DE2842221A1

DE2842221A1 - 2',6'-dihydroxy-9-(2,5-dihydroxyphenyl)-octalphenon und seine verwendung als antioxydationsmittel

Info

Publication number: DE2842221A1
Application number: DE19782842221
Authority: DE
Inventors: Shoji Kameyama; Yukichi Kimura; Yutaka Saito; Tomonori Sakamoto; Masafu Shinbo
Original assignee: Lion Dentrifrice Co Ltd
Current assignee: Lion Corp
Priority date: 1977-11-22
Filing date: 1978-09-28
Publication date: 1979-05-23
Also published as: US4195101A; DE2842221C2; AU522993B2; AU4015778A

Description

Synthetische Antioxydationsmittel für Nahrungsmittel sind bekannt, wie Dibutylhydroxytoluol (im folgenden BHT) und Butylhydroxyanisol (im folgenden BHA). Diese Verbindungen weisen jedoch den Nachteil auf, daß sie hinsichtlich ihrer den Nahrungsmittel zugefügten Mengen genau überwacht werden müssen. Beispielsweise beträgt der nach den japanischen Sicherheitsbestimmungen maximal zulässige Anteil an BHT oder BHA in Fetten, ölen oder Butter 0,02%. In manchen Fällen erbringt diese Begrenzung jedoch einen nicht ausrechenden Antioxydationseffekt.

Neben den beiden genannten Antioxydationsmitteln für Nahrungsmittel wurden in jüngerer Zeit weitere Verbindungen vorgeschlagen, beispielsweise α, ω -Bis(2,5-Dihydroxyphenyl)alkane der Strukturformel

OH

(CH₂)-

OH OH

(siehe japanische OS 42-6973) sowie Eexahydrocurcumin oder Octahydrocurcumin (vgl. japanische OS 48-39930). Auch diese Verbindungen weisen jedoch Nachteile bei ihrer Synthese und hinsichtlich ihrer Wirksamkeit auf. Das Bestreben geht deshalb dahin, daß in Naturprodukten auftretende Antioxydantien vom Standpunkt der Sicherheit sowie des Geschmacks gegenüber synthetischen Antioxydantien als Nahrungsmitteladditive bevorzugt werden. Hierbei ist jedoch zu berücksichtigen, daß nur sehr wenige natürliche Antioxydationsmittel bekannt sind, die sich bezüglich ihrer oxydationsverhindernden Eigenschaften mit synthetischen Stoffen

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vergleichen lassen.

Die Aufgabe der Erfindung besteht deshalb grundsätzlich darin, oxydationsverhindernde Zusätze für Nahrungsmittel zu schaffen, die hinsichtlich ihrer oxydationsverhindernden Eigenschaften einen Vergleich mit synthetischen Antioxydantien standhalten und die keinerlei Probleme hinsichtlich Sicherheit und Geschmack erbringen.

Gemäß der Erfindung wird zur Lösung dieser Aufgabe die Verbindung 2',6'-Dihydroxy-9-(2,5-Dihydroxyphenyl)octylphenon vorgeschlagen, die ein kraftvolles oxydationsverhinderndes Mittel in Nahrungsmitteln ist und die bisher weder bekannt noch in der Literatur beschrieben ist.

Die Erfindung wird durch die Entdeckung vervollständigt, daß eine Extraktion und Trennung von Mazis oder Myristica fragrans Hautt nacheinander mit Petroleumäther, Diathyläther, n-Hexan- und Tetrachlorkohlenstoff sowie anschließender Trennung mittels Säulenchromatographie zu der Verbindung 2',6'-Dihydroxy-9-(2,5-Dihydroxyphenyl)octylphenon führt. Sie ist ein sehr wirksames Antioxydationsmittel in Nahrungsmitteln, wie Schweinefett od. dgl. und zeigt erheblich größere oxydationsverhindernde Aktivitäten als das bekannte Antioxydationsmittel BHA.

Mazis oder Myristica fragrans Hautt ist ein bekanntes Gewürz und Heilmittel, der getrocknete Arillus der Muskatnuß.

Die Erfindung wird im folgenden sowie unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Infrarot-Absorptionsspektrum der erfindungsgemäßen Verbindung, das mit der KBr Scheibe erhalten wurde;

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Fig. 2 ein Fließdiagramm des Verfahrens zur Herstellung der erfindungsgemäßen Verbindung und

Fig. 3 ein magnetisches Kernresonanzspektrum der erfindungsgemäßen Verbindung in deuteriertem Azeton.

Die Verbindung 2',6'-Dihydroxy-9-(2,5-Dlhydroxyphenyl)octylphenon weist die folgende Strukturformel auf:

CO-(CH₂) g (J

OH

(D

Die Verbindung wird als nadel- oder schuppenartige Kristalle erhalten; sie sind weiß bis schwach gelb, geschmack- und geruchlos sowie nicht reizend. Ihr Schmelzpunkt beträgt 123,5 bis 124 C. Die Verbindung ist in verschiedenen Lösungsmitteln löslich; siehe Tabelle I. In dieser Tabelle wird die Löslichkeit mit dem Buchstaben A, B, C und D bezeichnet, wobei jede Stufe für 10 mg an Kristallen wie folgt bestimmt wurde:

A: löslich in weniger als 0,1 ml des Lösungsmittels?

B: löslich in 0,1 bis 1,0 ml des Lösungsmittels;

C: löslich in 1,0 bis 10,0 ml des Lösungsmittels;

D: löslich in mehr als 10,0 ml des Lösungsmittels.

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TABELLE I

Lö sung smi tte1	bei 25°C
Petroleumäther	D
Ligroin	D
n-Hexan	D
Cyclohexan	D
Tetrachlorkohlenstoff	D
Chloroform	C
Dichlormethan	D
1,2-Dichloräthan	C
Toluol	D
Benzol	D
Diäthyläther	A
Äthylacetat	A
Azeton	A
Methylalkohol	A
Äthylalkohol	A
n-Propylalkohol	A
Iso-Propylalkohol	A
n-Butylalkohol	A
Azetonitril	A
Pyridin	A
Schwefelkohlenstoff	D
Wasser	D

Löslichkeit

im Bereich des Kochpunkts des Lösungsmittels

D D D D C C C A B B A A A A A A A A A A D D

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— ο —

Das Infrarotabsorptionsspektrum der erfindungsgemäßen Verbindung ist in Fig. 1 gezeigt.

Die Verbindung kann nach dem folgenden Verfahren gewonnen werden: der Mazis, also der getrocknete Arillus der Muskatnuß wird einer Extraktion mit Petroleumäther unterzogen, wobei man einen Rest erhält, der einer weiteren Extraktion mit Diäthyläther unterzogen wird. Der Diäthyläther wird durch Destillation aus dem Extrakt entfernt, während der Rest nach Zufügung von Tetrachlorkohlenstoff unter Refluxieren erhitzt und zentrifugiert wird, wodurch man einen unlöslichen Stoff erhält. Dieser wird dann einer Trennung mittels Säulenchromatographie unterzogen. Silikagel dient hierbei als Adsorptionsmittel und Azeton sowie ein aus Chloroform und Azeton im Verhältnis von 9:1 zusammengemischtes Lösungsmittel als die Elutionsmittel . Die antioxydative Aktivitäten zeigenden eluierten Fraktionen werden wiederum einer Trennung mittels Säulenchromatographie unterzogen. Silikagel findet als Adsorptionsmittel Verwendung und ein aus Chloroform, Azeton und n-Hexan (8:1:1) zusammengemischtes Lösungsmittel als Elutionsmittel. Man erhält Fraktionen, die antioxydative Aktivitäten zeigen. Die auf diese Weise erhaltenen Fraktionen werden mit Azeton und η-Hexan vermischt und einer Extraktion unterzogen. Die erhaltene Lösung in η-Hexan und Azeton wird gekühlt; das ausgefällte kristalline Material wird aus Benzol rekristallisiert, wodurch man die Verbindung gemäß der obigen Strukturformel (I) erhält. Die bei der Extraktion und beim Waschen der Verbindung verwendeten Lösungsmittel sind nicht auf die vorstehend genannten Lösungsmittel beschränkt, sie schließen jedoch die in Tabelle I genannten Lösungsmittel mit ein. Beispielsweise können die Lösungsmittel, in denen die Verbindung gut lösbar ist, wie Äthylazetat und Äthylalkohol, zur Extraktion verwendet werden und solche, in der die Verbindung unlöslich oder nur schwer löslich ist, wie Ligroin und Chloroform, zum Waschen.

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Alternativ kann die Verbindung auf Grund von Löslichkeitsunterschieden in verschiedenen Lösungsmittel in Abhängigkeit von der Temperatur aus Mazis separiert werden. Hierbei können beispielsweise 1,2-Dichloräthan, Toluol und Benzol, in welchen die Verbindung bei Raumperatur nur schwer oder unlöslich ist, zur Extraktion der Verbindung im erhitzten Zustand direkt aus Mazis verwendet werden. Zur Ausfällung der Verbindung wird der Extrakt dann gekühlt und der Niederschlag mittels beispielsweise Chromatographie gereinigt.

Die erfindungsgemäße Verbindung kann als Antioxydationsmittel verwendet werden, um bei Nahrungsmittel eine oxydative Denaturierung zu verhindern. Die oxydationshemmenden oder -verhindernden Eigenschaften der Verbindung sind so stark, daß eine oxydative Denaturierung von Schweinefett durch Zusatz von lediglich 0,005 Gew.-% der Verbindung im gleichen Maße wie durch Zufügung von 0,02 Gew.-% BHA verhindert werden kann. Wird die zugegebene Menge der erfindungsgemäßen Verbindung auf 0,02 Gew.-% angehoben, so ist die antioxydative Wirkung etwa zweimal so groß, wie sie durch die gleiche Menge BHA erzielt wird. Dies ist Beweis dafür, daß eine ausreichende antioxydative Wirkung mit sehr geringen Mengen der erfindungsgemäßen Verbindung erzielt wird.

Im Unterschied zu den meisten synthetischen Antioxydantien erbringt die durch Extraktion und Abtrennung aus einem Naturprodukt gewonnene erfindungsgemäße Verbindung keinerlei Sicherheitsprobleme bei einem LD₅ Wert von mehr als 2000 mg/kg Maus bei oraler Verabreichung. Der LD₅₀ Wert der Verbindung ist etwa gleich dem von BHT und wesentlich besser als der LD₅₀ Wert von 1100 mg/kg Maus von BHA.

Die wirksame Menge der erfindungsgemäßen Verbindung liegt in der Regel zwischen 0,001 und 0,1 Gew.-% in Schweinefett und

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andere Nahrungsmittel. Größere Mengen führen jedoch zu keinerlei Problemen, da die Verbindung geschmacklos, geruchlos und fast farblos sowie nicht reizend ist. Die Verbindung kann ebenso als Additiv bei verschiedenen organischen Materialien, einschließlich Kunststoffen, Gummi, Pharmazeutika, Kosmetika, Papier od. dgl. eingesetzt werden.

Das Herstellungsverfahren von 2',6'-Dihydroxy-9-(2,5-Dihydroxyphenyl)octylphenon aus Mazis ist in dem Fließdiagramm gemäß Fig. 2 schematisch dargestellt. Es wurde wie folgt vorgegangen:

Pulverisierter Mazis mit einer Teilchengröße von etwa 2030 Mikron und einem Gewicht von 1000 g wurden in 1,5 ml Petroleumäther eingegeben. Nach Abstehen bei Raumtemperatur während 24 Stunden wurde gefiltert und getrennt. Man erhielt einen Petroleumätherextrakt (A) und einen Rest (B). Der Rest (B) wurde an Luft getrocknet, weiter pulverisiert, so daß die maximale Korngröße 740 Mikron betrug. Das Pulver wurde sodann in 150 ml Diäthyläther gegeben. Nach einem Abstehen bei 5°C während 24 Stunden wurde die Mischung filtriert, und man erhielt einen Diäthylätherextrakt (C) und einen Rest (D). Das gleiche Extraktionsverfahren wurde mit dem Rest (D) zweimal wiederholt, und der resultierende Diäthylätherextrakt wurde insgesamt einer Destillation unter verringertem Druck zur vollständigen Entfernung des Lösungsmittels unterzogen. Der nunmehr verbleibende Rest wurde in 150 ml Tetrachlorkohlenstoff dispergiert und nach Erhitzen unter Refluxieren während 30 Minuten unter Bewegung und anschließendem Abkühlen auf Raumtemperatur in einer mit 10.000 U/min 30 Minuten umlaufenden Zentrifuge separiert, um eine Lösung in Tetrachlorkohlenstoff (E) und einen unlöslichen Stoff (F) zu bilden. Der unlösliche Stoff (F) wurde sodann noch zweimal mit Tetrachlorkohlenstoff, in der gleichen Weise wie oben, gewaschen, um auf diese Weise zu einem unlöslichen Stoff (F) mit einem Gewicht von 4,10 g zu führen. Dieser unlösliche Stoff (F) wurde dann in 10 ml eines Lösungsmittels

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aus im Verhältnis von 9:1 miteinander vermischtem Chloroform und Azeton gelöst und einer Trennung über Säulenchromatographie und mit den folgenden Bedingungen unterzogen. Man erhielt 77 Fraktionen.

Adsorptionsmittel: Silicagel (Wakogel C 200, Produkt der

Wako Junyaku Co., Japan)

Säule: 32,0 cm lang und 3,0 cm innerer

Durchmesser

Elutionsmittel: Chloroform/Azeton (9:1) Mischung

und Azeton

Elutions-

geschwindigkeit: 20 g / 18 Minuten Fraktionsgröße: 20 g / Fraktion

Von den so gebildeten 77 Fraktionen zeigte die 18. bis 34. Fraktion antioxydative Aktivitäten; sie enthielten 1,58 g des getrockneten, eluierten Produkts.

Das in den 17 Fraktionen (18. bis 34. Fraktion) enthaltene, eluierte Produkt wurde zusammengegeben und einer zweiten Trennung mittels Säulenchromatographie unter den folgenden Bedingungen unterzogen, wobei 91 Fraktionen erhalten wurden.

Adsorptionsmittel: Wie bei der ersten chromatographischen

Trennung

Säule: Wie bei der ersten chromatographischen

Trennung

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Elutionsmittel: Chloroform-Azeton-n-Hexan (8:1:1)

Mischung und Azeton

Elutions-

geschwindigkeit: 20 g / 31 Minuten für die 1. Ms

Fraktion und 20 g / 11 Minuten für die

25. bis 78. Fraktion

Fraktionsgröße: 20 g / Fraktion

Von den obigen 91 Fraktionen wurden die 21. bis 40. Fraktion, die 1,20 g des getrockneten Produktes enthielt, zusammengegeben. Das in der 21. bis 40. Fraktion enthaltene eluierte Produkt wurde getrocknet und wiederum in einer geringen Menge Azeton gelöst. Die erhaltene Lösung wurde nach Mischen mit etwa 10 ml η-Hexan im Wasserbad bei 75°C erhitzt. Man erhielt eine Lösung in einem gemischten Lösungsmittel aus η-Hexan und Azeton (G) mit dem zu entfernenden unlöslichen Stoff. Dieses Vorgehen wurde wiederholt und die gesamte sich einstellende Lösung auf 5°C abgekühlt. Ein kristallines Material (H) wurde ausgeschieden. Dieses wurde unter Verwendung von Benzol rekristallisiert und man erhielt 0,46 g eines Endproduktes (I), das objektiv als 2',6'-Dihydroxy-9-(2,5-Dihydroxyphenyl)octylphenon mit den folgenden Eigenschaften bestimmt wurde:

Aussehen: schwach gelb, nadelartige Kristalle

Ergebnisse der Elementaranalyse

(als C₂₁H	26⁰S*	70	,37%;	H	7	,31%
Berechnet	: C	70	,61%;	H	7	,23%
Gemessen:	C

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Infrarotabsorptionsbänder der KBr Scheibe, cm (vgl. Fig. 1):

3600-3200

1625

1200

Magnetisches KernresonanzSpektrum (NMR) in deuteriertem Azeton, TMS, τ (vgl. Fig. 3):

2,82 (1H, dreifach)

3,25 (3H, mehrfach)

3,60 (2H, zweifach)

6,88 (2H, dreifach)

7,56 (2H, dreifach)

8,50 (14H, mehrfach)

Massenspektrometrie:

M⁺ 358 (Molekulargewicht als ^C ₂1^H26°5 358.193)

Die oben erhaltene Verbindung wurde im Hinblick auf ihre antioxydative Wirkung auf ihren Peroxidwert mittels der aktiven Sauerstoffmethode (AOM) und ebenfalls im Hinblick auf die Sauerstoffabsorption untersucht. Als Ergebnis konnte gezeigt werden, daß die Verbindung ausgezeichnete antioxydative Aktivitäten entwickelt und als wirksames Antioxydationsmittel in Nahrungsmittel und anderen organischen Materialien eingesetzt werden kann. Die Versuche I und II sind im folgenden zusammen mit den gefundenen Werten wiedergegeben.

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Versuch I

Verschiedene Mengen der Verbindung wurden zur Herstellung von Proben Schweinefettportionen mit einem Gewicht von 20 g zugemischt und darin gleichmäßig gelöst. Jede Testprobe wurde in einem thermostatisch geregelten Ölbad bei einer Temperatur von 97,5 - 0,5 C gehalten, wobei kraftvoll Luft in das Schweinefett mit einer Rate von 0,23 ml/h eingeblasen wurde.

Die so behandelten Schweinefett oder Schweineschmalzproben wurden auf ihren Peroxidwert (im folgenden POV) periodisch oder in bestimmten Intervallen untersucht und zwar mit der modifizierten Lea Methode; vgl. "Yukagaku" (Journal of Japan Oil Chemist Society) Bd. 19(15), S. 340, 1970. Die _Ergebnisse sind in Tabelle II festgehalten.

Zu Vergleichszwecken wurden gleiche Versuche mit Proben des gleichen Schweinefettes unter Hinzufügung von BHA anstelle der erfindungsgemäßen Verbindung oder ohne jegliches Antioxydationsmittel durchgeführt. Die hierbei erhaltenen Werte sind ebenfalls in Tabelle II wiedergegeben.

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Tabelle II Zeit h Peroxidwert, meg./kg

Zugegebenes

Antioxydations-

mittel,

Gew.-% ! 1£ M 2£ i° M ü£ Ül 72 8O 96 VV^ 1_20 _144_ JJ58 |92. 200

Erfindungsgemäße Verbindung 0,1% 2,1 3,0 4,1 5,2 7,9 8,7 9,9 11,8 13,5 16,0 18,5 24,0 24,1 29,9 32,1 38,1 45,0 678,2

OErfindungs- <ögemäße Verbindung 0,02% 1,8 2,9 3,8 4,5 6,0 7,2 8,2 10,6 13,2 14,5 21,5 59,3 390,7 -

_ogemäße Verbindung 0,01% 1,5 3,2 4,8 5,4 7,7 9,3 11,3 15,4 22,1 170,9 -------

«OErfindungsgemäße Verbindung
0,005% 1,8 5,0 5,9 6,3 - 12,0 18,2 560,9 - _-____--

Erfindungsgemäße Verbindung
0,001% 2,4 5,3 8,2 14,9 419,9 - - - - ___-__--

BHA, O₀

0,02% 2,8 5,1 7,9 13,8 28,9 33,1 43,1 97,3 296,7 -- - - - - - -j>>

4,7 5,5 10,3 28,5 425,1 - - - ------- --,^₀

Versuch II

Die erfindungsgemäße Verbindung wurde hinsichtlich ihrer Sauerstoffabsorptionsrate in Maissalatöl untersucht, dem 0,02 Gew.-% der erfindungsgemäßen Verbindung zugegeben wurde. Zu diesem Zwecke wurde eine Maissaltölprobe von 2 g in das Gefäß eines thermostatisch geregelten Warburgmanometers bei 60 - 0,1⁰C gegeben. Das Gefäß wurde mit 110 Schwingungen pro Minute und einer Schwingungsamplitude von 60 mm geschüttelt. Die Absorptionsrate wurde durch Ablesen des Manometers nach einem Verfahren bestimmt, das in "Jikken Kagaku Koza" (Lectures in Experimental Chemistry), 1958, Bd. 24, S. 85, Maruzen Publishing, Japan. Bei diesem Verfahren wurde das Gefäß vollständig mit einer Aluminiumfolie umwickelt, um eine Photooxydation des Öls zu verhindern. Als Manometerflüssigkeit wurde Quecksilber anstelle der Brodie-Lösung verwendet, um jedwede durch Änderungen des Atmosphärendrucks mögliche Beeinflussung auf ein Mindestmaß zu verringern.

Die Ergebnisse dieses Versuchs II sind in Tabelle III wiedergegeben. Zu Vergleichszwecken wurde weiterhin ein Versuch mit dem gleichen Maissalatöl unter Zufügung von 0,02 Gew.-% BHA sowie ohne jegliches Antioxydationsmittel durchgeführt. Die gewonnenen Ergebnisse sind ebenfalls in Tabelle III enthalten.

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Tabelle III

Sauerstoffabsorption,μ 1/g
Zeit, h

Antioxyda-

tionsmittel 85 _140 166 V^ J26_3 288_ 320 343 ,

Erfindungs- ι

gemäße Ver-

bindung 84,4 138,7 159,8 174,8 238,0 280,4 334,6 375,3

BHA 57,6 116,2 174,8 219,0 478,9 697,8 922,9 1124,2
52,9 94,1 152,9 199,9 517,5 729,2 964,9 1164,3

Leerseite

Claims

DIPL.-ING. Kl₁AtTS RUPPRECHT Westendstrasse 94

PATENTANWALT V^ D-βΟΟΟ FHANKFUKT (MAIN)

TELEFON (OBIl) 75 23 TELEX 0411 86a

datum:27. September 1978 KRU/JE

THE LION DENTIFRICE CO., LTD, TOKIO, JAPAN

2',6'-DIHYDROXY-9-(2,5-DIHYDROXYPHENYL)OCTYLPHENON UND SEINE VERWENDUNG ALS ANTIOXYDATIONSMITTEL

PATENTANSPRÜCHE

1J2^l ,6'-Dihydroxy-9-(2,5-Dihydroxyphenyl)octylphenon.
2. Verwendung von 2',6'-Dihydroxy-9-(2,5-Dihydroxyphenyl)-octylphenon als Antioxydationsmittel in einem organischen Material.
3. Verfahren zur Verhinderung der Oxydation eines organischen Materials, dadurch gekennzeichnet , daß man dem organischen Material 2',6'-Dihydroxy-9-(2,5-D!hydroxyphenyl )-octylphenon zumischt.

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ORIGINAL INSPECTED