RU2032667C1

RU2032667C1 - Method for preparing of beta-carotene

Info

Publication number: RU2032667C1
Authority: RU
Inventors: Л.А. Вакулова; Т.А. Жидкова; Г.И. Самохвалов; В.Л. Христофоров
Original assignee: Научно-производственное объединение "Витамины"
Priority date: 1991-05-16
Filing date: 1991-05-16
Publication date: 1995-04-10

Abstract

FIELD: organic chemistry. SUBSTANCE: desired product is prepared according reaction of carbonyl olefination. Retiniltriphenylphosphonium hydrosulfate as ethanol solution together with solution of potassium hydroxide is added into suspension of retinenhydroquinone complex. Said complex is preliminary cooled to (-15)-(-10) C. Reaction mixture is allowed to stand within 4-6 h at 0-20 C. Thus prepared crystalline beta-carotene is isolated, its yield being 86 %. The process is followed by isomerization which is carried out in aqueous medium at 96-98 C within 5-6 h to produce trans-beta-carotene. EFFECT: improves efficiency of the method.

Description

Изобретение относится к органической химии, конкретно к способам получения бета-каротина, и может быть использовано в медицине и пищевой промышленности. The invention relates to organic chemistry, specifically to methods for producing beta-carotene, and can be used in medicine and the food industry.

Известен способ получения бета-каротина (I) по реакции Виттига путем добавления к ретинилтрифенилфосфонийхлориду (II), охлажденному до 5^оС, одновременно раствора ретиналя (III) и едкого кали в спиpте. Длительность процесса 18-20 ч [1]
Недостатком данного способа является неудовлетворительное качество фосфониевой соли и использование для ее получения раствора хлористого водорода в метаноле, длительность процесса (18-20 ч) и сравнительно невысокие выходы кристаллического бета-каротина (выход 75% содержание 84%).A method of obtaining beta-carotene (I) according to the Wittig reaction by adding retiniltrifenilfosfoniyhloridu (II), cooled ^to 5 ° C while a solution of retinal (III) and potassium hydroxide by means of alcohols. The duration of the process is 18-20 hours [1]
The disadvantage of this method is the unsatisfactory quality of the phosphonium salt and the use of a solution of hydrogen chloride in methanol to obtain it, the duration of the process (18-20 hours) and the relatively low yields of crystalline beta-carotene (yield 75%, 84%).

Наиболее близким к заявляемому по технической сущности является способ получения бета-каротина (I) также по реакции карбонильного олефинирования (2), отличающийся обратной последовательностью прибавления реагентов относительно приведенного патента, и достигается добавлением к раствору ретиналя (III), охлажденному до -20^оС, одновременно раствора ретинилтрифенилфосфонийхлорида (II) и раствоpа едкого кали в метаноле, с последующей выдержкой в течение 4 ч при 0-5^оС и 18 ч при 25-30^оС, при этом выход кристаллического бета-каротина составил 69% (содержание 84,2%).

Closest to the claimed technical essence is a method for producing beta-carotene (I) also by the carbonyl olefination reaction (2), which differs in the reverse sequence of the addition of reagents relative to the cited patent and is achieved by adding retinal (III) to the solution, cooled to -20 ^о С simultaneously retiniltrifenilfosfoniyhlorida solution (II) a solution of the sodium and potassium in methanol, followed by aging for 4 hours at 0-5 ^C and 18 hours at 25-30 ^{° C,} the yield of crystalline beta-carotene by 69% (contains Contents 84.2%).

Недостатком данного способа является трудоемкость получения фосфониевой соли витамина А в связи с использованием для ее получения раствора хлористого водорода в метаноле, приготовление которого является дополнительной операцией в технологическом цикле, длительная выдержка реакционной массы, низкая температура (-20^оС) начальной стадии процесса и невысокий выход кристаллического бета-каротина, который составил 69% (содержание 84,2%).A disadvantage of this method is the complexity of producing vitamin A phosphonium salt in connection with its use for the preparation of hydrogen chloride in methanol, preparation of which is complementary operation in the technological cycle, prolonged exposure of the reaction mass, low temperature ^(-20 ° C) of the initial stage of the process and low the yield of crystalline beta-carotene, which amounted to 69% (content of 84.2%).

Целью изобретения является повышение выхода и упрощение технологии. The aim of the invention is to increase the yield and simplify the technology.

Поставленная цель достигается способом получения бета-каротина (I) путем конденсации ретинилтрифенилфосфониевой соли, полученной из ретинилацетата и трифенилфосфина, с ретиналем в спирте в присутствии едкой щелочи, отличительными признаками которого являются введение в реакцию ретинилтрифенилфосфониевой соли в виде гидросульфата, а ретиналя в виде гидрохинонового комплекса при соотношении ретинилацетата и едкой щелочи, равном 1:(3-4,5). This goal is achieved by the method of producing beta-carotene (I) by condensation of a retinyltriphenylphosphonium salt obtained from retinyl acetate and triphenylphosphine with retinal alcohol in the presence of caustic alkali, the hallmarks of which are the introduction of a retinyltriphenylphosphonium salt in the reaction in the form of hydrosulfate, and retinal in the form of hydrochloride with a ratio of retinyl acetate and caustic alkali equal to 1: (3-4.5).

Использование ретинилтрифенилфосфоний гидросульфата (IV) позволило исключить из технологического цикла стадию насыщения спирта хлористым водородом. Применение ретиненгидрохинонового комплекса, который в реакционной массе под действием едкой щелочи образует ретиналь (II), активно вступающий в реакцию с фосфониевой солью (IV), способствовало сокращению продолжительности процесса конденсации до 4-6 ч и повышению выхода кристаллического бета-каротина (I) до 86% при соотношении 3-4,5 молей щелочи на 1 моль витамина А-ацетата. The use of retinyltriphenylphosphonium hydrosulfate (IV) made it possible to exclude the stage of alcohol saturation with hydrogen chloride from the technological cycle. The use of the retinhydroquinone complex, which in the reaction mass forms retinal (II) under the action of caustic alkali, which actively reacts with the phosphonium salt (IV), contributed to a reduction in the duration of the condensation process to 4-6 hours and an increase in the yield of crystalline beta-carotene (I) to 86% with a ratio of 3-4.5 moles of alkali per 1 mol of vitamin A-acetate.

Использование менее 3 молей гидроокиси калия (натрия) снижает выход бета-каротина (пример 3), а более 4,5 молей щелочи на 1 моль витамина А-ацетата (пример 4) не приводит к существенному повышению выхода целевого продукта, эффект достигается при работе в интервале 3-4,5 молей гидроокиси калия (натрия).

Using less than 3 moles of potassium hydroxide (sodium) reduces the yield of beta-carotene (example 3), and more than 4.5 moles of alkali per 1 mole of vitamin A-acetate (example 4) does not significantly increase the yield of the target product, the effect is achieved when working in the range of 3-4.5 moles of potassium hydroxide (sodium).

Сущность предлагаемого способа заключается в том, что ретинилтрифенилфосфоний гидросульфат (IV), полученный в виде этанольного раствора, добавляется одновременно с раствором гидроокиси калия или натрия, предпочтительно 3,4 моля щелочи на 1 моль ретинилацетата, к суспензии ретиненгидрохинонового комплекса (V) в этаноле, охлажденной до (-15)-(0)^оС. После выдержки в течение 4-6 ч при 0-20^оС выделяют кристаллический бета-каротин с выходом 85% (содержанием 86% ). Далее изомеризация (3) кристаллического бета-каротина в водной среде при 96-98^оС в течение 5-6 ч приводит к полностью транс бета-каротину с содержанием 98%
П р и м е р 1. К суспензии 8 г (0,030 моля) трифенилфосфина в 50 мл этанола при перемешивании в атмосфере азота последовательно добавляют 2 мл (0,037 моля) концентрированной серной кислоты и 9 г (0,027 моля) ретинилацетата. Смесь перемешивают при 20^оС в течение 18-20 ч. Полученный спиртовый раствоp фосфониевой соли добавляют одновременно с раствором 5,2 г (0,093 моля) гидроокиси калия в 50 мл этанола к суспензии 11,2 г ретиненгидрохинонового комплекса в 40 мл этанола, охлажденной до (-12)-(14)^оС. Реакционную массу перемешивают при 0-5^оС в течение 4 ч. Выпавшие кристаллы бета-каротина отфильтровывают, промывают последовательно 100 мл этанола, 500 мл воды, 100 мл этанола и сушат в вакууме при 60^оС в течение 4 ч. Получают 14,5 г бета-каротина, содержание 86,2% выход 86,2% (считая на 100% вещество).The essence of the proposed method lies in the fact that retinyltriphenylphosphonium hydrosulfate (IV), obtained in the form of an ethanol solution, is added simultaneously with a solution of potassium or sodium hydroxide, preferably 3.4 mol of alkali per 1 mol of retinyl acetate, to a suspension of retinhydroquinone complex (V) in ethanol, cooled to (-15) - (0) ^о С. After exposure for 4-6 hours at 0-20 ^о С crystalline beta-carotene is isolated in 85% yield (86% content). Further isomerization of (3) a crystalline beta-carotene in an aqueous medium at 96-98 ^{° C} for 5-6 hours leads to all-trans beta-carotene with a content of 98%
Example 1. To a suspension of 8 g (0.030 mol) of triphenylphosphine in 50 ml of ethanol, 2 ml (0.037 mol) of concentrated sulfuric acid and 9 g (0.027 mol) of retinyl acetate are successively added under stirring in nitrogen. The mixture was stirred at ²⁰ ° C for 18-20 hours. The alcohol A solution of the phosphonium salt is added simultaneously with a solution of 5.2 g (0.093 mol) of potassium hydroxide in 50 ml of ethanol to a suspension of 11.2 g retinengidrohinonovogo complex in 40 ml of ethanol, chilled to (-12) - (14) ° ^C. The reaction mixture was stirred at 0-5 ^{° C} for 4 hours, precipitated crystals of beta-carotene was filtered, washed successively with 100 ml of ethanol, 500 ml water, 100 ml of ethanol and dried in vacuo. at ⁶⁰ ° C for 4 hours. 14.5 g of beta-carotene content of 86.2% yield 86.2% (based on 100% of the substances ).

П р и м е р 2. Аналогично примеру 1 к раствору фосфониевой соли добавляют 40 мл этилового спирта и 11,2 г ретиненгидрохинонового комплекса, охлаждают до (-12)-(14)^оС и прибавляют раствор 5,2 г гидроокиси калия в 50 мл этанола. Выход бета-каротина 85,8% содержание 86,5%
П р и м е р 3. Аналогично примеру 1 прибавляют раствор 4,6 г (0,082 моля) гидроокиси калия в 45 мл этанола. Выход бета-каротина 80,3% содержание 81,9%
П р и м е р 4. Аналогично примеру 1 прибавляют раствор 6,5 г (0,116 моля) гидроокиси калия в 65 мл этанола. Выход бета-каротина 85,1% содержание 84,7%
П р и м е р 5. Аналогично примеру 1 реакционную массу перемешивают при 0-5^оС в течение 2 ч. Выход бета-каротина 78,7% содержание 83,9%
П р и м е р 6. Аналогично примеру 1 реакционную массу перемешивают при 0-5^оС в течение 6 ч. Выход бета-каротина 85,2% содержание 86,1%
П р и м е р 7. Аналогично примеру 1 реакционную массу перемешивают при 0-5^оС в течение 18 ч. Выход бета-каротина 84,0% Содержание 84,7%
П р и м е р 8. Аналогично примеру 1 суспензию ретиненгидрохинонового комплекса в этаноле охлаждают до -20^оС, выход бета-каротина 84,2% содержание 85,1%
П р и м е р 9. Аналогично примеру 1 прибавляют раствор 3,7 г (0,093 моля) гидроокиси натрия в 40 мл этанола. Выход бета-каротина 85,8% содержание 84,9%
П р и м е р 10. Аналогично примеру 1 выпавшие кристаллы бета-каротина отфильтровывают, промывают 100 мл этанола и 500 мл воды. Суспензию технического влажного бета-каротина в 130 мл воды перемешивают в токе азота в течение 6 ч при 96-98^оС. Смесь охлаждают до комнатной температуры, воду отделяют, к остатку добавляют 50 мл ацетона и перемешивают 1 ч при комнатной температуре. Мелкокристаллический продукт отфильтровывают, промывают ацетоном, сушат в вакууме. Выделяют 10,9 г полностью транс-изомера бета-каротина, содержание 98,6%
Предлагаемый способ позволяет повысить выход и упростить технологию за счет использования ретиненгидрохинонового комплекса (V) полупродукта промышленного синтеза витамин А-ацетата, соединения относительно стабильного при хранении на воздухе и ретинилтрифенилгидросульфата (IV), что приводит к улучшению экономических показателей производства: отпадает необходимость выделения ретиналя из комплекса (исчезает дополнительная стадия), а образующийся в процессе конденсации гидрохинон защищает полиеновое соединение в реакционной массе от окисления следами кислорода, исключена стадия насыщения спирта хлористым водородом. Упрощение технологии приводит к сокращению продолжительности стадии конденсации и повышения температуры процесса.PRI me R 2. Analogously to example 1, to a solution of phosphonium salt add 40 ml of ethyl alcohol and 11.2 g of retinhydroquinone complex, cooled to (-12) - (14) ^about C and add a solution of 5.2 g of potassium hydroxide in 50 ml of ethanol. Beta-carotene yield 85.8% 86.5%
PRI me R 3. Analogously to example 1, add a solution of 4.6 g (0,082 mol) of potassium hydroxide in 45 ml of ethanol. Beta carotene yield 80.3% 81.9%
PRI me R 4. Analogously to example 1, a solution of 6.5 g (0.116 mol) of potassium hydroxide in 65 ml of ethanol is added. Beta-carotene yield 85.1% 84.7%
PRI me R 5. Analogously to example 1, the reaction mass is stirred at 0-5 ^about C for 2 hours. The yield of beta-carotene 78.7%, the content of 83.9%
PRI me R 6. Analogously to example 1, the reaction mass is stirred at 0-5 ^about C for 6 hours. The yield of beta-carotene 85.2%, the content of 86.1%
PRI me R 7. Analogously to example 1, the reaction mass is stirred at 0-5 ^about With for 18 hours. The yield of beta-carotene 84.0% Content 84.7%
EXAMPLE EXAMPLE 8 Analogously to Example 1, suspension retinengidrohinonovogo complex in ethanol was cooled to ^-20 ° C, the yield of beta-carotene content of 84.2%, 85.1%
PRI me R 9. Analogously to example 1, a solution of 3.7 g (0.093 mol) of sodium hydroxide in 40 ml of ethanol is added. Beta-carotene yield 85.8% 84.9%
PRI me R 10. Analogously to example 1, the precipitated crystals of beta-carotene are filtered off, washed with 100 ml of ethanol and 500 ml of water. A suspension of technical wet beta-carotene in 130 ml of water was stirred under nitrogen for 6 hours at 96-98 ^C. The mixture was cooled to room temperature, water was separated, the residue was added 50 ml of acetone and stirred for 1 h at room temperature. The crystalline product is filtered off, washed with acetone, and dried in vacuo. 10.9 g of the fully trans beta carotene isomer is isolated, 98.6%
The proposed method allows to increase the yield and simplify the technology through the use of the retinhydroquinone complex (V) of the intermediate product of the industrial synthesis of vitamin A-acetate, the compound is relatively stable when stored in air and retinyltriphenylhydrosulfate (IV), which leads to improved economic performance: there is no need to isolate retinal from complex (an additional stage disappears), and the hydroquinone formed during the condensation process protects the polyene compound in the reaction mass from acidification by traces of oxygen, the stage of alcohol saturation with hydrogen chloride is excluded. Simplification of the technology leads to a reduction in the duration of the condensation stage and an increase in the temperature of the process.

Claims

METHOD FOR PRODUCING BETA-CAROTINE by condensation of a retinyltriphenylphosphonium salt obtained from retinyl acetate and triphenylphosphine with retinal alcohol in the presence of caustic alkali, characterized in that, in order to increase the yield and simplify the technology, the retinyltriphenylphosphonium salt is introduced into the reaction as a hydrosulfate as a hydroquinone complex with a ratio of retinyl acetate and caustic alkali of 1: 3-4.5.