JP2011502962A - 過酸化水素または過酸を使用してカルノシン酸からカルノソールを製造する方法 - Google Patents

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Abstract

過酸化水素または過酸を使用して、カルノシン酸からカルノソールを生成するための触媒法が提示される。カルノシン酸は純粋形態、不純形態、植物抽出物の一部であってもよく、またはローズマリー針葉中に存在していてもよい。触媒は鉄、鉄塩、少量の水、ローズマリー針葉、またはそれらの混合物であってもよい。

Description

発明の詳細な説明
[発明の概要]
本発明は、触媒および過酸化水素または過酸を使用して、ローズマリー抽出物、ローズマリー針葉、またはセージ抽出物中に存在してもよいカルノシン酸からカルノソールを生成する新しい方法に関する。
[背景技術]
ローズマリー(Rosmarinus officialis)は、地中海領域を原産とする芳香性で常緑の針様の葉がある木質多年生草本である。これは一般に、地中海料理で使用されるハーブとして知られている。その乾燥形態は、鉄、カルシウム、およびビタミンB6を多く含む。それはまたポリフェノールであるカルノソールも含有し、それは抗酸化剤であり、最近NF−κB経路を抑制することで機能する抗発癌性物質として記述されている(Loら、2002年、Carcinogenesis 23(6):983〜991頁)。
親油性ローズマリーまたはセージ抽出物は、およそ10〜30%のカルノシン酸を含有する。
カルノソールをカルノシン酸から合成する方法は、Marreroら、2002年、J.Natural Products 65:986〜989頁によって公開された。カルノソールへの「定量的転化」について述べられており、カルノシン酸がアセトンに溶解されて分子酸素が溶液中に吹き込まれる。しかしこのスキームの多数の反復にもかかわらず、これは再現されず、実質的にカルノソールは形成されなかった。
カルノシン酸を生物学的活性形態のカルノソールに転化する容易で効率的な方法があれば、特に抽出および転化が本質的に同一ステップであれば望ましいであろう。
[発明の詳細な説明]
本発明に従って、触媒が存在するという条件で、酸素源として過酸化水素または過酸を使用する酸化工程によってカルノシン酸をカルノソールに転化できることが分かった。触媒は、触媒量の鉄または鉄塩、ローズマリー針葉、またはそれらの混合物のいずれかであることができる。触媒の選択は、下でより詳細に提示されるその他の反応パラメーターに左右される。したがって本発明の一方法は、
a)カルノシン酸を少量の鉄、鉄塩、ローズマリー針葉、およびそれらの混合物からなる群から選択される触媒を含む溶媒に曝すステップと、
b)過酸化水素または過酸を導入してカルノソールを生成するステップと
を含む。
理論による拘束は望まないが、カルノシン酸の転化は、二段階で起きると考えられる。第1のステップは、キノンへの酸化と見なされ(これはまだ分光法によって実証されていないが)、カルノソールの転位がそれに続く。二つの段階は同時に起きてもまたはワンポット手順中で別個のステップとして起きてもよく、または別々の反応で起きてもよい。
Figure 2011502962

また本発明に従って、酸または弱塩基の存在下で、中間体カルノシン酸キノンが転位されてカルノソールを生成できることが分かった。したがって本発明はまた、カルノシン酸キノンを酸または弱塩基に曝すステップを含む、カルノシン酸キノンからカルノソールを生成する方法も含む。
反応によって生成されるカルノソール含有組成物もまた、本発明の実施態様を形成する。したがって本発明はまた、ここで述べられる方法のいずれかによって作られたカルノソール組成物、ならびにこれらのカルノソール含有組成物を含有する栄養補給食品および医薬品などの最終生成物も含む。
この反応の出発原料は、カルノシン酸の任意の原料であってもよい。それは精製カルノシン酸それ自体、またはカルノシン酸を含有するローズマリー抽出物またはその他の植物抽出物(セージ、サルビア種(Salvia spp.)など)などの精製された形態でないカルノシン酸であってもよい。別の本発明の実施態様では、それはローズマリーの葉(針葉)であってもよい。多数のローズマリー抽出物が市販されている。
任意に出発原料に前処理ステップを施してもよい。前処理では、抽出物を木炭存在下で溶媒によって処理する。好ましい溶媒は酢酸、アセトン、またはメタノールであり、アセトンが最も好ましい。木炭の量はあまり重要でなく、それはローズマリー抽出物の重量を基準として1〜100%の範囲であってもよい。好ましい量は2〜50%である。
[触媒]
[A.酸化触媒が鉄または鉄塩である]
本発明に従って、鉄、鉄塩、およびそれらの混合物からなる群から選択される鉄触媒が酸化触媒として作用し、カルノシン酸を中間体キノンに転化することが分かった。鉄または鉄塩なしでは、カルノシン酸の中間体キノンへの酸化はかなり緩慢である。
鉄塩は、鉄塩のあらゆる一般に使用される形態(塩化鉄、臭化鉄、硫酸鉄、酢酸鉄、クエン酸鉄、グルコン酸鉄、乳酸鉄、硝酸鉄、水酸化鉄、および酸化鉄など)であってもよく、または天然のローズマリー抽出物は、通常、鉄を未知の形態で既に含有しているので、鉄がこれらの抽出物中に既にあってもよい。明細書および特許請求の範囲全体を通じて「鉄塩」という用語は、第二鉄塩および第一鉄塩、ならびにそれらの水和物の双方を含むことが意図される。
溶媒が酸性であって鉄製容器内に保存される場合、溶媒は鉄を取り込み、この量は本発明の目的で通常十分である。必要な鉄/鉄塩の量はきわめて小さく、約20モル%以下(カルノシン酸を基準にして)であり、少なくとも約0.01〜10モル%が好ましい量であり、少なくとも約0.05〜5モル%がより好ましい。当然ながら、より多量の鉄が存在してもよい。しかし多くの量に際だった利点は見られない。
[B.酸化触媒がローズマリー針葉(葉)である]
別の本発明の実施態様では、ローズマリー針葉それ自体が、この抽出/転化工程中に触媒として機能する。
[溶媒]
鉄触媒の存在下で使用できる溶媒は、その中にカルノシン酸が溶解でき、または少なくとも部分的に可溶性である実質的にあらゆる溶媒である。溶媒は次のものであってもよい。
エーテルR2OR2(式中、R2はC1〜C4であり、同一であるかまたは異なっていてもよい)などの中性溶媒、または
エステルR1−COOR2(式中、R1はH、またはC1〜C3であり、R2はC1〜C4である)(酢酸エチル、酢酸ブチルなど)、または
ケトン(アセトン、メチルエチルケトンまたはジエチルケトンなど)、または
ジクロロメタン、または
アルコールR2OH(式中、R2はC1〜C4である)(エタノール、またはイソプロパノールなど)、または
亜臨界または超臨界二酸化炭素「SF−CO2」、または
2〜4個の炭素原子を有する酸性溶媒(酢酸、プロピオン酸またはイソ酪酸など)、または
上記溶媒の任意の混合物。
好ましい溶媒は、ジクロロメタン、アセトン、酢酸エチルおよび酢酸、プロピオン酸およびイソ酪酸である。特に意図されるカルノソールの用途が食品または医薬品である場合、最も好ましい溶媒は酢酸である。
[中間体キノンの転化のための触媒]
次に溶媒および触媒中のカルノシン酸を過酸化水素または過酸と反応させる。
一実施態様では、塩基または酸どちらかの存在下で酸化反応が起きる。あるいは、酸化の後期に、または中間体キノンの形成後に、塩基または酸を添加できる。別の代案では、中間体を別々に形成して、次に酸または塩基で処理してカルノソールを形成できる。
塩基または酸は、キノンであると推定される中間体の転化速度を上昇させると考えられる。
この反応の目的で、塩基はあらゆる都合よい所望の量で存在することができる。触媒として塩基が選択される場合、一般に塩基は反応速度を上昇させ、すなわちより多くの塩基が存在するほどより速い転化が起きる。一般に塩基は、カルノシン酸の量を基準として0%〜400モル%の量で存在すべきである。好ましい範囲は10〜300モル%、より好ましくは80〜200モル%である。
塩基の選択は、選択される溶媒によってもまた影響される。酸性溶媒条件(すなわちSF−CO2、酢酸、またはその他のR−COOH)では、強塩基および弱塩基の双方が同様の結果を生じる。酢酸などの酸性溶媒が使用される場合、原則として対応する酢酸塩を形成するあらゆる塩基が使用できる。したがって塩基は、水酸化ナトリウムまたは水酸化カリウム、炭酸ナトリウムまたは炭酸カリウム、炭酸水素ナトリウムまたは炭酸水素カリウム、酢酸ナトリウムまたは酢酸カリウム、プロピオン酸ナトリウムまたはプロピオン酸カリウム、リン酸ナトリウムまたはリン酸カリウム、水酸化マグネシウム、およびそれらの混合物からなる群から選択できる。
使用される溶媒が中性溶媒である場合(ジクロロメタン、または酢酸エチルなど)、NaHCO、KOAc、NaHPO、およびMg(OH)などの弱塩基が好ましい。
好ましい塩基は、一般に炭酸水素Naもしくは炭酸水素Kまたは酢酸Naもしくは酢酸Kである。
あるいは、酸が塩基と同じ目的を果たす。触媒として酸が選択される場合、実質的にあらゆる強酸が使用できる。硫酸、塩酸、臭化水素酸、過塩素酸、硝酸、またはp−トルエンスルホン酸などのスルホン酸などの鉱酸が好ましい。最も好ましいのは塩酸または臭化水素酸である。一般に、酸はカルノシン酸の量を基準として0%〜400モル%の量で存在するべきである。好ましい範囲はカルノシン酸の量を基準として約5〜200モル%、より好ましくは20〜100モル%である。
酸性溶媒中では、転化触媒として酸の使用が好ましい。
[酸化剤]
過酸化水素または過酸が使用できる。過酸化水素については、過酸化水素、過ホウ酸ナトリウム、過炭酸ナトリウム、過酸化水素−尿素または酢酸中の過酸化水素などのあらゆる入手可能な原料が使用できる。市販される30%または50%過酸化水素などの過酸化水素が好ましい。
過酸としては、過酢酸、過プロピオン酸などのあらゆる市販される過酸が使用できるが、好ましいのは過酢酸であり、最も好ましいのは酢酸中の過酢酸溶液である。
[触媒に関係ない温度]
一般により高い温度はより速い反応をもたらす。しかしより高温では反応の選択性が低くなる。好ましい温度範囲は約0〜100℃であり、より好ましい範囲は約10〜60℃であり、なおもより好ましい範囲は約15〜40℃である。
[任意の結晶化ステップ]
上述のいずれの手順を使用するかどうかにかかわらず、反応生成物を結晶化ステップに供することで、得られる最終カルノソールの純度を高めることができる。結晶化は、あらゆる従来の手段を使用して達成されてもよく、ほとんどの用途において好ましい溶媒は酢酸である。いくつかの用途では、カルノソール含量が90%を超える結晶を生成できる。
[最終生成物用途]
これらの記述されている反応の最終生成物はカルノソールを含有しながら、その他の反応副生成物もまた含有する。これらの組成物はカルノソールと、以下で「カルノソール加工組成物」と称されるその他の反応副生成物の双方を含有し、様々な用途のための食品および/または栄養補給食品の使用において、さらなる精製またはその他の処理なしに直接使用できる。
「栄養補給食品」という用語は、ここでの用法では栄養および製薬の応用分野の双方における有用性を意味する。したがってカルノソール加工組成物を含有する新規な栄養補給食品組成物は、食品および飲料の栄養補給剤として、そしてカプセルまたは錠剤などの固形製剤、または溶液または懸濁液などの液剤であってもよい、経腸的または非経口用途のための医薬製剤として使用できる。
本発明に係る栄養補給食品組成物は、保護親水コロイド(ガム、タンパク質、加工デンプンなど)、バインダー、塗膜形成剤、封入剤/封入材、壁/シェル材料、マトリックス化合物、コーティング、乳化剤、表面活性剤、可溶化剤(油、脂肪、ワックス、レシチンなど)、吸着材、キャリア、充填材、共化合物、分散剤、湿潤剤、加工助剤(溶媒)、流動化剤、味覚マスキング材、増量剤、ゼリー化剤、ゲル形成剤、抗酸化剤、および抗菌剤をさらに含有してもよい。
さらに本発明の栄養補給食品組成物にマルチビタミン剤およびミネラル補給剤を添加して、食生活によっては欠けている適量の必須栄養素を得てもよい。マルチビタミン剤およびミネラル補給剤はまた、疾患予防と、生活習慣パターンに起因する栄養損失および欠乏症からの保護のためにも有用である。
本発明に係る栄養補給食品組成物は、例えば食品または飼料(のための添加剤/栄養補給剤)、食品または飼料プレミックス、強化食品または飼料、錠剤、丸薬、顆粒、糖衣丸、カプセル、および粉末および錠剤などの発泡性調合物などの固形形態の、または例えば飲料、ペースト、および油性懸濁液などの溶液、エマルジョンまたは懸濁液などの液体形態の、特に経口投与に標準的なあらゆる形態である、身体に投与するのに適したあらゆるガレヌス製剤形態であってもよい。ペーストは硬質または軟質シェルカプセルに組み込まれてもよく、カプセルは例えば(魚、ブタ、家禽、ウシ)ゼラチン、植物タンパク質またはリグニンスルホネートのマトリックスを特徴とする。その他の応用形態の例は、経皮、非経口または注射投与のためのものである。食餌および医薬組成物は、制御(遅延)放出製剤の形態であってもよい。
飼料はペット動物、家畜、毛皮産業で使用される動物、および水産養殖動物に与えられるあらゆる飼料を包含する。それはまた、ペット動物(例えばイヌおよびネコ)に与えられるおやつも包含する。
食品および酪農製品の例としては、例えばマーガリン、スプレッド、バター、チーズ、ヨーグルトまたは乳飲料が挙げられる。強化食品の例は、シリアルバー、およびケーキやクッキーなどのベーカリー製品である。飲料は、非アルコールおよびアルコール飲料、ならびに飲用水および液体食品に添加するための液体調製品を包含する。非アルコール飲料は、例えば清涼飲料、スポーツドリンク、果汁、レモネード、茶、およびミルクベースの飲料である。液体食品は、例えばスープおよび酪農製品である。カルノソール加工組成物を含有する栄養補給食品組成物は、成人が約10〜1000mgの1日量、好ましくは約50〜750mgの1日量、またはより好ましくは約100〜500mgの1日量のカルノソールを摂取するように、清涼飲料、エネルギーバー、またはキャンディに添加されてもよい。
栄養補給食品組成物が医薬製剤であれば、組成物は薬学的に許容できる賦形剤、希釈剤またはアジュバントをさらに含有する。それらの調合のために、例えばRemington’s Pharmaceutical Sciences,第20版、Williams & Wilkins,PA,USAで開示されるような標準技術を使用してもよい。経口投与のためには、好ましくは錠剤およびカプセルが使用され、それは例えばゼラチンまたはポリビニルピロリドンなどの適切な結合剤、例えば乳糖またはデンプンなどの適切な充填材、例えばステアリン酸マグネシウムなどの適切な潤滑剤、および任意にさらなる添加剤を含有する。
栄養補給食品は、その抗炎症特性のため、精神または気分を維持または改善するため、関節健康のためなど、様々な病状を維持または改善するために使用できる。
本発明をより良く例示するために、以下の限定を意図しない例を提示する。
[実施例1]
[対照実験]
常温、酸素雰囲気内において10mlの反応容器内で、30mlアセトン中の0.132gカルノシン酸溶液(含量=90%カルノシン酸、2%カルノソール)を23時間撹拌した。これらは本質的にJ.G.Marrero,L.S.Andres,J.G.Luis;J.Nat.Prod.(2002年),65,986〜989頁で述べられている条件である。溶液は88%のカルノシン酸、およびわずか3%のカルノソールを含有した。
[実施例2]
18.5gローズマリー抽出物(40%カルノシン酸および4%カルノソールを含有する)、55g酢酸、および7mg塩化鉄(III)六水和物を窒素ブランケットの下で撹拌した。15℃で4.7ml酢酸中の32%過酢酸を緩慢に添加した。混合物を15℃で2時間撹拌した。1ml水中の37%塩酸を添加して、混合物を18時間撹拌した。懸濁液を濾過して10ml酢酸で洗浄した。結晶物を70℃、真空中で乾燥させた。純度88%のカルノソール5.68gを得た。収率=62%。
[実施例3]
13.1gローズマリー抽出物(43%カルノシン酸および18%カルノソールを含有する)、60g酢酸、および13mg塩化鉄(III)六水和物を窒素ブランケットの下で撹拌した。15℃で2.9ml水中の35%過酸化水素を緩慢に添加した。混合物を15℃で1.5時間撹拌し、1mlの37%塩酸の添加がそれに続いた。混合物を常温で18時間撹拌した。スラリーを濾過して10ml酢酸で洗浄した。結晶物を70℃、真空中で乾燥させた。純度92%のカルノソール5.57gを得た。収率=65%。
[実施例4]
13.1gローズマリー抽出物(43%カルノシン酸および18%カルノソールを含有する)、60g酢酸、2.5g酢酸ナトリウム、および7mg塩化鉄(III)六水和物を窒素ブランケットの下で撹拌した。18℃で2.9ml水中の35%過酸化水素を緩慢に添加した。混合物を常温で21時間撹拌した。スラリーを濾過して10ml酢酸で洗浄した。結晶物を70℃、真空中で乾燥させた。純度86%のカルノソール4.24gを得た。収率=45%。
[実施例5]
7.6gローズマリー抽出物(40%カルノシン酸および3.5%カルノソールを含有する)、23g酢酸、0.4ml塩酸37%、および5.2mg塩化鉄(III)六水和物を窒素ブランケットの下で撹拌した。15℃で0.90ml水中の50%過酸化水素を緩慢に添加した。混合物を18℃で4時間撹拌した。混合物をHPLCによってカルノソール含量について分析した。収率=90%。
[実施例6]
10.7gローズマリー抽出物(15%カルノシン酸および16%カルノソールを含有する)、32g酢酸、0.2ml塩酸37%、および5.2mg塩化鉄(III)六水和物を窒素ブランケットの下で撹拌した。18℃で0.54ml水中の50%過酸化水素を緩慢に添加した。混合物を常温で3時間撹拌した。混合物をHPLCによってカルノソール含量について分析した。収率=80%。
[実施例6]
7.6gローズマリー抽出物(40%カルノシン酸および3.5%カルノソールを含有する)および0.76g木炭を32mlアセトン中で還流して10分間撹拌し、常温に冷却して濾過した。木炭を8mlアセトンで洗浄した。濾液を蒸発させて乾燥させた。残留物に22g酢酸、0.4mlの37%塩酸、および7.2mg塩化鉄(III)六水和物を添加した。混合物を窒素ブランケットの下で撹拌した。18℃で0.90ml水中の50%過酸化水素を緩慢に添加した。混合物を常温で5時間撹拌した。スラリーを濾過して10ml酢酸で洗浄した。結晶物を70℃、真空中で乾燥させた。純度88%のカルノソール2.61gを得た。収率=70%。
[実施例7]
7.6gローズマリー抽出物(40%カルノシン酸および3.5%カルノソールを含有する)および0.76g木炭を32mlアセトン中で還流して10分間撹拌し、常温に冷却して濾過した。木炭を8mlアセトンで洗浄した。濾液を蒸発させて乾燥させた。残留物に23g酢酸、0.4mlの37%塩酸を添加した。混合物を窒素ブランケットの下で撹拌した。18℃で0.90ml水中の50%過酸化水素を緩慢に添加した。混合物をHPLCによってカルノソール含量について分析した。収率=83%。

Claims (15)

  1. a)カルノシン酸を少量の鉄、鉄塩、ローズマリー針葉、およびそれらの混合物からなる群から選択される触媒を含む溶媒に曝すステップと、
    b)過酸化水素および過酸からなる群から選択される酸化剤を導入してカルノソールを生成するステップと
    を含む、カルノシン酸をカルノソールに転化する方法。
  2. カルノシン酸が植物抽出物中に存在する、請求項1に記載の方法。
  3. 植物抽出物がローズマリー抽出物である、請求項2に記載の方法。
  4. 酸化剤が塩基または酸の存在下で導入される、請求項1〜3のいずれか一項に記載の方法。
  5. 塩基または酸が酸化剤の後に導入される、請求項1〜3のいずれか一項に記載の方法。
  6. 酸化剤が、過酸化水素、過ホウ酸ナトリウム、過炭酸ナトリウムまたは過酸化水素−尿素などの過酸化水素原料から選択される、請求項1〜5のいずれか一項に記載の方法。
  7. 酸化剤が過酸化水素である、請求項1〜5のいずれか一項に記載の方法。
  8. 酸化剤が過酸である、請求項1〜5のいずれか一項に記載の方法。
  9. 酸化剤が過酢酸である、請求項8に記載の方法。
  10. 鉄塩が、塩化鉄、臭化鉄、硫酸鉄、硝酸鉄、酢酸鉄、プロピオン酸鉄、クエン酸鉄、グルコン酸鉄、乳酸鉄、酸化鉄、水酸化鉄の第二鉄塩および第一鉄塩、それらの水和物、およびそれらの混合物からなる群から選択される、請求項1〜9のいずれか一項に記載の方法。
  11. 溶媒が、酸性溶媒R1−COOH(式中、R1はC1〜C3である)、エーテルR2OR2(式中、R2はC1〜C4であり、同一であるかまたは異なってもよい)などの中性溶媒、またはエステルR1−COOR2(式中、R1はHまたはC1〜C3であり、R2はC1〜C4である)(酢酸エチル、酢酸ブチルなど)、またはケトン(アセトン、メチルエチルケトンまたはジエチルケトンなど)、またはジクロロメタン、またはアルコールR2OH(式中、R2はC1〜C4である)(エタノール、またはイソプロパノールなど)、または亜臨界または超臨界二酸化炭素「SF−CO2」、または上の溶媒の任意の混合物からなる群から選択される、請求項1〜10のいずれか一項に記載の方法。
  12. 溶媒が、2〜4個の炭素原子を有する炭酸溶媒またはその混合物からなる群から選択される、請求項11に記載の方法。
  13. 溶媒が酢酸である、請求項12に記載の方法。
  14. ステップa)に先だって、植物抽出物が、酢酸、アセトン、およびメタノールからなる群から選択される溶媒の存在下において木炭で前処理される、請求項2〜13のいずれか一項に記載の方法。
  15. 請求項1〜14のいずれか一項によって作製されるカルノソール組成物。
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