES, PHYSICAL TREATMENT; PRESERVATION OF FOODS OR FOODSTUFFS, IN GENERAL
    • A23L27/00—Spices; Flavouring agents or condiments; Artificial sweetening agents; Table salts; Dietetic salt substitutes; Preparation or treatment thereof
    • A23L27/30—Artificial sweetening agents
    • A23L27/31—Artificial sweetening agents containing amino acids, nucleotides, peptides or derivatives
    • A23L27/32—Artificial sweetening agents containing amino acids, nucleotides, peptides or derivatives containing dipeptides or derivatives

Definitions

  • the present invention relates to a non-caloric sweetener consisting of acesulfame and aspartame or a derivative of aspartame such as.
  • B. Neotame or Alitame its manufacture and use, especially in food, beverages, pharmaceuticals and cosmetics.
  • This sweetener is made with the addition of aspartame or its derivatives in the acesulfame manufacturing process. This can be done directly in the process solvent used without special temperature settings and without the addition of acids or the use of further solvents in the in situ production of acesulfamic acid.
  • acesulfamic acid in the manufacture of a sweetener salt containing aspartame or aspartame derivatives is described in ES-A-8604766.
  • solid acesulfamic acid is first dissolved in methanol, with no information being given on the origin or production of the isolated acesulfamic acid used.
  • the use of at least one further solvent is described in a further step.
  • US-A-5,827,562 therefore carries out an alternative process which is characterized in that instead of the unstable sweetener acid acesulfamic acid, its salts, e.g. B. the potassium salt (acesulfame-K), together with aspartame and a strong acid in an aqueous solution and reacted.
  • a crystalline salt is available as a product for further use as a high-intensity sweetener.
  • a disadvantage of this process is that the addition of the strong acid brings process engineering complexities into the production and the complex process leads to high production costs.
  • the potassium salt of the acid used which is formed during the reaction of the reaction components, must be removed and disposed of, with the known negative ecological and economic consequences.
  • acesulfamic acid solution such as occurs directly in the production of acesulfame-K, for example according to the so-called S0 3 process in EP-A-0 155634.
  • acesulfamic acid is dissolved as an intermediate in the solvents mentioned, preferably methylene chloride.
  • Liquid S0 2 is available as an inorganic solvent.
  • organic solvents halogenated aliphatic hydrocarbons, preferably with up to 4 carbon atoms such as, for. B. methylene chloride, chloroform, 1,2-dichloroethane, trichlorethylene, tetrachlorethylene, trichlorofluoroethylene, etc .; Carbonic acid esters with low, ie C1-C4, aliphatic alcohols, preferably with methanol, ethanol, ethylene glycol or 1,3-propylene glycol; Nitroalkanes, preferably with up to 4 carbon atoms, in particular nitromethane; alkyl substituted pyridines, preferably collidine; aliphatic sulfones, preferably sulfolane.
  • the acesulfamic acid formed in the solvent surprisingly reacts directly upon addition of aspartame or an aspartame derivative to form a stable precipitate which consists of the salt of the two components aspartame or aspartame derivative and acesulfamic acid.
  • the acesulfame anion and the aspartame cation or the cation of the aspartame derivative are present in a stoichiometric ratio of 1: 1; it is called APMH + Ace.
  • Aspartame or its derivatives can be used in pure form e.g. B. as a solid or in a suitable solvent as a solution or as a suspension to the acesulfamic acid solution. The addition can also take place in the reverse order.
  • Aspartame derivatives are understood to mean substances as described, for example, in DE 36 12 344 A1 or US 4,826,824, such as neotame and alitame or the structural modifications based on aspartame, neotame and alitame.
  • the concentration of acesulfamic acid in the reaction solution is between 0.3% by weight and 50% by weight, preferably between 1% by weight and 10% by weight and particularly preferably between 1.5% by weight and 5% by weight .-%.
  • the maximum is the saturation limit of acesulfamic acid in the respective solvent, taking into account the temperature dependence.
  • Reaction with aspartame or its derivatives further diluted or concentrated become. This is only limited by the economy or solubility of acesulfamic acid in the solvent in question and the manageability of the suspension obtained in the reaction. Concentrations of 0.1 to 5% by weight, preferably 1 to 5% by weight, particularly preferably 2 to 3% by weight, of acesulfamic acid have proven to be expedient; but acesulfamic acid suspensions can also be used.
  • the concentration ratios of the components to one another are not firmly defined. If the sweetener salt APMH + Ace "is to be obtained in this reaction without residual constituents of the starting products, the components must be present in a stoichiometric ratio of 1: 1. If the starting components are to be admixed, the stoichiometric ratios can accordingly be between 0.005: 99.995 and 99.995: Vary 0.005. The stoichiometrically smaller portion reacts completely to the sweetener salt APMH + Ace " , while the component with the excess component is present as a precipitate or in whole or in part in solution.
  • the chemical reaction takes place depending on the melting and boiling point of the solvent used in a temperature range from -95 ° C to 126 ° C, but preferably at 0 to 45 ° C and particularly preferably at room temperature.
  • reaction is preferably carried out at atmospheric pressure, but is not restricted to this. Changes in pressure during the reaction can influence the crystallization of the product in the manner familiar to the person skilled in the art.
  • the reaction can be carried out in a non-stirred or stirred or otherwise mixed reaction vessel. Crystallization apparatuses such as are usually used for crystallization from solutions are also suitable.
  • the reaction product which has precipitated is mechanically separated from the reaction solution by customary methods. The product can then be further purified by recrystallization. ,
  • a preferred method of recrystallization is carried out by dissolving the reaction product in a mixture of solvents, preferably a mixture of water and one or more water-soluble, organic solvents. While in pure solvents such as. B. water, ethanol, methanol or acetone the salt acesulfame-aspartame is not or only slightly soluble, it was surprisingly found that recrystallization and purification of the salt is possible when using solvent mixtures.
  • Preferred solvents for the mixture are: water, acetone and short-chain, branched or unbranched aliphatic alcohols with one to four carbon atoms.
  • Preferred solvent mixtures are water / acetone and water / ethanol mixtures; a water / acetone mixture is particularly preferred.
  • the reaction product according to the invention is recrystallized in a manner known to the person skilled in the art.
  • the salt is expediently dissolved using a suitable stirrer in the temperature range from 35 ° C. to 100 ° C., preferably 35 ° C. to 80 ° C. and in particular 50 ° C. to 60 ° C.
  • the upper temperature range is determined by the boiling point of the solvent mixture.
  • the crystallization takes place by lowering the temperature to -35 ° C. to +30 ° C., preferably -10 ° C. to +20 ° C. and in particular 0 ° C. to +10 ° C.
  • the lower temperature range is limited by the melting point of the solvent mixture.
  • the mixing ratio ranges from 10% by volume: 95% by volume to 99% by volume: 1% by volume, preferably from 50% by volume: 50% by volume to 97 VoI%: 3 vol% and in particular from 85 vol%: 15 vol% to 94 vol%: 6 vol%.
  • the crystallization is also influenced by a shift in the ratio of the solvent components to the water, such as, for. B. by evaporation of the solvent or by adding water chen.
  • the recrystallization of the salt according to the invention depending on the setting of the parameters such as temperature, type of solvent, proportions of solvents in the mixture, etc., the yield is significantly above 85% or up to 99% and that the purity of the Aspartame acesulfame salt is already over 99% after the first recrystallization process.
  • a common drying process known to the person skilled in the art can follow the recrystallization, eg. B. drum drying, fluidized bed drying etc.
  • the sweetener salt produced by this process has a particularly high purity and stability compared to known products.
  • the product is distinguished by the following features: 1.
  • the stability of the product according to the invention measured by the concentration of the degradation product diketopiperazine (DKP) after thermal stress, is less than 0.005% by weight, preferably less than 0.001, particularly preferably less than 0.0006 if it is heated at 120 ° C. for 240 min, or at less than 0.005% by weight, preferably less than 0.001% by weight, particularly preferably less than 0.0006% by weight, decay (DKP) if it is heated at 130 ° C for 60 min.
  • the potassium content is below 50 ppm, preferably less than 20 ppm, particularly preferably less than 1 ppm. A potassium content of less than 0.5 ppm is particularly preferred.
  • the sweetener salt APMH + Ace ⁇ in foods, beverages and pharmaceuticals advantageously in amounts of 20 to 3000 ppm, preferably in amounts of 100 to 2500 ppm, in particular in amounts of 150 to 500 ppm, in each case based on the mass of the food used , Beverage or pharmaceutical. Higher concentrations up to 4500 ppm can also be used for cosmetics.
  • the invention is explained in more detail below with the aid of examples.
  • Example 1 3% acesulfamic acid solution (from the production according to EP-A-0 155 634 before neutralization) in CH 2 CI 2 543 ml of a 3% acesulfamic acid solution in CH 2 CI 2 are added in a 1 liter beaker with paddle stirrer Submitted room temperature. A stoichiometric equivalent amount of aspartame (APM) of 29.4 g is added. A white precipitate precipitates within a few minutes. This is filtered off and washed with a few ml of ice-cold methylene chloride and dried in vacuo at 40 ° C. 43.7 g (96% of the theoretical yield [of theory]) of a white salt are obtained.
  • API aspartame
  • the present salt was examined for the content of the components aspartame (APM) and acesulfamic acid (AceH) using the HPLC method.
  • the stoichiometric value of the components is theoretically 1 or a molar mass ratio of 1.82 APMH + Ace " .
  • the measured mean value is 1.95.
  • the measured value covers an error interval of 1.76 to 2.16.
  • the theoretically specified value of 1.82 is then within the measuring range.
  • Example 1 The procedure was analogous to Example 1, methylene chloride was replaced by chloroform. Yield: 87% of theory Th.
  • the composition of the salt corresponds to Example 1.
  • Example 1 The procedure was analogous to Example 1, methylene chloride was replaced by nitromethane. Yield: 87% of theory Th .. The composition of the salt corresponds Example 1.
  • Example 4 3% acesulfamic acid solution in diethyl carbonate The procedure was analogous to Example 1, methylene chloride was replaced by diethyl carbonate. Yield: 90% of theory Th. The composition of the salt corresponds to Example 1.
  • Example 7 Procedure analogous to example 1, but reaction temperature 40 ° C. Yield: 92% of theory Th.
  • the composition of the salt corresponds to Example 1.
  • Example 1 Carried out analogously to Example 1, but 0.3% acesulfamic acid solution. Yield: 94% of theory Th.
  • the composition of the salt corresponds to Example 1.
  • Example 9 Procedure analogous to example 1, but 1% acesulfamic acid solution. Yield: 95% of theory Th. The composition of the salt corresponds to Example 1.
  • Example 10 Procedure analogous to example 1, but 1% acesulfamic acid solution. Yield: 95% of theory Th. The composition of the salt corresponds to Example 1.
  • composition of the salt corresponds to Example 1.
  • Solvent mixture ethanol / water 10 vol%: 90 vol%
  • Solvent mixture acetone water 10 vol%: 90 vol%
  • the manufacturing and cleaning process of the acesulfame-aspartame salt was designed in such a way that a highly pure substance consisting of the acesulfamic acid anion and an aspartame cation is obtained.
  • This new and special process also affects the physical properties of the aspartame acesulfame salt.
  • This salt is particularly characterized by a different stability at high temperatures depending on its water content compared to the product from US-A-5,827,562.
  • the concentration of Degradation product diketopiperazine at less than 0.5% by weight, in particular less than 0.2% by weight, based on the dry matter.
  • the concentration of the degradation product diketopiperazine (DKP) is below 0.1% by weight, in particular below 0.05% by weight. -%, based on the dry matter.
  • Example 11.1 Water content: 0.7% by weight
  • DKP content 120 ° C, 4 h: ⁇ 0.0005% by weight
  • DKP content 130 ° C, 1 h: ⁇ 0.0005% by weight
  • DKP content 120 ° C, 4 h: ⁇ 0.0005% by weight
  • DKP content 130 ° C, 1 h: ⁇ 0.0005% by weight

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Süssstoffsalzes der Formel APMH<+>Ace<->, wobei man Aspartam oder ein Aspartamderivat mit Acesulfamsäure in einem Lösungsmittel, ausgewählt aus einem oder mehreren der folgenden Lösungsmittel: flüssiges SO2, halogenierte aliphatische Kohlenwasserstoffe, Kohlensäureester mit niedrigen, aliphatischen Alkoholen, Nitroalkane, alkylsubstituierte Pyridine, aliphatische Sulfone, umsetzt. Weiterhin betrifft die Erfindung die Verwendung dieser Süssstoffsalze in Lebensmitteln, Getränken, Pharmazeutika und Kosmetika.

Description

Verfahren zur Herstellung eines Süßstoffsalzes basierend auf Aspartam und Acesulfam
Die vorliegende Erfindung betrifft einen nicht kalorischen Süßstoff, bestehend aus Acesulfam und Aspartam oder einem Derivat von Aspartam wie z. B. Neotame oder Alitame, dessen Herstellung und Verwendung, insbesondere in Lebensmitteln, Getränken, Pharmazeutika und Kosmetika.
Dieser Süßstoff wird unter Zugabe von Aspartam oder dessen Derivaten beim Herstellungsprozess von Acesulfam hergestellt. Dies kann direkt im verwendeten Prozesslösungsmittel ohne besondere Temperatureinstellungen und ohne Zusatz von Säuren oder Einsatz weiterer Lösungsmittel bei der in situ-Herstellung der Acesulfamsäure erfolgen.
Die Verwendung von Acesulfamsäure bei der Herstellung eines Süßstoffsalzes, das Aspartam oder Aspartamderivate enthält, wird in ES-A-8604766 beschrieben. Hierbei wird zuerst feste Acesulfamsäure in Methanol gelöst, wobei über Herkunft bzw. Herstellung der eingesetzten isolierten Acesulfamsäure keine Auskunft gegeben wird. In einem weiteren Schritt ist die Verwendung zumindest eines weiteren Lösungsmittels beschrieben.
In der US-A-5, 827,562 wird ausgeführt, warum bei dem Prozess gemäß ES-A- 8604766 ein qualitativ wenig zufrieden stellendes Salz gewonnen wird. Es zeichnet sich insbesondere durch eine sehr hohe relative Feuchtigkeit und eine geringe thermische Stabilität aus. Weiterhin ist der Umgang mit der thermisch instabilen Süßstoffsäure Acesulfamsäure in isolierter Form technisch aufwändig.
Die US-A-5,827,562 führt daher ein alternatives Verfahren aus, das sich dadurch auszeichnet, dass statt der instabilen Süßstoffsäure Acesulfamsäure deren Salze, z. B. das Kaliumsalz (Acesulfam-K), zusammen mit Aspartam und einer starken Säure in einer wässrigen Lösung vorgelegt und umgesetzt werden. Als Produkt ist ein kristallines Salz für die weitere Verwendung als hochintensiver Süßstoff erhältlich. Nachteilig an diesem Verfahren ist, dass die Zugabe der starken Säure verfahrenstechnische Komplexitäten in die Herstellung bringt und das aufwändige Verfahren zu hohen Herstellkosten führt. Weiterhin muss das während der Umsetzung der Reaktionskomponenten gebildete Kaliumsalz der eingesetzten Säure entfernt und entsorgt werden, mit den bekannten negativen ökologischen und ökonomischen Konsequenzen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es daher, ein Verfahren zu entwickeln, für das die Instabilität der Süßstoffsäure Acesulfamsäure in isolierter Form bedeutungslos ist und das außer den beiden Komponenten Acesulfamsäure und Aspartam bzw. Aspartamderivat sowie einem Lösungsmittel keine weiteren Reaktionskomponenten benötigt. Ziel war also u. a. der Verzicht auf eine starke Säure und auf weitere Lösungsmittel. Der Umweg über Acesulfam-K, das bekanntermaßen aus Acesulfamsäure erhalten wird, und der damit verbundene Zwangsanfall eines Kaliumsalzes sollte ebenfalls vermieden werden.
Gelöst wird diese Aufgabe durch die Umsetzung von Aspartam mit einer Acesulfamsäurelösung wie sie direkt bei der Herstellung von Acesulfam-K, beispielsweise nach dem so genannten S03-Verfahren in der EP-A-0 155634, anfällt. In derartigen Lösungen liegt Acesulfamsäure gelöst als Intermediat in den genannten Lösungsmitteln, vorzugsweise Methylenchlorid, vor.
Durch die besonderen Rahmenbedingungen des in EP-A-0 155 634 beschriebenen Verfahrens stehen nur inerte anorganische oder organische Lösungsmittel zur Verfügung , die einzeln oder in Mischung eingesetzt werden können:
Als anorganische Lösungsmittel steht flüssiges S02 zur Verfügung. Als organische Lösungsmittel stehen zur Verfügung: halogenierte aliphatische Kohlenwasserstoffe, vorzugsweise mit bis zu 4 C-Atomen wie z. B. Methylenchlorid, Chloroform, 1,2-Dichlorethan, Trichlor- ethylen, Tetrachlorethylen, Trichlor-fluor-ethylen etc.; Kohlensäureester mit niedrigen, d. h. C1-C4, aliphatischen Alkoholen, vorzugsweise mit Methanol, Ethanol, Ethylenglykol oder 1 ,3-Propylenglykol; Nitroalkane, vorzugsweise mit bis zu 4 C-Atomen, insbesondere Nitromethan; alkylsubstituierte Pyridine, vorzugsweise Collidin; aliphatische Sulfone, vorzugsweise Sulfolan.
Die im Lösungsmittel gebildete Acesulfamsäure reagiert bei Zugabe von Aspartam oder einem Aspartamderivat überraschenderweise direkt zu einem stabilen Niederschlag, der aus dem Salz der beiden Komponenten Aspartam bzw. Aspartamderivat und Acesulfamsäure besteht. In dem gebildeten Süßstoffsalz liegt das Acesulfam- Anion und das Aspartam-Kation bzw. das Kation des Aspartamderivats in einem stöchiometrischen Verhältnis von 1 :1 vor; es wird als APMH+Ace bezeichnet.
Aspartam oder dessen Derivate können in reiner Form z. B. als Feststoff oder in einem geeigneten Lösungsmittel als Lösung oder als Suspension zu der Acesulfamsäure- lösung zugegeben werden. Die Zugabe kann auch in umgekehrter Reihenfolge erfolgen.
Unter Aspartamderivaten werden dabei Stoffe verstanden, wie sie beispielsweise in der DE 36 12 344 A1 oder der US 4,826,824 beschrieben sind, wie beispielsweise Neotame und Alitame oder die auf Aspartam, Neotame und Alitame basierten strukturellen Modifikationen.
Die Konzentration an Acesulfamsäure in der Reaktionslösung liegt zwischen 0,3 Gew.-% und 50 Gew.-%, vorzugsweise zwischen 1 Gew.-% bis 10 Gew.-% und besonders bevorzugt zwischen 1 ,5 Gew.-% und 5 Gew.-%. Das Maximum bildet die Sättigungsgrenze von Acesulfamsäure im jeweiligen Lösungsmittel, unter Beachtung der Temperaturabhängigkeit.
Geht man zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens von dem S03-Verfahren gemäß EP-A-0 155 634 aus, so kann die während der
Acesulfam-K-Produktion intermediär anfallende Acesulfamsäurelösung vor der
Umsetzung mit Aspartam bzw. dessen Derivaten weiter verdünnt oder aufkonzentriert werden. Dies wird nur durch die Wirtschaftlichkeit bzw. Löslichkeit von Acesulfamsäure im betreffenden Lösungsmittel sowie die Handhabbarkeit der bei der Reaktion erhaltenen Suspension beschränkt. Als zweckmäßig haben sich Konzentrationen von 0,1 bis 5 Gew.-%, bevorzugt 1 bis 5 Gew.-%, besonders bevorzugt von 2 bis 3 Gew.-%, Acesulfamsäure erwiesen; es können aber durchaus auch Acesulfamsäure- Suspensionen eingesetzt werden.
Die Konzentrationsverhältnisse der Komponenten zueinander sind nicht fest definiert. Will man das Süßstoffsalz APMH+Ace" ohne Restbestandteile der Ausgangsprodukte bei dieser Reaktion gewinnen, müssen die Komponenten in einem stöchiometrischen Verhältnis von 1:1 vorliegen. Wird eine Beimischung der Ausgangskomponenten gewünscht, so können die stöchiometrischen Verhältnisse entsprechend zwischen 0,005:99,995 und 99,995:0,005 variieren. Der jeweils stöchiometrisch kleinere Anteil reagiert dabei vollständig zum Süßstoffsalz APMH+Ace", während die Komponente mit dem überschüssigen Bestandteil als Niederschlag oder ganz oder teilweise gelöst vorliegt.
Die chemische Umsetzung erfolgt in Abhängigkeit von Schmelz- und Siedepunkt des verwendeten Lösungsmittels in einem Temperaturbereich von -95 °C bis 126 °C, bevorzugt jedoch bei 0 bis 45 °C und insbesondere bevorzugt bei Raumtemperatur.
Die Reaktion wird aus Wirtschaftlichkeitsgründen vorzugsweise bei Atmosphärendruck durchgeführt, ist aber nicht auf diesen beschränkt. Durch Druckänderungen während der Reaktion kann die Kristallisation des Produktes in der dem Fachmann geläufigen Art und Weise beeinflusst werden.
Die Reaktion kann in einem nicht gerührten oder gerührten bzw. auf sonstige Weise durchmischten Reaktionsgefäß durchgeführt werden. Ebenfalls geeignet sind Kristallisationsapparate wie sie üblicherweise für die Kristallisation aus Lösungen verwendet werden. Das ausgefallene Reaktionsprodukt wird nach gängigen Methoden mechanisch von der Reaktionslösung abgetrennt. Anschließend kann das Produkt durch eine Umkristallisation weiter gereinigt werden. .
Eine bevorzugte Methode der Umkristallisation erfolgt durch Lösung des Reaktionsproduktes in einer Mischung aus Lösungsmittel, bevorzugt aus einer Mischung aus Wasser und einem oder mehreren wasserlöslichen, organischen Lösungsmitteln. Während in reinen Lösungsmitteln wie z. B. Wasser, Ethanol, Methanol oder Aceton das Salz Acesulfam-Aspartam nicht oder wenig löslich ist, wurde überraschend gefunden, dass eine Umkristallisation und Reinigung des Salzes bei der Verwendung von Lösungsmittelgemischen möglich ist. Bevorzugte Lösungsmittel für die Mischung sind: Wasser, Aceton und kurzkettige, verzweigte oder unverzweigte aliphatische Alkohole mit ein bis vier Kohlenstoffatomen.
Bevorzugte Lösungsmittelgemische sind Wasser/Aceton- und Wasser/Ethanol- Gemische, besonders bevorzugt ist ein Wasser/Aceton-Gemisch. Dabei wird das erfindungsgemäße Reaktionsprodukt in einer dem Fachmann bekannten Weise umkristallisiert. Das Lösen des Salzes mittels geeignetem Rührgerät erfolgt zweckmäßigerweise im Temperaturbereich von 35 °C bis 100 °C, vorzugsweise 35 °C bis 80 °C und insbesondere 50 °C bis 60 °C. Der obere Temperaturbereich wird durch den Siedepunkt des Lösungsmittelgemisches bestimmt. Das Auskristallisieren erfolgt durch eine Temperaturabsenkung auf -35 °C bis +30 °C, vorzugsweise -10 °C bis +20 °C und insbesondere 0°C bis +10 °C. Der untere Temperaturbereich wird durch den Schmelzpunkt des Lösungsmittelgemisches begrenzt. Bei einem binären Lösungsmittelgemisch, bestehend aus Wasser und einer weiteren Lösungsmittelkomponente, erstreckt sich das Mischungsverhältnis von10 Vol-%:95 Vol-% bis 99 Vol-%:1 Vol-%, vorzugsweise von 50 Vol-%:50 Vol-% bis 97 VoI-%:3 Vol-% und insbesondere von 85 Vol-%:15 Vol-% bis 94 Vol-%:6 Vol-%.
Alternativ dazu ist die Beeinflussung der Auskristallisierung auch durch eine Verschiebung des Verhältnisses der Lösungsmittelkomponenten hin zum Wasser wie z. B. durch Abdampfen des Lösungsmittels oder durch Zusatz von Wasser zu errei- chen.
Überraschend wurde gefunden, dass bei der erfindungsgemäßen Umkristallisation des Salzes je nach Einstellung der Parameter wie Temperatur, Art des Lösungsmittels, Anteile der Lösungsmittel in der Mischung usw. die Ausbeute deutlich über 85 % bzw. bei bis zu 99 % liegt und dass die Reinheit des Aspartam-Acesulfamsalzes bereits nach dem ersten Umkristallisationsprozess bei über 99 % liegt.
An die Umkristallisierung kann sich ein gängiger, dem Fachmann bekannter Trock- nungsprozess anschließen, z. B. Trommeltrocknung, Wirbelschichttrocknung etc.
Das nach diesem Verfahren hergestellte Süßstoffsalz weist gegenüber bekannten Produkten eine besonders hohe Reinheit und Stabilität auf. Das Produkt zeichnet sich durch folgende Merkmale aus: 1. Die Stabilität des erfindungsgemäßen Produktes, gemessen an der Konzentration des Abbauproduktes Diketopiperazin (DKP) nach thermischer Belastung, liegt bei kleiner 0,005 Gew.-%, bevorzugt kleiner 0,001 , besonders bevorzugt kleiner 0,0006, wenn es für 240 min bei 120 °C erhitzt wird, oder bei weniger als 0,005 Gew.-%, bevorzugt weniger als 0,001 Gew.-%, besonders bevorzugt weniger als 0,0006 Gew.-%, Zerfall (DKP), wenn es bei 130 °C für 60 min erhitzt wird. 2. Der Gehalt an Kalium liegt unter 50 ppm, bevorzugt kleiner 20 ppm, besonders bevorzugt kleiner als 1 ppm. Insbesondere bevorzugt ist ein Gehalt an Kalium von unter 0,5 ppm.
Erfindungsgemäß wird das Süßstoffsalz APMH+Ace~ in Lebensmitteln, Getränken und Pharmazeutika, zweckmäßigerweise in Mengen von 20 bis 3000 ppm, bevorzugt in Mengen von 100 bis 2500 ppm, insbesondere in Mengen von 150 bis 500 ppm, jeweils bezogen auf die Masse des eingesetzten Lebensmittels, Getränks oder Pharma- zeutikums, eingesetzt. Für Kosmetika können auch höhere Konzentrationen bis zu 4500 ppm eingesetzt werden. Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Beispielen näher erläutert.
Beispiele
Beispiel 1 : 3%ige Acesulfamsäurelösung (aus der Produktion gemäß EP-A- 0 155 634 vor der Neutralisation) in CH2CI2 543 ml einer 3%igen Acesulfamsäurelösung in CH2CI2 werden in einem 1 I-Becherglas mit Flügelrührer bei Raumtemperatur vorgelegt. Eine stöchiometrisch äquivalente Menge an Aspartam (APM) mit 29,4 g wird zugegeben. Innerhalb weniger Minuten fällt ein weißer Niederschlag aus. Dieser wird abfiltriert und mit wenigen ml eiskaltem Methylenchlorid gewaschen und im Vakuum bei 40 °C getrocknet. Es werden 43,7 g (96 % der theoretischen Ausbeute [d. Th.]) eines weißen Salzes erhalten.
Das vorliegende Salz wurde auf den Gehalt der Komponenten Aspartam (APM) und Acesulfamsäure (AceH) mittels HPLC-Methode untersucht. Der stöchiometrische Wert der Komponenten liegt theoretisch bei 1 oder einem Molmassenverhältnis von 1 ,82 APMH+Ace". Der gemessene Mittelwert liegt bei 1 ,95.
Unter Berücksichtigung der HPLC-Messungenauigkeit von 5 % deckt der Messwert ein Fehlerintervall von 1 ,76 bis 2,16 ab. Danach liegt der theoretisch vorgegebene Wert von 1 ,82 innerhalb des Messbereichs.
Beispiele 2-5: Variation des Lösungsmittels
Beispiel 2: 3%ige Acesulfamsäurelösung in Chloroform
Die Durchführung erfolgte analog zu Beispiel 1 , Methylenchlorid wurde durch Chloroform ersetzt. Ausbeute: 87 % d. Th. Die Zusammensetzung des Salzes entspricht Beispiel 1.
Beispiel 3: 3%ige Acesulfamsäurelösung in Nitromethan
Die Durchführung erfolgte analog zu Beispiel 1 , Methylenchlorid wurde durch Nitromethan ersetzt. Ausbeute: 87% d. Th.. Die Zusammensetzung des Salzes entspricht Beispiel 1.
Beispiel 4: 3%ige Acesulfamsäurelösung in Diethylcarbonat Die Durchführung erfolgte analog zu Beispiel 1 , Methylenchlorid wurde durch Diethylcarbonat ersetzt. Ausbeute: 90 % d. Th. Die Zusammensetzung des Salzes entspricht Beispiel 1.
Beispiel 5: 3%ige Acesulfamsäurelösung in Tetrachlorkohlenstoff Die Durchführung erfolgte analog zu Beispiel 1 , Methylenchlorid wurde durch Tetra- chlorkohlenstoff ersetzt. Ausbeute: 87 % d. Th. Die Zusammensetzung des Salzes entspricht Beispiel 1.
Beispiele 6 und 7: Variation der Reaktionstemperatur
Beispiel 6
Durchführung analog Beispiel 1 , aber Reaktionstemperatur 0 °C. Ausbeute: 90 % d. Th. Die Zusammensetzung des Salzes entspricht Beispiel 1.
Beispiel 7 Durchführung analog Beispiel 1 , aber Reaktionstemperatur 40 °C. Ausbeute: 92 % d. Th. Die Zusammensetzung des Salzes entspricht Beispiel 1.
Beispiele 8-10: Verschiedene Konzentrationen der Acesulfamsäurelösung
Beispiel 8
Durchführung analog Beispiel 1 , aber 0,3%ige Acesulfamsäurelösung. Ausbeute: 94 % d. Th. Die Zusammensetzung des Salzes entspricht Beispiel 1.
Beispiel 9 Durchführung analog Beispiel 1 , aber 1 %ige Acesulfamsäurelösung. Ausbeute: 95 % d. Th. Die Zusammensetzung des Salzes entspricht Beispiel 1. Beispiel 10
Durchführung analog Beispiel 1 , aber 9%ige Acesulfamsäuresuspension. Ausbeute:
93 % d. Th.. Die Zusammensetzung des Salzes entspricht Beispiel 1.
Beispiel 11
Es wurden 5 g des Rohsalzes aus Beispiel 1 in 20 ml Lösungsmittelgemisch bei einer Lösetemperatur von 52 bis 56 °C gelöst und anschließend bei 3 bis 8 °C zur Kristallisation gebracht
Beispiel 11.1
Lösungsmittelgemisch: Ethanol/Wasser 10 Vol-%:90 Vol-%
Ergebnis:
Ausbeute: 87 % d. Th.
Reinheit: >99 %
Beispiel 11.2
Lösungsmittelgemisch: Aceton Wasser 10 Vol-%:90 Vol-%
Ergebnis:
Ausbeute: 93 % d. Th. Reinheit: >99 %
Der Herstellungs- und Reinigungsprozess des Acesulfam-Aspartam-Salzes wurde so gestaltet, dass dabei eine hochreine Substanz, bestehend aus dem Acesulfamsäure- Anion und einem Aspartam-Kation, gewonnen wird.
Dieses neue und besondere Verfahren wirkt sich auch auf die physikalischen Eigenschaften des Aspartam-Acesulfam-Salzes aus. Dieses Salz zeichnet sich insbesondere durch eine andere Stabilität bei hohen Temperaturen in Abhängigkeit von seinem Wassergehalt im Vergleich zu dem Produkt aus US-A-5,827,562 aus.
Bei einem Wassergehalt von kleiner 1 Gew.-% und größer 0,5 Gew.-% und einer Temperatureinwirkung von 120 °C für 1 h Dauer liegt die Konzentration des Abbauproduktes Diketopiperazin bei unter 0,5 Gew.-%, insbesondere unter 0,2 Gew.-%, bezogen auf die Trockensubstanz.
Bei einem Wassergehalt von kleiner als 0,5 Gew.-% und einer Temperatureinwirkung von 120 °C für 1 h Dauer liegt die Konzentration des Abbauproduktes Diketopiperazin (DKP) bei unter 0,1 Gew.-%, insbesondere unter 0,05 Gew.-%, bezogen auf die Trockensubstanz.
Ergebnis zu Beispiel 11.1 : Wassergehalt: 0,7 Gew.-%
DKP-Gehalt (120 °C, 4 h): <0,0005 Gew.-% DKP-Gehalt (130 °C, 1 h): <0,0005 Gew.-%
Ergebnis zu Beispiel 11.2: Wassergehalt: 0,3 Gew.-%
DKP-Gehalt (120 °C, 4 h): <0,0005 Gew.-% DKP-Gehalt (130 °C, 1 h): <0,0005 Gew.-%
Diese Ergebnisse zeigen, dass das nach dem oben beschriebenen Verfahren gewonnene Salz eine sehr hohe Stabilität aufweist, welche um Größenordnungen über der Stabilität liegt, die für Produkte gemäß Stand der Technik beschrieben wurde (s. US-A-5,827,562).
* * * * *

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung eines Süßstoffsalzes der Formel APMH+Ace", dadurch gekennzeichnet, dass man Aspartam oder ein Aspartamderivat mit Acesulfamsäure in einem Lösungsmittel, ausgewählt aus einem oder mehreren der folgenden Lösungsmittel: flüssiges SO2, halogenierte aliphatische Kohlenwasserstoffe, Kohlensäureester mit niedrigen, aliphatischen Alkoholen, - Nitroalkane, alkylsubstituierte Pyridine, aliphatische Sulfone, umsetzt.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Aspartamderivat eine Verbindung ist, die ausgewählt ist aus: Neotame, Alitame sowie den auf Aspartam, Neotame und Alitame basierenden Strukturvarianten.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Konzen- tration an Acesulfamsäure in der Reaktionslösung zwischen 0,3 Gew.-% und 50 Gew.-% liegt.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das stöchiometrische Verhältnis von Aspartam oder dem Aspartamderivat zur Acesulfamsäure 1 :1 beträgt.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das stöchiometrische Verhältnis von Aspartam oder dem Aspartamderivat zur Acesulfamsäure zwischen 0,005:99,995 und 99,995:0,005 liegt.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Reaktion in einem Temperaturbereich von -95 °C bis +126 °C durchgeführt wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Süßstoffsalz umkristallisiert wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Umkristallisation in einem Lösungsmittelgemisch durchgeführt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Lösungsmittelgemisch zwei oder mehrere der Lösungsmittel, ausgewählt aus Wasser, Aceton und C^C^AIkohoI, enthält.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Lösungsmittelgemisch aus Wasser und Aceton besteht.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Umkristallisation bei einer Temperatur von -35 ° bis +30 °C durchgeführt wird.
12. Süßendes Salz, bestehend aus den zwei Süßstoffbestandteilen Aspartam- Kation und Acesulfam-Anion, dadurch gekennzeichnet, dass der Zerfall des Salzes kleiner als 0,005 Gew.-% Diketopiperazin (DKP) ist, wenn das Salz für 240 min bei 120 °C erhitzt wird oder wenn es bei 130 °C für 60 min erhitzt wird.
13. Salz nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass es einen Kaliumgehalt von kleiner als 50 ppm aufweist.
14. Verwendung des Süßstoffsalzes APMH+Ace~ in Lebensmitteln, Getränken, Pharmazeutika und Kosmetika.
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