JP2004529151A - キサントフィル系化合物の調製方法 - Google Patents

Abstract

本発明はキサントフィル系化合物の調製方法に関し、詳細には、過酸化水素およびヨウ素含有化合物の存在下でカロテノイドを酸化することによるキサントフィル系化合物の調製方法に関する。特に、本発明の方法は、カンタキサンチンを製造するためのβ−カロテンの酸化、およびアスタキサンチンを製造するためのルテインまたはゼアキサンチンの酸化に適用される。

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明はキサントフィル系化合物の調製方法に関する。詳細には、本発明は、過酸化水素およびヨウ素含有化合物の存在下でカロテノイドを酸化することによるキサントフィル系化合物の調製方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
キサントフィル系化合物はカロテノイドの１つの特定のグループである。カロテノイドには、カロテン系化合物などの炭化水素、およびキサントフィル系化合物などの酸素化されたそれらのアルコール性誘導体が含まれる。カロテン系化合物の代表的な例には、α−カロテン、β−カロテンおよぴリコペンが含まれる。キサントフィル系化合物の代表的な例には、ルテイン、ゼアキサンチン、カプソルビン、カプサンチン、アスタキサンチンおよびカンタキサンチンが含まれる。カロテノイドは重要な食品着色剤および動物飼料添加剤である。
【０００３】
カンタキサンチンを製造する様々な方法が、米国特許第４，２１２，８２７号および欧州特許出願第ＥＰ１０５９２９０号に開示されるように、ヨウ素、臭素、二酸化セレン、五酸化バナジウムまたは四酸化オスミウムなどの触媒の存在下、塩素酸ナトリウム、臭素酸ナトリウム、ヨウ素酸ナトリウム、過塩素酸ナトリウム、メタ過塩素酸ナトリウムを用いてβ−カロテンを酸化することによって知られている。
【０００４】
アスタキサンチンをルテインまたはゼアキサンチンから製造することが国際特許出願公開ＷＯ９９／２６９１４から知られている。このプロセスには、酸化工程が含まれていない。
【０００５】
前記のプロセスでは、酸化試薬、すなわち、過塩素酸アルカリ、塩素酸アルカリ、臭素酸アルカリまたはヨウ素酸アルカリが、必要とされる化学量論的な量に対して過剰に導入されている。一般には、４当量が理論的に必要とされる。さらに、これらの試薬は極めて有毒かつ高価であり、これらのプロセスでは、無視できない量の塩が生じ、その結果、廃液処理を考慮に入れなければならない。
【発明の開示】
【０００６】
本発明において、キサントフィル系化合物が、短時間で、かつ上記の様々な問題を回避する工業的に好都合な様式で製造できることが見出された。
【０００７】
従って、本発明は、モノ酸化キサントフィル系化合物またはポリ酸化キサントフィル系化合物の調製方法で、製造されるキサントフィル系化合物よりも低い酸化状態のカロテノイドを、過酸化水素の水溶液および水非混和性の有機溶媒を用いて酸化することを含み、前記酸化反応がヨウ素含有化合物の存在下で行われる方法を提供する。
【０００８】
本発明の目的のために、モノ酸化キサントフィル系化合物またはポリ酸化キサントフィル系化合物は、少なくとも１つの酸素を含むキサントフィル系化合物を示す。そのようなキサントフィル系化合物の例には、ルテイン、ゼアキサンチン、カプソルビン、カプサンチン、カンタキサンチンおよびアスタキサンチンがある。低酸化状態のカロテノイドには、β−カロテン、ルテインまたはゼアキサンチンなどのカロテノイドがある。
【０００９】
好ましい実施形態において、本発明の方法はカンタキサンチンの製造方法であり、低酸化状態のカロテノイドはβ−カロテンである。
【００１０】
別の好ましい実施形態において、本発明の方法はアスタキサンチンの製造方法であり、低酸化状態のカロテノイドはルテインまたはゼアキサンチンのいずれかである。
【００１１】
本発明の方法では、過酸化水素の水溶液の使用を伴う。好適には、前記溶液の濃度は１重量％から８５重量％である。最も好ましくは、濃度は２５重量％から５５重量％である。
【００１２】
本発明の方法では、水と混和しない有機溶媒が必要である。そのような有機溶媒の例には、ハロゲン化炭化水素、例えば、塩化メチレン、クロロホルム、四塩化炭素、モノクロロベンゼンまたはジクロロエタンなど；芳香族炭化水素、例えば、ベンゼン、トルエンまたはキレンなど；脂肪族炭化水素、例えば、ペンタン、ヘキサン、シクロヘキサンまたはペンタンなど；エーテル、例えば、ジエチルエーテル、ジ（ヨードプロピル）エーテルまたはメチルｔ−ブチルエーテルなど；エステル、例えば、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチルまたは酢酸イソプロピルなどが含まれる。有機溶媒は１つまたは２つ以上の形態で使用することができる。好ましい溶媒はハロゲン化炭化水素であり、特にモノクロロベンゼンおよびクロロホルムである。有機溶媒の量は、カロテノイドの重量の２倍から３００倍にすることができる。
【００１３】
本発明の方法は、水の存在下で、すなわち、過酸化水素の水溶液に加えての水の存在下で行うことができる。そのような水は、カロテノイドの重量の０．２倍から５０倍の量で存在させることができ、好ましくはカロテノイドの重量の１０倍から３０倍の量で存在させることができる。
【００１４】
本発明の方法では、ヨウ素含有化合物が必要である。この化合物により、酸化反応が開始される。本発明の方法において使用することができるヨウ素含有化合物は、ヨウ素、ハロゲン化ヨウ素、ヨウ化金属またはそれらの混合物である。これらの化合物の２つ以上を反応混合物に存在させることができる。本発明の方法において使用することができるハロゲン化ヨウ素の例には、塩化ヨウ素、三塩化ヨウ素、三臭化ヨウ素および三臭化ヨウ素が含まれる。本発明の方法において使用することができるヨウ化金属の例には、ヨウ化リチウム、ヨウ化ナトリウム、ヨウ化カリウム、ヨウ化銀、ヨウ化カルシウム、ヨウ化マグネシウム、ヨウ化銅（Ｉ）およびヨウ化銅（ＩＩ）が含まれる。好ましい化合物は、ヨウ素、あるいはヨウ化カリウムまたはヨウ化ナトリウムなどのアルカリヨウ化金属である。
【００１５】
ヨウ素含有化合物の総量は、好適にはカロテノイド量の１モル％から４０モル％であり、好ましくは１５モル％から２５モル％である。
【００１６】
２つ以上のヨウ素含有化合物が、カロテノイド、過酸化水素の水溶液および有機溶媒を含む反応混合物に加えられる場合、これらの化合物は、別々に、またはそれらの混合物の形態で加えることができる。ヨウ素含有化合物は、連続的に、または少量ずつ、またはすべてを一度に、それらのいずれかで反応混合物に加えることができる。好ましくは、前記ヨウ素含有化合物は１回の量として加えられる。
【００１７】
ヨウ素含有化合物は、固体形態で、または適切な溶媒における溶液の形態で、そのいずれかで反応混合物に加えることができる。すなわち、ヨウ素含有化合物がヨウ化金属である場合、好適な形態は水溶液であり、ヨウ素含有化合物がヨウ素またはハロゲン化ヨウ素である場合、好適な形態は有機溶媒においてである。
【００１８】
β−カロテンが、本発明の方法によって酸化される基質として使用されるとき、本発明の方法では、カンタキサンチンが製造される。β−カロテンは市販の化合物であり、これもまた、任意の知られている方法によって、例えば、欧州特許出願第００１２８０４８．６号に記載される方法などによって製造することができる。
【００１９】
ルテインまたはゼアキサンチンが、本発明の方法によって酸化される基質として使用されるとき、本発明の方法では、アスタキサンチンが製造される。ルテインおよびゼアキサンチンは市販の化合物であり、これらはまた、天然物質から、特にマリーゴールドの花（Ｔａｇｅｔｅｓ ｅｒｅｃｔａ）から抽出することによって得ることができ、または任意の知られている方法によって製造することができる。
【００２０】
本発明の方法は、２から１０のｐＨで、好ましくは５から８のｐＨで、そして−１０℃から５０℃の温度で、好ましくは２０℃から３０℃の温度で行うことができる。
【００２１】
本発明の方法は、好ましくは、窒素またはアルゴンなどの不活性なガスの雰囲気下で行われる。
【００２２】
本発明による酸化反応は、好ましくは、適切な撹拌下で行われる。
【００２３】
本発明による酸化の進行は、当業者に知られている任意の好適な分析手段によって検出することができる。特に、薄層クロマトグラフィー（ＴＬＣ）または高速液体クロマトグラフィー（ＨＰＬＣ）を使用することができる。反応が完了するまでの時間は、反応条件に依存して異なり、しかし、一般には５分から３００分である。
【００２４】
反応が完了した後、生成したキサントフィル系化合物は、当業者に知られている通常の方法によって単離することができる。特に、そのような方法は、反応混合物を静置して、２つの相（すなわち、水相および有機相）を分離させること；有機相を回収すること；必要な場合には、還元性の水溶液（例えば、アルカリ金属チオ硫酸塩またはアルカリ金属硫酸塩）で前記有機相を洗浄すること；および有機溶媒を有機相から除き、結晶性の粗キサントフィル系化合物を回収することを含むことができる。
【００２５】
粗キサントフィル系化合物は、その後、そのトランス異性体に異性化させることができる。異性化は、従来の方法によって、例えば、高温の溶媒（水；メタノール、エタノールまたはイソプロパノールなどのアルコール；アセトン、メチルエチルケトンなどのケトン；あるいはヘキサン、シクロヘキサンまたはヘプタンなどの炭化水素）における熱異性化などによって達成することができる。
【００２６】
生成したキサントフィル系化合物はまた、当業者によって知られている従来の方法によって、例えば、カラムクロマトグラフィーまたは結晶化などによってさらに精製することができる。
【００２７】
次に、本発明は下記の実施例を介して例示される。
【実施例１】
【００２８】
クロロホルムを溶媒として用いたβ−カロテンからのカンタキサンチンの製造
滴下ロート、温度計および還流冷却器を備えた３つ口フラスコに、β−カロテン（１．９８８ｇ、３．５９ｍｍｏｌ、９７％）、クロロホルム（７０ｍｌ、１０３．７ｇ）、過酸化水素（３０ｗｔ％；４．０９ｅｑ；１４．６９ｍｍｏｌ、１．５ｍｌ、１．６６５ｇ）を仕込んだ。その後、反応混合物を周囲温度で撹拌し、次いでヨウ素溶液（０．２５ｅｑ、０．９０ｍｍｏｌ、６ｍｌのクロロホルムにおける０．２２８ｇ）を一度に加えた。得られた混合物を５時間撹拌した。このとき、β−カロテンは消失しており、溶液のｐＨは７であった。その後、２０ｍｌのチオ硫酸塩溶液を加え、得られた混合物を１５分間撹拌した。その後、混合物を静置し、２つの相（上部相＝水；下部相＝有機相）に分離させた。有機相を回収し、溶媒を減圧下で除き、粗結晶生成物を得た。この粗生成物を７．５ｍｌのアセトンと混合し、還流下で一晩加熱した。４℃に冷却した後、結晶カンタキサンチンをろ過によって集めた（８３７ｍｇ、４０％の収率、ａｌｌ−トランス体：＞９８％）。ＨＰＬＣによる分析により、生成物がカンタキサンチンであることが確認された（図１）。母液には、カンタキサンチンが異性体の混合物（トランス／シス比、５０／５０）として含まれていた。
【実施例２】
【００２９】
モノクロロベンゼンを溶媒として用いたβ−カロテンからのカンタキサンチンの製造
滴下ロート、温度計および還流冷却器を備えた３つ口フラスコに、β−カロテン（１ｇ、１．８６３ｍｍｏｌ、９７％）、モノクロロベンゼン（２０ｍｌ、２２．１４ｇ）、過酸化水素（３０ｗｔ％；４．２ｅｑ；７．８２３ｍｍｏｌ、０．９０ｍｌ、０．９９ｇ）を仕込んだ。その後、反応混合物を周囲温度で撹拌し、次いで固体のヨウ素（０．２５ｅｑ、０．４６５５ｍｍｏｌ、１１８ｍｇ）を一度に加えた。得られた混合物を９０分間撹拌した。このとき、β−カロテンは消失しており、溶液のｐＨは７であった。その後、得られた反応混合物を静置し、２つの相（上部相＝水；下部相＝有機相）に分離させた。有機相を回収して、１５ｍｌの２％チオ硫酸ナトリウム水溶液および１５ｍｌの水で順次洗浄した。溶媒を減圧下で除き、１．１ｇの粗結晶生成物が得られた。これは、ＨＰＬＣによりカンタキサンチン（異性体の混合物）として同定された（図２）。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】実施例１により得られた生成物カンタキサンチンのＨＰＬＣ分析結果を示す。
【図２】実施例２により得られた生成物カンタキサンチンのＨＰＬＣ分析結果を示す。

Claims (12)

1. 製造されるキサントフィル系化合物よりも低い酸化状態のカロテノイドを、過酸化水素の水溶液および水非混和性の有機溶媒を用いて酸化することを含み、前記酸化反応がヨウ素含有化合物の存在下で行われる、モノ酸化キサントフィル系化合物またはポリ酸化キサントフィル系化合物の調製方法。
2. 前記モノ酸化キサントフィル系化合物またはポリ酸化キサントフィル系化合物がカンタキサンチンであり、低酸化状態の前記カロテノイドがβ−カロテンである、請求項１に記載の方法。
3. 前記モノ酸化キサントフィル系化合物またはポリ酸化キサントフィル系化合物がアスタキサンチンであり、低酸化状態の前記カロテノイドがルテインまたはゼアキサンチンである、請求項１に記載の方法。
4. 過酸化水素の前記水溶液が１重量％から８５重量％の濃度である、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
5. 過酸化水素の前記水溶液が２５重量％から５５重量％の濃度である、請求項４に記載の方法。
6. 水非混和性の有機溶媒がカロテノイドの重量の２倍から３００倍の量で存在する、請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
7. ヨウ素含有化合物が、ヨウ素、ハロゲン化ヨウ素およびヨウ化金属からなる群から選択される、請求項１から６のいずれか一項に記載の方法。
8. 前記ヨウ素含有化合物がヨウ素である、請求項７に記載の方法。
9. 前記ヨウ素化化合物がアルカリヨウ化金属である、請求項７に記載の方法。
10. 前記ヨウ素含有化合物の量がカロテノイド量の１モル％から４０モル％である、請求項７から９のいずれか一項に記載の方法。
11. ２から１０のｐＨで行われる、請求項１から１０のいずれか一項に記載の方法。
12. −１０℃から５０℃の温度で行われる、請求項１から１１のいずれか一項に記載の方法。

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