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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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Die
Erfindung liegt auf dem Gebiet der organischen Chemie. Die Erfindung
bezieht sich auf ein effizientes Verfahren zur Überführung von kommerziell erhältlichem
(3R,3'R,6'R)-Lutein, das 5–7 % (3R,3'R)-Zeaxanthin enthält, in (3R,6'R)-α-Cryptoxanthin,
(3R)-β-Cryptoxanthin
, die Anhydroluteine I, II, und III (Dehydratisierungsprodukte von
Lutein), und auf ein Verfahren zur Auftrennung und Reinigung der
individuellen Carotinoide, einschließlich dem nicht-umgesetzten
(3R,3'R)-Zeaxanthin.
Die Erfindung schließt
ebenfalls zwei Verfahren zur Überführung von
(3R,3'R,6'R)-Lutein in (3R,6'R)-α-Cryptoxanthin in
hervorragenden Ausbeuten mit ein.
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Stand der
Technik
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(3R,6'R)-α-Cryptoxanthin,
(3R)-β-Cryptoxanthin,
(3R,6'R)-Anhydrolutein
I ((3R,6'R)-3',4'-didehydro-β,γ-Carotin-3-ol),
(3R,6'R)-2',3'-Anhydrolutein II
((3R,6'R)-2',3'-Didehydro-β,ε-Carotin-3-ol), (3R)-3',4'-Anhydrolutein III
((3R)-3',4'-Didehydro-β,β-Carotin-3-ol)
und (3R,3'R)-Zeaxanthin
befinden sich unter den vielen diätetischen Carotinoiden, die
in humanem Serum, Milch, den großen Organen und Geweben gefunden
werden. Die chemischen Strukturen dieser Carotinoide werden in Schema
1 dargestellt. Mit Hinblick auf die biologische Aktivität der Carotinoide
bei der Vorbeugung chronischer Erkrankungen, wie beispielsweise
Krebs, altersbedingter Makula-Degeneration, und kardiovaskulären Erkrankungen,
ist die industrielle Herstellung einer großen Vielfalt an aufgereinigten Carotinoiden
von großer
Wichtigkeit. Während
verschiedene diätetische
Carotinoide, z.B. β-Carotin,
(3R,3'R,6'R)-Lutein, und Lycopen
in verschiedenen Formulierungen als Nahrungsergänzungsmittel und als Lebensmittelfarbstoffadditive
kommerziell erhältlich
sind, hat die Herstellung anderer Serum-Carotinoide noch keine große Aufmerksamkeit
erfahren. Unter den seltenen Carotinoiden in der Natur sind insbesondere
(3R,6'R)-α-Cryptoxanthin und
(3R)-β-Cryptoxanthin
anzutreffen, weswegen die Extraktion und Isolation dieser Carotinoide
aus natürlichen
Produkten im industriellen Maßstab
nicht wirtschaftlich machbar ist.
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SCHEMA 1
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Die
chemischen Strukturen von (3R,3'R,6'R)-Lutein, (3R,3'R)-Zeaxanthin, den
Anhydroluteinen I, II, III, (3R,6'R)-α-Cryptoxanthin,
und (3R)-β-Cryptoxanthin.
Die Trivialnamen und die korrekten systematischen Namen für die Carotinoide
werden unter ihren jeweiligen Strukturen angegeben.
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Mittlerweile
gibt es Unsicherheit über
das natürliche
Auftreten von Anhydroluteinen I, II und III. Diese Carotinoide werden
vermutlich über
die Säure-katalysierte-Dehydratisierung
von diätetischem (3R,3'R,6'R)-Lutein im humanen
Verdauungssystem gebildet.
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Totalsynthesen
von (3R,6'R)-α-Cryptoxanthin
und (3R)-β-Cryptoxanthin
wurden von verschiedenen Forschern berichtet (Isler, O. et al. Helv.
Chim. Acta, 40:456, 1957; Loeber, D.E. et al. J. Chem. Soc. (C)
404, 1971). Diese synthetischen Verfahren schließen eine Vielzahl von Schritten
mit ein und sind daher verhältnismäßig kostenintensiv
und schwierig im industriellen Maßstab zu etablieren. (3R,6'R)-α-Cryptoxanthin
wurde ebenfalls durch Teilsynthese aus Lutein hergestellt (Goodfellow
et al., Chem. Comm. 1578, 1970). Gemäß diesem Verfahren wird Lutein
zunächst
mit einem Pyridin-Schwefel-Trioxid-Komplex behandelt und der verbleibende
Sulfat-Monoester wird mit Lithiumaluminiumhydrid (LAH) reduziert,
um (3R,6'R)-α-Cryptoxanthin
zu erzeugen; die Ausbeute und die Einzelheiten der Reaktionsbedingungen
wurden nicht zur Verfügung
gestellt. Die Anwendung dieses Verfahrens auf eine industrielle
Herstellung von (3R,6'R)-α-Cryptoxanthin
ist auf Grund der Empfindlichkeit des Reagenz gegenüber Luft
und Feuchtigkeit nicht einfach durchführbar. Einer anderen Schwierigkeit
liegt die Tatsache zugrunde, dass die LAH-Reduktion von Carotinoiden
unter kontrollierten Bedingungen durchgeführt werden muss, um einen Abbau
des Ausgangsmaterials und eine Bildung von Nebenprodukten zu vermeiden.
Dieses Verfahren erscheint weiterhin nicht geeignet zur Herstellung
von (3R)-β-Cryptoxanthin.
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Es
liegen verschiedene Berichte über
eine Teilsynthese von (3R,6'R)-Anhydrolutein
I aus (3R,3'R,6'R)-Lutein vor. Ein
veröffentlichtes
Verfahren bezieht die Behandlung von (3R,3'R,6'R)-Lutein
mit einer Borsäure-Naphtalin-Schmelze
(Zechmeister und Sease, J. Am. Chem. Soc., 65: 1951, 1943) mit ein.
Unter den angewendeten Bedingungen betrug gleichwohl die Gesamtausbeute
von (3R,6'R)-Anhydrolutein
I auf der Basis von (3R,3'R,6'R)-Lutein ungefähr 18 %.
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Ein
weiteres Verfahren basiert auf der allylischen Reduktion von (3R,3'R,6'R)-Lutein unter Verwendung
eines Komplexes aus Aluminiumchlorid/Lithiumaluminiumhydrid (AlCl3/LiAlH4 = 3/1) (AlHCl2) (Buchecker et al., Helv. Chim. Acta 57:
631, 1974). Obwohl (3R,6'R)-Anhydrolutein
I aus (3R,3'R,6'R)-Lutein mit Hilfe
dieses Verfahrens in einer guten Ausbeute erhalten wurde, lässt sich
dieses Verfahren aufgrund der Empfindlichkeit der Reagenzien gegenüber Feuchtigkeit
und Luft nur schwer für
industrielle Applikationen auf industriellen Maßstab bringen.
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Die
zuletzt bekannt gewordene Teilsynthese der Anhydroluteine I, II
und III aus (3R,3'R,6'R)-Lutein wurde durch
Khachik et al. (J. Chrom. Biomed. Appl., 670:219-233, 1995) berichtet.
Dieses Verfahren verwendet 2 % konzentrierte Schwefelsäure in Aceton, um
eine Mischung aus den Anhydroluteinen I, II und III in einer Gesamtausbeute
von 92 zu erhalten. Unter diesen Produkten ist (3R,6'R)-Anhydrolutein
I das Hauptprodukt. Obwohl dieses Verfahren im industriellen Maßstab durchgeführt werden
kann, ist sein Anwendungsbereich lediglich auf die Herstellung von
Anhydroluteinen beschränkt.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Überführung von
kommerziell erhältlichem
(3R,3'R,6'R)-Lutein in ein
Gemisch von (3R,6'R)-α-Cryptoxanthin,
(3R)-β-Cryptoxanthin,
und Anhydroluteinen in einem Syntheseschritt mit hohen Ausbeuten
durch allylische Deoxygenierung mit einer starken Säure und
einem Hydridiondonor. Das kommerziell erhältliche (3R,3'R,6'R)-Lutein enthält etwa
5–7 % (3R,3'R)-Zeaxanthin, welches
mit den eingesetzten Reagenzien nicht reagiert und im Endprodukt
nach Kristallisation aufkonzentriert werden kann.
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Ein
gemäß dieser
Erfindung entwickeltes alternatives Verfahren bezieht die Überführung von (3R,3'R,6'R)-Lutein mit einer
Säure in
die Anhydroluteine I, II und III und die anschließende Überführung der letztgenannten
Produkte in (3R,6'R)-α-Cryptoxanthin
und (3R)-β-Cryptoxanthin
mit einer starken Säure
und einem Hydridiondonor mit ein.
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Die
aus diesen Reaktionen erhaltene Mischung aus Anhydroluteinen, (3R,6'R)-α-Cryptoxanthin, (3R)-β-Cryptoxanthin
und nicht-umgesetztem (3R,3'R)-Zeaxanthin
kann einer Batch- oder Säulenchromatographie
unterworfen werden, um individuell aufgereinigte Carotinoide zu
erhalten.
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In
einem weiteren alternativen Verfahren bezieht sich die Erfindung
auf ein Verfahren zur Überführung von
(3R,3'R,6'R)-Lutein direkt
in (3R,6'R)-α-Cryptoxanthin
in nahezu quantitativer Ausbeute durch Umsetzung dieses Carotinoids
mit einem Alkalimetallborhydrid, wie beispielsweise Natriumcyanborhydrid
(NaCNBH3) oder Natrium(trifluoracetoxy)borhydrid
und Zinkiodid oder -bromid in Dichlormethan, 1,2-Dichlorethan oder tert-Butylmethylether
(TBME). Andere Borhydride, wie beispielsweise Borantrimethylamin-
oder Borandimethylamin-Komplexe in Kombination mit Aluminiumchlorid
in Ethern (z.B. Ethylenglykoldimethylether, Tetrahydrofuran) wandeln
ebenfalls (3R,3'R,6'R)-Lutein in (3R,6'R)-α-Cryptoxanthin
in hervorragenden Ausbeuten um. Diese Borhydridkomplexe sind den
toxischen Natriumcyanborhydriden zur reduktiven Deoxygenierung von
Lutein überlegen
und, was sehr wichtig ist, diese Reaktionen können mit diesen Reagenzien
in nicht-chlorierten Lösungsmitteln
durchgeführt
werden.
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Diese
Erfindung bezieht sich ebenfalls auf die Überführung von (3R,3'R,6'R)-Lutein in eine
Mischung aus Anhydrolutein I und (3R,6'R)-α-Cryptoxanthin
in hervorragenden Ausbeuten durch allylische Deoxygenierung nach
Behandlung mit einer Lithiumperchlorat-Ether-Lösung in der Gegenwart eines
Hydridiondonors.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung können
individuell aufgereinigte oder gemischte Carotinoide, wie beispielsweise
Anhydroluteine, (3R,6'R)-α-Cryptoxanthin,
(3R)-β-Cryptoxanthin und
(3R,3'R)-Zeaxanthin,
in industriellem Maßstab
aus kommerziell erhältlichem
(3R,3'R,6'R)-Lutein hergestellt
werden. Diese Carotinoide können
als Nahrungsergänzungsmittel
oder als Lebensmittelfarbstoffadditive eingesetzt werden. (3R)-β-Cryptoxanthin gehört zu den
Vitamin-A-aktiven Carotinoiden und kann als alternatives diätetisches
Ergänzungsmittel
zu Retinol dienen. Um eine Mischung aus Carotinoiden (Multicarotinoide)
in einem Verhältnis
zu erhalten, das der Verteilung dieser Verbindungen im humanen Serum
sehr ähnelt,
können
die o.g. Carotinoide mit solchen kombiniert werden, die bereits
kommerziell erhältlich
sind. Das sich ergebende multicarotinoide diätetische Ergänzungsmittel
kann z.B. in klinischen Versuchen eingesetzt werden, um die Effektivität dieser
Verbindungen bei der Vorbeugung von Krebs, kardiovaskulären Erkrankungen
und Makula-Degeneration zu untersuchen.
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GENAUE BESCHREIBUNG
DER ERFINDUNG
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung kann (3R,3'R,6'R)-Lutein in der
Anwesenheit einer starken Säure und
eines Hydridiondonors in einem chlorierten Lösungsmittel (z.B. Dichlormethan,
1,2-Dichlorethan) bei Raumtemperatur eine allylische Deoxygenierung
zu einer Mischung aus (3R,6'R)-α-Cryptoxanthin, (3R)-β-Cryptoxanthin
und den Anhydroluteinen I, II und III eingehen.
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In
der praktischen Anwendung dieser Erfindung verwendbare starke Säuren schließen solche
Säuren mit
ein, welche eine starke Tendenz zur Abgabe von Protonen besitzen
(Lowry-Bronsted Säuren)
und solche Säuren,
die leicht Elektronenpaare aufnehmen (Lewis Säuren). Die bei der praktischen
Anwendung dieser Erfindung verwendbare Lowry-Bronsted Säure ist Trifluoressigsäure (TFA).
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Die
bei der praktischen Anwendung dieser Erfindung verwendbaren Hydridiondonoren
sind Verbindungen, die in der Lage sind Hydridionen zu übertragen.
Solche Verbindungen enthalten im allgemeinen eine oder mehrere elektropositive
Elemente der Hauptgruppen III bis VII, insbesondere der Hauptgruppen
III und IV, und ein oder mehrere Hydride. Beispiele von Hydridiondonoren,
welche bei der praktischen Anwendung dieser Erfindung eingesetzt
werden können,
schließen
Aluminiumhydrid, Lithiumaluminiumhydrid, Borhydrid, Natriumborhydrid
und Organosilane, wie beispielsweise Triethylsilan (Et3SiH),
Trimethylsilan, Triphenylsilan und Organo-Silikon-Polymere oder -Oligomere,
mit ein, die eine Silikon-Wasserstoff-Bindung aufweisen. Ein Beispiel
eines Organo-Silikon-Polymers ist die hydrophobe Silikonflüssigkeit
HSL-94, welche kommerziell erhältlich
ist. Der am stärksten
bevorzugte Hydridiondonor ist Et3SiH. Es
können
andere Trialkylsilane und Arylsilane verwendet werden, jedoch sind
die Ausbeuten nicht so hoch, wie die, die mit Triethylsilan erhalten
werden. Da diese Hydridiondonoren gegenüber Sauerstoff empfindlich
sind, müssen
die Reaktionen unter einer Schutzatmosphäre, wie beispielsweise Stickstoff,
Argon oder Helium, durchgeführt
werden.
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Lutein
geht in der Anwesenheit einer starken Säure, wie beispielsweise TFA,
zunächst
eine Säure-katalysierte-Dehydratisierung
unter Bildung der Anhydroluteine I, II und III ein, wie in Schema
2 dargestellt. Unter diesen ist Anhydrolutein I das Hauptprodukt.
Eine Protonierung dieser Dehydratisierungsprodukte von Lutein führt zur
Bildung einer Anzahl an Resonanz-Hybrid-Carbokation-Intermediaten.
In der Anwesenheit eines Hydridiondonors werden diese Intermediate
in (3R,6'R)-α-Cryptoxanthin
und (3R)-β-Cryptoxanthin überführt. Wie in
Schema 2 dargestellt, sind die am wahrscheinlichsten gebildeten
Carbokation-Intermediate, welche zur Bildung der beobachteten Produkte
beitragen, solche, die aus der Protonierung von Anhydrolutein II
und III gebildet werden. Ist also Lutein erst einmal vollständig in
seine Dehydratisierungsprodukte überführt, werden
daher Anhydrolutein II und III schrittweise in (3R,6'R)-α-Cryptoxanthin
und (3R)-β-Cryptoxanthin überführt. Dies beeinflusst
das Gleichgewicht zwischen den drei Dehydratisierungsprodukten von
Lutein und fördert
die Säure-katalysierte
Isomerisierung von Anhydrolutein I zu den Anhydroluteinen II und
III. Während
eine Vielzahl von Säuren
die Dehydratisierung von Lutein in einer großen Anzahl an Lösungsmitteln
leicht katalysieren, erfordert die ionische Hydrogenierung der erhaltenen
Anhydroluteine zu (3R,6'R)-α-Cryptoxanthin
und (3R)-β-Cryptoxanthin
eine starke Säure,
wie beispielsweise TFA, in einem chlorierten („chlorhaltigen") Lösungsmittel,
vorzugsweise Dichlormethan. Dies führt in einem gewissen Umfang
zu einer E/Z-(trans/cis)-Isomerisierung der Polyenkette des beteiligten
Carotinoids. Die oben genannten all-E(trans)-Carotinoide in den
Endprodukten treten daher mit ungefähr 15–25 % ihrer Z(cis)-Isomere
auf.
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In
Abhängigkeit
der Mol-Äquivalenz
einer starken Säure
(z.B. TFA) relativ zu (3R,3'R,6'R)-Lutein und dem
Volumen des eingesetzten Lösungsmittels
kann die Ausbeute und relative Zusammensetzung der einzelnen Carotinoide
im Endprodukt variieren. Während
der Dehydratisierungsschritt dieser Überführungen mit TFA nahezu quantitativ
verläuft,
werden die erhaltenen Anhydroluteine im ionischen Hydrogenierungsschritt
nicht vollständig
in α- und β-Cryptoxanthin überführt. In
Abhängigkeit
von den Reaktionsbedingungen können
daher ungefähr
18–34
% der Anhydroluteine in den Endprodukten unverändert bleiben.
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Die
Rohprodukte aus der Reaktion von (3R,3'R,6'R)-Lutein
mit TFA/Et3SiH können direkt einer Batch- oder
Säulen-Chromatographie
bei Einsatz einer Kombination eines Kohlenwasserstofflösungsmittels
(Pentan, Hexan, Heptan, Cyclohexan, Petrolether) und von Aceton
oder von Methylethylketon unterworfen werden. Das Verhältnis von
Kohlenwasserstoff zu Aceton oder Methylethylketon kann von 9/1 bis
4/1 variieren. Anstelle von Aceton oder Methylethylketon können ebenfalls
andere Lösungsmittel,
wie beispielsweise Ethylacetat, Tetrahydrofuran oder C4-C6-Ether, mit dem gleichen Ergebnis verwendet
werden. Beispiele von C4-C6-Ethern
sind: Diethylether, Diisopropylether, t-Butylmethylether, 1,2-Dimethoxyethan,
und Tetrahydrofuran. Das Absorbtionsmittel für die Chromatographie (stationäre Phase)
ist bevorzugt n-Silicagel. In einer typischen Auftrennung wird ein
Rohgemisch aus Anhydroluteinen, (3R,6'R)-α-Cryptoxanthin
und (3R)-β- Cryptoxanthin und
nicht-umgesetztem (3R,3'R)-Zeaxanthin
einer Batch- oder Säulenchromatographie
unterworfen, um drei Hauptfraktionen zu erhalten. Die erste Fraktion
besteht aus einer Mischung aus (3R,6'R)-α-Cryptoxanthin
und (3R)-β-Cryptoxanthin. Die
zweite Fraktion ist eine Mischung aus Anhydroluteinen, und die dritte
Fraktion ist das nicht-umgesetzte (3R,3'R)-Zeaxanthin.
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SCHEMA 2
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Vorgeschlagener
Reaktionsweg der Überführung von
(3R,3'R,6'R)-Lutein in eine
Mischung aus Anhydroluteinen I, II, III, (3R,6'R)-α-Cryptoxanthin
und (3R)-β-Cryptoxanthin
durch ionische Hydrogenierung.
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich weiterhin auf ein zu diesen Carotinoiden
führenden
alternativen Weg durch eine anfängliche Überführung von
(3R,3'R,6'R)-Lutein in die
Anhydroluteine I, II und III in sauren Lösungen, Isolierung dieser Produkte
und anschließende
Umsetzung dieser Dehydratisierungsprodukte mit einer starken Säure (z.B.
TFA) in Anwesenheit von Et3SiH), um eine
Mischung aus (3R,6'R)-α-Cryptoxanthin (all-E
+ Z) und (3R)-β-Cryptoxanthin
(all-E + Z) sowie einige nicht-umgesetzte Anhydroluteine (all-E
+ Z) zu erhalten.
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Während ionische
Hydrogenierung zyklischer und azyklischer Olefine mit starken Säuren, z.B.
(TFA), und Hydridiondonoren (z.B. Et3SiH)
seit mehreren Jahrzehnten bekannt ist, wurde über die Anwendung dieser Reaktion
bei der industriellen Herstellung von Carotinoiden bislang nichts
berichtet. Die vorliegende Erfindung verwendet das Konzept der ionischen
Hydrogenierung zyklischer Alkohole zu kommerziell erhältlichem (3R,3'R,6'R)-Lutein unter Verwendung
starker Säuren
und Hydridiondonoren zur Überführung dieses
Carotinoids in eine Mischung aus (3R,6'R)-α-Cryptoxanthin,
(3R)-β-Cryptoxanthin, und
Anhydroluteinen. Dies ist eine einfache Ein-Stufen-Reaktion und
kann bei Raumtemperatur und unter milden Reaktionsbedingungen durchgeführt werden.
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Die
Erfindung zeigt weiterhin, dass (3R,3'R,6'R)-Lutein
direkt in (3R,6'R)-α-Cryptoxanthin durch
Reaktion mit Natriumcyanborhydrid und Zinkiodid oder Zinkbromid
in Dichlormethan oder 1,2-Dichlorethan oder einem Ether-Lösungsmittel,
wie bspw. tert-Butylmethylether
(TBME) in Ausbeuten von bis zu 90 % überführt werden kann. Über dieses
Reagenz wurde berichtet, dass es die reduktive Deoxygenierung von
Aryl-Aldehyden und – Ketonen
wie auch von benzylischen-, allylischen- und tertiären-Alkoholen
beeinflusst (C.K. Lau, J. Org. Chem. 51;3038-43, 1986). Ein anderes
Literaturbeispiel der Verwendung dieses Reagenz' stellt die Deoxygenierung von Furanmethanolen
dar (Jeronimo da S. Costa et al., J. Braz. Cehm Soc., 5;113-116,
1994). Über die
Anwendung dieses Reagenz' zur
reduktiven Deoxygenierung von Caretenoiden wurde gleichwohl nichts berichtet.
Der für
diese Reduktion vorgeschlagene Mechanismus wird in Schema 3 dargestellt.
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SCHEMA 3
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Vorgeschlagener
Mechanismus zur Überführung von
(3R,3'R,6'R)-Lutein in (3R,6'R)-α-Cryptoxanthin durch
ein Alkalimetallborhydrid und ein Zinkhalogenid.
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Anstelle
von Natriumcyanborhydrid kann Natrium(trifluoracetoxy)borhydrid
(erzeugt aus Natriumborhydrid und Trifluoressigsäure) mit Zinkbromid oder Zinkiodid
verwendet werden. In dieser Reaktion wird Zinkbromid bevorzugt,
das es nahezu quantitativ (3R,6'R)-α-Cryptoxanthin
als einziges Produkt ergibt, während Zinkiodid
zur Bildung von Anhydroluteinen als Nebenprodukte führt. Es
ist interessant festzuhalten, dass Lithium(trifluoracetoxy)borhydrid
(erzeugt aus Lithiumborhydrid und Trifluoressigsäure) in der Gegenwart von Zinkiodid
und Zinkbromid nicht mit Lutein reagiert. Für diese Reaktion sind die besten
Lösungsmittel
chlorierte („chlorhaltige") Lösungsmittel,
wie beispielsweise Dichlormethan oder 1,2-Dichlorethan. Die Reaktion
von Natriumborhydrid und Zinkiodid mit Lutein führt zur Bildung einer Mischung
aus (3R,6'R)-α-Cryptoxanthin,
Anhydrolutein, und ein bemerkenswerter Teil an Lutein verbleibt
nicht-umgesetzt. Falls Zinkiodid durch Zinkbromid ersetzt wird,
verläuft
diese Reaktion nicht weiter. Es wurde ebenfalls festgestellt, dass
Kombinationen aus Lithiumborhydrid mit entweder Zinkiodid oder Zinkbromid
bei der allylischen Deoxygenierung von Lutein nicht-reaktiv sind.
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Um
die Verwendung von toxischem Natriumcyanborhydrid und chlorierten
Lösungsmitteln
zu vermeiden, zeigt die Erfindung im weiteren, dass (3R,3'R,6'R)-Lutein in (3R,6'R)-α-Cryptoxanthin
in Ausbeuten von bis zu 90 % unter Verwendung von Borantrimethylamin
(Me3N.BH3)- oder
Borandimethylamin (Me2NH.BH3)-Komplexen
als reduzierende Agentien in Kombination mit Aluminiumchlorid (AlCl3) in Ethern überführt werden können, bevorzugt
Tetrahydrofuran oder 1,2-Dimethyoxyethan (Ethylenglycoldimethylether). Diese
Borhydrid-Komplexe in Kombination mit Aluminiumchlorid sind viel
stärker
reaktiv als Natriumcyanborhydrid/Zinkhalogenid, und die Reaktion
wird normalerweise innerhalb von 1 bis 2 Stunden bei Raumtemperatur und
unter Schutzatmosphäre
(z.B. Stickstoff oder Argon) abgeschlossen. Aufgrund der hervorragenden
Löslichkeit
von Lutein und Boran-Amin-Komplexen in THF und 1,2-Dimethoxyethan ist
die reduktive Deoxygenierung in diesen Lösungsmitteln innerhalb von
1 bis 2 Stunden abgeschlossen. Falls Borantrimethylamin- oder Borandimethylamin-Komplexe
in Kombination mit Zinkiodid oder Zinkbromid verwendet werden, geht
Lutein keine reduktive Deoxygenierung ein. Es gibt in der Literatur
keine Berichte über
die reduktive Deoxygenierung von Carotinoiden mit Borantrimethylamin-
oder Borandimethylamin-Komplexen
in Kombination mit Aluminiumchlorid.
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Diese
Erfindung zeigt weiterhin in ähnlicher
Weise ein anderes alternatives Verfahren zur Deoxygenierung von
Lutein durch Verwendung einer Lithiumperchlorat-Ether (z.B. 3,0
M in Diethylether)-Lösung
und eines Hydridions (z.B. Triethylsilan) als Reagenzien. (3R,3'R,6'R)-Lutein geht in
dieser Reaktion eine selektive Deoxygenierung ein, um eine Mischung
aus im wesentlichen Anhydrolutein I und (3R,6'R)-α-Cryptoxanthin
zu ergeben, wobei kein (3R)-β-Cryptoxanthin
erhalten wird. Die selektive Deoxygenierung allylischer Alkohole
und Acetate durch Lithiumperchlorat (LiClO4)-unterstützter Triethylsilan-Reduktion
wurde für
eine Vielzahl zyklischer allylischer Alkohole und Acetate berichtet
(Wustrow et al., Tetrahedron Lett., 35:61-64, 1994). Gleichwohl gibt
es keine Berichte über
die Anwendung dieses Reagenz' bei
der Herstellung von α-Cryptoxanthin
aus Lutein. Gemäß Literaturberichten
wird angenommen, dass dieses Reagenz die Ionisation der allylischen
Sauerstoffbindung dahingehend induziert, dass diese für die nukleophile
Substitution aktiviert wird. Ein aus Triethylsilan erzeugtes Hydrid
könnte
daher als Nukleophil in dieser Reaktion agieren, um die reduktive
Deoxygenierung von Lutein zu α-Cryptoxanthin zu
fördern.
Die Bildung von Anhydrolutein I als Nebenprodukt dieser Reaktion
steht in Übereinstimmung
mit der Beteiligung eines Carbokation-Intermediats.
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Das
in diesen Reaktionen verwendete, kommerziell erhältliche (3R,3'R,6'R)-Lutein kann aus Ringelblumenextrakten
isoliert werden und etwa 5 – 7
% (3R,3'R)-Zeaxanthin enthalten.
Da (3R,3'R)-Zeaxanthin nicht
mit TFA/Organosilanen oder mit Alkalimetallborhydrid/Zinkhalogenid
oder mit Me3N.BH3/AlCl3 oder Me2NH.BH3/AlCl3 oder LiClO4/Organosilanen reagiert, kann dieses Carotinoid
vollständig
gewonnen und seine Konzentration im Endprodukt über Kristallisation gesteigert
werden. Reines (3R,3'R)-Zeaxanthin kann optional aus
den Rohprodukten verschiedener Reaktionen über Säulenchromatographie gewonnen
werden.
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Reagenzien
und Ausgangsmaterialien
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Als
Ausgangsmaterialen in dieser Erfindung können zwei Arten an (3R,3'R,6'R)-Lutein eingesetzt
werden. Diese sind: 1) Kommerziell erhältliches (3R,3'R,6'R)-Lutein, welches ungefähr 85 %
Gesamt-Carotinoid-Reinheit aufweist, und 2) kristallines Lutein
mit einer Gesamt-Carotinoid-Reinheit von mehr als 97 % gemäß dem in
WO 99/20587 beschriebenen Verfahren. Beide Ausgangsmaterialien werden
aus rohen verseiften Extrakten aus Ringelblumen hergestellt und
enthalten ungefähr
5 – 7
% (3R,3'R)- Zeaxanthin. Mischungen
dieser beiden Ausgangsmaterialien können ebenfalls verwendet werden.
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Der
rohe verseifte Extrakt aus Ringelblumen, der (3R,3'R,6'R)-Lutein und verschiedene
weniger wichtige Carotinoide enthält, kann gemäß dem in
WO 99/20587 beschriebenen Verfahren hergestellt werden. (3R,3'R,6'R)-Lutein (97 % Gesamt-Carotinoid-Reinheit), das ungefähr 5 – 7 % Zeaxanthin
enthält,
kann ebenfalls gemäß diesem
Verfahren aus diesem Extrakt aufgereinigt werden. Kommerziell erhältliches (3R,3'R,6'R)-Lutein (85 Gesamtcarotinoid)
kann von Kemin Industries (Des Moines, Iowa) erhalten werden. Alle
gemäß dieser
Erfindung verwendeten Reagenzien sind kommerziell erhältlich (Aldrich
Chemical Co., Milwaukee, WI) und werden ohne weitere Aufreinigung
verwendet. Die Carotinoid-Zusammensetzung des 85 %-igen und 97 %-igen
Luteins wird in Tabelle 1 gezeigt. Die mit dem kommerziell erhältlichen
(3R,3ίR,6ίR)-Lutein
(85 % Reinheit) durchgeführten
Reaktionen erwiesen sich in Bezug auf die Optimierung der Ausbeute
und in Bezug auf die Menge der zur Vervollständigung der Reaktionen benötigten Reagenzien
als viel schwieriger, als mit der Verbindung, die zu 95 % rein war.
Es werden daher die Reaktionen mit dem 85 %-igen Lutein hier in
großer
Genauigkeit beschrieben.
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Tabelle
1 Carotinoid-Zusammensetzung von 85 %-igem- und 97 %-igem (3R,3'R,6'R)-Lutein, das aus Ringelblumen
isoliert wurde.
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- a Das 85 %-ige und 97 %-ige Lutein
enthielt keine signifikanten Mengen an Z (cis)-Luteinen.
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Hochleistungsflüssigkeitschromatographie(HPLC)-Bedingungen
zur Beobachtung des Reaktionsverlaufs. Alle Auftrennungen wurden
auf einem Hewlett-Packard-(HP)-1050-Hochleistungsflüssigkeitschromatographie(HPLC)-System
durchgeführt,
das mit einem schnell-scannenden vom UV-Bereich bis zum sichtbaren Bereich
arbeitenden Photodioden-Array-Detektor ausgestattet war, und einem
HP-1050-Autosampler.
Die Daten wurden abgespeichert und mit Hilfe eines Compaq-DeskPro-590-Computersystems
unter Verwendung des HP-Chem-Station-Programms (Version A.05.02)
auf Windows-97-Basis durchgeführt,
in Kombination mit einem hochauflösenden Farbdisplaymonitor,
Modell MaxTech MPRII und einem HP-Laserjet4-Plus-Drucker. Die Absorptionsspektren
der Carotinoide wurden zwischen 200 und 600 nm mit einer Frequenz
von 12 Spektren/Minute aufgenommen.
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Umkehrphasen(Reversed-Phase)-Auftrennungen
wurden auf einer Microsorb (25 cm Länge × 4,6 mm i.D.)-C18 (5-μm sphärische Partikel)-Säule (Rainin
Instrument Co., Woburn, MA) durchgeführt, die mit einer Brownlee
Sicherheitskartusche (3 cm Länge × 4,6 mm
i.D.) geschützt
wurde, die mit spheri-5-C18 (5-μm Partikelgröße) gepackt
wurde. Für
dieses Eluens wurde eine Kombination aus isokratischer- und Gradienten-HPLC unter
Verwendung eines mit zwei Pumpen ausgestatteten Lösungsmittelmoduls
eingesetzt. Die Pumpe A pumpte eine Mischung aus Acetonitril/Methanol
(9/1, V:V) und Pumpe B pumpte eine Mischung aus Hexan/Dichlormethan/Methanol/DIPEA
(N,N-Diisopropylethylamin) (4,5/4,5/0,99/0,01, V:V:V:V:V). Zum Zeitpunkt
0 wurde eine isokratische Mischung aus Acetonitril (85,5 %), Methanol
(9,995 %), Dichlormethan (2,25 %), Hexan (2,25 %), und DIPEA (0,005
%) (95 % Pumpe A, 5 % Pumpe B) für
10 Minuten gepumpt. Nach 10 Minuten wurde ein linearer Gradient
für 30
Minuten ausgeführt,
was zu einer Endzusammensetzung von Acetonitril (40,5 %), Methanol
(9,95 %), Dichlormethan (24,75 %), Hexan (24,75 %), DIPEA (0,055
%) (45 % Pumpe A, 55 % Pumpe B) führte. Die Flussrate der Säule betrug
0,70 ml/min. Das Lösungsmittel
für die
HPLC-Injektion bestand aus einer Mischung aus Acetonitril (85 %),
Dichlormethan (2,5 %), Hexan (2,5 %), und Methanol (10 %). Die HPLC-Läufe wurden
innerhalb von 30 Minuten abgeschlossen. Am Ende jeden Laufes wurde
die Säule unter
den anfänglichen
isokratischen Bedingungen für
20 Minuten äquilibriert.
Die HPLC-Läufe
wurden bei 446 nm beobachtet. Die HPLC-Retentionszeiten und die Absorptionsmaxima
der Carotinoide, welche im Verlauf verschiedener Dehydratisierungs-
und ionischer Hydrogenierungs-Reaktionen von (3R,3'R,6'R)-Lutein mit Trifluoressigsäure (TFA)
in der Gegenwart eines Hydridiondonors überwacht wurden, werden in
Tabelle 2 gezeigt.
-
Tabelle
2 HPLC Retentionszeiten und die Absorptionsmaxima aus dem UV-Bereich
bis zum sichtbaren Bereich im Verlauf der Dehydratisierung und ionischen
Hydrogenierung von (3R,3'R,6'R)-Lutein beobachteten
Carotinoide.
-
- 1 Die Lage der Z(cis)-Bindung in
den Anhydroluteinen I, II, III, in α-Cryptoxanthin, und in β-Cryptoxanthin
ist unbekannt.
- 2 Spektren im UV-Bereich bis zum sichtbaren
Bereich wurden über
einen Photodioden-Array-Detektor
in den HPLC-Lösungsmitteln
erthalten.
- 3 Die Werte in Klammern geben die Inflektionspunkte
an.
-
Reaktionen
von (3R,3'R,6'R)-Lutein mit TFA/Et3SiH. In einem typischen Experiment wird
Triethylsilan (0,94 mmol) (2,1 Mol-Äquivalente von Lutein) zu einer
Lösung
von 85 % kommerziell erhältlichem (3R,3'R,6'R)-Lutein (0,300
g mit 85 %, 0,255 g, 0,448 mmol) in 25 ml eines chlorierten („chlorhaltigen") Lösungsmittels
(Dichlormethan oder 1,2-Dichlorethan) zugegeben, und unter einer
Schutzatmosphäre
(d.h. Stickstoff oder Argon) gehalten. Anschließend wird Trifluoressigsäure (TFA,
0,12 ml, 0,178 g, 1,56 mmol) (3,5 Mol-Äquivalente von Lutein) auf
einmal bei Raumtemperatur zugegeben. Infolge dieser schnellen Zugabe
wird keine Hitze erzeugt. Alternativ kann TFA in einem kleinen Volumen
(5 ml) des Lösungsmittels
innerhalb weniger Minuten mit den gleichen Ergebnissen zugegeben
werden. Die Reaktionsmischung wird augenblicklich dunkelrot. Die
Mischung wird bei Raumtemperatur gerührt und der Reaktionsverlauf
wird über
HPLC verfolgt. Die Reaktionszeit kann in Abhängigkeit der Konzentration
von TFA, der Art des Lösungsmittels
und der Reinheit von Triethylsilan von 6 bis 8 Stunden variieren.
HPLC-Studien des Reaktionsverlaufs haben ergeben, dass unter diesen
Bedingungen Lutein innerhalb der ersten zwei Stunden für die Bildung
der Anhydroluteine I, II und III quantitativ dehydratisiert wird.
Die sich ergebenden Carotinoide gehen langsam eine ionische Hydrogenierung
ein, um α-Cryptoxanthin
und β-Cryptoxanthin
zu bilden. Die Umsetzungsrate des ionischen Hydrogenierungs-Schrittes
ist im großen
Maße abhängig von
der Konzentration an TFA und der Reinheit von Triethylsilan. Triethylsilan
reagiert empfindlich gegenüber
Luft und verliert, ungeachtet der Tatsache, dass es unter einer Schutzatmosphäre aufbewahrt
wird (Stickstoff oder Argon), schrittweise seine Wirksamkeit während einer
länger
andauernden Lagerung. Es sollte daher frisch destilliertes oder
kommerziell erhältliches
Triethylsilan verwendet werden, das unter Stickstoff verpackt und
gelagert wurde. Die Konzentration von TFA in einem vorgegebenen
Lösungsmittelvolumen
spielt ebenfalls für
das Ergebnis der Reaktion eine wichtige Rolle. Bei höheren Konzentrationen
an TFA, als oben angegeben, ist die Reaktion schneller und führt zu einer
vollständigen Überführung von
Lutein in α-Cryptoxanthin und β-Cryptoxanthin,
es wird jedoch ein beträchtlicher
Umfang an Abbau und (E/Z)-Isomerisierung von Carotinoiden beobachtet.
Am Ende der Reaktion verbleiben ungefähr 18 – 34 % der Anhydroluteine nicht-umgesetzt.
Die Aufarbeitung besteht aus der Behandlung des Rohproduktes mit
5 % Natriumbicarbonat oder Kaliumbicarbonat zur Neutralisierung
des TFA. Darauf folgt ein schrittweiser Austausch des chlorierten
Lösungsmittels
(Dichlormethan (Siedepunkt = 40°C)
oder 1,2-Dichlorethan (Siedepunkt = 83°C)) gegen einen höher-siedenden
Alkohol, bevorzugt 2-Propanol (Siedepunkt = 82,4°C), über Destillation unter atmosphärischem
Druck. Ist das chlorierte („chlorhaltige") Lösungsmittel
einmal entfernt, wird der größte Teil
des Alkohols unter vermindertem Druck destilliert, bis Carotinoide
aus dem wässrigen
Alkohl auskristallisieren. Die Kristalle werden über eine Zentrifuge oder durch
Filtration entfernt und das feste Produkt wird mit einem kleinen
Volumen Aceton (10 ml) gewaschen, um das Wasser zu entfernen. Nach
einer Filtration wird der Feststoff unter Hochvakuum bei 60°C getrocknet,
um 223 mg einer Mischung aus (3R,6'R)-α-Cryptoxanthin
(all-E + Z), (3R)-β-Cryptoxanthin
(all-E + Z), und Anhydroluteinen (all-E + Z) sowie dem gewonnenem (3R,3'R)-Zeaxanthin (all-E
+ 9Z + 13Z) zu erhalten. Basierend auf der Reinheit und dem Gewicht
des anfänglich
verwendeten Luteins liegt die Gesamteausbeute an Carotinoiden in
der Mischung im Bereich von 80 – 90 %.
Obwohl (3R,3'R,6'R)-Lutein während dieser
Reaktion vollständig
verbraucht wird, reagiert (3R,3'R)-Zeaxanthin
nicht mit TFA/Et3SiH und wird vollständig in
den Endprodukten gewonnen. Das Gesamtgewicht (mg) und die relative
Verteilung der Carotinoide in den Endprodukten der Reaktion von
(3R,3'R,6'R)-Lutein mit TFA/ET3SiH in chlorierten Lösungsmitteln wurde über HPLC
bestimmt und wird in Tabelle 3 gezeigt.
-
Tabelle
3. Die relative Verteilung der Carotinoide in den Produkten der
Reaktionen von kommerziellem (3R,3'R,6'R)-Lutein
(85 % rein) mit Trifluoressigsäure
(TFA) und Triethylsilan (ET
3SiH) in chlorierten
Lösungsmitteln.*
-
- * In allen Experimenten wurde TFA
zu einer Lösung
von (3R,3'R,6'R)-Lutein und Triethylsilan
in 25 ml des chlorierten Lösungsmittels
unter einer Stickstoff-Atmosphäre
bei Raumtemperatur zugegeben und der Reaktionsverlauf wurde über HPLC
verfolgt.
-
Das
Produkt kann schließlich
mit einem Kohlenwasserstoff-Lösungsmittel
(z.B. Pentan, Hexan, Heptan, Petrolether) bei 0°C oder bei niedrigeren Temperaturen
(0°C bis – 20°C) gewaschen
werden, um die Z(cis)-Isomere der Carotinoide aufzulösen und
von ihren korrespondierenden all-E(trans)-Carotinoiden abzutrennen.
Die Feststoffe dieses Kohlenwasserstoff-Waschschritts bestehen im
wesentlichen aus all-E(trans)-Isomeren der Carotinoide und sind
insbesondere an Zeaxanthin angereichert. Die relative Verteilung
der Carotionoide in einem typischen Rohprodukt aus der ionischen
Hydrogenierung von Lutein mit TFA/Et3SiH
und der Abtrennung der all-E(trans)-Carotinoide von ihren korrespondierenden
Z(cis)-Isomeren über
Behandlung mit Hexan bei 0°C
wird in Tabelle 4 gezeigt.
-
Tabelle
4. Die relative Verteilung von all-E(trans)-Carotinoiden und ihre
geometrischen Z(cis)-Isomere in einem typischen Rohprodukt aus der
Reaktion von Lutein mit TFA/Et
3SiH und die
Verteilung der Isomere in Hexan-löslichen und -unlöslichen
Fraktionen.
-
- a Carotinoide wurden über HPLC
aufgetrennt.
- b Die HPLC-Peaks der all-E(trans)-Isomere
wurden in Bzug auf ihre Z(cis)-Isomere nicht gut aufgelöst.
-
In
allen in Tabelle 3 aufgeführten
Experimenten wurde eine viel höhere
Mol-Äquivalenz
von Triethylsilan im Verhältnis
zu Lutein (2.1:1) benötigt,
um die Reaktion zu vollenden. Dies liegt möglicherweise an der Anwesenheit
von Verunreinigungen (zumeist Fettsäuren) im 85 % reinen Lutein.
Triethylsilan ist zudem empfindlich gegenüber Luft und, ungeachtet der
Tatsache, dass es unter einer Schutzatmosphäre (Stickstoff) aufbewahrt
wird, verliert es schrittweise seine Wirksamkeit während einer
lang andauernden Lagerung.
-
Die
Mol-Äquivalenz
von TFA im Verhältnis
zu (3R,3'R,6'R)-Lutein kann das
Verhältnis
von α-Cryptoxanthin
und β-Cryptoxanthin
beeinflussen. Falls die Mol-Äquivalenz
von TFA zu Lutein von 3,5 auf 5 gesteigert wird, können beispielsweise
höhere
Ausbeuten an α-Cryptoxanthin
im Verhältnis
zu β-Cryptoxanthin
erhalten werden und die Reaktionen werden üblicherweise innerhalb von
mehreren Stunden beendet. Gleichwohl führt unter diesen Bedingungen
der Abbau von Carotinoiden zu einer geringen Ausbeute. Während hohe
Konzentrationen an TFA in Dichlormethan ebenfalls zu einer vollständigen Überführung des
intermediären
Anhydroluteins in α-Cryptoxanthin
und β-Cryptoxanthin
führen,
wird die Gesamtausbeute an Carotinoiden wesentlich beeinträchtigt.
Längere
Reaktionszeiten als 6-8 Stunden bei der Isomerisierung von α-Cryptoxanthin
und β-Cryptoxanthin werden
ebenfalls von einem Verlust an Carotinoiden begleitet.
-
Die
Auswahl an chlorierten Lösungsmitteln
in der Reaktion von Lutein mit TFA/Et3SiH
ist ebenfalls begrenzt, da in dieser Reaktion lediglich Dichlormethan
und 1,2-Dichlorethan
als effektiv ermittelt wurden. Chloroform führte lediglich zu den Dehydratisierungsprodukten
von Lutein. Andere nicht-chlorierte („nicht-chlorhaltige") Lösungsmittel,
wie beispielsweise Alkohole, Kohlenwasserstoffe und Ether, führten in ähnlicher
Weise lediglich zu Anhydroluteinen und förderten nicht die ionische
Hydrogenierung dieser Carotinoide zu α-Cryptoxanthin und β-Cryptoxanthin.
Die Reaktion von Lutein mit TFA/Et3SiH in
Toluol führte
ebenfalls zu den gewünschten
Produkten, jedoch wurde im Unterschied zur Reaktion in Dichlormethan
eine viel höhere Äquivalenz
von TFA im Verhältnis
zu Lutein benötigt.
Unter diesen Bedingungen wurden die meisten Carotinoide zerstört, was
zu einer niedrigen Ausbeute an α-Cryptoxanthin
und β-Cryptoxanthin führte.
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Die
individuellen Carotinoide aus den oben beschriebenen Reaktionen
wurden aus dem Rohgemisch an Produkten über Blitz(„flash")-Säulenchromatographie,
gefolgt von einer präparativen
HPLC, isoliert und aufgereinigt, und ihre Identität wurde
durch Spektrophotometrie im UV-Bereich bis zum sichtbaren Bereich,
durch Massenspektrometrie, und durch 1H-Kern-Magnet-Resonanz(1H-NMR)-Spektroskopie ermittelt.
-
Das
Rohprodukt der Reaktion von Lutein mit TFA/Et3SiH
kann optional über
Säulenchromatographie aufgereinigt
werden, um die Carotinoide von Interesse abzutrennen und aufzureinigen.
In einem typischen Experiment werden 0,3 g einem Rohgemisch aus
Produkten, bestehend aus (3R,6'R)-α-Cryptoxanthin
(all-E + Z), (3R)-β-Cryptoxanthin
(all-E + Z), Anhydroluteinen (all-E + Z) und (3R,3'R)-Zeaxanthin (all-E
+ 9Z + 13Z), auf einer Blitz(„flash")-Säule (20
cm 1 × 3,5
cm i.D) aufgereinigt, die mit n-Silica-Gel (50 g) gepackt wurde,
unter Verwendung einer Mischung aus Hexan/Aceton (9/1) als Eluens.
In der Reihenfolge der Elution wurden drei große Fraktionen gesammelt, welche
umfassen: 1) eine reine Mischung aus (3R,6'R)-α-Cryptoxanthin
(all-E + Z) und (3R)-β-Cryptoxanthin
(all-E + Z), 2) eine reine Mischung an Anhydroluteinen, und 3) nicht-umgesetztes Zeaxanthin.
Andere Kohlenwasserstoff-Lösungsmittel,
wie beispielsweise Cyclohexan, Heptan, Pentan, und Petrolether,
können
zusammen mit Aceton verwendet werden. Das Verhältnis des Kohlenwasserstoff-Lösungsmittels
zu Aceton kann von 9/1 bis 4/1 variieren. Anstelle von Aceton können auch
andere Lösungsmittel, wie
beispielsweise Methylethylketon, Ethylacetat, Tetrahydrofuran oder
C4-C6-Ether, verwendet
werden.
-
Als
Nebenprodukte der ionischen Hydrogenierung werden während der
Aufarbeitung üblicherweise Triethylsilanol
(Siedepunkt = 158°C/760
mmHg) und Hexaethyldisiloxan (Siedepunkt = 233–236°C/760 mmHg) erzeugt. Diese verhältnismäßig hoch-siedenden
Nebenprodukte können
vom Endprodukt während
der Kristallisation abgetrennt werden.
-
Die
Erfindung bezieht sich insbesondere auf ein Verfahren zur Überführung einer
Mischung aus (3R,3'R,6'R)-Lutein, enthaltend
(3R,3'R)-Zeaxanthin,
in eine Mischung aus (3R,6'R)-α-Cryptoxanthin, (3R)-β-Cryproxanthin,
und Anhydroluteinen, umfassend:
- a) Auflösen der
Mischung aus (3R,3'R,6'R)-Lutein und (3R,3'R)-Zeaxanthin in
einem geeigneten Volumen eines chlorierten Lösungsmittels und Zugabe eines
Hydridiondonors unter einer Schutzatmosphäre, um eine Mischung zu erhalten;
- b) Zugabe einer starken Säure
zu der Mischung bei Raumtemperatur und unter Bedingungen, welche
die ionische Hydrogenierungsreaktion fördern, um ein Rohprodukt zu
erhalten;
- c) Neutralisieren der Säure
im Rohprodukt durch Zugabe einer Base;
- d) Entfernung des chlorierten Lösungsmittels, wodurch kristallisierte
Carotinoide erhalten werden;
- e) Sammeln der Kristalle; und
- f) Trocknen des Endproduktes; und
- g) Optionales Durchführen
einer Säulenchromatographie
mit dem Rohprodukt, um die individuell aufgereinigten Carotinoide
zu erhalten.
-
Bevorzugt
stellt die Mischung das 85 %-ige kommerziell erhältliche oder hoch aufgereinigte (3R,3'R,6'R)-Lutein dar, enthaltend
etwa 5–7
% (3R,3'R)-Zeaxanthin.
Bevorzugt ist das chlorierte („chlorhaltige") Lösungsmittel
Dichlormethan oder 1,2 Dichlorethan. Ebenfalls bevorzugt ist der
Hydridiondonor Triethylsilan und die starke Säure TFA, bevorzugt bei 2,1
Mol-Äquivalenten
von Triethylsilan im Verhältnis
zu Lutein. Ebenfalls bevorzugt wird 1 Äquivalent an Säure zu 3,5
Mol-Äquivalenten
an Lutein zugegeben. Am stärksten bevorzugt
wird ein Mol-Äquivalent
an (3R,3'R,6'R)-Lutein, enthaltend
etwa 5–7
% (3R,3'R)-Zeaxanthin
in einem chlorierten Lösungsmittel
mit etwa 2–3 Äquivalenten
an Et3SiH und etwa 3,0–3,5 Äquivalenten an TFA bei Raumtemperatur
für etwa
5–10 Stunden
unter einer Schutzatmosphäre
gerührt.
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Bevorzugt
ist die Base Natrium- oder Kaliumhydrogencarbonat oder eine organische
Base, wie beispielsweise Triethylamin.
-
Bevorzugt
werden die chlorierten Lösungsmittel
durch Abdestillieren des chlorierten Lösungsmittel unter vermindertem
Druck und Entfernen desselben über
schrittweisen Austausch gegen einen höher-siedenden Alkohol entfernt,
bevorzugt 2-Propanol; und der Alkohol wird unter vermindertem Druck
verdampft, bis anschließend
die Carotinoide aus dem restlichen Alkohol auskristallisieren.
-
Die
Kristalle werden bevorzugt über
Filtration oder über
eine Zentrifuge gesammelt und die Kristalle werden mit einem kleinen
Volumen an Aceton oder Alkohol gewaschen.
-
Das
Endprodukt kann unter Vakuum getrocknet werden, bevorzugt bei etwa
40–60°C unter Hochvakuum,
um eine Mischung aus Carotinoiden zu erhalten.
-
Die
Erfindung bezieht sich weiterhin auf ein Verfahren zur Auftrennung
der Z(cis)-Isomere
der Carotinoide aus ihren all-E(trans)-Verbindungen, über Waschen
des kristallinen Produktes mit einem C5-C7-Kohlenwasserstoff oder mit Petrolether
bei 0°C
oder einer tieferen Temperatur (0°C
bis –20°C), um die
Z-Isomere zu entfernen, und um ein kristallines Produkt zu erhalten.
Dieses umfasst im wesentlichen all-E-Isomere von (3R,6'R)-α-Cryptoxanthin, (3R)-β-Cryptoxanthin,
Anhydroluteine sowie eine hohe Konzentration des nicht-umgesetzten
Zeaxanthins. Beispiele von C5-C7-Kohlenwasserstoffen
schließen
Pentan, Cyclopentan, Hexan, Cyclohexan, Heptan, Benzol und Toluol
mit ein.
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Die
Erfindung bezieht sich weiterhin auf ein Verfahren zur Abtrennung
und Aufreinigung der individuellen Carotinoide über Säulenchromatographie auf n-Silicagel
unter Verwendung von C5-C7-Kohlenwasserstoff oder
Petrolether in Kombination mit Aceton oder Methylethylketon oder
Ethylacetat oder THF oder C4-C6-Ethern.
-
Säure-katalysierte
Dehydratisierung von (3R,3'R,6'R)-Lutein. Wie zuvor
erwähnt,
liegt ein alternativer Ansatz dieser Erfindung darin, (3R,3'R,6'R)-Lutein quantitativ
in eine Mischung aus Anhydroluteinen I, II und III zu überführen und
anschließend
diese Carotinoide in einem nachfolgenden Schritt mit Et3SiH/TFA
umzusetzen, um eine Mischung aus (3R,6'R)-α-Cryptoxanthin
und (3R)-β-Cryptoxanthin
zu erhalten.
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In
einem typischen Experiment wird das kommerziell erhältliche
(85% Gesamtcarotinoid) oder hoch aufgereinigtes (3R,3'R,6'R)-Lutein (97% Gesamtcarotinoid),
enthaltend etwa 5–7%
(3R,3'R)-Zeaxanthin,
in der Anwesenheit von TFA oder einer wässrigen Säure, wie beispielsweise Schwefelsäure, Salzsäure, oder
Phosphorsäure,
und ähnlichen,
in einer Vielzahl an Lösungsmitteln
dehydratisiert, um eine Mischung aus (3R,6'R)-Anhydrolutein I, (3R,6'R)-2',3'-Anhydrolutein II
und (3R)-3',4'-Anhydrolutein III
und ihren geometrischen Isomeren zu erhalten. Die relative Zusammensetzung
der Anhydroluteine in den Rohprodukten aus verschiedenen Dehydratisierungsreaktionen
wurde über
HPLC bestimmt und die Ergebnisse werden in Tabelle 5 gezeigt.
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Tabelle
5. Die Produkte der Säure-katalysierten
Dehydratisierung von (3R,3'R,6'R)-Lutein.*
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- *Alle Experimente wurden bei Raumtemperatur
unter Stickstoff-Atmosphäre
durchgeführt.
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Diese
Erfindung bezieht sich daher weiterhin auf ein Verfahren zur Überführung von
kommerziell erhältlichem
(85% Gesamtcarotinoid) oder hoch aufgereinigtem (3R,3'R,6'R)-Lutein (97% Gesamtcarotinoid), enthaltend
ungefähr
5–7% (3R,3'R)-Zeaxanthin, in
eine Mischung aus (3R,6'R)-Anhydrolutein
I, (3R,6'R)-2',3'-Anhydrolutein II,
und (3R)-3',4'-Anhydrolutein III und ihre mono-Z-geometrischen
Isomere in der Anwesenheit von TFA oder einer wässrigen Säure, wie beispielsweise Schwefelsäure, Salzsäure, oder
Phosphorsäure
und ähnlichen,
in einer Vielzahl an Lösungsmitteln,
einschließlich,
ohne Begrenzung, Tetrahydrofuran (THF), Toluol, Aceton, C1-C4 Alkohole, C4-C6 Ether, und chlorierter
(„chlorhaltiger") Lösungsmittel,
um ein Rohprodukt zu erhalten; und
- a) Neutralisieren
der Säure
im Rohprodukt;
- b) Entfernung des Lösungsmittels;
- c) Sammeln der Kristalle;
- d) Trocknen des Endproduktes; und
- e) Direktes Einsetzen des getrockneten Produktes zur Überführung dieser
Carotinoide in α-Cryptoxanthin und β-Cryptoxanthin.
-
Beispiele
von C1-C4-Alkoholen
schließen
Methanol, Ethanol, Propanol, 2-Propanol und Butanol mit ein. Beispiele
an C4-C6-Ethern
schließen
Diethylether, Diisopropylether, Tetrahydrofuran, t-Butylmethylether, und
1,2-Dimethoxyethan (Ethylenglykoldimethylether) mit ein.
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Die
Säure wird
bevorzugt durch Zugabe einer Lösung
aus Natrium- oder Kaliumhydroxid oder einer organischen Base neutralisiert.
-
Das
Lösungsmittel
wird ebenfalls bevorzugt durch schrittweisen Austausch gegen ein
höher-siedendes
C5-C7-Kohlenwasserstoff-Lösungsmittel
oder einen Alkohol entfernt; und das Lösungsmittel wird unter vermindertem
Druck entfernt, bis die Anhydroluteine kristallisieren.
-
Die
Kristalle werden ebenfalls bevorzugt über Filtration oder über eine
Zentrifuge gesammelt, und die Kristalle werden mit einem kleinen
Volumen an Lösungsmittel
oder Aceton gewaschen.
-
Ebenfalls
bevorzugt wird das Produkt bei 60°C
unter Hochvakuum getrocknet, um eine Mischung aus Anhydroluteinen
zu erhalten.
-
Reaktion
von Anhydroluteinen I, II und III mit Et3SiH/TFA.
Die Reaktion einer Mischung aus Anhydroluteinen I, II und III mit
Et3SiH/TFA in einem chlorierten Lösungsmittel
(z.B. Dichlormethan, 1,2-Dichlorethan) oder Toluol bei Raumtemperatur
unter einer Stickstoff-Atmosphäre
ergibt eine Mischung aus (3R,6'R)-α-Cryptoxanthin
und (3R)-β-Cryptoxanthin
(all-E + Z) sowie einigen nicht-umgesetzten Anhydroluteinen (all-E
+ Z). (3R,3'R)-Zeaxanthin,
welches in winzigen Mengen im Ausgangsmaterial vorhanden ist, reagiert
nicht mit dem Reagenz und kann gewonnen werden. Die Reaktionen werden üblicherweise
innerhalb von 2,5–6
Stunden abgeschlossen.
-
Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
wird ein Mol-Äquivalent
von Anhydroluteinen I, II und III, enthaltend 6–10% (3R,3'R)-Zeaxanthin in einem chlorierten Lösungsmittel
oder Toluol mit etwa 2,8–3 Äquivalenten
an Et3SiH und etwa 3,8–12 Äquivalenten an TFA bei Raumtemperatur
für etwa
2,5–6
Stunden unter einer Schutzatmosphäre gerührt, um eine Mischung aus nicht-umgesetzten
Anhydroluteinen, (3R,6'R)-α-Cryptoxanthin,
(3R)-β-Cryptoxanthin
und gewonnenem (3R,3'R)-Zeaxanthin
zu erhalten. Die Produktmischung kann durch Neutralisierung der
Säure mit
einer wässrigen
oder einer organischen Base und Austausch des chlorierten Lösungsmittels
oder Toluols mit einem höher-siedenden
Alkohol durch Destillation unter reduziertem Druck aufgearbeitet
werden, bis die Carotinoide aus dem wässrigen Alkohol kristallisieren.
Die kristallinen Carotinoide können
anschließend
mit Aceton oder Alkohol gewaschen werden und unter Hochvakuum bei etwa
40–60°C getrocknet
werden.
-
Die
Zusammensetzung der Carotinoide in den Rohprodukten aus den typischen
Experimenten in Dichlormethan und Toluol werden in Tabelle 6 gezeigt.
-
Die
Reaktion in Dichlormethan führt
zu einer verhältnismäßig guten
Ausbeute an Produkten im Gegensatz zur Reaktion in Toluol, welche
eine hohe Konzentration an TFA und längere Reaktionszeiten erfordert. Eine
höhere
Konzentration an TFA in Toluol verkürzt die Reaktionszeit. Unter
diesen Bedingungen wird jedoch ein signifikanter Abbau und eine
E/Z-Isomerisierung von α-Cryptoxanthin
und β-Cryptoxanthin
beobachtet. Die Identität
der individuell isolierten Carotinoide aus dieser Reaktion wurde
mit Hilfe ihrer Spektren im UV-Bereich bis
zum sichtbaren Bereich sowie mit Hilfe ihrer MS- und 1H-NMR-Spektren
ermittelt.
-
Tabelle
6. Die relative Zusammensetzung von Carotinoiden in den Produkten
der Reaktion von Anhydroluteinen mit Trifluoressigsäure (TFA)
und Triethylsilan (Et
3SiH) in verschiedenen
Lösungsmitteln.*
-
- * In allen Experimenten wurde TFA
zu einer Lösung
aus Anhydroluteinen und Triethylsilan in 20 ml des Lösungsmittels
unter einer Stickstoff-Atmosphäre
bei Raumtemperatur zuzugeben und der Verlauf der Reaktion wurde über HPLC
verfolgt.
-
In
einer bevorzugten Ausführungsform
bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zur Überführung einer
Mischung aus Anhydroluteinen I, II und III, enthaltend etwa 6–10 % (3R,3'R)-Zeaxanthin in
eine Mischung aus (3R,6'R)-α-Cryptoxanthin
und (3R)-β-Cryptoxanthin
in Anwesenheit einer starken Säure
und eines Hydridiondonors in einem organischen Lösungsmittel, umfassend:
- a) Auflösen
von (3R,3'R,6'R)-Lutein, enthaltend
etwa 5–7
% (3R,3'R)-Zeaxanthin,
in einem chlorierten Lösungsmittel
(Dichlormethan, 1,2-Dichlormethan) oder Toluol und Zugabe von Triethylsilan
(bevorzugt 2,76 Äquivalente)
unter einer Schutzatmosphäre,
um eine Mischung zu erhalten;
- b) in Abhängigkeit
der Natur des Lösungsmittels
Zugabe einer geeigneten Menge an TFA zur Mischung bei Raumtemperatur,
um die ionische Hydrogenierungsreaktion zu fördern und ein Rohprodukt zu
erhalten;
- c) Neutralisierung der Säure
im Rohprodukt durch Zugabe einer Lösung einer anorganischen oder
organischen Base aus z.B. Natrium- oder Kaliumhydrogencarbonat;
- d) Abdestillieren des chlorierten Lösungsmittels unter vermindertem
Druck, z.B. mit schrittweisem Austausch gegen einen höher-siedenden
Alkohol, bevorzugt 2-Propanol
und Verdampfen des größten Teils
des Alkohols unter vermindertem Druck, bis die Carotinoide aus dem
wässrigen
Alkohol auskristallisieren;
- e) Sammeln der Kristalle, z.B. über Filtration oder Zentrifugation
und Waschen des kristallinen Produktes mit einem kleinen Volumen
an Aceton; und
- f) Trocknen des Endproduktes z.B. bei 60°C unter Hochvakuum, um eine
Mischung aus Carotinoiden zu erhalten.
-
Die
Erfindung bezieht sich weiterhin auf ein Verfahren zur Abtrennung
der Z-(cis)-Isomere der Carotinoide von ihren all-E(trans)-Verbindungen
durch Waschen der obigen getrockneten Mischung aus Carotinoiden
mit einem C5-C7-Kohlenwasserstoff
oder Petrolether bei 0°C
oder niedrigeren Temperaturen (0°C
bis –20°), um die
Z-Isomere zu entfernen und ein kristallines Produkt zu erhalten,
welches im wesentlichen all-E-Isomere von (3R,6'R)-α-Cryptoxanthin,
(3R)-β-Cryptoxanthin,
Anhydroluteine sowie eine hohe Konzentration des nicht-umgesetzten
(3R,3'R)-Zeaxanthins
umfasst.
-
Reaktionen
von (3R,3'R,6'R)-Lutein mit NaCNBH3/Zinkhalogenid (ZnBr2 oder
ZnI2). Die Reaktion von (3R,3'R,6'R)-Lutein mit Natriumcyanborhydrid
(NaCNBH3)/Zinkiodid (ZnI2)
verläuft
problemlos in Dichlormethan und 1,2-Dichlorethan bei Raumtemperatur,
um selektiv eine Ausbeute von ungefähr 90 % an (3R,6'R)-α-Cryptoxanthin innerhalb
von 1 – 2
Stunden zu ergeben. Diese Reaktion ergibt hauptsächlich das all-E-Isomer von
(3R,6'R)-α-Cryptoxanthin,
im Gegensatz zur Reaktion von Lutein mit TFA/Triethylsilan, welche
von einer signifikanten E/Z-Stereoisomerisierung begleitet wird.
Die Reaktionen in tert-Butylmethylether (TBME) ergeben ebenfalls
ungefähr
90 % Ausbeute an (3R,6'R)-α-Cryptoxanthin,
jedoch wird eine längere
Reaktionszeit von bis zu 5 Stunden benötigt. In Tetrahydrofuran (THF)
oder Ethylether läuft
keine Reaktion ab. In ähnlicher
Weise wird keine Reaktion in Methanol beobachtet. Zinkbromid reagiert
ebenfalls mit Lutein und NaCNBH3 in Dichlormethan,
um ungefähr
75 % an (3R,6'R)-α-Cryptoxanthin
zu ergeben. Gleichwohl führt
die Reaktion mit Zinkchlorid und NaCNBH3 nach
24 Stunden zu einer schlechten Ausbeute. Die 5 – 7 % Zeaxanthin, die im Ausgangsmaterial
vorhanden sind, reagieren nicht mit NaCNBH3/ZnI2 oder NaCNBH3/ZnBr2, und können
vollständig
im Produkt gewonnen werden.
-
Eine
Zusammenfassung dieser Reaktionen wird in Tabelle 7 dargestellt.
Die Identität
des aus diesen Reaktionen isolierten (3R,6'R)-α-Cryptoxanthins
wurde über
sein Spektrum im UV-Bereich bis zum sichtbaren Bereich sowie über seine
MS- und 1H-NMR-Spektren ermittelt.
-
Tabelle
7. Zusammenfassung der Reaktionen von Lutein (enthaltend 5 – 7 % Zeaxanthin)
mit Natriumcyanborhydrid und Zinkiodid in verschiedenen Lösungsmitteln.*
-
- * In allen Experimenten wurde Natriumcyanborhydrid
zu einer Lösung
von (3R,3'R,6'R)-Lutein in 20 ml
Lösungsmittel
zugegeben, gefolgt von einer Addition an Zinkiodid. Alle Reaktionen
wurden bei Raumtemperatur unter einer Stickstoff-Atmosphäre durchgeführt und
der Reaktionsverlauf wurde über
TLC und HPLC verfolgt.
-
Die
Aufarbeitung dieser Reaktion ist verhältnismäßig einfach und besteht aus
der Filtration des Produkts durch Celite (Filtrierungshilfe) und
Verdampfung des Lösungsmittels
bei gleichzeitigem Austausch gegen einen höher-siedenden Alkohol (z.B.
Methanol, Ethanol, 2-Propanol) bei atmosphärischem Druck, gefolgt von einer
Entfernung des größten Teils
des Alkohols unter vermindertem Druck, bis das Produkt aus dem wäßrigen Alkohol
auskristallisiert. Die Erfindung bezieht sich daher auf ein Verfahren
zur Überführung von (3R,3'R,6'R)-Lutein, enthaltend
(3R,3'R)-Zeaxanthin,
in (3R,6'R)-α-Cryptoxanthin, umfassend:
- a) Auflösen
von (3R,3'R,6'R)-Lutein, enthaltend
(3R,3'R)-Zeaxanthin,
in einem chlorierten Lösungsmittel, und
Zugabe einer effektiven Menge an Metallhydrid, anschließend Zugabe
einer effektiven Menge eines Zinkhalogenids, um eine Mischung zu
erhalten;
- b) Rühren
der Mischung;
- c) Filtrieren der Mischung;
- d) Verdampfen des Lösungsmittels
und Erhalten eines kristallinen Produkts; und
- e) Sammeln des kristallinen Produkts.
-
In
einer bevorzugten Ausführungsform
bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zur Überführung von
(3R,3'R,6'R)-Lutein, enthaltend
5 – 7
% (3R,3'R)-Zeaxanthin, in (3R,6'R)-α-Cryptoxanthin,
umfassend:
- a) Auflösen von (3R,3'R,6'R)-Lutein, enthaltend
etwa 5–7
% (3R,3'R)-Zeaxanthin,
in einem Volumen von (z.B. 6,7 ml Lösungsmittel/100 mg Lutein)
Dichlormethan oder 1,2-Dichlormethan oder einem Ether (TBME), und
Zugabe von etwa 7,5 Äquivalenten
an Metallhydrid, z.B. Natriumcyanborhydrid, gefolgt von einer Addition
von 4 Äquivalenten
Zinkiodid oder Zinkbromid unter einer Schutzatmosphäre, um eine
Mischung zu erhalten;
- b) Rühren
der oben genannten Mischung bei Raumtemperatur, bevorzugt unter
einer Stickstoff- oder Argon-Atmosphäre für etwa eine bis fünf Stunden,
um ein Rohprodukt zu erhalten;
- c) Filtrieren des Rohproduktes, z.B. über Celite (Filtrierungshilfe)
und Waschen des Filters mit zusätzlichem Lösungsmittel,
bis die gesamte Farbe entfernt ist;
- d) Verdampfen des vereinigten Lösungsmittels unter atmosphärischem
oder vermindertem Druck bei Austausch gegen einen höher-siedenden
Alkohol (Methanol, Ethanol oder 2-Propanol), bis das Produkt auskristallisiert;
- e) Sammeln der Kristalle über
Filtration oder durch eine Zentrifuge und Waschen der Kristalle
mit Alkohol oder Aceton;
- f) Trocknen der Kristalle unter Hochvakuum, z.B. bei 60°C, um eine
Mischung aus gewonnenem (3R,3'R)-Zeaxanthin
und (3R,6'R)-α-Cryptoxanthin
zu erhalten.
-
Reaktionen
von (3R,3'R,6'R)-Lutein mit Natrium(trifluoracetoxy)borhydrid
Na[BH3(OCOCF3)]/Zinkhalogenid
(ZnBr2 oder ZnI2).
Natrium(trifluoracetoxy)borhydrid reagiert mit Lutein in der Anwesenheit
von Zinkbromid in einem chlorierten Lösungsmittel (Dichlormethan
oder 1,2-Dichlorethan) bei 0 – 5°C, um (3R,6'R)-α-Cryptoxanthin
nahezu quantitativ zu erhalten. In einem typischen Experiment wird
eine Lösung
aus Lutein (0,45 mmol) in Dichlormethan oder 1,2-Dichlorethan (20
ml) bei 0°C
unter Stickstoff gehalten und mit Zinkbromid (0,58 mmol), gefolgt
von Natrium(trifluoracetoxy)borhydrid (1,82 mmol), behandelt. Natrium(trifluoracetoxy)borhydrid
wird durch langsame Zugabe von Trifluoressigsäure (1,82 mmol) zu einer Suspension
von Natriumborhydrid (1,90 mmol) in THF (2 ml) bei 10–15°C und unter
einer Schutzatmosphäre,
wie beispielsweise Stickstoff oder Argon, zubereitet. Die Mischung
wird anschließend
bei Raumtemperatur für
20 Minuten gerührt.
Bei der Herstellung von Natrium(trifluoracetoxy)borhydrid sollten
die Ausgangsmaterialien (TFA und Natriumborhydrid) akkurat ausgewogen
werden, um die Anwesenheit von nicht-umgesetzten TFA im Produkt
zu vermeiden, welches die Dehydratisierung von Lutein verursachen
kann. Die Reaktion benötigt
ungefähr
4 – 5 Stunden
bei 0–5°C, um eine
vollständige Überführung von
Lutein in (3R,6'R)-α-Cryptoxanthin zu
erhalten. Die Aufarbeitung besteht aus der Zugabe einer 2 %-igen
Lösung
aus Natriumbicarbonat (10 ml), um den Überschuss an Borhydrid zu zerstören. Nach
Abtrennung, Trocknung und Filtrieren der organischen Schicht wird das
Lösungsmittel
bei gleichzeitigem Austausch gegen einen höher-siedenden Alkohol (Methanol,
Ethanol, 2-Propanol)
bei atmosphärischem
Druck verdampft. Diesem folgt eine Entfernung des Großteils des
Alkohols unter vermindertem Druck, bis das Produkt aus dem Alkohol auskristallisiert.
Diese Reaktion läuft
ebenfalls mit Zinkiodid unter genau den gleichen Bedingungen ab.
Gleichwohl besteht das Produkt aus ungefähr 57 % (3R,6'R)-α-Cryptoxanthin und
zu 43 % aus Anhydroluteinen, welche als Nebenprodukte gebildet werden.
Die allylische Deoxygenierung von Lutein mit Natrium(trifluoracetoxy)borhydrid
und einem Zinkhalogenid (Zinkbromid oder Zinkiodid) in nicht-chlorierten
Lösungsmitteln
(z.B. tert-Butylmethylether, Diglyme, 1,2-Dimethoxyethan, Diethylether,
THF, DMF) funktionierte nicht.
-
Die
Erfindung bezieht sich daher auf ein Verfahren zur Überführung von
(3R,3'R,6'R)-Lutein (z.B. enthaltend
5 – 7
% (3R,3'R)-Zeaxanthin)
in (3R,6'R)-α-Cryptoxanthin, umfassend
die Reaktion von (3R,3'R,6'R)-Lutein, Natrium(trifluoracetoxy)borhydrid
mit einem Zinkhalogenid, bevorzugt Zinkbromid oder Zinkiodid, in
einem chlorierten Lösungsmittel
(z.B. Dichlormethan oder 1,2-Dichlorethan), bevorzugt bei 0 – 5°C. In einer
bevorzugten Ausführungsform
umfasst die Reaktion:
- a) Auflösen von
(3R,3'R,6'R)-Lutein, enthaltend
ungefähr
5 – 7
% (3R,3'R)-Zeaxanthin,
in einem geeigneten Volumen (ungefähr 6,7 ml Lösungsmittel/100 mg Lutein)
eines chlorierten Lösungsmittels
(z.B. Dichlormethan oder 1,2-Dichlormethan), und Kühlen der
Mischung auf etwa 0°C;
- b) Zugabe von etwa 1,3 Äquivalenten
an Zinkbromid oder Zinkiodid, gefolgt von einer Addition von etwa
4 Äquivalenten
an frisch hergestelltem Natrium(trifluoracetoxy)borhydid unter einer
Schutzatmosphäre,
um eine Mischung zu erhalten;
- c) Rühren
der Mischung bei 0°C
unter einer Stickstoff-Atmosphäre
oder Argon-Atmosphäre bis zu
5 Stunden, um ein Rohprodukt zu erhalten;
- d) Zugabe einer wässrigen
Lösung
einer Base (z.B. wässriges
Natriumbicarbonat), um den Überschuss
an Borhydrid zu zerstören,
Abtrennen der organischen Schicht und Trocknen derselben (z.B. über Natriumsulfat);
- e) Verdampfen des organischen Lösungsmittels, z.B. bei atmosphärischem
Druck, durch schrittweisen Austausch gegen einen höher-siedenden
Alkohol (z.B. Methanol, Ethanol oder 2-Propanol) und Verdampfen des
Alkohols unter vermindertem Druck, bis das Produkt auskristallisiert;
- f) Sammeln der Kristalle, z.B. durch Filtration oder über eine
Zentrifuge, und Waschen der Kristalle mit Alkohol oder Aceton;
- g) Trocknen der Kristalle, z.B. unter Hochvakuum bei 60°C, um eine
Mischung aus gewonnenem (3R,3'R)-Zeaxanthin
und (3R,6'R)-α-Cryptoxanthin
zu erhalten.
-
Reaktionen
von (3R,3'R,6'R)-Lutein mit Me3N.BH3/AlCl3 oder Me2NH.BH3/AlCl3 in nicht-chlorierten
Lösungsmitteln.
(3R,3'R,6'R)-Lutein reagiert
mit Borantrimethylamin(Me3N.BH3)-
oder Borandimethylamin(Me2NH.BH3)-Komplexen
bei Raumtemperatur in der Anwesenheit von Aluminiumchlorid in Tetrahydrofuran
(THF) oder Ethylenglykoldimethylether, um innerhalb von 1–2 Stunden
(3R,6'R)-α-Cryptoxanthin
in 90% Ausbeute zu erhalten. Die 5–7% (3R,3'R)-Zeaxanthin, das im Ausgangsmaterial
enthalten ist, reagiert nicht mit Me3N.BH3/AlCl3 oder Me2NH.BH3/AlCl3 und kann vollständig aus dem Produkt gewonnen
werden. In einem typischen Experiment wird eine Lösung aus
Lutein (0,448 mmol) in THF oder Ethylenglykoldimethylether (30 ml) zunächst mit
2,69 mmol Me3N.BH3 oder
Me2NH.BH3, gefolgt
von der Addition von AlCl3 (1,03 mmol),
behandelt. Die Mischung wird anschließend bei Raumtemperatur für 1 – 2 Stunden
unter Schutzatmosphäre
gerührt
(z.B. Argon oder Stickstoff).
-
Die
Aufarbeitung besteht aus der Zugabe einer 2 %-igen Lösung aus
Natriumbicarbonat (10 ml) und 10 ml eines zweiten Lösungsmittels
(nur im Falle von THF), wie bspw. Ethylacetat oder ein C4-C6-Ether (Diethylether,
Diisopropylether, TBME, 1,2-Dimethoxyethan).
Falls Ethylenglykoldimethylether als Lösungsmittel in der Reaktion
eingesetzt wird, kann die Verwendung eines zweiten Lösungsmittels
während
der Aufarbeitung ausgelassen werden. Der größte Teil der organischen Schicht
wird unter vermindertem Druck entfernt und (3R,6'R)-α-Cryptoxanthin
kristallisiert aus dem Alkohol aus. Die Erfindung bezieht sich daher
auf ein Verfahren zur Überführung von
(3R,3'R,6'R)-Lutein (z.B. enthaltend
(3R,3'R)-Zeaxanthin)
in (3R,6'R)-α-Cryptoxanthin, umfassend
die Reaktion von (3R,3'R,6'R)-Lutein, Me3N.BH3 oder Me2NH.BH3 und Aluminiumchlorid
in einem Ether, bevorzugt THF oder Ethylenglykoldimethylether (1,2-Dimethoxyethan)
bei Raumtemperatur. In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Reaktion:
- a) Auflösen
von (3R,3'R,6'R)-Lutein, enthaltend
(3R,3'R)-Zeaxanthin,
in einem geeigneten Volumen (ungefähr 10 ml Lösungsmittel/100 mg Lutein)
an THF oder Ethylenglykoldimethylether (1,2-Dimethoxyethan) und
Zugabe von 6 Mol-Äquivalenten
an Me3N.BH3 oder
Me2NH.BH3, anschließend Zugabe
von 2,3 Mol-Äquivalenten
Aluminiumchlorid, um eine Mischung zu erhalten;
- b) Rühren
der Mischung bei Raumtemperatur unter einer Schutzatmosphäre (Stickstoff
oder Argon) für
1 bis 2 Stunden;
- c) Zugabe einer wässrigen
Lösung
einer Base (z.B. Natriumbicarbonat) und eines zweiten organischen
Lösungsmittels
(lediglich im Falle von THF), wie bspw. Ethylacetat oder ein Ether,
Abtrennen der organischen Schicht und Trocknen derselben (z.B. über Natriumsulfat);
- d) Verdampfen des größten Teils
des organischen Lösungsmittels
unter vermindertem und Auskristallisieren des Restes aus einem Alkohol
heraus;
- e) Sammeln der Kristalle, z.B. durch Filtration oder über eine
Zentrifuge, und Waschen der Kristalle mit einem Alkohol oder Aceton;
- f) Trocknen der Kristalle, z.B. unter Hochvakuum bei 60°C, um eine
Mischung aus gewonnenem (3R,3'R)-Zeaxanthin
und (3R,6'R)-α-Cryptoxanthin
zu erhalten.
-
Reaktionen
von (3R,3'R,6'R)-Lutein mit LiClO4/Et3SiH. Gemäß einem
weiteren Ansatz bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zur Überführung des
85 %-igen, kommerziell
erhältlichen
oder hoch aufgereinigten (3R,3'R,6'R)-Lutein, enthaltend
(3R,3'R)-Zeaxanthin
und Mischungen davon, in eine Mischung aus (3R,6'R)-α-Cryptoxanthin und
(3R,6'R)-Anhydrolutein
I in der Anwesenheit einer etherischen Lösung aus LiClO4/Hydridiondonor.
Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
umfasst dieses Verfahren:
- a) Umsetzung von
(3R,3'R,6'R)-Lutein, enthaltend
etwa 5–7
% (3R,3'R)-Zeaxanthin,
mit einer Lösung
aus Lithiumperchlorat-Ether in der Gegenwart von Triethylsilan bei
Raumtemperatur unter einer Schutzatmosphäre, wie beispielsweise Stickstoff
oder Argon, um ein Rohprodukt zu erhalten;
- b) Einbringen des Rohproduktes in Wasser, um eine organische
und eine wässrige
Schicht zu erhalten;
- c) Abtrennung der organischen Schicht und Austausch des Ethers
gegen ein zweites Lösungsmittel,
das einen höher-siedenden
Alkohol oder einen C5-C7-Kohlenwasserstoff
enthält, über Destillation
und Verdampfen des zweiten Lösungsmittels
unter verminderten Druck, bis Anhydrolutein I und (3R,6'R)-α-Cryptoxanthin auskristallisiert;
- d) Sammeln der Kristalle, z.B. durch Filtration oder über eine
Zentrifuge;
- e) Waschen der Kristalle, z.B. mit einem kleinen Volumen an
Aceton; und
- f) Trocknen der Kristalle, z.B. unter Hochvakuum bei 60°C, um eine
Mischung aus Anyhydrolutein I und (3R,6'R)-α-Cryptoxanthin
zu erhalten.
-
Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
wird das Lithiumperchlorat als eine etwa 3M Lösung in Diethylether zugegeben.
Ebenfalls gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
wird der Ether durch Zugabe des Alkohols oder Kohlenwasserstoffs
und durch Destillation bei atmosphärischem Druck ausgetauscht.
-
Wie
hier verwendet bedeutet der Begriff „etwa", dass der in bezug auf „etwa" genannte Wert den
genannten Wert plus oder minus 10 % dieses Wertes umfasst. Beispielsweise
schließt „etwa 5
Stunden" 4,5 bis 5,5
Stunden mit ein. „Etwa
0°C" schließt –10°C, 0°C und +10°C mit ein.
-
Für einen
Fachmann aus den relevanten technischen Gebieten ist es leicht ersichtlich,
dass andere geeignete Modifikation und Anpassungen an die hier beschriebenen
Verfahren und Anwendungen offensichtlich sind und ohne Abkehr vom
Gegenstand der Erfindung oder jeder Ausführungsform derselben gemacht werden
können.
Nachdem nun die vorliegende Erfindung eingehend beschrieben wurde,
wird dieselbe durch Bezug auf die folgenden Beispiele besser verstanden,
welche hier lediglich zu Illustrationszwecken beigefügt sind
und die Erfindung nicht einschränken
sollen.
-
BEISPIEL 1:
-
Überführung von (3R,3'R,6'R)-Lutein (85 %)
in (3R,6'R)-α-Cryptoxanthin
und (3R)-β-Cryptoxanthin mit
Trifluoressigsäure
(TFA) und Triethylsilan (Et3SiH) in Dichlormethan
-
Zunächst wurde
eine Lösung
aus (3R,3'R,6'R)-Lutein (0,300
g mit 85 Reinheit ≈ 0,255
g, 0,448 mmol) in Dichlormethan (25 ml) mit Triethylsilan (0,150
ml, 0,0109 g, 0,94 mmol), gefolgt von Trifluoressigsäure (0,12 ml,
0,178 g, 1,56 mmol), behandelt. Die Mischung wurde bei Raumtemperatur
unter einer Stickstoff-Atmosphäre
gerührt
und der Verlauf der Reaktion wurde über HPLC beobachtet. Nach 8
Stunden wurde das Produkt mit einer 5 %-igen Lösung aus Natriumbicarbonat
(15 ml) behandelt und für
5 Minuten gerührt.
Die Mischung wurde unter atmosphärischem
Druck durch schrittweisen Austausch von Dichlormethan (Siedepunkt
= 40°C)
gegen zwei 2-Propanol (Siedepunkt = 82,4°C) destilliert. Als fast das
gesamte Dichlormethan entfernt worden war, wurde der Alkohol unter
vermindertem Druck solange abdestilliert, bis die Carotinoide aus
dem wässrigen Alkohol
auszukristallisieren begannen. Man ließ die Mischung auf Raumtemperatur
abkühlen
und die Kristalle wurden über
eine Zentrifuge entfernt. Die wässrige
Schicht wurde entfernt und die verbleibenden Kristalle wurden mit
10 ml Aceton behandelt und für
wenige Minuten gerührt.
Das Lösungsmittel
wurde durch Zentrifugation entfernt und das kristalline Produkt
wurde unter Hochvakuum bei 60°C
getrocknet, um einen roten Feststoff (0,263 g) zu ergeben. Von diesem
wurde über
HPLC gezeigt, dass es 2,23 mg (90 % Ausbeute) an gesamten Carotinoiden
enthält,
die aus einer Mischung aus (3R,6'R)-α-Cryptoxanthin
(25,2 %), (3R)-β-Cryptoxanthin (39.1
%), nicht-umgesetzte (3R,6'R)-Anhydroluteine
(18,7 %), (all-E,3R,3'R)-Zeaxanthin
(10,5 %), (9Z,3R,3'R)- Zeaxanthin (3 %),
und (13Z, 3R,3'R)-Zeaxanthin
(3,5 %) besteht. Das Rohprodukt wurde mit Hexan (6 ml) bei niedriger
Temperatur (0°C
bis –20°C) kristallisiert,
um orangene Kristalle zu ergeben, die aus einer Mischung aus Carotinoiden
bestehen. Die relative Zusammensetzung der Carotinoide im Mutter-Liquor der
Kristallisation war wie folgt: (3R,6'R)-α-Cryptoxanthin
(32 %), (3R)-β-Cryptoxanthin
(51,6 %), Anhydroluteine (14,4 %), und (3R,3'R)-Zeaxanthin (2 %). Die orangen Kristalle
wurden über
eine Zentrifuge entfernt und unter Hochvakuum bei 60°C getrocknet.
Die relative Verteilung der Carotinoide im Feststoff war wie folgt: (3R,6'R)-α-Cryptoxanthin
(18,5 %), (3R)-β-Cryptoxanthin
(26,5 %), Anyhdroluteine (11,4 %), (all-E 3R,3'R)-Zeaxanthin (33,5 %), (9Z,3R,3'R)-Zeaxanthin (4,3
%), und (13Z,3R,3'R)-Zeaxanthin
(5,8 %).
-
BEISPIEL 2
-
Überführung von
(3R,3'R,6'R)-Lutein (85 %)
in (3R,6'R)-α-Cryptoxanthin
und (3R)-β-Cryptoxanthin mit Trifluoressigsäure (TFA)
und Triethylsilan (Et3SiH) in 1,2-Dichlorethan.
-
Eine
Lösung
aus (3R,3'R,6'R)-Lutein (0,300
g mit 85 % Reinheit ≈ 0,255
g; 0,448 mmol) in 1,2-Dichlorethan (25 ml) wurde zunächst mit
Triethylsilan (0,150 ml, 0,109 g, 0,94 mmol), gefolgt von Trifluoressigsäure (0,12
ml, 0,178 g, 1,56 mmol), behandelt. Die Mischung wurde bei Raumtemperatur
unter einer Stickstoff-Atmosphäre
gerührt
und der Verlauf der Reaktion wurde über HPLC verfolgt. Nach 8 Stunden
wurde das Produkt mit einer 5 %-igen Lösung aus Natriumbicarbonat
(15 ml) behandelt und für
5 Minuten gerührt.
Der größte Teil des
1,2-Dichlormethans (Siedepunkt = 83°C) wurde unter vermindertem
Druck abdestilliert. Es wurde 2-Propanol (20 ml) zugegeben und die
Destillation wurde weitergeführt,
bis die Carotinoide begannen aus dem wässrigen Alkohol auszukristallisieren.
Man ließ die
Mischung auf Raumtemperatur abkühlen
und die Kristalle wurden durch Zentrifugation entfernt. Die wässrige Schicht
wurde entfernt und die verbleibenden Kristalle wurden mit 10 ml
Aceton behandelt und für
wenige Minuten gerührt.
Das Lösungsmittel
wurde über
eine Zentrifuge entfernt und das kristalline Produkt wurde unter
Hochvakuum bei 60°C
getrocknet, um einen roten Feststoff zu ergeben (0,250 g). Von diesem
wurde über
HPLC gezeigt, dass er 216 mg (87 % Ausbeute) an gesamten Carotinoiden
enthält,
die aus einer Mischung aus (3R,6'R)-α-Cryptoxanthin
(28,2 %), (3R)-β-Cryptoxanthin
(26,8 %), nicht-umgesetztem (3R,6'R) Anhydroluteinen (30,8 %) und gewonnenem
(all-E + Z 3R,3'R)Zeaxanthin (14,2
%) bestehen.
-
BEISPIEL 3
-
Auftrennung und Aufreinigung
von Carotinoiden aus einer Mischung aus (3R,6'R)-α-Cryptoxanthin, (3R)-β-Cryptoxanthin,
Anydroluteinen, und (3R,3'R)-Zeaxanthin über Säulenchromatograhpie
-
Eine
Blitzsäule
(20 cm 1 × 3,5
cm i.D.) wurde unter leichtem Druck mit n-Silicagel (40 μm Partikelgröße) unter Verwendung einer
Mischung aus Hexan (90 %) und Aceton (10 %) gepackt. 0,3 g einem
Rohgemisch aus (3R,6'R)-α-Cryptoxanthin,
(3R)-β-Cryptoxanthin, Anhydroluteinen,
und (3R,3'R)-Zeaxanthin,
die aus einer Reaktion von (3R,3'R,6'R)-Lutein mit TFA/Et3SiH (Beispiel 1 oder 2) erhalten wurden,
wurden auf die Säule unter
Verwendung einer 1/1 Mischung aus Hexan und Aceton aufgeladen. Die
Mischung aus Carotinoiden wurde mit Hexan/Aceton (9/1) eluiert.
Drei farbige Hauptbanden wurden gesammelt. In der Reihenfolge der
Elution waren diese; 1) eine reine Mischung aus (3R,6'R)-α-Cryptoxanthin
und (3R)-β-Cryptoxanthin,
2) eine Mischung aus Anhydroluteinen I, II und III, und 3) (3R,3'R)-Zeaxanthin. Die
Lösungsmittel
wurden unter vermindertem Druck verdampft und die reinen Carotinoide
wurden unter Hochvakuum bei 60°C
getrocknet.
-
BEISPIEL 4
-
Überführung von (3R,3'R,6'R)-Lutein (85 % rein)
in die Anhydroluteine I, II und III mit Schwefelsäure in Tetrahydrofuran
(THF)
-
(3R,3'R,6'R)-Lutein (3,36 g
mit 85 % Reinheit ≈ 2,86
g, 5,03 mmol) in 150 ml eines Tetrahydrofurans (THF) ließ man mit
50 % (v/v) Schwefelsäure
(10 ml) bei Raumtemperatur unter Stickstoff für 4 Stunden reagieren. Das
Produkt wurde langsam mit 4M Kaliumhydroxid (50 ml) behandelt, bis
der pH bei etwa 5 oder 6 lag. Die Mischung wurde anschließend mit
einer 5 %-igen Lösung
aus Natriumbicarbonat (5 ml) und Triethylamin (1 ml) behandelt um
den Rest der Säure
zu neutralisieren. Der größte Teil
des THF wurde unter vermindertem Druck abgedampft. 2-Propanol (50
ml) wurde zugegeben und die Destillation wurde so lange fortgeführt, bis
die Anhydroluteine aus dem wässrigen
Alkohol auskristallisierten. Die Kristalle wurden über eine
Zentrifuge entfernt, mit 30 ml Aceton gewaschen und unter Hochvakuum
bei 60°C
getrocknet, um 3,18 g eines orangenen Produktes zu ergeben, von
dem über
HPLC gezeigt wurde, dass es 2,54 g einer Mischung aus Anhydroluteinen
(92 % Ausbeute) und gewonnenem Zeaxanthin enthält. Die relative Verteilung
der Carotinoide in diesem Produkt war wie folgt: (3R,6'R)-Anyhdrolutein
I (58 %), Anhydrolutein II (8,8 %), all-E-Anhydrolutein III (18,4
%), Z-Anhydrolutein III (7,9 %), und (3R,3'R)-Zeaxanthin (6,9 %). Diese Mischung
wurde in nachfolgenden Reaktionen mit TFA/Et3SiH
ohne weitere Aufreinigung eingesetzt.
-
BEISPIEL 5 (REFERENZBEISPIEL)
-
Überführung von (3R,3'R,6'R)-Lutein (85 % rein)
in die Anhydroluteine I, II and III mit Trifluoressigsäure
-
Man
ließ (3R,3'R,6'R)-Lutein (1 g mit
85 % Reinheit ≈ 85
g, 1,49 mmol) in 150 ml Chloroform mit Trifluoressigsäure (0,2
ml) bei Raumtemperatur über
Nacht (21 h) reagieren. Das Produkt wurde mit einer 2 %-igen Lösung aus
Natriumbicarbonat (50 ml) und Triethylamin (0,2 ml) behandelt. Der
größte Teil
des Chloroforms wurde unter vermindertem Druck verdampft. Es wurde
2-Propanol zugegeben und die Destillation wurde fortgesetzt, bis
die Anhydroluteine aus dem wässrigen
Alkohol auskristallisierten. Die Kristalle wurden über eine Zentrifuge
entfernt, mit 15 ml Aceton gewaschen und unter Hochvakuum bei 60°C getrocknet,
um 0,96 g eines orangen Produktes zu ergeben, von welchem über HPLC
gezeigt wurde, dass es 0,77 g einer Mischung aus Anhydroluteinen
(94 Ausbeute) und nicht-umgesetztem Zeaxanthin enthält. Die
relative Verteilung der Carotinoide in diesem Produkt betrug: (3R,6'R)-Anhydrolutein
I (74,9 %), Anhydrolutein II (9 %), all-E-Anydrolutein III (5,3
%), und (3R,3'R)-Zeaxanthin
(10,8 %).
-
BEISPIEL 6
-
Überführung der Anydroluteine I,
II und III in (3R,6'R)-α-Cryptoxanthin
und (3R)-β-Cryptoxanthin in
Dichlormethan
-
Eine
Lösung
der Anhydroluteine I, II und III (0,234 g, 80 % ≈ 0,187 g, 0,34 mmol) in Dichlormethan
(20 ml) wurde zunächst
mit Triethylsilan (0,150m, 0,109 g, 0,94 mmol), gefolgt von Trifluoressigäsure (0,100
ml, 0,148 g, 1,30 mmol), behandelt. Die Mischung wurde bei Raumtemperatur
unter einer Stickstoff-Atmosphäre gerührt und
der Reaktionsverlauf wurde über
HPLC beobachtet. Das Produkt wurde nach 2,5 h mit einer 5 %-igen
Lösung
aus Natriumbicarbonat (15 ml) behandelt und für 5 Minuten gerührt. Die
Mischung wurde bei atmosphärischem
Druck durch schrittweisen Austausch von Dichlormethan (Siedepunkt
= 40°C)
gegen 2-Propanol (Siedepunkt = 82,4°C) destilliert. Als nahezu das
gesamte Dichlormethan entfernt worden war, wurde der Alkohol unter
vermindertem Druck solange abdestilliert, bis die Carotinoide begannen,
aus dem wässrigen Alkohol
auszukristallisieren. Man ließ die
Mischung auf Raumtemperatur abkühlen
und die Kristalle wurden über
eine Zentrifuge entfernt. Die wässrige
Schicht wurde entfernt und die verbleibenden Kristalle wurden mit 10
ml Aceton behandelt und für
einige wenige Minuten gerührt.
Das Lösungsmittel
wurde über
eine Zentrifuge entfernt und das kristalline Produkt wurde unter
Hochvakuum bei 60°C
getrocknet, um einen roten Feststoff (0,188 g) zu ergeben. Von diesem
wurde über
HPLC gezeigt, dass es 132 mg (70 % Ausbeute) an gesamten Carotinoiden
enthält,
die aus einer Mischung aus (3R,6'R)-α-Cryptoxanthin
(16,8 %), (3R)-β-Cryptoxanthin (40,8
%), nicht-umgesetzten (3R,6'R)-Anydroluteinen
(27,1 %) und (3R,3'R)-Zeaxanthin
(15,3 %) bestehen.
-
BEISPIEL 7
-
Überführung der Anydroluteine I,
II und III in (3R,6'R)-α-Cryptoxanthin
und (3R)-β-Cryptoxanthin
-
Eine
Lösung
der Anhydroluteine I, II und III (0.234 g, 80 % ≈ 0,187 g, 0,34 mmol) in Toluol
(20 ml) wurde zunächst
mit Triethylsilan (0,150 ml, 0,109 g, 0,94 mmol), gefolgt von Trifluoressigsäure (0,200
ml, 0,296 g, 2,60 mmol), behandelt. Die Mischung wurde bei Raumtemperatur
unter einer Stickstoff-Atmosphäre
gerührt und
der Verlauf der Reaktion wurde über
HPLC beobachtet. Nach 6 Stunden wurde das Produkt mit einer 5 %-igen Lösung aus
Natriumbicarbonat (15 ml) behandelt und für 5 Minuten gerührt. Der größte Teil
des Toluols wurde durch Destillation unter vermindertem Druck entfernt.
Es wurde 2-Propanol (20 ml) zugegeben und die Destillation solange
fortgesetzt, bis die Carotinoide begannen, aus dem wässrigen
Alkohol auszukristallisieren. Man ließ die Mischung auf Raumtemperatur
abkühlen
und die Kristalle wurden über
eine Zentrifuge entfernt. Die wässrige
Schicht wurde entfernt und die verbleibenden Kristalle wurden mit
10 ml Aceton behandelt und für
wenige Minuten gerührt.
Das Lösungsmittel
wurde über
eine Zentrifuge entfernt und das kristalline Produkt wurde über Hochvakuum
bei 60°C
getrocknet um einen roten Feststoff (0,188 g) zu ergeben. Von diesem
wurde über
HPLC gezeigt, dass er 113 mg (60 % Ausbeute) an gesamten Carotinoiden
enthält,
die aus einer Mischung aus (3R,6'R)-α-Cryptoxanthin
(35,5 %), (3R)-β-Cryptoxanthin
(41,7 %), nicht-umgesetzten (3R,6'R)-Anhydroluteinen
(10,3 %), und (3R,3'R)-Zeaxanthin
(12,5 %) bestehen.
-
BEISPIEL 8
-
Selektive
Deoxygenierung von (3R,3'R,6'R)-Lutein (85 %)
zu (3R,6'R)-α-Cryptoxanthin
mit Natriumcyanborhydrid (NaCNBH3) und Zinkiodid
(ZnI2) in Dichlormethan [0080] Eine Lösung aus
(3R,3'R,6'R)-Lutein (0,300
g mit 85 % Reinheit ≈ 0,255
g, 0,448 mmol) in Dichlormethan (20 ml) wurde mit Natriumcyanborhydrid (0,211
g, 3,36 mmol) und Zinkiodid (0,575 g, 1,80 mmol) behandelt. Die
Mischung wurde bei Raumtemperatur unter einer Stickstoff-Atmosphäre gerührt und
der Reaktionsverlauf wurde über
HPLC und TLC (Hexan/Aceton = 4/1; Lutein (Rf =
0,18), α-Cryptoxanthin
(Rf = 0,51)) verfolgt. Nach 1 Stunde wurde
das Produkt durch Celit (Filtrierungshilfe) filtriert und das Celit
wurde mit Dichlormethan solange gewaschen, bis die Farbe entfernt
war. Das Lösungsmittel
wurde bei atmosphärischem
Druck durch schrittweisen Austausch von Dichlormethan (Siedepunkt
= 40°C)
mit 2-Propanol (Siedepunkt = 82,4°C)
destilliert. Nachdem nahezu das gesamte Dichlormethan entfernt war,
wurde der größte Teil
des Alkohols unter vermindertem Druck solange entfernt, bis α-Cryptoxanthin
kristallisierte. Die Kristalle wurden über eine Zentrifuge entfernt,
mit Alkohol (10 ml) gewaschen und unter Hochvakuum bei 60°C getrocknet,
um 0,3 g eines orangen Feststoffes zu ergeben, von dem über HPLC gezeigt
wurde, dass er aus einer Mischung aus α-Cryptoxanthin (0,222 g, 0,39 mmol,
90 %) und gewonnenem Zeaxanthin (0,015 g, all-E (73 %, 9Z (6 %),
13Z (21 %)) bestand. Die Konzentration an α-Cryptoxanthin, die über spektrometrische
Messung in Hexan (E1 % = 2636 bei λmax = 444 nm) bestimmt wurde,
war ebenfalls in guter Übereinstimmung
mit den HPLC-Daten.
-
BEISPIEL 9
-
Selektive Deoxygenierung
von (3R,3'R,6'R)-Lutein (85 %)
zu (3R,6'R)-α-Cryptoxanthin
mit Natriumcyanborhydrid (NaCNBH3) und Zinkiodid
(ZnI2) in 1,2-Dichlorethan.
-
Eine
Lösung
aus (3R,3'R,6'R)-Lutein (0,300
g mit 85 % Reinheit ≈ 0,255
g, 0,448 mmol) in 1,2-Dichlorethan (20 ml) wurde mit Natriumcyanborhydrid
(0,211 g, 3,36 mmol) und Zinkiodid (0,575 g, 1,80 mmol) behandelt.
Die Mischung wurde bei Raumtemperatur unter einer Stickstoff-Atmosphäre gerührt, und
der Verlauf der Reaktion wurde über
HPLC und TLC (Hexan/Aceton = 4/1; Lutein (Rf =
0,18), α-Cryptoxanthin
(Rf = 0,51)) verfolgt. Nach 1 Stunde wurde
das Produkt durch Celit (Filtrierungshilfe) filtriert und das Celit
wurde mit mehr 1,2-Dichlorethan solange gewaschen, bis die Farbe
entfernt war. Das Lösungsmittel
wurde bei atmosphärischem
Druck durch schrittweisen Austausch von Dichlormethan (Siedepunkt
= 40°C)
gegen 2-Propanol (Siedepunkt = 82,4°C) destilliert. Nach dem nahezu
alles Dichlormethan entfernt war, wurde der größte Teil des Alkohols unter
vermindertem Druck solange entfernt, bis α-Cryptoxanthin kristallisierte.
Die Kristalle wurden über
eine Zentrifuge entfernt, mit Alkohol (10 ml) gewaschen und unter
Hochvakuum bei 60°C
getrocknet, um 0,3 g eines orangen Feststoffes zu ergeben, von dem über HPLC
gezeigt wurde, dass er aus einer Mischung aus α-Cryptoxanthin (0,222 g, 0,39
mmol, 90 %) und gewonnenem Zeaxanthin (0,015 g, all-E (92 %, 9Z
(2 %), 13Z (6 %)) bestand. Die Konzentration an α-Cryptoxanthin, die über spektrometrische
Messung in Hexan (E1 % = 2636 bei λmax = 444 nm) bestimmt wurde,
war ebenfalls in guter Übereinstimmung
mit den HPLC-Daten.
-
BEISPIEL 10
-
Selektive Deoxygenierung
von (3R,3'R,6'R)-Lutein (85 %)
zu (3R,6'R)-α-Cryptoxanthin
mit Natriumcyanborhydrid (NaCNBH3) und Zinkiodid
(ZnI2) in tert-Butylmethylether (TBME)
-
Eine
Lösung
aus (3R,3'R,6'R)-Lutein (0,300
g mit 85 % Reinheit ≈ 0,255
g, 0,448 mmol) in TBME (20 ml) wurde mit Natriumcyanborhydrid (0,211
g, 3,36 mmol) und Zinkiodid (0,575 g, 1,80 mmol) behandelt. Die Mischung
wurde bei Raumtemperatur unter einer Stickstoff-Atmosphäre gerührt, und
der Reaktionsverlauf wurde über
HPLC und TLC (Hexan/Aceton = 4/1; Lutein (Rf =
0,18), α-Cryptoxanthin
(Rf = 0,51)) beobachtet. Nach 5 Stunden
wurde das Produkt durch Celit (Filtrierungshilfe) gefiltert und
das Celit wurde mit TBME solange gewaschen, bis alle Farbe entfernt
war. Das Volumen an TBME (Siedepunkt = 55 – 56°C) wurde auf 10 ml durch Destillation
unter vermindertem Druck reduziert. Es wurde 2-Propanol (20 ml)
zugegeben, und die Destillation wurde unter vermindertem Druck solange
fortgeführt,
bis der Rest des TBME durch 2-Propanol (Siedepunkt = 82,4°C) ersetzt
war. Die Destillation des Alkohols unter vermindertem Druck wurde
solange fortgeführt,
bis α-Cryptoxanthin
kristallisierte. Die Kristalle wurden über eine Zentrifuge entfernt,
mit Alkohol gewaschen, und unter Hochvakuum bei 60°C getrocknet,
um 0,3 g eines orangen Feststoffes zu ergeben, von welchem über HPLC
gezeigt wurde, dass er aus einer Mischung aus α-Cryptoxanthin (0,222 g, 0,39
mmol, 90 %) und gewonnenem Zeaxanthin (0,015 g, all-E (96 %), 9Z
(1 %), 13Z (3 %)) besteht. Die Konzentration des durch spektrophotometrische
Messung in Hexan (E1 % = 2636 bei λmax = 444 nm) bestimmten α-Cryptoxanthins
war in guter Übereinstimmung
mit den HPLC-Daten.
-
BEISPIEL 11
-
Selektive Deoxygenierung
von (3R,3'R,6'R)-Lutein (85 %)
zu (3R,6'R)-α-Cryptoxanthin
mit Natrium(trifluoracetoxy)borhydrid Na(BH3)(OCOCF3)) und Zinkbromid (ZnBr2)
in Dichlormethan
-
Herstellung
von Na(BH3(OCOCF3)).
Trifluoressigsäure
(0,14 ml, 0,207 g, 1,82 mmol) wurde tropfenweise mit einer luftdichten
Spritze zu einer Suspension aus Natriumborhydrid (0,072 g, 1,90
mmol) in THF (2 ml) zugegeben, auf 10 – 15°C gekühlt, und unter einer Stickstoff-Atmosphäre gehalten.
Die Mischung wurde bei Raumtemperatur für 10 Minuten gerührt, um
eine klare Lösung
zu ergeben.
-
(3R,3'R,6'R)-Lutein (0,300
g mit 85 % Reinheit ≈ 0,255
g, 0,448 mmol) wurde in Dichlormethan (20 ml) in einem Dreihalskolben,
der mit einem Thermometer, sowie mit einem Stickstoffeinlass und
-auslass ausgestattet war, aufgelöst und die Lösung wurde
in einem Eisbad auf 0°C
unter Stickstoff-Atmosphäre
gekühlt.
Die Mischung wurde mit Zinkbromid (0,130 g, 0,577 mmol) behandelt
und das zuvor genannte Natrium(trifluoracetoxy)borhydrid (1,82 mmol)
wurde auf einmal unter Stickstoff bei 0 – 5°C zugegeben. Die Mischung wurde
bei dieser Temperatur gerührt,
und der Verlauf der Reaktion wurde über HPLC und TLC (Hexan/Aceton
= 4/1; Lutein (Rf = 0,18), α-Cryptoxanthin (Rf = 0,51) beobachtet. Nach 5 Stunden wurde
das Eisbad entfernt und das Produkt wurde mit 10 ml 2 %-igem Natriumbicarbonat
behandelt, und man ließ es
bei Raumtemperatur für
10 Minuten rühren.
Die organische Schicht wurde entfernt, über Natriumsulfat getrocknet
und das Lösungsmittel wurde
bei atmosphärischem
Druck durch schrittweisen Austausch von Dichlormethan (Siedepunkt
= 40°C)
gegen 2-Propanol (Siedepunkt = 82,4°C) destilliert. Nach dem nahezu
das gesamte Dichlormethan entfernt war, wurde der größte Teil
des Alkohols unter vermindertem Druck verdampft, bis α-Cryptoxanthin kristallisierte.
Die Kristalle wurden über
eine Zentrifuge entfernt, mit Alkohol (10 ml) gewaschen und unter
Hochvakuum bei 60°C getrocknet,
um 0,3 g eines orangenen Feststoffes zu ergeben. Von diesem wurde über HPLC
gezeigt, dass er aus einer Mischung aus α-Cryptoxanthin (0,234 g, 0,39
mmol, 95 %) und gewonnenem Zeaxanthin (0,018 g, all-E (80 %), 9Z
(5 %), 13Z (15 %)) besteht.
-
BEISPIEL 12
-
Selektive Deoxygenierung
von (3R,3'R,6'R)-Lutein (85 %)
in (3R,6'R)-α-Cryptoxanthin
mit Natrium(trifluoracetoxy)borhydrid Na(BH3(OCOCF3)) und Zinkiodid (ZnI2)
in Dichlormethan
-
Herstellung
von Na(BH3(OCOCF3)).
Trifluoressigsäure
(0,14 ml, 0,207 g, 1,82 mmol) wurde tropfenweise mit einer luftdichten
Spritze zu einer Suspension aus Natriumborhydrid (0,072 g, 1,90
mmol) in THF (2 ml) zugegeben, auf 10 – 15°C abgekühlt, und unter einer Stickstoff-Atmosphäre gehalten.
Die Mischung wurde bei Raumtemperatur für 10 Minuten gerührt, um
eine klare Lösung
zu ergeben.
-
(3R,3'R,6'R)-Lutein (0,300
g mit 85 % Reinheit ≈ 0,255
g, 0,448 mmol) wurde in Dichlormethan (20 ml) in einem Dreihalskolben,
der mit einem Thermometer, sowie mit einem Stickstoffeinlass und
-auslass ausgestattet war, aufgelöst und die Lösung wurde
in einem Eisbad auf 0°C
unter einer Stickstoff-Atmosphäre
gekühlt. Die
Mischung wurde mit Zinkiodid (0,186 g, 0,583 mmol) behandelt und
das zuvor genannte Natrium(trifluoracetoxy)borhydrid (1,82 mmol)
wurde auf einmal unter Stickstoff bei 0 – 5°C zugegeben. Die Mischung wurde bei
dieser Temperatur gerührt
und der Verlauf der Reaktion wurde über HPLC und TLC (Hexan/Aceton
= 4/1; Lutein (Rf = 0,18), α-Cryptoxanthin (Rf = 0,51) beobachtet. Nach 5 Stunden wurde
das Eisbad entfernt und das Produkt wurde mit 10 ml 2 %-igem Natriumbicarbonat
behandelt, und man ließ es
bei Raumtemperatur für
10 Minuten rühren.
Die organische Schicht wurde entfernt, über Natriumsulfat getrocknet
und das Lösungsmittel wurde
bei atmosphärischem
Druck durch schrittweisen Austausch von Dichlormethan (Siedepunkt
= 40°C)
gegen 2-Propanol (Siedepunkt = 82,4°C) destilliert. Nach dem nahezu
das gesamte Dichlormethan entfernt war, wurde der größte Teil
des Alkohols unter vermindertem Druck verdampft, bis α-Cryptoxanthin kristallisierte.
Die Kristalle wurden über
eine Zentrifuge entfernt, mit Alkohol (10 ml) gewaschen und unter
Hochvakuum bei 60°C getrocknet,
um 0,3 g eines orangenen Feststoffes zu ergeben. Von diesem wurde über HPLC
gezeigt, dass er aus einer Mischung aus Anhydroluteinen (0,100 g,
0,18 mmol, 43 %) und α-Cryptoxanthin
(134 g, 0,243 mmol, 57 %) sowie gewonnenem Zeaxanthin (0,015 g)
besteht.
-
BEISPIEL 13
-
Selektive Deoxygenierung
von (3R,3'R,6'R)-Lutein (85 %)
zu (3R,6'R)-α-Cryptoxanthin
mit einem Borantrimethylamin (Me3N.BH3)-Komplex und Aluminiumchlorid (AlCl3) in Tetrahydrofuran (THF)
-
Eine
Lösung
aus (3R,3'R,6'R)-Lutein (0,300
g mit 85 % Reinheit ≈ 0,255
g, 0,448 mmol) in THF (30 ml) wurde zunächst mit einem Borantrimethylamin
(Me3N.BH3)-Komplex (0,196 g,
2,69 mmol), gefolgt von Aluminiumchlorid (0,137 g, 1,03 mmol), behandelt.
Die Mischung wurde bei Raumtemperatur unter einer Stickstoff-Atmosphäre gerührt und
der Verlauf der Reaktion wurde über
HPLC und TLC (Hexan/Aceton = 4/1; Lutein (Rf =
0,18), α-Cryptoxanthin
(Rf = 0,51)) verfolgt. Nach 90 Minuten wurde
das Produkt mit 15 ml wässrigem Natriumbicarbonat
und 30 ml Ethylacetat behandelt. Die organische Schicht wurde entfernt, über Natriumsulfat getrocknet
und der größte Teil
der organischen Lösungsmittel
wurde unter vermindertem Druck solange entfernt, bis das Produkt
kristallisierte. Es wurde Ethanol (10 ml) zugegeben und die Kristalle
aus α-Cryptoxanthin wurden über eine
Zentrifuge entfernt, mit einer kleinen Menge an Aceton (10 ml) gewaschen
und unter Hochvakuum bei 60°C
getrocknet, um 0,3 g eines Feststoffes zu ergeben. Von diesem wurde über HPLC
gezeigt, dass er aus einer Mischung aus α-Cryptoxanthin (0,222 g, 0,39 mmol, 90
%) und gewonnenem Zeaxanthin (0,015 g, all-E (73 %), 9Z (6 %), 13Z
(21 %)) besteht.
-
BEISPIEL 14
-
Selektive Deoxygenierung
von (3R,3'R,6'R)-Lutein (85 %)
zu (3R,6'R)-α-Cryptoxanthin
mit einem Borantrimethylamin (Me3NBH3)-Komplex und Aluminiumchlorid (AlCl3) in Ethylenglycoldimethylether (1,2-Dimethoxyethan)
-
Eine
Lösung
aus (3R,3'R,6'R)-Lutein (0,300
g mit 85 % Reinheit ≈ 0,255
g, 0,448 mmol) in 1,2-Dimethoxyethan (30 ml) wurde zunächst mit
einem Borantrimethylamin (Me3N.BH3)-Komplex (0,196 g, 2,69 mmol), gefolgt
von Aluminiumchlorid (0,137 g, 1,03 mmol), behandelt. Die Mischung
wurde bei Raumtemperatur unter einer Stickstoff-Atmosphäre behandelt
und der Verlauf der Reaktion wurde über HPLC und TLC beobachtet (Hexan/Aceton
= 4/1; Lutein (Rf = 0,18), α-Cryptoxanthin (Rf = 0,51)) beobachtet. Nach 90 Minuten wurde
das Produkt mit 15 ml wässrigem
Natriumbicarbonat behandelt. Die organische Schicht wurde entfernt, über Natriumsulfat
getrocknet, und der größte Teil
des 1,2-Dimethoxyethans wurde unter vermindertem Druck solange verdampft,
bis das Produkt kristallisierte. Es wurde Ethanol (10 ml) zugegeben
und die Kristalle von α-Cryptoxanthin
wurden über
eine Zentrifuge entfernt, mit einer kleinen Menge an Aceton (10
ml) gewaschen und unter Hochvakuum bei 60°C getrocknet, um 0,3 g eines
orangenen Feststoffes zu ergeben. Von diesem wurde über HPLC gezeigt,
dass er aus einer Mischung aus α-Cryptoxanthin
(0,222 g, 0,39 mmol, 90 %) und gewonnenem Zeaxanthin (0,015 g, all-E
(73 %), 9Z (6 %), 13Z (21 %)) besteht.
-
BEISPIEL 15
-
Überführung von (3R,3'R,6'R)-Lutein (85 %)
in (3R,6'R)-α-Cryptoxanthin
und Anhydrolutein I mit Lithiumperchlorat (LiClO4)-Ethylether
und Triethylsilan (Et3SiH)
-
Eine
Lösung
aus (3R,3'R,6'R)-Lutein (0,300
g mit 85 % Reinheit ≈ 0,255
g, 0,448 mmol) in Ether (25 ml) wurde zunächst mit Triethylsilan (0,300
ml, 0,218 g, 1,87 mmol), gefolgt von einer Zugabe von Lithiumperchlorat
(8,00 g, 75,2 mmol), behandelt. Die Lösung wurde augenblicklich dunkelrot
und Temperatur der Lösung stieg
um 5°C.
Die Mischung wurde bei Raumtemperatur unter einer Stickstoff-Atmosphäre gerührt und
der Reaktionsverlauf wurde über
HPLC beobachtet. Nach 24 Stunden wurde Wasser (30 ml) zugegeben
und die organische Schicht wurde entfernt. Die Mischung wurde bei
atmosphärischem
Druck durch schrittweisen Austausch von Ether (Siedepunkt = 37°C) gegen
Hexan (Siedepunkt 68°C)
destilliert. Als nahezu der gesamte Ether entfernt worden war, wurde
Hexan unter vermindertem Druck solange abdestilliert, bis die Carotinoide aus
dem Hexan auszukristallisieren begannen. Man ließ die Mischung auf Raumtemperatur
abkühlen
und die Kristalle wurden über
eine Zentrifuge entfernt. Das kristalline Produkt wurde unter Hochvakuum
bei 60°C
getrocknet, um einen roten Feststoff (0,6 g) zu ergeben. Von diesem
wurde über
HPLC gezeigt, dass er 210 mg an gesamten Carotinoiden enthält und aus
einer Mischung aus (3R,6'R)-α-Cryptoxanthin
(45 %), all-E-Anhydrolutein I (38,0 %), Z-Anhydrolutein I (8,4 %),
(all-E,3R,3'R)-Zeaxanthin
(5,5 %), (9Z,3R,3'R)-Zeaxanthin
(1,5 %), und (13Z,3R,3'R)-Zeaxanthin
(1,6 %) besteht.
-
Zusammenfassung
-
Die
Anhydroluteine I, II und III, (3R,6'R)-α-Cryptoxanthin,
(3R)-β-Cryptoxanthin und
(3R,3'R)-Zeaxanthin
befinden sich unter den 12 großen
diätetischen
Carotinoiden, die in humanem Serum, Milch, den großen Organen
und Geweben gefunden wurden. Mit Hinblick auf die biologische Aktivität der Carotinoide
bei der Vorbeugung von chronischen Erkrankungen wie bspw. Krebs,
Alters-vermittelter Makular-Degeneration, und der kardiovaskulären Erkrankung,
ist die industrielle Herstellung einer großen Vielfalt an aufgereinigten
Carotinoiden von großer
Wichtigkeit. Während
verschiedene diätetische
Carotinoide, z.B. β-Carotin,
Lutein und Lycopen als Nahrungsergänzungsmittel und als Lebensmittelfarbstoffzusätze kommerziell
erhältlich
sind, hat die Herstellung einer großen Vielfalt anderer Serum-Carotinoide
noch keine große
Aufmerksamkeit erfahren. (3R,6'R)-α-Cryptoxanthin und
(3R)-β-Cryptoxanthin
befinden sich unter den wenigen natürlich vorkommenden Carotinoiden.
Infolge dessen ist die Extraktion und Isolierung dieser Carotinoide
aus natürlichen
Produkten in industriellem Maßstab
wirtschaftlich nicht durchführbar.
-
Gemäß bevorzugten
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung geht kommerziell erhältliches (3R,3'R,6'R)-Lutein aufgrund
der Behandlung mit Trifluoressigsäure (TFA) und Triethylsilan
(Et3SiH) in chlorierten Lösungsmitteln
(Dichlormethan, 1,2-Dichlorethan) bei Raumtemperatur eine allylische
Deoxygenierung ein, um eine Mischung aus Anhydroluteinen, (3R,6'R)-α-Cryptoxanthin
und (3R)-β-Cryptoxanthin in
guten Ausbeuten zu ergeben. In dieser Reaktion wird Lutein anfänglich quantitativ
in Anhydroluteine überführt. Diese
Anhydroluteine gehen eine ionische Hydrogenierungsreaktion ein,
um eine Mischung aus (3R,6'R)-α-Cryptoxanthin
und (3R)-β-Cryptoxanthin zu
ergeben. In Abhängigkeit
der experimentellen Bedingungen verbleiben 18 – 34 % der Anhydroluteine nicht-umgesetzt.
Die Erfindung zeigt ebenfalls, dass ein alternativer Reaktionsweg zu
diesen Carotinoiden durch eine anfängliche Überführung von (3R,3'R,6'R)-Lutein mit einer
Säure in
Anhydroluteine führt,
wobei in einer anschließenden
Stufe die erhaltenen Produkte mit TFA/Et3SiH
umgesetzt werden, um (3R,6'R)-α-Cryptoxanthin und
(3R)-β-Cryptoxanthin
zu erhalten. Die Erfindung zeigt ebenfalls, dass die aus diesen
Reaktionen erhaltene Mischung aus Carotinoiden einer Säulenchromatographie
unterzogen werden kann, um 3 Hauptfraktionen abzutrennen und aufzureinigen,
die aus 1) einer Mischung aus (3R,6'R)-α-Cryptoxanthin
und (3R)-β-Cryptoxanthin,
2) einer Mischung aus Anhydroluteinen, und 3) (3R,3'R)-Zeaxanthin, bestehen.
-
Die
Erfindung zeigt weiterhin, dass (3R,3'R,6'R)-Lutein
selektiv in (3R,6'R)-α-Cryptoxanthin durch
Natriumcyanborhydrid (NaCNBH3) und Zinkiodid
(ZnI2) oder Zinkbromid (ZnBr2)
in halogenierten Lösungsmitteln (Dichlormethan,
1,2-Dichlormethan) oder tert-Butylmethylether bei Raumtemperatur
innerhalb von 1 – 5
h in Ausbeuten von bis zu 90 % überführt werden
kann.
-
Um
die Verwendung von toxischem Natriumborhydrid und chlorierten Lösungsmitteln
zu vermeiden, zeigt die Erfindung weiterhin, dass (3R,3'R,6'R)-Lutein selektiv
in (3R,6'R)-α-Cryptoxanthin
durch Borantrimethylamin- oder Borandimethylamin-Komplexe in der Anwesenheit von Aluminiumchlorid
in THF oder 1,2-Dimethoxyethan bei Raumtemperatur innerhalb von
1 – 2
Stunden in Ausbeuten von bis zu 90 % selektiv überführt werden kann.
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Die
Erfindung alternativ zeigt in bevorzugten Ausführungsformen, dass Lutein durch
Behandlung mit einer 3,0 M Lösung
aus Lithiumperchlorat-Diethylether bei Raumtemperatur eine selektive
allylische Deoxygenierung eingeht, um eine Mischung aus zumeist
Anhydrolutein I und (3R,6ίR)-α-Cryptoxanthin
zu ergeben.
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Das
kommerziell erhältliche
Lutein wird aus Ringelblumenextrakten isoliert und enthält ungefähr 5 – 7 % Zeaxanthin.
Da Zeaxanthin nicht mit TFA/Et3SiH oder
NaCNBH3/ZnI2 oder
NaCNBH3/ZnBr2 oder Me3N.BH3/AlCl3 oder Me2NH.BH3/AlCl3 oder Lithiumperchlorat-Diethylether
reagiert, kann es vollständig
im Endprodukt gewonnen werden.