JP2000514302A - 天然の１，３―ジオール誘導体および対応する天然の１，３―ジオキサン誘導体を製造する方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、Ｚがペンチル基またはペント−２−エニル（Ｚ）−または（Ｅ）、好ましくは（Ｚ）基である、一般式Ｉの天然のジオール−１，３誘導体を生合成する方法に関し、この方法は前記ジオールの天然の前駆体を１つ酵素複合体により変換し、必要に応じて得られたジオール−１，３を分離することからなる。本発明は、また、前述の生合成法により得られたジオール−１，３の自発的アセタール化により天然の１，３−ジオギサン構造の化合物を合成する方法に関する。最後に、本発明は、こうして製造された天然の１，３−ジオキサン構造の化合物を含有する芳香組成物に関する。

Description

【発明の詳細な説明】 天然の１，３−ジオール誘導体および対応する天然の １，３−ジオキサン誘導体を製造する方法 本発明は、天然のジオールおよびそれらの用途に関する。 リンゴは、それに向けられる研究が経済的に重要である農産物である。事実、 リンゴは、食物市場で毎日消費される果物であるばかりでなく、かつまた食品加 工産業にとっても、重要な工業用果物である。リンゴは、多数の製品、例えば、 フルーツジュース、他の産業用の果物調製物、砂糖漬け果物およびジャム、また は低アルコール飲料、例えば、伝統的シードル（cider）、のベースとなるから である。 多数の研究がリンゴの香味に向けられてきており、リンゴの全体の感覚的性質 に大きく寄与するものを包含する、３５０より多い揮発性化合物の同定を可能と した（Berger et al.、1988）。このような化合物の中で、Ｃ６アルデヒド、 例えば、シス−３−ヘキサナールおよびトランス−２−ヘキサナール、対応する アルコール、ある種のエステル、例えば、酪酸エチルおよび２−メチル酪酸エチ ル、 。 これらの研究の過程において、リンゴのある変種において有意な量で見出され る２つの揮発性化合物の構造が明らかにされ、これらはＣ８ジオールの同族体で ある。式ＡおよびＢの、オクタン−１，３−ジオールおよびシス−オクト−５− エン−１，３−ジオール： これらの１，３−ジオールのうちの最初のものは、商品化されているフルーツ 々の変種において高度に変化する量で見出され（Pyysalo et al.、1980）、こ こでそれは不飽和同族体−シス−オクト−５−エン−１，３−ジオール−により 達成され、これは非常に少量で存在する（Yajima et al.、1984）。そのうえ 、これらのβ−グリコールは、Ｒである絶対立体配置を有し（Schwab et al. 、1989）は、グリコシル化された結合形態で有意な量で存在する（Dettweiler et al.、1990;Schwab et al.、1989;Berger et al.、1988）。 これらの１，３−ジオールは、興味ある芳香性質を有し、１，３−ジオキサン 構造を有する化合物の合成に必須である誘導体であることを、出願人は明らかに しており、リンゴの抽出物またはリンゴから誘導された生成物の抽出物の中に天 然の状態で出願人が同定している。しかしながら、リンゴの中に存在する１，３ −ジオールの量はかなり少ないので、１，３−ジオキサン構造を有する化合物の 合成は工業的観点から魅力的でなかった。 このため、本発明は、下記一般式Ｉの天然の１，３−ジオール誘導体、 （式中、Ｚはペンチル基または（Ｚ）−または（Ｅ）−ペント−２−エニル基、 好ましくは（Ｚ）基、である）、を生合成する方法、に関し、この方法は、前記 １，３−ジオールの天然の前駆体を酵素複合体により変換し、必要に応じて得ら れたジオールを分離することからなる。 事実、問題の１，３−ジオールの天然の前駆体、特に不飽和脂肪酸、例えば、 リノール酸、を、酵素複合体の作用下に、使用して、前述のジオールを製造でき るという事実を明らかにすることができた。 好ましくは、酵素複合体は、抽出または精製によるか、あるいは、いっそう簡 単に、リノール酸をリンゴのマッシュに添加し、酵素系をその中に存在させて作 用させることによって、リンゴから得られる。 以下において証明するように、リンゴのマッシュ、および前駆体、特にリノー ル酸、の比率は、かなり広い程度に変化させることができる。特に前駆体の量は 使用するリンゴの重量の４％に到達することができるが、リンゴの重量の１〜３ ％の間で使用ことが好ましい。 インキュベーション時間は、使用するリンゴの種類に依存することがある。し かしながら、インキュベーションは、１５分〜６時間であり、好ましくは３〜５ 時間である。 付随する研究において、特に興味あるリンゴのマッシュの中で、多数のシード ル（ｃｉｄｅｒ）リンゴの変種のマッシュを挙げるべきであることが示された。 実施されかつ例に記載する試験から、リノール酸の添加により、果物の中に存 在する１，３−ジオールの量を３または４倍に増加できることがわかる。 生合成の他の条件は実験的に決定することができる。この方法は好ましくは１ ５〜２５℃の温度において実施されるが、ある場合においては、異なる温度を使 用することができる。 経済的理由で、活性な酵素系を分離することは特に有利ではないが、この分野 においてよく知られている技術を使用してそれを分離することができる。 最後に、特別の添加剤を使用することは不必要であるが、ある場合においては 、例えば、必要に応じて酵素反応を停止するための添加剤を考えることができる 。 得られた１，３−ジオールは、この型のジオールを分離する既知の方法により 、特にクロマトグラフィー系または他の精製方法、例えば、樹脂を使用する方法 により、分離することができる。 上記において示したように、これらの生成物は、１，３−ジオキサン構造を有 する天然の化合物の合成において特に重要であり、従来知られておらず、かつリ ンゴのマッシュおよびリンゴから誘導された産物の抽出物の中に、天然の状態で 本出願人により最初に同定されたものである。下記一般式ＩＩの、１，３−ジオ キサン構造を有する前記化合物、（式中、Ｚはペンチルまたは（Ｚ）−ペント−２−エニル基であり、そしてＲは 炭化水素基、好ましくはＣ₁−Ｃ₆アルキル基である）は、前述の方法により製造 された、一般式Ｉの対応する天然の１，３−ジオール誘導体を、下式の１または ２以上の天然のアルデヒド、 で自発的にアセタール化することによって得られる。 自発的アセタール化は、好ましくは乾燥剤、例えば、無水シリカ、を使用して 実施される。 このアセタール化を実施するために、天然のアルデヒド、特にＣ₁−Ｃ₆脂肪族 アルデヒドまたは芳香族アルデヒド、すなわち、Ｒ基が、特に、Ｃ₁−Ｃ₆アルキ ル基および／または芳香族基、例えば、フェニル基、であるアルデヒドを使用す ることが好ましい。好ましくは、問題のアルデヒドは、エタナール、プロパナー ル、ブタナールおよびヘキサナールから選択される。 天然の１，３−ジオールを化学量論量のアルデヒドの存在において配置する。 この反応は、１２時間〜３日間、好ましくは２４〜４８時間、１０〜４０℃程 度の温度において実施される。 得られた１，３−ジオキサン構造を有する天然の化合物は、蒸留またはシリカ カラムのクロマトグラフィーにより精製され、そしてガスクロマトグラフィーに より分析することができる。それらが立体異性体を含むとき、立体異性体は任意 の適当な方法により、特にガスクロマトグラフィー、例えば、キラルカラムのク ロマトグラフィーにより、分離することができる。 下記において示すように、１，３−ジオキサン構造を有する化合物は、芳香の 観点から興味ある特徴を示す。 このため、本発明は、また、これらのジオキサン、特に下記の誘導体を含んで なる組成物に関する。１，３−ジオール（化合物ＡおよびＢ）およびアルデヒドのエタナール、プロパ ナール、ブタナール、ヘキサナールから形成された１，３−ジオキサン構造： ４−ペンチル−１，３−ジオキサン誘導体：１ ： Ｒ＝メチル： ２−メチル−４−ペンチル−１，３−ジオキサン２ ： Ｒ＝エチル： ２−エチル−４−ペンチル−１，３−ジオキサン３ ： Ｒ＝プロピル： ２−プロピル−４−ペンチル−１，３−ジオキサン４ ： Ｒ＝ペンチル： ２−ペンチル−４−ペンチル−１，３−ジオキサン ［４−（Ｚ）−ペント−２−エニル］−１，３−ジオキサン誘導体：５ ： Ｒ＝メチル： 2-メチル[4-(Z)-ペント-2-エニル]-1,3-ジオキサン６ ： Ｒ＝エチル： 2-エチル[4-(Z)-ペント-2-エニル]-1,3-ジオキサン７ ： Ｒ＝プロピル： 2-プロビル[4-(Z)-ペント-2-エニル]-1,3-ジオキサン８ ： Ｒ＝ペンチル： 2-ペンチル[4-(Z)-ペント-2-エニル]-1,3-ジオキサン このようにして得られた１，３−ジオキサン構造を有する天然の化合物は、天 然または合成の起源を明らかできる分析的特徴を有する。 飽和および不飽和の１，３−ジオールおよびそれらの前駆体である１，３−ジ オキサン（化合物１〜８）のキラルカラムのガスクロマトグラフィーにより分析 により、天然の起源の生成物を化学的合成のルートにより得られた生成物と区別 することができる。 本発明による１，３−ジオキサン構造を有する天然の化合物を製造する方法は 、生の、新鮮なおよびフルーティーな特徴を有する芳香化分子の新規なクラスに 対するアクセスを可能とする。本発明は、また、これらの１，３−ジオキサン構 造 を有する天然の化合物を含んでなる芳香組成物または香料組成物に関する。 下記の諸例により、本発明の利点および特徴を明らかにする。 例１：リンゴ中のオクタン−１，３−ジオールおよびシスーオクト−５−エン −１，３−ジオールの含量の測定 １００ｇのシードルリンゴを１００ｍｌの水の存在においてすりつぶす。次い で内部標準（ウンデカン酸メチル）添加した後、このマッシュをジクロロメタン で抽出する。次いで、抽出液を１ｍｌに濃縮し、ガスクロマトグラフィーにより 分析する。 ガスクロマトグラフィー分析の条件は下記の通りである。 − ＦＦＡＰカラム（Hewlett Pacard）、６０分、内径：０．３２ｍｍ、薄層 の厚さ：０．５３μｍ。 − キラルカラム。 − Ｈｅｗｌｅｔｔ Ｐａｃａｒｄ ６８９０クロマトグラフ。 − 温度および流速の状況：６０℃における等温、３分；１２０℃への３℃／分 ；２２０℃への２℃／分；２２０℃における等温、６０分；キャリヤーガス ：ヘリウム、２ｍｌ／分、電子圧力レギュレーターにより一定に保持する； ＦＩＤ検出器：水素：３０ｍｌ／分。 式ＡおよびＢの１，３−ジオールの含量は、リンゴの変種毎に大きく変化する 。このため、本出願人はリンゴのどの変種が化合物ＡおよびＢに最も富んでいる かを決定する研究を実施して、本発明による製造方法を最適化した。 リンゴの使用量に関して５重量％の商用酵素調製物Ｒｏｈａｐｅｃｔ Ｂ１Ｌ （Ｒｈｏｍ）、Ｎｏｖｏｚｙｍ（Ｎｏｖｏ）またはＰＬＭ（Ｇｒｉｎｄｓｔｅｄ ）を添加することによって、リンゴの種々の変種の、遊離の形態およびグルコシ ドの結合形態の双方の１，３−ジオールの含量を測定した。この商用酵素調製物 は、 ペクチナーゼ活性およびグルコシダーゼ活性の双方を含有する。抽出前に、酵素 のホモジネートを撹拌しながら３０℃に２４時間保持する。 大量のこれらの１，３−ジオールは、特にシードルリンゴのある変種において 、現在まで文献において報告されてきていないことが見出された。 シードルリンゴの２つの変種における１，３−ジオールの含量を、果物の異な る成熟段階において測定し、これにより果物が成熟したとき、１，３−ジオール の量はかなり増加することが示された。シードルリンゴのこれらの２つの変種に ついて、既に知られており、かつそれらにについて実施された研究により示され たこと（表１）に従い、２つの１，３−ジオールの主要な比率は、グルコシドの 形態で結合した、非揮発性の状態で存在する。１０月に採取し、分析し、次いで 貯蔵し、１１月および１２月の間に１ヶ月間隔でサンプリングした果物について 、研究を行った（段階１、２および３）。表１ 成熟の異なる段階においてシードルリンゴの２つの変種 における式ＡおよびＢの１，３−ジオールの含量 例２：天然の１，３−ジオールを製造する目的のための酵素活性の刺激 式Ａ およびＢの１，３−ジオールの生合成に関係する酵素系の活性はリンゴの変種に 依存するばかりでなく、かつまた利用可能な天然の前駆体の量に依存する。 事実、表２において得られた結果により示されるように、シードルリンゴのみ が、前駆体としてのリノール酸の存在下で大量の１，３−ジオールを生産するた めに十分な酵素活性を有する。 対照的に、研究したテーブル（ｔａｂｌｅ）リンゴの３つの変種は非常に低い か、あるいはゼロである酵素活性を有し、そしてリノール酸からの式ＡおよびＢ の２つの１，３−ジオールの生合成をすることはできない。 表２ 天然の前駆体としてリノール酸の存在における、リンゴの変種に依存する 式ＡおよびＢの２つの１，３−ジオールの製造 酵素系の活性は、また、利用可能な天然の前駆体の量に依存する。 したがって、これらの天然の前駆体、この場合において脂肪酸の前駆体を添加 することによって、酵素系の活性を刺激することができる。 リンゴの主要な脂肪酸の１つはリノール酸であるので、最初に、シードルリン ゴの変種のマッシュに変化する量で添加したのはリノール酸である。 １５０ｍｌの水および２ｇのリノール酸またはアマニ油加水分解物の形態のリ ノール酸の存在において、１００ｇのシードルリンゴの変種１をすりつぶす。室 温において撹拌しながら４時間インキュベートした後、例１におけるように内部 標準添加後、ホモジネートを溶媒で抽出する。 したがって、増加する量のリノール酸を含有するシードルリンゴのホモジネー ト中で形成した１，３−ジオールの量を測定することによって、式ＡおよびＢの １，３−ジオールの形成のために要求されるリノール酸の最適量を決定した。 ガスクロマトグラフィー（ＧＣ）により抽出物の抽出および濃度を追跡するこ とによって、２つの１，３−ジオールの含量を決定した。得られた結果を表３に 示す。 表３ シードルリンゴの変種１における式ＡおよびＢの天然の１，３−ジオール の生合成に要求されるリノール酸の最適な量の決定 使用した変種１のシードルリンゴの重量に関して２％のリノール酸の量につい て、最大レベルの２つの１，３−ジオールが製造される。大量の脂肪酸前駆体を 添加すると、製造される１，３−ジオールの量は実質的に減少し、これは多分酵 素系が基質により阻害される結果である。 １，３−ジオールの形成に要求されるリノール酸の最適量は使用する変種１の シードルリンゴの重量に関して２％であるので、この量の前駆体を使用して、リ ンゴのホモジネートにおける最適なインキュベーション時間を決定した（表４） 。 表４ シードルリンゴの変種１のマッシュ中の式ＡおよびＢの ２つの天然の１，３−ジオールの形成の反応速度論 上記反応速度論から、前駆体としてリノール酸の存在において４時間のインキ ュベーション後に、式ＡおよびＢの天然の１，３−ジオールの最大量が得られる 。その時点において、オクタン−１，３−ジオールの含量はほぼ３倍だけ増加す る ことが明らかである。同様に、オクト−５−エン−１，３−ジオールの含量は同 一比率において増加し、これにより明らかなように、現在未知であるが、多分リ ンゴに対して特異的であるリポキシゲナーゼ型の酵素を包含する代謝経路におい て、リノール酸はこれらの化合物の起源である。 例３：１，３−ジオキサン構造を有する天然の化合物（化合物１〜８）の製造 対応するアルデヒドと、下記の方法によりリンゴから単離された同族体の１， ３−ジオールとの自発的反応により、感覚的観点から重要であるこれらの化合物 （１〜８）の総数は、天然の状態で、得られる。 化学量論量のアルデヒド（エタナール、プロパナール、ブタナールまたはヘキ サナール）および無水シリカの存在において撹拌しながら室温において４８時間 、１，３−ジオールを配置する。 引き続いて反応媒質をＧＣにより分析し、そして１，３−ジオキサン構造の化 合物をアッセイする。化合物１〜４について得られた収率は下記の通りである（ 表５）。化合物１〜４の質量分析を第１ａ図に示す。 化合物５〜８について得られた収率を計算することができなかった。 本発明の方法により処理したシードルリンゴのホモジネートから前もって単離 されたオクト−５−エン−１，３−ジオール、および天然のアルデヒド、エタナ ール、プロパナール、ブタナールおよびヘキサナールから化学的に出発して、触 媒量の酸の存在において、１，３−ジオキサン構造を有する不飽和化合物（５〜８ ）の合成を実施することができる。 したがって、分析的参照として、化学的合成により得られた１，３−ジオキサ ン構造を有しかつ不飽和側鎖をもつ４つの化合物（化合物５〜８）の質量分析を 第１ｂ図に示す。 ＧＣ／ＭＳカップリングによる分析の条件は下記の通りである：例１に記載す るのと同一のクロマトグラフィーの条件およびプロファイル（Ｐｒｏｆｉｌｅ） （Ｋｒａｔｏｓ）磁気セクター質量分析計、ＥＩモードで操作；イオン化エネル ギー；７０ｅＶ；真空：２．１０〜５トル；ソース温度：１５０℃；インターフ ェース温度：２４０℃。 得られた化合物１〜８をＧＣ／嗅覚検査により分析し、これによりそれらの各 々の感覚特性を評価することができる（表６）。 例４：１，３−ジオキサン構造を有する天然の化合物の鏡像異性体の単離およ び同定 オクタン−１，３−ジオールおよびオクト−５−エン−１，３−ジオールは、 光学的異性体の可能性に導く不斉炭素を有する。これらの化合物の鏡像異性体は 、それらが存在するとき、キラルカラムのガスクロマトグラフィーにより分割し 、これにより１，３−ジオールの起源を明らかにすることができる−合成により 得られた化合物はラセミ体であるが、リンゴから抽出されるジオールは鏡像異性 体的に純粋である。 ジオキサン１〜８の形成に導く、１，３−ジオールとリンゴからのアルデヒド （エタナール、プロパナール、ブタナールおよびヘキサナール）との反応の過程 において、追加の不斉炭素を導入し、テジアステレオマーを存在させ、これらを 通常のカラムクロマトグラフィーにより分割することができる。ジアステレオマ ーの１つは大きい主要比率を占める。これらのキラルカラムのクロマトグラフィ ーにより、ジアステレオマーの各々の鏡像異性体に分割することができる。この 分析により、化合物１〜８をそれらの起源、天然または合成の関数として区別す ることができる。 １，３−ジオキサン構造を有する化合物（化合物１〜８）の立体異性体は、１ ，３−ジオキサン核が有する側鎖の長さにより影響を受ける。 ガスクロマトグラフィー分析の条件は、例１における条件と同一である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 下記一般式Ｉの天然の１，３−ジオール誘導体、を生合成する方法であ って、 （式中、Ｚはペンチル基または（Ｚ）−または（Ｅ）−ペント−２−エニル基、 好ましくは（Ｚ）基、である）、 前記ジオールの天然の前駆体を酵素複合体により変換するすることからなり、そ れらの双方はリンゴから由来することができること、を特徴とする、前記方法。 ２． 天然の前駆体が、不飽和脂肪酸である、請求項１に記載の方法。 ３． 不飽和脂肪酸が、リノール酸である、請求項２に記載の方法。 ４． リノール酸が、リンゴまたは植物油加水分解物から由来する、請求項３ に記載の方法。 ５． 酵素複合体が、リンゴから由来する、請求項１または２に記載の方法。 ６． 酵素複合体が、リンゴのマッシュである、請求項５に記載の方法。 ７． リノール酸を、使用するリンゴの重量の４％までの可変比率で、リンゴ のマッシュに添加する、請求項７に記載の方法。 ８． リンゴのマッシュに添加するリノール酸の比率が、使用するリンゴの重 量の１〜３％である、請求項７に記載の方法。 ９． リンゴのマッシュ／リノール酸の混合物のインキュベーション時間が、 １５分〜６時間である、請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法。 １０． リンゴのマッシュ／リノール酸の混合物のキュベーション時間が、３ 〜５時間である、請求項９に記載の方法。 １１． 使用するリンゴが、シードルリンゴである、請求項１〜１０のいずれ か一項に記載の方法。 １２． 一般式Ｉの天然の１，３−ジオール誘導体を、リンゴのマッシュから 樹脂上の吸収により単離する、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の方法。 １３． 請求項１〜９のいずれか一項に記載の方法により製造された一般式Ｉ の対応する天然の１，３−ジオール誘導体を、下式の１または２以上の天然のア ルデヒド、 で自発的にアセタール化させることによる、 下記一般式ＩＩの、１，３−ジオキサン構造を有する天然の化合物、を製造する 方法。 （式中、Ｚはペンチルまたは（Ｚ）−ペント−２−エニル基であり、そしてＲは 炭化水素基である） １４． 化学量論量の１または２以上の天然のアルデヒドおよび乾燥剤、好ま しくは無水シリカ、の存在下に、一般式Ｉの天然の１，３−ジオール誘導体を配 置することを特徴とする、請求項１３に記載の方法。 １５． １または２以上の天然のアルデヒドが、好ましくはＣ₁−Ｃ₆脂肪族ま たは芳香族のアルデヒドである、請求項１３または１４に記載の方法。 １６． １または２以上の天然のアルデヒドが、エタナール、プロパナール、 ブタナールおよびヘキサナールから選択される、請求項１５に記載の方法。 １７． アセタール化を、撹拌しながらほぼ２４〜４８時間１０〜４０℃の温 度において実施する、請求項１３〜１６のいずれか一項に記載の方法。 １８． 一般式ＩＩの、得られた１，３−ジオキサン構造を有する１または２ 以上の天然の化合物を、蒸留またはシリカのカラムのクロマトグラフィーにより 、精製する、請求項１３〜１７のいずれか一項に記載の方法。 １９． ジアステレオマーの混合物の形態で得られた、一般式ＩＩの１，３− ジオキサン構造を有する天然の化合物の各々を、その鏡像異性体を分離するため にキラルカラムのガスクロマトグラフィーにより分析する、請求項１８に記載の 方法。 ２０． 請求項１３〜１９のいずれか一項に記載の方法から得られた、一般式 ＩＩの、１，３−ジオキサン構造を有する天然の化合物、を含んでなる組成物。