DE2606830B2 - Verfahren zur Herstellung von Tocopherol - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von TocopherolInfo
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Description
Es ist bekannt, Trimethylhydrochinon mit isophytol in
Heptan als Lösungsmittel in Gegenwart von Zinkchlorid oder anderen Lewissäuren und Salzsäuregas oder
anderen Protonendonatoren bei 100° C unter Normaldruck zu dJ-a-Tocopherol (Vitamin E) umzusetzen.
Dieses Verfahren läßt sich zwar relativ einfach durchführen, doch war sowohl die Ausbeute als auch die
Reinheit des Endproduktes verbesserungsbedürftig.
Man hat daher schon versucht, die Umsetzung gemäß der deutschen Offenlegungsschrift 19 09 164 mit einem
Bortrifluorid- oder Aluminiumtrichlorid-Komplex des Triraethylhydrochinons bei niedrigerer Temperatur
durchzuführen.
Auch Eisenpulver oder Eisen-(II)-chlorid und Chlorwasserstoff
sind gemäß der deutschen Offenlegungsschrift 21 60 103 zur Kondensation verwendet worden.
Bei diesen Verfahren konnte jedoch nur entweder die Reinheit oder die Ausbeute verbessert werden.
Es bestand daher die Aufgabe, das technisch am einfachsten durchzuführende Verfahren der Kondensation
mit Zinkchlorid und Chlorwasserstoff in der Ausbeute und gleichzeitig in der Reinheit der Endprodukte
zu verbessern.
Dies' gelingt nun überraschenderweise nach dem erfindungsgemäßen Verfahren.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von Tocopherol durch Umsetzung von 2,3,5-Trimethylhydrochinon
mit Isophytol oder Phytol in Gegenwart von Zinkchlorid und Protonendonatoren in einem
Kohlenwasserstofflösungsmittel bei erhöhter Temperatur und gegebenenfalls anschließender Veresterung des
erhaltenen Tocopherols mit Essigsäureanhydrid ist dadurch gekennzeichnet, daß man die Umsetzung mit
einem Isophytol oder Phytol ausführt, das mit 0,05 bis 5 Gew.-% Ammoniak oder einem primären oder
sekundären aliphatischen, cycloaliphatischen oder araliphatischen Amin mit I bis 20 Kohlenstoffatomen bei 20
bis 200" C behandelt worden ist.
Die Behandlung erfolgt mit 0,05 bis 5, bevorzugt 0.1
bis 2 Gewichtsprozent des betreffenden Amins, bezogen auf das Isophytol bzw. Phytol. Werden Mengen von
mehr als 0.5 Gewichtsprozent angewendet, empfiehlt es
sich, das überschüssige Amin vor der weiteren Umsetzung durch Abdestillicren bei Normaldruck oder
unter vermindertem Druck abzutrennen.
Die Rehancllung mit dem Amin erfolgt zwei'kmii-Oigerweise
durch Mischen mit Isophytol oder Phytol
20
25
w> und Erwärmen der Mischung auf Temperaturen
zwischen 20 und 200"C, vorzugsweise 50 bis 120° C Das
Amin kann unverdünnt oder in einem Lösungsmittel, wie Heptan, gelöst zudosiert werden.
Je nach Wahl der Temperatur kann die Behandlungsdauer einige Sekunden bis zu 100 Stunden betragen.
Bevorzugt wählt man eine Behandlungsdauer von einer Stunde bis 15 Stunden bei Temperaturen von 50 bis
1000C, sofern die Behandlung ansatzweise durchgeführt
wird. Man kann auch das mit dem betreffenden Amin versetzte Isophytol oder Phytol in einer Heizstrecke mit
einer Verweilzeit von 30 min bis herunter auf 03 min auf Temperaturen von 60 bis 180° C, vorzugsweise auf 90 bis
1300C, erwärmen und das heiße Isophytol oder Phytol
direkt der Reaktion zuführen.
Die Behandlung mit Ammoniak geschieht in gleicher Weise wie für die Amine beschrieben, dc:h ist die
Anwendung der Amine wegen ihrer größeren Wirkung bevorzugt
Als erfindungsgemäß mit Ammoniak oder dem betreffenden Amin vorbehandeltes Isophytol kann auch
ein Ausgangsmaterial dienen, das durch katalytische Hydrierung von Dehydroisophytol Ln Gegenwart eines
entsprechenden Amins oder Ammoniak hergestellt worden ist
Als Amine werden primäre oder sekundäre aliphatische,
cycloaliphatische und araliphatische Amine mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen verwendet Davon sind die
aliphatischen primären Monoamine bevorzugt die geradkettig oder verzweigt sein können. Als aliphatische
Amine eignen sich zum Beispiel Isopropylamin, n-Butylamin, iso-Butylamin, Diäthylamin und insbesondere
Monomethylamin, Stearylamin und Tridecylamin (Isomerengemisch aus Tetramerpropylen über Cu-AI-koholgemisch
erhalten). Als cycloaliphatisches Amin kommt z. B. Cyel iiexylamin und als araliphatisches
Amin Benzylamin in Betracht
Die zu verwendenden Amine können noch weitere Substituenten enthalten, wie Hydroxyl-, Alkoxy- oder
Alkylaminogruppen. Geeignete derartige Amine sind z.B. Monoäthanolamin und 3-Dimethylamino-l-propylamin.
Die Umsetzung des mit dem Amin behandelten Isophytols oder Phytols mit Trimethylhydrochinon
erfolgt in an sich bekannter Weise bei Temperaturen zwischen 60 und 200° C, insbesondere 80 bis 140° C und
vorzugsweise bei 90 bis HO0C, und in Kohlenwasserstoffen
als Lösungsmittel, z. B. in Toluol, Xylol, Octan, Hexan, Dekan und insbesondere n-Heptan. Die
Lösungsmittelmenge kann in großen Grenzen variiert weruen, sie kann den einfachen bis zum zehnfachen
Gewichtsteil des Isophytols betragen. Die Zinkchloridmenge kann 0,04 Gewichtsteile vom Isophytol betragen
bis zu sehr hohen Mengen von 03 Gewichtsteilen und höher, die aber keinen Vorteil bringen. Als Protonendonatoren
können wäßrige Säuren, wie konz. Salzsäure und konz. Bromwasserstoffsäure oder starke Mineralsäuren,
wie Schwefelsäure oder Natriumhydrogensulfat gemäß den Angaben der deutschen Offenlegungsschrift
22 08 795 verwendet werden. Davon ist Salzsflure bevorzugt.
Ferner kann Toluolsulfonsäure verwendet werden, wie auch Mischungen der genannten Sauren.
Das bei der Reaktion entstehende Wasser kann ausgekreist werden, doch ist die Umsetzung auch ohne
Wasseraiiskreisting durchführbar.
Statt wäßriger Salzsäure kann gleichermaßen Salzsaurcga".
. erwendet werden, das während der Reaktion
in die Reaktionsmischung eingeleitet wird. Dies hat den
Vorteil, daß die Saurekonzentration nicht auf einen zu
hohen Wert anwachsen kann, da überschüssiges Saizsäuregas sich aus der Reaktionsmischung verflüchtigt Eine hochsiedende Säure wie Schwefelsäure kann s
dagegen in zu hoher Konzentration die Bildung von Nebenprodukten begünstigen.
Der Mechanismus der Wirkung der Aminbehandlung ist unbekannt und konnte bisher noch nicht aufgeklärt
werden. In besonderem MaBe wird die Bildung ι ο
höhersiedender Verunreinigungen bei der Tocopherolsynthese durch die Behandlung des Isophytols oder
Phytols mit Amin verhindert Aber auch die Anteile der
Verunreinigungen, die wenig tiefer sieden als Tocopherolacetat
werden vermindert Man erhält daher durch die Aminbehandlung des Isophytols ein reineres
Vitamin E in höherer Ausbeute.
Gegenüber den obengenannten bekannten Verfahren sowie dem Verfahren der US-PS 37 08 505 werden mit
dem erfindungsgemäßen Verfahren entweder höhere Ausbeuten und höhere Reinheiten oder bei gleicher
hoher Reinheit höhere Ausbeuten erzielt Das erfindungsgemäße Verfahren verläuft mit der Bildung von
weniger Nebenprodukten.
Da die Ergebnisse der Ausbeute und Reinheit nur bei 2s
Verwendung des gleichen Isophytois und der gleichen Analysenmethoden aussagekräftig sind, wurden unter
diesen Voraussetzungen Vergleichsversuche mit und ohne die erfindungsgemäße Aminbehandlung ausgeführt
wobei nach Hern erfindungsgemäßen Verfahren Tocopherol mit 95 bis 98% Reinheit bei 91 bis 973%
Ausbeute erhalten wurde, während die Verfahren der genannten bekannten Verfahren demgegenüber geringere
Ausbeuten bei zum Teil zusäv .Hch geringerer Reinheit lieferten. (Die vorgenannten Werte basieren r>
auf gaschromatographischer Analyse mit innerem Standard, die niedrigere Werte als die früher benutzten
Analysenmethoden der Cer-Titration oder der gaschromatographischen Auswertung nach Flächenprozenten
liefert)
In den folgenden Beispielen sind Teile Gewichtsteile. Sie verhalten sich zu Raumteilen wie Liter zu
Kilogramm.
B e i s ρ i e 1 1 4i
I Teil Roh-Isophytol mit 95% Reingehalt entsprechend
0,95 Teilen Isophytol werden unter Rühren mit 0,002 Teilen Methylamin gemischt und die Mischung
3 Stunden auf 900C erwärmt Nach dem Abkühlen wird
das Isophytol unmittelbar zur Kondensation mit ">o Trimethylhydrochinon verwendet.
Das mit Amin behandelte Isophytol wird unter Rühren während einer Stunde zu einem siedenden
Gemisch von 2,4 Raumteilen n-Heptan und 0,08 Teilen Zinkchlorid und 0,49 Teilen Trimethylhydrochinon «
getropft. Dabei wird Salzsäuregas in dem Maße hindurchgeleitet, daß das Gemisch gerade eben
gesättigt bleibt. Dies erreicht man dadurch, daß man darauf achtet daß etwas Chlorwasserstoff entweicht,
der (ensiöfismäßig zum Teil das entstehende Wasser ho
mitnimmt. Nach Abkühlen der Reaktionsmischung wird mit 10 Teilen einer 50prozentigen Methanol/Wasser-Mischung
extrahiert, um überschüssiges Trimethylhydrochinon und Zinkchlorid zu entfernen.
Die verbleibende Heptanlösung wird zur Trockene μ
eingeengt. Man kann daraus durch Vakuumdestillation Tocopherol gewinnen. Zweckmäßig -'· trd jedoch der
Rückstand — Roh-Tocopherol — mit 0,48 Teilen Acetanhydrid versetzt und 4 Stunden am Rückfluß
gekocht und das nicht umgesetzte Essigsäureanhydrid und die.entstandene Essigsäure werden abdestilliert
Das zurückbleibende Tocopherolacetat wird unter vermindertem Druck destilliert Die bei 0,001 Torr bei
180 bis 215°C siedende Fraktion ist cU-«-Tocopherolacetat
und wird abgetrennt Man erhält 1,45 Teile Vitamin-E-Acetat mit einem Reingehalt von 93%,
entsprechend einem Gehalt an Verunreinigungen von 7%, gemessen mittels Gaschromatographie mit innerem
Standard,
Die Ausbeute an reinem Vitamin-E-Acetat beträgt somit 88,5% der Theorie, bezogen auf eingesetztes
Tntiethylhydrochinon.
Man mischt ein Teil Rohisophytol mit 95% Rsingehalt
entsprechend 0,95 Teilen Isophytol, mit 0,002 Teilen
Monomethylamin und erhitzt das Gemisch während einer Minute auf 15O0C Die weitere Umsetzung zu
Vitamin-E-Acetat erfolgt wie in Beispiel 1 beschrieben. Man erhält 1,42 Teile Vitamin-E-Acetat mit einem
Reingehalt von 93,5%. Die Ausbeute an reinem Vitamin-E-Acetat beträgt 87,2% der Theorie, bezogen
auf eingesetztes Trimethylhydrochinon.
Man mischt ein Teil Rohisophytol mit 95% Reingehalt, entsprechend 035 Teilen Isophytol, mit 0,002 Teilen
Monomethylamin und hält dieses Gemisch 3 Tage auf einer Temperatur von 300C. Die weitere Umsetzung zu
Vitamin-E-Acetat erfolgt analog Beispiel 1. Man erhält 1,46 Teile Vitamin-E-Acetat mit einem Reingehalt von
92%. Die Ausbeute beträgt 88,7% der Theorie.
Man mischt ein Teil Dehydroisophytol mit 0,0029 Gewichtsteilen Monomethylamin. Nach Zugabe von
0,02 Gewichtsteilen eines Katalysators, der 0,7% Palladium und 3% Zink auf Calciumcarbonat als Träger
enthält, hydriert man während 12 bis 16 Stunden bei 6O0C und 1993 mbar Wasserstoffdruck. Nach Aufnahme
von einem Mol Wasserstoff pro Mol Dehydroisophytol wird die Hydrierung abgebrochen, der Katalysator
abfiltriert und das Isophytol gemäß den Angaben von Beispiel 1 zu d.l-a-Tocopherolacetat umgesetzt.
Man erhält in einer Ausbeute von 89% der Theorie, dJ-a-Tocopherolacetat mit einer Reinheit von 93,5%,
gemessen mittels Gaschromatographie mit innerem Standard.
Man mischt ein Teil Roh-Isophytol mit 95% Reinheit, entsprechend 0,95 Teilen Isophytol, mit der in Spalte 3
der nachstehenden Tabelle angegebenen Menge eines Amins aus der folgenden Tabelle 1 und hält dieses
Gemisch während der in Spalte 4 angegebenen Zeit bei der in Spalte 5 angegebenen Temperatur. Die weitere
Umsetzung zu Vifamin-E-Acetat erfolgt gemäß Beispiel
I, jedoch wird auf die Destillation des d,l-«-Tocopherolacetats verzichtet und der Gehalt an d,l-*-Tocopherolacetat
gaschromatographisch bestimmt. Man erhält rohes d.l-ix-Tocopherolacetat mit der in Spalte 6
angegebenen Ausbeute und der in Spalte 7 angegebenen Reinheit. Die Ausbeute ist berechnet auf reines
d.l-^Tocopherolacctat. bezogen auf eingesetztes Trimethylhydrochinon.
| 5 | 2 | 26 06 830 | 4 | 6 | 5 | 6 | 7 | |
| Am in | Einwirkungs | Einwirkungs- | Ausbeute | Reinheit | ||||
| Tabelle I | zeit des | temperalur | % der | |||||
| I | 3 | Amins | Theorie | |||||
| Beispiel | Menge Amin | Stunden | C | % | ||||
| Blindversuch - ohne Amin - | Teile pro Teil | - | — | 80,6 | 80,4 | |||
| n-Butylamin | Roh-Isophytol | 5 | 100 | 86,8 | 87,0 | |||
| 2-Butylamte | 5 | 100 | 82,4 | 83,4 | ||||
| 5 | iso-Butylamin | - | 5 | 100 | 86,3 | 86,3 | ||
| 6 | n-Propylamin | 0,002 | 5 | 100 | 86,7 | 85,7 | ||
| 7 | iso-Propylamin | 0,0045 | 5 | 100 | 84,1 | 83,3 | ||
| 8 | Cyclohexylamin | 0,0045 | 5 | 100 | 85,7 | 84,9 | ||
| 9 | Stearylamin | 0,0033 | 5 | 100 | 95.5 | 89,5 | ||
| 10 | Benzylamin | 0,0033 | 5 | 100 | 85,v | 86,2 | ||
| II | Mono-2-Äthylhexylamin | 0,006 | 5 | 100 | 85,8 | 86,1 | ||
| 12 | 3-Dimethylamino-l-propyIamin | 0,017 | 5 | 100 | 80,0 | o2,0 | ||
| 13 | Monoäthanolamin | 0.007 | 5 | 100 | 83,8 | 84,4 | ||
| 14 | Diäthylamin | 0,0083 | 5 | 100 | 83,0 | 82,5 | ||
| 15 | Tridecylamin | 0,0065 | 5 | 100 | 91,2 | 88,7 | ||
| 16 | 0,004 | |||||||
| 17 | 0,0047 | |||||||
| 18 | 0,013 | |||||||
Beispiel 19
Man mischt ein Teil Phytol mit 0,002 Teilen Monomethylamin und hält dieses Gemisch 5 Stunden
auf 1000C. Die weitere Umsetzung zu Vitamin-Ε-Acetat
erfolgt wie in Beispiel 1, jedoch wird auf die Destillation des rohen dJ-a-TocopheroIacetats verzichtet und die
Menge und der Gehalt an reinem d,l-«-Tocopherolacetat
wird gaschromatographisch bestimmt. Man erhält in 80prozentiger Ausbeute d,I-«-Tocopherolacetat, das zu
81% (bestimmt durch Gaschromatographie) im undestillierten Produkt enthalten ist
Wird das Phytol ohne Vorbehandlung eingesetzt, so jo erhält man 77% Ausbeute an dJ-a-Tocopherolacetat
und die Reinheit des undestillierten Produktes beträgt 76%.
Unter Verwendung von gleichem (a) rohem Isophytol (b) destilliertem Isophytol und (c) sehr reinem (99,2%)
isophytol wurden Versuche mit und ohne Aminbehand· lung durchgeführt und die in der folgenden Tabelle II
ar gegebenen Werte erhalten.
| Tabelle II | Isophytol | Am>nbehandlung | Kondensation gem?ß Beispiel |
Vitamin-E- Acetat roh Reinheit NF XIV·) |
Vitamin-E- Acetat dest. Reinheit NF XIV») |
Ausbeute Vita- min-E-Acetat. bezogen auf Trimethylhydro- chinon |
| Versuch | roh 96,7% | - | Beispiel 1 US 37 08 505 |
85,1% | 91,7% | 87,9% |
| Ia | roh 96,7% | Tridecylamin 1,3% |
wie oben zusätz lich Amin |
85,1% | 92,6% | 89,5% |
| Ha | destilliert 98,3% | - | Beispiel 1 ohne Amin |
83,1% | 88,7% | 84,2% |
| Ib | destilliert 98,3% | Stearylamin 1,7% | Beispiel 12 | 89,9% | 95,1% | 97,5% |
| Hb | sehr rein 99,2% | — | Beispiel 1 ohne Amin |
— | 92,8% | 80,3% |
| Ic | sehr rein 99,2% | Tridecylamin 1,3% |
Beispiel 18 | - | 98,2% | 95.6"A |
| Hc | ||||||
♦) US-Standard Nsi'lional-Formularv.
Claims (1)
- Patentanspruch:Verfahren zur Herstellung von Tocopherol durch Umsetzung von 234-Trimethylhydrochinon mit Isophytol oder Phytol in Gegenwart von Zinkchlorid und Protonendonatoren in einem Kohlenwasserstofflösungsmittel bei erhöhter Temperatur und gegebenenfalls anschließende Veresterung des erhaltenen Tocopherols mit Essigsäureanhydrid, dadurch gekennzeichnet, daß man die Umsetzung mit einem Isophytol bzw. Phytol ausführt, das mit 0,05 bis 5Gew.-% Ammoniak oder einem primären oder sekundären aliphatischen, cycloaliphatischen oder araliphatischen Amin mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen bei 20 bis 200° C behandelt worden ist
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| DE19762606830 DE2606830C3 (de) | 1976-02-20 | 1976-02-20 | Verfahren zur Herstellung von Tocopherol |
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|---|---|---|---|---|
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1977
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