CN101037449B - 一种季磷盐及应用于类胡萝卜素的合成 - Google Patents

一种季磷盐及应用于类胡萝卜素的合成 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种可应用于合成类胡萝卜素的季鏻盐I，并提供利用此中间体制备类胡萝卜素化合物尤其是制备番茄红素的方法。此方法巧妙地利用了Wittig-Horner反应和Wittig反应所需要反应底物活性的差异，分两步与酮和醛缩合而得到目标物。该方法避免了以前老的方法存在的一些缺陷，具有原料易得，反应条件简单易操作，无需特殊的反应仪器以及装置，易实现工业化等优点。

Description

一种季磷盐及应用于类胡萝卜素的合成
技术领域
本发明涉及一种季磷盐，该季磷盐可以应用于类胡萝卜素多烯化合物，尤其是番茄红素的合成。
背景技术
类胡萝卜素能有效猝灭单线态氧和羟基自由基，因而具有防病和抗病的的生理活性，是一类广泛被作为营养剂、食品着色剂和食品添加剂的化合物，具体的化合物包括β-胡萝卜素、番茄红素、虾青素、胭脂素、玉米黄质、斑蝥黄等。其中番茄红素的抗氧化活性是β-胡萝卜素的三倍，维生素E的100倍。目前实验室制备番茄红素的方法很多，有一条可以工业化的合成路线如下(参考文献：Helvetica chimica acta，75，1992，p1848-1864；CN1319600，2001，申请人为德国BASF公司)：
Figure G2007100274707D00011
假性紫罗兰酮6的炔化反应需要用到Li与液氨在低温下反应，在工业生产中对反应设备和技术有较高的要求。
另有文献报道采用乙烯基格式试剂与假性紫罗兰酮6合成化合物3(反应式如下)，但需要用到氯乙烯气体在四氢呋喃溶剂中生成格式试剂(参考文献：Journal ofAgricultural and Food Chemistry，49，2001，p 2780-2787)，反应不具有经济性并且有一定危险性，对企业来讲操作要求高，工业化也很麻烦。
Figure G2007100274707D00021
发明目的
本发明提供了一种结构如式I的季鏻盐，这种季鏻盐能有效应用于合成多烯状结构的类胡萝卜素，尤其是番茄红素。
发明内容
本发明提供了一种季鏻盐化合物，其结构如式I：
Figure G2007100274707D00022
其中取代基相互独立地具有如下意义：
R1，R2为C1-C6烷基，其中R1，R2可以相同，也可以不相同。
R3  苯基。
X  选自氢卤酸、硫酸、磺酸、磷酸和C1-C6-烷酸的酸的阴离子。
该方法采用式II与三苯基膦，或者式II与三苯基膦加上选自氢溴酸、硫酸、磺酸、磷酸和C1-C6-烷酸的酸来进行反应。
Figure G2007100274707D00023
其中取代基R1，R2具有上述意义。
X1为卤素原子的阴离子，或者为羟基。
a)当X1为卤素原子的阴离子时，II与三苯基膦在0至80℃的温度范围制备式I的鏻盐；
b)当X1为羟基时，II与三苯基膦和选自氢溴酸、硫酸、磺酸、磷酸和C1-C6-烷酸的酸来进行反应。制备式I鏻盐的温度范围为0至80℃。
以鏻盐I为原料制备类胡萝卜素化合物，其特征在于包括以下几个步骤：
第一步：鏻盐I在与相当于鏻盐I化合物摩尔质量的1.5至6倍的碱化合物以及相当于鏻盐I化合物体积5至15倍的有机溶剂在反应器中混合。
第二步：向反应器中加入各种取代酮III，并将反应器置于0至80℃环境下进行搅拌，保持不超过6小时；
Figure G2007100274707D00031
其中R4为
Figure G2007100274707D00032
或者R4为
Figure G2007100274707D00033
或者R4为
或者R4为
Figure G2007100274707D00035
或者R4为
Figure G2007100274707D00036
第三步：将反应器置于-20至60℃环境下进行搅拌，并加入2，7-二甲基-2，4，6-辛三烯二醛反应不超过6小时得到类胡萝卜素；
该方法适用于生产类胡萝卜素：
当R4为
Figure G2007100274707D00037
所得的类胡萝卜素为番茄红素；
当R4为
Figure G2007100274707D00041
所得的类胡萝卜素为β-胡萝卜素；
当R4为
Figure G2007100274707D00042
所得的类胡萝卜素为虾青素素；
当R4为
Figure G2007100274707D00043
所得的类胡萝卜素为玉米黄素；
当R4为
Figure G2007100274707D00044
所得的类胡萝卜素为斑蝥黄素；
本发明的目标物为几种类胡萝卜素，尤其是番茄红素，其合成路线如下：
Figure G2007100274707D00045
其中取代基相互独立地具有如下意义：
R1，R2C1-C6烷基，其中R1与R2可以相同，也可以不相同；
R3  苯基；
R4  烯基；
X  选自氢卤酸、硫酸、磺酸、磷酸和C1-C6-烷酸的酸的阴离子。
中间体I鏻盐的制备：
该方法采用式II化合物同三苯基膦，或者三苯基膦再加上选自氢溴酸、硫酸、磺酸、磷酸和C1-C6-烷酸的酸来进行反应。
式II中定义为普通的C1-C6烷基，优选甲基或乙基。式I中R3为苯基。
术语磺酸指选自n＝1至4的CnH2n+1-SO3H、Ar＝苯基、甲苯基的Ar-SO3H和CF3-SO3H的芳基和烷基磺酸。优选的磺酸是甲磺酸、乙磺酸和对甲苯磺酸。
术语C1-C6-烷酸指具有1至6个碳原子的直链或支链羧酸。例如，甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、异丁酸、戊酸和异戊酸。优选的羧酸是甲酸、乙酸、丙酸。
a)当X1为卤素原子的阴离子时，具体地指氯原子与溴原子。
II与三苯基瞵(摩尔比为1∶0.9～1.5)，在-20至80℃的温度范围优选0～30℃，有机溶剂存在下进行反应。
有机溶剂指卤代烃、芳香烃、醚类、醇类和酯类，例如乙醚、己烷、二氯甲烷、苯、甲苯、二甲苯、二异丙基醚、叔丁基甲基醚、四氢呋喃、甲醇、乙醇和乙酸乙酯。优选二氯甲烷、乙酸乙酯。
b)当X1为羟基时，
II与三苯基膦和选自氢溴酸、硫酸、磺酸、磷酸和C1-C6-烷酸的酸(摩尔比为1∶0.9～1.5∶1)，在0至100℃温度范围，有机溶剂存在下进行反应。有机溶剂指卤代烃、芳香烃、醚类、醇类、酯类、酸类，例如乙醚、己烷、二氯甲烷、苯、甲苯、二甲苯、二异丙基醚、叔丁基甲基醚、四氢呋喃、甲醇、乙醇和乙酸乙酯、乙酸、丙酸。优选二氯甲烷、乙酸乙酯。优选II与三苯基膦，在40至80℃温度范围，甲醇存在或者乙酸存在下进行反应。
由季鏻盐I制备类胡萝卜素：
第一步：向反应器中加入相当于季鏻盐I化合物摩尔质量的1.5至6倍的碱化合物，优选2至3倍的碱化合物，在有机溶剂存在下向反应器中加入相当于季鏻盐I化合物摩尔质量的0.8至1.2倍各种取代酮III，优选0.9至1.1倍各种取代酮III，在0至100℃的温度范围优选40～70℃进行反应。
碱化合物可以是有机碱也可以是无机碱，例如，甲醇钠、乙醇钠、丁基锂、氢氧化钠。
有机溶剂指卤代烃、芳香烃、醚类、醇类、酯类，例如乙醚、己烷、二氯甲烷、苯、甲苯、二甲苯、二异丙基醚、叔丁基甲基醚、四氢呋喃、甲醇、乙醇和乙酸乙酯。优选甲苯、甲醇。
R4为用于制备各种类胡萝卜素的烯基。当R4为
Figure G2007100274707D00061
所得的类胡萝卜素为番茄红素；
当R4为
Figure G2007100274707D00062
所得的类胡萝卜素为β-胡萝卜素；
当R4为
Figure G2007100274707D00063
所得的类胡萝卜素为虾青素素；
当R4为
Figure G2007100274707D00064
所得的类胡萝卜素为玉米黄素；
当R4为
Figure G2007100274707D00065
所得的类胡萝卜素为斑蝥黄素；
发明效果
本发明设计了制备类胡萝卜素的一种方法，这种合成方法路线较短，在方法设计中巧妙地利用了Wittig-Horner反应和Wittig反应所需要反应底物活性的差异，分两步与酮和醛缩合而得到目标物。该方法避免了以前老的方法存在的一些缺陷，具有原料易得，反应条件简单易操作，无需特殊的反应仪器以及装置，易实现工业化等优点，是制备类胡萝卜素，特别是制备番茄红素的一种好方法。
具体实施方式
实施例1：2-(溴化三苯基鏻盐)-乙基膦酸二乙酯的制备
在100ml三颈瓶中先加入20ml二氯甲烷，3.1g(0.012mol)的三苯基膦，搅拌15min，N2保护下加入2.45g(0.01mol)2-溴乙基膦酸二乙酯，室温下搅拌24h。有白色固体析出，过滤，二氯甲烷/甲醇重结晶，得纯的2-(溴化三苯基鏻盐)-乙基膦酸二乙酯，产率90％。
实施例2：2-(三苯基硫酸氢鏻盐)-乙基膦酸二乙酯的制备
在100ml三颈瓶中先加入5.8g(0.022mol)的三苯基膦，20ml甲醇和1.67g(0.017mol)硫酸，搅拌30min，N2保护下加入3.1g(0.017mol)2-羟基乙基膦酸二乙酯，30℃下搅拌10h。减压下除去甲醇，二氯甲烷/甲醇重结晶，得纯的2-(三苯基硫酸氢鏻盐)-乙基膦酸二乙酯，产率88％。
实施例3：2-(三苯基鏻对甲苯磺酸盐)-乙基膦酸二乙酯的制备
在100ml三颈瓶中先加入5.8g(0.022mol)的三苯基膦，20ml甲醇和1.63g(0.017mol)对甲苯磺酸，搅拌30min，N2保护下加入3.1g(0.017mol)2-羟基乙基膦酸二乙酯，30℃下搅拌10h。减压下除去甲醇，二氯甲烷/甲醇重结晶，得纯的2-(三苯基鏻对甲苯磺酸盐)-乙基膦酸二乙酯，产率88％。
实施例4：番茄红素的制备
在100ml三颈瓶中35ml甲醇，4.96g(0.01mol)的2-(三苯基硫酸氢鏻盐)-乙基膦酸二乙酯，N2保护下滴加1.08g(0.02mol)的甲醇钠，室温搅拌30min，加入1.92g(0.01mol)的假紫罗兰酮，回流5h，冷却至0℃，加入0.82g(0.005mol)2，7-二甲基-2，4，6-辛三烯二醛，0℃反应10h，在N2或者二氧化碳气氛下滤出番茄红素粗品。二氯甲烷与甲醇重结晶得纯的番茄红素，产率32％。

Claims (2)

1.一种季鏻盐化合物
其中取代基相互独立地具有如下意义：
R1，R2为C1-C6烷基，其中R1，R2可以相同，也可以不相同；
R3苯基；
X选自氢卤酸、硫酸、磺酸、磷酸和C1-C6-烷酸的酸的阴离子。
2.一种以季鏻盐I为原料制备类胡萝卜素化合物的方法，其中季鏻盐I结构如权利要求1，其特征在于包括以下几个步骤：
第一步：鏻盐I与相当于鏻盐I化合物摩尔质量的1.5至6倍的碱化合物以及相当于鏻盐I化合物体积5至15倍的有机溶剂在反应器中混合；
第二步：向反应器中加入各种取代酮III，并将反应器置于0至80℃环境下进行搅拌，保持不超过6小时；
Figure F2007100274707C00012
其中R4为
Figure F2007100274707C00013
或者R4为
Figure F2007100274707C00014
或者R4为
Figure F2007100274707C00015
或者R4为
或者R4为
Figure F2007100274707C00021
第三步：将反应器置于-20至60℃环境下进行搅拌，并加入2，7-二甲基-2，4，6-辛三烯二醛反应不超过6小时得到类胡萝卜素；
当R4为
Figure F2007100274707C00022
所得的类胡萝卜素为番茄红素；
当R4为
所得的类胡萝卜素为β-胡萝卜素；
当R4为
Figure F2007100274707C00024
所得的类胡萝卜素为虾青素素；
当R4为
Figure F2007100274707C00025
所得的类胡萝卜素为玉米黄素；
当R4为
所得的类胡萝卜素为斑蝥黄素。
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