DE954247C

DE954247C - Verfahren zur Herstellung von ª‰-Carotin bzw. 15, 15'-Dehydro-ª‰-carotin

Info

Publication number: DE954247C
Application number: DEB33053A
Authority: DE
Inventors: Dr Horst Pommer; Dr Georg Wittig
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 1954-10-20
Filing date: 1954-10-20
Publication date: 1956-12-13

Description

Verfahren zur Herstellung von ß-Carotin bzw. 15,15'-Dehydro-ß-carotin Die bisher bekanntgewordenen Verfahren zur Synthese von ß-Carotin bzw. 15, i5'-Dehydro-ß-carotin bestehen darin, daß man zunächst nach an sich bekannten Verfahren mit Hilfe metallorganischer Verbindungen sekundäre oder tertiäre Alkohole aufbaut, die bereits das mehr oder weniger ungesättigte Kohlenstoffgerüst des ß-Carotins enthalten, worauf man durch Abspaltung von einem oder mehreren Molekülen Wasser das konjugierte System von elf Doppelbindungen bzw. zehn Doppelbindungen und einer Dreifachbindung herstellt (vgl. die deutschen Patentschriften 818 942, 818 943, 855 399 und 857 963, die Veröffentlichung in Helv. Chim. Acta, Bd. 36, 1953, S. 1783 bis 1787, sowie die zusammenfassende Darstellung von H. H. Inhoffen und H. Siemer in »Förtschritte der Chemie organischer Naturstoffe«, 1952, S. i ff.). Diese bekannten Synthesen verlaufen wegen der Empfindlichkeit und Zersetzlichkeit der ungesättigten Alkohole nur unbefriedigend und unter Bildung zum Teil schwer abtrennbarer Nebenprodukte.

Es wurde nun gefunden, daß man in wesentlich einfacherer Weise und unter Vermeidung der Bildung und Dehydratisierung ungesättigter Alkohole in einer einzigen Verfahrensstufe ß-Carotin bzw. 15, i5'-Dehydro-ß-carotin herstellen kann, indem man ein ß-Ionylidenäthylhalogenid mit einem Phosphin, z. B. Triphenylphosphin, zum (ß-Ionylidenäthyl)-phosphoniumhalogenid umsetzt, dieses unter Ausschluß von Luft und Wasser mit der äquivalenten Menge einer metallorganischen Verbindung, wie Phenyllithium

oder Phenylmagnesiumbromid, eines Alkalimetall-

amids oder eines Alkali- oder Erdalkalialkoholats

umsetzt, auf je i Mol des entstandenen Phosphonium-

»Ylidscr 1-[2', 6', 6'-Trimethylcyclohexen-(i')-yl-(i')]-

3-methylpentadien-(1, 3)-yliden-(5)-phosphin etwa

1/2 Mol 2, 7-Dimethyloktatrien-(2, 4, 6)-dial-(i, 8) bzw.

2, 7-Dimethyloktadien-(2, 6)-in-(4)-dial-(i, 8) einwir-

ken läßt und das als Nebenprodukt entstehende

Phosphinoxyd abtrennt.

Als Phosphonium-»Ylide« bezeichnet man bekannt-

lich Verbindungen des Phosphors, die man durch

die Mesomeriegrenzformeln beschreiben kann, wobei .die Zeichen R beliebige organische Reste bedeuten (vgl. G. Wittig, Angewandte Chemie, Bd. 63, 195i, S. 15ff.).

Die Reaktionsfolge läßt sich im Falle der Verwendung von Triphenylphosphin (II), ß-Ionyhdenäthylbromid (I), Natriumalkoholat und 2, 7-Dimethyloktadien-(2, 6)-in-(4)-dial-(i, 8) (V) als Ausgangsstoffe wie folgt beschreiben Das vorliegende Verfahren liefert befriedigende Ausbeuten an ß-Carotin bzw. an seinem 15, i5'-Dehydroderivat. Daneben entstehen mehr oder weniger große Mengen des halbseitig kondensierten Produkts, das noch eine freie Aldehydgruppe besitzt. Die Produkte können in bekannter Weise zum ß-Carotin bzw. zum betreffenden Polyenaldehyd hydriert werden.
Das ß-Carotin ist bekanntlich ein wichtiges Provitamin; es dient zur Behandlung von Vitamin-A-Mangelkrankheiten und zum Färben von Lebensmitteln.
Die in den Beispielen angegebenen Teile sind Gewichtsteile.
Beispiel i Zu einer Lösung von 15 Teilen ß-Ionylidenäthanol (KP-o104 = 121 bis z22°, Amdx = 26o mu, a,= 12 500) in 5o Teilen absolutem Äther läßt man bei -5° eine Lösung von io Teilen Phosphortribromid in 25 Teilen absolutem Äther allmählich zufließen und rührt noch 2 Stunden bei Zimmertemperatur weiter. Dann gießt man das Reaktionsgemisch auf Eis und nimmt das entstandene ß-Ionylidenäthylbromid mit Äther auf. Die ätherische Lösung wird zweimal mit Eiswasser gewaschen und über Calciumchlorid getrocknet. Dann wird das Lösungsmittel bei höchstens 2o° im Vakuum abgedampft. Der Rückstand, ein zähes gelbliches Öl, wird in 5o Teilen Dimethylformamid gelöst und mit 15 Teilen Triphenylphosphin versetzt. Dabei tritt Temperaturerhöhung bis auf etwa 40° ein. Die so erhaltene Lösung von (ß-Ionylidenäthyl)-triphenylphosphoniumbromid -wird mit 5 Teilen feingepulvertem Natriumacetylid versetzt und 24 Stunden bei Zimmertemperatur gerührt. Dabei bildet sich das 6', 6'-Trimethylcyclohexen-(i')-yl-(i')]-3-methylpentädien-(i, 3)-yliden-(5)-triphenylphosphin (in der Folge mit »Ylid IV« bezeichnet), das mit blutroter Farbe in Lösung bleibt.
Zu der erhaltenen Lösung des »Ylids IV« werden 6 Teile 2, 7-Dimethyloktatrien-(2, 4, 6)-dial-(i, 8), gelöst in 15 Teilen Dimethylformamid, zugegeben. Dabei färbt sich das Reaktionsgemisch fast schwarz. Nach iostündigem Rühren bei Zimmertemperatur wird das Reaktionsgemisch auf ein Gemisch aus Eis und überschüssiger Phosphorsäure gegossen und das Reaktionsprodukt mit Benzol extrahiert. Die tiefrote Benzollösung wird mit Wasser neutral gewaschen, über Natriumsulfat getrocknet und das Lösungsmittel unter Durchleiten von Stickstoff im Vakuum verdampft. Der Rückstand wird in Petroläther aufgenommen und an Aluminiumoxyd der Aktivitätsstufe II (nach Brockmann) chromatographiert. Dabei bilden sich sieben Zonen verschiedener Färbungen aus. Das gesuchte ß-Carotin findet sich in der dritten Zone von oben, sie wird mechanisch herausgeschnitten. Das rohe ß-Carotin wird mit Äther extrahiert. Nach dem Verdunsten des Lösungsmittels im Vakuum wird der Rückstand in einem Gemisch aus io Teilen Petroläther und 3 Teilen Benzol aufgenommen und erneut an Aluminiumoxyd der Aktivitätsstufe II (nach Brockmann) chromatographiert. Durch steigenden Zusatz von Benzol wird schließlich das ß-Carotin eluiert. Beim Verdunsten des orangegelben Eluates findet Kristallisation statt. Das erhaltene ß-Carotin (2 Teile) schmilzt nach dem Umkristallisieren aus einem Schwefelkohlenstoff-Alkohol-Gemisch bei i79° und zeigt in Hexanlösung Banden bei %"w, = 452 m,u, (s = 138 000) und Am= = 480 m,u (8 = 1i9 000). Beispiel 2 21 Teile ß-Ionylidenäthylbromid (hergestellt wie im Beispiel i durch Umsetzen von ß-Ionylidenäthanol mit Phosphortribromid in absolutem Äther bei 5 bis 2o°) werden mit 24 Teilen Triphenylphosphin und 8o Teilen absolutem Äthanol 24 Stunden bei gewöhnlicher Temperatur gerührt. Dann erhitzt man die Lösung noch 2o Minuten unter Rückfluß zum Sieden, kühlt sie ab und rührt in die kalte Lösung des entstandenen Phosphoniumsalzes der Formel III eine kalte Lösung von 2,1 Teilen Natrium in 4o Teilen absolutem Äthanol ein. Unter Dunkelfärbung bildet sich das »Ylid IV«; nach io Minuten ist diese Umsetzung beendet, was man daran erkennt, daß die Lösung gegen Phenolphthalein neutral reagiert.
Man läßt dann eine möglichst konzentrierte absolutalkoholische Lösung von 8 Teilen 2, 7-Dimethyloktadien-(2, 6)-in-(4)-dial-(i, 8) (V) zufließen, wobei sich die Lösung sofort orangerot färbt. Nach 2stündigem Rühren bei gewöhnlicher Temperatur erhitzt man das Gemisch io Minuten unter Rückfuß zum Sieden und destilliert dann bei vermindertem Druck den Alkohol weitgehend ab. Der Rückstand wird mit Äther aufgenommen, die ätherische Lösung mit Wasser gewaschen und der Äther wieder im Vakuum abgedampft. Dabei hinterbleibt ein mit Kristallen durchsetztes Öl, das man mit Petroläther auszieht. Man filtriert das ungelöst bleibende Triphenylphosphinoxyd ab und chromatographiert die Petrolätherlösung an Aluminiumoxyd der Aktivitätsstufe II (nach B r o c k m a n n) . Dabei bilden sich drei Zonen, deren unterste, rosagefärbte das 15, i5'-Dehydroß-carotin enthält; die oberste, gelbe Zone enthält unveränderten Dialdehyd der Formel V, während die mittlere, orangegelbe anscheinend das halbseitig kondensierte Produkt enthält.
Man schneidet die untere Zone heraus und chromatographiert das Produkt in petrolätherischer Lösung nochmals an Aluminiumoxyd der Aktivitätsstufe IV (nach Brockmann). Das Petroläthereluat wird im Vakuum eingedunstet. Es hiriterbleibt ein tiefrotes Öl, das man mit wenig Schwefelkohlenstoff aufnimmt. Diese Lösung versetzt man mit dem dreifachen Volumen absolutem Äthanol und verdampft dann den Schwefelkohlenstoff vorsichtig unter vermindertem Druck, bis sich die Lösung zu trüben beginnt und sich Flocken ausscheiden. Nach 24stündigem Stehen in einem auf - io° gekühlten Kühlschrank scheiden sich hellrote Nadeln aus, die nach dem Umkristallisieren aus einem Gemisch von Benzol und Methanol bei 154 bis i55° schmelzen.
Das erhaltene 15, i5'-Dehydro-ß-carotin zeigt die bekannten charakteristischen Eigenschaften: Seine Lösung in Chloroform `gibt mit Antimontrichlorid eine grüne, allmählich in Blau übergehende Farbreaktion; die Hexanlösung zeigt zwei Absorptionsbanden bei 433 bis 434 mhu (£ = =ro ooo) bzw. bei 458 mA (s = 90 000).
Durch selektive katalytische Hydrierung und Isomerisierung, z. B. mit Jod (vgl. Liebigs Annalen der Chemie, Bd. 570, 1950, S. 68), erhält man aus dem 15, i5'-Dehydro-ß-carotin das ß-Carotin vom Schmelzpunkt z79°. Beispiel 3 Wie im Beispiel i beschrieben, wird aus 15 Teilen ß-Ionylidenäthanol das rohe ß-Ionylidenäthylbromid hergestellt, dieses in 5o Teilen absolutem Benzol gelöst- und mit 15 Teilen Triphenylphosphin versetzt. Nach 24stündigem Rühren bei Zimmertemperatur ist das (ß-Ionylidenäthyl)-triphenylphosphoniumbromid als zähes Öl ausgefallen. Ohne weitere Reinigung werden unter Rühren ioo Teile einer etwa io°/oigen Suspension von Natriumamid in Benzol zugegeben. Nach 24stündigem Rühren wird unter Luft- und Feuchtigkeitsausschluß das nicht umgesetzte, überschüssige Natriumamid abfiltriert und die dunkelrote Lösung, die das »Ylid IV« enthält, in gleicher Weise wie im Beispiel i mit 6 Teilen 2, 7-Dimethyloktatrien-(2, 4, 6)-dial-(i, 8) (V) zum ß-Carotin umgesetzt. Die Ausbeute beträgt i,i Teile. Beispiel 4 Wie im Beispiel i beschrieben, wird aus 15 Teilen ß-Ionyhdenäthanol das rohe ß-Ionylidenäthylbromid hergestellt; nach Lösen in 5o Teilen absolutem Äther läßt man bei o° eine absolut-ätherische Lösung von 15 Teilen Triphenylphosphin in 5o Teilen absolutem Äther zufließen und-rührt das Gemisch noch 24 Stunden bei Zimmertemperatur; dabei scheidet sich das (ß-Ionylidenäthyl)-triphenylphosphoniumbromid als zähes gelbliches Öl ab. Nun gibt man eine o,imolare Lösung von Phenyllithium in absolutem Äther unter Rühren hinzu. Dabei entsteht sofort das »Ylid IV«. Nach 2o Minuten Rühren ist das Lithiumphenyl verbraucht. Die so erhaltene Lösung des »Ylids IV« in Äther wird wie im Beispiel i mit 6 Teilen 2, 7-Dimethyloktatrien-(2, 4, 6)-dial-(i, 8) zum ß-Carotin umgesetzt. Die Ausbeute beträgt 2,4 Teile.

Claims

PATENTANSPRUCH: ..-Verfahren zur Herstellung von ß-Carotin bzw. 15; 15'-Dehydro ß-carotin, dadurch gekennzeichnet, dä.ß man ein ß-Ionylidenäthyl halogenid mit einem Phosphin, insbesondere mit Triphenylphosphin, umsetzt, das entstandene (ß-Ionylidenäthyl)-phos- -phoniumhalogenid unter Ausschluß von Luft und Wasser mit der äquivalenten Menge einer metallorganischen Verbindung, wie Phenyllithium oder Phenylmagnesiumbromid, eines Alkalimetallamids oder eines Alkali- oder Erdalkalialkoholats umsetzt, auf je i Mol des entstandenen Phosphonium-»Ylids« x-[2', 6', 6'-Trimethylcyclohexen-(I')-yl-(x')]-3-methylpentadien-(I, 3)-yliden-(5)-phosphin etwa 1/2 Mol 2, 7-Dimethyloktatrien-(2, 4, 6)-dial-(i, 8) bzw. 2, 7-Dimethyloktadien-(2, 6)-in-(4)-dial-(i, 8) einwirken läßt und das als Nebenprodukt entstehende Phosphinoxyd abtrennt. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 857 963, 855 399, 818 942, 818 943 Helv. Chim. Acta, Bd. 6, 1953, S. 1783 bis 1787.