AT203150B - Verfahren zur Herstellung von Carotinoiden - Google Patents

Description

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  Verfahren zur Herstellung von Carotinoiden 
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von Carotinoiden. Das Verfahren ist dadurch   gekennzeichnet,   dass man Acetylen durch metallorganische Reaktion beidseitig mit einem   C-Aldehyd   der allgemeinen   Formel   
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 worin R einen Kohlenwasserstoffrest mit dem Kohlenstoffgerüst von Geraniol oder Cyclogeraniol bedeutet, kondensiert, das erhaltene metallorganische Kondensationsprodukt hydrolysiert und das gebildete   C4o-iDiol   mit überschüssigem   Lithium-Aluminiumhydrid   behandelt. 



   Die als Ausgangsmaterialien benötigten C19-Aldehy de können beispielsweise wie folgt dargestellt werden : 8-[2', 6', 6'-Trimethyl-cyclohexen-(1')-yl]-2,6-dimethyl-octatrien- (2,4,6)-al-(1)[abgekützt:ss-C19Aldehyd] 
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    6', 6'-Trimethyl-cyclohexen- (1') -yl]-2-me-dem   durch Kondensation von 1,1-Diäthoxypropanon- (2) mit Lithiumacetylid erhältlichen 
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 butin- (3)-al- (l)-diäthylacetalaldehyd], das man durch Behandlung von   ss-C14-   Aldehyd mit N-Bromsuccinimid und anschliessendes Erwärmen mit Chinolin gewinnen kann. 
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 [2', methyl-buten-(2)-al-(1)[=Dehydro-ss-C14-aldehyd], das man durch Behandeln des Dehydro- 
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 mit Ialdehydr]
Analog dem ss-C19-Aldehyd, ausgehend vom 
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6", 6'- Trimiethyl-cyclohexyliden]-ter Weise an der Dreifachbindung partiell hydriert und mit Säure behandelt.

   Der entstandene 2, 6, 6-Trimethyl-cyclohexyliden-acetaldehyd wird acetalisiert, das gebildete Acetal wird in Gegenwart eines sauren   Knntdensationsmittels   mit einem Propenyläther kondensiert, und das   Kondensa-   tionsprodukt wird mit Säure behandelt. 
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 und   Chloressigsäureäthylcster   durch Glycidestersynthese und nachfolgende Alkalibehandlung des gebildeten Gycidesters gewinnen kann. 



   In der ersten Stufe des   erfindungsgemässen   Verfahrens wird Acetylen durch metallorganische Reaktion beidseitig mit dem   C19-Abd : ehyd   kondensiert. Hiezu kann man Acetylendimagnesiumhalogenide durch eine   Grignardr, eaktion mit, der   doppelt molaren Menge des C19-Aldehyds kon- 
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 können in an sich bekannter Weise durch Einwirkung von Acetylen auf eine Lösung von Alkylmagnesiumhalogenid in einem inerten Lösungsmittel hergestellt werden. Zweckmässig wind hiezu eine ätherische Lösung des Alkylmagnesium-   halogenids in einer Acetylenatmosphäre mehrere Stunden gerührt oder geschüttelt. Als Alkylma-   

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 siumhalogenide scheiden sich dabei als schwere öle oder in fester Form ab.

   Man löst 2 Mol ssoder   Dehydro-ss-oder Iso-oder Dehydro- (retro)-   oder   Pseudo-C19-aldehyd   in einem inerten Lösungsmittel, wie beispielsweise Diäthyläther, gibt die Lösung unter kräftigem Rühren der Suspension des Acetylendimagnesiumhalogenids zu und rührt, die Mischung mehrere. Stunden bei Zimmertemperatur oder bei der Siedetemperatur des Lösungsmittels. Durch Hydrolyse des Kondensa- 
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18-Di-[2', 6', 6'-tri-trimethyl-cyclohexadien-(1',3')-yl]- bzw. 1, 18-Di- [2',6',6'-trimethyl-cyclohexyliden]- bzw. 1, 18-Di- 
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 Verfahrensstufe lässt man den ss- bzw. Dehydro- ss- bzw. Iso- bzw. Dehydro-(retro)- bzw.

   Pseudo-   Cl.-aldehyd in   flüssigem   Ammoniak zunächst   mit einem Alkali- oder Erdalkaliactylid reagieren und kondensiert darauf das   gebildete K. on-   densationsprodukt, vorzugsweise nach Hydrolyse zum entsprechenden Acetylencarbinol, mit 1 Mol 
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Dehydro-ss* oder Iso-odermetallorganischen Reaktion. Die Kondensation des   Ci-AIdehyds mit dem   Metallacetylid in flüssigem Ammoniak kann man unter erhöhtem Druck bei Raumtemperatur oder unter Normaldruck bei der Siedetemperatur des Ammoniaks ausführen. Vorzugsweise verwendet man zur Kon- 
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Lithlumacetylid.tionsprodukt kann durch Zugabe eines Ammoniumsalzes vor Entfernung des Ammoniaks oder 
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Mantylencarbinol genannt]. Die   C21-A tylenca. rhino-   le sind dickflüssige öle.

   Sie weisen bei der Ze- rewitinoffbestimmung in der Kälte 1 Mol und in   der Wärme 2 Mol aktive Wasserstoffatome und    im Ultraviolettspektrum charakteristische Ab- sorptionsmaxima auf. Die C81-Acetylencarbinole werden durch eine metallorganische Reaktion mit ss-oderDehydro-ss-oderIso-oderDehydro-(re- tro)- oder Pseudo-C19-aldehyd kondensiert. Die bevorzugte Ausführungsform besteht darin, dass man auf das   CAoetylencarbinol   2 Mol Alkyl-   magnesiumhalogemd   in   Ather   einwirken lässt. Das erste Mol wird von der Hydroxylgruppe   gebun-   den, während das, zweite Mol mit, der   Acetylenbin-   dung reagiert und dadurch das endständige Kohlenstoffatom kondensationsfähig macht. Die gebil- 
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 gleicC19-Aldehydum.

   DasKondensationsprodukt wird am besten ohne Reinigung in üblicher Weise hydrolysiert, beispielsweise durch Eingiessen in ein Gemisch von Eis und verdünnter Schwefelsäure. Verwendet man zur Kondensation den gleichen C19-Aldehyd, wie bei der Herstellung des C21-Acetylencarbinols, so entstehen die oben beschriebenen symmetrischen ss-, Bis-dehydro-ss-, Iso-, Bisdehydro-(retro)- und Pseudo-C40-diole. 



  Kondensiert man das   C2cAcetylencarbinol   mit einem andern   C1o-Aldehyd,   so erhält man asymmetrische Co-Diole, beispielsweise   1-[2', 6', 6'- Tri-   methyl-cyclohexen- (1')-yl]-18[2',6',6'-trimethyl- 
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   Die so erhaltenen   C4o-iDiole   weisen bei der   Zerewitinoffibestimmung   2 Mol aktive Wasserstoffatome auf und besitzen im Ultraviolettspektrum charakteristische Absorptionsmaxima. 



   In der Endstufe des erfindungsgemässen Verfahrens werden die   C4o-Diole   mit überschüssigem Lithiumaluminiumhydrid behandelt. In dieser Reaktion wird die Dreifachbindung partiell hydriert, und gleichzeitig werden überraschenderweise die Hydroxylgruppen unter Bildung einer neuen Doppelbindung eliminiert, Im vorliegenden 
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    der Hydroxylgruppen glbeich eitig,umhydnd   bei Raumtemperatur oder bei erhöhter Temperatur behandelt. Als Lösungsmittel eignen sich hiezu aliphatische oder cyclische Äther, 
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   AthylenslycQldimizthymetrischen C-Diolen entstehen asymmetrische Carotinverbindungen, beispielsweise aus Dehydro- -C4o-diol das 3,4-Dehydro-7,7'-dihydro-sscarotin. 



  Die erhaltenen Carotinoide lassen sich durch Kristallisation, Verteilung zwischen Lösungsmitteln und Chromatographie reinigen. Sie weisen im Ultraviolettspektrum charakteristische Absorptionsmaxima auf. Sie können durch Zugabe von Antioxydantien, die auch während des Ablaufes der Synthese anwesend sein können, stabilisiert werden. Die Verfahrensprodukte stellen wertvolle Farbstoffe zum Färben von Lebensmitteln dar. 



  B e i s p i e l 1 : 7,7'-Dihdyro-sscarotin, a) ss-C40Diol : Aus 1 Gew.-Teil Magnesium und 6, 6 Gew.-Tei- len Hexylbromid in 20. Raumteilen absolutem Äther wird eine Lösung von Hexylmagnesiumbromid hergestellt. Die Lösung wird 24 Stunden in einer Acetylenatmosphäre gerührt. Es bilden sich zwei Schichten. Man trennt die obere ab und wäscht die untere Schicht einmal mit 8 Raumteilen absolutem Äther. Hierauf gibt man 12 Raumteile absoluten Äther zu und fügt rasch   
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 3 Stunden am Rückfluss in einer Stickstoffatmosphäre. Nach dem Erkalten giesst man das Reaktionsgemisch auf ein Gemisch von 15 Raumteilen 3 n-Schwefelsäure und 20   Gew. - Teilen   Eis und rührt die Mischung 5 Minuten gut durch.

   Die   ab-   getrennte Atherlösung wäscht man nacheinander mit Wasser und mit   50/eiger   Natriumbicarbonatlösung und trocknet sie, dann über Natriumsulfat. 



  Man dampft den Äther ab und erhält   5, 2 Gew.-   
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 gung weiter umgesetzt werden kann. Durch Kristallisation aus Petroläther kann es in Form   farb-   
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KristaHe erhalten werden, die im U. V.-niumhydrid in 30 Raumteilen absolutem Äther unter Rühren bei   10-15"C allmählich   zu und   erwärmt   die Mischung   3-Stunden auf 600 C   in   Stickstoffatmosphäre.   Die Reaktionsmischung wird dann auf ein Gemisch von 250 Raumteilen 3 n-Schwefelsäure und 200   Gew.-Teil'en   Eis gegossen und mit   lather   extrahiert   :. iDia Atherlö-   sung wird nacheinander mit eiskalter 3,   n-Schwe-     felsäure,.

   Wasser   und 5%iger natriumbicarbonat- lösung gewaschen, mit Natriumsulfat getrocknet und eingedampft. Der Rückstand wird durch Kristallisation aus Methylenchlorid-Methanol gereinigt. Man erhält auf diese Weise 5 Gew.-Teile   7, 7'-Dihydro-ss-carotin   als orangefarbige Kristalle. Smp. 183-184  C; U.V.-Ahsorptionsmaxima bei 382, 5, 404 und 429   MIL   in Petroläther. 



  B e i s p i e l 2: 7,7'-Dihydro-ss-carotin, a)   ss-C-     Acety lencal1binol :   
Man leitet in eine Lösung von 1 Gew.Teil Lithium in 400 Raumteilen flüssigem Ammoniak trockenes, acetonfreies Acetylen ein, bis das Lithium vollständig umgesetzt ist. Dann gibt man unter energischem Rühren innerhalb 20 Minuten eine Lösung von 33   Gew.-Teilen 8- [2',   
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 nem Äther zu und rührt die Reaktionsmischung unter Feuchtigkeitsausschluss intensiv während 20 Stunden. Darauf gibt man in kleinen Portionen 16 Gew.-Teile Ammoniumchlorid zu und lässt das Ammoniak verdampfen. Nach Zugabe von 120 Raumteilen Wasser wird die Ätherschicht abgetrennt, mit Wasser gewaschen, mit Natriumsulfat getrocknet und eingeengt.

   Das   zurückbleiben-   de rötliche   Ql   wird im Vakuum scharf getrock- 
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6 Gew.-Teile 10- [2', 6', 6'-Tri-xima bei 280,5 und 291   mit   in Petroläther. b) ss-C40-Diol: Man löst das unter a) erhaltene Produkt in 160 Raumteilen absolutem Äther und gibt die Lösung allmählich zu einer aus 6 Gew.Teilen Magnesium, 30 Gew.-Teilen Athylbromid und 100 Raumteilen absolutem Äther hergestellten   Athylmagnesiumbromidlösung   unter Rühren   bei 15-20"C.   Anschliessend erhitzt man die Mischung während einer Stunde in Stickstoffatmosphäre unter Rückfluss, kühlt mit Eiswasser ab, fügt bei etwa 200 C eine Lösung von   30, 6 Gew.-   Teilen 8-[2',6',6'-Trimethyl-cyclohexen-(1')-yl]-   2, 6-dimethyl-octatrien- (2, 4, 6) -al- (1)

     in 130 Raumteilen trockenem Äther zu und erhitzt die Mischung 3-4 Stunden in Stickstoffatmosphäre unter   Rückfluss.   Die Reaktionslösung wird dann auf eine Mischung von 130 Raumteilen 3 nSchwefelsäure und 200 Gew.-Teilen Eis gegossen, worauf die Atherschicht abgetrennt, mit   50/piger     Natriumbicarbonatlösung   gewaschen, mit Natriumsulfat getrocknet und eingedampft wird.

   Man 
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    2 Gew.-Teile 1., 18-) DI-E2', 6', 6'-trimethyl-len     N-Athylmorpiolin',   setzt der Lösung eine Eösungvon1,3Gew. -TeilenLithiumaluminiumhydrid in 30 Raumteilen absolutem Äther unter Rühren bei 10-15  C allmählich zu, erwärmt die 

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Cmethyl-octatrien-(2,4,6)-al-(1) mit einer aus 1, 6 Gew.-Teilen Magnesium, 11   Gew.-Teilen   Hexyl- 
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 Aufarbeitung des Reaktionsproduktes in der im Beispiel 1 unter a) beschriebenen Weise erhält 
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 eine Lösung von   1, 6 Gew.-Teilen   Lithiumaluminiumhydrid in 44   Raumtsilen   trockenem Äther unter Rühren bei   5-100 C   allmählich zu und rührt die   Reaktionslösung während   24 Stunden in Stickstoffatmosphäre   t)

   ei Raumtemperatur. Die   Reaktionsmischung wird dann, wie im Beispiel 1 unter b) angegeben, aufgearbeitet. Man erhält auf diese Weise 4 Gew.-Teile 3,4-3',4'-Bisdehydro-7,7'-dihydro-ss-carotin als orangefarbige Kristalle ; Smp.   174-175"C ; U. V.-Absorptionsmaxi-   
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 mn indro- (rtro)-C21-acetylencarbinol:
Durch Umsetzung von 10   Gew. -Teilen 8-[2',   6',6'-Trimethyl-cyclohexen- (2')-yliden]-2,6-dime-   tyl-octatrien- (2, 4, 6)-al- (l)   mit einer aus   0, 3 Gew.-   Teilen Lithium, 150 Raumteilen flüssigem Ammoniak und Acetylen bereiteten Lithiumacetylidlösung und Aufarbeitung des Reaktionsproduktes in der im Beispiel 2 und a) beschriebenen Weise erhält man 11, 2 Gew.-Teile rohes   10-[2', 6', 6'-Tri-   
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 und Chromatographie gereinigt werden kann. U.

   V.-A'bsorptionsmaximum bei 350   mit   (in Petrol- äther). 
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 im Ultraviolettspektrum bei 349,5 mp (in Petrol- äther). c) 4,4'-Dehydro-sscarotin: Durch Behandlung von 
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 mit Lithiumaluminiumhydrid und Aufarbeitung des   Re & ktionsproduktes   in der im Beispiel 1 sub b) beschriebenen Weise erhält man das 4, 4'-Dehydro-sscarotin in Form violetter Kristalle aus 
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 ;

   Smp. 191-1930 C ;(2,4,6,12,14,16)-in-(9) mit einem Absorptionsmaximum im Ultraviolettspektrum bei   232,5 mil   (in Petroläther). b)   3, 4-'Dehydro-7, 7'-dihydro-ss-carotin :   Durch Behandlung des gemäss a) erhaltenen Produktes mit Lithiumaluminiumhydrid und Aufarbeitung des Reaktionsproduktes in der im Beispiel 1 unter b) beschriebenen Weise erhält man 3, 5 Gew.-Teile 3,4-Dehydro-7,7'-dihydro-ss-carotin als orange- 
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 2, lit. a) hergestellt mit 32, 5 Gew.-TeiLen 8- [2', 6',6'-Trimethyl-cyclohexen- (2')-yliden-2,6-dimethyl-octatrien-(2,4,6)-al-(1) und Aufarbeitung des Reaktionsproduktes in der im Beispiel 2   unter b)   beschriebenen Weise erhält man 67   Gew.-Teile   
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6', 6'- Trimethyl-cyclohexen- (l')-yl]-b) as-Isocarotin.

   Durch Behandlung   des gemäss   a) erhaltenen Produktes mit Lithiumaluminiumhydrid und Aufarbeitung des Reaktionsproduktes 

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6'- Trim) ethyl-cyclohexen- (l')- yl]-18- [2', 6',1. Verfahren zur Herstellung von Carotinoiden, dadurch gekennzeichnet, dass man Acetylen gegebenenfalls stufenweise beidseitig mit einem   Cuis-   Aldehyd der allgemeinen Formel 
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 (worin R einen eine oder zwei Doppelbindungen enthaltenden, gegebenenfalls zwischen den Kohlenstoffatomen 2 und 7 cyclisierten   3, 7-Dimethyl-   octyl-Rest bedeutet), kondensiert, das erhaltene metallorganische Kondensationsprodukt hydroly- 
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Claims (1)

1. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man zur zweistufigen Durchführung des Verfahrens einen C19-Aldehyd der Formel EMI5.4 in einfachmolekularer Menge mit einem Alkalibzw. Erdalkaliacetylid kondensiert und das erhaltene Carbinol mit demselben C1g-Aldehyd in EMI5.5 densiert.

   3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man zur einstufigen Durchführung des Verfahrens einen C19-Aldehyd der Formel EMI5.6 in zweifach molekularer Menge mit Acetylen unter Anwendung einer Grignardverbindung kondensiert.

   4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass man das gebildete C4- ! Diol in ! Diäthylanilin mit überschüssigem Lithiumaluminiumhydrid erwärmt.

   5. Verfahren nach den Ansprüchen 1, 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass man Acetylen- dimagnesiumhalogenid mittels einer Grignardre- EMI5.7 6', 6'-Trimethyl-cyclohexen- (1') -(9) in Diäthylanilin mit überschüssigem Lithiumaluminiumhydrid bei 60"C verrührt.