DE2001957A1

DE2001957A1 - Verfahren zur Herstellung von Carotinoidverbindungen

Info

Publication number: DE2001957A1
Application number: DE19702001957
Authority: DE
Inventors: Jacqes Morel
Original assignee: Rhone Poulenc SA
Current assignee: Rhone Poulenc SA
Priority date: 1969-01-17
Filing date: 1970-01-16
Publication date: 1970-07-23
Also published as: NL7000298A; CH506514A; BE744562A; NL140827B; US3594432A; GB1252714A; JPS4837261B1; IT995005B; FR2029211A5

Description

Verfahren zur Herstellung von Carotinoidverbindungen

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Dehydropolyenverbindungen aus den entsprechenden Polyenverbindungen. Die Erfindung betrifft Insbesondere die Herstellung von Retrodehydro-ß-carotin aus ß-Carotin.

Retrodehydro-ß-carotin wird als Färbemittel für Nahrungsmittel und als Ausgangs- oder Zwischenprodukt in der organischen Synthese verwendet. .*- -

Es sind verschiedene Verfahren zur Synthese von Retrodehydroß-carotin aus Verbindungen, wie beispielsweise Vitamin A oder ß-Jonon bekannt, deren Herstellung auf chemischem Wege mehrere Stufen erfordert. Man hat Retrodehydro-ß-carotin auch aus ß-Carotin, das ein natürliches Produkt ist, durch Umsetzung desselben mit N-Bromsuccinimid und anschliessende Behandlung des Bromderivats mit einer tertiären Base hergestellt [KARRER, Helvetica ChimicaActa, 41, 984 (1958)].

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In diesemFalle ist die- Ausbeute jedoch gering (24 %), und eine Verbesserung dieser Ausbeute ist für die Anwendung dieses Verfahrens im industriellen Massstabe unerlässlich.

Es wurde nun gefunden, dass man Retrodehydro-ß-carotin mit ausgezeichnetem Heinheitsgrad aus ß-Carotin mit sehr guten Ausbeuten herstellen kann.

Das erfindungsgemässe Verfahren beruht auf der Umsetzung von ß-Carotin mit N-Bromsuccinimid und ist dadurch gekennzeichnet, dass man die Bromwasserstoffabspaltung aus dem erhaltenen Bromderivat in Anwesenheit eines Alkalijodids durchführt.

Die erste Stufe des Verfahrens besteht darin, 4-Monobrom-ßcarotin herzustellen, das durch Bromwasserstoffabspaltung und Umlagerung anschliessend das Retrodehydro-ß-carotin nach dem folgenden Schema liefert:

H,C CH

Br

( ... stellt eine lineare Kette von 4 Isoprenmolekülen dar).

Zur Durchführung dieser ersten Stufe setzt man bis zu 3 Mol und vorzugsweise 1,5 bis 2 Mol N-Bromsuccinimid (NBS) je Mol ß-Carotin in einem Lösungsmittel um, das unter den Reaktionsbedingungen inert sein soll. Das Chloroform, das das bevorzugt

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verwendete Lösungsmittel ist, sollte von Äthanol, das es als Stabilisierungsmittel enthält, befreit sein, da andernfalls die Ausbeute an Bromderivat rasch abnimmt. Da die Bromierurtgsreaktion eine ausserordentlich lebhafte Reaktion ist und rasch zu einem polybromierten ß-Carotin führen kann, ist es erforderlich, diese Reaktion bei niedriger Temperatur und so schnell als möglich durchzuführen. Bei -20⁰C, -3O⁰C und selbst -70⁰C durchgeführte Versuche haben für Reaktionszeiten von nicht mehr als 1 Minute sehr gute Ergebnisse geliefert. Man kann die Ausbeute an Monobromderivat ausserdem verbessern, indem man gleichzeitig mit dem N-Bromsuecinimid einen Initia- | tor für radikalische Reaktionen, wie beispielsweise organische Peroxyde, z.B. Benzoylperoxyd, in einer Menge von höchstens y Gew.-%, bezogen auf das ß-Carotin, zugibt.

Die zweite Stufe des Verfahrens besteht darin, ein Alkalijodid zu der aus der ersten Stufe erhaltenen Reaktionsmasse zuzugeben, um das überschüssige N-Bromsuccinimid zu neutralisieren und zu verhindern, dass die Bromierungsreaktion über das Monobromderivat hinaus we lter verläuft'. Diese Zersetzung des N-Bromsuccinimids mit dem Alkalijodid ist von einer Freisetzung von Jod begleitet, das man seinerseits mit einem, Alkalithiosulfat reduzieren kann. Das Gewicht des in. dieser zweiten Stufe eingesetzten Alkali Jodids beträgt das 2- bis 5-fache des Gewichts ' des ß-Carotins, wobei ein überschuss nicht störend ist. Man bringt zunächst das Jodid in Lösung, beispielsweise in'Essigsäure , Aceton oder deren Gemisch. Essigsäure wird bevorzugt verwendet, wenn man das Retrodehydro-ß-carotin in Form von Kristallen in derselben Reaktionsmasse erhalten will, aus der man es durch einfaches Filtrieren isolieren kann. Man kann die Behandlung mit dem Jodid in Anwesenheit eines alkalischen Mittels, wie beispielsweise eines Alkalicarbonate oder -bicarbpnats, durchfuhren, was ebenfalls zu einer Verbesvserung der Ausbeute führt, wobei man belspielsvfelse 20 bis

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g Natriumbicarbonat je Gramm ß-Carotin zugeben kann. Im Verlaufe dieser zweiten Stufe wird die Temperatur zwischen 0 und 20⁰C gehalten.

Die Zugabe von Alkalithlosulfat, wie sie oben angegeben wurde, hat den Zweck, das durch das überschüssige N-Bromsuccinimid in Freiheit gesetzte Jod zu neutralisieren. Hierzu verwendet man eine wässrige Lösung eines Alkalithiosulfats, wobei man diese Reaktion nach den üblichen Bestimmungsmethoden verfolgt.

Das Retrodehydro-ß-carotin wird aus der Reaktionsmasse in Form von Kristallen oder in Form einer Lösung isoliert, je nach dem während der Behandlung mit dem Alkalijodid verwendeten Lösungsmittel. In jedem Falle handelt es sich um ein Produkt hoher Reinheit, ganz in der trans-Form, das direkt in der Nahrungsmittelindustrie oder pharmazeutischen Industrie verwendet werden kann.

Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung, ohne sie zu beschränken.

Beispiel 1

1 . Herstellung von Brom-fl-carotin

In einen 500 cnr-Dreihalskolben, der mit einem System zum Be wegen, einem Thermometer und einer Stickstoffzuführung ausgestattet ist, bringt man 2,014 g β-Carotin und 16O cnr alkoholfreies Chloroform ein. Man kühlt den Kolben auf -30 bis -40^eC ab und lässt dann eine Lösung von 1,254 g N-3romsuccln- Imid und 0,060 g Benzoylperoxyd in 40 cnr Acetonitril zuf Hessen.

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.Die Zugabe erfolgt rasch auf einmal, und man lässt 30 Sekunden reagieren.

DasAusgangs-ß-carotin weist bei der Ultraviolett-Spektrographie in Lösung In₁ Äthanol das folgende Merkmal auf:

Absorptionsmaximum bei 432 nm (^Eicm "

2, Bromwasserstoffabspaltung - Retroäehydro-ß-carotin.

In eine Apparatur, die mit der der vorhergehenden Stufe iden-• tisch ist, jedoch ein Fassungsvermögen von 2 1 aufweist, ,bringt man 720 cnr Essigsäure, 7,2 g Kaliumjodid in Lösung in 48 cm^ Wasser und darin 48 g Natriumbicarbonat ein. Unter· Rühren kühlt man auf etwa 10^pC ab, setzt dann auf einmal die Reaktionsmasse der vorhergehenden Stufe zu, spült den kolben mit 40 cm-' Chloroform und setzt 72 cm/ wässrige 0, In-Na tr iumthiosulfatlösung zu» Man rührt 3 Stunden, wobei man die Temperatur bei +10⁰C hält. Dann saugt man über einer Glasfritte Nr_r 3* die mit einer Schicht Clarcel versehen ist, ab. Man wäscht den Niederschlag auf dem Filter dreimal mit Je 20 cnr Essigsäure und saugt ab und löst dann den Niederschlag auf dem Filter in 300 cnr Chloroform.

Aus der erhaltenen Lösung entfernt man das Chloroform durch Destillation unter vermindertem Druck so, dass 40°C nicht Überschritten werden. Man beendet die Entfernung des Lösungsmittels bei 30⁰C unter 0,5 mm Hg. Der Destillationsrückstand wird mit 4o cnr T,2-Dichloräthan aufgenommen und durch Erwärmen auf einem Wasserbad unter Stickstoff gelöst. Die Lösung wird abgekühlt und 15 Stunden bei 3⁰C gehalten. Man saugt die gebildeten Kristalle auf einer Glasfritte Nr. 3 ab, wäscht sie zweimal mit je 10 cm^ Äthanol und. trocknet sie unter 0,5 mm Hg bei 30⁰C. Man erhält so 1,634 g Retrodehydro-ß-carotin

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(Ausbeute: 81,4 %_t bezogen auf das ß-Carotin) vom F (KOPLER) - 209°C. Das Produkt weist bei der Ultraviolett-Spektrographie in Lösung in Äthanol die folgenden Merkmale auf:

Absorptionsmaximum bei 448 nm

(
1 cm

472 nm (E¹ ^° = 300)

502 nm

Beispiel 2

In eine Apparatur, die mit der von Beispiel 1 identisch ist, bringt man 1 g ß-Carotin in Lösung in 100 cnr Chloroform ein. Man kühlt auf -30⁰C ab und giesst dann rasch eine Lösung von 0,66 g N-Bromsuccinimid in 20 cnr Acetonitril zu. Nach 30 Sekunden giesst man die Reaktionsmasse in ein Gemisch, das aus 24 g Kaliumjodid, 600 cnr Essigsäure, 36 g Natriumbicarbonat und 24 cnr Wasser besteht. Man setzt anschliessend 36 cnr 0,1n-Natriumthiosulfatlösung zu und rührt dann 2 Stunden. Man saugt den Niederschlag ab und wäscht ihn auf dem Filter dreimal mit Je 5 cnr Essigsäure. Der Niederschlag wird in 100 cnr Chloroform aufgenommen. .Man bestimmt durch Messung der optischen Dichte dieser Lösung, dass die Menge an Retrodehydro-ß-carotin O,6o8 g beträgt, was einer Ausbeute von 60,8 %, bezogen auf das ß-Carotin, entspricht.

Beispiel 3

Man wiederholt den Versuch von Beispiel 2, wobei man jedoch die Behandlung mit dem Alkalijodid mit einem Gemisch von 24 g Kaliumjodid, 600 cnr Aceton und 24 cm-⁵ Wasser vornimmt. Nach der Zugabe von Thiosulfat bildet sich in der Reaktions-

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masse ein geringer Niederschlag, der aus nicht-umgesetztem ß-Carotin besteht. Man bestimmt durch eine Messung der optischen Dichte der Acetonlösung, dass die Menge an Retrodehydro· ß-earotin 0,53 S beträgt, was einer Ausbeute von 53 %» bezogen auf das ß-Carotin/ entspricht.

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Claims

Patentansprüche

f\ Verfahren zur Herstellung von Retrodehydro-ß-carotin durch Umsetzung von ß-Carotin mit N-3romsuccinimid und anschliessende Bromwasserstoffabspaltung aus dem erhaltenen Bromderivat, dadurch gekennzeichnet, dass man die Bromwasserstoffabspaltung in.Gegenwart eines Alkalijodids vernimmt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Reaktion mit dem Alkalijodid in !essigsäure und/oder Aceton durchgeführt wird.
3. . Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass man das Retrodehydro-ß-carotin abtrennt, nachdem man das im Verlaufe der Reaktion freigesetzte Jod durch Zugabe eines Alkalithiosulfats reduziert hat.

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