DE69225631T2 - Acylaminosäure-Verbindungen und Verfahren zu ihrer Herstellung - Google Patents
Acylaminosäure-Verbindungen und Verfahren zu ihrer HerstellungInfo
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Description
- Die vorliegende Erfindung hezieht sich auf neue N-Acylaminosäure-Verbindungen sowie ein Verfahren zu deren Herstellung.
- WO90/14429 offenbart ein enzym-katalysiertes Verfahren zur Herstellung von N-Acylaminosäuren und N-Acylaminosäureamiden. Es wird ein Enzym verwendet, das dazu fähig ist, die Bildung von Amidbindungen zu katalysieren. Dies ist vorzugsweise eine Lipase. Amidgruppen können unter Verwendung eines zweiten Enzyms entfernt werden, das dazu fähig ist, selektiv Amidbindungen zu lösen (zum Beispiel eine Carboxypeptidase).
- EP-A- 0 139 481 offenbart eine Formulierung aus einer Basiskomponente in Kombination mit einer oder mehreren organischen Komponenten, ausgewählt aus N-mono- und N,N-di-acetylierten basischen Aminosäuren, wobei die Acylgruppe in der N-mono-acetylierten basischen Aminosäure eine aliphatische Acylgruppe mit 8 bis 22 Kohlenstoffatomen ist und jede der Acylgruppen, die gleich oder unterschiedlich sein können, in der N,N-di-acetylierten basischen Aminosäure eine aliphatische Acylgruppe mit 1 bis 22 Kohlenstoffatomen ist, unter der Voraussetzung, daß die beiden aliphatischen Acylgruppen zusammen 9 bis 44 Kohlenstoffatome haben. Die Formulierung soll in neuen Kosmetika und als neuer oberflächenmodifizierter anorganischer Füller verwendbar sein.
- Chemical Abstract Nr. 97: 1452909 offenbart N-Acylcamosinaluminiumsalze, die durch Reaktion von N-Acylcamosinen mit Aluminiumalkoxiden hergestellt werden können. Einige dieser Salze sollen bei Ratten, deren Magenpförtner verschlossen wurde, Antigeschwüraktivität zeigen.
- In den vergangenen Jahren wurde die Annahme vertreten, daß aktiver Sauerstoff verschiedene Oxidierungsreaktionen induziert und selbst ein notorischer Grund für verschiedene Krankheiten darstellt, wie Serilität, Arteriosklerose und Krebs. Studien, die sich der Entwicklung eines Antioxidans widmen, das dazu fahig ist, die Oxidierungsreaktionen zu verhindern, haben an Antrieb gewonnen. In der Lebensmittelindustrie beispielsweise werden solche synthetischen Antioxidantien wie BHT (3,5-t-Butyl-4-hydroxytoluol) und BHA (2,(3)-6-Butyl-4-hydroxyanisol) als preiswerte und hocheffektive Antioxidantien verwendet.
- Seit die karzinogene Wirkung in diesen Verbindungen, insbesondere in BHA, gefunden und darüber berichtet wurde, sind Zweifel aufgekommen bezüglich der Sicherheit der Verbindungen. Tocopherole, die als natürlich vorkommende Antioxidantien aufgrund ihrer herausragenden Antioxidationskraft verwendet werden, zeigen nur geringe Löslichkeit in Wasser und neigen dazu, bei hohen Konzentrationen die Oxidation voranzutreiben und finden daher nur eingeschrankten Gebrauch in kosmetischen Präparaten und Eßwaren. Andere Polyphenole, die Antioxidationskraft besitzen, eignen sich nur für eingeschränkte Anwendungen aufgrund ihres Schwachpurtttes, hohe Löslichkeit in Wasser und nur germgfügige Löslichkeit in Öl zu zeigen.
- Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, neue Acylverbindungen sowie ein Verfahren für deren Herstellung zur Verfügung zu stellen.
- Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, neue Verbindungen zur Verfügung zu stellen, die solche Funktionalitäten wie Antioxidationskraft, Emulgierkraft, antibakterielle Kraft, Chelatisierungskraft, Ultraviolettabsorptionskraft sowie Feuchtigkeitsrückhaltekraft besitzen, sowie ein Verfahren für deren Herstellung.
- Erfindungsgemäß wird eine N-Acylaminosäure-Verbindung der allgemeinen Formel (1)
- R-CO-(NH-X-CO)&sub2;-OR¹ (1)
- zur Verfügung gestellt, wobei (NH-X-CO)&sub2; ein Carnosinrest, R-CO ein gesättigter oder ungesättigter Fettsäurerest mit 8 bis 20 Kohlenstoffatomen und R¹ ein Wasserstoff-, Natrium- oder Kaliumatom oder eine Methylgruppe bedeutet. Vorzugsweise ist die N-Acylamino-Verbindung N-Oleoylcarnosin.
- Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Verbindungen zur Verfügung gestellt, wobei man einen N-Hydroxysuccinimidester der allgemeinen Formel (2)
- wobei R-CO die gleiche Bedeutung wie in Anspruch 1 hat, mit einen Peptid der allgemeinen Formel (3) umsetzt,
- H-(NH-X-CO)&sub2;-OR¹ (3)
- wobei (NH-X-CO)&sub2; und R¹ die gleiche Bedeutung wie in Anspruch 1 besitzen.
- Die erfindungsgemäßen N-Acylaminosäure-Verbindungen und das Verfahren für deren Herstellung sind wie oben beschrieben und daher neu gegenüber dem Stand der Technik. Diese Verbindungen sind neue Antioxidantien, die eine antioxidierende Kraft in polaren und nicht-polaren Lösungsmitteln zeigen. Weiterhin besitzen diese Verbindungen eine sehr hohe Emulgierkraft und antibakterielle Kraft, Chelatisierungskraft, Ultraviolettabsorptionskraft und ebenfalls Wärmerückhaltekraft und sind daher extrem gut als Rohmaterialien für Kosmetikwaren, Eßwaren, Medikmente, etc. verwendbar.
- Figur 1 zeigt ein Infrarotabsorptionsspektrum von N-Oleoylcarnosin, ein Beispiel für eine erfindungsgemäße N-Acylaminosäure-Verbindung,
- Figur 2 zeigt ein Infrarotabsorptionsspektrum von N-Oleoylhistidin,
- Figur 3 zeigt ein Infrarotabsorptionsspektrum von N-Caprinoylcarnosin,
- Figur 4 zeigt ein Infrarotabsorptionsspektrum von N-Oleoylcarnosinmethylester,
- Figur 5 zeigt ein Infrarotabsorptionsspektrum von N-Caprinoylhistidin,
- Figur 6 zeigt ein Infrarotabsorptionsspektrum von N-Oleoylhistidylleucin,
- Figur 7 zeigt ein Infrarotabsorptionsspektrum von N-Oleoylglycylglycylhistidin,
- Figur 8 zeigt einen Graph, der die Antioxidationskraft von erfindungsgemäßen N-Acylaminosäure-Verbindungen zeigt,
- Figur 9 zeigt eine Auftragung der Antioxidationskraft von N-Acylaminosäure-Verbindungen,
- Figur 10 zeigt eine Auftragung der Antioxidationskraft von N-Acylaminosäure-Verbindungen und
- Figur 11 zeigt eine Auftragung der Antioxidationskraft von N-Acylaminosäure-Verbindungen.
- Der R-CO-Rest, der in den erfindungsgemäßen Verbindungen vorkommt, ist ein gesättigter oder ungesattigter Fettsäurerest mit 8 bis 20 Kohlenstoffatomen. Die Fettsäurereste, die dieser Beschreibung entsprechen, beinhalten zum Beispiel Capryloyl (C&sub8;), Caprinoyl (C&sub1;&sub0;), Lauroyl (C&sub1;&sub2;), Myristoyl (C&sub1;&sub4;), Palmitoyl (C&sub1;&sub6;), Oleoyl (C18:1), Linoleoyl (C18:2), Linolenoyl (C18:3), Stearoyl (C&sub1;&sub8;) und Arachidoyl (C&sub2;&sub0;).
- Erfindungsgemäße N-Acylaminosäure-Verbindungen sind die Verbindungen, welche die zuvor genannten Fettsäurereste und Aminosäurereste als Komponentenelemente enthalten, Salze davon, sowie Methylester der Verbindungen. Dazu gehören insbesondere zum Beispiel N-Lauroylcarnosin, N- Oleoylcarnosin, N-Linoleylcarnosin, N-Stearoylcarnosin, sowie N-Arachidoylcarnosin.
- Die erfindungsgemäße N-Acylaminosäure-Verbindung wird erhalten, indem man einen N-Hydroxysuccinimidester, dargestellt durch die allgemeine Formel (2) mit einer Aminosäure oder einem Peptid, dargestellt durch die allgemeine Formel (3), wie oben beschrieben reagieren läßt.
- Dieser N-Hydroxysuccinimidester wird erhalten, indem man eine gesattigte oder ungesättigte Fettsäure mit 8 bis 20 Kohlenstoffatomen mit einem N-Hydroxysuccinimid in einem organischen Lösungsmittel wie zum Beispiel Ethylacetat in Gegenwart von Dichlorhexylcarbodiimid reagieren läßt.
- Die N-Acylaminosäure-Verbindung wird leicht in hoher Ausbeute erhalten, indem man diesen N-Hydroxysuccinimidester mit einem Peptid in einem organischen Lösungsmittel wie zum Beispiel Tetrahydrofuran unter alkalischen Bedingungen bei normaler Raumtemperatur reagieren läßt. Bei dieser Reaktion ist es erwünscht, daß die Menge der verwendeten Aminosäure oder des Peptids im Bereich von 0,1 bis 5 mol, vorzugsweise 0,5 bis 2 mol, pro mol des N-Hydroxysuccinimidesters liegt.
- Die alkalischen Bedingungen liegen im Bereich von pH 7 bis pH 12, vorzugsweise von pH 8 bis pH 11. Das Einstellen dieser alkalischen Bedingungen wird erreicht, indem zum Beispiel Natriumcarbonat, Kaliumcarbonat, Natriumhydrogencarbonat oder Kaliumhydrogencarbonat verwendet wird.
- Die N-Acylcarnosin enthaltenden Peptide (Camosin:beta-Alanyl-L-His, das in hohen Konzentrationen im Gehirn und in den Muskeln von Menschen auftritt), die wie oben beschrieben erhalten werden, sind amphipatische Substanzen und besitzen die folgenden Funktionalitäten. Zum Beispiel sind sie dazu fähig, die Geschwindigkeit der Peroxidierung von höheren Fettsäuremethylestern in einer nicht-wässrigen Hexanisopropylalkohollösung zu unterdrücken. Wenn man aus einer lebenden Membran mit Eigelblecithin in einem wässrigen System ein Liposom als Modell bildet und die Oxidationsreaktion des Liposoms mit einem Eisen(II)-ascorbat-System beschleunigt, so ist die N-Acylcamosin enthaltende Verbindung, die zuvor in das Liposom eingebracht wurde, dazu fähig, die Geschwindigkeit dieser Oxidation zu unterdrücken. Somit wurde bestätigt, daß die N-Acylcamosin enthaltenden Peptide die Kraft enthalten, ein Eisenion zu chelatisieren, zusätzlich zu der Antioxidationskraft, um die Bildung eines Peroxids zu zügein. Ms diese Verbindungen auf ihre Emulgierkraft in einem Öl/Wasser-System untersucht wurden, wurde gefunden, daß sie stärkere Emulgierkraft unter bestimmten Bedingungen haben als solche kommerziell erhältlichen Emulgatoren wie Casein, Zuckerester oder Triton X 100. Es ist offensichtlich, daß diese Verbindungen die Kraft zur Absorption von ultraviolettem Licht haben, da sie eine Vielzahl von Doppelbindungen im Aminosäurerest haben.
- Im folgenden wird nun die vorliegende Erfindung mit Bezug auf Arbeitsbeispiele beschrieben. Es soll jedoch bemerkt werden, daß der Umfang der Erfindung in keiner Art und Weise durch diese Arbeitsbeispiele eingeschränkt werden soll. Es soll ebenfalls bemerkt werden, daß einige Beispiele Verbindungen beinhalten, die nicht im Umfäng der Ansprüche der vorliegenden Erfindung liegen. Diese werden lediglich für Referenzzwecke zur Verfügung gestellt.
- In 130 ml Ethylacetat wurden 3,45 g (30 mmol) N-Hydroxysuccinimid gelöst und dann 3,45 g (30 mmol) Oleinsäure gelöst. Die erhaltene Lösung und eine dazugegebene Lösung aus 6,18 g (30 mmol) Dicyclohexylcarbodiimid in 10 ml Ethylacetat wurden bei normaler Raumtemperatur mit einem Magnetrührer gerührt und so miteinander 15 Stunden lang reagieren gelassen. Aus der erhaltenen Reaktionslösung wurden etwa 7 g des N-Hydroxysuccinimidesters von Oleinsäure mit hoher Reinheit erhalten, indem die Reaktionslösung wiederholt einer Kristallisationsbehandlung mit Ethanol unterzogen wurde. Andere Fettsäuren können in gleicher Art und Weise wie oben beschrieben hergestellt und gereinigt werden.
- In 10 ml Wasser wurden 226 mg (1 mmol) Carnosin und 84 mg (1 mmol) Natriumhydrogencarbgnat gelöst. Die erhaltene Lösung und eine dazugegebene Lösung aus 380 mg (1 mmol) des N-Hydroxysuccinimidesters von Oleinsäure mit hoher Reinheit, der im Referenzbeispiel erhalten wurde, in 10 ml Tetrahydroxyfuran wurden bei normaler Raumtemperatur mit einem Magnetrührer gerührt und so 15 Stunden lang miteinander reagieren gelassen. Aus der erhaltenen Reaktionslösung wurden etwa 200 mg N-Oleoylcamosin von hoher Reinheit erhalten, indem die Reaktionslösung mit 6 N Salzsäure angesäuert wurde, das angesäuerte Reaktionsprodukt aus Ethylacetat extrahiert und der Extrakt wiederholt einer Kristallisationsbehandlung mit Hexan/Ethylacetat (4:1 v/v) unterzogen wurde. Dieses N-Oleoylcarnosin wurde durch IR, ¹H-NMR und ¹³C-NMR analysiert. Im Infrarotspektrum waren die Absorptionspeaks in den Bereichen 2.920 cm&supmin;¹ und 2.830 cm&supmin;¹ (CH-Expansion), die von der Oleinsäure stammen und die Absorptionspeaks bei 1.650 bis 1.400 cm&supmin;¹ (C=C-, C=N- Expansion), die vom Imidazol stammen, erkennbar. Weiterhin wurde ein markanter Rückgang des Peaks bei 1.458 cm&supmin;¹ (NH-Deformation) gefunden, der aus der Kurve von Carnosin bekannt ist. Im ¹H-NHR-Spektrum war eine chemische Verschiebung des C&sub9;, C&sub1;&sub0; cis-Protons aus der Oleinsäure in einer Größenordnung von 5,30 ppm erkennbar. Das integrale Verhältnis impliziert die Gegenwart einer Amidbindung zwischen einer Oleinsäure und einem Carnosin. Von der COOH-Gruppe der Oleinsäure wurde gefunden, daß die Größe der chemischen Verschiebung des Protons des Kohlenstoffs in alpha-Position von 2,30 ppm auf 2,00 ppm verschoben wurde, und daß die chemische Verschiebung des Protons am Kohlenstoff in der beta-Position von 1,60 ppm auf 1,45 ppm verschoben wurde. Im ¹³C-NMR-Spektrum wurde gefunden, daß die Größe der chemischen Verschiebung des Kohlenstoffs der COOH-Gruppe der Oleinsäure von 180,40 ppm auf 170,59 ppm verschoben wurde. Diese Ergebnisse zeigen an, daß die Oleinsaure eme Amidbindung mit dem beta-Alanin-Rest des Camosins gebildet hat. Das Infrarotabsorptionsspektrum ist in Figur 1 gezeigt.
- Etwa 150 mg N-Oleoyl-His von hoher Reinheit wurden erhalten, indem dem Verfihren aus Beispiel 1 gefolgt wurde. Diese Verbindung wurde durch Infrarotabsorptionsspektroskopie analysiert. Im Spektrum waren die Absorptionspeaks im Bereich 2.920 cm&supmin;¹ und 2.850 cm&supmin;¹ (CH-Expansion), die von der Oleinsäure herrühren und die Absorptionspeaks bei 1.650 bis 1400 cm&supmin;¹ (C=C-, C=N-Expansion), die von His herrühren, erkennbar. Die Struktur von N-Oleoyl-His wurde durch Wahrnehmung der Absorptionspeaks des Amids bei 3.400 bis 3100 cm&supmin;¹ (NH-Expansion) nachgewiesen. Das Infrarotabsorptionsspektrum von N-Oleoyl-His ist in Figur 2 gezeigt.
- N-Caprinoylcarnosin (Beispiel 3), N-Oleoylcarnosinmethylester (Beispiel 4), N- Caprinoylhistidin (Beispiel 5), N-Oleoylhistidylleucin (Beispiel 6) und N-Olecylglycylglycylhistidin (Beispiel 7) wurden durch ein ähnliches Verfahren wie in Beispiel 1 hergestellt. Infrarotabsorptionsspektren sind in Figur 3 (Beispiel 3), Figur 4 (Beispiel 4), Figur 5 (Beispiel 5), Figur 6 (Beispiel 6) und Figur 7 (Beispiel 7) gezeigt.
- Mit anderen Peptiden können in derselben Art und Weise wie oben beschrieben entsprechende N-Acylpeptide leicht hergestellt und ihre Strukturen analysiert werden.
- Das N-Oleoylcarnosin, N-Caprinoylcarnosin und der N-Oleoylcarnosinmethylester, die jeweils in den Beispielen 1, 3 und 4 erhalten wurden, wurden auf ihre Antioxidationskraft im Hinblick auf Unterdrückung der Radikalkettenautoxidationsreaktion von Methyllinoleat untersucht. Hexan/Isopropylalkohol (1:1 v/v), enthaltend 100 mmol Methyllinoleat, 10 mmol eines öllöslichen Generierungsmittels (2,2'-Azo-bis(2,4-dimetllylvaleronitril)), sowie variierende Konzentrationen von N-Oleoylcarnosin, N-Caprinoylcarnosin oder N-Oleoylcarnosinmethylester wurden bei 37ºC inkubiert, in Intervallen während des gesamten Zeitablaufs Proben entnommen und durch Hochleistungsflüssigchromatografie analyisert, um die Änderungen in der Menge an Methyllinoleathydroperoxid, das gebildet wird, verfolgen zu können. Die Ergebnisse des Tests sind in Figur 8 gezeigt, wo klar gezeigt wird, daß beide Verbindungen Antioxidationskraft besitzen.
- Die Antioxidationskräfte von N-Oleoylhistidin und N-Caprinoylhistidin, die jeweils in Beispiel 2 und 5 erhalten wurden, wurden analog zum Verfahren aus Beispiel 8 bestimmt, wobei man findet, daß sie die in Figur 9 gezeigte Antioxidationskraft haben.
- Die Antioxidationskräfte von N-Oleoylhistidylleucin und N-Oleoylglycylglycylhistidin, die jeweils in den Beispielen 6 und 7 erhalten wurden, wurden ähnlich dem Verfahren aus Beispiel 8 bestimmt, wobei man findet, daß sie die in Figur 10 gezeigte Antioxidationskraft haben.
- Das N-Oleoylcarnosin und das N-Oleoylhistidin, die jeweils in Beispiel 1 bzw. Beispiel 2 erhalten wurden, wurden auf illre Antioxidationskraft im Hinblick auf die Unterdrückung der Radikalkettenautoxidationsreaktion eines mehrlagigen Liposoms getestet. Ein mehrlagiges Liposom wurde gebildet aus 4 mmol Eigelbphosphatidylcholin, 0,4 mmol Eigelbphosphatidylcholinbydroperoxid und 10 umol N-Oleoylcarnosin oder N-Oleoylhistidin unter Verwendung von 10 mmol tris- Chlorwasserstoffsäurepufferlösung (pH 7,4). Das mehrlagige Liposom und 0,1 mmol Eisen(II)-Sulfat und 1 mmol Ascorbinsäure, die dazugegeben wurden, wurden bei 37ºC inkubiert, in Intervallen während der Gesamtlaufzeit Proben entnommen, diese der TBA-Reaktion unterzogen, um die Färbung von Malondialdehyd zu induzieren, die aus der Hydrolyse von Lipidperoxid resultiert und durch Hochleistungsflüssigchromatografie analysiert, um die Änderung in der Menge des Hydrolysats verfolgen zu können. Die Testergebnisse, die in Figur 11 gezeigt sind, zeigen, daß die Verbindungen Antioxidationskraft und Chelatisierungskraft besitzen.
- Das N-Oleoylcarnosin und das N-Oleoylhistidin, die jeweils in Beispiel 1 bzw. Beispiel 2 erhalten wurden, wurden auf ihre Emulgierkraft untersucht. Die Emulgierkraft wurde bestimmt, indem jede N-Acylverbindung in einer Konzentration von 0,2 % in 50 mmol Phosphatpufferlösung (pH 7) gelöst wurde, die erhaltene Lösung mit der Hälfte des Volumens an Sojabohnenöl versetzt wurde, die erhaltene Mischung einer Ultraschallbehandlung bei 30ºC ausgesetzt wurde, die behandelte Mischung bei 30ºC für eine vorbestimmte Zeit stehengelassen wurde und die Trübheit der unteren Phase, die sich demzufolge abgetrennt hatte, im Hinblick auf O.D. (500 nm) gemessen wurde. Die Ergebnisse des Tests sind in Tabelle 1 gezeigt, was darauf hinweist, daß N-Oleoylcarnosin und N-Oleoylhistidin herausragende Emulgierkraft haben. Die Größenordnungen der Emulgierkraft, die in Tabelle 1 angegeben sind, reprasentieren numerische Werte der Emulgierkraft, bezogen auf die Emulgierkraft von N-Oleoylcamosin, die als 100 angenommen wurde. Tabelle 1
Claims (9)
1. N-Acylaminosäure-Verbindung der allgemeinen Formel (1)
R-CO-(NH-X-CO)&sub2;-OR¹ (1)
in der (NH-X-CO)&sub2; ein Carnosin-Rest, R-CO ein gesättigter oder
ungesättigter Fettsäurerest mit 8 - 20 Kohlenstoffatomen und R¹ ein
Wasserstoff-, Natrium- oder Kaliumatom oder eine Methylgruppe
bedeuten.
2. Verbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Verbindung N-Oleoylcarnosin ist.
3. Verfahren zur Herstellung einer N-Acylaminosäureverbindung nach
Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man einen
N-Hydroxysuccinimidester der allgemeinen Formel (2)
in der R-CO die gleiche Bedeutung wie in Anspruch 1 hat, mit einem
Peptid der allgemeinen Formel (3) umsetzt,
H-(NH-X-CO)&sub2;-OR¹ (3)
in der (NH-X-CO)&sub2; und R¹ die gleiche Bedeutung wie in Anspruch 1
besitzen.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die
Peptidmenge im Bereich von 0,1 bis 5 mol/mol N-Hydroxysuccinimidester
liegt.
5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die
Reaktion bei einem pH-Wert von 7 bis 12 durchgeführt wird.
6. Antioxidanz oder Emulgator, enthaltend eine N-Acylaminosäure-
Verbindung nach Anspruch 1 oder 2 als aktive Komponente.
7. Kosmetisches Mittel, enthaltend eine Verbindung nach Anspruch 1 oder 2
und gegebenenfalls einen kosmetischen Träger als UV-Strahlung
absorbierendes Mittel (wie Bräunungs- oder Sun-Blocker-Lotion).
8. Nahrungsmittel, aufweisend eine Verbindung nach Anspruch 1 oder 2,
geeignet in einer antioxidierend wirksamen Menge.
9. Arzneimittel, enthaltend eine Verbindung nach Anspruch 1 oder 2 und
einen pharmazeutisch verträglichen Träger als antibakterielles Mittel.
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