DE2001957B

DE2001957B - Process for the production of retro dehydro-beta carotene

Info

Publication number: DE2001957B
Authority: DE
Inventors: Jacques Tassin la Demi Lune Rhone Morel (Frankreich) C07c 169 10
Original assignee: Rhone Poulenc SA
Current assignee: Rhone Poulenc SA

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Retrodehydro-/3-carotin aus 4-Brom- ^-carotin.The present invention relates to a process for the production of retrodehydro- / 3-carotene from 4-bromo ^ -carotene.

Retrodehydro-/i-carotin wird als Färbemittel für Nahrungsmittel und als Ausgangs- oder Zwischenprodukt in der organischen Synthese verwendet.Retrodehydro- / i-carotene is used as a coloring agent for Food and used as a starting or intermediate product in organic synthesis.

Es sind verschiedene Verfahren zur Synthese von Retrodehydro-ß-carotin aus Verbindungen, wie Vitamin A oder /i-Jonon, bekannt, deren Herstellung auf chemischem Wege mehrere Stufen erfordert. Man hat Retrodehydro-ß-carotin auch aus /3-Carotin, das ein natürliches Produkt ist, durch Umsetzung desselben mit N-Bromsuccinimid (NBS) und anschließende Behandlung des Bromderivats mit einer tertiären Base hergestellt(K a r re r, Helvetica Chimica Acta, Bd.41, S. 984 [1958]).There are several methods of synthesizing retrodehydro-ß-carotene from compounds such as vitamin A or / i-ionone, known, the chemical preparation of which requires several stages. One has Retrodehydro-ß-carotene also from / 3-carotene, which is a natural product, through conversion of the same with N-bromosuccinimide (NBS) and subsequent treatment of the bromo derivative with a tertiary base produced (K a r re r, Helvetica Chimica Acta, vol. 41, P. 984 [1958]).

In diese-n Falle ist die Ausbeute jedoch gering (24%), und eine Verbesserung dieser Ausbeute ist fürIn this case, however, the yield is low (24%), and an improvement in this yield is essential

ίο die Anwendung dieses Verfahrens im industriellen Maßstabe unerläßlich.ίο the application of this process in industrial Scale indispensable.

Es wurde nun gefunden, daß man Retrodehydro-/?-carotin mit ausgezeichnetem Reinheitsgrad aus 4-Brom-/?-carotin mit sehr guten Ausbeuten herstellen kann.It has now been found that retrodehydro - /? - carotene Produce with excellent purity from 4-bromine - /? - carotene with very good yields can.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von Retrodehydro-/?-carotin durch Bromwasserstoffabspaltung aus 4-Brom-/?-carotin, das durch Umsetzen von /3-Carotin rr.it N-Bromsuccinimid erhalten worden ist, ist dadurch gekennzeichnet, daß man die Bromwasserstoffabspaltung in Gegenwart eines Alkalijodids vornimmt und das im Verlaufe der Reaktion freigesetzte Jod durch Zugabe eines Alkalithiosulfats reduziert. The process according to the invention for the production of retrodehydro- /? -Carotene by splitting off hydrogen bromide from 4-bromo - /? - carotene, which has been obtained by reacting / 3-carotene rr.with N-bromosuccinimide is characterized in that the elimination of hydrogen bromide is carried out in the presence of an alkali iodide and the iodine released in the course of the reaction is reduced by adding an alkali thiosulfate.

Das Ausgangsmaterial für das erfindungsgemäße Verfahren wird nach folgendem Schema hergestellt:The starting material for the process according to the invention is prepared according to the following scheme:

H₃C CH.,H ₃ C CH.,

CH₃ CH ₃

NBS !NBS!

BrBr

.. . stellt eine lineare Kette von 4 Isoprenmolekülen dar; NBS -■-- N-Bromsuccinimid.... represents a linear chain of 4 isoprene molecules; NBS - ■ - N-bromosuccinimide.

Dazu setzt man bis zu 3 Mol und vorzugsweise 1,5 bis 2 Mol N-Bromsuccinimid (NBS) je Mol /?-Carotin in einem Lösungsmittel um, das unter den Reaktionsbedingungen inert sein soll. Das Chloroform, das das bevorzugt verwendete Lösungsmittel ist, sollte von Äthanol, das es als Stabilisierungsmittel enthält, befreit sein, da andernfalls die Ausbeute an Bromderivat fascli abnimmt. Da die Bromierungsreaktion eine außerordentlich lebhafte Reaktion ist und rasch zu tinem polybromicrten /7-Carotin führen kann, ist es erforderlich, diese Reaktion bei niedriger Temperatur «nd so schnell als möglich durchzuführen. Bei - 20, - 30 und selbst -7O⁰C durchgeführte Versuche haben für Reaktionszeiten von nicht mehr als 1 Minute sehr gute Ergebnisse geliefert. Man kann die Ausbeute an fdonobromderivat außerdem verbessern, indem man gleichzeitig mit dem N-Bromsuccinimid einen Initiator für radikalische Reaktionen, wie organische Peroxyde, z. B. ßenzoylperoxyd, in einer Menge von höchstens 3 Gewichtsprozent, bezogen auf das ^-Carotin, zugibt. Das dabei erhaltene 4-Brom-^-carotin wird dann in folgender Weise erfindungsgemäß weiter umgesetzt: Man gibt ein Alkalijodid zu der wie vorstehend beschrieben erhaltenen Reaktionsmasse, um das überschüssige N-Bromsuccinimid zu reduzieren und zu verhindern, daß die Bromierungsreaktion über das Monobrotnderivat hinaus weiterverläuft. Diese Zersetzung des N-Bromsuccinimids mit dem Alkalijodid ist von einer Freisetzung von Jod begleitet, das man seinerseits mit einem Alkalithiosulfct reduzieren kann. Das Gewicht des in dieser zweiten Stufe eingesetzten Alkalijodids beträgt das 2- bis 5fache des Gewichts des /7-Carotins, wobei ein Überschuß nicht störend ist. Man bringt zunächst das Jodid in Lösung, beispielsweise in Essigsäure, Aceton odor deren Gemisch. Essigsäure wird bevorzugt verwendet, wenn man dir- Rctrodehydro-ß-carotin in Form von Kristallen in derselben Reaktionsmasse erhalten will, aus der man es durch einfaches Filtrieren isolieren kann.For this purpose, up to 3 moles and preferably 1.5 to 2 moles of N-bromosuccinimide (NBS) per mole /? - carotene are reacted in a solvent which should be inert under the reaction conditions. The chloroform, which is the preferred solvent used, should be freed from ethanol, which it contains as a stabilizing agent, since otherwise the yield of the bromine derivative will decrease. Since the bromination reaction is an extraordinarily vigorous reaction and can quickly lead to polybromicrtene / 7-carotene, it is necessary to carry out this reaction at low temperature and as quickly as possible. Experiments carried out at -20, -30 and even -7O ⁰ C have given very good results for reaction times of not more than 1 minute. You can also improve the yield of fdonobromo derivative by simultaneously with the N-bromosuccinimide an initiator for radical reactions, such as organic peroxides, z. B. ßenzoylperoxide, in an amount of at most 3 percent by weight, based on the ^ -carotene, adds. The 4-bromo - ^ - carotene obtained in this way is then further reacted according to the invention in the following manner: An alkali metal iodide is added to the reaction mixture obtained as described above in order to reduce the excess N-bromosuccinimide and to prevent the bromination reaction from going beyond the monobrotene derivative continues. This decomposition of the N-bromosuccinimide with the alkali iodide is accompanied by the release of iodine, which in turn can be reduced with an alkali thiosulfite. The weight of the alkali iodide used in this second stage is 2 to 5 times the weight of the / 7-carotene, an excess not being a problem. The iodide is first brought into solution, for example in acetic acid, acetone or a mixture of these. Acetic acid is preferably used if you want to obtain dirrodehydro-ß-carotene in the form of crystals in the same reaction mass from which it can be isolated by simple filtration.

Man kann die Behandlung mit dem Jodid in Anwesenheit eines alkalischen Mittels, wie eines Alkalicarbonats oder -bicarbonats, durchführen, was ebenfalls zu einer Verbesserung der Ausbeute führt, wobei man beispielsweise 20 bis 30 g Natriunibicarbonat je Gramm /?-Carotin zugeben kann. Im Verlaufe dieser zweiten Stufe wird die Temperatur zwischen 0 und 20⁰C gehalten. Die Zugabe von Alkalithiosulfat, wie sie oben angegeben wurde, hat den Zweck, das durch das überschüssige N-Bromsuccinimid in Freiheit gesetzte Jod zu reduzieren. Hierzu verwendet man eine wäßrige Lösung eines Alkalithi«sulfats, wobei man diese Reaktion nach den üblichen Bestimmungsmethoden durchführt.
Das Retrodehydro-/9-carotin wird aus der Reaktionsinasse 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 hoherThe treatment with the iodide can be carried out in the presence of an alkaline agent such as an alkali carbonate or bicarbonate, which also leads to an improvement in the yield, it being possible, for example, to add 20 to 30 g of sodium bicarbonate per gram of carotene. In the course of this second stage, the temperature between 0 and 20 ⁰ C is kept. The purpose of adding alkali thiosulfate, as indicated above, is to reduce the iodine released by the excess N-bromosuccinimide. For this purpose, an aqueous solution of an alkali metal disulfate is used, this reaction being carried out according to the customary determination methods.
The retrodehydro- / 9-carotene is isolated from the reaction mixture in the form of crystals or in the form of a solution, depending on the solvent used during the treatment with the alkali iodide. In any case, it is a product of higher quality

Reinheit, ganz in der trans-Form, das direkt in der Nahrungsmittelindustrie oder pharmazeutischen Industrie verwendet werden kann.Purity, entirely in the trans form, that is directly in the Food industry or pharmaceutical industry can be used.

Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung.The following examples illustrate the invention.

Beispiel 1
Herstellung des Ausgangsmaterialsexample 1
Production of the starting material

In einen 500-cm³-Dreihalskolben, der mit einem System zum Bewegen, einem Thermometer und einer Stickstoffzuführung ausgestattet ist, bringt man 2,014g yS-Carotin und 160 cm³ alkoholfreies Chloroform ein. Man kühlt den Kolben auf —30 bis -4O⁰C ab und läßt dann eine Lösung von 1,254 g N-Bromsuccinimid und 0,060 g Benzoylperoxyd in 40 cm³ Acetonitril zufließen. ^{2.014 g of yS-carotene and 160 cm 3 of} alcohol-free chloroform are placed in a 500 cm ^{3 three-} necked flask equipped with a system for agitation, a thermometer and a nitrogen supply. The mixture is cooled the flask to -30 to ⁰ -4o C. and then allowed to a solution of 1.254 g N-bromosuccinimide and 0.060 g benzoyl peroxide in 40 cm ³ of acetonitrile accrue.

Die Zugabe erfolgt rasch auf einmal, und man läßt das Gemisch 30 Sekunden reagieren.The addition is rapid all at once and the mixture is allowed to react for 30 seconds.

Das Ausgangs-/5-i.arotin weist bei der Ultraviolettspektrographie in Lösung in Äthanol ein Absorptionsmaximum bei 432 ΐημ (ΕΓΛ,⁰ = 240) auf. Das erhaltene 4-Brom-/J-carotin braucht nicht isoliert zu werden, sondern kann im Reaktionsgemisch wie folgt erfindungsgemäß weiterverarbeitet werden:In the ultraviolet spectrography in solution in ethanol, the starting / 5-i-carotene has an absorption maximum at 432 ΐημ (ΕΓΛ, ⁰ = 240). The 4-bromo- / I-carotene obtained does not need to be isolated, but can be further processed according to the invention in the reaction mixture as follows:

In eine Apparatur, die mit derjenige;! bei der 4-Brom-/j-carotinherstellung verwendeten identisch ist, jedoch ein Fassungsvermögen von 2 1 aufweist, bringt man 720 cm³ Essigsäure, 7,2 g Kaliumjodid in Lösung in 48 cm³ Wasser und dann 48 g Natriumbicarbonat ein. Unter Rühren kühlt man das Gemisch auf etwa 10⁰C ab, setzt dann auf einmal 'lic 4-brot -/9-carotinhaltige Reaktionsmasse zu, spült den K olben mit 40 cm³ Chloroform aus und setzt 72 cm³ wäßrigs. 0,ln-Natriumthiosulfatlösung zu. Man rührt die Mischung 3 Stunden, wobei man die Temperatur bei +10^cC hält. Dann saugt man über einer Glasfritte Nr. 3, die mit einer Schicht speziell behandeltem Siliciumdioxyd, die als Filterhilfe dient, versehen ist, ab. Man wäscht den Niederschlag auf dem Filter dreimal mit je 20 cm³ Essigsäure, saugt ihn ab i:nd lest ihn auf dem Filter in 300cm^:i Chloroform.In an apparatus that with the one ;! used in the 4-bromo- / γ-carotene production is identical, but has a capacity of 2 liters, 720 cm ^{3 of} acetic acid, 7.2 g of potassium iodide in solution in 48 cm ^{3 of} water and then 48 g of sodium bicarbonate are introduced. With stirring, the mixture is cooled to about 10 ⁰ C., then sets at once 'lic 4-brot - / 9-carotene-containing reaction mass, the rinsed K olben with 40 cm ³ of chloroform, and sets 72 cm ³ wäßrigs. 0, ln sodium thiosulphate solution. The mixture is stirred for 3 hours, the temperature being kept at +10 ° ^C. Then it is suctioned over a No. 3 glass frit, which is provided with a layer of specially treated silicon dioxide, which serves as a filter aid. The precipitate is washed on the filter three times with 20 cm ^{3 of} acetic acid each time, filtered off with suction and read on the filter in 300 cm ^{: i of} 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 30^cC unter einem Druck von 0,5 mm Hg. Der Destillationsrückstand wird mit 40 cm³ 1,2-Dichloräthan aufgenommen und durch Erwärmen auf einem Wasserbad unter Stickstoff gelöst. Die Lösung wird abgekühlt und 15 Stunden bei 3° C gehalten. Man saugt die gebildeten Kristalle auf einer Glasfritte Nr. 3 ab, wäscht sie zweimal mit je 10 cm³ Äthanol und trocknet sie unter einem Druck von 0,5 mm Hg bei 30° C. Man erhält so 1,634g Retrodehydro-/?-carotin (Ausleute: 81,4%, bezogen auf /3-Carotin) vom F. (K ο f 1 e r) = 209° C. Das Produkt weist bei der Ultraviolett-The chloroform is removed from the solution obtained by distillation under reduced pressure in such a way that it does not exceed 40 ° C. The removal of the solvent is ended at 30 ^° C. under a pressure of 0.5 mm Hg. The distillation residue is 40 cm ³ 1,2-dichloroethane is taken up and dissolved by heating on a water bath under nitrogen The solution is cooled and kept for 15 hours at 3 ° C. The crystals formed are suctioned off on a No. 3 glass frit and washed twice with 10 cm ^{3 each} Ethanol and dries them under a pressure of 0.5 mm Hg at 30 ° C. This gives 1.634 g of retrodehydro - /? - carotene (Aussen: 81.4%, based on / 3-carotene) from F. (K ο f 1 er) = 209 ° C. The product has an ultraviolet

o spektrographie in Lösung in Äthanol die folgenden Merkmale auf:o Spectrography in solution in ethanol has the following characteristics:

Absorptionsmaximum bei 448 ιτιμ,
472 ιτιμ
502 πιμ.Absorption maximum at 448 ιτιμ,
472 ιτιμ
502 πιμ.

Example 2

HL⁰ = 300),HL ⁰ = 300),

In eine Apparatur, die mit der von Beispiel 1 identisch ist, bringt man 1 g/3-Carotinin Lösung in 100 cm³ Chloroform ein. Man kühlt auf —30⁰C ab und gießt dann rasch eine Lösung von 0,66 g N-Bromsuccinimid in 20 cm³ Acetonitril zu. Nach 30 Sekunden gießt man die Reaktionsmasse in ein Gemisch, das aus 24 g Kaliumjodid, 600 cm³ Essigsäure, 36 g Nairiumbicarbonat und 24 cm³ Wasser besteht. Man setzt anschließend 36 cm³ Ο,ΐη-Natriumthiosulfatlösung zu und rührt dann die Mischung 2 Stunden. Man saugt den Niederschlag ab und wäscht ihn auf dem Filter dreimal mit je 5 cm³ Essigsäure. Der Niederschlag wird in 100 cm³ Chloroform aufgenommen. Man bestimmt durch Messung der optischen Dichie dieser Lösung, daß die Menge an Retrodehydro-ß-carotin 0,608 g beträgt, was einer Ausbeute von 60,8%, bezogen auf /3-Carotin, entspricht. ^{1 g / 3-carotene solution in 100 cm 3 of} chloroform is introduced into an apparatus which is identical to that of Example 1. The mixture is cooled to -30 ⁰ C and then poured rapidly, a solution of 0.66 g of N-bromosuccinimide in 20 cm ³ of acetonitrile. After 30 seconds, the reaction mass is poured into a mixture consisting of 24 g of potassium iodide, 600 cm ^{3 of} acetic acid, 36 g of nairium bicarbonate and 24 cm ^{3 of} water. 36 cm ^{3 of} Ο, ΐη-sodium thiosulfate solution are then added and the mixture is then stirred for 2 hours. The precipitate is filtered off with suction and washed three times with 5 cm ^{3 of} acetic acid each time. The precipitate is taken up in 100 cm ^{3 of} chloroform. It is determined by measuring the optical density of this solution that the amount of retrodehydro-β-carotene is 0.608 g, which corresponds to a yield of 60.8%, based on / 3-carotene.

Example

Man wiederholt den Versuch von Beispiel 2, wobei man jedoch die Behandlung mit dem Alkalijodid mit einem Gemisch von 24 g Kaliumjodid, 600 cm³ Aceton und 24 cm³ Wasser vornimmt. Nach der Zugabe von Natriumtliiosulfat bildet sich in der Reaktionsmasse ein geringer Niederschlag, der aus nicht umgesetztem /?-Carotin besteht. Man bestimmt durch eine Messung der optischen Dichte der Acetonlösung, daß die Menge an Retrodehydro-/?-carotin 0,53 g beträgt, was einer Ausbeute von 53%, bezogen auf/i-Carotin, entspricht.The experiment of Example 2 is repeated, except that the treatment with the alkali iodide is carried out with a mixture of 24 g of potassium iodide, 600 cm ^{3 of} acetone and 24 cm ^{3 of} water. After the addition of sodium sulfate, a small precipitate forms in the reaction mass, which consists of unreacted /? - carotene. By measuring the optical density of the acetone solution, it is determined that the amount of retrodehydro- /? -Carotene is 0.53 g, which corresponds to a yield of 53%, based on / i-carotene.

Claims

Claim:

Process for the production of retrodehydro- / i-carotene by splitting off hydrogen bromide from 4-bromo- / 9-carotene, which is produced by reacting / I-carotene has been obtained with N-bromosuccinimide, characterized in that one the elimination of hydrogen bromide takes place in the presence of an alkali iodide and that in the course of the Peiktion released iodine by adding an alkali thiosulphate reduced.