CH294899A - Process for preparing a mixture of the cis and trans isomers of vitamin A. - Google Patents

Process for preparing a mixture of the cis and trans isomers of vitamin A.

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CH294899A
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Description

  

  Procédé de préparation d'un mélange des     isomères        cis    et trams de la     vitamine    A.    L'invention concerne une nouvelle synthèse  avantageuse de     polyènes        caroténoïdes    à acti  vité vitaminique A.

      Les substances à activité vitaminique A  présentent toutes le même groupement fonc  tionnel     polyène        caroténoïde    et correspondent  à la formule  
EMI0001.0008     
    où R signifie un radical acide     (-COOH),     ester, éther ou alcool     (-CH20H).    En rai  son du caractère complexe de ce système       polyénique    conjugué, la synthèse de ces     po-          lyènes        earoténoïdes,    et en particulier de la  vitamine A est une opération difficile.

   La  synthèse est rendue plus difficile encore par  l'instabilité de ces substances qui se mani  feste par une tendance à une décomposition  et à des réactions secondaires indésirables.  



  Le présent brevet a pour objet un nou  veau procédé de préparation d'un mélange des  isomères     cis    et trams de la vitamine A. La vita  mine A est un alcool où, dans la formule  précédente,     R    signifie un groupe     -CI20H.     Elle existe sous deux formes isomères,     cis    et  trams. La vitamine A naturelle est. un mé  lange de ces isomères. Par les procédés syn  thétiques, on obtient en général également le  mélange des formes     cis    et trams, mais on peut.  conduire la synthèse de façon à obtenir un  des isomères géométriques en quantité pré  pondérante ou sous forme pure et ceci par    une isomérisation partielle ou complète du  produit final ou d'un produit intermédiaire.  



  Le procédé selon l'invention est caractérisé  en ce que l'on condense la     fl-ionylidène-acét-          aldéhyde    avec un ester de l'acide     fl-méthyl-          glutaconique    en présence d'un catalyseur de  condensation basique, en ce qu'on saponifie  le produit de condensation pour former un       polyène        a,y-dicarboxylé,    en ce que l'on     dé-          carboxyle    ce dernier pour obtenir le     polyène          a-monocarboxylé    correspondant,

   et en ce que  l'on transforme ce     polyène        monocarboxylé    en  l'alcool vitamine A, par une réaction englobant  tout au moins une réduction. Par ce procédé,  on obtient toujours un mélange des isomères       cis    et trams de la vitamine A.  



  Ce nouveau procédé a l'avantage que le  rendement en vitamine A est bon, étant donné  qu'il y a. peu de risques de décomposition  indésirable au cours de la synthèse, et peu de  risques d'apparition de réactions secondaires.  Le nombre des composés intermédiaires ins-      tables est réduit. En outre, les corps de dé  part pour ce procédé sont relativement facile  ment disponibles ou accessibles, de sorte que le  procédé qui fait l'objet du présent. brevet  constitue une nouvelle source industrielle pour  la vitamine A.  



  La     bêta-iony        lidène-acétaldéhy    de, de for  mule  
EMI0002.0003     
    peut être préparée à partir de la     bêta-ionone.     Par exemple, on peut convertir la     bêta-ionone     en un ester de l'acide     bêta-ionylidène-acétique,

       puis réduire cet ester en     bêta-ionylidène-          éthanol    et finalement oxyder ce dernier en       bêta-ionylidène-acétaldéhyde.    La conversion  de la     bêta-ionone    en ledit ester de l'acide     bêta-          ionylidène-acétique    se fait de préférence par  réaction d'un     halo-acétate    d'alcoyle avec la         bêta-ionone    en présence d'un catalyseur de       Iteformatsliy,    hydrolyse du produit obtenu et  déshydratation.

   La réduction de l'ester ainsi  obtenu en     bêta-ionylidène-ét.hanol    se fait de  préférence à l'aide d'un hydrure métallique  soluble dans l'éther qui n'affecte pas les dou  bles liaisons. L'oxydation     chi        bêta-ionylidène-          éthanol    en     bêta-ionylidène-acétaldéhy    de se  fait. de préférence à. l'aide du peroxyde de  manganèse ou selon une autre méthode con  nue.  



  On condense la.     bêta-ionylidène-aeétaldé-          hyde    avec un ester de l'acide     bêta-méthyl-          glutaconique    de formule  
EMI0002.0025     
    de façon à obtenir, après     saponification    com  plète du produit de condensation estérifié, un       polyène        carboxylé    dans les positions alpha et  gamma, correspondant à un diacide de la vita  mine A de formule  
EMI0002.0029     
    Après la saponification, on     élimine    par dé  carboxylation le groupe carboxyle fixé en  position gamma pour obtenir le composé       alpha-monocarboxylé    (monoacide)

   qui est       l'acide    vitaminique A. Le     monacide    obtenu  par décarboxylation du diacide est générale  ment constitué en majeure partie par l'iso  mère     eis    de l'acide vitaminique A. On doit  noter que les esters naturels de la vitamine A  et l'alcool correspondant (vitamine A) qu'on  en obtient par saponification sont constitués,  en majeure partie, par l'isomère     trans        a.ecom-          pagné    d'une proportion plus petite de l'iso  mère     cis.    Les deux isomères ont l'activité     biolo-          lique    de la vitamine A.  



  Le monoacide de la vitamine A présente  ]'activité biologique de la vitamine A.  



  On convertit ensuite en vitamine A le  monoacide obtenu par     décarboxylation,    L'al-    cool est obtenu par réduction du groupe  carboxyle du monoacide, et,     suivant    un mode  de réalisation préféré, on estérifie le     mono-          acide    avant la réduction.  



  Il est quelquefois désirable d'obtenir l'iso  mère     trans    de la vitamine A en proportion  prépondérante. On réalise facilement l'isomé  risation partielle de l'isomère     cis    en iso  mère     trans    en faisant subir cette conver  sion, modifiant, la proportion relative des  isomères, au monoacide provenant de la  décarboxylation, ou à. la vitamine A     elle-          même,    ou enfin à. un ester de la vitamine  A quand on estérifie avant la réduction. On  peut réaliser l'isomérisation partielle en  chauffant à. reflux dans un solvant organique,  mais on préfère l'effectuer en présence d'un  catalyseur d'isomérisation, tel qu'un acide,  l'iode, un sel acide ou des substances analo-      Bues.

   Le produit final reste toutefois toujours  un mélange des isomères     cis    et     trans.     



  Le catalyseur de condensation basique       1"avorise    la condensation et, généralement,  saponifie au moins partiellement le produit  de condensation en     Lin    produit     u,;,-dicai-boxylé     (diacide). On poursuit alors la saponification  du produit de condensation pour réaliser une  conversion aussi complète que possible en     di-          acide.     



  Pour la condensation, on peut utiliser un  mono- ou un     diester    quelconque de l'acide bêta  méthyl-glutaconique qui est un acide     di-          carboxylique:    le on les groupes ester sont en  suite éliminés par saponification du produit de  condensation et ne jouent plus aucun rôle dans  la synthèse. Le on les groupes ester peuvent  être aliphatiques ou aromatiques et de préfé  rence on utilise un     diester    de l'acide     bêta-          méthyl-glutaconiq-Lie.    Dans le cas d'un     diester     de cet acide, les     groupes    ester peuvent être  différents ou identiques.

   Commodément, les  groupes     ester    sont identiques et constitués par  des groupes alcoyle: ce sont, par exemple,  des esters     des    alcools méthylique, éthylique,  propylique, butylique et autres alcools     acoyli-          ques    analogues. Les esters     aryliques    et     aral-          coyliqueA,    tels que les esters     phénylique    ou       benzylique,    conviennent aussi particulièrement  bien.  



  Avantageusement, on réalise la condensa  tion en présence d'un catalyseur de conden  sation, constitué par une base forte. Des cata  lyseurs de condensation basiques typiques  appropriés au procédé suivant l'invention  comprennent les hydroxydes alcalins, les       alcoxydes,    l'hydroxyde d'ammonium, les       hydroxydes    d'ammonium substitué, les métaux  alcalins, les hydrures de métaux alcalins, les       amidures    de métaux alcalins et autres     cataly-          serirs    (le     conderisa.ton    basiques connus.

   On peut  citer comme exemples de catalyseurs de con  densation basiques appropriés l'hydroxyde de       sodium,    l'hydroxyde de potassium,     l'éthylate     de sodium, le     méthylate    de sodium, l'hydroxyde  de     tétraméthy        lammonium,    l'hydroxyde de       tétraéthylammonium,    le sodium métallique,  l'hydrure de sodium, l'hydrure de     potassium,            l'amidure    de sodium,     l'amidure    de potassium,       l'amidure    de lithium et autres substances ba  siques analogues.  



  Un réalise commodément la. condensation  du     bêta-iony        lidène-acétaldéhyde    et du     bêta-          méthyl-gli,utaconate    dans un solvant. Les sol  vants préférés sont des alcools, des éthers, le  benzène, le toluène et autres solvants connus  analogues. Lorsque le catalyseur basique est  l'un des métaux alcalins ou un hydrure ou un       amidure    de métal alcalin, on utilise comme  solvant l'éther ou le benzène.

   On utilise de  préférence des alcools tels que le méthanol,       l'éthanol,    le propanol,     l'isopropanol,    etc., dans  le cas où le catalyseur basique est un  hydroxyde, un     alcoxyde    ou un hydroxyde       d'ammonium    quaternaire.  



  Pour que la. quasi-totalité du produit de  condensation puisse être obtenue sous forme  de diacide, on soumet le produit de réaction  à une saponification, par exemple en traitant  de nouveau par l'hydroxyde de sodium,  l'hydroxyde de potassium ou une autre subs  tance basique, après la condensation.  



  Le     polyène        a,y-dicarboxylé    est ensuite sou  mis à, une décarboxylation partielle,     c'est-          à-dire    à une décarboxylation du groupe  carboxyle en position gamma, pour obtenir  L'acide vitaminique A. On peut effectuer la  décarboxylation en chauffant le diacide, par  exemple à une température au-dessus de  100 C.

   Toutefois, lorsqu'on désire recueillir le       polyène        alpha-monocarboxylé,    on réalise la       décarboxylation,    de préférence en chauffant  le diacide en présence d'une base     organique,     de préférence une amine tertiaire, et d'un  composé métallique finement divisé tel qu'un  métal, un sel métallique ou un oxyde métal  lique. Des bases organiques appropriées sont  la     py        ridine,    la quinoléine, la     triéthylamine    et  la     diéthylaniline,    bien qu'on puisse utiliser  l'une quelconque des bases organiques con  nues.

   Les catalyseurs métalliques appropriés  sont la poudre de cuivre, la. poudre de cuivre  et de bronze, l'oxyde cuivreux, le     chromite    de  cuivre, l'acétate de cuivre, le sulfate de cuivre,  l'oxyde de cuivre et des sels de cuivre ana-           logues.    On obtient des rendements particu  lièrement avantageux en monoacide si l'on  utilise un sel de cuivre soluble dans la base  organique.

   De préférence, on réalise la dé  carboxylation à une température comprise  entre 90 et 175  C, bien qu'on puisse réaliser  la décarboxylation à des températures infé  rieures à 90  C, par exemple jusqu'à des tem  pératures aussi basses que 60  C ou même  moins, ou à. des températures supérieures à  175  C, par exemple à des températures attei  gnant 200  C ou     plus,    suivant la durée de la  réaction. La. durée de la décarboxylation dé  pend de la température utilisée et est com  prise entre environ 15 minutes et 3 heures.  



  Pour préparer le monoacide     (polyène          alpha-monocarboxylé),    l'utilisation d'une base  organique et d'un catalyseur métallique donne  des rendements optima en monoacide. Il faut  éviter des conditions trop énergiques qui pro  voqueraient la décarboxylation totale du     di-          acide.    On sépare ensuite le monoacide du     di-          acide    et on remet en circuit le diacide auquel  on fait subir de nouveau le même traitement.

    Suivant un autre mode, on réalise la dé  carboxylation dans des conditions contrôlées,  la réaction étant poursuivie jusqu'à ce que la  quantité d'anhydride carbonique dégagée in  dique un produit dont la composition moyenne  correspond à celui du monoacide. La quantité  d'anhydride carbonique dégagée est mesurée  par l'accroissement de pression, par titrage ou  d'autres méthodes d'analyse.  



  Le monoacide obtenu (acide vitaminique  peut être ensuite réduit directement en  vitamine A par traitement avec un hydrure  métallique soluble dans l'éther, tel que  l'hydrure d'aluminium, l'hydrure d'aluminium  et de     lithixxm    ou le     borohydrure    de lithium.  Avantageusement, toutefois, on transforme  l'acide vitaminique A en un ester correspon  dant. On peut utiliser des méthodes d'esté  rification classiques. Il est désirable, toutefois,  que l'estérification se produise sans déplace  ment des doubles liaisons du composé.

   On a  constaté qu'on peut réaliser l'estérification  sans qu'il se produise une isomérisation im  portante des doubles liaisons, si l'on traite    le monoacide dans la cétone     iuéthyléthylique     par un     halogénure    d'alcoyle en présence d'un  carbonate alcalin, et, avantageusement, en  présence d'un halogénure de métal alcalin.  Dans ces conditions, le diacide auquel est mé  langé le monoacide n'est pas estérifié et on  peut le séparer facilement du     monoacide    par  exemple par chromatographie, extraction par  des solvants,     cristallisation    fractionnée ou  autre méthode de séparation analogue.  



  On réalise     facilement    la réduction de  l'ester de l'acide vitaminique A en alcool  (vitamine A) par traitement de l'ester par  un hydrure métallique soluble dans l'éther,  comme déjà décrit.  



  On décrit, ci-après quelques exemples de  réalisation du procédé qui fait l'objet du pré  sent brevet.  



  <I>Exemple 1:</I>  On mélange 5 g de     bêta-méthyl-glutaconate     d'éthyle, 5 g de     bêta-ionylidène-acétaldéhy    de  et 2,5     g    d'hydroxyde de potassium dissous  dans 100     cm3    d'alcool méthylique. On laisse  reposer le mélange pendant 2 jours à la tem  pérature ambiante. On élimine ensuite l'alcool  par distillation sous pression réduite, on acidi  fie le résidu par de l'acide chlorhydrique dilué  et on l'extrait, par de l'éther.

   On lave ensuite  l'extrait éthéré par de l'eau et on l'extrait  successivement par une fraction de 50     em3    et  deux fractions de 25     em3    d'hydroxyde de so  dium à     81/o.    On rassemble les extraits qu'on  acidifie par de l'acide chlorhydrique et on en  sépare le produit de condensation. Pour obte  nir le produit de condensation presque totale  ment à l'état. de diacide, on le saponifie en  chauffant à reflux pendant. 45 minutes avec  5,6 g d'hydroxyde de potassium dans 16     cm3     d'eau et 20     cm3    d'alcool éthylique. Après la  saponification, on dilue le mélange, on l'ex  trait par de l'éther et on acidifie l'extrait.

    pour obtenir, à l'état de solide jaune, 7,4 g du       polyène        alpha-gamma        dicarboxylé    (diacide).  On fait cristalliser le     diacide    dans l'alcool  dilué et dans un mélange d'éther de pétrole  et d'acétone pour obtenir un solide jaune pâle  fondant à 186-189  C et ayant un coefficient  d'extinction
EMI0004.0029  
   (333     m@u.)    - 810.      La décarboxylation du     diacide    en vue,  d'obtenir le monoacide est réalisée en chauf  fant un mélange de 3,4 g du diacide et de  12     em3    de quinoléine, pendant 40     minutes,    à  150-l.60  C. On refroidit le mélange, on l'aci  difie et on l'extrait par de l'éther.

   L'extrait.  éthéré lui-même est, extrait par une solution       aqueuse    à     4%        d'hydroxyde        de        sodium        et        on     acidifie l'extrait basique pour obtenir un so  lide vitreux, fragile, brun rougeâtre. On     re-          cristallise    ce solide vitreux dans l'alcool pour  obtenir des cristaux prismatiques brun rou  geâtre du monoacide fondant à 169-170  5 C  et ayant un coefficient. d'extinction  (352     m/4)    = 1280.
EMI0005.0014  
    



  A une solution de 0,5 g de monoacide,  préparé comme décrit ci-dessus dans 50     em3     d'éther anhydre, on ajoute 4     cm3    d'une solu  tion éthérée normale     d'aluminohydrure    de  lithium. La solution est chauffée à reflux  doucement pendant 3 minutes et on détruit  l'excès     d'aluminohy        drure    de lithium par addi  tion d'acide chlorhydrique dilué à la solution.  Après lavages successifs de la solution éthé  rée par de l'acide chlorhydrique à     51/o,    une  solution demi-normale d'hydroxyde de potas  sium et de l'eau, on sèche la solution éthérée,  on la filtre et on élimine l'éther par évapo  ration.

   L'huile jaune résiduelle constituée par  la vitamine A pèse 0,47 g et son coefficient  d'extinction est
EMI0005.0021  
   (326     m/c)    =1125. L'essai       colorimétrique    au trichlorure d'antimoine in  dique une activité de 1930000 unités de vita  mine A par gramme, ce qui est confirmé par       l'essai    biologique. ,       Exemple     A une solution de 1,7 g de     bêta-méthyl-          glutaconate    d'éthyle dans 15     cm3    d'éther  anhydre contenant 0,5     em3    d'alcool éthylique,  on ajoute 0,23 g de sodium métallique.

   On  agite le mélange pendant 1 heure et on ajoute  une solution de 2,75 g de     bêta-ionylidène-acét-          aldéhyde    (pureté de 80 %) dissous dans 10 cm'  d'éther. On agite le mélange pendant 20 mi  nutes, on y ajoute 1     cm3    d'acide acétique  cristallisable et on le verse dans de l'eau. On  sépare la couche éthérée qu'on lave par une    solution N/2 d'hydroxyde de potassium et  qu'on acidifie. On extrait le mélange acidifié  par de l'éther, on lave l'extrait par de l'eau,  on le sèche et on évapore l'éther. On saponifie  le résidu par une solution 2 N d'hydroxyde  de potassium et on recueille 1,35 g de diacide.

    Le diacide, après précipitation dans une solu  tion d'éther éthylique par addition d'éther de  pétrole, est. un solide jaune de coefficient  d'extinction
EMI0005.0033  
   (333     m/s.)    - 863 et fondant  à     186-189     C (mesuré dans l'appareil Fisher  Johns).  



  Pour     décarboxyler,    on chauffe à reflux,  pendant 90 minutes, une solution de 2,0 g du  diacide ainsi obtenu dans 10     cm3    de     pyridine     contenant 0,1 g de poudre de cuivre. On re  froidit la solution, on la dilue par 50     cm-3     d'éther et on la lave successivement par de  l'acide chlorhydrique à<B>50/û,</B> de l'eau et une  solution     demi-normale    d'hydroxyde de potas  sium. On sépare l'extrait alcalin, on l'acidifie  par de l'acide chlorhydrique dilué et on extrait.  le monoacide par de l'éther. On lave l'extrait.  éthéré, on le sèche et on élimine l'éther par  évaporation pour obtenir le résidu dont le  coefficient d'extinction est, après cristallisa  tion:
EMI0005.0041  
   (353 mu) = 1300.

   Ce produit est  le     monoacide    vitaminique A. On mélange 10 g  de     concentrat    de monoacide vitaminique A,  48     em3    de cétone     méthy        léthylique,    6,7     cm3    de  bromure d'éthyle, 2,4 g de carbonate de po  tassium et 0,03 g d'iodure de sodium. On  chauffe à. reflux le mélange pendant 4 heures  à. 70-75  C. On élimine la cétone     éthylméthy-          lique    du mélange par évaporation et on dé  compose le carbonate par addition d'acide  chlorhydrique dilué.

   On extrait l'ester éthy  lique du monoacide par de l'éther     isopropyli-          que    et on le recueille par évaporation de  l'éther.  



  On dissout 10 g de l'ester éthylique du  monoacide dans 38     cm3    d'éther éthylique an  hydre et on     ajoute    lentement à la solution  1,2 g     d'aluminohydrure    de lithium dissous  dans 65     em3    d'éther anhydre. Dans le délai de  5 minutes à partir du début de l'addition de  l'hydrure métallique, on dilue le mélange par  de l'eau pour détruire l'hydrure métallique en      excès. On lave ensuite le produit de réaction  successivement par de l'acide chlorhydrique  dilué, une solution aqueuse à     41/o,    de bicarbo  nate de sodium et de l'eau. Le     concentrat    de  vitamine A obtenu a une activité de<B>1650000</B>  unités de vitamine A par gramme.  



  Si on le désire, on peut traiter     l'alpha-          monoacide    obtenu en     décarboxylant    le produit  de condensation alpha,     gamma-dicarboxylé     pour convertir une partie de l'acide     cis-vita-          minique    A en acide     trans-vitaminique    A.

   On  peut par exemple effectuer l'isomérisation de  la manière suivante: On dissout dans 50     cm3     de benzène, contenant 0,3 mg d'iode, 0,25     g    du  monoacide de décarboxylation obtenu comme  décrit dans l'exemple 2, On expose la solution  au soleil pendant 3 heures, à la température  ambiante, puis on la filtre à travers une co  lonne d'hyposulfite de sodium finement pulvé  risé pour éliminer l'iode. On élimine le sol  vant du filtrat par évaporation et on obtient  un résidu dont les coefficients d'extinction  sont (240     my)    = 248 et
EMI0006.0013  
   (350     m/c)     = 1510,
EMI0006.0015  
   ce qui correspond à     26,41/o    de l'iso  mère     -trans    de l'acide vitaminique A.

    



  On peut aussi réaliser l'isomérisation     cis-          trans    sur le produit. final (vitamine A). Par  exemple, on dissout dans 2     cm3    de benzène  contenant 0,2 mg d'iode une solution de 0,5     g     de vitamine A renfermant, une forte propor  tion de l'isomère     cis    dans de l'huile de coton  raffinée. On laisse le mélange reposer pen  dant 2 heures à la     température    ambiante, on  élimine l'iode par de l'hyposulfite de sodium  et le solvant par évaporation. L'essai chimique  montre que le rapport de l'alcool     trans-vita-          minique    A à l'alcool     cis-vitaminique    A est  82/18.



  Process for the preparation of a mixture of cis and tram isomers of vitamin A. The invention relates to a novel advantageous synthesis of polyene carotenoids with vitamin A activity.

      The substances with vitamin A activity all have the same polyene carotenoid functional group and correspond to the formula
EMI0001.0008
    where R signifies an acid radical (-COOH), ester, ether or alcohol (-CH20H). Due to the complex character of this conjugated polyene system, the synthesis of these earotenoid polyenes, and in particular of vitamin A, is a difficult operation.

   The synthesis is made more difficult still by the instability of these substances which is manifested by a tendency to decomposition and to undesirable side reactions.



  The present patent relates to a new process for the preparation of a mixture of the cis and tram isomers of vitamin A. Vitamin A is an alcohol where, in the preceding formula, R signifies a group -Cl20H. It exists in two isomeric forms, cis and trams. Natural vitamin A is. a mixture of these isomers. By the synthetic methods, the mixture of cis and tram forms is generally also obtained, but it is possible. carry out the synthesis so as to obtain one of the geometric isomers in a preponderant amount or in pure form, and this by partial or complete isomerization of the final product or of an intermediate product.



  The process according to the invention is characterized in that the fl-ionylidene-acetaldehyde is condensed with an ester of fl-methyl-glutaconic acid in the presence of a basic condensation catalyst, in that one saponifies the condensation product to form an α, γ-dicarboxylated polyene, in that the latter is de-carboxylated to obtain the corresponding α-monocarboxylated polyene,

   and in that this monocarboxylated polyene is converted into vitamin A alcohol, by a reaction including at least a reduction. By this process, a mixture of the cis and tram isomers of vitamin A is always obtained.



  This new process has the advantage that the yield of vitamin A is good, since there is. little risk of undesirable decomposition during synthesis, and little risk of the appearance of side reactions. The number of unstable intermediates is reduced. Furthermore, the starting bodies for this process are relatively readily available or accessible, so the process which is the subject of the present. patent provides a new industrial source for vitamin A.



  Beta-iony lidene-acetaldehyde, of the formula
EMI0002.0003
    can be prepared from beta-ionone. For example, beta-ionone can be converted to an ester of beta-ionylidene-acetic acid,

       then reducing this ester to beta-ionylidene-ethanol and finally oxidizing the latter to beta-ionylidene-acetaldehyde. The conversion of beta-ionone into said ester of beta-ionylidene-acetic acid is preferably carried out by reaction of an alkyl halo-acetate with beta-ionone in the presence of a Iteformatsliy catalyst, hydrolysis of the product obtained and dehydration.

   The reduction of the ester thus obtained to beta-ionylidene-et.hanol is preferably carried out using a metal hydride soluble in ether which does not affect the double bonds. The oxidation of chi beta-ionylidene-ethanol to beta-ionylidene-acetaldehy takes place. preferably at. using manganese peroxide or another known method.



  We condense it. beta-ionylidene-aeetaldehyde with an ester of beta-methyl-glutaconic acid of the formula
EMI0002.0025
    so as to obtain, after complete saponification of the esterified condensation product, a polyene carboxylated in the alpha and gamma positions, corresponding to a diacid of vitamin A of formula
EMI0002.0029
    After saponification, the carboxyl group fixed in the gamma position is removed by decarboxylation to obtain the alpha-monocarboxylated compound (monoacid)

   which is vitamin A acid. The monacid obtained by decarboxylation of the diacid is generally constituted mainly by the isomer eis of vitamin A acid. It should be noted that the natural esters of vitamin A and alcohol corresponding (vitamin A) obtained by saponification consist, for the most part, of the trans a.isomer together with a smaller proportion of the cis isomer. Both isomers have the biological activity of vitamin A.



  The monoacid of vitamin A exhibits the biological activity of vitamin A.



  The monoacid obtained by decarboxylation is then converted to vitamin A. Alcohol is obtained by reduction of the carboxyl group of the monoacid, and in a preferred embodiment, the monoacid is esterified before reduction.



  It is sometimes desirable to obtain the trans isomer of vitamin A in the major proportion. The partial isomerization of the cis isomer to the trans isomer is easily carried out by subjecting this conversion, modifying the relative proportion of isomers, to the monoacid originating from the decarboxylation, or to. vitamin A itself, or finally to. an ester of vitamin A when esterified before reduction. Partial isomerization can be achieved by heating to. reflux in an organic solvent, but it is preferred to do so in the presence of an isomerization catalyst, such as an acid, iodine, an acid salt or the like.

   The final product, however, always remains a mixture of the cis and trans isomers.



  The basic condensation catalyst 1 "favors the condensation and, generally, at least partially saponifies the condensation product to Lin product u,;, - dicai-boxyl (diacid). The saponification of the condensation product is then continued to effect a conversion. as complete as possible in di-acid.



  For the condensation, one can use any mono- or any diester of beta-methyl-glutaconic acid which is a dicarboxylic acid: the ester groups are subsequently removed by saponification of the condensation product and no longer play any part. role in synthesis. The ester groups can be aliphatic or aromatic and preferably a beta-methyl-glutaconiq-Lie acid diester is used. In the case of a diester of this acid, the ester groups can be different or identical.

   Conveniently, the ester groups are the same and consist of alkyl groups: they are, for example, esters of methyl, ethyl, propyl, butyl and other similar acyl alcohols. The aryl and aralkyl A esters, such as the phenyl or benzyl esters, are also particularly suitable.



  Advantageously, the condensation is carried out in the presence of a condensation catalyst, consisting of a strong base. Typical basic condensation catalysts suitable for the process according to the invention include alkali hydroxides, alkoxides, ammonium hydroxide, substituted ammonium hydroxides, alkali metals, alkali metal hydrides, metal amides. alkalis and other catalyzers (the known basic conderisa.ton.

   Examples of suitable basic condensation catalysts that may be mentioned are sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium ethoxide, sodium methoxide, tetramethylammonium hydroxide, tetraethylammonium hydroxide, sodium. metal, sodium hydride, potassium hydride, sodium amide, potassium amide, lithium amide and other similar basic substances.



  One conveniently realizes the. condensation of beta-ionylidene-acetaldehyde and beta-methyl-gli, utaconate in a solvent. Preferred solvents are alcohols, ethers, benzene, toluene and other similar known solvents. When the basic catalyst is one of the alkali metals or an alkali metal hydride or amide, ether or benzene is used as solvent.

   Alcohols such as methanol, ethanol, propanol, isopropanol, etc. are preferably used in the case where the basic catalyst is a hydroxide, an alkoxide or a quaternary ammonium hydroxide.



  So that the. almost all of the condensation product can be obtained in the form of a diacid, the reaction product is subjected to saponification, for example by treating again with sodium hydroxide, potassium hydroxide or another basic substance, after condensation.



  The α, γ-dicarboxylated polyene is then subjected to a partial decarboxylation, that is to say to a decarboxylation of the carboxyl group in the gamma position, to obtain the vitamin A acid. The decarboxylation can be carried out by heating the diacid, for example at a temperature above 100 C.

   However, when it is desired to recover the alpha-monocarboxylated polyene, the decarboxylation is carried out, preferably by heating the diacid in the presence of an organic base, preferably a tertiary amine, and a finely divided metal compound such as a. metal, a metal salt or a lic metal oxide. Suitable organic bases are py ridine, quinoline, triethylamine and diethylaniline, although any of the known organic bases can be used.

   Suitable metal catalysts are copper powder, 1a. powder of copper and bronze, oxide of copper, chromite of copper, acetate of copper, sulphate of copper, oxide of copper and analogous salts of copper. Particularly advantageous yields of monoacid are obtained if a copper salt soluble in the organic base is used.

   Preferably, the de-carboxylation is carried out at a temperature between 90 and 175 C, although the decarboxylation can be carried out at temperatures below 90 C, for example down to temperatures as low as 60 C or even. less, or at. temperatures above 175 ° C, for example at temperatures up to 200 ° C or more, depending on the duration of the reaction. The duration of the decarboxylation depends on the temperature used and ranges from about 15 minutes to 3 hours.



  To prepare the monoacid (alpha-monocarboxylated polyene), the use of an organic base and a metal catalyst gives optimum yields of the monoacid. Excessively vigorous conditions must be avoided which would cause complete decarboxylation of the diacid. The monoacid is then separated from the diacid and the diacid is switched on again, and the same treatment is again subjected to it.

    According to another mode, the de-carboxylation is carried out under controlled conditions, the reaction being continued until the quantity of carbon dioxide evolved indicates a product whose average composition corresponds to that of the monoacid. The amount of carbon dioxide released is measured by pressure build-up, titration or other analytical methods.



  The monoacid obtained (vitaminic acid can then be reduced directly to vitamin A by treatment with a metal hydride soluble in ether, such as aluminum hydride, lithium aluminum hydride or lithium borohydride. Advantageously, however, the vitamin A acid is converted into a corresponding ester Conventional esterification methods can be used It is desirable, however, that esterification occurs without displacement of the double bonds of the compound.

   It has been found that esterification can be carried out without significant isomerization of the double bonds taking place, if the monoacid in ethyl ethyl ketone is treated with an alkyl halide in the presence of an alkali carbonate, and, advantageously, in the presence of an alkali metal halide. Under these conditions, the diacid with which the monoacid is mixed is not esterified and can be easily separated from the monoacid, for example by chromatography, extraction with solvents, fractional crystallization or other similar separation method.



  The reduction of the ester of vitamin A acid to alcohol (vitamin A) is easily carried out by treating the ester with a metal hydride soluble in ether, as already described.



  A few embodiments of the process which is the subject of the present patent are described below.



  <I> Example 1: </I> 5 g of ethyl beta-methyl-glutaconate, 5 g of beta-ionylidene-acetaldehy and 2.5 g of potassium hydroxide dissolved in 100 cm3 of alcohol are mixed methyl. The mixture is left to stand for 2 days at room temperature. The alcohol is then removed by distillation under reduced pressure, the residue is acidified with dilute hydrochloric acid and extracted with ether.

   The ethereal extract is then washed with water and extracted successively with a fraction of 50 em3 and two fractions of 25 em3 of 81% sodium hydroxide. The extracts are combined, which are acidified with hydrochloric acid and the condensation product is separated therefrom. In order to obtain the condensation product almost completely unchanged. of diacid, it is saponified by heating at reflux for. 45 minutes with 5.6 g of potassium hydroxide in 16 cm3 of water and 20 cm3 of ethyl alcohol. After saponification, the mixture is diluted, treated with ether and the extract is acidified.

    to obtain, in the form of a yellow solid, 7.4 g of dicarboxylated alpha-gamma polyene (diacid). The diacid is crystallized in dilute alcohol and in a mixture of petroleum ether and acetone to obtain a pale yellow solid melting at 186-189 C and having an extinction coefficient.
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   (333 m @ u.) - 810. The decarboxylation of the diacid in order to obtain the monoacid is carried out by heating a mixture of 3.4 g of the diacid and 12 em3 of quinoline, for 40 minutes, at 150- 1.60 C. The mixture was cooled, acidified and extracted with ether.

   The extract. Ethereal itself is extracted with a 4% aqueous solution of sodium hydroxide and the basic extract is acidified to obtain a glassy, brittle, reddish-brown solid. This glassy solid is recrystallized from alcohol to obtain reddish brown prismatic crystals of the monoacid melting at 169-170 5 C and having a coefficient. extinction (352 m / 4) = 1280.
EMI0005.0014
    



  To a solution of 0.5 g of monoacid, prepared as described above in 50 em3 of anhydrous ether, is added 4 cm3 of a normal ethereal solution of lithium aluminum hydride. The solution is gently refluxed for 3 minutes and the excess lithium aluminum hydroxide is destroyed by adding dilute hydrochloric acid to the solution. After successive washing of the ethereal solution with 51% hydrochloric acid, a semi-normal solution of potassium hydroxide and water, the ethereal solution is dried, filtered and the water is removed. ether by evaporation.

   The residual yellow oil consisting of vitamin A weighs 0.47 g and its extinction coefficient is
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   (326 m / c) = 1125. The antimony trichloride colorimetric test indicates an activity of 1,930,000 Vitamin A units per gram, which is confirmed by the bioassay. Example To a solution of 1.7 g of ethyl beta-methylglutaconate in 15 cm3 of anhydrous ether containing 0.5 em3 of ethyl alcohol, 0.23 g of metallic sodium is added.

   The mixture is stirred for 1 hour and a solution of 2.75 g of beta-ionylidene-acet-aldehyde (80% purity) dissolved in 10 cm 3 of ether is added. The mixture is stirred for 20 minutes, 1 cm 3 of crystallizable acetic acid is added thereto and poured into water. The ethereal layer is separated, washed with an N / 2 solution of potassium hydroxide and acidified. The acidified mixture is extracted with ether, the extract is washed with water, dried and the ether evaporated. The residue is saponified with a 2N solution of potassium hydroxide and 1.35 g of diacid is collected.

    The diacid, after precipitation in an ethyl ether solution by adding petroleum ether, is. a yellow solid of extinction coefficient
EMI0005.0033
   (333 m / s.) - 863 and melting at 186-189 C (measured in the Fisher Johns apparatus).



  In order to decarboxylate, a solution of 2.0 g of the diacid thus obtained in 10 cm 3 of pyridine containing 0.1 g of copper powder is heated under reflux for 90 minutes. The solution is cooled, diluted with 50 cm-3 of ether and washed successively with hydrochloric acid at <B> 50 / û, </B> water and a semi-normal solution. of potassium hydroxide. The alkaline extract is separated, acidified with dilute hydrochloric acid and extracted. the monoacid with ether. The extract is washed. ethereal, dried and the ether removed by evaporation to obtain the residue whose extinction coefficient is, after crystallization:
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   (353 mu) = 1300.

   This product is vitamin monoacid A. 10 g of vitamin A monoacid concentrate, 48 em3 of methyl ethyl ketone, 6.7 cm3 of ethyl bromide, 2.4 g of potassium carbonate and 0.03 g are mixed. sodium iodide. We heat at. reflux the mixture for 4 hours at. 70-75 C. The ethyl methyl ketone is removed from the mixture by evaporation and the carbonate is decomposed by the addition of dilute hydrochloric acid.

   The ethyl ester of the monoacid is extracted with isopropyl ether and collected by evaporation of the ether.



  10 g of the ethyl ester of the monoacid are dissolved in 38 cm3 of anhydrous ethyl ether and 1.2 g of lithium aluminum hydride dissolved in 65 em3 of anhydrous ether are slowly added to the solution. Within 5 minutes from the start of the addition of the metal hydride, the mixture is diluted with water to destroy the excess metal hydride. The reaction product is then washed successively with dilute hydrochloric acid, a 41% aqueous solution of sodium bicarbonate and water. The vitamin A concentrate obtained has an activity of <B> 1650000 </B> units of vitamin A per gram.



  If desired, the resulting alpha-monoacid can be treated by decarboxylating the alpha, gamma-dicarboxylated condensation product to convert part of the cis-vitamin A acid to trans-vitamin A acid.

   The isomerization can, for example, be carried out as follows: 0.25 g of the decarboxylation monoacid obtained as described in Example 2 is dissolved in 50 cm3 of benzene, containing 0.3 mg of iodine, solution in the sun for 3 hours at room temperature, then filtered through a column of finely pulverized sodium hyposulfite to remove iodine. The sol preceding the filtrate is removed by evaporation and a residue is obtained whose extinction coefficients are (240 my) = 248 and
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   (350 m / c) = 1510,
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   which corresponds to 26.41 / o of the trans iso mother of vitaminic acid A.

    



  The cis-trans isomerization can also be carried out on the product. final (vitamin A). For example, a solution of 0.5 g of vitamin A containing a high proportion of the cis isomer in refined cottonseed oil is dissolved in 2 cm3 of benzene containing 0.2 mg of iodine. The mixture is left to stand for 2 hours at room temperature, the iodine is removed with sodium hyposulphite and the solvent by evaporation. The chemical test shows that the ratio of trans-vitamin alcohol A to cis-vitamin alcohol A is 82/18.

 

Claims (1)

REVENDICATION Procédé de préparation d'un mélange des isomères cis et. trans de la vitamine A, carac térisé en ce que l'on condense la. bêta: ionyli- dène-acétaldéhy de avec un ester de l'acide bêta-méthy l-gluitaconique en présence d'un cata.ly seur de condensation basique, en ce qu'on saponifie le produit de condensation pour former un polyène alpha,gamma-dica.r- boxylé, CLAIM Process for preparing a mixture of cis and isomers. trans of vitamin A, charac terized in that it is condensed. beta: ionylidene-acetaldehyde with an ester of beta-methyl-l-gluitaconic acid in the presence of a basic condensation catalyst, in that the condensation product is saponified to form an alpha polyene, gamma-dica.r- boxylated, en ce que l'on décarboxyle ce dernier pour obtenir le poly ène alpha-monocarboxylé correspondant, et en ce que l'on transforme ce poly ène monocarboxy lé en l'alcool vitamine A, par une réaction englobant tout au moins une réduction. <B>SOUS-REVENDICATIONS:</B> 1. Procédé selon la revendication, carac térisé en ce que ladite condensation et ladite saponification se font dans une seule opéra tion. 2. in that the latter is decarboxylated to obtain the corresponding alpha-monocarboxylated polyene, and in that this monocarboxylated polyene is converted into the alcohol vitamin A, by a reaction including at least a reduction. <B> SUB-CLAIMS: </B> 1. A method according to claim, characterized in that said condensation and said saponification take place in a single operation. 2. Procédé selon la revendication, caracté risé en ce que ledit. poly ène alpha-monocar- boxylé est d'abord transformé en un ester correspondant dont le groupe ester est ensuite réduit en groupe alcool, pour former la vita mine A. 3. Procédé selon la revendication et la sous-revendication 2, caractérisé en ce que l'on effectue la réduction du groupe ester du polyène alpha-monocarboxylé estérifié au moyen d'un hydrure métallique soluble dans l'éther. Method according to claim, characterized in that said. alpha-monocarboxylated polyene is first converted into a corresponding ester, the ester group of which is then reduced to an alcohol group, to form vitamin A. 3. A method according to claim and sub-claim 2, characterized in that that the reduction of the ester group of the esterified alpha-monocarboxylated polyene is carried out by means of a metal hydride soluble in ether. 4-. Procédé selon la revendication, caracté risé en ce que ladite décarboxylation est effec tuée par chauffage du polyène alpha,ga.mma- dicarboxylé en présence d'une base organique et d'un composé du cuivre. 4-. Process according to claim, characterized in that said decarboxylation is carried out by heating the alpha, ga.mmadicarboxylated polyene in the presence of an organic base and a copper compound.
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