DE1105869B - Verfahren zur Herstellung von alicyclischen Carotinoidverbindungen - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von alicyclischen Carotinoidverbindungen

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DE1105869B
DE1105869B DEH37532A DEH0037532A DE1105869B DE 1105869 B DE1105869 B DE 1105869B DE H37532 A DEH37532 A DE H37532A DE H0037532 A DEH0037532 A DE H0037532A DE 1105869 B DE1105869 B DE 1105869B
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DE
Germany
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reaction mixture
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alicyclic
preparation
general formula
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Pending
Application number
DEH37532A
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English (en)
Inventor
Dr Joseph Donald Surmatis
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F Hoffmann La Roche AG
Original Assignee
F Hoffmann La Roche AG
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Publication date
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C403/00Derivatives of cyclohexane or of a cyclohexene or of cyclohexadiene, having a side-chain containing an acyclic unsaturated part of at least four carbon atoms, this part being directly attached to the cyclohexane or cyclohexene or cyclohexadiene rings, e.g. vitamin A, beta-carotene, beta-ionone
    • C07C403/24Derivatives of cyclohexane or of a cyclohexene or of cyclohexadiene, having a side-chain containing an acyclic unsaturated part of at least four carbon atoms, this part being directly attached to the cyclohexane or cyclohexene or cyclohexadiene rings, e.g. vitamin A, beta-carotene, beta-ionone having side-chains substituted by six-membered non-aromatic rings, e.g. beta-carotene
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07BGENERAL METHODS OF ORGANIC CHEMISTRY; APPARATUS THEREFOR
    • C07B2200/00Indexing scheme relating to specific properties of organic compounds
    • C07B2200/07Optical isomers

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Description

  • Verfahren zur Herstellung von alicyclischen Carotinoidverbindungen Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von alicyclischen Carotinoidkohlenwasserstoffen. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß man einen alicyclisch substituierten Polyenaldehyd der allgemeinen Formel worin n eine niedere ganze Zahl darstellt, vorzugsweise t oder 2, in an sich bekannter Weise mit einem Diphosphin der allgemeinen Formel worin die mit R bezeichneten Substituenten Arylreste darstellen, welche Alk371- oder Alkoxygruppen tragen können, und die punktiert angegebene Bindung hydriert sein kann, umsetzt und gegebenenfalls die mittelständige Dreifachbindung in an sich bekannter Weise partiell hydriert.
  • In der vorstehenden allgemeinen Formel bezeichnen die Reste R gegebenenfalls substituierte einwertige Arylreste, wie Naphthyl-, p-Methoxyphenyl- oder vorzugsweise Phenyl- oder Tolylreste.
  • Die als Ausgangsmaterialien benötigten Diphosphine können beispielsweise ausgehend von Diolen der Formel worin die punktiert angegebene Bindung hydriert sein kann, hergestellt werden. Dabei werden diese Ausgangsdiole z. B. durch Behandlung mit konzentrierten Halogenwasserstoffsäuren in die Halogenide der allgemeinen Formel worin X ein Halogenatom bedeutet und die punktiert angegebene Bindung hydriert sein kann, übergeführt und diese mit einem Triarylphosphin behandelt, worauf aus den gebildeten Diphosphoniumhalogeniden der Formel worin R und X die vorstehende Bedeutung haben und die punktiert angegebene Bindung hydriert sein kann, z. B. durch Behandlung mit Phenyllithium, Methyllithium, Grignard-Verbindungen oder ähnlichen metallorganischen Verbindungen Halogenwasserstoff abgespalten wird.
  • In der ersten Stufe der erfindungsgemäßen Reaktion wird ein Diphosphin der allgemeinen Formel I mit der ungefähr zweifach molaren Menge eines Polyenaldehyds unter Bildung eines intermediären Kondensationsproduktes umgesetzt, welches sofort unter Abspaltung von Triarylphosphinoxyd in die gewünschte Carotinverbindung übergeht. Die Umsetzung wird zweckmäßig in Gegenwart eines inerten Lösungsmittels, wie Äther, Petroläther, Benzol, Dioxan oder Tetrahydrofuran, vorgenommen. Man vermischt die Komponenten vorteilhaft bei Raumtemperatur oder bei erhöhter Temperatur, wobei man zweckmäßig die Luft durch ein inertes Gas, z. B. Stickstoff, ersetzt.
  • Die Partialhydrienzng kann in der für Carotinverbindungen üblichen Weise erfolgen, vorteilhafterweise durch Hydrierung in Gegenwart eines mit Blei vergifteten Palladium-Katalysators in Gegenwart von Chinolin. Die primär anfallenden cis-Verbindungen werden vorzugsweise durch Wärmeeinwirkung zu alltrans-Verbindungen isomerisiert.
  • Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhältlichen Verbindungen stellen teils bekannte Carotinoide, wie (-Carotin und Decapreno-ß-Carotin, dar, welche insbesonders zum Färben von Lebensmitteln Verwendung finden.
  • Es sind mehrere Synthesen zur Herstellung von Verbindungen der Carotinoid-Reihe bekannt, die mit Hilfe von Monophosphinv erbindüngen durchgeführt werden (deutsche Patentschrift 971986 und deutsche Auslegeschriften 1017 165 und 1038 033). Das vorliegende Verfahren benutzt Diphosphinverbindungen.
  • Gegenüber dem Stand der Technik zeichnet sich das erfindungsgemäße Verfahren dadurch aus, daß die gewünschten Reaktionsprodukte in mehr als zehnfach erhöhter Ausbeute anfallen. Beispiel 1 166=g 2,7-Dimethylöctadien-(1,7)-in-(4)-diol-(3,6) werden in 150 ml Äthylalkohol suspendiert, und die erhaltene Suspension wird auf -10'C abgekühlt. Innerhalb 30 Minuten werden unter Rühren 1200 ml konzentrierte (48°;oige) Bromwasserstoffsäure tropfenweise zugegeben, wobei die Reaktionstemperatur durch Kühlen zwischen 0 und -10'C gehalten wird. Nach beendeter Zugabe wird das Gemisch noch 15 Minuten weitergerührt, das gebildete leicht gelbbraungefärbte kristalline Dibromid unter Stickstoff abgenutscht und auf dem Filter zuerst mit verdünnter Natriumbicarbonatlösung und anschließend mit Wasser gewaschen. Das nach dem Trocknen im Vakuum bei 40'C erhaltene 1,8-Dibrom-2,7-dimethyloctadien-(2,6)-in-(4) wird ohne weitere Reinigung weiterverwendet.
  • Eine Lösung von 838 g Triphenylphosphin in 31 Benzol wird auf 40'C erwärmt, worauf man unter Rühren bei einer Temperatur von 40 bis 45'C tropfenweise innerhalb von 2 Stunden eine Lösung von 458 g 1,8-Dibrom-2,7-dimethyloctadien-(2,6)-in-(4) in 500 ml Benzol, welche 0,2 g Jod enthält, zufügt. Bald nach Beginn der Zugabe scheidet sich ein kristalliner -Niederschlag ab. Nach beendeter Zugabe wird die Reaktionsmischung weitere 4 Stunden gerührt und anschließend über Nacht stehengelassen. Der gebildete weiße kristalline Niederschlag wird abfiltriert, mit warmem Benzol und mit Petroläther gewaschen und im Vakuum getrocknet. Man erhält auf diese Weise 1,8-Di-(triphenylphosphoniumbromid)-2,7-dimethyloctadien-(2,6)-in-(4) vom Schmelzpunkt 223 bis 227'C. Nach dem Umkristallisieren aus Methanol-Äthylacetat schmilzt dieses Produkt bei 238'C.
  • Zu einem Gemisch von 21,9 g Phenyllithium mit 500 ml Äther gibt man innerhalb 30 Minuten 100 g des festen, pulverisierten 1,8-Di-(triphenylphosphoniumbromid)-2,7-dimethyloctadien-(2,6)-ins-(4) wobei die Reaktionsmischung zum Sieden kommt. Der Äther wird durch Kühlen zum Rückfluß gebracht. Die Reaktionsmischung färbt sich mit zunehmender Reaktionsdauer stark dunkelbraun. Nachdem sich alles Phenyllithium umgesetzt hat, wird innerhalb einer Stunde eine Lösung von 48 g 5-[2,6,6-Trimethylcyclohexen-(1)-ylj-3-methylpentadien-(2,4)-al-(1) in 100 ml Äther tropfenweise zu dem Reaktionsgemisch gegeben. Die Reaktionsmischung kommt während der Zugabe des Aldehyds kräftig zum Kochen. Die nach beendeter Umsetzung stark rotgefärbte Mischung wird unter Rühren und Rückfluß noch 4 Stunden unter Stickstoffatmosphäre erwärmt. Anschließend wird sie auf O' C abgekühlt und mit 200 ml Methanol versetzt. Das Reaktionsgemisch wird unter Abdestillieren des Lösungsmittels im Vakuum auf etwa ein Drittel des Volumens eingeengt und das Konzentrat bei -10'C 3 Stunden gerührt. Der gebildete kristalline Niederschlag wird abfiltriert, auf dem Filter mit wenig Methanol gewaschen und anschließend aus Äthylacetat umkristallisiert. Die Mutterlösung wird zu einer Sirupösen Lösung eingeengt, mehrere Male mit Methanol gewaschen und der verbleibende Niederschlag in Äthylacetat gelöst. Beim Stehenlassen dieser Lösung über Nacht bei -10'C kristallisiert ein weiterer Anteil des Produktes aus, der ebenfalls abfiltriert und aus Äthylacetat umkristallisiert wird. Das erhaltene 1,18-Di-[2,6,6-trimethylcyclohexen-(1)-yl]-3,7,12,16-tetramethyloctadecaoctaen- (1,3,5,7,11, 13,15,17)-in-(9) schmilzt bei 154°C. Ausbeute 550!o der Theorie. Beispiel 2 Zu einer Lösung von 83 g 2,7-Dimethyloctadien-(1,7)-in-(4)-diol-(3,6) in 500 ml Toluol gibt man 5 ml Chinolin und 10 g eines mit Blei vergifteten Palladium-Calciumcarbonat-Katalysators. Nun wird bis zur Aufnahme der theoretischen Wasserstoffmenge hydriert und die Reaktionsmischung anschließend filtriert. Der abgetrennte Katalysator wird zweimal mit je 100 ml warmem Aceton aufgeschlämmt und die Acetonlösung mit der Toluollösung vereinigt. Die so erhaltene Mischung wird im Vakuum zur Trockne eingedampft und der kristalline Niederschlag in warmem Petroläther gelöst. Beim Abkühlen dieser Lösung kristallisiert 2,7-Dimethyloctatrien-(1,4,7)-diol-(3,6) vom Schmelzpunkt 69 bis 70'C aus.
  • Eine Lösung von 36,6 g 2,7-Dimethyloctatrien-(1,4,7)-diol-(3,6) in 100 ml Äthanol wird auf -10'C abgekühlt und mit 250 ml konzentrierter (48 °; öiger) Bromwasserstoffsäure versetzt. Nach beendeter Zugabe der Bromwasserstoffsäure wird die Reaktionsmischung noch weitere 15 Minuten bei einer Temperatur zwischen 0 und -10'C gerührt und anschließend das kristalline Produkt unter Stickstoff abfiltriert. Der feste Rückstand wird mit 5 %iger Natriumbicarbonatlösung gewaschen und im Vakuum bei 35'C getrocknet. Man erhält auf diese Weise 1,8-Dibrom-2,7-dimethyloctatrien-(2,4,6) vom Schmelzpunkt 70 bis 71'C.
  • Zu einer Lösung von 131 g Triphenylphosphin in 400 ml Benzol fügt man unter Rühren innerhalb -1 Stunden tropfenweise und bei 40 bis 45'C eine Lösung von 53 g 1,8-Dibrom-2,7-dimethyloctatrien-(2,4,6) in 400m1Benzol, welche mit 0,1 g Jod versetzt ist. Nach Beginn der Zugabe fangen sich bald Kristalle an auszuscheiden. Die Reaktionsmischung wird 4 Stunden bei 40 bis 45'C gerührt und anschließend über Nacht stehengelassen. Am nächsten Tag filtriert man den gebildeten Niederschlag ab und wäscht ihn mit Benzol und anschließend mit Petroläther und trocknet ihn im Vakuum bei 50'C. Man erhält so 1,8-Di-(triphenylphosphoniumbromid)-2,7-dimethyloctatrien-(2,4,6), das nach dem Umkristallisieren aus Methanol-Äthylacetat bei 250'C schmilzt.
  • Zu 9,25 g Phenyllithium in 150 ml Äther fügt man innerhalb von 30 Minuten 46 g festes, pulverisiertes 1,8 - Di - (triphenylphosphoniumbromid) - 2,7 - dimethyloctatrien-(2,4,6). Die Reaktionsmischung färbt sich tief purpurrot, und die Temperatur steigt auf ungefähr 30'C. Zur Vervollständigung der Bromwasserstoffabspaltung wird die Reaktionsmischung unter Bildung von 1,8-Di-(tri phenylphosphinyliden) - 2,7 - dimethyloctatrien - (2,4,6) 1 Stunde weitergerührt.
  • Die so erhaltene Reaktionsmischung wird tropfenweise innerhalb einer Stunde zu einer Lösung von 24 g 5 - [2,6,6 - Trimethylcyclohexen - (1) - y 1 ] - 3- methylpentadien-(2,4)-al-(1) in 50 ml Äther gegeben. Während der Zugabe des Aldehyds beginnt die Reaktionsmischung zu sieden und nimmt eine tiefrote Färbung an. Nach beendeter Zugabe wird die warme Reaktionsmischung noch 4 Stunden unter Atmosphärendruck gerührt, anschließend auf -20°C abgekühlt und mit 200 ml Methanol versetzt. Das erhaltene Gemisch wird 4 Stunden bei -40°C gehalten, anschließend wird der gebildete violettgefärbte Niederschlag abfiltriert, mit Wasser, Äthanol und schließlich mit Petroläther gewaschen, und im Vakuum getrocknet. Man erhält auf diese Weise alltrans-ß-Carotin, das bei 174 bis 176°C schmilzt. Nach dem Umkristallisieren aus Benzol-Methanol schmilzt dieses Produkt bei 182°C. Ausbeute 51 % der Theorie. Beispiel 3 Zu einer Lösung von 8,4 g Phenyllithium in 150 ml Äther fügt man innerhalb von 30 Minuten unter Rühren in gepulverter Form 42,6 g 1,8-Di-(triphenylphosphoniumbromid)-2,7-dimethyloctatrien-(2,4,6). Zwecks Vervollständigung der Bromwasserstoffabspaltung wird die Reaktionsmischung 1 Stunde weitergerührt, wobei man 1,8 - Di - (triphenylphosphonyliden) - 2,7 - dimethyloctatrien-(2,4,6) erhält.
  • Zu dem so erhaltenen Reaktionsgemisch fügt man innerhalb einer Stunde unter Rühren eine Lösung von 28,4 g 9-[2,6,6-Trimethylcyclohexen-(1)-yl]-3,7-dimethylnonatetraen-(2,4,6,8)-a1-(1) in 100 ml Äther. Dabei kommt die Reaktionsmischung zum Sieden. Nach beendeter Zugabe wird das Reaktionsgemisch unter Rückflußbedingungen 4 Stunden weitergerührt, anschließend auf -20° C abgekühlt und mit 200 ml Methanol versetzt. Nach dem Stehen über Nacht bei -20°C wird die Mischung filtriert, der Filterrückstand mit wenig Methanol und wenig Petroläther gewaschen und die verbleibenden stark violettgefärbten Kristalle im Vakuum getrocknet. Nach dem Umkristallisieren aus Methylenchlorid-Methanol schmilzt das erhaltene 1,26-Di- -,2,6,6-trimethylcyclohexen- (1) -y1] -3,7,11,16,20, 24 - hexamethylhexacosatridecaen - (1,3,5,7,9,11,13,15,17, 19,21,23,25)[Decapreno-ß-Carotin] bei 191°C. Ausbeute 38 °/a der Theorie. Beispiel 4 Zu einer Lösung von 16,8 g Phenyllithium in 300 ml Äther werden innerhalb von 30 Minuten unter Rühren 82 g pulverisiertes 1,8-Di-(triphenylphosphoniumbromid)-2,7-dimethyloctadien-(2,6)-in-(4) gegeben. Nun wird das Reaktionsgemisch 1 Stunde gerührt und anschließend eine Lösung von 56,8 g 9-(2,6,6-trimethylcyclohexen-(1)-yl]-3,7-dimethylnonatetraen-(2,4,6,8)-a1-(1) in 200m1 Äther innerhalb einer Stunde zugegeben. Unter Rückflußbedingungen wird die Mischung 4 Stunden weitergerührt, dann in einem Eisbad abgekühlt und auf einmal mit 400 ml Methylalkohol versetzt. Die Reaktionsmischung wird 30 Minuten gerührt, anschließend auf die Hälfte ihres Volumens eingeengt und die eingeengte Lösung 4 Stunden bei -20°C gehalten, worauf der gebildete Niederschlag abfiltriert wird. Das erhaltene, stark rotgefärbte kristalline 1,26-Di-[2,6,6-trimethylcyclohexen- (1) -y1] -3,7,11,16,20,24-hexamethylhexacosadodecaen-(1,3,5,7,9,11,15,17,19,21,23,25)-in-(13) schmilzt nach dem Umkristallisieren aus Methylenchlorid-Methanol bei 189°C und absorbiert im UV bei 481 und 513 bis 514 m#t (in Petroläther). Ausbeute 42 % der Theorie.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRUCH: Verfahren zur Herstellung von alicyclischen Carotinoidverbindungen, dadurch gekennzeichnet, daß man einen Polyenaldehyd der allgemeinen Formel worin n eine niedere ganze Zahl darstellt, vorzugsweise 1 oder 2, mit einem Diphosphin der allgemeinen Formel worin die mit R bezeichneten Substituenten Arylreste darstellen, welche Alkyl- oder Alkoxygruppen tragen können, und die punktiert angegebene Bindung hydriert sein kann, umsetzt und gegebenenfalls die mittelständige Dreifachbindung einer katalytischen Partialhydrierung unterwirft. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 971986; deutsche Auslegeschriften Nr. 1017 165, 1038 033.
DEH37532A 1958-10-24 1959-09-26 Verfahren zur Herstellung von alicyclischen Carotinoidverbindungen Pending DE1105869B (de)

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