ПРОИЗВОДНЫЕ АСПАРТАМА ИЛИ ИХ ФИЗИОЛОГИЧЕСКИ ПРИЕМЛЕМЫЕ СОЛИ, СПОСОБ ИХ ПОЛУЧЕНИЯ, ПОДСЛАЩИВАЮЩЕЕ СРЕДСТВО

Предметом настоящего изобретения являются соединения общей формулы:


в которой
R выбирается из группы, включающей следующие радикалы:
СН3(СН2)2СН2; (СН3)2СНСН2; (СН3)2СНСН2СН2; СН3СН2СН(СН3)3СН2 (СН3СН2)2СНСН2; (СН3)3ССН2СН2; циклогексил, циклогептил, циклооктил, циклопетилме-тил, циклогексилметил, 3-фенилпропил, 3-метил-3-фенилпропил, 3,3-диметилциклопентил, 3-метилциклогексил, 3,3,5,5 - тетраметилциклогексил, 2-гидроксициклогексил, 3-[4-гидрокси-3-метоксифенил]-пропил, 3-[4-гидрокси-3-метоксифенил]-2-пропенил, 3-[4-гидрокси-3-метоксифенил]-1-метилпропил и 3-[4-гидрокси-3-метоксифенил]-1-метил-2-пропенил;
Х выбирается среди групп: СН3, СН2СН3, СН(СН3)2, СН2СН2СН3 и С(СН3)3;
Z обозначает атом водорода или ОН-группу;
и физиологически приемлемые соли этих соединений. Эти соединения пригодны в качестве подслащивающих агентов.

Предметом настоящего изобретения являются новые соединения, производные аспарта-ма, и пригодные в качестве подслащивающих агентов, а также способ их получения.
Эти новые соединения особенно пригодны для подслащивания различных продуктов, в особенности, напитков, пищевых продуктов, кондитерских изделий, булочных сдоб, жева-тельных резинок, продуктов гигиены и предметов туалета, а также косметических, фарма-цевтических и ветеринарных продуктов.
Известно, что подслащивающий агент для того, чтобы его можно было использовать в промышленном масштабе, должен обладать с одной стороны, интенсивной сладостью, поз-воляющей снизить стоимость при использовании, и, с другой стороны, удовлетворительной стабильностью, т.е. должен быть совместим с условиями использования.
Из подслащивающих агентов, имеющихся в настоящее время в продаже, дипептидное производное, I-метиловый сложный эфир N-L -  - аспартил - L - фенилаланина, известный под названием аспартам, следующей формулы (а):

на сегоднящий день является наиболее используемым (патент США 3 492 131). Одним из отличительных признаков этого соединения является его химический состав на основе двух природных аминокислот: L - аспарагиновой кислоты и L - фенилаланина. Относительно небольшая сладость этого соединения составляет около 120-180 - кратной таковой сахарозы, в расчете на вес. Несмотря на отличные органолептические качества, это соединение обла-дает основным недостатком, заключающимся в том, что оно является дорогостоящим про-дуктом вследстие его относительно низкой подслащивающей интенсивности, и обладает довольно слабой стабильностью при некоторых условиях использования подслащивающих агентов, особенно в нейтральной среде, что ограничивает области его применения в про-мышленности.
Следовательно, для пищевой промышленности существует необходимость в новом под-слащивающем агенте, который обладает повышенной подслащивающей активностью, чтобы снизить его себестоимость, и который по крайней мере так же устойчив и даже более устой-чив, чем аспартам, особенно в нейтральной среде. Так, уже синтезированы многочисленные дипептиды или дипептидные аналоги, обладающие сладким вкусом (см. например изд. Т.Н.Grenby, Elsevier hondon 1989, c.1-46), но, на сегодняшний день за исключением аспарта-ма ни один не удовлетворяет основным требованиям, предъявляемым к подслащивающему агенту, а именно, как отличные органолептические качества, достаточно высокая подслащи-вающая интенсивность для снижения стоимости при использовании, достаточная стабиль-ность.
Совершенно неожиданным образом найдено, и это составляет основу настоящего изоб-ретения, что подслащивающая способность аспартама может быть очень сильно повышена за счет фиксации на свободном амине аспартама некоторых радикалов, в частности, соответ-ствующих пригодных углеводородных радикалов, подслащивающая способность аспартама таким образом может быть увеличена вплоть до 80-кратной, причем подслащивающая ин-тенсивность изменяется в зависимости от специфической природы радикала R.
Результаты действия той же самой природы уже наблюдали со сложными этиловым, изопропиловым, пропиловым и трет.-бутиловым эфирами N-L--аспартил-L-фенилаланина (патент США 3 492 131) и с I - метиловым эфиром N-L и --аспартил-L-тирозина (патент США 3 475 403).
Согласно первому аспекту, настоящая заявка относится к соединениям формулы I (б):

в которой:
R выбирается из группы, включающей следующие радикалы:
СН3(СН2)2 СН2; (СН3)2СНСН2 (СН3)2СНН2СН2; (СН3)СН2; (СН3СН2)2 СНСН2; (СН3)3 ССН2 СН2; циклогексил, циклогептил, циклооктил, циклопентилметил, циклогексилметил, 3-фенилпропил, 3-метил-3-фенилпропил, 3,3-диметил-циклопентил, 3-метил-циклогексил, 3,3,5,5-тетраметилциклогексил, 2-гидроксициклогексил, 3-(4-гидрокси-3-метоксифенил) пропил, 3-(4-гидрокси-3-метоксифенил)-2-пропенил, 3-(4-гидрокси-3-метоксифенил)-2-пропенил, 3-(4-гидрокси-3-метоксифенил)-1-метилпропил и 3-(4-гидрокси-3-метоксифенил)-1-метил-2-пропенил;
Х выбирается среди групп: СН3; СН2СН3; СН(СН3)2; СН2СН2СН3 и С(СН3)3;
 обозначает атом водорода или ОН-группу;
также, как к физиологически приемлемым солям этих соединений.
N-замещенные производные аспартама, обладающие повышенной подслащивающей способностью, уже были описаны в уровне техники. Так, в европейском патенте 0 107 597 (патент США 4 645 678) описываются соединения N-фенилкарбамоиласпартам или N-фенилтиокарбамоиласпартам, подслащивающая способность которых может достигать ве-личины в 55 000 раз выше таковой у сахарозы. Однако, нет никакого структурного сходства между этими N-фенилкарбамоильной или N-фенилтиокарбамоильной группами и N-углеводородными группами соединений изобретения.
Также описаны другие N-замещенные производные аспартама (см., например, Z.M.Zanusz цитировано выше), но речь также идет о соединениях, не имеющих никакой свя-зи в отношении структуры с N-углеводородными производными изобретения.
В самом деле, в уровне техники существует неблагоприятное предупреждение, которое вплоть до настоящего времени разубеждает специалиста ориентироваться на поиск N-углеводородных производных аспартама с повышенной подслащивающей способностью. Так, известное из литературы единственное N-углеводородное производное аспартама, а именно I-метиловый эфир N-(N,N-диметил-L--аспартил)-L-фенилаланина следующей фор-мулы (в):

описывается как обладающее горьким вкусом (R.H.Mazur и др., Z.Am. Chem Soc., 1969, 91, 2684-2691).
Исследования, проведенные заявителем, впрочем, позволили констатировать, что орга-нолептические свойства N-углеводородных производных аспартама совершенно нельзя бы-ло предусмотреть и что структурно очень близкие углеводородные группы приводят к про-изводным аспартама, которые могут быть, в зависимости от случая, сладкими, горько-сладкими, горькими или безвкусными. Кроме того, в европейском патенте ЕР - 0 338 946 (патент США 4 935 517), заявители описали N-углеводородные производные L - аспараги-новой (n=1) или L - глутаминовой (n=2) кислот, отвечающие следующей общей формуле (г):

в которой радикал R представляет собой углеводородную группу с 5-13 С - атомами, насы-щенную или ненасыщенную, ациклическую, циклическую или смешанную;
радикал R’ представляет собой 4-цианофенильную, 2-цианопирид-5-ильную или 2-цианопиридимин-5-ильную группу; и “n” равно 1 или 2.
Соединения настоящего изобретения отличаются от этих соединений уровня техники тем, что они представляют собой специфические производные L - аспарагиновой кислоты, включающие группу R’, которая не обладает никакой структурной аналогией с группами, определенными в европейском патенте ЕР-0 338 946, и их активность зависит от выбора специфических N - углеводородных групп.
Изучения соотношений структура - активность, проведенные настоящими изобретателя-ми, в действительности позволили констатировать, что наиболее эффективные N-углеводородные группы, согласно европейскому патенту ЕР - 0 338 946 в качестве уровня техники, путем комбинации с аспартамом, приводят к горьким или горько-сладким соеди-нениям. Так, это имеет место особенно с н-гептильной группой, которая, согласно уровню техники, приводит к одному из соединений с наиболее сильным сладким вкусом, но, кото-рая, скомбинированная с аспартамом, дает соединение с очень сильным горьким привкусом.
Кроме того, продемонстрировано, что стабильность характерных соединений изобрете-ния более высокая, чем таковая аспартама, в обычных условиях применения для пищевых продуктов. Это представляет собой тем более значительное преимущество, ввиду того, что одно из ограничений для использования аспартама в некоторых пищевых продуктах проис-текает из его очень незначительной стабильности в близкой к нейтральной среде, т.е. для рН - значений, близких к 7, которые часто встречаются в продуктах, таких, как молочные про-дукты, мучные кондитерские изделия или другие продукты, которые требуют выпечки при высокой температуре, жевательные резинки, зубные пасты.
Изучение старения, ускоренного продолжительным нагреванием при 70С водного рас-твора с рН = 7, характерного соединения изобретения, а именно сложного 1-метилового эфира N-[N-(3,3-диметилбутил)-L--аспартил]-L-фенилаланина, сладость которого в 10 000 раз выше таковой сахарозы, показывает, что он имеет период полураспада около 6 часов, тогда как период полураспада аспартама в тех же условиях составляет только 10 минут, что соответствует, для соединения согласно изобретению, в 36 раз более высокой стабильности, чем таковая аспартама. Сравнимые результаты получают для других характерных соедине-ний изобретения.
Также показано, что стабильность соединений изобретения по крайней мере такая же, даже улучшенная, в кислой среде с рН значением около 3, которое соответствует рН - значе-нию газированных напитков, которые представляют собой одно из главных применений подслащивающих средств.
Вследствие своей повышенной подслащивающей способности, другое преимущество соединений изобретения, по сравнению с аспартамом, заключается в том, что при их ис-пользовании в пищевых продуктах можно применять очень незначительные количества ак-тивного агента.
Следовательно, часто проблематичное присутствие в пищевых продуктах некоторых со-ставляющих аспартама, а именно L - фенилаланина и метанола очень сильно понижается за счет использования подслащивающего вещества настоящего изобретения. Таким образом, например, можно заменять, в расчете на литр газированного напитка, 550 мг аспартама при-мерно на 7 мг описанного в настоящем изобретении сложного I-метилового эфира N-[N-(3,3-диметилбутил)-L--аспартил]-L-фенилаланина, и таким образом снижать примерно в 80 раз количества 1-фенилаланина и метанола, которые могут потребляться при этом, сохраняя идентичные органолептические качества.
Настоящее изобретение, следовательно, позволяет получать впервые новые N-углеводородные производные аспартама или его аналогов, которые обладают отличными органолептическими качествами, ассоциированными с очень высокой подслащивающей способностью вплоть до в 10 000 раз выше таковой сахарозы, в расчете на вес, и по крайней мере подобной или большей стабильностью, что, по сравнению с аспартамом, имеет след-ствием расширение возможностей применения в пищевых продуктах.
Особенно предпочтительная форма реализации изобретения отвечает следующей общей формуле (д):


где R имеет вышеуказанное значение.
Соединением, отвечающим особенно предпочтительной форме реализации изобретения, является сложный 1-метиловый эфир N-[N-(3,3-диметилбутил)-L--аспартил]-L-фенилаланина (соединение 6 таблицы 1) формулы:

или сложный 1-метиловый эфир N-[N-(3-(4-гидрокси-3-метоксифенил)-пропил-L--аспартил]-L-фенилаланина (соединение 18 таблицы 1) формулы:

или еще сложный 1-метиловый эфир N-[N-(3-фенилпропил)-L--аспартил]-L-фенилаланина (соединение 12 таблицы 1) формулы:



Соединения изобретения также могут быть превращены в соли с помощью неорганиче-ских или органических, физиологически приемлемых кислот или оснований, следствием чего является увеличение их растворимости. Предпочтительно эти соединения превращают-ся в соли, которые представляют собой гидрохлориды или соли натрия, калия, аммония, кальция или магния.
Согласно второму аспекту, настоящая заявка относится к соединениям изобретения в ка-честве подслащивающих агентов, подслащивающим композициям, включающим в качестве подслащивающего агента по крайней мере одно вышеуказаное соединение, и использова-нию соединений изобретения для подслащивания разнообразных продуктов, указанных вы-ше.
Подслащивающие агенты настоящего изобретения можно добавлять в любой пищевой продукт, которому хотят придать сладкий вкус, при условии их добавления в количествах, достаточных для достижения желательного уровня сладкости. Оптимальная используемая концентрация подслащивающего агента зависит от разных факторов, таких, как, например, подслащивающая способность подслащивающего агента, условия хранения и использования продуктов, отдельные составляющие продуктов и желательный уровень сладкости. Любой специалист легко может определить оптимальное количество подслащивающего агента, ко-торое нужно использовать для получения пищевого продукта, осуществляя обычную дегу-стацию. Подслащивающие агенты настоящего изобретения обычно добавляют к пищевым продуктам в количествах, согласно подслащивающей способности соединения, 0,5-50 мг подслащивающего агента на килограмм или литр пищевого продукта. Концентрированные продукты (концентраты) очевидно должны содержать более высокие количества подслащи-вающего агента и затем их нужно разбавлять согласно конечным намерениям использова-ния.
Подслащивающие агенты настоящего изобретения можно добавлять в чистом виде в подслащиваемые продукты, но, в соответствии с их повышенной подслащивающей способ-ностью, их обычно смешивают с соответствующим носителем или соответствующим напол-нителем.
Предпочтительно, соответствующие носители или наполнители выбирать в группе, включающей полидекстрозу, крахмал, мальтодекстрины, целлюлозу, метилцеллюлозу, кар-боксиметилцеллюлозу и другие производные целлюлозы, альгинат натрия, пектины, каме-ди, лактозу, мальтозу, глюкозу, лейцин, глицерол, маннитол, сорбитол, бикарбонат натрия, фосфорную, лимонную, винную, фумаровую, бензойную, сорбиновую, проционовую кисло-ты и их соли натрия, калия и кальция, и их эквивалентны.
Подслащивающие агенты согласно изобретению можно вводить в пищевой продукт ин-дивидуально, в качестве единственного подслащивающего агента, или в комбинации с дру-гими подслащивающими агентами, такими, как сахароза, сироп из кукурузы, фруктоза, ди-пептидные производные или аналогичные подслащивающие вещества (аспартам, алитам), дигидрохалкон-неогесперидин, гидрированная изомальтулоза, стевиозид, L-сахароза, глице-рин, ксититол, сорбитол, маннитол, ацесульфам, сахарин и его соли натрия, калия, аммония и кальция; цикламиновая кислота и ее соли натрия, калия и кальция, сукралоза, монеллин, туаматин и их эквиваленты.
Соединения настоящего изобретения могут быть получены различными способами, уже описанными в литературе. Так, согласно третьему аспекту, настоящая заявка относится к одному из предпочтительных способов, который состоит в конденсации соединения форму-лы:

с альдегидом или кетоном, предшественником группы R. Образующийся путем конденса-ции промежуточный имин затем восстанавливают in situ с помощью селективного восстано-вителя, как, например, цианоборгидрид натрия, что приводит непосредственно к соедине-ниям изобретения (метод восстановительного N-моноалкилирования, описанный Ohfune и др., Chemistry Letters 1984, 441-444).
Получение, например, соединения изобретения, в котором R представляет собой радикал (СН3)3 ССН2СН2, осуществляют, исходя из альдегидного предшественника, имеющегося в продаже, 3,3-диметилбутиральдегида формулы (СН3)3 ССН2СНО.
Нужно заметить, что получение соединений изобретения непосредственно осуществля-ют исходя из аспартама или его аналогов. В том, что касается производных аспартама, это представляет собой особенно интересное преимущество вследствие того, что аспартам явля-ется продажным продуктом, синтез которого на сегодняшний день полностью освоен.
Очистку соединений изобретения, в их кислой или солевой форме, осуществляют стан-дартными способами, такими, как перекристаллизация или хроматография. Их структуру и их чистоту контролируют классическими способами (тонкослойная хроматография, высоко-эффективная жидкостная хроматография, инфракрасная спектрометрия, ядерный магнитный резонанс, элементный анализ).
Способ, которым может быть реализовано изобретение, и преимущества, которые про-истекают из этого, будут лучше понятны из нижеследующих примеров осуществления.
В этих примерах подслащивающую способность описанных соединений оценивают с помощью группы из 8 дегустаторов. Для этого соединения в виде водного раствора с пере-менными концентрациями сравнивают, во вкусовом плане, с контрольным раствором саха-розы с концентрацией 2%, 5% и 10%. Подслащивающая способность испытуемого по отно-шению к сахарозе существует между соединением и сахарозой и равной подслащивающей интенсивностью, т.е. когда сладкие вкусы раствора испытуемого соединения и контрольно-го раствора сахарозы рассматриваются большинством, как имеющие одну и ту же подсла-щивающую интенсивность.
Стабильность соединений изобретения и аспартама измеряют путем определения, с по-мощью высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ), количества продукта, остающегося после ускоренного старения в кислой среде (фосфатный буфер с рН = 3) или нейтральной среде (фосфатный буфер с рН = 7) и при температуре 70С.
Таким образом, стабильность испытуемого соединения оценивают по его периоду полу-распада (время, соответствующее разложению на 50%).
В качестве примера получения синтез сложного 1-метилового эфира N-[N-(3,3-диметилбутил)-L--аспартил]-L-фенилаланина (пример №6 таблицы 1) формулы:

осуществляют следующим образом:
4 г (39,8 ммоль) имеющегося в продаже 3,3 - диметилбутиральдегида добавляют к смеси, в 50 см3 метанола, 10,6 г (36,2 ммоль) аспартама и 1,6 г (25,3 ммоль) цианоборгидрида натрия. Раствор перемешивают в течение 24-х часов при комнатной температуре, затем кон-центрируют досуха в вакууме. Остаток затем обрабатывают 1Н водным раствором соляной кислоты до тех пор, пока рН - значение не будет близко к нейтральному. Образовавшийся смолообразный остаток отделяют фильтрацией, высушивают в вакууме перед перекристал-лизацией из смеси этанола с водой (1:1) или из ацетонитрила. Получают тогда 9 г (выход = 62%) сложного 1-метилового эфира N-[N-(3,3-диметилбутил)-L--аспартил]-L-фенилаланина.
Подслащивающая способность этого соединения соответствует, в расчете на вес, при-близительно превышающей в 10 000 раз таковую сахарозы по сравнению с раствором саха-розы с концентрацией 2%, 5% и 10%.
Водный раствор с концентрацией 7 мг/л настоящего соединения эквивалентен по под-слащивающей интенсивности раствору с 550 мг/л аспартама, что соответствует примерно в 80 раз более высокой подслащивающей способности соединения по сравнению с таковой аспартама.
В качестве примеров подслащивающая способность других соединений получаемых из аспартама, согласно изобретению, представлена в таблице 1. Подслащивающую способность оценивают по отношению к 25%-ному раствору сахарозы.

Таблица 1


№
R Подслащи-вающая способ-ность
1 CH3 CH2 CH2 CH2 400
2 (CH3) CHCH2 500
3 (CH3) CHCH2 CH2 1300
4 (R, S) - CH3CH2CH (CH3)CH2 900
5 (CH3CH2)2 CHCH2 2000
6 (CH3)3 CCH2CH2 10000
7 Циклогексил 800
8 Циклогептил 900
9 циклооктил 1000
10 циклопентилметил 1500
11 циклогексилметил 1200
12 С6Н5СН2СН2СН2 1500
13 (R, S)-C6H5CH(CH3) CH2CH2 1200
14 3,3-диметилциклопентил 150
15 (R, S)-3-метилциклогексил 1000
16 3,3, 5,5 - тетраметилцик-логексил 1000
17 (R, S)-2-гидроксициклогексил 800
18 (3-ОСН3, 4-ОН) С6Н3СН2СН2
СН2 2500
19 (3-ОСН3, 4-ОН) С6Н3СН = СНСН2 2000
20 (R,S) - (3-OCH3, 4-OH) C6H3
CH2CH2CH(CH3) 500
21 (R, S) - (3-OCH3 4-OH) C6H3
CH=CHCH (CH3) 500

В качестве дополнительных примеров, относящихся к соединениям общей формулы, сложный 1-этиловый эфир N-[N-(3,3-диметилбутил)-L--аспарил]-L-фенилаланина имеет подслащивающую способность в 2000 раз больше, чем сахароза; и сложный 1-метиловый эфир N-[N-(3,3-диметилбутил)-L--аспартил]-L-тирозина имеет подслащивающую способ-ность в 4000 раз выше, чем сахароза (по сравнению с 2%-ным раствором сахарозы).
На прилагаемом рисунке 1 представлена сравнительная диаграмма кривых стабильно-сти, по отношению к аспартаму (кривая “а”), нескольких характерных соединений изобрете-ния, используя в качестве примеров соединения 2,5 и 6 таблиц 1 (кривые “b”, “с” и “d”, со-ответственно), причем эти кривые получают в процессе ускоренного старения путем нагре-вания при 70С их растворов с концентрацией 1 г/л и кислой средой с рН = 3. В этих экспе-риментальных условиях период полураспада аспартама составляет около 24-х часов, тогда как периоды полураспада соединений изобретения составляют около 35 часов для соедине-ния 2, 96 часов для соединения 5 и 55 часов для соединения 6, что соответствует стабильно-стям, которые вплоть до 4 раза выше, чем таковая аспартама.
На прилагаемом рисунке 2 приводится сравнительная диаграмма кривых стабильности, по отношению к аспартаму (кривая “а”), соединений 2,5 и 6 таблицы 1 (кривые “b”, “c” и “d”, соответственно), причем эти кривые получают в процессе старения, ускоренного нагре-ванием при 70С их растворов с концентрацией 1 г/л и нейтральной средой с рН = 7. В этих экспериментальных условиях аспартам очень мало стабилен (период полураспада 10 минут), тогда как соединения изобретения обладают периодам полураспада 4 часа 15 минут для со-единения 2; 10 часов для соединения 5 и 6 часов для соединения 6, что соответствует ста-бильностям, которые вплоть до 60 раз выше, чем таковая аспартама.

US, патент №3475403, С 07 G 7/00, 1969.
US, патент №4645678, А 23 L 1/236, 1987.
EP, заявка №0107597, С 07 С 103/52, 1984
GB, патент №1572536, А 23 L 1/236, 1980.
SU, патент №910117, С 07 К 5/075, 1982.
SU, автор. свид-во №544367, А 23 L 1/236, 1977.
FR, патент №2549068, С 07 К 5/06, 1985.