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1. (CN104685004) Colorant compound derived from genipa americana genipin and glycine
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来自美洲格尼帕树之京尼平和甘氨酸的着色剂化合物


发明背景
1.技术领域
本发明涉及分离自来自美洲格尼帕树(Genipa americana)的京尼平 与甘氨酸之反应的着色剂化合物。
2.现有技术描述
研究发现来自京尼平或结构类似物与氨基酸之反应的蓝色颜料,“基 于其色谱行为、不可解析的13C-NMR谱及分子量测量结果,是高分子聚 合物的难以处理的混合物”(参见Touyama R.et al.,Studies on the Blue  Pigments Produced from genipin and methylamine.I.Structures of the  Brownish-Red Pigments,Intermediates Leading to the Blue Pigments, Chem Pharm.Bull 42,66,1994)。因此,由于这种物质的非常高的极性 (导致很难进行TLC监测)使其几乎仅溶于水,对这种蓝色颜料物质的 分子结构的描述是很有限的。已报告了分子量9000的聚合物(参见H. Jnouye,Y.et al.,26th Symposium on the Chemistry of Natural Product, Kyoto,Abstr.pp 577-584,1983)。
本发明针对关于来自京尼平与氨基酸之反应的蓝色颜料物质之分子 结构的认知缺乏的问题做出贡献。
发明概述
本发明提供了着色剂化合物及其分子结构式,以及分离来自美洲格尼 帕树京尼平与甘氨酸之反应的该着色剂化合物的方法。所述新化合物是通 过用色谱对反应所得物质进行多重分级得到的。分子结构式由1H核磁共 振谱(1HNMR)、J-调制(JMOD)、H-H相关谱(COSY1H-1H)实验及其 他分子结构工具分析而得到。
具体而言,本发明提供了式3A的着色剂化合物(出于本申请的所有 目的,式3A是3号化合物的优选异构形式):
在本发明的着色剂化合物的次优选的实施方式中,所述着色剂化合物 具有式3B的异构形式(出于本申请的所有目的,式3B是3号化合物的 次优选异构形式):
本发明还提供了分离式3A的着色剂化合物的方法:
其中所述方法包括:
A.从美洲格尼帕树汁中分离京尼平;
B.使甘氨酸与所述京尼平反应以获得可溶于甲醇的物质;
C.将所述可溶于甲醇的物质通过色谱法分离为S1、S2、S3和S4 级分;
D.再通过色谱法将S3级分分离为S31、S32、S33和S34级分;以 及
E.通过反相色谱法从S33级分中分离式I化合物。
在本发明方法的次优选实施方式中,所述化合物具有式3B的异构形 式:
所述方法包括:
A.从美洲格尼帕树汁中分离京尼平;
B.使甘氨酸与所述京尼平反应以获得可溶于甲醇的物质;
C.将所述可溶于甲醇的物质通过色谱法分离为S1、S2、S3和S4 级分;
D.再通过色谱法将S3级分分离为S31、S32、S33和S34级分;以 及
E.通过反相色谱法从S33级分中分离式I化合物。
某些实施方式涉及包含本申请着色剂化合物(例如具有式3A或3B 之结构的化合物)的着色剂组合物。在某些实施方式中,所述着色剂组合 物为蓝色。在某些实施方式中,所述着色剂组合物还包含载体(例如水、 缓冲液或助悬剂)、填充剂或增强剂(例如调味剂、甜味剂、提取溶剂、 乳化剂、发泡剂、胶凝剂、稳定剂、增稠剂、加强剂(intensifier)、搅打 剂、抗氧化剂、防腐剂或组织形成剂(texturizer))。
某些实施方式涉及赋予物质蓝色的方法,其包括使该物质与有效量的 本申请着色剂化合物(例如具有式3A或3B之结构的化合物)相接触。 在某些实施方式中,所述物质选自食物、纺织品和化妆品。在某些实施方 式中,所述食物为固态、半固态食物或液态食物。
某些实施方式涉及包含食物及本申请着色剂化合物(例如具有式3A 或3B之结构的化合物)的食品产品。在某些实施方式中,所述食物是固 态食物或液态食物。在某些实施方式中,所述液态食物为饮料。在某些实 施方式中,所述液态食物为碳酸饮料。
某些实施方式涉及包含本申请着色剂化合物(例如具有式3A或3B 之结构的化合物)的纺织品或化妆品。
本发明另一些目标和优点将从本发明和权利要求的详细描述中更为 明显。
附图简述
图1A-B显示1号化合物之两种异构形式的化学式。
图2A-B显示1号化合物之两种异构形式的化学式的另一种表示法。
图3A-B显示3号化合物之两种异构形式的化学式。
图4A-B显示3号化合物之两种异构形式的化学式的另一种表示法。
图5显示1号化合物的核磁共振(NMR)波谱图。
图6显示3号化合物的核磁共振(NMR)波谱图。
图7显示来自S3级分的S31、S32、S33和S34级分的核磁共振 (NMR)。
发明详述
图3A和4A显示3号化合物的优选异构形式的化学式。化合物3是 非常深的蓝色着色剂物质。图3B和4B显示3号化合物的次优选异构形 式。图6显示3号化合物的核磁共振(NMR)波谱图。对化合物3的NMR 谱图的分析显示:
1H NMR(400MHz,D 2 O),δ8.6,8.0,7.9,6.7,3.90,1.8ppm。
13C NMR(100MHz),δ172.2,166.3,138.8,135.6,135.1,133.3, 131.4,127.1,120.46,118.9,61.0,53.3,11.2ppm。
m/z 505[M+H]
对3号化合物的进一步分析显示:
质谱测定中化合物3的质谱图显示m/z=505[M+H]+,因此表示前述 的化合物异构体。尽管如此,1H和13C NM谱则与其非常不同。在质子谱 中,检测到如下单峰:δ8.0、δ7.9和δ6.7(每个信号2H),以及位于δ8.6 的额外的单峰(积分面积1H)。其他信号有:δ4.7处的单峰(N-CH2), 以及δ3.9(OCH 3 )和δ1.8(CH 3 -烯基)处的两个甲基。根据JMOD实 验,还观察到如下碳原子:δ172.2处的羧基(COOH),δ166.3处的甲酯, δ138.8、δ135.1、δ127.1、δ120.4、δ118.9处的5个四价碳原子,δ135.6、 δ133.3、δ131.4、δ131.4处的4个次甲基,一个δ61.0处的亚甲基(N-CH 2 ), 以及δ53.3(OCH 3 )和δ11.2(CH 3 -烯基)处的两个甲基。根据HMBC实验 确定了每种单体单元的结构的归属:δ7.9和δ8.0的信号归属于吡啶基的 质子,因为检测到了δ61.0处的与N-亚甲基的长程相关性;另外,最后 一个质子显示与甲酯羰基在δ172.2处的3J偶合。此外,其他重要的偶合 显示于甲基质子与位于δ131.4的单峰(C-7)之间。低含量的芳香和烯基 质子表明存在对称的二聚分子,如图3A-B所示。根据甲酯基团的相对取 向,可将两种结构归属到该分子,但是由于立体位阻的影响3B结构的可 能性更低。
本发明还提供了分离3号着色剂化合物的方法。
其中所述方法包括:
A.从美洲格尼帕树汁中分离京尼平;
B.使甘氨酸与所述京尼平反应以获得可溶于甲醇的物质;
C.将所述可溶于甲醇的物质通过色谱法分离为S1、S2、S3和S4 级分;
D.再通过色谱法将S3级分分离为S31、S32、S33和S34级分(图 7);以及
E.通过反相色谱法从S33级分中分离式I化合物。
为了本申请的目的,术语S1、S2、S3、S4,以及S31、S32、S33和 S34是定义来自该方法所述步骤之级分的方式。尽管如此,这些术语(S1、 S2、S3、S4,以及S31、S32、S33和S34)涵盖了通过类似的色谱步骤得 到的任意级分,这些级分可来自京尼平与甘氨酸的反应,其中制得了S3 类似级分和来自S3的级分(具有如图7所示的类似的NMR谱图)。图7 显示来自S3级分的S31、S32、S33和S34级分的NMR谱图。
尽管说明书代表了本发明的优选实施方式,可以在不偏离权利要求所 涵盖的思想和基本原则的情况下在组成部分的形式和性质上做出额外的 改变。
实施例
从美洲格尼帕树汁中分离京尼平
用二氯甲烷对由10升美洲格尼帕树绿汁冻干的固体(900克)进行 索氏提取;所产生的溶剂在减压下蒸发,从而得到褐色残留物(240g); 对一份1g的样品用尺寸排阻色谱进行分离,用己烷/甲醇/二氯甲烷 (2∶2∶1)的混合物作为流动相,由此得到4种级分;利用精细薄层色谱 通过与之前已知的京尼平图样进行比较,在上述级分之一中鉴定出了京尼 平。利用硅胶柱层析和己烷/乙酸乙酯流动相将包含京尼平的所述级分纯 化多次,直至得到根据RMN谱的纯品(200mg京尼平)。
京尼平与甘氨酸的反应
将溶于水(200ml)中的甘氨酸(200g)加热到70°。之后,加入含 京尼平(5g)的甲醇(10ml)并将混合物搅拌4小时。将反应混合物冻 干,用乙酸乙酯提取蓝色粉末以除去过量的京尼平及其他低极性组分。
新组分的分级
用甲醇(5x100ml)提取所述蓝色粉末,所产生的溶剂在减压下蒸 发,从而得到蓝色树脂(2.2克)。用LH 20对将溶解于90% 甲醇中的蓝色树脂进行分离(甲醇流动相),从而得到4种级分,出于本 专利申请的目的将其命名为S1、S2、S3和S4。
利用吸附树脂(XAD-7)以及起始15%乙醇并以95%乙 醇结束,分离了S2级分。从S2产生了4种子级分。出于本专利申请的目 的将这些S2子级分命名为M2S1R、M2S2R、M2S3R和M2S4R。用不 同的流动相(乙醇-水混合物和甲醇-水混合物)对所述M2S1R进行多次 RP-C18分离,直至获得两种化合物,其中一种命名为1号化合物(7mg)。 1号化合物的波谱特征如下:
1H NMR(400MHz,D 2 O),δ8.77,8.53,7.54,5.30-4.95,3.94, 2.25,1.66ppm。
13C NMR(100MHz),δ170.0,164.16,157.80,157.44,148.29, 146.41,139.76,137.83,124.16,63.35,62.6,56.19,53.89,17.43,14.93 ppm。
对1号化合物的进一步分析显示:
1H NMR显示了一些信号:δ8.77和8.53处作为单峰的两个芳香质 子,7.54处的乙烯基质子,4.95处的单峰(2H),3.94处每个的积分面积 为3H的3个单峰(OCH 3 ),2.25(乙烯基甲基)及1.66。
JMOD实验显示如下信号:14.93、17.43及53.89处的三个甲基、62.68 处的一个亚甲基(可归属为来自甘氨酸的亚甲基),157.44、146.41及137.83 处的3个次甲基,以及最后,位于170.00(羧基)、164.16(甲酯羰基)、 157.80、148.29、139.76、124.16和53.89处的7个四价碳原子。因此,京 尼平部分和甘氨酸残基得到保留,但分子当前是芳香性的且具有吡啶残基 (考虑到NMR谱图中质子和碳原子的位置)。尽管如此,在分子结构中 出现了新的甲基,可基于JMOD、HMQC和HMBC实验对其位置进行 归属。因此,COSY1H-1H显示出2.25处的甲基与7.54处的乙烯基质子 之间的烯丙型连接;在HMBC实验中,该质子显示出与这些甲基(13C NMR中157.44处)及14.93处的脂肪族甲基(1H NMR中1.66处)的 3J偶合,这进而建立了与53.89处四价碳原子、157.80和148.29处的芳 香性碳原子的相关性。检测到的其他长程相关性有:N-CH2(62.68)与 8.77和8.53处的两个芳香质子,以及前者与甲酯羰基。最后,质谱显示 m/z 522[M++H],表示对称的二聚分子,如可从图1A-B及2A-B所见的。 由于很奇怪地出现了甲基的单峰(在HMBC实验中其与另一个甲基互相 偶合),推断单体之间的连接桥是通过C-8和C-8'碳原子实现的。如图1A、 1B、2A和2B所示,存在两种可能的异构体。
及95%甲醇流动相对S3级分进行色谱分离,产生了4 种S3级分,出于本专利申请的目的将其命名为S31、S32、S33和S34。 用不同的流动相(乙醇-水混合物和甲醇-水混合物)通过RP-C18反向色 谱法对所述S33级分进行多次分离,直至获得命名为3号化合物的化合物 (4mg)。3号化合物的波谱特征如下:
1H NMR(400MHz,D 2 O),δ8.6,8.0,7.9,6.7,3.90,1.8ppm。
13CNMR(100MHz),δ172.2,166.3,138.8,135.6,135.1,133.3, 131.4,127.1,120.46,118.9,61.0,53.3,11.2ppm。
m/z 505[M+H]
对3号化合物的进一步分析显示:
质谱测定中化合物3的质谱图显示m/z=505[M+H]+,因此表示前述 的化合物异构体。尽管如此,1H和13C NM谱则与其非常不同。在质子谱 中,检测到如下单峰:δ8.0、δ7.9和δ6.7(每个信号2H),以及位于δ8.6 的一个额外的单峰(积分面积1H)。其他信号有:δ4.7处的单峰(N-CH2), 以及δ3.9(OCH 3 )和δ1.8(CH 3 烯基)处的两个甲基。根据JMOD实 验,还观察到如下碳原子:δ172.2处的羧基(COOH),δ166.3处的甲酯, δ138.8、δ135.1、δ127.1、δ120.4、δ118.9处的五个四价碳原子,δ135.6、 δ133.3、δ131.4、δ131.4处的四个次甲基,δ61.0处的一个亚甲基 (N-CH 2 ),以及δ53.3(OCH 3 )和δ11.2(CH 3 烯基)处的两个甲基。根据 HMBC实验确定了每种单体单元的结构的归属:δ7.9和δ8.0的信号归 属于吡啶基的质子,因为检测到了δ61.0处的与N-亚甲基的长程相关性; 另外,最后一个质子显示与甲酯羰基在δ172.2处的3J偶合。此外,其他 重要的偶合显示于位于δ131.4的单峰(C-7)与甲基质子之间。低含量的 芳香和烯基质子表明存在对称的二聚分子,如图3A-B所示。根据甲酯基 (图3A-B)的相对取向,可将两种结构归属到该分子,但是由于立体位 阻的影响结构3B的可能性较低。