DE2537060A1 - Optisch aktive cyclohexanderivate und verfahren zu deren herstellung - Google Patents

Optisch aktive cyclohexanderivate und verfahren zu deren herstellung

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DE2537060A1 DE19752537060 DE2537060A DE2537060A1 DE 2537060 A1 DE2537060 A1 DE 2537060A1 DE 19752537060 DE19752537060 DE 19752537060 DE 2537060 A DE2537060 A DE 2537060A DE 2537060 A1 DE2537060 A1 DE 2537060A1
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Description

F. HoiFmann-La Roche & Co. Aktiengesellschaft, Basel/Schweiz
betreffend
Optisch aktive Cyclohexanderivate" und Verfahren zu deren Herstellung
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von optisch aktiven Cyclohexanderivaten.
Die Substituenten'der in dieser Beschreibung enthaltenen Strukturformeln sind, sofern .sie vor der Ebene des Moleküls liegen, durch das Zeichen ^S^ , sofern sie hinter der Ebene des Moleküls liegen, durch das Zeichen ff in MN gekennzeichnet. Die Substituenten der in dieser Beschreibung stereochemisch nicht besonders gekennzeichneten Strukturformeln können entweder H-oder S-orientiert sein. Die Verbindungen können auch als Ganische der R- und- S-Isomeren vorliegen.
Das erfindungsgemässe Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass man Ketoisophoron der Formel
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in einem wässrigen Medium fermentätiv hydriert, das gebildete [6R]-2,2,6-Trimethyl-l,4-cyclohexandion der Formel
II
aus der Gärbrühe isoliert und anschliessend einer Reduktion unterwirft, und dass man gegebenenfalls das erhaltene [4R,6R]-4-Hydroxy- -2,2,6-trimethyl-cyclohexanon der Formel
III
in ein optisch aktives Carotinoid überführt.
Die oben definierte fermentative Hydrierung gelingt durch Verwendung von beliebigen Mikroorganismen, welche in wässrigem Medium zusammen mit dem Eetoisophoron aerob oder anaerob bebrütet werden; bevorzugt ist die aerobe Fermentation.
Es versteht sich, dass der Mikroorganismus vor der Verwendung in der erfindungsgemässen Fermentation angezüchtet werden soll; die Anzucht erfolgt in der Regel in an sich
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bekannter Weise in einem wässrigem Medium unter Zuhilfenahme der üblichen Nährstoffe, d.h. in Gegenwart einer Kohlenstoffquelle, wie Glucose, Fructose, Saccharose und/oder Maltose, einer Stickstoffquelle, wie Harnstoff, Pepton, Hefeextrakt, Fleischextrakt, Aminosäuren und/oder Ammoniumsalze, anorganischer Salze, wie Magnesium, Natrium-, Kalium-, Calcium und/oder Ferrosalze, anderer wachs turns fb'rd end er Substanzen, wie Aminosäuren, Vitamine. Manchmal ist es zweckmässig, das Anzuchtmedium ebenfalls in der erfindungsgemässen Fermentation zu verwenden, obwohl - wie nachstehend näher erläutert - die Zusammensetzung des erfindungsgemäss verwendeten Fermentationsmediums wesentlich einfacher sein kann.
Die erfindungsgemässe Fermentation ist ohne weitere Zusätze als das Ketoisophoron und den zu verwendenden Mikroorganismus durchführbar. Es ist jedoch vorteilhaft, dem wässrigem Medium eine assimilierbare Kohlenstoffquelle als Mikroorganismennährstoff zuzusetzen, vorzugsweise in einer Menge von etwa 10 - 100 g pro Liter, beispielsweise in Form eines Zuckers, wie Glucose, Fructose, Saccharose, Maltose und dergleichen, damit die Lebensfähigkeit und die damit verbundene Stoffwechselaktivität des Mikroorganismus1 möglichst lange erhalten bleiben. Mehr als 100 g Kohlenstoffquelle pro Liter Nährmedium beeinträchtigt das Endergebnis nicht, bringt jedoch keine Vorteile gegenüber dem Fall, bei dem 10 - 100 g Kohlenstoff quelle zugesetzt wird. Der Zusatz einer Stickstoffquelle ist nicht notwendig; gegebenenfalls kann aber eine assimilierbare Stickstoffquelle zugesetzt werden, vorzugsweise in einer Menge von etwa 1-5Og pro Liter, beispielsweise in Form von Harnstoff, Pepton, Hefeextrakt, Fleischextrakt, Aminosäuren, Ammoniumsalze und dgl. Das Kulturmedium kann ferner auch anorganische Salze, wie Magnesium-, Fatrium-, Kalium-, Calcium- und/oder Ferrosalze, andere wachstumsfordernde Substanzen, wie Aminosäuren, Vitamine, und dgl. enthalten.
609810/099 B
Der pH-Wert der Fermentation soll vorzugsweise innerhalb des Bereiches von 2 bis 10, insbesondere 3-8, liegen und ist zumeist ohne besondere Zusätze erreichbar. Erwünschtenfalls kann der pH-Wert durch Verwendung von Puffer, z.B. Phosphat-, Phthalat- oder Trispuffer [tris-(Hydroxymethyl)-aminomethan], reguliert werden. Die Temperatur kann in weitem Rahmen schwanken, z.B. zwischen 4° und 50 C, wobei eine Temperatur von 15-35 C, insbesondere 25-350C^bevorzugt ist. Zwecks Erhalts von optimalen Ausbeuten ist es bevorzugt, dass das Ketoisophoron in der Gärbrühe in einer Konzentration von 0,1-2,0%, insbesondere 0,5-1,5%, vorliegt. Nach erfolgter fermentativer Hydrierung kann erneut Ketoisophoron in einer bevorzugten Konzentration von 0,5-1% zugesetzt werden. Dieses Vorgehen lässt sich bis zur Inaktivierung der Mikroorganismen mehrfach wiederholen. Für ein bevorzugtes Fermentationsverfahren mit Presshefe als Mikroorganismus können auf diese Weise bei periodischer Eduktzugabe bis zu 10% Ketoisophoron (vorzugsweise 6-8%) umgesetzt werden. Die Reaktionstemperatur bei dieser periodischen Eduktzugabe beträgt vorzugsweise 15-25 C.
Die nützliche Fermentationszeit ist von den verwendeten Mikroorganismen abhängig, schwankt jedoch bei einmaliger Eduktzugabe zumeist zwischen 10 und 200 Stunden. Für ein bevorzugtes Fermentationsverfahren, bei dem der Mikroorganismus in Form von Presshefe vorliegt, ist bei einmaliger Eduktzugabe die bevorzugte Fermentationszeit 10-30 Stunden. Bei wiederholter Eduktzugabe wird die Fermentationszeit entsprechend verlängert und kann mehrere Wochen betragen.
Wie bereits erwähnt, kann die Fermentation unter Verwendung von "beliebigen Mikroorganismen erfolgreich, durchgeführt werden. Die folgenden repräsentativen Beispiele seien genannt:
B0 98 1 0 / 09 9 fi
A. Eukaryonten
1) Hefen der Gattungen
Candida
ζ.Β, O. alMcans
C. guillermondii
C. utilis
KLoeckera
z.B. E. brevis
Rhodotorula
z.B. R. rotundata
Saccharomyces
z.B. S. carlsbergensis S. cerevisiae S. cer. ellipsoides
Torula
Torulopsis
z.B. T. apicola T. rotundata
2) Pilze der Gattungen
Aspergillus
z.B. A. clavatus A. fischeri A. flavus A. fumigatus A. ochraceus A. wentii
Cunninghamella
z.B. C. "blakesleeana
809810/0995
Curvularia
25.B. ö. lunata
Cylindro carpon
z.B. 0. radicicola
Fusarium
z.B. ϊ1. culmorum S1. solani
Bypomyces
z.B. H. rosellus
Mucor
z.B. M. circinelloides M. corymbifer M. griseo-cyanus M. hiemalis M. parasiticus M. spinosus M. suttilissimus
Keurospora
z.B. N. crassa
Penicillium
z.B. P. ^revi-compactum P. digitatum P, frequentans P. griseofulvum P. notatum P. novae-zeelandiae P. viride
Ehizopus
z.B. R. arrhizus
R. nigricans
R. circinans
6 0-9-8 1 0 / 0 9 9 B
Irichothecium z.B. T. roseum
B. Prokaryonten
l) Gram- positive Bakterien der Gattungen
Arthrobacter (Corynebacterium)
z.B. A. simplex (C. simplex) Bacillus
z.B. B. megaterium B. sphaericus B. subtilis
Lactobacillus
z.B. L. casei rhamnosus L. ferment! L. leichmannii
Micrococcus
z.B. M. lysodeikticus
Propionibacterium z.B. P. shermanii
Pediococcus
z.B. P. cerevisiae
Staphylococcus z.B. S. albus S. aureus
Streptococcus
z.B. S. faecalis S. lactis
Sarcina
z.B. -S. lutea
.609810/0995
2) G-ram- negative Bakterien der Gattungen:
Acetobacter.
z.B. A. aceti
A, subozydans Acetomonas
z.B. A. melanogena A. oxydans
Aerobacter 25.B. A. aerogenea
Alealigenes z.B. A. faecaliB
Azotobacter
z.B. A. agilis A. indicus
Escherichia z.B. E. coli
Plavobacter z.B. Έ. dehydrogenans
KLebsiella z.B. E. pneumoniae
Pseudomonas z.B. P. fluorescens
P. saccnarophila P. testosteroni
Proteus
z.B. P. vulgaris
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Salmonella
ζ. Β, S. typhimurium Serratia
z.B. S. marcescens
Vibrio
z.B. V. metschnikovii
3) Mycelbildende Bakterien CActinomyceten) der Gattungen:
Actinomyces
z.B. A. cellulosae
Mycobacterium
z.B. M. "butyrieum M. phlei
M. rhodochrous M. thamnopheοs
Hocardia
z.B. N. asteroides
If. brasiliensis
N. opaea
Streptomyces
z.B. S. albus (Wocardia rangoonensis) S. fradiae S. gelaticus S. lavendulae S. rimosus S. venezuelae
Proactinomyces
z.B. P. restrictus .P. roseus
Die Unspezif ität des "benötigten Mikroorganismus' wird 609810/0995
dadurch, bestätigt, dass beliebige, mikrobiell infizierte Erd- und Wasserproben aus der Natur in der Lage sind, in der erfindungsgemässen 'fermentativen Hydrierung als Mikroorganismendonatoren erfolgreich, eingesetzt zu werden.
Das Kultivieren wird im allgemeinen aerob bewirkt, vorzugsweise unter Rühren, Schütteln oder mittels eines Belüftungsvorganges. Zur Schaumbekämpfung können die üblichen Antischaummittel, wie Siliconöle, Polyalkylenglykol-Derivate, Sojabohnenöl, und dgl. zugesetzt werden. In Anbetracht der Unspezifität des benötigten Mikroorganismus' hat der Gärvorgang den Yorteil,nicht unter sterilen Bedingungen ausgeführt werden zu müssen.
Hach Beendigung des Kultivierens wird das [6R]-2,2,6-Trimethyl-l,4-cyclohexandion in üblicher Weise aus der Gärbrühe isoliert. Vorzugsweise kommt Extraktion mit einem nicht wasserlöslischen organischen Lösungsmittel in Betracht, beispielsweise mit einem aliphatischen oder cycloaliphatischen, gegebenenfalls chlorierten Kohlenwasserstoff, wie η-Hexan, Cyclohexan, Methylenchlorid, Chloroform, Tetrachlorkohlenstoff, einem aliphatischen Ester, wie Aethylacetat, n-Butylacetat, Amylacetat oder einem aliphatischen Aether, wie Diäthyläther oder Diisopropyläther. Ein bevorzugtes Lösungsmittel ist Methylenchlorid. Each einer bevorzugten Isoliermethode wird die fermentierte Brühe filtriert oder zentrifugiert und die wässrige Phase und das Sediment getrennt aufgearbeitet. Das erhaltene Rohprodukt kann in üblicher Weise, z.B. durch wiederholte Umkristallisation, gereinigt werden.
Die erfindungsgemässe Reduktion der Oxogruppe in Stellung 4 des erhaltenen [6R]-2,2,6-Trimethyl-l,4-cyclohexandions der lOrmel II zur Hydroxy gruppe verläuft in guter Ausbeute stereospezifisch selektiv, d.k. sowohl unter Beibehaltung der Oxofunktion in Stellung 1 als auch unter Bildung der R,R-Transkonfiguration für die beiden Substituenten
609810/0995
in 4- und 6-Stellung (Hydroxy bzw. Methyl). Diese Reduktion lässt sich vornehmlich unter Zuhilfenahme von aluminiumorganischen Verbindungen durchführen, insbesondere mit Hilfe von ß-verzweigten Aluminium-tri-nieder-alkylen, z.B. Triisobutylaluminium, oder entsprechend halogensubstituierten Derivaten hiervon, z.B. Isobutylaluminiumdxchlorid. Zur Erzielung optimaler Ausbeuten an dem gewünschten [4R,6R]-4-Hydroxy-2,2,6-trimethylhexanon der Formel III soll die Aluminiumverbindung und die Ausgangsverbindung der Formel II in etwa äguimolaren Mengen verwendet werden. Weitere mögliche Reduktionsmittel sind die organischen Alkalimetallaluminiumhydride, z.B. Natrium-dihydro-bis-(2-methoxy-äthoxy)-aluminat, und die Alkalimetallborhydride, z.B. Natriumborhydrid. Die erfindungsgemässe Reduktion wird vorzugsweise in einem inerten organischen Lösungsmittel, z.B. η-Hexan, n-Heptan, Benzol, Toluol, Diäthyläther, Tetrahydrofuran, in einem chlorierten Kohlenwasserstoff, wie Methylenchlorid oder Chlorbenzol oder in Mischungen dieser Lösungsmittel durchgeführt. Ein bevorzugtes Lösungsmittel ist Methylenchlorid; eine bevorzugte Mischung besteht aus vorwiegend η-Hexan im Gemisch mit Benzol. Die Reaktionstemperatur liegt vorzugsweise in einem Bereich zwischen etwa -7O°C und der Zimmertemperatur. Die Reaktion hat den Vorteil, dass sie, insbesondere bei Verwendung von Aluminiumalkylen oder deren halogensubstituierten Derivaten, in kurzer Zeit beendet ist (bei Temperaturen von etwa O und darüber zumeist in wenigen Minuten) wonach nach Neutralisation des Reaktionsgemisches mit Säure die gewünschte Verbindung durch Reinigung in üblicher Weise, z.B. durch Chromatographie an Kieselgel, Aluminiumoxid, Dextran oder dgl., oder durch Extraktion
R09810/099 K
im G-egenstromverfahren, gewonnen werden kann.
Die erfindungsgemässe stereospezifische Reduktion kann auch mit Vorteil durch katalytisch^ Hydrierung mit Raney-Nickel als Katalysator durchgeführt werden. Die Reaktion wird vorzugsweise in einem inerten organischen Lösungsmittel durchgeführt, wie z.B. in. einem niederen Alkanol, wie Methanol oder Aethanol, in einem Aether, wie Diäthyläther, Diisopropylather oder Tetrahydrofuran,oder in einem nieder-aliphatischen Kohlenwasserstoff, wie η-Hexan. Bevorzugt verwendet man ein niederes Alkanol, wie Methanol, mit einem etwa 5-20 ^igen Zusatz von Essigsäure. Die Temperatur der umsetzung liegt vorzugsweise in einem Bereich zwischen etwa O0C und etwa 500C; bevorzugt ist Zimmertemperatur. Fach beendigter Wasserstoffaufnähme wird das Reaktionsgemisch vom Katalysator getrennt und in üblicher Weise, z.B. wie oben angegeben, aufgearbeitet.
Das erhaltene [AR, 6R]-4-Hydroxy-2,2,6-trimethylcyclohexanon der Formel
III
ist eine Schliisselsubstanz für die Herstellung von optisch aktiven Garotinoiden, zum Beispiel für die Herstellung von:
-ß-Cryptoxanthin,
[3R, 31R]-Zeaxanthin, .
[3R]-Rubixanthin,
[3R]-ß-Citraurin und
[3R]-Reticulataxanthin.
60981 0/09SS
Die beispielhaft genannten optisch aktiven Carotinoide lassen sich in einfacher Weise auf in der Carotinoidchemie üblichem Wege durch Verknüpfen eines durch Kettenverlängerung aus dem Hydroxy keton der Formel III gewonnenen neuen C..„-, CL1-- oder C20-Bausteins mit einer dem gewünschten Produkt entsprechenden Kondensationskomponente herstellen.
Das [;5R]-ß-Cryptoxanthin der Formel
ist zum Beispiel durch Kondensieren eines [3R]-3-Hydro3^y-retinyltriarylphosphoniumhalogenids mit Retinal,das [3R, 3'R]-Zeaxanthin der Formel
IVb
zum Beispiel durch Kondensieren eines [3R]-3-Hydroxy~retinyltriarylphosphoniuinhalogenids mit [3R] -3-Hydroxy-retinal oder auch durch Kondensieren eines 4-£[4R]-4-Hydroxy-2,6,6-trimethyl-cyclohex-l-en-l-yl3-but-3-en--2-triarylphosphoniumhalogenids mit 4,9-Dimethyl-dodeca-2,4,6,8,10-pentaen-l,12-dial oder mit 4,9-Dimethyl-dodeca-2,4,8,lO-tetraen-8-in-l,12-dial gefolgt von Partialhydrierung des erhaltenen [3R,31R]-15,15'-Didehydrozeaxanthins zugänglich.
Das [3R]-Rubixanthin der Formel
609810/099S
kann z.B. dadurch, hergestellt werden, dass man [ 3R]-3-Hydroxyretinyl-triarylphosphoniumhalogenid mit γ-Retinal kondensiert,
Das [3R]-ß-Citraurin der Formel
lässt sich zum Beispiel dadurch herstellen, dass man ein [3R]-3-Hydroxy-retinyltriarylphosphoniumhalogenid mit 1,1-Diäthoxy-2,6-dimethyl-octa-2,4,6-trien-8-al _kondensiert und das erhaltene Acetal verseift.
Das [^Rl-Retieulataxanthin der Formel
ist zum Beispiel durch Kondensation von [3R]-ß-Citraurin mit Aceton gewiniibar.
Die für die vorstehend skizzierten Synthesen benötigten neu.en C20-Bausteine, nämlich das [ 3S-] -3-Hydroxy-retinyl-triarylphosphoniuiinhalogenid und das [3S-]-3-Hydroxy-retinal können, ausgehend von [4R., 6R]-4-Hydroxy-2,2,6-trimethy!cyclohexanon der Formel III zum Beispiel dadurch hergestellt werden, dass man:
6R]-4-Hydroxy~2,2,6-trime thy !-cyclohexanon der
Formel
,H
III
09 810/0995
mit But-3-in-2-ol umsetzt;
- das erhaltene 2-Hydroxy-4-([4'R, 6R]-l,4-dihydroxy-2,2,6-trimethyl-cyclohex-1-yl) -but-3-in der Formel
VIII
zu 2-Aeetoxy-4~([4R, 6R]-4-acetoxy-l-hydroxy-2,2,6-trimethylcy clohex-l-yl)-but-3-in der Formel
OCCH3
IX
acetyliert;
-das Diacetat zu 2-Acetoxy-4-([4R]-4-aeetoxy-2,6,6-trimethyl-cy clohex-1-en-l-yl)-but-3-in der Formel
H3C-C-O
dehydratisiert und die vorhandene Acetylenbindung zur Aethylenbindung hydriert;
- das erhaltene [3R]-3-Hydroxy-ß-ionol der Formel
XI
09810/0935
durch umsetzen mit einem Triarylphosphoniumhalogenid oder mit einem Triarylphosphin in Gegenwart einer Mineralsäure in das 4- ([4R] -4-Hydroxy-2,6,6-trimethyl-cyclohex-l-en-l-yl) -but-3-en-2-triarylphosphoniurahalogenid der Formel
P(Ar) 3® Hai9
XII
in der Ar Arylr z.B. Phenyl, und Hai Halogen, z.B. Brom, darstellt,
überführt und das Wittigsalz mit l-Acetoxy-3-methyl-hexa-2,4-dien-6-al zu [3R]-3-Hydroxy-retinyl-acetat der Formel
XIII
kondensiert und dieses
- entweder durch Umsetzen mit einem Triarylphosphoniumhalogenid oder mit einem Triarylphosphin in Gegenwart einer Mineralsäure in das [3R]-3-Hydroxy-retinyl-triarylphosphoniumhalogenid der Formel
P(Ar)®Hal®
XIV
in der Ar Aryl, z.B. Phenyl, und Hai Halogen, z.B. Brom, darstellt,
umwandelt,
- oder zu [3R]-3-Hydroxy-retinol der Formel
OH
xv
609810/:&$9.R
verseift und den erhaltenen Alkohol zu [3R]-3-Hydroxy-retinal der Formel
XVI
HO
oxidiert.
Der C,,-Baustein ist die obige Verbindung der Formel XII. Der C-^-Baustein kann z.B. gemäss dem nachstehenden Beispiel 13 hergestellt werden.
Von dem beispielhaft genannten, aus dem Hydroxyketon der Formel III herstellbaren, optisch aktiven Oarotinoiden nehmen das [3R]-ß-Cryptoxanthin und das [3R> 3'R]-Zeaxanthin eine Verzugstellung ein. Beide Verbindungen lassen sich, wie vorgängig beschrieben,dadurch herstellen, dass man das [4R, 6R]-4-Hydroxy-2,2,6-trimethy!-cyclohexanon der Formel III durch in der Carotinoidchemie übliche Kettenverlängerungsreaktionen in [3R]-ß-Cryptoxanthin oder [3R, 31R]-Zeaxanthin bzw. Derivate hiervon der allgemeinen Formel
in der die Substituenten R Wasserstoff, in R-Konfiguration stehendes Hydroxy oder eine durch Hydrolyse in R-Konfiguration stehendes Hydroxy überfahrbare Aether- oder Estergruppe darstellen, wobei mindestens einer der Substituenten R nicht Wasserstoff ist, überführt und vorhandene Aether- oder Estergruppen hydrolysiert,
609810/099S
Die vorstehend erwähnten Substituenten R sind laut Definition durch Hydrolyse in Hydroxy überführbare Aether- oder Estergruppen.
Durch Hydrolyse in Hydroxy überführbare Aethergruppen sind z.B. die Benzyloxygruppe oder niedere Alkoxy-niedere-Alkoxygruppen,wie die Methoxy-methoxy-, die a-Methoxy-a-methyl-äthoxy- oder die Tetrahydropyranyloxy-gruppe.
Durch Hydrolyse in Hydroxy überführbare Estergruppen sind z.B, Estergruppen, deren Säureanteil sich von einer niederen Alkancarbonsäure, einer niederen Alkandicarbonsäure, einer Aryl-niederen Alkancarbonsäure, der Phosphor- oder der Kohlensäure ableitet.
Die Ester lassen sich in einfacher Weise durch Umsetzen der Hydrosyverbindung mit den entsprechenden Säurehalogeniden ; oder Säureanhydriden herstellen; z.B. durch Behandeln mit ; Säurechloriden und -bromiden, mit Essigsäureanhydrid, oder mit OhlorformiatenjWie Trichloräthylchlorformiat.
Stellt R eine durch Hydrolyse in Hydroxy überführbare ;Aethergruppe dar, so kann diese durch Behandeln mit einer starken Mineralsäure, z.B. durch Einwirkung von Schwefelsäure oder Salzsäure, hydrolysiert werden.
Ist R eine durch Hydrolyse in Hydroxy überführbare Estergruppe, so kann diese sowohl durch Behandeln mit Säuren, als auch durch Einwirkung von Base in die freie Hydroxygruppe umgewandelt werden. Yon den Säuren eignen sich vornehmlich Mineralsäuren,wie die Schwefel- und Salzsäure, von den Basen zum Beispiel wässerige Alkalihydroxyde, insbesondere Katronlauge oder, aber bevorzugt, alkoholische Lösungen von Alkalihydroxiden, insbesondere Alkaliaikoholate, wie Hatriummethylat.
609810/099S
Das von den vorstehend genannten, optisch aktiven Carotinoiden an bevorzugter Stelle aufgeführte [3R, 31R]-Zeaxanthin
ist mit dem insbesondere im Mais vorkommenden natürlichen
Carotinoid identisch. Das [3R* 31R]-Zeaxanthin ist deshalb hervorragend für das Schönen und Färben von Nahrungsmitteln, Kosmetika und pharmazeutischen Präparaten brauchbar und besonders geeignet zum Pigmentieren von Eidottern und Färben von Fett
und Haut von Geflügel.
R 0 9 8 1 (1 / 0 9 3 5
* LW *
Beispiel 1
200 1 deionisiertes Wasser werden in einem 200 1 Umwurffermenter zusammen mit 5 kg Haushaltzucker sterilisiert und nach der Sterilisation auf j50°C abgekühlt. In dieser Zuckerlösung werden 10 kg Presshefe (Bäckereihefe) suspendiert und anschliessend 2 kg Ketoisophoron aufgelöst. Dieser Ansatz" wird während 36 Stunden bei konstant gehaltener Temperatur (30°C) mit einer Rührerdrehzahl von 800 U/min, gemischt und mit einer Luftflussrate von J52OO l/h belüftet. Der pH-Wert beträgt vor' . Beginn der Fermentation 6,6 und nach deren Beendigung 4,6. Zur Schaumbekämpfung werden nach 6 1/2 h 20 ml Polypropylenglykolmonobutyläther zugegeben. - Alle J> h werden eine 10 ml Probe mit Chloroform extrahiert, unter vermindertem Druck eingeengt und getrocknet, wieder in 10 ml Dioxan gelöst und gaschromatographisch analysiert. Die prozentuale Transformation von Ketoisophoron in dessen Dihydroderivat wird in Tabelle 1 in Abhängigkeit der Permentationszeit wiedergegeben (das erhaltene Dihydroderivat besteht zu etwa 95 - 97 $ aus dem gesuchten [6R]-2,2,6-Trimethyl-l,4-cyclohexandion).
Tabelle 1
Fermenta
tionszeit
In Stunden		 fo Transforma
tion		 Permenta
tionszeit
in Stunden		 io Transforma
tion
3 9 21 70
6 19 24 74
9 32' 27 79
12 45 30 80
15 55 33 82
18 63 ' 36 82
609810/0995
Nach Abbruch der Fermentation (jj6 Stunden) wird die fermentierte Brühe zentrifugiert. Wasserphase und Sediment werden getrennt aufgearbeitet.
Die Wasserphase (19O 1 + 5 1 Waschwasser) wird 5 mal mit je 6o 1 Methylenchlorid ausgerührt. Die Lösungsmittelphase wird abgetrennt, zweimal mit je 60 1 Wasser gewaschen und am Umlaufverdampfer auf etwa 15 1 eingeengt. Dieses Konzentrat wird mit 1,5 kg Na-SO^ entwässert, filtriert und unter vermindertem Druck bis zur Trockene eingeengt. Der Rückstand (1755 g) wird in 6 1 Diisopropyläther heiss gelöst, mit 80 g Aktivkohle entfärbt, über Diatcmeenerde-Polster filtriert und mit 1,8 1 heissem Diisopropyläther nachgewaschen. Von dieser Lösung werden 2,6 Diisopropyläther bei Normaldruck abdestilliert, so dass die Substanz in J-fächer Menge Diisopropyläther gelöst ist. Das Produkt wird über Nacht bei 5 C kristallisiert, abgenutscht, 2 mal mit je I5OO ml kaltem η-Hexan gewaschen und bei 40 G unter vermindertem Druck während I5 h getrocknet. Diese erste Kristallisation ergibt 1280 g optisch reines [6R]-2,2,6-Trimethyl-l,4-cyclohexandion (Schmelzpunkt 9I - 92°C). Die Mutterlauge enthält noch 447 S Substanz. Diese Substanz wird in der gleichen Menge η-Hexan aufgenommen, mit Diisopropyläther versetzt, bis die Lösung klar wird, über Nacht bei 50C kristallisiert, abgenutscht und 2 mal mit wenig kaltem η-Hexan gewaschen. Das Kristallisat wird unter vermindertem Druck bei 40°C getrocknet. Diese zweite Kristallisation ergibt 83,6 g Substanz mit einem Schmelzpunkt von 70 - 88°C. Nach dreimaligem Umkristallisieren mit der dreifachen Menge Diisopropyläther erhält man nochmals 4j g optisch reines [6R]-2,2,6-Trimethyl-l,4-cyclohexandion mit einem Schmelzpunkt von 90,5 - 91,50C.
Das Sediment (Nassgewicht ca. 7 kg) wird 2 mal mit je 70 1 Methylenchlorid "ausgerührt, die Filtrate 2 mal mit je 70 Wasser gewaschen, auf 5 1 eingeengt, mit 600 g Na^SO. getrocknet, filtriert und bis zur Trockene eingeengt.
609810/0995
Der Rückstand (82 g) wird in J5OO ml Diisopropyläther heiss gelöst, mit 4 g "Aktivkohle entfärbt, bei Normaldruck auf 250 ml eingeengt, über Nacht bei 5°C kristallisiert, abgenutscht, 2 mal mit wenig kaltem n-Hexan gewaschen und unter vermindertem Druck bei 40 C getrocknet. Auf diese Weise werden nochmals 40 g optisch reines [6R]-2,2,6-Trimethyl-l,4-cycloh exandion gewonnen (Schmelzpunkt: 90,5 - 91,5°C).
Die optische Reinheit des Produktes wird durch NMR-Untersuchungen mit chiralen Shiftreagenzien nachgewiesen.
Die Gesamtausbeute an optisch reinem [6R]-2,2,6-Trimethyl-1,4-eye loh exandion "beträgt 1363 g. Bezogen auf das eingesetzte Edukt (Ketoisophoron) ergibt dies eine relative Ausbeute von
Das [6R]-2,2,6-Trimethyl-l,4-cyclohexandion zeigt einen stark negativen Cotton-Effekt und weist eine spezifische Drehung [α] von -2650 auf (gemessen in Methanol; C = 0,4 %).
Beispiel 2
Drei an verschiedenen Stellen entnommene Erdproben resp. einige Tropfen Rheinwasser werden einzeln in je 50 ml sterilisiertes Anzucht-Medium der folgenden Zusammensetzung eingeimpft:
3,7 g/l
4 7,0 g/l
Yeast-Extract (Difco) 10,0 g/l D(+)-Glucose (Monohydrat) 20,0 g/l
Die Ansätze werden auf einer Schütte !maschine während 23 h bei einer Temperatur von 300C bebrütet. Dann wird jedem Ansatz nochmals 0,5 g D(+)-Glucose (Monohydrat) (10 g/l) sowie 0,05 g Ketoisoph-oron (1 g/l) zugesetzt und die Bebrütung unter
-SQ 9:8 10/0995
unveränderten Bedingungen fortgesetzt. Nach 7 Tagen wird eine 10 ml Probe mit Chloroform extrahiert, unter vermindertem Druck eingeengt und getrocknet. Der Rückstand wird in 1 ml Dioxan aufgenommen und gaschromatographisch analysiert. Die prozentuale Transformation von Ketoisophoron in dessen Dihydroderivat wird in Tabelle 2 wiedergegeben, wobei das erhaltene Dihydroderivat, ähnlich wie in Beispiel 1, vorwiegend aus dem gesuchten [6R]-2,2,6-Trimethyl-l,2i-cyclohexandion besteht.
Tabelle 2
Mikroorganismen aus: fo Transformation
Brdprobe 1
Erdprobe 2
Erdprobe 3
Rheinwasser		 62,1
45,8
71,8
25,2
Beispiel 3
In einem sauberen, jedoch nicht sterilisierten Kleinfermenter werden zwei Transformationsexperimente A und B mit Ketoisophoron als Substrat durchgeführt. Der Fermenter wird mit folgenden Substanzen beschickt:
609810/Ö995
■■'*?■."-: ir
Tabelle 3
Substanz Experiment A Experiment B
Entionisiertes Wasser
(nicht steril)		 4000 ml 3920 ml
Kristalliner Zucker 80 g 40 g
Presshefe 80 g 80 g
Ketoisophoron 40 g 48 g
609810/0995
Die Transformationen werden unter folgenden Bedingungen durchgeführt:
Experiment A:
Temperatur: Belüftung:
Bührerdrehzahl: pH:
Fermentationszeit:
30°
Oberflächenbelüftung, d.h. die Zuluft wird in den G-asraum oberhalb der Brühe eingeleitet. Luftfluss 240 l/h.
1000 U/min. 3,8 - 3,9
77 h
Experiment B:
Temperatur: Belüftung:
Rührerdrehzahl: pH:
Fermentationszeit:
300C
Durchflussbelüftung, d.h. die Zuluft wird unterhalb des Bührpropellers in die Brühe eingeleitet. Luftfluss etwa 10 l/h.
1000 U/min. 3,6 - 4,0
142 h
Nach einer Fermentationszeit von 48 h werden in Experiment B nochmals 40 g Zucker und 80 g Presshefe zugesetzt.
Der Verlauf der Fermentationen A und B wird durch gaschromatographische Analysen der Chloroform-Extrakte von 5 ml-
Proben überwacht. Die prozentuale Transformation von Ketoisophoron in dessen Dihydroderivat ist nach Experiment A 84 % und nach Experiment B 82 %, wobei das erhaltene Dihydroderivat, ähnlich wie in Beispiel 1, vorwiegend aus dem gesuchten [6r]-2,2,6-Trimethyl-lJ4,-eyclohexandion besteht.
809810/0995
In beiden Ansätzen wird das Fermentationsprodukt folgendermassen isoliert:
Die unfiltrierte Brühe wird mit dem dreifachen Volumen Methylenchlorid zweimal extrahiert. Die organische Phase wird mit NapSOj, getrocknet und unter vermindertem Druck eingeengt. Das kristalline Rohprodukt wird in dem fünffachen Volumen Benzol gelöst, über die dreifache Menge Kieselgel perkoliert und wieder unter vermindertem Druck eingeengt. Der farblose Rückstand wird im fünffachen Volumen η-Hexan heiss gelöst und über Nacht bei Raumtemperatur kristallisiert. Nach Absaugen des Lösungsmittels und Trocknen der Kristalle .unter vermindertem Druck bei 40 C wird das optisch reine [6R]-2,2j6-Trimethyl-l,4-cyclohexandion gewonnen.
Die optische Reinheit wird durch NMR-Untersuchungen mit chiralen Shiftreagenzien nachgewiesen.
Aus Experiment A werden 17,5 g, aus Experiment B 27,8 g reines [6R]-2J2,6~Trimethyl-l,4-cyclohexandion mit einem Schmelzpunkt von 90 - 92°C isoliert. Dementsprechend betragen die relativen Nettoausbeuten (Produktmenge bezogen auf das eingesetzte Edukt) 43 % resp. 58 %.
609810/0995
Beispiel 4
In einem Laborfermenter (Arbeitsvolumen: 5 1) und einem grossen Umwurffermenter (Arbeitsvolumen: 160 1) wird die Transformation von Ketoisophoron mit halbkontinuierlicher Eduktzugabe bei einer Temperatur von 20 C durchgeführt. Die beiden Fermenter werden ohne Sterilisation mit 4,75 1 resp. 150 1 deionisiertem Wasser beschickt, in dem 250 g resp. 8 kg Presshefe suspendiert werden. Der 5 1-Fermenter wird durch Einleiten eines Luftstromes von 360 l/h in den Gasraum oberhalb der Brühe belüftet und mit einem Blattrührer bei 1100 U/min gemischt. Bei dem 160 1-Fermenter wird ein Luftstrom von 3200 l/h in die Gärbrühe eingeleitet und mit dem Umwurfsystem bei einer Rührerdrehzahl von 800 U/min gemischt. Ketoisophoron und Zucker werden gemäss der folgenden Tabelle zugesetzt:
5 1 - Fermenter Zeit Ketoisophoron Zucker 160 1 - Fermenter Zeit Ketoisophoron Zucker
0 h 50 g 125 g 0 h 1,6 kg 4,0 kg
48 h 50 g 46 h 0,8 kg 0.8 kg
78 h 25 g 70 h 0,8 kg 0,8 kg
94 h 25 g 50 g 94 h 0,8 kg
102 h 25 g 118 h 0,8 kg
126 h 25 g 146 h 0,8 kg 1,6 kg
149 h 25 g 170 h 0,8 kg
168 h 25 g 50 g 194 h 0,8 kg
192 h 25 g 218 h 0,8 kg 1,6 kg
216 h 25 g 242 h 0,8 kg
243 h 25 g 286 h 0,8 kg
. 267 h 25 g 50 g 310 h 1,6 kg
291 h 25 g
335 h 25 g
358 h 50 g
Total
eingesetzt		 400 g 325 g Total
eingesetzt		 9,6 kg 10,4 kg
bfi 9810/0995
Beim 5 1-Fermenter werden somit bei einem Zuckerverbrauch von 65 g/l total 80 g Ketoisophoron pro Liter eingesetzt. Die Fermentationszeit beträgt 17 Tage (406 h). Im 160 1-Fermenter werden bei einer Fermentationszeit von 16 Tagen (384 h) 65 g/l Zucker und 60 g/l Ketoisophoron eingesetzt. Zur Schaumbekämpfung werden nach 126 h Fermentationszeit 16 ml Polypropylenglykolmonobutyläther zugesetzt. Der Verlauf der Transformationsreaktion wird durch regelmässige gaschromatographische Analyse der eingeengten Chloroform-Extrakte von 5 ml-Proben verfolgt. Das Dihydroderivat beginnt bei Konzentrationen oberhalb von 10 g/l auszukristallisieren. Nach Beendigung der Fermentation enthalten die Chloroform-Extrakte aus dem 5 1-Fermenter 93% und aus dem 160 1-Fermenter 87% von dem gewünschten Dihydroderivat. Das Produkt aus dem 5 1-Fermenter wird wie folgt isoliert:
Die Gärbrühe wird auf 11 C abgekühlt und das auskristallisierte Produkt mit einem groben Filter abgetrennt. Auf dem Filter wird auch ein Teil des Mycels zurückgehalten. Der Rückstand und das Filtrat werden mit der 3-fachen Menge Methylenchlorid zweimal extrahiert. Die organische Phase wird mit Na3SO4 getrocknet und unter vermindertem Druck eingeengt. Der kristalline Rohextrakt wird aus Isopropyläther rekristallisiert. Aus dem Filterrückstand werden 257,3 g optisch reines Produkt (Schmelzpunkt 91-93 C) isoliert. Aus dem Filtrat gewinnt man 30,5 g und aus der Mutterlauge nochmals 15,3 g optisch reines Produkt (Schmelzpunkt 91-93°C). Die optische Reinheit konnte durch NMR-Üntersuchungen unter Zusatz von Eu (HFC)3 als Shift-Reagens und durch Messung der optischen Drehung nachgewiesen werden. Die gesamte Ausbeute an [6R]-2,2,6-Trimethyl-l,4-cyclohexandion beträgt 303,1 g (75,8% bezogen auf das eingesetzte Edukt).
Das Produkt aus dem 160 1-Fermenter wird folgendermassen isoliert:
£09810/09-95
Die Brühe wird auf ca. 1O°C gekühlt, mit 5 kg Diatomeenerde vermischt und anschliessend zentrifugiert. Der Fermenter wird mit 20 1 Waschwasser nachgespült. Das Sediment (kristallines Produkt und Mycel) wird viermal mit je 50 1 Methylenchlorid extrahiert. Die organische Phase wird anschliessend als Extraktionsmittel für den üeberstand verwendet (1. Extraktion: 100 1, 2. und 3. je 50 1), abgetrennt, zweimal mit je 30 1 Wasser gewaschen, am Umlaufverdampfer bis auf ca. 20 1 eingeengt, mit Na0SO. getrocknet und unter vermindertem Druck bis zur Gewichtskonstanz eingeengt. Der auf diese Weise resultierende kristalline Rohextrakt wird mit 24 1 Diisopropyläther heiss gelöst, mit 200 g Aktivkohle entfärbt, über Diatomeenerde-Polster filtriert und über Nacht bei 5 C umkristallisiert. Das Kristallisat wird abgenutscht, zweimal mit je 10 1 kaltem Hexan (0 C) gewaschen und unter vermindertem Druck bei 30 C getrocknet. Auf diese Weise gewinnt man 6250 g optisch reines [6R]-2,2,6-Trimethy1-1,4-cyclohexandion (Schmelzpunkt: 91-92 C). Die Mutterlauge wird bis auf ein Volumen von ca. 3 1 eingeengt und die darin noch enthaltene Substanz über Nacht bei 5 C auskristallisiert. Das Kristallisat wird wiederum abgenutscht, zweimal mit 500 ml kaltem Hexan gewaschen und unter reduziertem Druck bei 35 C getrocknet. Es resultieren 442 g Produkt mit einem Schmelzpunkt von 88-89°C. Das Produkt wird nochmals aus 1,3 1 Isopropyläther umkristallisiert (über Nacht bei 5 C), zweimal mit je 500 ml kaltem Hexan gewaschen und bei 35 C unter vermindertem Druck getrocknet. Daraus ergeben sich 399 g optisch reines [6R]-2,2,6-Trimethyl-1,4-cyclohexandion mit einem Schmelzpunkt von 90,5-91,5 C. Die gesamte Ausbeute an optisch reinem Produkt beträgt demnach 6649 g (69,3% der eingesetzten Substrat-Menge). Die optische Reinheit wurde wiederum durch NMR-Untersuchungen unter Zusatz von Eu(HFC)3 bestätigt.
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Beispiel
Auf ihre Fähigkeit, Ketoisophoron zu transformieren, werden 99 verschiedene Mikroorganismen getestet, die aus folgenden Gruppen ausgewählt werden:
A) Eukaryonten
1) Hefen der Gattungen:
Candida Kloeckera
Ehodotorula Saecharomyces Torula Torulopsis
2) Pilze der G-attungen:
Aspergillus
Cunninghamella
Curvularia
Cylindro carpon
Fusarium
Bypomyces
Mucor
Feurospora
Penicillium
Rhizopus
Tri cho t h e c ium
809810/0995
B) Prokaryonten
1) Gram-positive Bakterien der G-attungen;-.
Arthrobacter (Corynebacterium)
Bacillus
Lactobacillus
Micrococcus
Propionibacterium
Pediococcus
Staphylococcus
Streptococcus
Sarcina
2) G-ram-negative Bakterien der G-attungen:
Acetobacter
Acetomonas
Aerobacter
Alcaligenes
Azotobacter
Escherichia
Plavobacter
Zlebsiella
Pseudomonas
Proteus
Salmonella
Serratia
Vibrio
3) Mycelbildende Bakterien (Actinomyceten) der G-attun^en:
Actinomyces My cobacterium Nocardia Streptomyces Proactinomyces
■■ ii μ B 1 0 / 0 9 =1 S
Die Mikroorganismen werden unter Anwendung der üblichen mikrobiologischen Arbeitstechnik in 50 ml eines komplexen Anzuchtmediums eingeimpft und auf einer Schütte!maschine bei 300C während 48 -72 h bebrütet. Das Medium ist wie folgt zusammengesetzt:
3,7 g/l
24 7,0 g/l
Yeast-Extract (Difco) 10,0 g/l
D (+)-Glucose (Monohydrat) 20,0 g/l
Nach 48-72 Stunden Bebrütungszeit werden in jedem 50 ml-Ansatz nachmals 0,5 g D (+)-Glucose (Monohydrat) (10 g/l) sowie 0,05 g Ketoisophoron (l g/l) zugegeben und die Bebrütung unter gleichen Bedingungen eine Woche lang fortgesetzt. Nach einem Tag und nach 7 Tagen werden je 10 ml der Zellsuspension aller Ansätze zweimal mit Chloroform extrahiert, die organische Phase unter vermindertem Druck bei 4o°C eingeengt und getrocknet. Der Rückstand wird in 1 ml Dioxan aufgenommen und gaschromatographisch analysiert. Wie aus der nachstehenden Tabelle 4 ersichtlich, sind sämtliche Mikroorganismen befähigt, das Ketoisophoron in dessen Dihydroderivat umzuwandeln. Das erhaltene Dihydroderivat besteht, ähnlich wie in Beispiel 1, vorwiegend aus dem gesuchten [6r]-2,2,6-Trimethyl-l,4-eyclohexandion, welches in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 oder 4 isoliert werden kann. In der Tabelle 4 bedeuten
+ 0,1 - 10 fo Transformation
++ 10,1 - 30 ^ Transformation
+++ 30,1 - 50 fo Transformation
++++ ' 50,1 - 70 ?δ Transformation
+++++ über 70 io Transformation
von Ketoisophoron in dessen Dihydroderivat.
K09810/Ö99S
Tabelle
ο co 00 _» O
co co
ΗΕΙΈΝ Transformation 1 Tag 7 Tage
Nr. Mikro Organismus +++
+++
-H-
I I M + ,-
I I 1 11"
+++
++
++++
1111
-H-
++
++++
+++
+
+++		 +
+
|,I ti I
ι ι ι, ι ι
TT ITI
+ 1111
+
+
11 ι·ι ι
++++
+
++
ι ι ι ι
+
+
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15		 Candida albicans
" guillermondii
l! utilis
Kloeckera brevis . Stamm 1
" "brevis Stamm 2
Rhodotorula sp.
" rotundata
Saccharomyces carlsbergensis
11 cerevisiae Stamm 1
" " Stamm 2
" " Stamm 3
" cer. ellipsoides
Torula sp.
Torulopsis apioola
11 rotundata
Tabelle 4■(Ports.)
CD CD OO
O "-V O CO CO in
PILZE Nr. Mikroorganismus Transformation 7 Tage
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32		 Aspergillus clavatus
" fischeri
" ' flavus
" fumigatus Pres.
11 öchraceus
11 sp.
11 wentii ¥ehmer
Cunninghamella blakesleeana (Lendner)
Cur.vularia lunata (Wakker Boedijn)
Cylindrocarpon. radicicola
Fusarium culraorum
" solani
Hypomyces rosellus (Dactylium dendroides)
Mucor circinelloides
" . corymbifer (Absidia lich.th.eimi)
" griseo-cyanus
11 hiemalis Wehm.er		 1 Tag ++
+++
++++
+
1 I 1 I
+
++++
++
+++
I! I
TTT
++++
++++
++
++
++++
+
++
+ 1111
+++
11,11
++
++"
++
+++
++
+
+++
t t I t . I
■in ι r
++
+
++++
+++
ι ι .τ ,ι.
++++
I U)
um CO
O CD
Tabelle 4 (Starts.)
Έτ. PILZE (Ports.) Transformation 7 Tage
53 Mikroorganismus 1 Tag +++
54 Mug or parasitious ++++ +
ί—> 55
56		 " spinosus ++ +
+++
!981I 57 " subtilissimus
Neurospora crassa		 ++++
Il I I		 -H-
Ζ3 58 Penioillium brevi-compactum +++++ +
O
CQ 		59 ." digitatum + +++
-O
in 		40 " frequentans +++ ++
41 " griseofulvin + +
42 " notatum ++ ++
43 " novae-zeelandiae ++++ +
44 " viride ++ +++
45 Rhizopus arrhizus JjJJJ1,
111 Il 		TT ι I T
46 " nigricans Ehrenterg +++++ +++
47 " ' circinans (Rhizopus reflexus Bain) lilt
ι ι -1 ι 		+
48 " circinans v. Tiegheim ++++ +
Trichothecium roseum +
Tabelle 4 (Ports.)
CiD CO
Gram-positive BAKTERIEN Nr. Mikroorganismus Transformation 7 Tage
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63		 Arthrobacter simplex (Corynebact. simpl.)
Bacillus megaterium
" sphaericus . .
" subtilis
Lactobacillus casei riiamnosus
" fermenti
" leichmannii
Micrococcus lysodeikticus
Propionibacterium shermanii
Pediococcus cerevisiae
Staphylococcus albus
" aureus
Streptococcus faecalis
" x lactis
Sarcina lutea		 1 Tag ++ ■
till
I 1"Il
++
+++++
+
■ +
++
+++++
11111
+
+ .
+
+
+
-H-
+
■++
+ ■
4++
+
+
+
+
++
+
+
+
+ ■
+
+
O •C73
Tabelle 4 (Ports.)
er? ο CD GO
CO CO
Gram-negative BAKTERIEN Nr. Milcr o organi smus Transformation 7 Tage
64
65
66
61
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82 		Acetobacter aceti
" suboxydans Stamm 1
11 ' " Stamm 2
Acetomonas melanogena
" oxydans
Aerobacter aerogenea
Alealigenes faecalis
Azotobacter agilis
" indicus
Escherichia coIi
KLavobacter de hydro ge nans
Klebsiella pneumonias .
Pseudomonas fluorescens
" saccharophila
" testosteroni
Proteus vulgaris
Sa.']jnonella typhimurium
Serratia marcescens
Vi brio metschnikovii . -		 1 Tag ++
-H-++
++
++
1 I 11 +
++++
++++
++++
++++
++
+
++++
+++
++
++++
+++++
I 1 1 I
+++
++++
-H-
I 1 I I
-H-
+
11 I 1 +
++
++
++
++
-H-
+
-H-
+
-H-
-H-
+++
++
++
-H-
I OJ
cn U)
O CD
Tabelle 4 (Ports.)
Nr. . ACTINOMTOETEN (mycelbildende Bakterien) Transformation 7 Tage
83 Mikroorganismus ++
84 Actinomyces cellulosae 1 Tag +++
85 Mycobacterium butyricum + +++
86 " phlei +++ ++
CD
r rs 		87 tt It ++ +++ ■
QO 88 ". rhodochrous ++ +
O 89 " thamnopheos +++ +
O 90 Nocardia asteroides + + Mil
CO
co		 91 " brasiliensis till ++
cn 92 " opaca ++ +++
• 93 Streptomyces albus (Nocardia rangoonensis) ++ +
94 " fradiae ++ +++
95 " gelaticus Waksman + ++
96 " ■ lavendulae ++ +
97 " rimosus ++ +
' 98 " venezuelae . ++ "Γ ·
99 Proactinoniyces restrictus Turfitt(Noc. rest.) + ++
11 roseus +
++
O CD O
Beispiel 6
In einem mit Thermometer, Rührer, Begasungsaufsatz und Chlorcalciumrohr versehenen Vierhalskolben wird in einer Argonatmosphäre eine Lösung von 20 g (130 mMol) [6R]-2,2,6-Trimethyl-l,4-cyclohexandion in 1550 ml einer Mischung von n-Hexan und Benzol im Volumenverhältnis 7:3 auf -5°C gekühlt. Der Begasungsaufsatz wird entfernt und durch einen Tropftrichter ersetzt. Die gekühlte Lösung wird unter starkem Rühren innerhalb etwa 4 Minuten mit 173 ml einer 0,81 M Lösung von Triisobutylaluminium in Toluol (140 mMol) in der Weise durch den Tropftrichter versetzt, dass die Innentemperatur zwischen -4 C und 0°C erhalten bleibt. Das Reaktionsgemisch wird dain mit 1085 ml 5$iger wässriger Salzsäure vermischt. Die beiden Phasen werden nach etwa 30 Minuten voneinander getrennt und die wässrige Phase mit Methylenchlorü extrahiert. Die vereinigten organischen Phasen werden, mit Wasser neutral gewaschen, über Natriumsulfat getrocknet und unter vermindertem Druck eingedampft. Man erhält 18,7 g eines gelben OeIs, das gemäss Gaschromatogramm zu 6,3^ aus trans-4-Hydroxy-6-methyl-Produkt besteht. Nach chromatographischer Reinigung dieses OeIs an Kieselgel (0,06-0,2 mm) mit n-Hexan/ Aether 80/20 als Eluierungsmittel erhält man 11,6 g eines Produkts, das nach zweimaliger Umkristallisation aus n-Hexan/.Diisopropylather bei -700C 10,0 g (50 %) [4R, 6R]-4-Hydroxy-2,2,6-trimethylcyclohexanon als farblose Kristalle vom Schmelzpunkt 49-5O0C liefert.
Die optische Reinheit des Produktes wird durch NMR-Untersuchungen mit chiralen Shiftreagenzien nachgewiesen.
Anstelle von Triisobuty!aluminium kann mit dem gleichen Ergebnis Isobutylaluminiumdichlorid verwendet werden.
Beispiel 7 Eine Aufschlämmung von 50 g Raney-Uickel in 200 m±
■■..:■■■■■ - ;■:, ' --y ■ ■ ■ _ 40 >
Methanol wird in einem Rundkolben unter Rühren mit 65 ml Eisessig versetzt,. Nach Zugabe von 10 g (65 mMol) [6R]-2,2,6-Trimethyl-1,4-cyclohexandion in 300 ml Methanol wird unter kräftigem Schütteln Wasserstoffgas bei Zimmertemperatur eingeleitet. Nach 13-stündiger Hydrierung (Wasserstoffaufnähme 955 ml) wird das Reaktionsprodukt vom Katalysator getrennt, mit Natriumbicarbonat neutralisiert und mit Methylenchlorid extrahiert. Man erhält ein gelbes OeI, das gemäss Gaschromatogramm zu 81% aus trans-4-Hydroxy-6-methyl-Produkt besteht. Das transProdukt besteht gemäss NMR (Untersuchung mit chiralen Shiftreagenzien) zu 67% aus [4R,6R] --l-Hydroxy^^e-trimethylcyclohexanon. Das OeI wird in der in Beispiel 8 angegebenen Weise aufgearbeitet. Man erhält [4R,6R]-4-Hydroxy-2,2,6-trimethylcyclohexanon, das mit der nach Beispiel 8 hergestellten Verbindung identisch ist.
Beispiel 8
Eine Auf schlänmurLg von 30 g Raney-Nickel in 150 ml Aether wird in einem Rundkolben mit 10 g (65 mMol) [6 R]-2,2,6-Trimethyl-1,4—cyclohexandion in 150 ml Aether versetzt. Nun wird unter kräftigem Schütteln Wasserstoffgas bei Zimmertemperatur eingeleitet, Nach. 45-minütiger Hydrierung (Wasserstoffaufnahme 1160 ml) wird das Reaktionsprodukt vom Katalysator getrennt und der Katalysator mit 200 ml Aether gewaschen. Die Aetherphase wird unter vermindertem Druck eingedampft. Man erhält 10 g eines gelben OeIs, das gemäss G-aschromatograrnm zu 63 f° aus trans-4-Hydroxy-6-methyl-Produkt besteht. Nach chromatographischer Reinigung dieses OeIs an Kieselgel (0,06-0,2 mm) mit n-Hexan/ · Aether 80/20 als Eluierungsmittel erhält man 4,65 g eines Produkts, das nach zweimaliger umkristallisation aus η-Hexan/ Diisopropyläther bei -700C 3,0 g (30#) [4 R, 6 R]-4-Hydroxy-2,2,6-trimethylcyclohexanon als farblose Kristalle vom Schmelzpunkt
49-5O0C liefert.
609810/099 5
Die optische Reinheit des Produktes wird durch NMR-üntersuchungen mit chiralen Shiftreagenzien nachgewiesen.
Beispiel 9
In einem mit Thermometer, Rührer, Begasungsaufsatz und Chlorcalciumrohr versehenen 10 1 Sulfierkolben wird in einer Argonatmosphäre eine Lösung von 120 g (778 mMol) [6R]-2,2,6-Trimethyl-l,4-cyclohexandion in 4680 ml Toluol auf -40 C gekühlt. Die durch partielle Kristallisation entstandene Suspension wird nun unter fortgesetztem Rühren und Belassen des Kühlbades innerhalb < 20 Sekunden mit 1080 ml einer 20%igen Lösung von Triisobutylaluminium in Toluol (1090 mMol) versetzt. Die dabei um ca. 22 C ansteigende Innentemperatur wird sofort durch andauernde Kühlung (etwa 4 Min.) wieder auf -40 C gesenkt. Das Reaktionsgemisch wird noch während 80 Minuten bei -40+2 C belassen und dann innerhalb von 30 Sekunden mit 1344 ml l0%iger Salzsäure (4160 mMol) versetzt. Das Zweiphasengemisch wird noch 30 Minuten ohne weitere Kühlung gerührt und dann in ein 15 1-Ausrührgefäss gespült. Es wird in 3 Extraktionsschritten mit total 2800 ml Methylenchlorid extrahiert^ die organischen Phasen mit Wasser neutral gewaschen, vereinigt, über Natriumsulfat getrocknet und unter vermindertem Druck eingedampft. Man erhält 119,2 g eines gelben Oeles, das gemäss Gaschromatogramm zu 66,7% aus trans-4-Hydroxy-6-methyl-Produkt besteht. (18% Ausgangsmaterial liegen in unveränderter Form vor und können je nach Reinisolierungsverfahren recyclisiert werden.) Nach chromatographischer Reinigung dieses OeIs an Kieselgel (0,06-0,2 mm) mit n-Hexan/Aether 70/30 als Eluierungsmittel erhält man 79 g eines Produktes, das nach zweimaliger Umkristallisation aus n-Hexan/Diisopropylather bei -45°C 64 g (53%) [4R,6R]-4-Hydroxy-2,2,6-trimethyl-cyclohexanon als farblose Kristalle vom Schmelzpunkt 49-5O°C liefert.
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Beispiel 10
9,8 g [4R,6R]-4-Hydroxy-2,2,ö-trimethyl-cyclohexanon werden in 6,8 g Isopropenylmethylather gelöst. Die Lösung wird in der Kälte mit 4 Tropfen einer l%igen methanolischen Lösung von p-Toluolsulfonsäure versetzt, danach durch Zugabe von Triäthylamin neutralisiert und anschliessend unter vermindertem Druck eingedampft. Das erhaltene [4R,4' R] -4 ,4 ' (Isopropylidendioxy)-bis-([6R] -2,2,6-trimethylcyclohexanon) schmilzt nach dem Umkristallisieren aus Hexan bei 109-111 C.
Eine .in üblicher Weise aus 18,2 g Magnesium, 81,8 g Aethylbromid und 200 ml Tetrahydrofuran bereitete Lösung von Aethylmagnesiumbromid in Tetrahydrofuran wird tropfenweise bei Raumtemperatur innerhalb von 30 Minuten mit 26,6 g But-3-in-2--ol in 75 ml Tetrahydrofuran versetzt. Das Reaktionsgemisch wird 2 Stunden unter Rückflussbedingungen gerührt und anschliessend tropfenweise mit einer lösung von 11,1 g [4 R, 4Έ-3—4,4f (Isopropylidendioxy)bis-( [6 R]-2 ,2,6-trimethylcyclohexanon) in 75 ml Tetrahydrofuran versetzt. Das Reaktionsgemische wird 12 Stunden unter Rückflussbedingungen gerührt, anschliessend durch Zugabe von 1 η' Schwefelsäure angesäuert, danach mit Kochsalz gesättigt und mit Aether extrahiert. Der Aetherextrakt wird mit einer wässerigen Kochsalzlösung neutral gewaschen, über Natriumsulfat getrocknet und unter vermindertem Druck eingedampft. Das erhaltene, ölige 4-j[4 R, 6 R]-1,4-Dihydroxy-2,2,6-trimethylcyclQtb.ex-l-ylJ-but-3-in-2-ol wird anschliessend durch Behandeln mit Essigsäureanhydrid in Gegenwart von Pyridin acetyliert. Das erhaltene, ölige 2-Acetoxy-4-j[4 R, 6 R]-I-hydroxy-4-acetoxy-2,2, ö-trimethyl-cyclohex-l-yli-but-^-in wird durch Adsorption an Kieselgel (Blutionsmittel: n-Hexan/Aether 3:2) gereinigt.
609810/0995
8,6 g 2-Acetoxy-4-f[4 R,6 R]-l-hydroxy-4-acetoxy-2,2,6-trimethyl-cyclohex-1-ylj-but-3-in werden in einem Gemisch aus 53.5 ml Pyridin und 22 ml Phosphoroxychlorid gelöst und 18 Stunden auf 100° erhitzt. Das Reaktionsgemisch wird danach abgekühlt und in Eis/Wasser eingetragen. Das Gemisch wird mit Aether extrahiert, der Aetherextrakt wird mit Wasser und 1 η Schwefelsäure neutral gewaschen, über Natriumsulfat getrocknet und unter vermindertem Druck eingedampft. Das zurückbleibende ölige 2-Acetoxy-4- F[4 R]-4-Acetoxy-2,6, ö-trimethylcyclohex-l-en-l-yl] -but-3-in wird durch Adsorption an Kieselgel (Elutionsmittel: Hexan/Aether 4:1) gereinigt.
4,0g 2-Acetoxy-4-j[4R]-4-Acetoxy-2,6,6 -trimethyleyclohex-1-en-l-ylj-but-3-in werden in 50 ml abs. Tetrahydrofuran gelöst. Die Lösung wird unter Rühren bei Raumtemperatur zu einer Suspension von 2,4 g Lithiumaluminiiimhydrid in 180 ml Tetrahydrofuran getropft und 12 Stunden unter Rückflussbedingungen erhitzt. Das .Reaktionsgemisch wird gekühlt, nacheinander mit wasserhaltigem Aether und einer wässerigen Ammoniumchloridlösung versetzt, danach mit Kochsalz gesättigt und erschöpfend mit Aether extrahiert. Der Aetherextrakt wird neutral gewaschen, getrocknet und eingedampft. Das zurückbleibende ölige 4-[[[4R]-4-Hydroxy-2,6,6-trimethyl-cyclohex-l-en-l-ylj-but-3-en-2-ol
J_[3R]-3-Hydroxy-ß-ionolj wird durch Adsorption an Kieselgel
(Elutionsmittel: [Hexan/Aether l:l]) gereinigt.
2,1 g [3R]-3-Hydroxy-ß-ionol werden in 50 ml absolutem Methanol gelöst. Die Lösung wird nach Zugabe von 3,43 g Triphenylphosphinhydrobromid 12 Stunden bei Raumtemperatur gerührt. Das Lösungsmittel wird anschliessend unter vermindertem Druck eingedampft. Der Rückstand wird in 80^igem wässerigen Isopropanol gelöst und 2 mal mit Hexan ausgeschüttelt. Die Isopropano!phase wird unter vermindertem Druck eingedampft. Der Rückstand wird in Methylenchlorid gelöst, über Natriumsulfat getrocknet und unter vermindertem Druck eingedampft. Das zurückbleibende 4-["[4R]-4-Hydroxy-2,6,e-trimethyl-cyclohex-l-en-l-yll -but-J-fin-P phocphoniurnbromid wird wie folgt weiter verarbeitet:
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16,05 g 4- L[4R]-4-Hydroxy-2,6,6-trimethyl-cyclohez-l-enl_y]llDUt-3-en-2-triph©nylphosphoniuiabromid und 5,39 g 6-Acetoxy-4-methyl-hexa-'2,4-dlen-l-al werden in 100 ml Isopropanol gelöst. Die Lösung wird bei -35 C unter Rühren tropfenweise mit einer Lösung von 2,09 g 86$igem Kaliumhydroxyd in 1,5 ml Wasser versetzt. Die Irmentempemtur steigt dabei auf -2O0C. Das Reaktionsgemisch wird anschliees&ad mit 100 ml kaltem tiefsiedendem Petroläther verdünnt und in ein Gemisch aus 100 ml tief siedender Petroläther und 100 ml Eiswasser eingetragen. Die sich abscheidende Petrolätherphase wird erschöpfend mit insgesamt 120 ml Methanol/Wasser [80:2ö] gewaschen, danach über Natriumsulfat getrocknet und unter vermindertem Druck eitagedampft. Das zurückbleibende [3R]-3-Hydroxyretinylacetat, das aus etwa 73$ 9-eis-und etwa 27$ all-trans-[3R]~3-Hydroxy~retinylacetat besteht, kann z.B. nach einer der folgenden,Methoden a) und b) isomerisiert werden.
a) 3 g des 9-eis/all-trans-[3R]-3-Hydroxy-retinylacetat-Isomerengemisches werden in 15 ml Acetonitril gelöst. Nach Zugabe von 6 g PdO/BaSO.-Katalysator mit 0,5% Pd auf dem Träger wird unter Rühren 1 Stunde bei 700C erhitzt. Nach Erkalten des Reaktionsgemisches wird der Katalysator abfiltriert und das Filtrat im Vakuum eingedampft. Das dabei erhaltene Isomerengemisch besteht aus etwa 74$ all-trans- und etwa 26fo 9-cis-[3R]-3-Hydroxy-retinylacetät.
b) 3*2 g des S-cis/all-trans-^Rl^-Hydroxy-retinylaeetat-■Isomerengemisch.es werden in 6,5 ml Acetontril gelöst. Nach Zugabe von 30 mg Pd(CgHcCN)2 Cl2 und 0 ,03 ml Triäthylamin wird das Reaktionsgemisch 1 Stunde bei 65° gerührt. Nach dem Abkühlen
wird mit 10 ml Wasser verdünnt und mit Aether extrahiert. Der Aetherextrakt wird mit Wasser gewaschen, getrocknet und eingedampft. Das dabei erhaltene Isomerengemisch besteht aus etwa all-trans- und etwa 22$ 9-cis-[3R]-3-Hydroxy-retinylacetat.
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Das nach a) oder b) erhaltene Isomerengemisch kann durch Kristallisation in üblicher Weise zur Erhöhung des all-trans-Anteils weiter aufgetrennt werden.
Das nachstehend als Kondensationskomponente eingesetzte [3R]-3-Hydroxy-retinal kann z.B. aus dem vorstehend erwähnten [3R]-3-Hydroxy-retinylacetat wie folgt hergestellt werden:
5 g [3R]-3-Hydroxy-retinylacetat werden in 16,5 ml Aethanol gelöst. Die Lösung wird bei 4O°C innerhalb 15 Minuten tropfenweise mit einer Lösung von etwa 1,85 g Natriumhydroxid in 7,5 ml Wasser versetzt. Das Reaktionsgemisch wird 30 Minuten bei 4O°C gerührt, danach auf 10 C gekühlt und mit 20 ml tiefsiedendem Petroläther extrahiert. Der Extrakt wird mit Eiswasser neutral gewaschen, gtrocknet und eingedampft. Das anfallende [3R]-3-Hydroxy-retinol wird wie folgt weiterverarbeitet:
5 g [3R]-3-Hydroxy-retinol werden in 50 ml Methylenchlorid gelöst. Die Lösung wird nach Zugabe von 30 g Mangandioxyd 24 Stunden bei Raumtemperatur gerührt. Das unverbrauchte Mangandioxid wird abfiltriert und mit 30 ml Methylenchlorid ausgewaschen. Die mit dem Piltrat vereinigten Waschlaugen werden unter vermindertem Druck eingedampft. Der Rückstand wird unter Erwärmen in 15 ml tiefsiedendem Petroläther gelöst. Die Lösung wird langsam auf -4O0C gekühlt. Das anfallende [3R]-3~Hydroxy-retinal wird abfiltriert, mit kaltem Petroläther gewaschen und bei Raumtemperatur im Vakuum getrocknet. Der Aldehyd kann ohne weitere Reinigung mit [3R]-3-Hydroxy-retinyl-triphenylphosphoniumbromid zu [3R,31R!-Zeaxanthin kondensiert werden.
hü 98 10/09 9-5
3/78 g [3R]-3-Hydroxy-retinylacetat werden in 10 ml absolutem Methanol gelöst. Die Lösung wird nach Zugabe von 4,15 g Triphenylphosphinylhydrobromid 12 Stunden bei Raumtemperatur gerührt. Die so erhaltene· Lösung von [3R] -3-Hydroxy-retinyltriphenylphosphoniumbromid wird mit 50 ml Chloroform verdünnt. Die Lösung wird bei 0-5 C tropfenweise gleichzeitig mit einer Lösung von 0/55 g Natrium in 5,5 ml Methanol und einer Lösung von 3,0 g [3R] -3-Hydroxy-retinal in 10 ml Chloroform versetzt. Das Reaktionsgemisch wird anschliessend 1 Stunde bei Raumtemperatur gerührtj danach mit 0,57 ml Eisessig versetzt und zweimal mit je 50 ml einer 5%igen wässerigen Natriumhydrogencarbonat-Lösung gewaschen. Die Waschlaugen werden zweimal mit je 10 ml Chloroform ausgeschüttelt. Die Chloroformextrakte werden mit der ursprünglichen Chloroformlösung vereinigt, über Natriumsulfat getrocknet und unter vermindertem Druck eingedampft, wobei das Chloroform sukzessive durch Methanol ersetzt wird. Das Lösungsmittel wird anschliessend bis auf ca. 50 ml abgedampft. Das Konzentrat wird nach Zugabe von 2,5 ml Wasser auf -20°C gekühlt. Das anfallende [3R,31R]-Zeaxanthin schmilzt nach dem Umkristallisieren aus Methylenchlorid/ Pentan bei 2Ol-2O3°C.
Beispiel 11',
1,605 S 4-Q4R]-4-Hydroxy-2,6,6-trimethyl-cyclohex-len-l-ylj -but~3-en-2-triphenylphosphoniumbromid - herstellbar gemäss Beispiel 10- gelöst in 10 ml Isopropanol v/erden bei Raumtemperatur unter Rühren in eine Lösung von 214 mg 4,9-Dimethyl-dodeca-2,4,8,10-tetraen-6-in-l,12-dial [C,;,-Aldehyd] in 10 ml Methylenchlorid eingetragen. Die entstehende homogene Lösung wird mit 0,336 ml einer 5O;5igen wässrigen Kaliumhydroxydlösung versetzt. Die anfangs schwach gelbe Reaktionslösung färbt sich nach 2-3 Minuten dunkel rot. Das Reaktionsgemisch wird 90 Minuten bei Raumtemperatur nachgerührt, danach erschöpfend mit Methylenchlorid extrahiert. Die vereinig-
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ten Methylenchloridauszüge werden mit Wasser neutral gewaschen, über Natriumsulfat getrocknet und unter vermindertem Druck eingedampft. Das zurückbleibende rohe cis/trans (3R, 3'R]-15,15-Didehydro-zeaxanthin wird durch Anreiben mit 3 ml Methanol in der Kälte zur Kristallisation gebracht, abfiltriert, getrochnet und anschliessend, wie folgt, isomerisiert :
468 mg cis/trans [3R,3fR]-15,15l-Didehydro-zeaxanthin werden in 18 ml Acetonitril gelöst. Die Lösung wird mit 936 mg eines 0,5 % Palladium enthaltenden Palladiumoxid/ Bariumsulfat-Katalysators versetzt, 12 Stunden bei 700C gerührt und anschliessend auf Raumtemperatur gekühlt. Der Katalysator wird abgetrennt und wiederholt mit insgesamt 60 ml Methylenchlorid ausgewaschen. Die mit dem PiItrat vereinigten Waschlösungen werden unter vermindertem Druck eingedampft. Das zurückbleibende kristalline all-trans [j5R,3>!R]~ 15il5l-Didehydro-zeaxanthin schmilzt nach dem Umkristallisieren aus Methylenehlorid und Hexan bei 208-210°C.
426 mg Palla-dium/Calciumcarbonat-Katalysator, partiell inaktiviert,werden in 34 ml abs. Toluol suspendiert und nach Zugabe von 46 ml abs. Essigsäureäthylester und 0,0125 ml
Chinolin vorhydriert. Nach beenderter Wasserstoffaufnahme wird das Katalysatorgemisch mit 213 mg all-trans [3Ri3lR]-15»15t Didehydro-zeaxanthin versetzt und unter Normalbedingungen bis zur Aufnahme von 8,43 ml Wasserstoff weiterhydriert. Die Hydrierlösung wird vom Katalysator getrennt. Der Katalysator wird mit Essigsäureäthylester ausgewaschen. Die Waschlaugen werden mit dem Filtrat vereinigt, 3 mal mit je 2 ml 0,1 η Schwefelsäure und danach mit Wasser gewaschen, über Natriumsulfat getrocknet und unter vermindertem Druck eingedampft.-Das zurückbleibende, zum Teil ölige, [3^*3'R]-15-cis Zeaxanthin
wird in I5 ml Heptan suspendiert und 3,5 Stunden bei 100-1100C isomerisiert. Das in der Kälte kristallin aus-
". {:■ 9 81 0 / 0 9 9 B
fallende all-trans-[3R*51R]-Zeaxanthin schmilzt nach dem Umkristallisieren aus Methylenchlorid/Methanol bei 208,5-209,50C.
Beispiel 12 Ersetzt man in dem in Beispiel Ii beschriebenen
Verfahren das ^^DiBethyl-dodeca-aj^SjlO-tetraen-ö-in-l,^- dial durch 4,9-Dimethyl-dodeca-2,4,6,8,10-pentaen-l,2-dial,
so erhält man nach Kondensation mit 4- [j4R]-4-Hydroxy-2,6,6-trimethyl-cyolohex-l-en-l-yl]-but-3-en-2-triphenylphosphonium bromid und nach Isomerisierung des erhaltenen cis/trans [^R,^1R Zeaxanthin unmittelbar mil-trans-[JR,31R]-Zeaxanthin, das
nach Umkristallisieren aus Methylenchlorid/ftethanol bei
208-209°C schmilzt.
S09810/0935
Beispiel 13
20 g [3R]-3-Hydroxy-ß-ionol und 30 g 2,3-Dichlor-5,6- -dicyan-benzochinon werden in 400 ml abs. Dioxan gelöst. Die lösung wird 1 /2 Stunden auf 50-550C erhitzt. Anschliessend wird die Lösung auf O0C abgekühlt und das ausgefallene 2,3 Dichlor- -5,6-eyan-benzohydrochinon abfiltriert. Das Filtrat wird unter vermindertem Druck bei 500C eingedampft. Der Rückstand wird in 250 ml Aether gelöst und mit einer Lösung von 50 g Natriumdithionit in 250 ml Wasser extrahiert. Die ätherische Phase wird anschliessend mit gesättigter wässriger Kochsalzlösung, 1-n Natronlauge und schliesslich mit gesättigter wässriger Kochsalzlösung neutral gewaschen, über natriumsulfat getrocknet und eingedampft. Das zurückbleibende [3R]-3-Hydroxy-ß-ionon kann durch Adsorption an Kieselgel (Blution mit Aether) gereinigt werden und wird wie folgt weiter verarbeitet:
Eine in üblicher Weise aus 60 ml flüssigem Ammoniak, 2,68 g Natrium und Acetylen bereitete Lösung von Natriumacetylid in flüssigem Ammoniak wird zuerst mit 6,0 ml abs. Aether und dann tropfenweise unter Rühren mit einer Lösung von 6,65 g [3R]-3-Hydroxy-ß-ionon in 12 ml Aether versetzt. Das Reaktionsgemisch, wird in einen vorgekühlten Autoklaven übergeführt und 16 Stunden bei Raumtemperatur geschüttelt. Anschliessend wird der Autoklav auf -500C abgekühlt, geöffnet und das flüssige Ammoniak unter gleichzeitigem Zutropfen von η-Hexan abgedampft. Danach wird das Reaktionsgemisch unter Rühren mit 100 g Eis und 20 g Eisessig versetzt, die Hexanphase mit Wasser, 5-n wässriger Natriumhydrogencarbonatlösung und wiederum Wasser neutral gewaschen, mit Natriumsulfat getrocknet und unter vermindertem Druck eingedampft. Das zurückbleibende [3R]-3-Hydroxy-äthinyl-ß-ionol wird wie folgt weiter verarbeitet:
12 g [3R]-3-Hydroxy-äthinyl-ß-ionol werden in 30 ml
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η-Hexan gelöst. Die Lösung -wird nach. Zugabe von 300 mg Lindlar-Katalysator, 180 mg 2-Dimethylaminoäthanol und 3 mg 1,2-Bis-(2-hydroxyäthylthio)-äthan unter Rühren bei 200C und Normaldruck hydriert. Nach beendeter Hydrierung wird vom Katalysator abfiltriert und das !lösungsmittel unter vermindertem Druck abgedampft. Das zurückbleibende [3R]-3-Hydroxy-vinyl-ß-ionol kann durch. Adsorption an Aluminiumoxid (Aktivität IIIj Elutionsmittel: Aether) gereinigt werden.
Das [3R]-3-Hydroxy-vinyl-ß-ionol kann auch wie folgt hergestellt werden:
Eine Lösung von 28,4 g Viny !magnesiumchlorid in 114 abl. Tetrahydrofuran und 200 ml abs. Toluol wird bei 5-100C unter Rühren tropfenweise mit einer Lösung von 22,7 g [3R]-3-Hydroxy- -ß-ionon in 150 ml abs Toluol versetzt. Anschliessend wird das Reaktionsgemisch 1 Stunde bei Raumtemperatur gerührt, dann auf 0-50C abgekühlt, mit 0,6-n wässriger Ammoniumhydroxidlösung und gesättigter wässriger Ammoniumchloridlösung versetzt und mit Aether extrahiert. Der- Aetherextrakt wird mit gesättigter wässriger Kochsalzlösung neutral gewaschen, getrocknet und eingedampft. Das zurückbleibende ölige [3R]-3-Hydroxy-vinyl-ß-ionol kann zur Reinigung durch Adsoption an Aluminiumoxid (Aktivität III; Elutionsmittel: Aether) gereinigt werden und wird wie folgt weiter verarbeitet:
15,4 g [3R]-3-Hydroxy~vinyl-ß-ionol werden in 300 ml abs. Methanol gelöst. Die Lösung^ wird nach Zugabe von 17,1 g Triphenylphosphin, 26 mg 2,6-Di-(t-butyl)-p-kresol und 8,5 ml 25^iger wässriger Salzsäure 18 Stunden bei Raumtemperatur gerührt. Das Lösungsmittel wird anschliessend unter vermindertem Drück bei 400C eingedampft und der Rückstand aus heissem Aceton kristallisiert. Das anfallende [3R]-3-Hydroxy-ß-ionylidenäthyltriphenylphosphoniumchlorid schmilzt nach dem Umkristallisieren aus Mo-
09810/099
thylenchlorid/Aceton/Essigester bei 211-2120C. [α]^5 = -57,2° (c = 1 in Chloroform).
1,291 g [3R]-3-Hydroxy-ß-ionylidenäthyltriphenylphosphoniumchlorid und 162 mg 2,7-Dimethyl-octa-2,6-dien-4-in-l,10- -dial (C10-Dialdehyd) werden in 20 ml Methylenchlorid gelöst. Die entstehende homogene lösung wird bei -10° bis -140C unter Rühren mit 0,564 ml einer 38^igen wässrigen Kaliumhydroxidlösung versetzt. Das Reaktionsgemisch wird 1 Stunde bei -10° bis -140C gerührt und anschliessend mit Methylenchlorid verdünnt. Die Methylenchloridphase wird mit Wasser neutral gewaschen mit Natriumsulfat getrocknet und unter vermindertem Druck eingedampft. Das zurückbleibende rohe cis/trans-[3R, 3!R]-15f15'-Didehydrozeaxanthin wird durch Anreiben in der Wärme mit 6 ml 907&igem wässrigem Methanol zur Kristallisation gebracht. Die erhaltene Kristallsuspension wird auf -180C abgekühlt, das [JR, 3'R]- -15,15'-Didehydrozeaxanthin abfiltriert, getrocknet und anschliessend wie folgt isomerisiert:
477 mg cis/trans-[3R,3'R]-15,15'-Didehydrozeaxanthin werden in 5 ml n-Heptan suspendiert, die Suspension wird mit 5 Tropfen einer 1 /00 Jodlösung in Chloroform versetzt und unter Rühren 18 Stunden auf 90° erhitzt. Anschliessend wird das n-Heptan bei vermindertem Druck eingedampft. Das zurückbleibende all-trans-[3R,3'R]-15,15'-Didehydrozeaxanthin schmilzt nach dem Umkristallisieren aus Methylenchlorid/n-Hexan bei 210-2120C.
Das all-trans-[3R,3'R]-15,15'-Didehydrozeaxanthin kann gemäss Beispiel 11 in all-trans-[3R,31R]-zeaxanthin übergeführt werden.
^ 0 9.8 1 Π/0 9 95
Beispiel 14
Ersetzt man in der in Beispiel 13 beschreibenen Methode das 2,7-Dimethyl-octa~2,6-dien-4-in-l,10-dial durch 2,7-Dimethyl- -2,4,6-trien-l,10-dial, so erhält man. nach Kondensation mit
[3R]^-Hydroxy-ß-ionylidenäthyltriphenylphosphoniumchlorid und nach Isomerisierung des erhaltenen cis/trans~[3R» 3'R]-Zeaxanthins unmittelbar all-trans-[3R, 3 'R]-Zeaxanthin, das nach Umkristallisieren aus Methylenchlorid/n-Hexan "bei 208-2090C
schmilzt.
Beispiel 15
Das in den Beispielen 13 und 14 verwendete [3R]-3-Kydroxy-ß-ionylidenäthyltriphenylphophoniumchlorid kann durch
[ 3R]-3-Hydroxy-ß-ionylidenäthyltriphenylphosphoniumlDromid er-Betzt werden, welches wie folgt hergestellt werden kann:
1»6 g [3R]-3—Hydroxy-vinyl-ß-ionol werden in 30 ml abs. Methanol gelöst. Die Lösung wird nach Zugabe von 2,33 g Triphenylphosphinhydrobromid 18 Stunden bei Raumtemperatur gerührt. Das Lösungsmittel wird anschliessend unter vermindertem Druck eingedampft und der Rückstand aus heissem Aceton kristallisiert. Das anfallende [3R]-3-Iiydroxy-ß-ionylidenäthyltriphenylphosphoniumbromid schmilzt nach dem Umkristallisieren aus Aceton bei
186-1870O. [a]j5 = -55,1° (c = 1 in Chloroform).
Beispiel 16
5,16 g [3R]-3-Hydroxy-ß-ionyHdenäthyltriphenylphosphoriiumchlorid und 1,49 g γ-Acetoxytiglinaldehyd werden in 120 ml Methylenchlorid gelöst. Die Lösung wird bei -350C unter Rühren tropfenweise mit einer Lösung von 1,30 g 86$igem Kaliumhydroxid in 1,65 ml Wasser versetzt. Das Reaktionsgemisch wird 1 Stunde
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bei -350C gerührt und anschliessend mit kaltem Methylenchlorid verdünnt. Die Methylenchloridphase wird mit kalter gesättigter wässriger Kochsalzlösung neutral gewaschen, getrocknet und unter vermindertem Druck eingedampft. Der Rückstand wird zwischen η-Hexan und 60^igem wässrigem Aethanol verteilt, die Hexanphase getrocknet und eingedampft. Das zurückbleibende [3R]-3- -Hydroxyretinylacetat, das aus etwa 4-6?° all-trans-und etwa 48^ ll-cis-[3R]-3-Hydroxyretinylaeetat besteht oder das daraus durch Umsetzung mit Essigsäureanhydrid in Pyridin erhältliche [3R]-3- -Acetoxyretinylacetat kann zur Erhöhung des all-trans-Anteils gemäss Beispiel 10 isomerisiert werden. Das erhaltene Produkt kann anschliessend gemäss Beispiel 10 in [3R,31R]-Zeaxanthin übergeführt werden. Die Verseifung der 3-Acetoxygruppe erfolgt am erhaltenen [3R,3'R]-0-Acetyl-Zeaxanthin durch Rühren mit l~n wässriger Natronlauge und Methylenchlorid bei 50-6O0C.
Patentansprüche 1
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Claims (1)

  1. DH. ING. F.WUKSTIIOKF
    DR. K. ν. FBGUMAKN DH. ING. D. BEHRENS DIPL. ING. R. GOETZ
    PATENTAN WiME
    8 MÜNCHEN SCHWEIQKHSTRASSE TKLBFOK (080) 66 20 Sl TEI.II 3 24 070 TEI1KOnAMMEt
    Ρ"°"™2ϊ?7060
    1A-46 850
    Patentansprüche
    · Optisch aktives Cyclohexanderivat
    [4R,6R]-4-Hydr.oxy-2,2,6-trimethyl-cyclohexanon-cier
    Formel
    III
    60981Ö/099S
    SST
    2 . Verfahren zur Herstellung der Verbindung nach. Anspruch 1 > dadurch gekennzeichnet, dass man Ketoisophoron der Formel
    H3C
    in einem wässrigen Medium fermentätiv hydriert, das gebildete [6R]-2,2,6-Trimethyl-l,4-cyclohexandion der Formel
    II
    aus der Gärbrühe isoliert und anschliessend einer Reduktion unterwirft, und dass man gegebenenfalls das erhaltene [4R,6R]-4-Hydroxy- -2,2,6-trimethyl-cyclohexanon der Formel
    III
    in ein optisch aktives. Carotinoid überfuhrt.
    3. Verfahren nach Anspruch^, dadurch gekennzeichnet, dass man die fermentative Hydrierung unter aeroben Bedingungen durchführt.
    09810/0996
    4 . Verfahren nach Anspruch 2 oder <5, dadurch gekennzeichnet, dass man die fermentative Hydrierung in Gegenwart einer assimilierbaren Kohlenstoffquelle durchführt.
    5. Verfahren nach Anspruch ^- , dadurch gekennzeichnet, dass man als Kohlenstoffquelle einen Zucker in einer Menge von etwa 10-100 g pro Liter wässriges Medium verwendet.
    6. Verfahren nach einem der Ansprüche 2-&, dadurch gekennzeichnet, dass man die fermentative Hydrierung in Gegenwart einer assimilierbaren Stickstoffquelle durchführt.
    7·. Verfahren nach Anspruch 6> dadurch gekennzeichnet, dass man als Stickstoffquelle Hefeextrakt in einer Menge von etwa 1-50 g pro Liter wässriges Medium verwendet.
    8. Verfahren nach einem der Ansprüche 2-j, dadurch gekennzeichnet, dass man die fermentative Hydrierung bei einem pll-Viert von 2 bis 10, insoesondere 3-8, durchführt.
    9. Verfahren nach einem der Ansprüche 2.-8> dadurch gekennzeichnet, dass man die fermentative Hydrierung bei einer > Temperatur von 15-35 C durchführt. v ·
    1 θ . Verfahren nach einem der Ansprüche 2-g f dadurch gekennzeichnet, dass man die fermentative Hydrierung bei einer Temperatur von 25-350C durchführt.
    11'. Verfahren nach einem der Ansprüche ^_1Oy dadurch gekennzeichnet, dass man einen einmaligen Zusatz von Ketoisophoron in einer Konzentration von 0,1-2,0 ^,bezogen auf das wässrige Medium, einsetzt.
    1?. Verfahren nach einem der Ansprüche 2.-^, dadurch ge-609810/0995
    kennzeichnet, dass man einen einmaligen Zusatz von Ketoisophoron in einer Konzentration von 0,5-1,5 ^,bezogen auf das wässrige Medium, einsetzt.
    13. Verfahren nach einem der Ansprüche 2-12, dadurch gekennzeichnet, dass man die fermentative Hydrierung unter Zuhilfenahme von Saccharomyces cerevisiae (Presshefe; Bäckereihe fe) durchführt.
    14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass man nach einem erstmaligen Zusatz von Ketoisophoron in einer Konzentration von 0,1-2,0 % und erfolgter fermentativer Hydrierung durch mehrmaligen Zusatz von Ketoisophoron in einer Konzentration von 0,5-1 $ und anschliessende fermentative Hydrierung die Gesamtkonzentration umgesetzten Ketoisophorons auf bis zu 10 fo erhöht.
    15 · Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass man einen erstmaligen Zusatz von Ketoisophoron in einer Konzentration von 0,5-1,5 i° und dass man den nachträglichen Ketoisophoronzusatz so oft wiederholt, bis eine Gesamtkonzentration umgesetzten Ketoisophorons von 6-8 % erreicht ist.
    16 . Verfahren nach Anspruch 14 oder I5, dadurch gekennzeichnet, dass man die fermentative Hydrierung bei 15-25° durchführt.
    I? . Verfahren nach einem der Ansprüche 2-12, dadurch gekennzeichnet, dass man die fermentative Hydrierung unter Zuhilfenahme eines Mikroorganismus' aus den Gattungen
    Candida Kloeckera Rhodotorula Saccharomyces
    6 0 9810/0995
    Tarula
    Torulopsis Aspergillus Cunninghame 11a Curvularia Cylindro carpon Fusarium Hypomyces Mucor
    Neurospora Penicillium Rhizopus Tri cho the c ium Arthrobacter > (Corynebacterium) Bacillus lactobacillus Micrococcus Propionibacterium Pediococcus Staphylo co c cus Streptococcus Sarcina Acetobacter Acetomonas.
    Aerobacter Alcaligenes Azotobacter Escherichia Flavobacter Elebsiella Pseudomonas Proteus Salmonella Serratia Vibrio
    609810/0995
    Actinomyces Mycobacterium Noeardia
    Streptomyces Proactinomyces durchführt.
    J®. Verfahren nach einem der Ansprüche 2-12t dadurch gekennzeichnet, dass man die fermentative Hydrierung unter Zuhilfenahme einer mikrobiell infizierten Erd- bzw. Wasserprobe durchführt.
    1^« Verfahren nach einem der Ansprüche 2_12 , dadurch gekennzeichnet, dass man das gebildete [6R]-2,2,6-Trimethyl-l,4- -cyclohexandion der Formel II in der Weise isoliert, dass man das wässerige Medium filtriert oder zentrifugiert, die wässrige Phase und das Sediment getrennt mit einem wasserunlöslichen lösungsmittel extrahiert und das Produkt aus dem lösungsmittelextrakt gewinnt.
    20. Verfahren nach Anspruch 19 f dadurch gekennzeichnet, dass man als wasserunlösliches lösungsmittel Methylenchlorid verwendet .
    2i . Verfahren nach einem der Anspüche 2-12, dadurch gekennzeichnet, dass man die Reduktion des erhaltenen [6R]-2,2,6- -Trimethyl-l^-cyclohexandions der Formel II mit Hilfe eines ß-verzweigten Aluminium-tri-nieder-alkyls oder eines entsprechend halogensubstituierten Derivats hiervon durchführt.
    221· Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass man als ß-verzweigtes Aluminium-tri-nieder-alkyl TriisoiDutylaluminium verwendet.
    b(j9810/099S
    -τ -
    23 · Verfahren nach Anspruch 21-, dadurch gekennzeichnet, dass man als halogensubstituiertes Derivat eines ß-verzweigten Aluminium-tri-nieder-alkyls Isobutylaluminiumdichlorid verwendet.
    24· Verfahren nach einem der Ansprüche 2-23'., dadurch gekennzeichnet, dass man das Reduktionsmittel und das erhaltene [6R]-2,2,6-Trimethyl-l,4-cyclohexandion der Formel II in etwa äquimolarem Verhältnis verwendet.
    25· Verfahren nach einem der Ansprüche 2Ί -2^f, dadurch gekennzeichnet, dass man die Reduktion des erhaltenen [6R]-2,2,6- -Trimethyl~l,4-cyclahexandioris der Formel II in einem inerten organischen Lösungsmittel "bei einer Temperatur im Bereiche zwischen etwa -7O0G und der Zimmertemperatur durchführt.
    26. Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass man die Reduktion des erhaltenen [6R]-2,2,6-Trimethyl-l,4- -cyelohexandions der Formel II in Methylenchlorid oder in einem Gemisch von η-Hexan und Benzol durchführt.
    27« Verfahren nach einem der Ansprüche Z--20, dadurch gekennzeichnet, dass man die Reduktion des erhaltenen [6R]-2,2,6- -Trimethyl-l,4-cyclohe:x:andions der Formel II durch katalytische Hydrierung mit Raney-Mickel als Katalysator durchführt.
    28. Verfahren nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass man die katalytische Hydrierung in' einem inerten organischer. Lösungsmittel bei einer !Temperatur im Bereicne zwischen etwa O0C und etwa 500G durchführt.
    609810/0995
    29,. Verfahren nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass man die katalytische Hydrierung in einem niederen Alkanol, wie Methanol, mit einem etwa 5-20$igen Zusatz von Essigsäure bei Zimmertemperatur durchführt. . -
    30 'Verwendung der Verbindung nach Anspruhl» dadurch gekennzeichnet, dass man das erhaltene [4R,6R] -4-Hydroxy-2,2,6- -trimethylcyclohexanon der Formel III durch in der Carotinoidchemie übliche Kettenverlängerungsreaktionen in [3R]-ß-Cryptoxanthin oder [3R,3'R]-Zeaxanthin bzw. Derivaten hiervon der allgemeinen Formel
    in der die Substituenten R Wasserstoff, in R-Konfiguration stehendes Hydroxy oder eine durch Hydrolyse ^ in R-Konfiguration stehendes Hydroxy überführbare Ither- oder Estergruppe darstellen, wobei mindestens einer der Substituenten R nicht Wasserstoff ist, überführt und vorhandene Äther- oder Estergruppen hydrolysiert.
    31 «VenreiHdung nach Anspruch 3Θ, dadurch gekennzeichnet, dass man das erhaltene [4R,6R]-4-Hydroxy-2,2,6-trimethyl-cyclohexanon der Formel III mit But-3-in-2-ol umsetzt; das erhaltene 2-Hydroxy-4- C4R,6R]-1,4-dihydroxy-2,2,e-trimethyl-cyclohex-lylJ-but-3-^ der Formel VIII zu 2-Acetoxy-4-!, [4R,6R]-4-acetoxy-l- ~hydroxy-2,2,6-triiiaethyl-cyclohex~l-ylj-but-3~iii der Formel IX acetyliertj das Diacetat zu a-
    R09810/0995
    trimeth.yl-cyclohex-l-en-l-ylJ-but-3-in der Formel X dehydratisiert' und die vorhandene Acetylenbindung zur Aethylenbindung hydriert; das erhaltene [3R]-3-Hydroxy-ß-ionol der Formel XI durch Umsetzen mit einem Triarylphosphoniumhalogenid oder mit einem Triary !phosphin in Gegenwart einer Mineralsäure in das 4-[[4R]-4~ -Hydroxy-2,6,6-trimethyl-cyclohex-l-en-l-ylJ -but-3-en-2-triarylphosphoniumhalogenid der Formel XII überführt und das Wittigsalz mit l-Acet03qy-3-methyl-hexa-2,4-dien-6-al zu [3R]-3-Hydroxyretinyl-acetat der Formel XIII kondensiert; erhaltene cis-Form •durch Isomerisierung in. die trans-Form überführt die eine Hälfte des [3R]-3-Hydroxy~retinyl-acetats der Formel XIII durch Umsetzen mit einem Triarylphosphoniumhalogenid oder mit einem Triary!phosphin in Gegenwart einer Mineralsäure in das [3R]-3-Hydroxy-retinyl-triarylphosphoniumhalogenid der Formel XIV umwandelt, die andere Hälfte des [3R]-3-Hydroxy-retinyl-acetats der Formel XIII zu [3R]-3-Hydroxyretinol der Formel XV verseift und den erhaltenen Alkohol zu [3R]-3-Hydroxy-retinal der Formel XVI oxidiert; wonach man das erhaltene [3R]-3-Hydroxy-retinyltriarylphophoniumhalogenid der Formel XIV entweder mit Retinal oder mit [3R]-3-Hydroxy-retinal der Formel XVI zu [3R]-ß-Cryptoxanthin bzw. [3R,31R]-Zeaxanthin kondensiert.
    3 2., Verwendung nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, dass man das erhaltene [4R, OR]-^-Hydroxy-SiSiö-trimethylcyclohexanon der Formel III mit But-3-in-2-oi umsetzt; das erhaltene 2-Hydroxy- jjte,6R]-l,4-dihydroxy-2,2,6-trimethylcyclohex-l-ylj-but-3-in der Formel VIII zu 2-Acetoxy-4-[J4R, 6R] -k- acetoxy-l-hydr.oxy-2,2,6-trlmethyl-cyclohex-l-ylJ-but-3-in der Formel IX acetyliert; das Diacetat zu 2-Acetoxy-4-[T4R]-4-acetoxy-2,6,6-triiTiethyl-cyclohex-l-en-l-ylJ-but-3-in der Formel X dehydratisiert und die vorhandene Acetylenbindung zur Aethylenbindung hydriert; das erhaltene [[2Rj-J-Hydroxy-ß-ionol der Formel XI durch Umsetzen mit einem Triarylphosphoniumhalogenid oder mit einem Triarylphosphin in Gegenwart einer Mineralsäure in das 4-J[1I-R ]-4-Hydroxy-2,6,6-
    603810/099S
    trimethyl-cyclohex-l-en-l-y]J-but->en-2--triarylphosphoniumhalogenid der Formel XII überführt und das Wittigsalz mit .4,9-Dimethyl-dodeca-2,4,8,10-tetraen-8-in-l,12-dial zu [3R,5!R}-15,15f-Didehydro-zeaxanthin kondensiert und dieses
    nach Isomerisierung von erhaltener cis-Form zur tran-Form durch Partialhydrierung in [3R,3'R]-Zeaxanthin überführt.
    33; .Verwendung nach Anspruch 3O1 dadurch gekennzeichnet, dass man das erhaltene [4R,6R]-4-Hydroxy-2,2,6-trimethyl-'cyclohexanon der Formel III mit But-3-in-2-ol umsetzt; das erhaltene 2-Hydroxy- n4R,6R]-l,il-dihydroxy-2,2,6-trimethylcyclohex-l-yll-but~3-in der Formel VIII zu 2-Aeetoxy-4-K4R,6R]-2i—acetoxy-l-hydroxy-2,2,6-trimethyl-cyclol' x-lbut-3-in der Formel IX acetyliert; das Diacetat zu 2-Aeetoxy-4- |[4R]-4-acetoxy-2,6,6-trimethyl-cyclohex-l-en-l-ylJ-bu^-3-in der Formel X dehydratisiert und die vorhandene Acetylenbindung zur Aethylenbindung hydriert; das erhaltene [3R]-3-Hydroxy-ß-ionol der Formel XI durch Umsetzen mit einem Triarylphosphoniumhalogenid oder mit einem Triarylphosphin in Gegenwart einer Mineralsäure in das 4- [4R]-4-Hydroxy-2,6,6-trimethyl-cyclohex-l-en-l-yl]-but-3-en-2-triarylphosphonium- .halogenid der Formel XII überführt und das Wittigsalz mit 4,9-Dimethyl-dodeca-2,4,6,8,10-pentaen-l,12~dial zu [3R,3!R]-Zeaxanthin kondensiert;und erhaltene cis-Form durch Isomerisierung in die trans-Form überführt.
    34 -.Verwendung nach Anspruch 30., dadurch gekennzeichnet, * dass man das erhaltene [4R,6R]-4-Hydroxy-2,2,6-trimethyl-
    cyclohexanon der Formel III mit But-3-in-2-ol umsetzt} das ■* . erhaltene 2-IIydroxy-£[4R,6Rl-l,4-dihydroxy-2,2,G-trimetliyl- \ cyclohex-l-ylJ-but-3-in der Formel VIII zu 2-Acetoxy-4-L t^R *^^-4-aeetoxy-l-hydroxy-2,2,6-trimethyl-cyclohex-1-yl/-but-3-in der Formel IX acetyliertj das Diacetat zu 2-Acetoxy-
    ÖÖ981G/0995
    4-£[ 4R]-4-acetoxy-2 f;6, ö-trimethyl-cyclohex-l-en-l-yilj-but^-in der Formel X deny drat is ie rt und die vorhandene Acetylenbindung zur Aethylenbindung hydriertj das erhaltene [3R]-3-Hydroxy-ß-ionol der Formel XI durch Oxidation in [3R]-3-Hydroxyß-ionon umwandelt, letzeres durch Umsetzung mit einem Alkalimetallacetylid in [3R]-3-Hydroxy-äthinyl-ß-ionol der Formel XVII überführt, die erhaltene Verbindung durch katalytische Hydrierung in [3R]-3-Bydroxy-vinyl-ß-ionol der Formel XVIII umwandelt und dieses durch Umsetzen mit einem Triarylphosphoniumhalogenid oder mit einem Triary !phosphin in Gegenwart einer Mineralsäure in das [ 3R-] -3-Hydroxy-ß-ionylidenäthyltriarylphosphoniumhalogenid der Formel XIX überfuhrt, letztere Verbindung mit 2,7-Dimethyl- -octa-a^-dienH-in-ljlO-dial zu [3R,3'R]-15,15'-Didehydro- -zeaxanthin kondensiert und dieses nach Isomerisierung von er- , haltener cis-Form zur trans-Form durch Partialhydrierung in [3R,31R]-Zeaxanthin überfuhrt.
    35 iVerwendung', nach Anspruch.30 , dadurch gekennzeichne-t^ dass man das erhaltene [4R,6R]-4-Hydroxy-2,2,6-trimethylcyclohexanon der Formel III mit But-3-in-2-ol umsetzt; das erhaltene 2-B[ydroxy-£"[4R,6R]-l,4-dihydroxy-2,2,6-trimethylcyclohex-l-ylJ-but-3-in der Formel VIII zu 2-Acetoxy-4- l_[ 4R, 6R]-4"acetoxy-l-hydroxy-2,2,6-trimethyl-cyclohex-l-ylJ-but-3-in der Formel IX acetyliert; das Diacetat zu 2-Acetoxy-4-/[4R] -4-acetoxy-2,6,o-trimethyl-cyclohex-l-en-l-ylZ-but-S-in der Formel X dehydratisiert und die vorhandene Acetylenbindung zur Aethylenbindung hydriertj das erhaltene [3R]-3-Hydroxy-ß-ionol der Formel XI durch Oxidation in [3R]-3-Hydroxyß-ionon umwandelt, letzteres durch Umsetzung mit einem Alkalimetallacetylid in [3R]-3-Hydroxy-äthinyl-ß-ionol der Formel XVII überführt, die erhaltene Verbindung durch katalytische Hydrierung in [3-ü]-3-Hydroxy~vinyl-ß-ionol der Formel XVIII umwandelt und dieses durch Umsetzen mit einem Triarylphosphoniumhalogenid oder mit einem Triary !phosphin in Gegenwart einer Mineralsäure in
    609810/0995
    das [5R]-5-Hydroxy-ß-ionylidenäth.yltriarylphosplioniuiiLh.alogenid der Formel XIX überführt, letztere Verbindung mit 2,7-Dimethyl- -octa~2,4,6-trien-l,10-dial zu [3R»3'R]-Zeaxanthin kondensiert und erhaltene cis-Form durch Isomerisierung in die trans-Form überführt.
    3?# Vervrenäungnach Anspruch3O-, t dadurch gekennzeichnet, dass man das erhaltene [4R,6R]-4~Hydroxy-2,2,6--trimethylcyclohexanon der Formel III mit But-3-in-2-ol umsetzt$ das erhaltene 2-Hydroxy-/*[4R, 6R]-l,4-dihydroxy-2,2,6-t rime thy 1-cyclohex-l-ylj-but-3~in der Formel VIII zu 2-Acetoxy-4- £[4R,6R]-4-acetoxy-l-hydroxy-2,2,G-trimethyl-cyclohex-l-yl/-"but-3-in der Formel IX acetyliert; das Di.acetat zu 2-Acetoxy-A-[14R] -4-acetoxy-2, β, 6-trimethyl-cy clohex-l-en-l-ylj-but-3-in der Pormel X dehydratisiert und die vorhandene Acetylenbindung zur Aethylenbindung hydriert; das erhaltene [3R]-3-Hydroxy-ß-ionol der Pormel XI durch Oxidation in [3R]-3-Hydroxyß-ionon umwandelt, letzteres durch Umsetzung mit einem Alkalimet allacetylid in [3R]-3-Hydroxy-äthinyl-ß-ionol der Formel XVII überführt, die erhaltene Verbindung durch katalytisch^ Hydrierung in [3R]-3-Hydroxy-vinyl-ß-ionol der Formel XVIII umwandelt und dieses durch Umsetzen mit einem Triarylphosphoniumhalogenid oder mit einem Triarylphosphin in Gegenwart einer Mineralsäure in das [JR]-5-Hydroxy-ß-ionylidenäthyltriarylphosphoniumhalogenid der Formel XIX überführt, letztere Verbindung mit γ-Acetoxytiglinaldehyd zu [3R]-3-Hydroxy-retinylacetat der Formel XIII umsetzt, erhaltene cis-Form durch Isomerisierung in die trans-Form überführt, die eine Hälfte des [3R]-3-Hydroxy-retinyl-acetats der Formel
    XIII durch Umsetzen mit einem Triarylphosphoniumhalogenid oder mit einem Triarylphosphin in Gegenwart einer Mineralsäure in das [3R]-3-Hydroxy-retinyl-triarylphosphonitimhalogenid der Formel
    XIV umwandelt, die andere Hälfte des [jRJ-^-Hydroxy-retinyl-cicetats der Formel XIIl zu [3R]-3-Hydroxyretinol der Formel XV verseift und den erhaltenen Alkohol zu [3R]-3-Hydroxy-retinal der
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    Formel XVI oxidiert; wonach man das erhaltene [3R]-3-Hydroxy- -retinyl-triarylphosphoniumhalogenid der Formel XI? entweder mit Retinal oder mit [3R]-Hydroxy-retinal der Formel XVI zu [3R]-ß-Cryptoxanthin bzw. [3R,3'R]-Zeaxanthin kondensiert.
    37 j. Verweaäujagnach Anspruch 3O^ dadurch gekennzeichnet, dass man das erhaltene [4R>6R]-4-Hydroxy-2,2r6-trimethylcyclohexanon der Formel III mit But-3-in-2-ol umsetzt; das erhaltene 2-Hydroxy-/!4R,6R]-1,4-dihydroxy-2,2,6-trimethy1-cyclohex-l-ylJ-'but-3-in der Formel VIII zu 2-Acetoxy~4- £ [ 4R, 6R] -4-acet oxy-l-hy droxy-2,2,6-t rime thy 1-cy clohex-l-ylj but-3-in der Formel IX acetyliertj das Diacetat zu 2-Acetoxy- A-[[ 4R] -4-acet oxy-2,6,6-trime thy 1-cy clohex-l-en-l-yl]-'but-3-in der Formel X dehydratisiert und die vorhandene Acetylenbindung zur Aethylenbindung hydriert$ das erhaltene [3R]-3-Hydroxy-ß-ionol der Formel XI durch Oxidation in [3R]~3-Hydroxyß-ionon umwandelt, letzteres durch Umsetzung mit einem Alkalimetallacetylid in [3R]-3-Hydroxy-äthinyl-ß-ionol der Formel XVII überführt, die erhaltene Verbindung durch katalytisch^ Hydrierung in [3R]-3-Hydroxy-vinyl-ß-ionol der Formel XVIII umwandelt und dieses durch Umsetzen mit einem Triarylphosphoniumhalogenid oder mit einem Triary!phosphin in Gegenwart einer Mineralsäure in das [ 3R] -3-Hydroxy-ß-ionylidenäthyltriarylphosphoniumhalogenid der Formel XIX überführt, letztere Verbindung mit γ-Acetoxytiglinaldehyd zu [3R]-3-Hydroxy-retinylacetat der Formel XIII umsetzt, letztere Verbindung durch Acetylierung in [3R]-3-Acetoxyretinylacetat der Formel XX umwandelt; erhaltene cis-Form durch Isomerisierung in die trans-Form überführt; die eine Hälfte der [3R]-3-Acetoxyretinylacetats der Formel XX durch Umsetzen mit einem TriaryIphosphoniumhalogenid oder einem Triarylphosphin in Gegenwart einer Mineralsäure in das [3R]~3~Acetoxyreti"nyl- -triaryIphosphoniumhalogenid der Formel XKl umwandelt, die andere Hälfte des [3R]-3~Acetoxy-retinyl-acetats der Formel XX zu [3R]-3-Hydroxyretinol der Formel XV verseift und den erhaltenen
    609810/0995
    Alkohol zu [3R]-3-Hydroxyretinal der Formel XVI oxidiert; -wonach man das erhaltene [3R]-3-Acetoxy-retinyl-triarylphosphoniumhalogenid der Formel XXI entweder mit Retinal oder mit [3R]_3_Hydroxy-retinal der Formel XVI zu [3R]-O-Acety1-ß-Cryptoxanthin "bzw. [3R,3 'R]-O-Acetyl-Zeaxanthin kondensiert und durch Verseifung des erhaltenen Produkts [3R]-ß-Cryptoxanthin "bzw. [3R,3'R]-Zeaxanthin erhält.
    6288
    61)98 10/09 9 S
DE2537060A 1974-08-21 1975-08-20 Optisch aktives [4R.6R] -4-Hydroxy-2,2, 6-trimethyl-cyclohexanon und Verfahren zu seiner Herstellung Expired DE2537060C3 (de)

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