-
Verfahren zur Darstellung von d 1-Tocopherolen Evans und Mitarbeiter
(Mein. Univ. California, Band 8 [I927]) haben festgestellt, daß in Weizenkeimöl
und vielen Nahrungsmitteln ein Nährfaktor vorkommt, der zur Entwicklung der Samenanlagen
männlicher Ratten und zur Austragung der angelegten Schwangerschaft weiblicher Ratten
unentbehrlich ist. Sie bezeichneten den neuen biologischen Faktor als Vitamin E
und beschrieben eine biologische Bestimmungsmethode an der weiblichen Ratte. Es
gelang Evans, E m e r s o n und E m e r s ü, n (J. Bial. Chem:, Bd.II3 [19361 S.3I9,
und Bid.I22 [1937] S. 99), aus Weizenkeimöl und verschiedenen anderen Pflanzenölen
drei chemische Individuen zu isolieren, welche für die Vitamin-E-Wirkung der Ausgangsmaterialien
verantwortlich sind. Diese nahe verwandten Verbindungen wurden als a-, ß- und y-Tocopherole
bezeichnet. Untersuchungen von Fernholz (J. Amer. Chem. Soc" Bd.59 [1937j S.1154;
Bd.6o [I938] S. 700), Karrer und Mitarbeiter (Helv. Chim. Acta, Bd.2o [I937]
S.1422; Bd.21 [I938] S.309), Bergel,Todd und Mitarbeiter (Biochem. J., Bd. 31 [19371
S. 2257; J. Chein. Soc. [I938] S. 253) sowie J ohn und Mitarbeiter (Ztschr. f. phpysiol.
Chem., Bd. 25o [I937] S.II; Bd. 252 [19381 S. 201, 208, 222) bestätigen und
bereichern die Erkenntnisse der zuerst erwähnten Forscher über die Tocopherole.
-
a-Tocopherol wurde charakterisiert durch die Bruttoformel C29 Heo
0v durch ein Allophanat vom F. 158', ein p-Nitrophenylurethan vom F. 131 ° und ein
Sublimat von Durohydrochinon bei der thermischen Zersetzung. ß-Tocopherol besitzt
die Bruttoformel C28 H4a 02, gibt ein Allophanat vom F. 143 bis 144° und ein Sublimat
von Trimethylhydrochinon bei der thermischen Zersetzung. Vom y-Tocopherol, dem die
Bruttoformel C28 H48 02 zukommt, wurde ein Allophanat vom F. 135 ° hergestellt.
-
Es wurde nun gefunden, daß bei der Einwirkung von Trimethylhydrochinon
oder Dimethylhydrochinonen auf Phytol oder Phytylhalogenide in Gegenwart von sauren
Kondensationsmitteln, d. h. unter Bedingungen, die zur Kernalkylierung führen, Verbindungen
gewonnen werden, die einen heterocyclischen
Ring enthalten und
die als C.unlaran-oder Chronlanabkömmlinge der allgemeinen Formel I oder II, in
welchen 1 Methvl oder Wasserstoff bedeutet, anzusprechen sind:
In dem deutschen Patent 695 282 ist ein Verfahren zur Herstellung von Trimetlivlhydrochinonrnonoalkyläthern
beschrieben. Es «"erden die für die Ätherbildung üblichen Verfahren erläutert bzw,
erwähnt, insbesondere Umsetzung von Trimethylhydrochinon mit Halogenalkyl in Gegenwart
von Alkali und mit Alkoholen in Gegenwart voll Säuren. Die Reaktion von Phytol oder
dessen Halogeniden mit De- oder Trimethylhy drochinon in Gegenwart von sauren Kondensationsmitteln
verläuft daggegen in völlig anderer Weise als mit den anderen Alkoholen der erwähnten
Patentschrift. Es tritt Kernalkylierung ein, und ferner findet Ringschluß zum Chroman-
oder Cumaranring statt, was durch das Vorhandensein einer Doppelbindung im Phytol
oder dessen Monohalogeniden bzw. durch die besonderL Reaktionsfähigkeit der Halogenatome
der Phytyldihalogenide ermöglicht wird.
-
Die gewonnenen Verbindungen sind die Racemate der aus natürlichen
Rohstoffen gewonnenen Tocopherole. Es sind hellgelbe, leicht vicose Öle, die alkoholische
Silbernitratlösung in der Kälte allmählich, in der Hitze schnell reduzieren. Sie
lösen sich in konz. Schwefelsäure mit gelber Farbe, und diese Lösungen fluoreszieren
im Ultraviolettlicht nach einigen Stunden intensiv. Die Lösung der Verbindungen
in Chloroform gibt beim Zufügen von Tetranitromethan eine tief dunkelbraune Färbung,
die allmählich aufhellt. Bei der thermischen Zersetzung bilden die Verbindungen
Sublimate voll Durohydrochinon resp. Trimethylhydrochinon. Die Verfütterung dieser
synthetischen Verbindungen an Vitamin-E-frei ernährte Ratten zeigte, daß sie in
genau gleicher Weise wie die aus Naturprodukten isolierten Tocopherole den Wurf
gesunder, junger Ratten hewirken.
-
Die Verbindungen sollen als Arzneimittel sowie als Ausgangsverbindungen
zur Darstellung voll Arzneimitteln verwendet werden.
-
Beispiel i 1,7 Teile Trimethylhydrochinon werden mit io Teilen trockenem
Benzin (Kp. £o bis ioo°) übergossen. Dazu fügt man i,o Teile wasserfreies Zinkchlorid
und 4,8 Teile Phytylbromid, hergestellt durch Einwirkung von Phosphortribromid auf
Phytol, und erhitzt die Reaktionsmasse im Stickstoffstrom während zwei Stunden auf
8o'. Hierauf wird diese durch Wasser zersetzt, die Benzinschicht mit verdünnter
Lauge und Wasser ausgewaschen, getrocknet und hierauf all Aluminiumoxyd chromatographiert.
Das Chromatograinin zeigt zwei Schichten: eine obere graue und eine untere, «-elche
eine hellgelbliche Farbe aufweist. Man eluiert die obere Hauptschicht durch eine
Mischung voll Methanol und Äther und reinigt sie durch eine zweite Chromatographierung.
Dabei werden in reinem Zustande i,8 Teile folgenden Kondensationsproduktes erhalten
Die Verbindung aus Trlllletl)_vlllvdr#r chinon und Phytylbromid
enthält So,g°/0 Kohlenstoff und 11,8°% Wasserstoff. Die Zer ewitinoftbestimmung
zeigt ein aktives Wasserstoffatom, d. h. eine phenolische Hydroxylgruppe, an. Die
Verbindung besitzt ein charakteristisches Absorptionsspektrum mit einem Absorptionsmaximum
hei 294/',u und einem Absorptionsminimum hei 256,uu. Sie bildet verschiedene kristallisierte
Derivate, so ein p-Nitrophenylurethan vom F. 131 °, ein Allophanat vom F. 172 "
und einen 3, 5-Dinitrobenzoesäureester vom F.63°. Bei der Vitamin-E-frei ernährten
Ratte wurde bei einer Gabe von 5 mg volle Wirksamkeit festgestellt.
-
Beispiel 2 4 Teilt Trimethyllhydrochinon werden mit 5o Teilen Petrolätlier
(Kp. 8o bis 1o5°) übergossen. Dazu fügt man 3 Teile wasserfreies Zinkchlorid und
io Teile Phytyklibromid, hergestellt durch Anlagerung von Bromwasserstoff an Phytylhromid,
und erhitzt die Reaktionsmasse im Stickstoffstrom während 4 Stunden bei einer Badternperatur
von ido°. Die Reaktionsmasse bräunt sich unter kräftiger Bromwasserstoffentwicklung.
Zum Schluß versetzt man mit Wasser, fügt viel Petroläther zu, wäscht die Benzinschicht
erschöpfend .mit Claisenscher Lauge und Wasser, trocknet, adsorbiert sie an Aluminiumoxvd
und entwickelt mit Petrolätlier. Das Cliromatogramm zeigt eine ollere graue und
eine untere fellgelbe Zone. Man eluiert mit einer Mischung von Methylalkohol und
Äther, kocht den Extrakt zur Iriitfernung von anhaftendem Brom in einer Stickstoffatmosphäre
mit d.oprozentiger methylalkoholischer Kalilauge. Zur Gewinnung der reinen Verbindung
(3 Teile) unterwirft man das durch Ausäthern der alkalisch-wässerigen inethytalkoholischen
Lösung gewonnene Produkt einer nochmaligen Chromatographierung.
-
Die gewonnene Verbindung ist ein gelbliches Öl. Sie gibt ein weißes,
kristallinisches p-Nitrophenyluretlian vom F. 131 c (gefunden .VT 4,6g0/0, ber.
d.,710/0). Gemischt mit dein 1)-\itrophenylurethan des a- T ocopherols voni F. 131',
schmilzt das Gemisch ohne Depression. Bei der thermischen Zersetzung bildet sich
ein Subliinat von Durohydrochinon.
-
Beispiel 3 Teile Phytal, 2,5 Teile Triinetlylhydrocliinon und i Teil
wasserfreies Zinkchlorid werden ini Stickstoffstrom während i/2 Stunde auf 18o°
erhitzt. Die Suspension wird allmählich zur homogenen, braunen Schmelze, wobei etwas
Chlorwasserstoff entweicht und %%,eaiig Trimethylhydrochinon wegsublimic rt-Darauf
läBt man erkalten, zersetzt mit Wasser, fügt viel Äther zu, wäscht die Ätherlösung
mit Wasser, Natronlauge und Wasser, trocknet sie und verdampft das Lösungsmittel.
Der Extrakt wird in Petroläther gelöst und an eine Aluminiumoxydsäule adsorbiert.
Man entwickelt das Chromatogramm mit viel Petroläther. Die obere, einheitlich graue
Zone ergibt beim Eluieren das Kondensationsprodukt, das die gleichen Eigenschaften
wie das Produkt der Beispiele 1 und 2 zeigt in einer Ausbeute von 6o bis 7011/a.
Beispiel 4 4 Teile Phytol, 2,2 Teile Trimethylhydrochinon und 1 Teil wasserfreies
Zinkchlorid werden in 1o Teilen Dekahydronaphthalin suspendiert und dann unter Rühren
und Einleiten von Kohlensäure während 1 Stunde auf 15o bis 16o' erhitzt. Das Trimethylhydrochinon
löst sich vollständig, wobei die Flüssigkeit gelbbräunlich gefärbt wird. Man läßt
erkalten, fügt unter Rühren Wasser und Äther zu, wäscht die Ätherlösung mit Wasser,
Natronlauge, Salzsäure und Wasser, trocknet sie mit Natriumsulfat und dampft den
Äther ab. Der Rückstand wird an eine Aluminiumoxydsäule adsorbiert. Nach dem Entwickeln
des Chromatogrammes mit viel Petroläther sieht die Säule einheitlich grau aus. Zuunterst
findet sich oft eine violette Zone. Die graue Hauptzone wird mit einer Mischung
von Methylalkohol und Äther (3:1) eluiert, das Lösungsmittel verdampft und der Extrakt
durch eine zweite Chromatographierung weitergereinigt. Darauf destilliert man im
Molekulardestillationsapparat und erhält die in den vorhergehenden Beispielen beschriebene
Verbindung in 6o11;0 der Theorie. Diese wurde in Dosen von 3 und io mg je vier Vitain.in-E-frei
ernährten Ratten eingegeben. Sämtliche Tiere wurden trächtig und warfen gesunde
junge. Beispiel 5 11 Teile Phytol, 5 Teile Triinetliylhydrochinon und 6o "feile
wasserfreie Ameisensäure werden 4 bis 5 Stunden unter Rückfluß gekocht. Hierauf
wird mit Wasser verdünnt, ausgeäthert, der Äther verdampft und der Rückstand mit
alkoholischer Natriumäthylatlösung oder alkoholischer Kalilauge verseift. Aus der
alkalischen Flüssigkeit wird nach dem Abdestillieren des Alkohols das rohe dl-a-Tocopherol
mit Äther ausgezogen. Die Ätherlösung wird gewaschen und getrocknet. Darauf wird
das Lösungsmittel vcrdainpft und der Rückstand im Hochvakuum von lote bis 1o-' mm
fraktioniert. Ein kleiner Vorlauf, der bei 8o bis go ° übergeht,
wird
abgetrennt; die Hauptmenge der Verwindung verdampft bei f io bis i20 °. Sie ist
identisch mit der nach den Beispielen x bis q. gewonnenen Verbindung. Ausbeute 6o
bis 7o0%.
-
Beispiel 6 i Teil 2, 5-Dimethylhydrocliinon wird mit 3 Teilen Phytylbromid,
i Teil wasserfreiem Zinkchlorid und io Teilen Benzin vom Kp. 8o bis ioo ° während
3 Stunden auf dem siedenden Wasserbad erhitzt. Hierauf zersetzt man die Reaktionsmischung
durch Zugabe von Wasser, hebt die Benzinschicht ab, wäscht sie mit Natronlauge,
hierauf mit Wasser aus und verdampft das Lösungsmittel. Den zurückbleibenden Rückstand
löst man in wenig tiefsiedendem Petroläther, filtriert von einer geringen Menge
fester Anteile ab und chromatographiert die Lösung an Aluminiumoxyd. Das Reaktionsprodukt
haftet ziemlich stark an dem Adsorbens. Die Adsorptionssäule wird hierauf in 3 Teile
Derlegt, und die einzelnen Teile werden durch eine Mischung von Methanol und Äther
eluiert. Aus der obersten Schicht können o,2 Teile des 5, 8-Dimethyltocols gewonnen
werden. Aus der zweiten und dritten Schicht erhält man nach dem Verdunsten des Lösungsmittels
zähflüssige Öle.
-
Beispiel 7 i,5 Teile 2, 5-Dimethylhydrochinon, 5,5 Teile Phytylbromid,
i,2 Teile Zinkchlorid und 35 Volumteile Ligroin werden 2 Stunden am Rückflußkühler
gekocht. Hierauf zersetzt man die Reaktionsmischung mit Wasser, hebt die Ligroinschicht
ab, wäscht sie mit Natronlauge, dann mit Wasser und verdampft das Lösungsmittel.
Den zurückbleibenden Rückstand löst man- in wenig tiefsiedendem Petroläther und
chromatographiert an einer Aluininiumoxydsäule. Die oberste bräunlichgelbe Zone
gibt bei der Elution mit einem Gemisch von Äther und Methanol 0,3 Teile eines Öles,
das neutrale, methylalkoholische Silbernitratlösung beim Kochen reduziert und zeigt
bei der Zerewitinoffbestimmung 0,2% aktiven Wasserstoff. Diese Eigenschaften deuten
darauf hin, daß das aus der obersten bräunlichgelben Zone isolierte Öl eine Verbindung
der Formel
Aus dem unteren Teil der Aluminiumoxydsäule läßt sich mit einem Gemisch von Äther
und Methanol ein Öl eluieren, dessen Analyse zeigt, daß ihm die Formel CQ°Hg°Oz
zukommt. Die Verbindung enthält keinen aktiven Wasserstoff (Zerewitinoffbestimmung),
und sie reduziert methylalkoholische Silbernitratlösung auch beim Kochen nicht.
Ein Allophanat läßt sich aus ihr nicht herstellen. Dies spricht dafür, daß die Verbindung
keine freie Hydroxylgruppe enthält und daß ihr wahrscheinlich die Konstitution
rtilcoinnit: Ihr .\1)sorptionssliektruin zeigt bei z96,ctfc ein Maxiinuni und bei
260;c,«. ein 1Tinimuin. Beispiel 8 1,5 g 3, 5-Diinethylhydrocliiiion, 5 g Phytylbroinid,
1,2 g Zinkchlorid und 30 ecin Ligroin
werden a Stunden am
Rückflußkiihler gekocht. Die Behandlung der Reaktionsmasse geschieht wie in Beispiel
7. Die Chromatographierung des Produktes am Aluminiumoxyd ergab im obersten
Teil des Chromatogrammes eine schmale, dunkelbraune Zone, während der übrige Teil
der Röhre hellbräunlich gefärbt war. Aus der oberenHälfte dieses Teiles derRöhre
ließ sich i Teil eines öles eluieren, das neutrale Silbernitratlösung schon beim
Stehen bei Zimmertemperatur, rascher beim Erwärmen, reduziert. Die Analyse ergab,
Zahlen, welche zeigen, daß ges sich um die Verbindung der Konstitution
handelt. Das aus dem untersten Teil der Röhre erhaltene Öl reduziert ebenfalls Silbernitratlösung
und es läßt sich aus ihm ein Allophanat gewinnen, das bei der Analyse Zahlen ergibt,
die für ,die Formel C5oH$BO4N2 stimmen. 80 Dem Öl kommt demnach wahrscheinlich die
Konstitution
Beispiel 9 Teile Phytol, a,5 Teile 3, 5-Dimethylhydrochinon und i Teil wasserfreies
Zinkchlorid werden unter Rühren und Einleiten von Kohlensäure während 1/2 Stunde
auf iSo ° erhitzt. Die Suspension wird zur homogenen braunen Schmelze. Nach dem
Erkalten versetzt man mit Äther und Wasser, wäscht die Ätherlösung mit Natronlauge
und Wasser und adsorbiert darauf den Ätherrückstand an eine Aluminiumoxydsäule.
Man entwickelt mit viel Petroläther. Die Säule ist bis in die untersten Teile -weißgrau.
Das wenig gefärbte Aluminiumoxyd von der Säulenoberfläche wird abgetrennt und die
weißgraue Hauptzone mit einer Mischung von Methylalkohol und Äther (3:1) eluiert.
Das Lösungsmittel wird im Vakuum verdampft und der Rückstand im Molekulardestillationsapparatdestilliert.
Die Verbindung, von welcher i,8 Teile erhalten werden, ist ein gelbes, leicht viscoses
Öl, 4 = 1,5o1. Bei der thermischen Zersetzung entsteht ein Sublimat von Trimethylhydrochinon.
Mit Cyansäure bildet sich in benzolischer Lösung ein Allophanat vom F. 143°. Bei
einer verfütterten Menge von io mg zeigte die Verbindung volle Wirksamkeit. Beispiel
io Teile Phytol, 2,5 Teile 3, 5-Dimethylhydrochinon und i Teil wasserfreies
Zinkchlorid werden in io Teilen Dekahydronaphthalin suspendiert und dann unter Rühren
und Einleiten von Kohlensäure während i Stunde auf 15o°.erhitzt. Das 3, 5 Dimethyl
hydrochinon löst sich vollständig. Die Flüssigkeit färbt sich gelbbräunlich. Man
läßt erkalten, fügt unter Rühren Wasser und Äther zu, wäscht die Ätherlösung mit
Wasser, Natronlauge, Salzsäure und Wasser, trocknet sie mit Natriumsulfat und dampft
den Äther ab. Der Rückstand wird an eine Aluminiumoxydsäule adsörbiert. Nach dem
Entwickeln des Chromatogrammes mit viel Petroläther sieht die Säule fast einheitlich
gelbgrau aus. Zuunterst findet sich eine kleine gßl.he Zone. Man eluiert die gelbgraue
Hauptschicht, dampft das Lösungsmittel ab und reinigt den Rückstand durch eine zweite
Chromatographierung. Darauf destilliert man das Produkt im Molekulardestillationsapparat
und erhält 1,5 Teile der in Beispiel 9 beschriebenen Verbindung. Beispiel ii 2,5
Teile 3,5-Dimethylhydrochinon, 4 Teile Phytyldibromid und 1,5 Teile wasserfreies
Zinkchlorid
werden in 2o Teilen Petroläther (Sdp. 86 bis 1o5°) gelöst und dann unter Rühren
während 2 Stunden auf ioo° erhitzt. Die Reaktionslösung spaltet viel Bromwasserstoff
ab und wird braun. Zum Schluß fügt man Wasser und Äther zu, wäscht darauf die Ätherlösung
mit Lauge und Wasser, trocknet sie und verdampft das Lösungsmittel. Der Rückstand
wird in Petroläther gelöst und an eine Aluminiumoxydsäule adsorbiert. Nach dem Entwickeln
mit Petroläther zeigt das Chromatogramm eine fast farblose Hauptzone lind- zuunterst
einen gelben Ring. Man eluiert die Hauptzone mit einer Mischung von Methylalkohol
und Äther, kocht den Extrakt zur Entfernung von anhaftendem Brom in einer Stickstoffatmosphäre
mit methylalkoholisclier Kalilauge. Zur Gewinnung der reinen Ver-
Es ist ein gelbliches Öl, das starkes Reduktionsvermögen besitzt. Seine Analyse
stimmt auf die Formel C.8 H48 O2. Die Verbindung besitzt ein aktives Wasserstoffatum
(ber. o,24%, gef. o,2401, akt. H). Bei der Prüfung an Vitamin-E-frei ernährten Ratten
war sie in der verfütterten Dosis von 2o mg voll wirksam.
-
Beispiel 13 6 Teile Phytylbromid, 2,3 Teile Trimethylhydrochinon und
6 Teile Benzol werden 12 Stunden im Schüttelbombenofen auf 70° erhitzt. Nach dem
Erkalten nimmt man das Reaktionsprodukt in Äther auf, wäscht die Ätherlösung mit
Wasser, verdünnter Natronlauge, verdünnter Salzsäure und Wasser, trocknet sie mit
Natriumsulfat und verdampft das Lösungsmittel. Der Rückstand wird in Petrolätlier
vom Sdp. 6o bis 8o° gelöst und an eine Aluminiumoxy dsäule adsorbiert. Man entwickelt
das Chromatogramm mit viel Petroläther. Die Säule sieht fast einheitlich gelbgrau
aus. Man eluiert eine große Mittelzone des Chromatogramms mit einer Mischung von
Äther und Methylalkohol, dampft das Lösungsmittel ab und fraktioniert den Extrakt
im Molekulardestillationsapparat. Als Vorlauf werden einige bräunliche Tropfen abgetrennt.
Die Hauptmenge (3,8 Teile) destilliert als gelbes Öl vom zaD" = 1,5o55. Es
reduziert neutrales Silbernitrat beim Erwärinen und gibt bei der thermischen Zersetzung
ein Sublimat von Durohydrochinon. Das Bindung (o,8 Teile) unterwirft man das durch
Ausäthern der alkalisch-wässerig-metliylalkoholischen Lösung gewonnene Produkt einer
nochmaligen Chromatographierung.
-
Beispiel 12 2 Teile 2, 3-Dimethyl.hydrochinon, 6,5 Teile Phytylbromid,
1,5 Teile Zinkchlorid und 2o Teile Benzol werden 4 Stunden am Rückflußkühler gekocht.
Die Aufarbeitung der Reaktionsmasse erfolgt wie in Beispiel ; .
-
Die Chromatographierung des Produktes ergibt im oberen Teil der Adsorptionssäule
eine schmale bräunliche Schicht, dann einen jelben Ring und zuunterst eine fast
farblose Zone. Das Eluat der bräunlichen Schicht enthält 1,8 Teile des gesuchten
Kondensationsproduktes der Formel
gelbe Öl gibt mit p-Nitrophenylisocyanat ein p-Nitrophenylurethan, das bei 127 bis
1280 schmilzt, und mit dem aus dl-a-Tocopherol erhältlichem p-Nitrophenyluretlian
keine Schinelzpunktsdepression ergibt.
-
Beispiel 14 iooTeileTri,methylhydrochinon und SoTeile Zinkchlorid
werden in 5oo Teilen Äther unter Erwärmen größtenteils gelöst. Nun werden looo Teile
Benzol und Zoo Teile Phytol hinzugefügt und gasförmige Salzsäure während 3 Stunden
durch die Mischung bei 4o bis 6o° hindurchgeleitet. Hierauf kühlt man das Gemisch
und extrahiert zweimal mit ioo ccm Wasser, darauf wiederholt mit ii-Kalilauge und
schließlich mehrmals mit Wasser und trocknet mit Natriumsulfat. Man entfernt das
Lösungsmittel, zuletzt unter vermindertem Druck, und unterwirft den Rückstand der
Molekulardestillation. Man erhält dl-a-Tocopherol in Ausbeuten von 72 bis 76°;o
der Theorie.