JP2000515191A - ３―デヒドロシキメートの抗酸化活性 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 デヒドロシキメートは、酸化感受性の組成物の酸化防止剤ならびに酸化生理学的プロセスの阻害の酸化防止剤として使用される。詳細には、デヒドロシキメートの酸およびその誘導体は、食品、飼料、栄養補助食品、オイル、ポリマー、燃料、潤滑剤、化粧品、薬用薬剤、インク、染料、および他の酸化感受性製品の酸化を、長時間および高温で、阻害することに応用される。本発明の化合物は、低濃度で使用され得る。

Description

【発明の詳細な説明】 3-デヒドロシキメートの抗酸化活性 背景 酸化は、空気に曝露されるほぼすべての化合物に関連する、遍在するプロセス である。酸化は、種々の目的のためには所望されないことであり得る。食品にお いては、酸化は、食品の感覚特性を実質的に劣化させ、特に不快な臭いおよび味 を提供し得る。有機化合物においては、酸化は、性能を劣化させ得、組成物の特 性を変化させ得、不快な生成物を生成し得、そしていくつかの例においては、危 険であり得る。例えば、潤滑剤（潤滑油およびグリースの両方）に関して、酸化 は、製品が潤滑を提供しそして摩耗を防止する能力を実質的に劣化させることを もたらす。多くの例において、酸化された生成物の形成は、潤滑される装置の摩 耗を増大（add to）し得る。プラスチックは酸化的劣化を受けやすく、そして多 くの用途のためには、抗酸化剤を用いて安定化されなければならない。化粧品に ついては、酸化は、製品の品質を劣化させ、そして望ましくない特性を付与し得 る。エーテルなどの麻酔薬の場合には、酸化は、爆発の影響を有し得る過酸化物 の生成をもたらし得る。ヒトおよび他の脊椎動物などの生物（biological entit y）でさえも、酸化的劣化を被る。哺乳動物に存在する、多くの天然に存在する 物質（例えば、トコフェロール（ビタミンＥ）、アスコルビン酸（ビタミンＣ） 、およびレチナール（ビタミンＡアルデヒド））は、器官および組織の酸化的劣 化を防止するように作用する。従って、低濃度で効果的な抗酸化剤を提供し得る ことに、相当な関心が存在する。 食品産業は、大量の抗酸化剤を使用する。最も一般的に用いられている抗酸化 剤には、BHA（2-t-ブチル-4-メトキシフェノールおよび3-t-ブチル-4-メトキシ フェノール）、BHT（2,6-ビス(1,1-ジメチルエチル)-4-メチルフェノール）、TB HQ（2-(1',1'-ジメチルエチル)ヒドロキノン、没食子酸n-プロピル、およびビタ ミンＥ（α-トコフェロール）が挙げられる。これらの抗酸化剤のすべては、化 学合成により入手可能である。しかし、低級のメチル化トコフェロール（β-、 γ-、およびδ-）が天然から供給されたトコフェロールを代表的に占めるとはい え、ビタミンＥは、脱臭されたコーン油または大豆油からも得ることができる。 このα-トコフェロールは、天然の分類（label）に反して半合成の分類を有する が、β-、γ-、およびδ-トコフェロールは、完全にメチル化されてビタミンＥ を生じ得る。ローズマリー、サルビア（sage）、およびブドウの種子に由来する 植物抽出物は、天然に由来する抗酸化剤のさらに別のクラスを構成する。 BHAの使用をめぐる議論が存在する。なぜなら、高い用量のBHAを給餌された動 物は、胃ガンを発現するからである。このBHAをめぐる不確実性は、BHTおよびTB HQを含む人工抗酸化剤への反対に油を注いだ。没食子酸プロピルは、ガンを誘発 する薬剤として明らかには関連付けられていない。 デヒドロシキメートは、公知の化合物であり、そして多くの天然に存在する微 生物および遺伝子的に改変された微生物の両方により産生される。例えば、米国 特許第5,168,056号および5,272,073号、ならびにそれらに引用された引用文献； DrathsおよびFrost、JACS(1995)117:2395-2400を参照されたい。 発明の要旨 デヒドロシキメート（特に、酸およびそのアルキルエステル）は、広範な種々 の用途における抗酸化剤としての使用が見いだされた。特に、デヒドロシキメー トは、高温にて抗酸化剤活性が観察される食品における低濃度での使用、あるい は脊椎動物に対する抗酸化剤としての直接的な使用が見いだされている。デヒド ロシキメートは、広範な種々の用途において現在入手可能な抗酸化剤に等しいか またはそれより良好である。 図面の簡単な説明 図１は、市販で入手可能な製品と比較した、本発明の化合物の過酸化物価を記 載したグラフである。 図２は、高温で生成する揮発物質の量を測定して、市販の製品と比較した、目 的の化合物の酸化的分解の開始を決定する、抗酸化試験の結果のグラフである。特定の実施態様の説明 本発明に従って、デヒドロシキメートの添加による改善された酸化的安定性を 有する組成物または脊椎動物における酸化阻害剤としての使用が提供される。一 般に、組成物は、デヒドロシキメートの活性な酸化阻害部分の約0.001〜５重量 ％の範囲の濃度を有し、そして通常は約0.005〜１重量％の範囲の濃度を有し、 好ましくは約0.01〜0.05重量％の範囲の濃度を有する。 デヒドロシキメートにより、環状炭素原子に結合した少なくとも２つの水酸基 および１つのケト基ならびに１位におけるカルボキシル官能基（functionality ）を有する中核の環状構造を意図される。しかし、いくつかの使用について、こ のカルボキシルは、別の官能基で置換され得、特に非共有電子対を有する原子（ 例えば、カルボニル中の酸素、ハロゲン、イミノ中の窒素、アミノ、アミジノな ど）を含む官能基で置換され得る。主として、カルボキシル誘導体は、エステル およびアミドである。片方または両方の水酸基は、１〜12炭素原子のエステルま たはエーテル、より通常には１〜６炭素原子のエステルまたはエーテル、特に通 常０〜１の不飽和部位を有する脂肪族のエステルまたはエーテルで誘導体化され 得る。通常、環状ヒドロキシルのモノエステルについては、２つの異性体の混合 物を得、次いでこれらは従来法に従って分離され得る。そうでなければ、ジエス テルが使用される。 本発明の化合物は、少なくとも７炭素原子であり、そして約50炭素原子を超え ず、通常30炭素原子を超えず、より通常には約25炭素原子を超えない。デヒドロ シキミ酸を誘導するために使用され得る基は、以下を含む：メチル、エチル、プ ロピル、ヘキシル、オクチル、ドデシル、アセチル、プロピオニル、カプリル、 ラウリル、ステアリルなど。 脊椎動物への投与について、通常、用量は0.1mg〜５gまたはそれ以上の範囲内 であり、より通常には、約１mg〜１ｇの範囲内であり、ここで、用量は組成物の 目的、投与の頻度、宿主の性質などに依存する。 主として、本発明のデヒドロシキメートは、以下の式を有する： ここで、Ｒは水素、または１〜12炭素原子、より通常には２〜10炭素原子、好ま しくは２〜６炭素原子のアルキルである。分子の立体化学は、天然に存在し得る か、またはラセミ体混合物を含む立体異性体のいずれかであり得る。 その適用についての所望の特性を提供する任意の誘導体が使用され得、ここで 分子の中核の抗酸化部分が保持される一方、カルボキシル基は、代替の官能基（ 例えば、オキソ（例えば、アルデヒド、ケトンまたはそれらの誘導体）、アミノ 、チオ、無機エステル（例えば、ホスフェート、シアノなど））を提供するため に改変され得る。分子の活性部分は、ポリマー（例えば、ポリビニルアルコール または部分的に加水分解したポリ酢酸ビニル、アクリレートおよびメタクリレー ト、セルロース、あるいは他の適切な骨格（例えば、生理学的に受容可能な骨格 ））に結合され得る。主として、モノマー分子は、50炭素原子より少なく、通常 30炭素原子より少ない。食物における使用について、誘導体は、生理学的に受容 可能であり得る。 デヒドロシキメート（dehydroshikimate acid）は、上記のように、広範な種 々の生命体（例えば、Escherichia、Klebsiella、Aspergillus、ならびに他の細 菌および真菌類）からの発酵により得られ得る。エステルは、従来法に従って容 易に調製され得る。簡便には、アルキルヨーダイドを、弱塩基性触媒（例えば、 重炭酸塩）の存在下で、緩和な条件下で極性有機溶媒（例えば、ＤＭＦ）中にデ ヒドロシキミ酸と混合され得る。反応は、１日以上室温で撹拌することにより進 行し得る。次いで、生成物は抽出され、そして精製され得る。 特定の保護される組成物に依存して、可変量の抗酸化剤が上記の範囲内で使用 され得る。条件が激しくなればなるほど、生成物が酸化に対して高感度であれば あるほど、見込みの保存時間が長ければ長いほど、使用され得る濃度はより高く なり得る。いくつかの例において、量は経験的に決定され得る。他の状況におい て、最大量は、保護されるべき組成物中の抗酸化剤の溶解度または分散度により 決定され得る。この抗酸化剤は、高温での用途を見出し得、200℃以上の温度で 保護性である。 本発明の生成物は、それらが人の手によるいくらかの改変（例えば、富化、精 製、化学的改変、単離、抽出、製粉または他の粉砕プロセス、分離など）に供さ れたという点で加工された生成物である。 動物の摂取およびヒトの摂取ための食料についての本発明の化合物の使用は、 特に興味深い。食料は、脂肪、飲料、生鮮食品（例えば、野菜および果実）、穀 物由来食料（例えば、シリアル、パスタなど）、油、焼いた物品（baked goods ）、スパイスなどであり得る。保護されるべき製品の性質に依存して、本発明の 組成物は成分として混合され、製品にスプレーされ得るか、または所望の保護を 提供する本発明の酸化防止剤の適切な分布を提供する任意の他の都合の良い方法 論が使用され得る。本願の特定の方法は、所望の保護が達成される限り、本発明 にとって本質的ではない。本発明の組成物は溶液、粉体、または分散などとして 適用され得る。濃度は、本発明の組成物が用いられる特定の形態に依存して、広 く変化し得る。濃度は用いられる組成物の約0.01重量％〜100重量％まで変化す る。 本発明の組成物はまた、他の適用（例えば、潤滑油、合成樹脂（例えば、ゴム または他のエラストマー）、インク、染料、酸素感受性有機分子（例えば、エー テル）、薬物、ビタミン、ポリ不飽和有機化合物などにおける使用を見出し得る 。上昇した温度に遭遇し得、そして本発明の酸化防止剤が揮発する状況において 、エステルはより高い融点を有する点において酸より有利である。 本発明の酸化防止剤の使用から利益を受ける合成樹脂には、ポリオレフィン（ 例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ（4-メチルペンテン-1）、ポリス チレンなど）、アクリレート、ポリホルムアルデヒド、ポリウレタン、ポリアミ ドなどが挙げられる。それらの温度安定性のために、本発明の組成物は酸化阻害 を提供するためにポリマーの種々の成型および押し出しの間使用され得る。 本発明の組成物は、燃料、潤滑油、および圧力伝達液（例えば、油、グリース 、作動液など）との使用を見出す。他の適用は、化粧品および油（植物の油、化 石 燃料の油、または動物起源の油であろうと）における使用を含む。これは単離、 精製、および貯蔵の間の使用を含む。 本発明の組成物は、保護される組成物に依存して、単独でまたは他の酸化防止 剤と組み合わせて使用され得る。酸化的分解を導く多くの機構が存在するので、 酸化防止剤の種々の組み合わせが、保護されるべき特定の生成物で有利であり得 る。組み合わせにおいて使用され得る他の酸化防止剤は、一般的な使用を見出す 先に指摘された酸化防止剤である。ならびに遊離基を除去する他の酸化防止剤（ これはIrganox 1010、Irganox 1076、エトキシキン（ethoxyquin）、障害アミン 光安定化剤を含むが、これらに限定されない）、非ラジカルによって過酸化物お よびヒドロペルオキシドを分解する他の酸化防止剤（これはチオジプロピオン酸 およびIrganox 1035）、ならびに酸化状態の金属イオンの錯体化および安定化に よって過酸化物との還元反応に関する金属を不活化する他の酸化防止剤（クエン 酸、エチレンジアミン四酢酸、Irganox 1024、および無機ホスフェート）との組 み合わせで使用され得る他の酸化防止剤は、一般的な使用を見出す先に指摘され た酸化防止剤である。 薬用としての使用のために、本発明の組成物は他の組成物（例えば、食料）と 処方され得るか、または単独でもしくは他の生理的に活性な化合物（例えば、ビ タミン、栄養補助食品、薬物など）と組み合わせて処方され得る。本発明の組成 物は錠剤、散剤、液体、カプセルなどとして調製され得る。主として本発明の組 成物は経口で摂取されるが、本発明の組成物はまた非経口的（例えば、血管内、 皮下など）に摂取され得る。他の従来の成分が、処方物の性質（例えば、味付け 、潤滑性、抗菌性など）と関連して含まれ得る。 以下の実施例は、例示のために提供され、そして限定のためには提供されない 。 実験 実施例１ 3-デヒドロシキメート（「DHS」）の調製 DHSの生体触媒性合成は、シキミ酸デヒドロゲナーゼ活性の欠損する任意の生 体触媒を用いて達成され得る。シキミ酸デヒドロゲナーゼは、3-デヒドロシキミ 酸のシキミ酸への変換を触媒する。微生物触媒はまた、増幅されたレベルのDAHP シンターゼおよび/または芳香族アミノ酸によるフィードバック阻害に不感受性 のDAHPシンターゼを発現するべきである。DAHPシンターゼは、ホスホエノールピ ルベートのD-エリトロース-4-ホスフェートでの縮合を触媒し、これにより3-デ オキシ-D-アラビノ-ヘプツロソン（heptulosonic）酸7-ホスフェート（DAHP）が 形成される。DHS合成E.coli生体触媒の例については、Draths，K.M.，Frost，J ．W．J．Am．Chem．Soc．1990，112，9630を参照のこと。 DHSは、溶液のpH 2.5への酸性化、および連続的液体-液体エキストラクター（ ここで、水溶液が撹拌される）における酢酸エチルの還流を用いる抽出により培 養上清から単離され得る。DHSは、酢酸エチルの引き続く除去によって得られ得 る。部分濃縮されたDHS含有酢酸エチル溶液を冷却することを、結晶DHSを得るた めに使用し得る。 実施例２ n-ヘキシル3-デヒドロシキメートの調製 DMF（100mL）中のDHS（1.5g、8.7mmol）およびNaHCO₃(1.47g、17.4mmol)の懸 濁液に、DMF（20mL）中のn-ヘキシルヨーダイド（5.2mL、34.9mmol）の溶液を、 室温で添加した。5.5日間室温でこの混合物を撹拌した後、溶媒を除去し、そし て残渣を酢酸エチルにより抽出した。有機層をブラインで洗浄し、そしてMgSO₄ 上で乾燥した。ヘキサン/酢酸エチルからの再結晶化により、ヘキシルDHS（1.5g 、67％）：mp=88.5〜89.5℃を生じた。 実施例３ n-プロピル3-デヒドロシキメートの調製 DMF（70mL）中のDHS（1.5g、8.7mmol）およびNaHCO₃（1.47g、17.4mmol）の懸 濁液に、DMF（30mL）中のn-プロピルヨーダイド（4.3mL、43.6mmol）の溶液を， 室温で添加した。２日間室温でこの混合物を撹拌した後、溶媒を除去し、そして 酢酸エチルにより抽出した。有機層をブラインで洗浄し、そしてMgSO₄上で乾燥 した。ヘキサン/酢酸エチルからの再結晶化により、結晶プロピルDHS（1.44g、8 0％）：mp=99.5〜100.5℃を生じた。 実施例４ 抗酸化活性 損傷の特徴であるペルオキシド形成を、４週間の期間にわたって標準化された 技術（A.O.C.S Official Method Cd 8-53）により定量化した。結果を以下およ び図１に報告する。 貯蔵時間 （週） 処理 ０ １ ２ ３ ４ コントロール 1.60 27.33 98.00 129.33 119.33 +0.02% 1.67 5.73 15.33 63.33 82.00 没食子酸プロピル +0.02% 2.60 14.67 84.67 128.66 110.67 α-トコフェロール +0.02% DHS 2.20 3.53 13.33 17.33 31.33 +0.02% 1.47 13.33 18.00 48.00 90.00 DHS-プロピルエステル +0.02% 1.07 9.05 14.00 78.00 88.67 DHS-ヘキシルエステル 実施例５ 酸化安定性装置（Oxidative Stability Instrument）により測定され た抗酸化活性 OSI測定は、抗酸化スパイス抽出物を専門とする独立した研究室により提供さ れた。DHSサンプルをエタノール中に溶解し、そして得られる溶液をラードに添 加した。ヘキシルDHSおよびプロピルDHSの両方がエタノール中に溶解したが、DH Sは、エタノール中に完全には溶解しなかった。サンプルを空気の存在下で110℃ に加熱した。ラードの酸化により生じる揮発性物質（volatile）をOSIにより測 定した。OSIは、酸化分解の開始の前の時間の長さを自動的に記録する。分解の 開始までの時間が長いほど、試験される抗酸化剤の抗酸化特性は良好である。酸 化分解の開始が、抗酸化剤を含まないラードサンプルからなるコントロール試行 について1.2〜1.6分で起こった。その結果を図２に報告する。 上記の結果より、DHSが、使用された0.02％の濃度のα-トコフェロールおよび 没食子酸プロピルのいずれよりも、ペルオキシドの低い形成を生じることが明ら かである。さらに、DHSは、OSI試験（ここで、エステルは、親の酸とほとんど同 様に効果的であることが見出されている）において、匹敵する重量パーセントの BHTおよび混合されたトコフェロールよりも良い抗酸化剤であることが示される 。 上記の結果から、本願の組成物が、厳しい条件下で、酸化からの有効な保護を 提供することが明らかである。本願の組成物は、上昇した温度において使用され 得、その結果、それらは非常に種々の厳しさを伴う広範な状況（そこでは、保護 される産物の酸化および酸化的分解の機構が変化し得る）において使用され得る 。 本願の組成物は、良好な収率および純粋な形態で容易に調製され得、その結果、 それらは経口摂取されない製品においてのみでなく、経口摂取される製品におけ る使用も見出し得る。 本願の化合物はまた、それ自体で、または酸化と関連する生理学的プロセスを 阻害する薬物（例えば、新生酸素、オゾン化合物、スーパーオキシド、ペルオキ シドなど）と組み合わせて、抗酸化剤として使用されるように十分に純粋な形態 で提供され得る。 本明細書中で言及される全ての刊行物および特許出願は、各々の刊行物または 特許出願が、具体的にそして個々に参考として援用されることを示されているの と同様な程度に、本明細書中で参考として援用される。 本発明は、ここで完全に記載されたが、多くの変化および改変が、添付の請求 の範囲の精神または範囲から逸脱することなく、本発明になされ得ることが当業 者には明らかである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ａ６１Ｐ 39/06 Ａ６１Ｐ 39/06 Ｃ０８Ｋ 5/10 Ｃ０８Ｋ 5/10

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．酸化分解に供される加工製品であって、このような酸化を阻害するのに十分 な量で3-デヒドロシキメートまたはその誘導体を含む加工製品。 ２．前記誘導体が１〜12個の炭素原子のアルキルエステルである、請求項１に記 載の製品。 ３．前記製品が食品または薬物であり、かつ前記誘導体が生理学的に受容可能で ある、請求項１に記載の製品。 ４．前記製品がプラスチックである、請求項１に記載の製品。 ５．前記製品が潤滑剤である、請求項１に記載の製品。 ６．0.001〜５重量パーセントの3-デヒドロシキミ酸またはその誘導体を含む、 酸化に感受性の製品。 ７．前記誘導体が１〜12個の炭素原子のアルキルエステルである、請求項６に記 載の製品。 ８．前記エステルがプロピルエステルである、請求項７に記載の製品。 ９．前記エステルがヘキシルエステルである、請求項７に記載の製品。 １０．前記3-デヒドロシキミ酸またはその誘導体が3-デヒドロシキミ酸である、 請求項６に記載の製品。 １１．組成物を酸化阻害量の酸化防止剤と合わせることによって、酸化分解から 組成物を保護するための方法であって、改良点として、該酸化防止剤として3-デ ヒドロシキメートを使用することを含む、方法。 １２．前記組成物が食品であり、かつ前記3-デヒドロシキメートが生理学的に受 容可能である、請求項１１に記載の方法。 １３．前記製品がプラスチックである、請求項１１に記載の方法。 １４．前記組成物が潤滑剤である、請求項１１に記載の方法。 １５．前記誘導体が１〜12個の炭素原子のアルキルエステルである、請求項１１ に記載の方法。 １６．前記エステルがプロピルエステルである、請求項１５に記載の方法。 １７．前記エステルがヘキシルエステルである、請求項１５に記載の方法。 １８．前記3-デヒドロシキメートが酸である、請求項１１に記載の方法。 １９．前記3-デヒドロシキメートが0.001〜５重量パーセントである、請求項１ １に記載の方法。