DK150684B - Fremgangsmaade til fremstilling af anthocyaner ved reduktion af de tilsvarende flavonoidglycosider - Google Patents

Description

150684 i

Den foreliggende opfindelse angår en særlig fremgangsmåde til fremstilling af anthocyaner med den almene formel -

+ OH

HO . O --/

x>-OH Cl I

χΛΛο-Ε2 Ri

OH

hvori betyder H eller OH, og R2 betyder rutinose eller 5 rhamnose, ved reduktion af de tilsvarende flavonoidglycosider med formlen

OH

H0 Λ 0 --<

\_\r-OH

I I V—< II

Rl OH 0 hvori R^ og R2 har de ovenfor angivne betydninger, med et metal og en syre i et polært opløsningsmiddel.

10 Anthocyaner har fået stigende betydning som ugiftige farvestoffer til levnedsmidler, da mange syntetiske farvestoffer til levnedsmidler har vist sig at være farlige for mennesker.

De kendte fremgangsmåder til fremstilling af anthocyaner ved reduktion af de tilsvarende flavonoidglycosider er enten kom-15 plicerede eller giver dårlige udbytter.

Det har vist sig, at der kan fremstilles meget rene anthocyaner på relativ simpel måde og med gode udbytter uden at ødelægge glycosidstrukturen. Fremgangsmåden ifølge opfindelsen er ejendommelig ved, at man 20 a) gennemfører reduktionsreaktionen ved højst 30°C under sure betingelser med en kombination af magnesium og saltsyre eller en kombination af zink og saltsyre, 2 150684 b) udfælder anthocyanerne som metalsalte ved neutralisation af reaktionsopløsningen ved 0-l0°C med vandig ammoniak under tilsætning af et hydrofilt opløsningsmiddel og c) isolerer anthocyanerne fra de tilsvarende metalsalte ved 5 dekomposition af metalsaltene under anvendelse af saltsyre og et polært organisk opløsningsmiddel.

Anthocyaner er meget ustabile pigmenter, som findes i planters blomster, frugter og blade

Fremgangsmåder til fremstilling af anthocyaner kan groft ind-10 deles i: 1) ekstraktion fra planter, 2) totalsyntese ud fra aromatiske phenoler eller, aldehyder, og 3) fjernelse af et oxygenatom fra 4-stillingen i flavonoidglycosider ved reduktion. Af disse fremgangsmåder kræver 1) et komplekst trin til isolering og rensning af anthocyanerne, og 2) kræver 15 mange trin, hvilket resulterer i store omkostninger, hvis rensede produkter skal tilvejebringes, 3) kan gennemføres ved ét forholdsvis simpelt trin og har derfor været genstand for særlig interesse.

De kendte reduktioner af flavonoler gennemføres f.eks. ved 20 anvendelse af et metal og en syre eller natriumamalgam eller lithiumaluminiumhydrid. Imidlertid er anvendelsen af natriumamalgam, dvs. en kviksølvforbindelse, ikke hensigtsmæssig på baggrund af kviksølvs stærke giftige virkning, og man opnår adskillige uønskede 4-oxyflavoner under reduktions-25 processen ud over det forventede flavyliumsalt. Anvendelse af lithiumaluminiumhydrid giver et gennemsnitsudbytte på 29%. Det er imidlertid nødvendigt at omdanne den deri anvendte flavonol til et opløseligt derivat i et organisk opløsningsmiddel .

30 Med hensyn til reduktion af flavonoler med et metal og en syre er det beskrevet, at pelargonidinchlorid opnåedes ud fra kæmpferol ved reduktiv acetylering med zinkstøv, hvilket resulterede i et udbytte på 40,8% ifølge spektroskopisk bestemmelse. Der er imidlertid ikke beskrevet noget isole-35 ringstrin. Endvidere krævedes i denne reduktionsreaktion et hydrolyse- 3 150684

Hvad angår reduktion af flavonoler med magnesium og hydro-genchlorid er det beskrevet, at isoleringen af anthocyaner udførtes på den komplekse måde, der er anvendt til isolering og rensning af visse plantebestanddele. Dette skete f.eks.

5 ved anvendelse af et blysalt eller et picrinsyresalt som rensningsmiddel eller ved kromatografi. Alligevel var udbyttet ikke mere end 2%.

Fra DE-offentliggørelsesskrift nr. 2.703.375 kendes en fremgangsmåde til fremstilling af anthocyaner ud fra de tilsva-10 rende hydroxyflavoner eller deres glycosider ved reduktion med metal og syre i et polært organisk opløsningsmiddel.

Denne fremgangsmåde omfatter følgende trin: 1. Reduktion af flavonen eller det tilsvarende glycosidderi-vat med magnesium og svovlsyre i et opløsningsmiddel.

15 2. Tilsætning af fortyndet ammoniak til den sure opløsning, indtil denne har en pH-værdi i området 4-4,5.

3. Frafiltrering af udfældede mineralsalte og vaskning med et opløsningsmiddel.

4. Koncentrering af filtratet og ekstraktion med ethylacetat 20 til fjernelse af urenheder.

5. Adsorption af den rensede vandige opløsning på en harpiks, hvorefter harpiksen elueres med destilleret vand til fjernelse af mineralsaltene.

6. Eluering af produktet fra harpiksen med en blanding af 25 saltsyre og methanol.

7. Koncentrering af eluatet til tørhed til dannelse af det ønskede flavyliumchlorid.

I modsætning til denne kendte fremgangsmåde gennemføres der i trin b) i fremgangsmåden ifølge opfindelsen en udfældning 4 150684 af anthocyanerne som metalsalte ved neutralisation af reaktionsopløsningen med vandig ammoniak. Dette er en enkel og meget effektiv måde til fremstilling af anthocyanerne med høj renhed sammenlignet med den kendte fremgangsmåde, hvor der kræ-5 ves yderligere rensning. Den fra DE-offentliggørelsesskrift nr. 2.703.375 kendte fremgangsmåde er i det hele taget en ret kompliceret og dermed teknisk ufordelagtig fremgangsmåde sammenlignet med fremgangsmåden ifølge opfindelsen.

Ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen opløses et flavonoid-10 glycosid i et polært opløsningsmiddel, og et metal valgt blandt magnesium og zink tilsættes. En syre, nemlig koncentreret saltsyre, sættes til opløsningen ved 20-30°C under omrøring. Det må sikres, at opløsningen altid er sur, og at temperaturenikke overstiger 30°C. Hvis temperaturen stiger 15 over 30°C, sker der hydrolyse af glycosidet, hvilket forårsager en nedgang i anthocyanudbyttet. Efter tilsætning af en fastsat mængde af syren fortsættes omrøringen, indtil reduktionen er fuldført. Reaktionsopløsningen neutraliseres derefter med ammoniakvand ved temperaturer på 0-l0°C. Et hydro-20 filt opløsningsmiddel, såsom acetone, tilsættes, hvorved antho-cyanen udfældes som et metalsalt, der opsamles. Det opsamlede produkt behandles med koncentreret saltsyre ved en temperatur under stuetemperatur under omrøring, hvorved anthocyanen frigøres fra saltet. Anthocyanen isoleres og vaskes med fortyn-25 det saltsyre og omkrystalliseres fra vand eller et polært organisk opløsningsmiddel og saltsyre.

Et væsentligt træk ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen er, at metalsaltene af anthocyanerne isoleres efter tilsætning af vandig ammoniak til neutral eller svagt basisk 30 reaktion. De isolerede magnesiumkomplekserede intermediater antages at have følgende formel illustreret ved hjælp af magnesiumkomplekset af keracyanin fældet som beskrevet i eksempel 1 i beskrivelsen: 5 150684 θ 0® θ Ο······MG·····*Ο HO a Ο --/ «V \-ν 5 . ΟΗ ΥΓγ<3* κζ>=τγγ Ο Rhamn.

OH OH

Den fældede forbindelse kunne naturligvis også have følgende monomere formel: JQ M 20 O ......Mg "Wv-C^

Nj/Ax^O Rhamn.

OH

5 Det ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen dannede reaktionsprodukt, som oprindeligt har flavyliumstrukturen (oxonium-saltform):

® OH

“γ\Α_<Yr~^-OH

^j/^V^O Rhamn.

OH

antages efter tilsætning af vandig ammoniak til en pH-værdi 10 på 7 at antage den ovenfor anførte quinoidform, som udfældes i form af et metalsaltkompleks. En sådan ændring i molekylstrukturen finder ikke sted ved den fra DE-offentliggørel-seskrift nr. 2.703.375 kendte fremgangsmåde, da den anvendte såkaldte "neutralisation" kun omfatter tilsætning 15 af base til pH-værdien 4-4,5, og der isoleres da heller ikke noget metalsaltkompleks.

150684 6 I det sidste trin i fremgangsmåden ifølge opfindelsen behandles det isolerede metalsalt i dets guinoidform med saltsyre, hvorved den pågældende forbindelse udvindes på den oprindelige oxoniumsaltform (flavyliumstruktur) på enkel og meget ef-5 fektiv måde, hvorved de ønskede anthocyaner fås i meget ren form.

Den således opnåede anthocyan identificeres ved tyndtlagskro-matografi eller papirkromatografi og viser sig ikke at indeholde organiske urenheder. Den indeholder ikke mere end 30 ppm 10 metalliske urenheder, såsom magnesium. For at sikre gode udbytter er det hensigtsmæssigt at anvende ammoniakvand som base. Det har vist sig, at fortyndet svovlsyre, som anvendes ved den kendte fremgangsmåde til dekomposition af metalsalte af anthocyaner, har tendens til at fremkalde hydrolyse af 15 anthocyanerne. Desuden giver eddikesyre og oxalsyre ringe udbytter af anthocyanerne. Ifølge opfindelsen er saltsyre den mest velegnede syre til omdannelse af metalsaltet til den frie anthocyan.

Gennemsnitsudbyttet ved den omhandlede fremgangsmåde er 20 10-20%, hvilket er langt bedre end de ved de kendte fremgangs måder opnåede udbytter.

Fremgangsmåden ifølge opfindelsen belyses nærmere i de efterfølgende eksempler.

25 Eksempel 1.

20 g rutin med formlen

OH

H0x . 0 --/ yYv^g>-oh O-rhamnose.

OH 0 7 150684 opløstes i 200 ml methanol, og der tilsattes 10 g magnesium.

100 ml koncentreret saltsyre sattes til opløsningen i løbet af ca. 1 time. Reaktionstemperaturen holdtes på 20-30°c ved afkøling med en blanding af is og natriumchlorid. Ef-5 ter endt tilsætning omrørtes reaktionsblandingen i 30. mi-nutter. 36 ml koncentreret ammoniakvand sattes derefter dråbevis til reaktionsblandingen ved 0-10°C under omrøring, hvorved opløsningen blev blå. 600 ml acetone sattes til den blå opløsning, og der udfældedes et magnesiumsalt af kera-10 cyanin, som opsamledes ved filtrering. Det opsamlede materiale sattes til 50 ml koncentreret saltsyre, og blandingen omrørtes i 3 timer ved stuetemperatur og filtreredes deref ter. Det ved filtrering opsamlede materiale redispergeredes i 18%'s saltsyre og opsamledes derefter igen. Det opsamlede 15 materiale opløstes i 25 ml dimethylformamid og filtreredes 15 minutter senere. 60 ml koncentreret saltsyre sattes langsomt til filtratet ved 0-10°C. Reaktionsblandingen omrørtes i 1 time, og det udfældede keracyanin med formlen

« OH

HO . O __ °H C1

o- rhamnose OH

20 opsamledes ved filtrering og vaskedes med fortyndet saltsyre og tørredes under reduceret tryk i en ekssikkator. Udbyttet var 2,5 g (12,5%).

Eksempel 2.

200 g myricitrin med formlen 150684 8

OH

HO , 0 y-<

VV N-<f >-OH

T I

O- rhamno s e OH 0 opløstes i 2000 ml methanol, og 100 g magnesium tilsattes.

1 liter koncentreret saltsyre sattes til opløsningen i løbet af ca. 2 timer. Reaktionstemperaturen holdtes på 20-30°C 5 ved afkøling med en blanding af is og natriumchlorid. Efter endt tilsætning omrørtes reaktionsblandingen i ca. 1 time og afkøledes til 0-10°C. 300 ml koncentreret ammoniakvand sattes dråbevis til reaktionsblandingen under omrøring, og 6 liter acetone tilsattes. Det dannede bundfald opsamle-10 des ved filtrering og dispergeredes i 500 ml afkølet koncentreret saltsyre og omrørtes i 3 timer ved stuetemperatur. Bundfaldet opsamledes derefter. Det opsamlede materiale redispergeredes i 1 liter fortyndet saltsyre, og blandingen omrørtes i 1 time ved 20-30°C og filtreredes. Det ved 15 filtrering opsamlede materiale opløstes i 230 ml dimethyl-formamid, og opløsningen filtreredes. Filtratet sattes til koncentreret saltsyre, hvoraf mængden var 1,5 gange mængden af filtratet. Den resulterende blanding omrørtes i 2 timer, hvorved der dannedes et bundfald. Det således 20 udfældede delphinidin-3-rhamnosid med formlen

+ OH

HO yK O y--S

_<f ^>-oh ci

I ^ ^ OH

o- rhamnose

OH

opsamledes og vaskedes først med fortyndet saltsyre og derefter med en blanding af acetone og ethylacetat og tørredes i en ekssikkator. Udbyttet var 30 g (15%).