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Verfahren zur Herstellung von p-Carotin Die Erfindung betrifft ein
Verfahren zur Herstellung von I3-Carofin durch Autoxydation von Triphenylphosphinaxerophthylen.
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Es sind bereits mehrere Wege zur Synthese von 3-Carotin vorgeschlagen
worden (vgl. Angewandte Chemie, Bd. 72, 1960, S. 911). Eine besonders zweckmäßige
Herstellungsweise besteht nach der deutschen Patentschrift 1 709 darin, daß man
in absolutem Alkohol Vitamin-A-alkohol mit Triphenylphosphin und alkoholischer Salzsäure
umsetzt und auf das so erhaltene Produkt gleichzeitig alkoholische Kalilauge und
Vitamin-A-aldehyd einwirken läßt.
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Es wurde gefunden, daß man in einfacherer Weise p-Carotin erhält,
wenn man auf die Lösung von Triphenylphosphinaxerophthylen Sauerstoff oder Sauerstoff
enthaltende Gase einwirken läßt.
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Das als Ausgangsstoff dienende Triphenylphosphinaxerophthylen läßt
sich sehr bequem z. B. dadurch herstellen, daß man Vitamin-A-alkohol zunächst mit
Triphenylphosphin und alkoholischer Salzsäure in absolutem Alkohol umsetzt und anschließend
mit Hilfe von Kaliumjodid in das entsprechende Phosphoniumjodid überführt. Die Ausbeute
an der beständigen, kristallinen, bisher noch nicht beschriebenen Verbindung ist
praktisch quantitativ. Die Oberführung in das Ylid kann z. B. so vorgenommen werden,
daß man aus Natrium und flüssigem Ammoniak Natriumamid bereitet und das obengenannte
Phosphoniumjodid einträgt, wobei sofort die tiefrote Farbe des Ylids auftritt. Nach
Abdampfen des Ammoniaks wird der Rückstand in einem inerten Lösungsmittel, vorzugsweise
Benzol, aufgenommen und gegebenenfalls ungelöstes Natriumjodid unter Stickstoff
abgesaugt.
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Zur Ausführung des Verfahrens gemäß der Erfindung kann man zweckmäßig
z. B. in der Weise vorgehen, daß man eine abgeschlossene Sauerstoff bzw.
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Sauerstoff enthaltende Gasmenge im Kreislauf durch die Lösung des
Triphenylphosphinaxerophthylens durchperlen läßt. Der Fortgang der Reaktion läßt
sich bei dieser Arbeitsweise an der Abnahme des Sauerstoffs verfolgen. Die Sauerstoffaufnahme
erfolgt rasch. Die Reaktion wird unterbrochen, sobald die Sauerstoffaufnahme zum
Stillstand kommt. Die Beendigung der Umsetzung gibt sich auch dadurch zu erkennen,
daß die anfangs undurchsichtige rote Lösung klar durchsichtig wird. Es ist daher
nicht erforderlich, etwa nur die berechnete Menge Sauerstoff im Kreislauf in die
Reaktionslösung einzuführen; vielmehr kann man auch solange Sauerstoff oder ein
Sauerstoff enthaltendes Gas, z. B. Luft, bis zum Klarwerden der Lösung in einem
offenen System durch-
leiten. Eine längere Einwirkung von Sauerstoff ist unzweckmäßig,
da hierbei das oxydationsempfindliche Carotin selbst angegriffen wird. Mit Rücksicht
darauf, daß die Umsetzung exotherm verläuft, ist es zweckmäßig, die Reaktionswärme
abzuführen. Es ist vorteilhaft, die Autoxydation nicht oberhalb Raumtemperatur vorzunehmen;
vorzugsweise arbeitet man bei Temperaturen von etwa -10 bis f100 C, am einfachsten
durch Kühlung mit Eiswasser.
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Als Lösungsmittel eignen sich für das Verfahren gemäß der Erfindung
Alkohole, wie Methanol, Athanol, Propanol, Äther, wie Diäthyläther, Tetrahydrofuran
und Dioxan, sowie aromatische Kohlenwasserstoffe, wie Benzol und Toluol.
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Die Aufarbeitung der Reaktionslösung erfolgt zweckmäßig, gegebenenfalls
nach Abfiltrieren des noch nicht abgetrennten Natriumjodids unter Stickstoff, durch
Abziehen des Lösungsmittels unter Lichtaus schluß und unter vermindertem Druck bei
Zimmertemperatur. Der Rückstand wird anschließend in warmem Benzol aufgenommen und
die Lösung mit etwa der dreifachen Menge Methanol versetzt. Man läßt die Lösung
zur Kristallisation vorteilhaft über Nacht im Kühlschrank stehen.
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Es war zwar bereits bekannt, daß die Autoxydation von Triphenylphosphinbenzylen
zu einem Gemisch von trans- und cis-Stilben bzw. von Triphenylphosphincinnamylen
zu 1,6-Diphenylhexatrien führt (Angewandte Chemie, Bd. 72, 1960, S. 34) und daß
Phosphinoxyde, Phosphin- und Phosphonsäureester, deren a-ständige Methylengruppe
durch Alkalimetall substituiert ist, autoxydabel sind (Chemische Berichte,
Bd.
94, 1961, S. 1989). In der zuletzt genannten Literaturstelle ist darauf hingewiesen,
daß die Reaktion primär zu Carbonylverbindungen führe, die unter den Reaktionsbedingungen
jedoch weiter verändert werden, sofern die metallierte Methylengruppe nicht durch
zwei Phenylreste substituiert sei. Darüber hinaus ist aus P. Karrer und E. Jucker,
»Carotinoide«, Verlag Birkhäuser, Basel, 1948, S. 138, bekannt, daß p-Carotin sauerstoffempfindlich
ist, was im besonderen für Lösungen von p-Carotin zutrifft.
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Es war daher nicht zu erwarten, daß nach dem Verfahren gemäß der Erfindung
all-trans-p-Carotin hergestellt werden kann. Es sei darauf hingewiesen, daß es nicht
an Versuchen zur sogenannten spiegelbildlichen Synthese gefehlt hat. Das vorliegende
Verfahren stellt die erste derartige Synthese dar. Gegenüber dem Verfahren gemäß
der deutschen Patentschrift 1 068 709 zeichnete sich die erfindungsgemäße Arbeitsweise
dadurch aus, daß die Herstellung des Vitamin-A-aldehyds entfällt.
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Das Verfahrensprodukt kann als Lebensmittelfarbstoff verwendet werden.
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Beispiel Durch die Lösung des Triphenylphosphinaxerophthylens, deren
Herstellung nachstehend beschrieben ist, läßt man mittels einer Saugdruck-Umlaufpumpe
ein abgeschlossenes Sauerstoffvolumen ständig durchperlen, wobei die verbrauchte
Sauerstoffmenge abgelesen werden kann. Nach etwa 15 Minuten kommt die Sauerstoffaufnahme
zum Stillstand (Verbrauch etwa 90°/o der Theorie). Während der Autoxydation wird
das Reaktionsgefäß mit Eiswasser gekühlt. Die tiefrote Lösung wird nun im Vakuum
bei Raumtemperatur unter Lichtausschluß eingedampft und der Rückstand mit 15 ccm
heißem Benzol wieder in Lösung gebracht. Nach Verdünnen mit 45 ccm Methanol läßt
man das Gemisch zur Kristallisation über Nacht im Kühlschrank stehen. Man erhält
0,95 g kristallisiertes ß-Carotin vom Schmelzpunkt 168 bis 1700 C. Nach einmaligem
Umkristallisieren aus Benzol-Methanol 1: 3 (4 ccm pro 100 mg Rohprodukt) erhält
man 0,75 g reines B-Carotin vom
Schmelzpunkt 1760 C. UV- und UR-Spektrum zeigen das
Vorliegen der reinen all-trans-Form an.
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Die Herstellung der oben verwendeten Lösung wurde in folgender Weise
durchgeführt: 3,0 g Vitamin-A-alkohol und 2,75 g Triphenylphosphin werden in einem
Schlenkrohr in 100 ccm absolutem Äthanol gelöst und mit 3 ccm 4,6normaler alkoholischer
Salzsäure versetzt. Nach 24stündigem Schütteln bei Raumtemperatur unter Stickstoff
und unter Lichtausschluß saugt man den Alkohol an der Wasserstrahlpumpe bei Raumtemperatur
ab, versetzt den Rückstand mit 50 ccm Wasser, gibt etwas Tierkohle hinzu, filtriert
und läßt dann unter Rühren eine Lösung von 1,8 g Kaliumjodid in 5 ccm Wasser zutropfen.
Das kristallisierte, ausgefallene, schwach gelbgefärbte Phosphoniumjodid wird abgesaugt
und im Vakuum bis zur Gewichtskonstanz getrocknet.
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Ausbeuter 6,8 g (98 O/o der Theorie), Schmelzpunkt 80 bis 840 C.
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Man überführt 0,3 g Natrium, in 100 ccm trockenem flüssigem Ammoniak
gelöst, durch Zugabe von einigen Körnchen Eisennitrat in Natriumamid. Dazu gibt
man 6,6 g des oben beschriebenen Axerophthyltriphenylphosphoniumjodids. Es tritt
sofort die tiefrote Farbe des Ylids auf. Das Ammoniak wird sodann über ein Quecksilberventil
verdampft und der Rückstand mit 100 ccm absolutem Benzol einige Minuten kräftig
durchgeschüttelt, wobei das Ylid in Lösung geht. Diese Ylidlösung wird durch Filtration
unter Stickstoff vom ungelösten Natriumjodid befreit.