DE60108879T2

DE60108879T2 - Verfahren zur herstellung von seltenen carotinoiden ausgehend von handelsüblichem lutein

Info

Publication number: DE60108879T2
Application number: DE60108879T
Authority: DE
Inventors: Frederick Khachik
Original assignee: University of Maryland at College Park
Current assignee: University of Maryland at College Park
Priority date: 2000-07-27
Filing date: 2001-07-26
Publication date: 2006-04-06
Anticipated expiration: 2021-07-27
Also published as: ATE288892T1; EP1303484B1; JP4416397B2; AU2001282970B2; PT1303484E; JP2004505107A; WO2002010128A3; WO2002010128A2; AU8297001A; DE60108879D1; US6911564B2; EP1303484A2; ES2240496T3; US20030220525A1; CA2417252A1; MXPA03000779A

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung liegt auf dem Gebiet der organischen Chemie. Die Erfindung bezieht sich auf ein effizientes Verfahren zur Überführung von kommerziell erhältlichem (3R,3'R,6'R)-Lutein, das 5–7 % (3R,3'R)-Zeaxanthin enthält, in (3R,6'R)-α-Cryptoxanthin, (3R)-β-Cryptoxanthin , die Anhydroluteine I, II, und III (Dehydratisierungsprodukte von Lutein), und auf ein Verfahren zur Auftrennung und Reinigung der individuellen Carotinoide, einschließlich dem nicht-umgesetzten (3R,3'R)-Zeaxanthin. Die Erfindung schließt ebenfalls zwei Verfahren zur Überführung von (3R,3'R,6'R)-Lutein in (3R,6'R)-α-Cryptoxanthin in hervorragenden Ausbeuten mit ein.
Stand der Technik
(3R,6'R)-α-Cryptoxanthin, (3R)-β-Cryptoxanthin, (3R,6'R)-Anhydrolutein I ((3R,6'R)-3',4'-didehydro-β,γ-Carotin-3-ol), (3R,6'R)-2',3'-Anhydrolutein II ((3R,6'R)-2',3'-Didehydro-β,ε-Carotin-3-ol), (3R)-3',4'-Anhydrolutein III ((3R)-3',4'-Didehydro-β,β-Carotin-3-ol) und (3R,3'R)-Zeaxanthin befinden sich unter den vielen diätetischen Carotinoiden, die in humanem Serum, Milch, den großen Organen und Geweben gefunden werden. Die chemischen Strukturen dieser Carotinoide werden in Schema 1 dargestellt. Mit Hinblick auf die biologische Aktivität der Carotinoide bei der Vorbeugung chronischer Erkrankungen, wie beispielsweise Krebs, altersbedingter Makula-Degeneration, und kardiovaskulären Erkrankungen, ist die industrielle Herstellung einer großen Vielfalt an aufgereinigten Carotinoiden von großer Wichtigkeit. Während verschiedene diätetische Carotinoide, z.B. β-Carotin, (3R,3'R,6'R)-Lutein, und Lycopen in verschiedenen Formulierungen als Nahrungsergänzungsmittel und als Lebensmittelfarbstoffadditive kommerziell erhältlich sind, hat die Herstellung anderer Serum-Carotinoide noch keine große Aufmerksamkeit erfahren. Unter den seltenen Carotinoiden in der Natur sind insbesondere (3R,6'R)-α-Cryptoxanthin und (3R)-β-Cryptoxanthin anzutreffen, weswegen die Extraktion und Isolation dieser Carotinoide aus natürlichen Produkten im industriellen Maßstab nicht wirtschaftlich machbar ist.
SCHEMA 1
Die chemischen Strukturen von (3R,3'R,6'R)-Lutein, (3R,3'R)-Zeaxanthin, den Anhydroluteinen I, II, III, (3R,6'R)-α-Cryptoxanthin, und (3R)-β-Cryptoxanthin. Die Trivialnamen und die korrekten systematischen Namen für die Carotinoide werden unter ihren jeweiligen Strukturen angegeben.
Mittlerweile gibt es Unsicherheit über das natürliche Auftreten von Anhydroluteinen I, II und III. Diese Carotinoide werden vermutlich über die Säure-katalysierte-Dehydratisierung von diätetischem (3R,3'R,6'R)-Lutein im humanen Verdauungssystem gebildet.
Totalsynthesen von (3R,6'R)-α-Cryptoxanthin und (3R)-β-Cryptoxanthin wurden von verschiedenen Forschern berichtet (Isler, O. et al. Helv. Chim. Acta, 40:456, 1957; Loeber, D.E. et al. J. Chem. Soc. (C) 404, 1971). Diese synthetischen Verfahren schließen eine Vielzahl von Schritten mit ein und sind daher verhältnismäßig kostenintensiv und schwierig im industriellen Maßstab zu etablieren. (3R,6'R)-α-Cryptoxanthin wurde ebenfalls durch Teilsynthese aus Lutein hergestellt (Goodfellow et al., Chem. Comm. 1578, 1970). Gemäß diesem Verfahren wird Lutein zunächst mit einem Pyridin-Schwefel-Trioxid-Komplex behandelt und der verbleibende Sulfat-Monoester wird mit Lithiumaluminiumhydrid (LAH) reduziert, um (3R,6'R)-α-Cryptoxanthin zu erzeugen; die Ausbeute und die Einzelheiten der Reaktionsbedingungen wurden nicht zur Verfügung gestellt. Die Anwendung dieses Verfahrens auf eine industrielle Herstellung von (3R,6'R)-α-Cryptoxanthin ist auf Grund der Empfindlichkeit des Reagenz gegenüber Luft und Feuchtigkeit nicht einfach durchführbar. Einer anderen Schwierigkeit liegt die Tatsache zugrunde, dass die LAH-Reduktion von Carotinoiden unter kontrollierten Bedingungen durchgeführt werden muss, um einen Abbau des Ausgangsmaterials und eine Bildung von Nebenprodukten zu vermeiden. Dieses Verfahren erscheint weiterhin nicht geeignet zur Herstellung von (3R)-β-Cryptoxanthin.
Es liegen verschiedene Berichte über eine Teilsynthese von (3R,6'R)-Anhydrolutein I aus (3R,3'R,6'R)-Lutein vor. Ein veröffentlichtes Verfahren bezieht die Behandlung von (3R,3'R,6'R)-Lutein mit einer Borsäure-Naphtalin-Schmelze (Zechmeister und Sease, J. Am. Chem. Soc., 65: 1951, 1943) mit ein. Unter den angewendeten Bedingungen betrug gleichwohl die Gesamtausbeute von (3R,6'R)-Anhydrolutein I auf der Basis von (3R,3'R,6'R)-Lutein ungefähr 18 %.
Ein weiteres Verfahren basiert auf der allylischen Reduktion von (3R,3'R,6'R)-Lutein unter Verwendung eines Komplexes aus Aluminiumchlorid/Lithiumaluminiumhydrid (AlCl₃/LiAlH₄ = 3/1) (AlHCl₂) (Buchecker et al., Helv. Chim. Acta 57: 631, 1974). Obwohl (3R,6'R)-Anhydrolutein I aus (3R,3'R,6'R)-Lutein mit Hilfe dieses Verfahrens in einer guten Ausbeute erhalten wurde, lässt sich dieses Verfahren aufgrund der Empfindlichkeit der Reagenzien gegenüber Feuchtigkeit und Luft nur schwer für industrielle Applikationen auf industriellen Maßstab bringen.
Die zuletzt bekannt gewordene Teilsynthese der Anhydroluteine I, II und III aus (3R,3'R,6'R)-Lutein wurde durch Khachik et al. (J. Chrom. Biomed. Appl., 670:219-233, 1995) berichtet. Dieses Verfahren verwendet 2 % konzentrierte Schwefelsäure in Aceton, um eine Mischung aus den Anhydroluteinen I, II und III in einer Gesamtausbeute von 92 zu erhalten. Unter diesen Produkten ist (3R,6'R)-Anhydrolutein I das Hauptprodukt. Obwohl dieses Verfahren im industriellen Maßstab durchgeführt werden kann, ist sein Anwendungsbereich lediglich auf die Herstellung von Anhydroluteinen beschränkt.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Überführung von kommerziell erhältlichem (3R,3'R,6'R)-Lutein in ein Gemisch von (3R,6'R)-α-Cryptoxanthin, (3R)-β-Cryptoxanthin, und Anhydroluteinen in einem Syntheseschritt mit hohen Ausbeuten durch allylische Deoxygenierung mit einer starken Säure und einem Hydridiondonor. Das kommerziell erhältliche (3R,3'R,6'R)-Lutein enthält etwa 5–7 % (3R,3'R)-Zeaxanthin, welches mit den eingesetzten Reagenzien nicht reagiert und im Endprodukt nach Kristallisation aufkonzentriert werden kann.
Ein gemäß dieser Erfindung entwickeltes alternatives Verfahren bezieht die Überführung von (3R,3'R,6'R)-Lutein mit einer Säure in die Anhydroluteine I, II und III und die anschließende Überführung der letztgenannten Produkte in (3R,6'R)-α-Cryptoxanthin und (3R)-β-Cryptoxanthin mit einer starken Säure und einem Hydridiondonor mit ein.
Die aus diesen Reaktionen erhaltene Mischung aus Anhydroluteinen, (3R,6'R)-α-Cryptoxanthin, (3R)-β-Cryptoxanthin und nicht-umgesetztem (3R,3'R)-Zeaxanthin kann einer Batch- oder Säulenchromatographie unterworfen werden, um individuell aufgereinigte Carotinoide zu erhalten.
In einem weiteren alternativen Verfahren bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zur Überführung von (3R,3'R,6'R)-Lutein direkt in (3R,6'R)-α-Cryptoxanthin in nahezu quantitativer Ausbeute durch Umsetzung dieses Carotinoids mit einem Alkalimetallborhydrid, wie beispielsweise Natriumcyanborhydrid (NaCNBH₃) oder Natrium(trifluoracetoxy)borhydrid und Zinkiodid oder -bromid in Dichlormethan, 1,2-Dichlorethan oder tert-Butylmethylether (TBME). Andere Borhydride, wie beispielsweise Borantrimethylamin- oder Borandimethylamin-Komplexe in Kombination mit Aluminiumchlorid in Ethern (z.B. Ethylenglykoldimethylether, Tetrahydrofuran) wandeln ebenfalls (3R,3'R,6'R)-Lutein in (3R,6'R)-α-Cryptoxanthin in hervorragenden Ausbeuten um. Diese Borhydridkomplexe sind den toxischen Natriumcyanborhydriden zur reduktiven Deoxygenierung von Lutein überlegen und, was sehr wichtig ist, diese Reaktionen können mit diesen Reagenzien in nicht-chlorierten Lösungsmitteln durchgeführt werden.
Diese Erfindung bezieht sich ebenfalls auf die Überführung von (3R,3'R,6'R)-Lutein in eine Mischung aus Anhydrolutein I und (3R,6'R)-α-Cryptoxanthin in hervorragenden Ausbeuten durch allylische Deoxygenierung nach Behandlung mit einer Lithiumperchlorat-Ether-Lösung in der Gegenwart eines Hydridiondonors.
Gemäß der vorliegenden Erfindung können individuell aufgereinigte oder gemischte Carotinoide, wie beispielsweise Anhydroluteine, (3R,6'R)-α-Cryptoxanthin, (3R)-β-Cryptoxanthin und (3R,3'R)-Zeaxanthin, in industriellem Maßstab aus kommerziell erhältlichem (3R,3'R,6'R)-Lutein hergestellt werden. Diese Carotinoide können als Nahrungsergänzungsmittel oder als Lebensmittelfarbstoffadditive eingesetzt werden. (3R)-β-Cryptoxanthin gehört zu den Vitamin-A-aktiven Carotinoiden und kann als alternatives diätetisches Ergänzungsmittel zu Retinol dienen. Um eine Mischung aus Carotinoiden (Multicarotinoide) in einem Verhältnis zu erhalten, das der Verteilung dieser Verbindungen im humanen Serum sehr ähnelt, können die o.g. Carotinoide mit solchen kombiniert werden, die bereits kommerziell erhältlich sind. Das sich ergebende multicarotinoide diätetische Ergänzungsmittel kann z.B. in klinischen Versuchen eingesetzt werden, um die Effektivität dieser Verbindungen bei der Vorbeugung von Krebs, kardiovaskulären Erkrankungen und Makula-Degeneration zu untersuchen.
GENAUE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann (3R,3'R,6'R)-Lutein in der Anwesenheit einer starken Säure und eines Hydridiondonors in einem chlorierten Lösungsmittel (z.B. Dichlormethan, 1,2-Dichlorethan) bei Raumtemperatur eine allylische Deoxygenierung zu einer Mischung aus (3R,6'R)-α-Cryptoxanthin, (3R)-β-Cryptoxanthin und den Anhydroluteinen I, II und III eingehen.
In der praktischen Anwendung dieser Erfindung verwendbare starke Säuren schließen solche Säuren mit ein, welche eine starke Tendenz zur Abgabe von Protonen besitzen (Lowry-Bronsted Säuren) und solche Säuren, die leicht Elektronenpaare aufnehmen (Lewis Säuren). Die bei der praktischen Anwendung dieser Erfindung verwendbare Lowry-Bronsted Säure ist Trifluoressigsäure (TFA).
Die bei der praktischen Anwendung dieser Erfindung verwendbaren Hydridiondonoren sind Verbindungen, die in der Lage sind Hydridionen zu übertragen. Solche Verbindungen enthalten im allgemeinen eine oder mehrere elektropositive Elemente der Hauptgruppen III bis VII, insbesondere der Hauptgruppen III und IV, und ein oder mehrere Hydride. Beispiele von Hydridiondonoren, welche bei der praktischen Anwendung dieser Erfindung eingesetzt werden können, schließen Aluminiumhydrid, Lithiumaluminiumhydrid, Borhydrid, Natriumborhydrid und Organosilane, wie beispielsweise Triethylsilan (Et₃SiH), Trimethylsilan, Triphenylsilan und Organo-Silikon-Polymere oder -Oligomere, mit ein, die eine Silikon-Wasserstoff-Bindung aufweisen. Ein Beispiel eines Organo-Silikon-Polymers ist die hydrophobe Silikonflüssigkeit HSL-94, welche kommerziell erhältlich ist. Der am stärksten bevorzugte Hydridiondonor ist Et₃SiH. Es können andere Trialkylsilane und Arylsilane verwendet werden, jedoch sind die Ausbeuten nicht so hoch, wie die, die mit Triethylsilan erhalten werden. Da diese Hydridiondonoren gegenüber Sauerstoff empfindlich sind, müssen die Reaktionen unter einer Schutzatmosphäre, wie beispielsweise Stickstoff, Argon oder Helium, durchgeführt werden.
Lutein geht in der Anwesenheit einer starken Säure, wie beispielsweise TFA, zunächst eine Säure-katalysierte-Dehydratisierung unter Bildung der Anhydroluteine I, II und III ein, wie in Schema 2 dargestellt. Unter diesen ist Anhydrolutein I das Hauptprodukt. Eine Protonierung dieser Dehydratisierungsprodukte von Lutein führt zur Bildung einer Anzahl an Resonanz-Hybrid-Carbokation-Intermediaten. In der Anwesenheit eines Hydridiondonors werden diese Intermediate in (3R,6'R)-α-Cryptoxanthin und (3R)-β-Cryptoxanthin überführt. Wie in Schema 2 dargestellt, sind die am wahrscheinlichsten gebildeten Carbokation-Intermediate, welche zur Bildung der beobachteten Produkte beitragen, solche, die aus der Protonierung von Anhydrolutein II und III gebildet werden. Ist also Lutein erst einmal vollständig in seine Dehydratisierungsprodukte überführt, werden daher Anhydrolutein II und III schrittweise in (3R,6'R)-α-Cryptoxanthin und (3R)-β-Cryptoxanthin überführt. Dies beeinflusst das Gleichgewicht zwischen den drei Dehydratisierungsprodukten von Lutein und fördert die Säure-katalysierte Isomerisierung von Anhydrolutein I zu den Anhydroluteinen II und III. Während eine Vielzahl von Säuren die Dehydratisierung von Lutein in einer großen Anzahl an Lösungsmitteln leicht katalysieren, erfordert die ionische Hydrogenierung der erhaltenen Anhydroluteine zu (3R,6'R)-α-Cryptoxanthin und (3R)-β-Cryptoxanthin eine starke Säure, wie beispielsweise TFA, in einem chlorierten („chlorhaltigen") Lösungsmittel, vorzugsweise Dichlormethan. Dies führt in einem gewissen Umfang zu einer E/Z-(trans/cis)-Isomerisierung der Polyenkette des beteiligten Carotinoids. Die oben genannten all-E(trans)-Carotinoide in den Endprodukten treten daher mit ungefähr 15–25 % ihrer Z(cis)-Isomere auf.
In Abhängigkeit der Mol-Äquivalenz einer starken Säure (z.B. TFA) relativ zu (3R,3'R,6'R)-Lutein und dem Volumen des eingesetzten Lösungsmittels kann die Ausbeute und relative Zusammensetzung der einzelnen Carotinoide im Endprodukt variieren. Während der Dehydratisierungsschritt dieser Überführungen mit TFA nahezu quantitativ verläuft, werden die erhaltenen Anhydroluteine im ionischen Hydrogenierungsschritt nicht vollständig in α- und β-Cryptoxanthin überführt. In Abhängigkeit von den Reaktionsbedingungen können daher ungefähr 18–34 % der Anhydroluteine in den Endprodukten unverändert bleiben.
Die Rohprodukte aus der Reaktion von (3R,3'R,6'R)-Lutein mit TFA/Et₃SiH können direkt einer Batch- oder Säulen-Chromatographie bei Einsatz einer Kombination eines Kohlenwasserstofflösungsmittels (Pentan, Hexan, Heptan, Cyclohexan, Petrolether) und von Aceton oder von Methylethylketon unterworfen werden. Das Verhältnis von Kohlenwasserstoff zu Aceton oder Methylethylketon kann von 9/1 bis 4/1 variieren. Anstelle von Aceton oder Methylethylketon können ebenfalls andere Lösungsmittel, wie beispielsweise Ethylacetat, Tetrahydrofuran oder C₄-C₆-Ether, mit dem gleichen Ergebnis verwendet werden. Beispiele von C₄-C₆-Ethern sind: Diethylether, Diisopropylether, t-Butylmethylether, 1,2-Dimethoxyethan, und Tetrahydrofuran. Das Absorbtionsmittel für die Chromatographie (stationäre Phase) ist bevorzugt n-Silicagel. In einer typischen Auftrennung wird ein Rohgemisch aus Anhydroluteinen, (3R,6'R)-α-Cryptoxanthin und (3R)-β- Cryptoxanthin und nicht-umgesetztem (3R,3'R)-Zeaxanthin einer Batch- oder Säulenchromatographie unterworfen, um drei Hauptfraktionen zu erhalten. Die erste Fraktion besteht aus einer Mischung aus (3R,6'R)-α-Cryptoxanthin und (3R)-β-Cryptoxanthin. Die zweite Fraktion ist eine Mischung aus Anhydroluteinen, und die dritte Fraktion ist das nicht-umgesetzte (3R,3'R)-Zeaxanthin.
SCHEMA 2
Vorgeschlagener Reaktionsweg der Überführung von (3R,3'R,6'R)-Lutein in eine Mischung aus Anhydroluteinen I, II, III, (3R,6'R)-α-Cryptoxanthin und (3R)-β-Cryptoxanthin durch ionische Hydrogenierung.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich weiterhin auf ein zu diesen Carotinoiden führenden alternativen Weg durch eine anfängliche Überführung von (3R,3'R,6'R)-Lutein in die Anhydroluteine I, II und III in sauren Lösungen, Isolierung dieser Produkte und anschließende Umsetzung dieser Dehydratisierungsprodukte mit einer starken Säure (z.B. TFA) in Anwesenheit von Et₃SiH), um eine Mischung aus (3R,6'R)-α-Cryptoxanthin (all-E + Z) und (3R)-β-Cryptoxanthin (all-E + Z) sowie einige nicht-umgesetzte Anhydroluteine (all-E + Z) zu erhalten.
Während ionische Hydrogenierung zyklischer und azyklischer Olefine mit starken Säuren, z.B. (TFA), und Hydridiondonoren (z.B. Et₃SiH) seit mehreren Jahrzehnten bekannt ist, wurde über die Anwendung dieser Reaktion bei der industriellen Herstellung von Carotinoiden bislang nichts berichtet. Die vorliegende Erfindung verwendet das Konzept der ionischen Hydrogenierung zyklischer Alkohole zu kommerziell erhältlichem (3R,3'R,6'R)-Lutein unter Verwendung starker Säuren und Hydridiondonoren zur Überführung dieses Carotinoids in eine Mischung aus (3R,6'R)-α-Cryptoxanthin, (3R)-β-Cryptoxanthin, und Anhydroluteinen. Dies ist eine einfache Ein-Stufen-Reaktion und kann bei Raumtemperatur und unter milden Reaktionsbedingungen durchgeführt werden.
Die Erfindung zeigt weiterhin, dass (3R,3'R,6'R)-Lutein direkt in (3R,6'R)-α-Cryptoxanthin durch Reaktion mit Natriumcyanborhydrid und Zinkiodid oder Zinkbromid in Dichlormethan oder 1,2-Dichlorethan oder einem Ether-Lösungsmittel, wie bspw. tert-Butylmethylether (TBME) in Ausbeuten von bis zu 90 % überführt werden kann. Über dieses Reagenz wurde berichtet, dass es die reduktive Deoxygenierung von Aryl-Aldehyden und – Ketonen wie auch von benzylischen-, allylischen- und tertiären-Alkoholen beeinflusst (C.K. Lau, J. Org. Chem. 51;3038-43, 1986). Ein anderes Literaturbeispiel der Verwendung dieses Reagenz' stellt die Deoxygenierung von Furanmethanolen dar (Jeronimo da S. Costa et al., J. Braz. Cehm Soc., 5;113-116, 1994). Über die Anwendung dieses Reagenz' zur reduktiven Deoxygenierung von Caretenoiden wurde gleichwohl nichts berichtet. Der für diese Reduktion vorgeschlagene Mechanismus wird in Schema 3 dargestellt.
SCHEMA 3
Vorgeschlagener Mechanismus zur Überführung von (3R,3'R,6'R)-Lutein in (3R,6'R)-α-Cryptoxanthin durch ein Alkalimetallborhydrid und ein Zinkhalogenid.
Anstelle von Natriumcyanborhydrid kann Natrium(trifluoracetoxy)borhydrid (erzeugt aus Natriumborhydrid und Trifluoressigsäure) mit Zinkbromid oder Zinkiodid verwendet werden. In dieser Reaktion wird Zinkbromid bevorzugt, das es nahezu quantitativ (3R,6'R)-α-Cryptoxanthin als einziges Produkt ergibt, während Zinkiodid zur Bildung von Anhydroluteinen als Nebenprodukte führt. Es ist interessant festzuhalten, dass Lithium(trifluoracetoxy)borhydrid (erzeugt aus Lithiumborhydrid und Trifluoressigsäure) in der Gegenwart von Zinkiodid und Zinkbromid nicht mit Lutein reagiert. Für diese Reaktion sind die besten Lösungsmittel chlorierte („chlorhaltige") Lösungsmittel, wie beispielsweise Dichlormethan oder 1,2-Dichlorethan. Die Reaktion von Natriumborhydrid und Zinkiodid mit Lutein führt zur Bildung einer Mischung aus (3R,6'R)-α-Cryptoxanthin, Anhydrolutein, und ein bemerkenswerter Teil an Lutein verbleibt nicht-umgesetzt. Falls Zinkiodid durch Zinkbromid ersetzt wird, verläuft diese Reaktion nicht weiter. Es wurde ebenfalls festgestellt, dass Kombinationen aus Lithiumborhydrid mit entweder Zinkiodid oder Zinkbromid bei der allylischen Deoxygenierung von Lutein nicht-reaktiv sind.
Um die Verwendung von toxischem Natriumcyanborhydrid und chlorierten Lösungsmitteln zu vermeiden, zeigt die Erfindung im weiteren, dass (3R,3'R,6'R)-Lutein in (3R,6'R)-α-Cryptoxanthin in Ausbeuten von bis zu 90 % unter Verwendung von Borantrimethylamin (Me₃N.BH₃)- oder Borandimethylamin (Me₂NH.BH₃)-Komplexen als reduzierende Agentien in Kombination mit Aluminiumchlorid (AlCl₃) in Ethern überführt werden können, bevorzugt Tetrahydrofuran oder 1,2-Dimethyoxyethan (Ethylenglycoldimethylether). Diese Borhydrid-Komplexe in Kombination mit Aluminiumchlorid sind viel stärker reaktiv als Natriumcyanborhydrid/Zinkhalogenid, und die Reaktion wird normalerweise innerhalb von 1 bis 2 Stunden bei Raumtemperatur und unter Schutzatmosphäre (z.B. Stickstoff oder Argon) abgeschlossen. Aufgrund der hervorragenden Löslichkeit von Lutein und Boran-Amin-Komplexen in THF und 1,2-Dimethoxyethan ist die reduktive Deoxygenierung in diesen Lösungsmitteln innerhalb von 1 bis 2 Stunden abgeschlossen. Falls Borantrimethylamin- oder Borandimethylamin-Komplexe in Kombination mit Zinkiodid oder Zinkbromid verwendet werden, geht Lutein keine reduktive Deoxygenierung ein. Es gibt in der Literatur keine Berichte über die reduktive Deoxygenierung von Carotinoiden mit Borantrimethylamin- oder Borandimethylamin-Komplexen in Kombination mit Aluminiumchlorid.
Diese Erfindung zeigt weiterhin in ähnlicher Weise ein anderes alternatives Verfahren zur Deoxygenierung von Lutein durch Verwendung einer Lithiumperchlorat-Ether (z.B. 3,0 M in Diethylether)-Lösung und eines Hydridions (z.B. Triethylsilan) als Reagenzien. (3R,3'R,6'R)-Lutein geht in dieser Reaktion eine selektive Deoxygenierung ein, um eine Mischung aus im wesentlichen Anhydrolutein I und (3R,6'R)-α-Cryptoxanthin zu ergeben, wobei kein (3R)-β-Cryptoxanthin erhalten wird. Die selektive Deoxygenierung allylischer Alkohole und Acetate durch Lithiumperchlorat (LiClO₄)-unterstützter Triethylsilan-Reduktion wurde für eine Vielzahl zyklischer allylischer Alkohole und Acetate berichtet (Wustrow et al., Tetrahedron Lett., 35:61-64, 1994). Gleichwohl gibt es keine Berichte über die Anwendung dieses Reagenz' bei der Herstellung von α-Cryptoxanthin aus Lutein. Gemäß Literaturberichten wird angenommen, dass dieses Reagenz die Ionisation der allylischen Sauerstoffbindung dahingehend induziert, dass diese für die nukleophile Substitution aktiviert wird. Ein aus Triethylsilan erzeugtes Hydrid könnte daher als Nukleophil in dieser Reaktion agieren, um die reduktive Deoxygenierung von Lutein zu α-Cryptoxanthin zu fördern. Die Bildung von Anhydrolutein I als Nebenprodukt dieser Reaktion steht in Übereinstimmung mit der Beteiligung eines Carbokation-Intermediats.
Das in diesen Reaktionen verwendete, kommerziell erhältliche (3R,3'R,6'R)-Lutein kann aus Ringelblumenextrakten isoliert werden und etwa 5 – 7 % (3R,3'R)-Zeaxanthin enthalten. Da (3R,3'R)-Zeaxanthin nicht mit TFA/Organosilanen oder mit Alkalimetallborhydrid/Zinkhalogenid oder mit Me₃N.BH₃/AlCl₃ oder Me₂NH.BH₃/AlCl₃ oder LiClO₄/Organosilanen reagiert, kann dieses Carotinoid vollständig gewonnen und seine Konzentration im Endprodukt über Kristallisation gesteigert werden. Reines (3R,3'R)-Zeaxanthin kann optional aus den Rohprodukten verschiedener Reaktionen über Säulenchromatographie gewonnen werden.
Reagenzien und Ausgangsmaterialien
Als Ausgangsmaterialen in dieser Erfindung können zwei Arten an (3R,3'R,6'R)-Lutein eingesetzt werden. Diese sind: 1) Kommerziell erhältliches (3R,3'R,6'R)-Lutein, welches ungefähr 85 % Gesamt-Carotinoid-Reinheit aufweist, und 2) kristallines Lutein mit einer Gesamt-Carotinoid-Reinheit von mehr als 97 % gemäß dem in WO 99/20587 beschriebenen Verfahren. Beide Ausgangsmaterialien werden aus rohen verseiften Extrakten aus Ringelblumen hergestellt und enthalten ungefähr 5 – 7 % (3R,3'R)- Zeaxanthin. Mischungen dieser beiden Ausgangsmaterialien können ebenfalls verwendet werden.
Der rohe verseifte Extrakt aus Ringelblumen, der (3R,3'R,6'R)-Lutein und verschiedene weniger wichtige Carotinoide enthält, kann gemäß dem in WO 99/20587 beschriebenen Verfahren hergestellt werden. (3R,3'R,6'R)-Lutein (97 % Gesamt-Carotinoid-Reinheit), das ungefähr 5 – 7 % Zeaxanthin enthält, kann ebenfalls gemäß diesem Verfahren aus diesem Extrakt aufgereinigt werden. Kommerziell erhältliches (3R,3'R,6'R)-Lutein (85 Gesamtcarotinoid) kann von Kemin Industries (Des Moines, Iowa) erhalten werden. Alle gemäß dieser Erfindung verwendeten Reagenzien sind kommerziell erhältlich (Aldrich Chemical Co., Milwaukee, WI) und werden ohne weitere Aufreinigung verwendet. Die Carotinoid-Zusammensetzung des 85 %-igen und 97 %-igen Luteins wird in Tabelle 1 gezeigt. Die mit dem kommerziell erhältlichen (3R,3ίR,6ίR)-Lutein (85 % Reinheit) durchgeführten Reaktionen erwiesen sich in Bezug auf die Optimierung der Ausbeute und in Bezug auf die Menge der zur Vervollständigung der Reaktionen benötigten Reagenzien als viel schwieriger, als mit der Verbindung, die zu 95 % rein war. Es werden daher die Reaktionen mit dem 85 %-igen Lutein hier in großer Genauigkeit beschrieben.
Tabelle 1 Carotinoid-Zusammensetzung von 85 %-igem- und 97 %-igem (3R,3'R,6'R)-Lutein, das aus Ringelblumen isoliert wurde.

^a Das 85 %-ige und 97 %-ige Lutein enthielt keine signifikanten Mengen an Z (cis)-Luteinen.

Hochleistungsflüssigkeitschromatographie(HPLC)-Bedingungen zur Beobachtung des Reaktionsverlaufs. Alle Auftrennungen wurden auf einem Hewlett-Packard-(HP)-1050-Hochleistungsflüssigkeitschromatographie(HPLC)-System durchgeführt, das mit einem schnell-scannenden vom UV-Bereich bis zum sichtbaren Bereich arbeitenden Photodioden-Array-Detektor ausgestattet war, und einem HP-1050-Autosampler. Die Daten wurden abgespeichert und mit Hilfe eines Compaq-DeskPro-590-Computersystems unter Verwendung des HP-Chem-Station-Programms (Version A.05.02) auf Windows-97-Basis durchgeführt, in Kombination mit einem hochauflösenden Farbdisplaymonitor, Modell MaxTech MPRII und einem HP-Laserjet4-Plus-Drucker. Die Absorptionsspektren der Carotinoide wurden zwischen 200 und 600 nm mit einer Frequenz von 12 Spektren/Minute aufgenommen.
Umkehrphasen(Reversed-Phase)-Auftrennungen wurden auf einer Microsorb (25 cm Länge × 4,6 mm i.D.)-C₁₈ (5-μm sphärische Partikel)-Säule (Rainin Instrument Co., Woburn, MA) durchgeführt, die mit einer Brownlee Sicherheitskartusche (3 cm Länge × 4,6 mm i.D.) geschützt wurde, die mit spheri-5-C₁₈ (5-μm Partikelgröße) gepackt wurde. Für dieses Eluens wurde eine Kombination aus isokratischer- und Gradienten-HPLC unter Verwendung eines mit zwei Pumpen ausgestatteten Lösungsmittelmoduls eingesetzt. Die Pumpe A pumpte eine Mischung aus Acetonitril/Methanol (9/1, V:V) und Pumpe B pumpte eine Mischung aus Hexan/Dichlormethan/Methanol/DIPEA (N,N-Diisopropylethylamin) (4,5/4,5/0,99/0,01, V:V:V:V:V). Zum Zeitpunkt 0 wurde eine isokratische Mischung aus Acetonitril (85,5 %), Methanol (9,995 %), Dichlormethan (2,25 %), Hexan (2,25 %), und DIPEA (0,005 %) (95 % Pumpe A, 5 % Pumpe B) für 10 Minuten gepumpt. Nach 10 Minuten wurde ein linearer Gradient für 30 Minuten ausgeführt, was zu einer Endzusammensetzung von Acetonitril (40,5 %), Methanol (9,95 %), Dichlormethan (24,75 %), Hexan (24,75 %), DIPEA (0,055 %) (45 % Pumpe A, 55 % Pumpe B) führte. Die Flussrate der Säule betrug 0,70 ml/min. Das Lösungsmittel für die HPLC-Injektion bestand aus einer Mischung aus Acetonitril (85 %), Dichlormethan (2,5 %), Hexan (2,5 %), und Methanol (10 %). Die HPLC-Läufe wurden innerhalb von 30 Minuten abgeschlossen. Am Ende jeden Laufes wurde die Säule unter den anfänglichen isokratischen Bedingungen für 20 Minuten äquilibriert. Die HPLC-Läufe wurden bei 446 nm beobachtet. Die HPLC-Retentionszeiten und die Absorptionsmaxima der Carotinoide, welche im Verlauf verschiedener Dehydratisierungs- und ionischer Hydrogenierungs-Reaktionen von (3R,3'R,6'R)-Lutein mit Trifluoressigsäure (TFA) in der Gegenwart eines Hydridiondonors überwacht wurden, werden in Tabelle 2 gezeigt.
Tabelle 2 HPLC Retentionszeiten und die Absorptionsmaxima aus dem UV-Bereich bis zum sichtbaren Bereich im Verlauf der Dehydratisierung und ionischen Hydrogenierung von (3R,3'R,6'R)-Lutein beobachteten Carotinoide.

¹ Die Lage der Z(cis)-Bindung in den Anhydroluteinen I, II, III, in α-Cryptoxanthin, und in β-Cryptoxanthin ist unbekannt.
² Spektren im UV-Bereich bis zum sichtbaren Bereich wurden über einen Photodioden-Array-Detektor in den HPLC-Lösungsmitteln erthalten.
³ Die Werte in Klammern geben die Inflektionspunkte an.

Reaktionen von (3R,3'R,6'R)-Lutein mit TFA/Et₃SiH. In einem typischen Experiment wird Triethylsilan (0,94 mmol) (2,1 Mol-Äquivalente von Lutein) zu einer Lösung von 85 % kommerziell erhältlichem (3R,3'R,6'R)-Lutein (0,300 g mit 85 %, 0,255 g, 0,448 mmol) in 25 ml eines chlorierten („chlorhaltigen") Lösungsmittels (Dichlormethan oder 1,2-Dichlorethan) zugegeben, und unter einer Schutzatmosphäre (d.h. Stickstoff oder Argon) gehalten. Anschließend wird Trifluoressigsäure (TFA, 0,12 ml, 0,178 g, 1,56 mmol) (3,5 Mol-Äquivalente von Lutein) auf einmal bei Raumtemperatur zugegeben. Infolge dieser schnellen Zugabe wird keine Hitze erzeugt. Alternativ kann TFA in einem kleinen Volumen (5 ml) des Lösungsmittels innerhalb weniger Minuten mit den gleichen Ergebnissen zugegeben werden. Die Reaktionsmischung wird augenblicklich dunkelrot. Die Mischung wird bei Raumtemperatur gerührt und der Reaktionsverlauf wird über HPLC verfolgt. Die Reaktionszeit kann in Abhängigkeit der Konzentration von TFA, der Art des Lösungsmittels und der Reinheit von Triethylsilan von 6 bis 8 Stunden variieren. HPLC-Studien des Reaktionsverlaufs haben ergeben, dass unter diesen Bedingungen Lutein innerhalb der ersten zwei Stunden für die Bildung der Anhydroluteine I, II und III quantitativ dehydratisiert wird. Die sich ergebenden Carotinoide gehen langsam eine ionische Hydrogenierung ein, um α-Cryptoxanthin und β-Cryptoxanthin zu bilden. Die Umsetzungsrate des ionischen Hydrogenierungs-Schrittes ist im großen Maße abhängig von der Konzentration an TFA und der Reinheit von Triethylsilan. Triethylsilan reagiert empfindlich gegenüber Luft und verliert, ungeachtet der Tatsache, dass es unter einer Schutzatmosphäre aufbewahrt wird (Stickstoff oder Argon), schrittweise seine Wirksamkeit während einer länger andauernden Lagerung. Es sollte daher frisch destilliertes oder kommerziell erhältliches Triethylsilan verwendet werden, das unter Stickstoff verpackt und gelagert wurde. Die Konzentration von TFA in einem vorgegebenen Lösungsmittelvolumen spielt ebenfalls für das Ergebnis der Reaktion eine wichtige Rolle. Bei höheren Konzentrationen an TFA, als oben angegeben, ist die Reaktion schneller und führt zu einer vollständigen Überführung von Lutein in α-Cryptoxanthin und β-Cryptoxanthin, es wird jedoch ein beträchtlicher Umfang an Abbau und (E/Z)-Isomerisierung von Carotinoiden beobachtet. Am Ende der Reaktion verbleiben ungefähr 18 – 34 % der Anhydroluteine nicht-umgesetzt. Die Aufarbeitung besteht aus der Behandlung des Rohproduktes mit 5 % Natriumbicarbonat oder Kaliumbicarbonat zur Neutralisierung des TFA. Darauf folgt ein schrittweiser Austausch des chlorierten Lösungsmittels (Dichlormethan (Siedepunkt = 40°C) oder 1,2-Dichlorethan (Siedepunkt = 83°C)) gegen einen höher-siedenden Alkohol, bevorzugt 2-Propanol (Siedepunkt = 82,4°C), über Destillation unter atmosphärischem Druck. Ist das chlorierte („chlorhaltige") Lösungsmittel einmal entfernt, wird der größte Teil des Alkohols unter vermindertem Druck destilliert, bis Carotinoide aus dem wässrigen Alkohl auskristallisieren. Die Kristalle werden über eine Zentrifuge oder durch Filtration entfernt und das feste Produkt wird mit einem kleinen Volumen Aceton (10 ml) gewaschen, um das Wasser zu entfernen. Nach einer Filtration wird der Feststoff unter Hochvakuum bei 60°C getrocknet, um 223 mg einer Mischung aus (3R,6'R)-α-Cryptoxanthin (all-E + Z), (3R)-β-Cryptoxanthin (all-E + Z), und Anhydroluteinen (all-E + Z) sowie dem gewonnenem (3R,3'R)-Zeaxanthin (all-E + 9Z + 13Z) zu erhalten. Basierend auf der Reinheit und dem Gewicht des anfänglich verwendeten Luteins liegt die Gesamteausbeute an Carotinoiden in der Mischung im Bereich von 80 – 90 %. Obwohl (3R,3'R,6'R)-Lutein während dieser Reaktion vollständig verbraucht wird, reagiert (3R,3'R)-Zeaxanthin nicht mit TFA/Et₃SiH und wird vollständig in den Endprodukten gewonnen. Das Gesamtgewicht (mg) und die relative Verteilung der Carotinoide in den Endprodukten der Reaktion von (3R,3'R,6'R)-Lutein mit TFA/ET₃SiH in chlorierten Lösungsmitteln wurde über HPLC bestimmt und wird in Tabelle 3 gezeigt.
Tabelle 3. Die relative Verteilung der Carotinoide in den Produkten der Reaktionen von kommerziellem (3R,3'R,6'R)-Lutein (85 % rein) mit Trifluoressigsäure (TFA) und Triethylsilan (ET₃SiH) in chlorierten Lösungsmitteln.*

^* In allen Experimenten wurde TFA zu einer Lösung von (3R,3'R,6'R)-Lutein und Triethylsilan in 25 ml des chlorierten Lösungsmittels unter einer Stickstoff-Atmosphäre bei Raumtemperatur zugegeben und der Reaktionsverlauf wurde über HPLC verfolgt.

Das Produkt kann schließlich mit einem Kohlenwasserstoff-Lösungsmittel (z.B. Pentan, Hexan, Heptan, Petrolether) bei 0°C oder bei niedrigeren Temperaturen (0°C bis – 20°C) gewaschen werden, um die Z(cis)-Isomere der Carotinoide aufzulösen und von ihren korrespondierenden all-E(trans)-Carotinoiden abzutrennen. Die Feststoffe dieses Kohlenwasserstoff-Waschschritts bestehen im wesentlichen aus all-E(trans)-Isomeren der Carotinoide und sind insbesondere an Zeaxanthin angereichert. Die relative Verteilung der Carotionoide in einem typischen Rohprodukt aus der ionischen Hydrogenierung von Lutein mit TFA/Et₃SiH und der Abtrennung der all-E(trans)-Carotinoide von ihren korrespondierenden Z(cis)-Isomeren über Behandlung mit Hexan bei 0°C wird in Tabelle 4 gezeigt.
Tabelle 4. Die relative Verteilung von all-E(trans)-Carotinoiden und ihre geometrischen Z(cis)-Isomere in einem typischen Rohprodukt aus der Reaktion von Lutein mit TFA/Et₃SiH und die Verteilung der Isomere in Hexan-löslichen und -unlöslichen Fraktionen.

^a Carotinoide wurden über HPLC aufgetrennt.
^b Die HPLC-Peaks der all-E(trans)-Isomere wurden in Bzug auf ihre Z(cis)-Isomere nicht gut aufgelöst.

In allen in Tabelle 3 aufgeführten Experimenten wurde eine viel höhere Mol-Äquivalenz von Triethylsilan im Verhältnis zu Lutein (2.1:1) benötigt, um die Reaktion zu vollenden. Dies liegt möglicherweise an der Anwesenheit von Verunreinigungen (zumeist Fettsäuren) im 85 % reinen Lutein. Triethylsilan ist zudem empfindlich gegenüber Luft und, ungeachtet der Tatsache, dass es unter einer Schutzatmosphäre (Stickstoff) aufbewahrt wird, verliert es schrittweise seine Wirksamkeit während einer lang andauernden Lagerung.
Die Mol-Äquivalenz von TFA im Verhältnis zu (3R,3'R,6'R)-Lutein kann das Verhältnis von α-Cryptoxanthin und β-Cryptoxanthin beeinflussen. Falls die Mol-Äquivalenz von TFA zu Lutein von 3,5 auf 5 gesteigert wird, können beispielsweise höhere Ausbeuten an α-Cryptoxanthin im Verhältnis zu β-Cryptoxanthin erhalten werden und die Reaktionen werden üblicherweise innerhalb von mehreren Stunden beendet. Gleichwohl führt unter diesen Bedingungen der Abbau von Carotinoiden zu einer geringen Ausbeute. Während hohe Konzentrationen an TFA in Dichlormethan ebenfalls zu einer vollständigen Überführung des intermediären Anhydroluteins in α-Cryptoxanthin und β-Cryptoxanthin führen, wird die Gesamtausbeute an Carotinoiden wesentlich beeinträchtigt. Längere Reaktionszeiten als 6-8 Stunden bei der Isomerisierung von α-Cryptoxanthin und β-Cryptoxanthin werden ebenfalls von einem Verlust an Carotinoiden begleitet.
Die Auswahl an chlorierten Lösungsmitteln in der Reaktion von Lutein mit TFA/Et₃SiH ist ebenfalls begrenzt, da in dieser Reaktion lediglich Dichlormethan und 1,2-Dichlorethan als effektiv ermittelt wurden. Chloroform führte lediglich zu den Dehydratisierungsprodukten von Lutein. Andere nicht-chlorierte („nicht-chlorhaltige") Lösungsmittel, wie beispielsweise Alkohole, Kohlenwasserstoffe und Ether, führten in ähnlicher Weise lediglich zu Anhydroluteinen und förderten nicht die ionische Hydrogenierung dieser Carotinoide zu α-Cryptoxanthin und β-Cryptoxanthin. Die Reaktion von Lutein mit TFA/Et₃SiH in Toluol führte ebenfalls zu den gewünschten Produkten, jedoch wurde im Unterschied zur Reaktion in Dichlormethan eine viel höhere Äquivalenz von TFA im Verhältnis zu Lutein benötigt. Unter diesen Bedingungen wurden die meisten Carotinoide zerstört, was zu einer niedrigen Ausbeute an α-Cryptoxanthin und β-Cryptoxanthin führte.
Die individuellen Carotinoide aus den oben beschriebenen Reaktionen wurden aus dem Rohgemisch an Produkten über Blitz(„flash")-Säulenchromatographie, gefolgt von einer präparativen HPLC, isoliert und aufgereinigt, und ihre Identität wurde durch Spektrophotometrie im UV-Bereich bis zum sichtbaren Bereich, durch Massenspektrometrie, und durch ¹H-Kern-Magnet-Resonanz(¹H-NMR)-Spektroskopie ermittelt.
Das Rohprodukt der Reaktion von Lutein mit TFA/Et₃SiH kann optional über Säulenchromatographie aufgereinigt werden, um die Carotinoide von Interesse abzutrennen und aufzureinigen. In einem typischen Experiment werden 0,3 g einem Rohgemisch aus Produkten, bestehend aus (3R,6'R)-α-Cryptoxanthin (all-E + Z), (3R)-β-Cryptoxanthin (all-E + Z), Anhydroluteinen (all-E + Z) und (3R,3'R)-Zeaxanthin (all-E + 9Z + 13Z), auf einer Blitz(„flash")-Säule (20 cm 1 × 3,5 cm i.D) aufgereinigt, die mit n-Silica-Gel (50 g) gepackt wurde, unter Verwendung einer Mischung aus Hexan/Aceton (9/1) als Eluens. In der Reihenfolge der Elution wurden drei große Fraktionen gesammelt, welche umfassen: 1) eine reine Mischung aus (3R,6'R)-α-Cryptoxanthin (all-E + Z) und (3R)-β-Cryptoxanthin (all-E + Z), 2) eine reine Mischung an Anhydroluteinen, und 3) nicht-umgesetztes Zeaxanthin. Andere Kohlenwasserstoff-Lösungsmittel, wie beispielsweise Cyclohexan, Heptan, Pentan, und Petrolether, können zusammen mit Aceton verwendet werden. Das Verhältnis des Kohlenwasserstoff-Lösungsmittels zu Aceton kann von 9/1 bis 4/1 variieren. Anstelle von Aceton können auch andere Lösungsmittel, wie beispielsweise Methylethylketon, Ethylacetat, Tetrahydrofuran oder C₄-C₆-Ether, verwendet werden.
Als Nebenprodukte der ionischen Hydrogenierung werden während der Aufarbeitung üblicherweise Triethylsilanol (Siedepunkt = 158°C/760 mmHg) und Hexaethyldisiloxan (Siedepunkt = 233–236°C/760 mmHg) erzeugt. Diese verhältnismäßig hoch-siedenden Nebenprodukte können vom Endprodukt während der Kristallisation abgetrennt werden.
Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf ein Verfahren zur Überführung einer Mischung aus (3R,3'R,6'R)-Lutein, enthaltend (3R,3'R)-Zeaxanthin, in eine Mischung aus (3R,6'R)-α-Cryptoxanthin, (3R)-β-Cryproxanthin, und Anhydroluteinen, umfassend:

a) Auflösen der Mischung aus (3R,3'R,6'R)-Lutein und (3R,3'R)-Zeaxanthin in einem geeigneten Volumen eines chlorierten Lösungsmittels und Zugabe eines Hydridiondonors unter einer Schutzatmosphäre, um eine Mischung zu erhalten;
b) Zugabe einer starken Säure zu der Mischung bei Raumtemperatur und unter Bedingungen, welche die ionische Hydrogenierungsreaktion fördern, um ein Rohprodukt zu erhalten;
c) Neutralisieren der Säure im Rohprodukt durch Zugabe einer Base;
d) Entfernung des chlorierten Lösungsmittels, wodurch kristallisierte Carotinoide erhalten werden;
e) Sammeln der Kristalle; und
f) Trocknen des Endproduktes; und
g) Optionales Durchführen einer Säulenchromatographie mit dem Rohprodukt, um die individuell aufgereinigten Carotinoide zu erhalten.

Bevorzugt stellt die Mischung das 85 %-ige kommerziell erhältliche oder hoch aufgereinigte (3R,3'R,6'R)-Lutein dar, enthaltend etwa 5–7 % (3R,3'R)-Zeaxanthin. Bevorzugt ist das chlorierte („chlorhaltige") Lösungsmittel Dichlormethan oder 1,2 Dichlorethan. Ebenfalls bevorzugt ist der Hydridiondonor Triethylsilan und die starke Säure TFA, bevorzugt bei 2,1 Mol-Äquivalenten von Triethylsilan im Verhältnis zu Lutein. Ebenfalls bevorzugt wird 1 Äquivalent an Säure zu 3,5 Mol-Äquivalenten an Lutein zugegeben. Am stärksten bevorzugt wird ein Mol-Äquivalent an (3R,3'R,6'R)-Lutein, enthaltend etwa 5–7 % (3R,3'R)-Zeaxanthin in einem chlorierten Lösungsmittel mit etwa 2–3 Äquivalenten an Et₃SiH und etwa 3,0–3,5 Äquivalenten an TFA bei Raumtemperatur für etwa 5–10 Stunden unter einer Schutzatmosphäre gerührt.
Bevorzugt ist die Base Natrium- oder Kaliumhydrogencarbonat oder eine organische Base, wie beispielsweise Triethylamin.
Bevorzugt werden die chlorierten Lösungsmittel durch Abdestillieren des chlorierten Lösungsmittel unter vermindertem Druck und Entfernen desselben über schrittweisen Austausch gegen einen höher-siedenden Alkohol entfernt, bevorzugt 2-Propanol; und der Alkohol wird unter vermindertem Druck verdampft, bis anschließend die Carotinoide aus dem restlichen Alkohol auskristallisieren.
Die Kristalle werden bevorzugt über Filtration oder über eine Zentrifuge gesammelt und die Kristalle werden mit einem kleinen Volumen an Aceton oder Alkohol gewaschen.
Das Endprodukt kann unter Vakuum getrocknet werden, bevorzugt bei etwa 40–60°C unter Hochvakuum, um eine Mischung aus Carotinoiden zu erhalten.
Die Erfindung bezieht sich weiterhin auf ein Verfahren zur Auftrennung der Z(cis)-Isomere der Carotinoide aus ihren all-E(trans)-Verbindungen, über Waschen des kristallinen Produktes mit einem C₅-C₇-Kohlenwasserstoff oder mit Petrolether bei 0°C oder einer tieferen Temperatur (0°C bis –20°C), um die Z-Isomere zu entfernen, und um ein kristallines Produkt zu erhalten. Dieses umfasst im wesentlichen all-E-Isomere von (3R,6'R)-α-Cryptoxanthin, (3R)-β-Cryptoxanthin, Anhydroluteine sowie eine hohe Konzentration des nicht-umgesetzten Zeaxanthins. Beispiele von C₅-C₇-Kohlenwasserstoffen schließen Pentan, Cyclopentan, Hexan, Cyclohexan, Heptan, Benzol und Toluol mit ein.
Die Erfindung bezieht sich weiterhin auf ein Verfahren zur Abtrennung und Aufreinigung der individuellen Carotinoide über Säulenchromatographie auf n-Silicagel unter Verwendung von C₅-C₇-Kohlenwasserstoff oder Petrolether in Kombination mit Aceton oder Methylethylketon oder Ethylacetat oder THF oder C₄-C₆-Ethern.
Säure-katalysierte Dehydratisierung von (3R,3'R,6'R)-Lutein. Wie zuvor erwähnt, liegt ein alternativer Ansatz dieser Erfindung darin, (3R,3'R,6'R)-Lutein quantitativ in eine Mischung aus Anhydroluteinen I, II und III zu überführen und anschließend diese Carotinoide in einem nachfolgenden Schritt mit Et₃SiH/TFA umzusetzen, um eine Mischung aus (3R,6'R)-α-Cryptoxanthin und (3R)-β-Cryptoxanthin zu erhalten.
In einem typischen Experiment wird das kommerziell erhältliche (85% Gesamtcarotinoid) oder hoch aufgereinigtes (3R,3'R,6'R)-Lutein (97% Gesamtcarotinoid), enthaltend etwa 5–7% (3R,3'R)-Zeaxanthin, in der Anwesenheit von TFA oder einer wässrigen Säure, wie beispielsweise Schwefelsäure, Salzsäure, oder Phosphorsäure, und ähnlichen, in einer Vielzahl an Lösungsmitteln dehydratisiert, um eine Mischung aus (3R,6'R)-Anhydrolutein I, (3R,6'R)-2',3'-Anhydrolutein II und (3R)-3',4'-Anhydrolutein III und ihren geometrischen Isomeren zu erhalten. Die relative Zusammensetzung der Anhydroluteine in den Rohprodukten aus verschiedenen Dehydratisierungsreaktionen wurde über HPLC bestimmt und die Ergebnisse werden in Tabelle 5 gezeigt.
Tabelle 5. Die Produkte der Säure-katalysierten Dehydratisierung von (3R,3'R,6'R)-Lutein.*

^*Alle Experimente wurden bei Raumtemperatur unter Stickstoff-Atmosphäre durchgeführt.

Diese Erfindung bezieht sich daher weiterhin auf ein Verfahren zur Überführung von kommerziell erhältlichem (85% Gesamtcarotinoid) oder hoch aufgereinigtem (3R,3'R,6'R)-Lutein (97% Gesamtcarotinoid), enthaltend ungefähr 5–7% (3R,3'R)-Zeaxanthin, in eine Mischung aus (3R,6'R)-Anhydrolutein I, (3R,6'R)-2',3'-Anhydrolutein II, und (3R)-3',4'-Anhydrolutein III und ihre mono-Z-geometrischen Isomere in der Anwesenheit von TFA oder einer wässrigen Säure, wie beispielsweise Schwefelsäure, Salzsäure, oder Phosphorsäure und ähnlichen, in einer Vielzahl an Lösungsmitteln, einschließlich, ohne Begrenzung, Tetrahydrofuran (THF), Toluol, Aceton, C₁-C₄ Alkohole, C₄-C₆ Ether, und chlorierter („chlorhaltiger") Lösungsmittel, um ein Rohprodukt zu erhalten; und

a) Neutralisieren der Säure im Rohprodukt;
b) Entfernung des Lösungsmittels;
c) Sammeln der Kristalle;
d) Trocknen des Endproduktes; und
e) Direktes Einsetzen des getrockneten Produktes zur Überführung dieser Carotinoide in α-Cryptoxanthin und β-Cryptoxanthin.

Beispiele von C₁-C₄-Alkoholen schließen Methanol, Ethanol, Propanol, 2-Propanol und Butanol mit ein. Beispiele an C₄-C₆-Ethern schließen Diethylether, Diisopropylether, Tetrahydrofuran, t-Butylmethylether, und 1,2-Dimethoxyethan (Ethylenglykoldimethylether) mit ein.
Die Säure wird bevorzugt durch Zugabe einer Lösung aus Natrium- oder Kaliumhydroxid oder einer organischen Base neutralisiert.
Das Lösungsmittel wird ebenfalls bevorzugt durch schrittweisen Austausch gegen ein höher-siedendes C₅-C₇-Kohlenwasserstoff-Lösungsmittel oder einen Alkohol entfernt; und das Lösungsmittel wird unter vermindertem Druck entfernt, bis die Anhydroluteine kristallisieren.
Die Kristalle werden ebenfalls bevorzugt über Filtration oder über eine Zentrifuge gesammelt, und die Kristalle werden mit einem kleinen Volumen an Lösungsmittel oder Aceton gewaschen.
Ebenfalls bevorzugt wird das Produkt bei 60°C unter Hochvakuum getrocknet, um eine Mischung aus Anhydroluteinen zu erhalten.
Reaktion von Anhydroluteinen I, II und III mit Et₃SiH/TFA. Die Reaktion einer Mischung aus Anhydroluteinen I, II und III mit Et₃SiH/TFA in einem chlorierten Lösungsmittel (z.B. Dichlormethan, 1,2-Dichlorethan) oder Toluol bei Raumtemperatur unter einer Stickstoff-Atmosphäre ergibt eine Mischung aus (3R,6'R)-α-Cryptoxanthin und (3R)-β-Cryptoxanthin (all-E + Z) sowie einigen nicht-umgesetzten Anhydroluteinen (all-E + Z). (3R,3'R)-Zeaxanthin, welches in winzigen Mengen im Ausgangsmaterial vorhanden ist, reagiert nicht mit dem Reagenz und kann gewonnen werden. Die Reaktionen werden üblicherweise innerhalb von 2,5–6 Stunden abgeschlossen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird ein Mol-Äquivalent von Anhydroluteinen I, II und III, enthaltend 6–10% (3R,3'R)-Zeaxanthin in einem chlorierten Lösungsmittel oder Toluol mit etwa 2,8–3 Äquivalenten an Et₃SiH und etwa 3,8–12 Äquivalenten an TFA bei Raumtemperatur für etwa 2,5–6 Stunden unter einer Schutzatmosphäre gerührt, um eine Mischung aus nicht-umgesetzten Anhydroluteinen, (3R,6'R)-α-Cryptoxanthin, (3R)-β-Cryptoxanthin und gewonnenem (3R,3'R)-Zeaxanthin zu erhalten. Die Produktmischung kann durch Neutralisierung der Säure mit einer wässrigen oder einer organischen Base und Austausch des chlorierten Lösungsmittels oder Toluols mit einem höher-siedenden Alkohol durch Destillation unter reduziertem Druck aufgearbeitet werden, bis die Carotinoide aus dem wässrigen Alkohol kristallisieren. Die kristallinen Carotinoide können anschließend mit Aceton oder Alkohol gewaschen werden und unter Hochvakuum bei etwa 40–60°C getrocknet werden.
Die Zusammensetzung der Carotinoide in den Rohprodukten aus den typischen Experimenten in Dichlormethan und Toluol werden in Tabelle 6 gezeigt.
Die Reaktion in Dichlormethan führt zu einer verhältnismäßig guten Ausbeute an Produkten im Gegensatz zur Reaktion in Toluol, welche eine hohe Konzentration an TFA und längere Reaktionszeiten erfordert. Eine höhere Konzentration an TFA in Toluol verkürzt die Reaktionszeit. Unter diesen Bedingungen wird jedoch ein signifikanter Abbau und eine E/Z-Isomerisierung von α-Cryptoxanthin und β-Cryptoxanthin beobachtet. Die Identität der individuell isolierten Carotinoide aus dieser Reaktion wurde mit Hilfe ihrer Spektren im UV-Bereich bis zum sichtbaren Bereich sowie mit Hilfe ihrer MS- und ¹H-NMR-Spektren ermittelt.
Tabelle 6. Die relative Zusammensetzung von Carotinoiden in den Produkten der Reaktion von Anhydroluteinen mit Trifluoressigsäure (TFA) und Triethylsilan (Et₃SiH) in verschiedenen Lösungsmitteln.*

^* In allen Experimenten wurde TFA zu einer Lösung aus Anhydroluteinen und Triethylsilan in 20 ml des Lösungsmittels unter einer Stickstoff-Atmosphäre bei Raumtemperatur zuzugeben und der Verlauf der Reaktion wurde über HPLC verfolgt.

In einer bevorzugten Ausführungsform bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zur Überführung einer Mischung aus Anhydroluteinen I, II und III, enthaltend etwa 6–10 % (3R,3'R)-Zeaxanthin in eine Mischung aus (3R,6'R)-α-Cryptoxanthin und (3R)-β-Cryptoxanthin in Anwesenheit einer starken Säure und eines Hydridiondonors in einem organischen Lösungsmittel, umfassend:

a) Auflösen von (3R,3'R,6'R)-Lutein, enthaltend etwa 5–7 % (3R,3'R)-Zeaxanthin, in einem chlorierten Lösungsmittel (Dichlormethan, 1,2-Dichlormethan) oder Toluol und Zugabe von Triethylsilan (bevorzugt 2,76 Äquivalente) unter einer Schutzatmosphäre, um eine Mischung zu erhalten;
b) in Abhängigkeit der Natur des Lösungsmittels Zugabe einer geeigneten Menge an TFA zur Mischung bei Raumtemperatur, um die ionische Hydrogenierungsreaktion zu fördern und ein Rohprodukt zu erhalten;
c) Neutralisierung der Säure im Rohprodukt durch Zugabe einer Lösung einer anorganischen oder organischen Base aus z.B. Natrium- oder Kaliumhydrogencarbonat;
d) Abdestillieren des chlorierten Lösungsmittels unter vermindertem Druck, z.B. mit schrittweisem Austausch gegen einen höher-siedenden Alkohol, bevorzugt 2-Propanol und Verdampfen des größten Teils des Alkohols unter vermindertem Druck, bis die Carotinoide aus dem wässrigen Alkohol auskristallisieren;
e) Sammeln der Kristalle, z.B. über Filtration oder Zentrifugation und Waschen des kristallinen Produktes mit einem kleinen Volumen an Aceton; und
f) Trocknen des Endproduktes z.B. bei 60°C unter Hochvakuum, um eine Mischung aus Carotinoiden zu erhalten.

Die Erfindung bezieht sich weiterhin auf ein Verfahren zur Abtrennung der Z-(cis)-Isomere der Carotinoide von ihren all-E(trans)-Verbindungen durch Waschen der obigen getrockneten Mischung aus Carotinoiden mit einem C₅-C₇-Kohlenwasserstoff oder Petrolether bei 0°C oder niedrigeren Temperaturen (0°C bis –20°), um die Z-Isomere zu entfernen und ein kristallines Produkt zu erhalten, welches im wesentlichen all-E-Isomere von (3R,6'R)-α-Cryptoxanthin, (3R)-β-Cryptoxanthin, Anhydroluteine sowie eine hohe Konzentration des nicht-umgesetzten (3R,3'R)-Zeaxanthins umfasst.
Reaktionen von (3R,3'R,6'R)-Lutein mit NaCNBH₃/Zinkhalogenid (ZnBr₂oder ZnI₂). Die Reaktion von (3R,3'R,6'R)-Lutein mit Natriumcyanborhydrid (NaCNBH₃)/Zinkiodid (ZnI₂) verläuft problemlos in Dichlormethan und 1,2-Dichlorethan bei Raumtemperatur, um selektiv eine Ausbeute von ungefähr 90 % an (3R,6'R)-α-Cryptoxanthin innerhalb von 1 – 2 Stunden zu ergeben. Diese Reaktion ergibt hauptsächlich das all-E-Isomer von (3R,6'R)-α-Cryptoxanthin, im Gegensatz zur Reaktion von Lutein mit TFA/Triethylsilan, welche von einer signifikanten E/Z-Stereoisomerisierung begleitet wird. Die Reaktionen in tert-Butylmethylether (TBME) ergeben ebenfalls ungefähr 90 % Ausbeute an (3R,6'R)-α-Cryptoxanthin, jedoch wird eine längere Reaktionszeit von bis zu 5 Stunden benötigt. In Tetrahydrofuran (THF) oder Ethylether läuft keine Reaktion ab. In ähnlicher Weise wird keine Reaktion in Methanol beobachtet. Zinkbromid reagiert ebenfalls mit Lutein und NaCNBH₃ in Dichlormethan, um ungefähr 75 % an (3R,6'R)-α-Cryptoxanthin zu ergeben. Gleichwohl führt die Reaktion mit Zinkchlorid und NaCNBH₃ nach 24 Stunden zu einer schlechten Ausbeute. Die 5 – 7 % Zeaxanthin, die im Ausgangsmaterial vorhanden sind, reagieren nicht mit NaCNBH₃/ZnI₂ oder NaCNBH₃/ZnBr₂, und können vollständig im Produkt gewonnen werden.
Eine Zusammenfassung dieser Reaktionen wird in Tabelle 7 dargestellt. Die Identität des aus diesen Reaktionen isolierten (3R,6'R)-α-Cryptoxanthins wurde über sein Spektrum im UV-Bereich bis zum sichtbaren Bereich sowie über seine MS- und ¹H-NMR-Spektren ermittelt.
Tabelle 7. Zusammenfassung der Reaktionen von Lutein (enthaltend 5 – 7 % Zeaxanthin) mit Natriumcyanborhydrid und Zinkiodid in verschiedenen Lösungsmitteln.*

^* In allen Experimenten wurde Natriumcyanborhydrid zu einer Lösung von (3R,3'R,6'R)-Lutein in 20 ml Lösungsmittel zugegeben, gefolgt von einer Addition an Zinkiodid. Alle Reaktionen wurden bei Raumtemperatur unter einer Stickstoff-Atmosphäre durchgeführt und der Reaktionsverlauf wurde über TLC und HPLC verfolgt.

Die Aufarbeitung dieser Reaktion ist verhältnismäßig einfach und besteht aus der Filtration des Produkts durch Celite (Filtrierungshilfe) und Verdampfung des Lösungsmittels bei gleichzeitigem Austausch gegen einen höher-siedenden Alkohol (z.B. Methanol, Ethanol, 2-Propanol) bei atmosphärischem Druck, gefolgt von einer Entfernung des größten Teils des Alkohols unter vermindertem Druck, bis das Produkt aus dem wäßrigen Alkohol auskristallisiert. Die Erfindung bezieht sich daher auf ein Verfahren zur Überführung von (3R,3'R,6'R)-Lutein, enthaltend (3R,3'R)-Zeaxanthin, in (3R,6'R)-α-Cryptoxanthin, umfassend:

a) Auflösen von (3R,3'R,6'R)-Lutein, enthaltend (3R,3'R)-Zeaxanthin, in einem chlorierten Lösungsmittel, und Zugabe einer effektiven Menge an Metallhydrid, anschließend Zugabe einer effektiven Menge eines Zinkhalogenids, um eine Mischung zu erhalten;
b) Rühren der Mischung;
c) Filtrieren der Mischung;
d) Verdampfen des Lösungsmittels und Erhalten eines kristallinen Produkts; und
e) Sammeln des kristallinen Produkts.

In einer bevorzugten Ausführungsform bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zur Überführung von (3R,3'R,6'R)-Lutein, enthaltend 5 – 7 % (3R,3'R)-Zeaxanthin, in (3R,6'R)-α-Cryptoxanthin, umfassend:

a) Auflösen von (3R,3'R,6'R)-Lutein, enthaltend etwa 5–7 % (3R,3'R)-Zeaxanthin, in einem Volumen von (z.B. 6,7 ml Lösungsmittel/100 mg Lutein) Dichlormethan oder 1,2-Dichlormethan oder einem Ether (TBME), und Zugabe von etwa 7,5 Äquivalenten an Metallhydrid, z.B. Natriumcyanborhydrid, gefolgt von einer Addition von 4 Äquivalenten Zinkiodid oder Zinkbromid unter einer Schutzatmosphäre, um eine Mischung zu erhalten;
b) Rühren der oben genannten Mischung bei Raumtemperatur, bevorzugt unter einer Stickstoff- oder Argon-Atmosphäre für etwa eine bis fünf Stunden, um ein Rohprodukt zu erhalten;
c) Filtrieren des Rohproduktes, z.B. über Celite (Filtrierungshilfe) und Waschen des Filters mit zusätzlichem Lösungsmittel, bis die gesamte Farbe entfernt ist;
d) Verdampfen des vereinigten Lösungsmittels unter atmosphärischem oder vermindertem Druck bei Austausch gegen einen höher-siedenden Alkohol (Methanol, Ethanol oder 2-Propanol), bis das Produkt auskristallisiert;
e) Sammeln der Kristalle über Filtration oder durch eine Zentrifuge und Waschen der Kristalle mit Alkohol oder Aceton;
f) Trocknen der Kristalle unter Hochvakuum, z.B. bei 60°C, um eine Mischung aus gewonnenem (3R,3'R)-Zeaxanthin und (3R,6'R)-α-Cryptoxanthin zu erhalten.

Reaktionen von (3R,3'R,6'R)-Lutein mit Natrium(trifluoracetoxy)borhydrid Na[BH₃(OCOCF₃)]/Zinkhalogenid (ZnBr₂ oder ZnI₂). Natrium(trifluoracetoxy)borhydrid reagiert mit Lutein in der Anwesenheit von Zinkbromid in einem chlorierten Lösungsmittel (Dichlormethan oder 1,2-Dichlorethan) bei 0 – 5°C, um (3R,6'R)-α-Cryptoxanthin nahezu quantitativ zu erhalten. In einem typischen Experiment wird eine Lösung aus Lutein (0,45 mmol) in Dichlormethan oder 1,2-Dichlorethan (20 ml) bei 0°C unter Stickstoff gehalten und mit Zinkbromid (0,58 mmol), gefolgt von Natrium(trifluoracetoxy)borhydrid (1,82 mmol), behandelt. Natrium(trifluoracetoxy)borhydrid wird durch langsame Zugabe von Trifluoressigsäure (1,82 mmol) zu einer Suspension von Natriumborhydrid (1,90 mmol) in THF (2 ml) bei 10–15°C und unter einer Schutzatmosphäre, wie beispielsweise Stickstoff oder Argon, zubereitet. Die Mischung wird anschließend bei Raumtemperatur für 20 Minuten gerührt. Bei der Herstellung von Natrium(trifluoracetoxy)borhydrid sollten die Ausgangsmaterialien (TFA und Natriumborhydrid) akkurat ausgewogen werden, um die Anwesenheit von nicht-umgesetzten TFA im Produkt zu vermeiden, welches die Dehydratisierung von Lutein verursachen kann. Die Reaktion benötigt ungefähr 4 – 5 Stunden bei 0–5°C, um eine vollständige Überführung von Lutein in (3R,6'R)-α-Cryptoxanthin zu erhalten. Die Aufarbeitung besteht aus der Zugabe einer 2 %-igen Lösung aus Natriumbicarbonat (10 ml), um den Überschuss an Borhydrid zu zerstören. Nach Abtrennung, Trocknung und Filtrieren der organischen Schicht wird das Lösungsmittel bei gleichzeitigem Austausch gegen einen höher-siedenden Alkohol (Methanol, Ethanol, 2-Propanol) bei atmosphärischem Druck verdampft. Diesem folgt eine Entfernung des Großteils des Alkohols unter vermindertem Druck, bis das Produkt aus dem Alkohol auskristallisiert. Diese Reaktion läuft ebenfalls mit Zinkiodid unter genau den gleichen Bedingungen ab. Gleichwohl besteht das Produkt aus ungefähr 57 % (3R,6'R)-α-Cryptoxanthin und zu 43 % aus Anhydroluteinen, welche als Nebenprodukte gebildet werden. Die allylische Deoxygenierung von Lutein mit Natrium(trifluoracetoxy)borhydrid und einem Zinkhalogenid (Zinkbromid oder Zinkiodid) in nicht-chlorierten Lösungsmitteln (z.B. tert-Butylmethylether, Diglyme, 1,2-Dimethoxyethan, Diethylether, THF, DMF) funktionierte nicht.
Die Erfindung bezieht sich daher auf ein Verfahren zur Überführung von (3R,3'R,6'R)-Lutein (z.B. enthaltend 5 – 7 % (3R,3'R)-Zeaxanthin) in (3R,6'R)-α-Cryptoxanthin, umfassend die Reaktion von (3R,3'R,6'R)-Lutein, Natrium(trifluoracetoxy)borhydrid mit einem Zinkhalogenid, bevorzugt Zinkbromid oder Zinkiodid, in einem chlorierten Lösungsmittel (z.B. Dichlormethan oder 1,2-Dichlorethan), bevorzugt bei 0 – 5°C. In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Reaktion:

a) Auflösen von (3R,3'R,6'R)-Lutein, enthaltend ungefähr 5 – 7 % (3R,3'R)-Zeaxanthin, in einem geeigneten Volumen (ungefähr 6,7 ml Lösungsmittel/100 mg Lutein) eines chlorierten Lösungsmittels (z.B. Dichlormethan oder 1,2-Dichlormethan), und Kühlen der Mischung auf etwa 0°C;
b) Zugabe von etwa 1,3 Äquivalenten an Zinkbromid oder Zinkiodid, gefolgt von einer Addition von etwa 4 Äquivalenten an frisch hergestelltem Natrium(trifluoracetoxy)borhydid unter einer Schutzatmosphäre, um eine Mischung zu erhalten;
c) Rühren der Mischung bei 0°C unter einer Stickstoff-Atmosphäre oder Argon-Atmosphäre bis zu 5 Stunden, um ein Rohprodukt zu erhalten;
d) Zugabe einer wässrigen Lösung einer Base (z.B. wässriges Natriumbicarbonat), um den Überschuss an Borhydrid zu zerstören, Abtrennen der organischen Schicht und Trocknen derselben (z.B. über Natriumsulfat);
e) Verdampfen des organischen Lösungsmittels, z.B. bei atmosphärischem Druck, durch schrittweisen Austausch gegen einen höher-siedenden Alkohol (z.B. Methanol, Ethanol oder 2-Propanol) und Verdampfen des Alkohols unter vermindertem Druck, bis das Produkt auskristallisiert;
f) Sammeln der Kristalle, z.B. durch Filtration oder über eine Zentrifuge, und Waschen der Kristalle mit Alkohol oder Aceton;
g) Trocknen der Kristalle, z.B. unter Hochvakuum bei 60°C, um eine Mischung aus gewonnenem (3R,3'R)-Zeaxanthin und (3R,6'R)-α-Cryptoxanthin zu erhalten.

Reaktionen von (3R,3'R,6'R)-Lutein mit Me₃N.BH₃/AlCl₃ oder Me₂NH.BH₃/AlCl₃ in nicht-chlorierten Lösungsmitteln. (3R,3'R,6'R)-Lutein reagiert mit Borantrimethylamin(Me₃N.BH₃)- oder Borandimethylamin(Me₂NH.BH₃)-Komplexen bei Raumtemperatur in der Anwesenheit von Aluminiumchlorid in Tetrahydrofuran (THF) oder Ethylenglykoldimethylether, um innerhalb von 1–2 Stunden (3R,6'R)-α-Cryptoxanthin in 90% Ausbeute zu erhalten. Die 5–7% (3R,3'R)-Zeaxanthin, das im Ausgangsmaterial enthalten ist, reagiert nicht mit Me₃N.BH₃/AlCl₃ oder Me₂NH.BH₃/AlCl₃ und kann vollständig aus dem Produkt gewonnen werden. In einem typischen Experiment wird eine Lösung aus Lutein (0,448 mmol) in THF oder Ethylenglykoldimethylether (30 ml) zunächst mit 2,69 mmol Me₃N.BH₃ oder Me₂NH.BH₃, gefolgt von der Addition von AlCl₃ (1,03 mmol), behandelt. Die Mischung wird anschließend bei Raumtemperatur für 1 – 2 Stunden unter Schutzatmosphäre gerührt (z.B. Argon oder Stickstoff).
Die Aufarbeitung besteht aus der Zugabe einer 2 %-igen Lösung aus Natriumbicarbonat (10 ml) und 10 ml eines zweiten Lösungsmittels (nur im Falle von THF), wie bspw. Ethylacetat oder ein C₄-C₆-Ether (Diethylether, Diisopropylether, TBME, 1,2-Dimethoxyethan). Falls Ethylenglykoldimethylether als Lösungsmittel in der Reaktion eingesetzt wird, kann die Verwendung eines zweiten Lösungsmittels während der Aufarbeitung ausgelassen werden. Der größte Teil der organischen Schicht wird unter vermindertem Druck entfernt und (3R,6'R)-α-Cryptoxanthin kristallisiert aus dem Alkohol aus. Die Erfindung bezieht sich daher auf ein Verfahren zur Überführung von (3R,3'R,6'R)-Lutein (z.B. enthaltend (3R,3'R)-Zeaxanthin) in (3R,6'R)-α-Cryptoxanthin, umfassend die Reaktion von (3R,3'R,6'R)-Lutein, Me₃N.BH₃ oder Me₂NH.BH₃ und Aluminiumchlorid in einem Ether, bevorzugt THF oder Ethylenglykoldimethylether (1,2-Dimethoxyethan) bei Raumtemperatur. In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Reaktion:

a) Auflösen von (3R,3'R,6'R)-Lutein, enthaltend (3R,3'R)-Zeaxanthin, in einem geeigneten Volumen (ungefähr 10 ml Lösungsmittel/100 mg Lutein) an THF oder Ethylenglykoldimethylether (1,2-Dimethoxyethan) und Zugabe von 6 Mol-Äquivalenten an Me₃N.BH₃ oder Me₂NH.BH₃, anschließend Zugabe von 2,3 Mol-Äquivalenten Aluminiumchlorid, um eine Mischung zu erhalten;
b) Rühren der Mischung bei Raumtemperatur unter einer Schutzatmosphäre (Stickstoff oder Argon) für 1 bis 2 Stunden;
c) Zugabe einer wässrigen Lösung einer Base (z.B. Natriumbicarbonat) und eines zweiten organischen Lösungsmittels (lediglich im Falle von THF), wie bspw. Ethylacetat oder ein Ether, Abtrennen der organischen Schicht und Trocknen derselben (z.B. über Natriumsulfat);
d) Verdampfen des größten Teils des organischen Lösungsmittels unter vermindertem und Auskristallisieren des Restes aus einem Alkohol heraus;
e) Sammeln der Kristalle, z.B. durch Filtration oder über eine Zentrifuge, und Waschen der Kristalle mit einem Alkohol oder Aceton;
f) Trocknen der Kristalle, z.B. unter Hochvakuum bei 60°C, um eine Mischung aus gewonnenem (3R,3'R)-Zeaxanthin und (3R,6'R)-α-Cryptoxanthin zu erhalten.

Reaktionen von (3R,3'R,6'R)-Lutein mit LiClO₄/Et₃SiH. Gemäß einem weiteren Ansatz bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zur Überführung des 85 %-igen, kommerziell erhältlichen oder hoch aufgereinigten (3R,3'R,6'R)-Lutein, enthaltend (3R,3'R)-Zeaxanthin und Mischungen davon, in eine Mischung aus (3R,6'R)-α-Cryptoxanthin und (3R,6'R)-Anhydrolutein I in der Anwesenheit einer etherischen Lösung aus LiClO₄/Hydridiondonor. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst dieses Verfahren:

a) Umsetzung von (3R,3'R,6'R)-Lutein, enthaltend etwa 5–7 % (3R,3'R)-Zeaxanthin, mit einer Lösung aus Lithiumperchlorat-Ether in der Gegenwart von Triethylsilan bei Raumtemperatur unter einer Schutzatmosphäre, wie beispielsweise Stickstoff oder Argon, um ein Rohprodukt zu erhalten;
b) Einbringen des Rohproduktes in Wasser, um eine organische und eine wässrige Schicht zu erhalten;
c) Abtrennung der organischen Schicht und Austausch des Ethers gegen ein zweites Lösungsmittel, das einen höher-siedenden Alkohol oder einen C₅-C₇-Kohlenwasserstoff enthält, über Destillation und Verdampfen des zweiten Lösungsmittels unter verminderten Druck, bis Anhydrolutein I und (3R,6'R)-α-Cryptoxanthin auskristallisiert;
d) Sammeln der Kristalle, z.B. durch Filtration oder über eine Zentrifuge;
e) Waschen der Kristalle, z.B. mit einem kleinen Volumen an Aceton; und
f) Trocknen der Kristalle, z.B. unter Hochvakuum bei 60°C, um eine Mischung aus Anyhydrolutein I und (3R,6'R)-α-Cryptoxanthin zu erhalten.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird das Lithiumperchlorat als eine etwa 3M Lösung in Diethylether zugegeben. Ebenfalls gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird der Ether durch Zugabe des Alkohols oder Kohlenwasserstoffs und durch Destillation bei atmosphärischem Druck ausgetauscht.
Wie hier verwendet bedeutet der Begriff „etwa", dass der in bezug auf „etwa" genannte Wert den genannten Wert plus oder minus 10 % dieses Wertes umfasst. Beispielsweise schließt „etwa 5 Stunden" 4,5 bis 5,5 Stunden mit ein. „Etwa 0°C" schließt –10°C, 0°C und +10°C mit ein.
Für einen Fachmann aus den relevanten technischen Gebieten ist es leicht ersichtlich, dass andere geeignete Modifikation und Anpassungen an die hier beschriebenen Verfahren und Anwendungen offensichtlich sind und ohne Abkehr vom Gegenstand der Erfindung oder jeder Ausführungsform derselben gemacht werden können. Nachdem nun die vorliegende Erfindung eingehend beschrieben wurde, wird dieselbe durch Bezug auf die folgenden Beispiele besser verstanden, welche hier lediglich zu Illustrationszwecken beigefügt sind und die Erfindung nicht einschränken sollen.
BEISPIEL 1:
Überführung von (3R,3'R,6'R)-Lutein (85 %) in (3R,6'R)-α-Cryptoxanthin und (3R)-β-Cryptoxanthin mit Trifluoressigsäure (TFA) und Triethylsilan (Et₃SiH) in Dichlormethan
Zunächst wurde eine Lösung aus (3R,3'R,6'R)-Lutein (0,300 g mit 85 Reinheit ≈ 0,255 g, 0,448 mmol) in Dichlormethan (25 ml) mit Triethylsilan (0,150 ml, 0,0109 g, 0,94 mmol), gefolgt von Trifluoressigsäure (0,12 ml, 0,178 g, 1,56 mmol), behandelt. Die Mischung wurde bei Raumtemperatur unter einer Stickstoff-Atmosphäre gerührt und der Verlauf der Reaktion wurde über HPLC beobachtet. Nach 8 Stunden wurde das Produkt mit einer 5 %-igen Lösung aus Natriumbicarbonat (15 ml) behandelt und für 5 Minuten gerührt. Die Mischung wurde unter atmosphärischem Druck durch schrittweisen Austausch von Dichlormethan (Siedepunkt = 40°C) gegen zwei 2-Propanol (Siedepunkt = 82,4°C) destilliert. Als fast das gesamte Dichlormethan entfernt worden war, wurde der Alkohol unter vermindertem Druck solange abdestilliert, bis die Carotinoide aus dem wässrigen Alkohol auszukristallisieren begannen. Man ließ die Mischung auf Raumtemperatur abkühlen und die Kristalle wurden über eine Zentrifuge entfernt. Die wässrige Schicht wurde entfernt und die verbleibenden Kristalle wurden mit 10 ml Aceton behandelt und für wenige Minuten gerührt. Das Lösungsmittel wurde durch Zentrifugation entfernt und das kristalline Produkt wurde unter Hochvakuum bei 60°C getrocknet, um einen roten Feststoff (0,263 g) zu ergeben. Von diesem wurde über HPLC gezeigt, dass es 2,23 mg (90 % Ausbeute) an gesamten Carotinoiden enthält, die aus einer Mischung aus (3R,6'R)-α-Cryptoxanthin (25,2 %), (3R)-β-Cryptoxanthin (39.1 %), nicht-umgesetzte (3R,6'R)-Anhydroluteine (18,7 %), (all-E,3R,3'R)-Zeaxanthin (10,5 %), (9Z,3R,3'R)- Zeaxanthin (3 %), und (13Z, 3R,3'R)-Zeaxanthin (3,5 %) besteht. Das Rohprodukt wurde mit Hexan (6 ml) bei niedriger Temperatur (0°C bis –20°C) kristallisiert, um orangene Kristalle zu ergeben, die aus einer Mischung aus Carotinoiden bestehen. Die relative Zusammensetzung der Carotinoide im Mutter-Liquor der Kristallisation war wie folgt: (3R,6'R)-α-Cryptoxanthin (32 %), (3R)-β-Cryptoxanthin (51,6 %), Anhydroluteine (14,4 %), und (3R,3'R)-Zeaxanthin (2 %). Die orangen Kristalle wurden über eine Zentrifuge entfernt und unter Hochvakuum bei 60°C getrocknet. Die relative Verteilung der Carotinoide im Feststoff war wie folgt: (3R,6'R)-α-Cryptoxanthin (18,5 %), (3R)-β-Cryptoxanthin (26,5 %), Anyhdroluteine (11,4 %), (all-E 3R,3'R)-Zeaxanthin (33,5 %), (9Z,3R,3'R)-Zeaxanthin (4,3 %), und (13Z,3R,3'R)-Zeaxanthin (5,8 %).
BEISPIEL 2
Überführung von (3R,3'R,6'R)-Lutein (85 %) in (3R,6'R)-α-Cryptoxanthin und (3R)-β-Cryptoxanthin mit Trifluoressigsäure (TFA) und Triethylsilan (Et₃SiH) in 1,2-Dichlorethan.
Eine Lösung aus (3R,3'R,6'R)-Lutein (0,300 g mit 85 % Reinheit ≈ 0,255 g; 0,448 mmol) in 1,2-Dichlorethan (25 ml) wurde zunächst mit Triethylsilan (0,150 ml, 0,109 g, 0,94 mmol), gefolgt von Trifluoressigsäure (0,12 ml, 0,178 g, 1,56 mmol), behandelt. Die Mischung wurde bei Raumtemperatur unter einer Stickstoff-Atmosphäre gerührt und der Verlauf der Reaktion wurde über HPLC verfolgt. Nach 8 Stunden wurde das Produkt mit einer 5 %-igen Lösung aus Natriumbicarbonat (15 ml) behandelt und für 5 Minuten gerührt. Der größte Teil des 1,2-Dichlormethans (Siedepunkt = 83°C) wurde unter vermindertem Druck abdestilliert. Es wurde 2-Propanol (20 ml) zugegeben und die Destillation wurde weitergeführt, bis die Carotinoide begannen aus dem wässrigen Alkohol auszukristallisieren. Man ließ die Mischung auf Raumtemperatur abkühlen und die Kristalle wurden durch Zentrifugation entfernt. Die wässrige Schicht wurde entfernt und die verbleibenden Kristalle wurden mit 10 ml Aceton behandelt und für wenige Minuten gerührt. Das Lösungsmittel wurde über eine Zentrifuge entfernt und das kristalline Produkt wurde unter Hochvakuum bei 60°C getrocknet, um einen roten Feststoff zu ergeben (0,250 g). Von diesem wurde über HPLC gezeigt, dass er 216 mg (87 % Ausbeute) an gesamten Carotinoiden enthält, die aus einer Mischung aus (3R,6'R)-α-Cryptoxanthin (28,2 %), (3R)-β-Cryptoxanthin (26,8 %), nicht-umgesetztem (3R,6'R) Anhydroluteinen (30,8 %) und gewonnenem (all-E + Z 3R,3'R)Zeaxanthin (14,2 %) bestehen.
BEISPIEL 3
Auftrennung und Aufreinigung von Carotinoiden aus einer Mischung aus (3R,6'R)-α-Cryptoxanthin, (3R)-β-Cryptoxanthin, Anydroluteinen, und (3R,3'R)-Zeaxanthin über Säulenchromatograhpie
Eine Blitzsäule (20 cm 1 × 3,5 cm i.D.) wurde unter leichtem Druck mit n-Silicagel (40 μm Partikelgröße) unter Verwendung einer Mischung aus Hexan (90 %) und Aceton (10 %) gepackt. 0,3 g einem Rohgemisch aus (3R,6'R)-α-Cryptoxanthin, (3R)-β-Cryptoxanthin, Anhydroluteinen, und (3R,3'R)-Zeaxanthin, die aus einer Reaktion von (3R,3'R,6'R)-Lutein mit TFA/Et₃SiH (Beispiel 1 oder 2) erhalten wurden, wurden auf die Säule unter Verwendung einer 1/1 Mischung aus Hexan und Aceton aufgeladen. Die Mischung aus Carotinoiden wurde mit Hexan/Aceton (9/1) eluiert. Drei farbige Hauptbanden wurden gesammelt. In der Reihenfolge der Elution waren diese; 1) eine reine Mischung aus (3R,6'R)-α-Cryptoxanthin und (3R)-β-Cryptoxanthin, 2) eine Mischung aus Anhydroluteinen I, II und III, und 3) (3R,3'R)-Zeaxanthin. Die Lösungsmittel wurden unter vermindertem Druck verdampft und die reinen Carotinoide wurden unter Hochvakuum bei 60°C getrocknet.
BEISPIEL 4
Überführung von (3R,3'R,6'R)-Lutein (85 % rein) in die Anhydroluteine I, II und III mit Schwefelsäure in Tetrahydrofuran (THF)
(3R,3'R,6'R)-Lutein (3,36 g mit 85 % Reinheit ≈ 2,86 g, 5,03 mmol) in 150 ml eines Tetrahydrofurans (THF) ließ man mit 50 % (v/v) Schwefelsäure (10 ml) bei Raumtemperatur unter Stickstoff für 4 Stunden reagieren. Das Produkt wurde langsam mit 4M Kaliumhydroxid (50 ml) behandelt, bis der pH bei etwa 5 oder 6 lag. Die Mischung wurde anschließend mit einer 5 %-igen Lösung aus Natriumbicarbonat (5 ml) und Triethylamin (1 ml) behandelt um den Rest der Säure zu neutralisieren. Der größte Teil des THF wurde unter vermindertem Druck abgedampft. 2-Propanol (50 ml) wurde zugegeben und die Destillation wurde so lange fortgeführt, bis die Anhydroluteine aus dem wässrigen Alkohol auskristallisierten. Die Kristalle wurden über eine Zentrifuge entfernt, mit 30 ml Aceton gewaschen und unter Hochvakuum bei 60°C getrocknet, um 3,18 g eines orangenen Produktes zu ergeben, von dem über HPLC gezeigt wurde, dass es 2,54 g einer Mischung aus Anhydroluteinen (92 % Ausbeute) und gewonnenem Zeaxanthin enthält. Die relative Verteilung der Carotinoide in diesem Produkt war wie folgt: (3R,6'R)-Anyhdrolutein I (58 %), Anhydrolutein II (8,8 %), all-E-Anhydrolutein III (18,4 %), Z-Anhydrolutein III (7,9 %), und (3R,3'R)-Zeaxanthin (6,9 %). Diese Mischung wurde in nachfolgenden Reaktionen mit TFA/Et₃SiH ohne weitere Aufreinigung eingesetzt.
BEISPIEL 5 (REFERENZBEISPIEL)
Überführung von (3R,3'R,6'R)-Lutein (85 % rein) in die Anhydroluteine I, II and III mit Trifluoressigsäure
Man ließ (3R,3'R,6'R)-Lutein (1 g mit 85 % Reinheit ≈ 85 g, 1,49 mmol) in 150 ml Chloroform mit Trifluoressigsäure (0,2 ml) bei Raumtemperatur über Nacht (21 h) reagieren. Das Produkt wurde mit einer 2 %-igen Lösung aus Natriumbicarbonat (50 ml) und Triethylamin (0,2 ml) behandelt. Der größte Teil des Chloroforms wurde unter vermindertem Druck verdampft. Es wurde 2-Propanol zugegeben und die Destillation wurde fortgesetzt, bis die Anhydroluteine aus dem wässrigen Alkohol auskristallisierten. Die Kristalle wurden über eine Zentrifuge entfernt, mit 15 ml Aceton gewaschen und unter Hochvakuum bei 60°C getrocknet, um 0,96 g eines orangen Produktes zu ergeben, von welchem über HPLC gezeigt wurde, dass es 0,77 g einer Mischung aus Anhydroluteinen (94 Ausbeute) und nicht-umgesetztem Zeaxanthin enthält. Die relative Verteilung der Carotinoide in diesem Produkt betrug: (3R,6'R)-Anhydrolutein I (74,9 %), Anhydrolutein II (9 %), all-E-Anydrolutein III (5,3 %), und (3R,3'R)-Zeaxanthin (10,8 %).
BEISPIEL 6
Überführung der Anydroluteine I, II und III in (3R,6'R)-α-Cryptoxanthin und (3R)-β-Cryptoxanthin in Dichlormethan
Eine Lösung der Anhydroluteine I, II und III (0,234 g, 80 % ≈ 0,187 g, 0,34 mmol) in Dichlormethan (20 ml) wurde zunächst mit Triethylsilan (0,150m, 0,109 g, 0,94 mmol), gefolgt von Trifluoressigäsure (0,100 ml, 0,148 g, 1,30 mmol), behandelt. Die Mischung wurde bei Raumtemperatur unter einer Stickstoff-Atmosphäre gerührt und der Reaktionsverlauf wurde über HPLC beobachtet. Das Produkt wurde nach 2,5 h mit einer 5 %-igen Lösung aus Natriumbicarbonat (15 ml) behandelt und für 5 Minuten gerührt. Die Mischung wurde bei atmosphärischem Druck durch schrittweisen Austausch von Dichlormethan (Siedepunkt = 40°C) gegen 2-Propanol (Siedepunkt = 82,4°C) destilliert. Als nahezu das gesamte Dichlormethan entfernt worden war, wurde der Alkohol unter vermindertem Druck solange abdestilliert, bis die Carotinoide begannen, aus dem wässrigen Alkohol auszukristallisieren. Man ließ die Mischung auf Raumtemperatur abkühlen und die Kristalle wurden über eine Zentrifuge entfernt. Die wässrige Schicht wurde entfernt und die verbleibenden Kristalle wurden mit 10 ml Aceton behandelt und für einige wenige Minuten gerührt. Das Lösungsmittel wurde über eine Zentrifuge entfernt und das kristalline Produkt wurde unter Hochvakuum bei 60°C getrocknet, um einen roten Feststoff (0,188 g) zu ergeben. Von diesem wurde über HPLC gezeigt, dass es 132 mg (70 % Ausbeute) an gesamten Carotinoiden enthält, die aus einer Mischung aus (3R,6'R)-α-Cryptoxanthin (16,8 %), (3R)-β-Cryptoxanthin (40,8 %), nicht-umgesetzten (3R,6'R)-Anydroluteinen (27,1 %) und (3R,3'R)-Zeaxanthin (15,3 %) bestehen.
BEISPIEL 7
Überführung der Anydroluteine I, II und III in (3R,6'R)-α-Cryptoxanthin und (3R)-β-Cryptoxanthin
Eine Lösung der Anhydroluteine I, II und III (0.234 g, 80 % ≈ 0,187 g, 0,34 mmol) in Toluol (20 ml) wurde zunächst mit Triethylsilan (0,150 ml, 0,109 g, 0,94 mmol), gefolgt von Trifluoressigsäure (0,200 ml, 0,296 g, 2,60 mmol), behandelt. Die Mischung wurde bei Raumtemperatur unter einer Stickstoff-Atmosphäre gerührt und der Verlauf der Reaktion wurde über HPLC beobachtet. Nach 6 Stunden wurde das Produkt mit einer 5 %-igen Lösung aus Natriumbicarbonat (15 ml) behandelt und für 5 Minuten gerührt. Der größte Teil des Toluols wurde durch Destillation unter vermindertem Druck entfernt. Es wurde 2-Propanol (20 ml) zugegeben und die Destillation solange fortgesetzt, bis die Carotinoide begannen, aus dem wässrigen Alkohol auszukristallisieren. Man ließ die Mischung auf Raumtemperatur abkühlen und die Kristalle wurden über eine Zentrifuge entfernt. Die wässrige Schicht wurde entfernt und die verbleibenden Kristalle wurden mit 10 ml Aceton behandelt und für wenige Minuten gerührt. Das Lösungsmittel wurde über eine Zentrifuge entfernt und das kristalline Produkt wurde über Hochvakuum bei 60°C getrocknet um einen roten Feststoff (0,188 g) zu ergeben. Von diesem wurde über HPLC gezeigt, dass er 113 mg (60 % Ausbeute) an gesamten Carotinoiden enthält, die aus einer Mischung aus (3R,6'R)-α-Cryptoxanthin (35,5 %), (3R)-β-Cryptoxanthin (41,7 %), nicht-umgesetzten (3R,6'R)-Anhydroluteinen (10,3 %), und (3R,3'R)-Zeaxanthin (12,5 %) bestehen.
BEISPIEL 8
Selektive Deoxygenierung von (3R,3'R,6'R)-Lutein (85 %) zu (3R,6'R)-α-Cryptoxanthin mit Natriumcyanborhydrid (NaCNBH₃) und Zinkiodid (ZnI₂) in Dichlormethan [0080] Eine Lösung aus (3R,3'R,6'R)-Lutein (0,300 g mit 85 % Reinheit ≈ 0,255 g, 0,448 mmol) in Dichlormethan (20 ml) wurde mit Natriumcyanborhydrid (0,211 g, 3,36 mmol) und Zinkiodid (0,575 g, 1,80 mmol) behandelt. Die Mischung wurde bei Raumtemperatur unter einer Stickstoff-Atmosphäre gerührt und der Reaktionsverlauf wurde über HPLC und TLC (Hexan/Aceton = 4/1; Lutein (R_f = 0,18), α-Cryptoxanthin (R_f = 0,51)) verfolgt. Nach 1 Stunde wurde das Produkt durch Celit (Filtrierungshilfe) filtriert und das Celit wurde mit Dichlormethan solange gewaschen, bis die Farbe entfernt war. Das Lösungsmittel wurde bei atmosphärischem Druck durch schrittweisen Austausch von Dichlormethan (Siedepunkt = 40°C) mit 2-Propanol (Siedepunkt = 82,4°C) destilliert. Nachdem nahezu das gesamte Dichlormethan entfernt war, wurde der größte Teil des Alkohols unter vermindertem Druck solange entfernt, bis α-Cryptoxanthin kristallisierte. Die Kristalle wurden über eine Zentrifuge entfernt, mit Alkohol (10 ml) gewaschen und unter Hochvakuum bei 60°C getrocknet, um 0,3 g eines orangen Feststoffes zu ergeben, von dem über HPLC gezeigt wurde, dass er aus einer Mischung aus α-Cryptoxanthin (0,222 g, 0,39 mmol, 90 %) und gewonnenem Zeaxanthin (0,015 g, all-E (73 %, 9Z (6 %), 13Z (21 %)) bestand. Die Konzentration an α-Cryptoxanthin, die über spektrometrische Messung in Hexan (E1 % = 2636 bei λmax = 444 nm) bestimmt wurde, war ebenfalls in guter Übereinstimmung mit den HPLC-Daten.
BEISPIEL 9
Selektive Deoxygenierung von (3R,3'R,6'R)-Lutein (85 %) zu (3R,6'R)-α-Cryptoxanthin mit Natriumcyanborhydrid (NaCNBH₃) und Zinkiodid (ZnI₂) in 1,2-Dichlorethan.
Eine Lösung aus (3R,3'R,6'R)-Lutein (0,300 g mit 85 % Reinheit ≈ 0,255 g, 0,448 mmol) in 1,2-Dichlorethan (20 ml) wurde mit Natriumcyanborhydrid (0,211 g, 3,36 mmol) und Zinkiodid (0,575 g, 1,80 mmol) behandelt. Die Mischung wurde bei Raumtemperatur unter einer Stickstoff-Atmosphäre gerührt, und der Verlauf der Reaktion wurde über HPLC und TLC (Hexan/Aceton = 4/1; Lutein (R_f = 0,18), α-Cryptoxanthin (R_f = 0,51)) verfolgt. Nach 1 Stunde wurde das Produkt durch Celit (Filtrierungshilfe) filtriert und das Celit wurde mit mehr 1,2-Dichlorethan solange gewaschen, bis die Farbe entfernt war. Das Lösungsmittel wurde bei atmosphärischem Druck durch schrittweisen Austausch von Dichlormethan (Siedepunkt = 40°C) gegen 2-Propanol (Siedepunkt = 82,4°C) destilliert. Nach dem nahezu alles Dichlormethan entfernt war, wurde der größte Teil des Alkohols unter vermindertem Druck solange entfernt, bis α-Cryptoxanthin kristallisierte. Die Kristalle wurden über eine Zentrifuge entfernt, mit Alkohol (10 ml) gewaschen und unter Hochvakuum bei 60°C getrocknet, um 0,3 g eines orangen Feststoffes zu ergeben, von dem über HPLC gezeigt wurde, dass er aus einer Mischung aus α-Cryptoxanthin (0,222 g, 0,39 mmol, 90 %) und gewonnenem Zeaxanthin (0,015 g, all-E (92 %, 9Z (2 %), 13Z (6 %)) bestand. Die Konzentration an α-Cryptoxanthin, die über spektrometrische Messung in Hexan (E1 % = 2636 bei λmax = 444 nm) bestimmt wurde, war ebenfalls in guter Übereinstimmung mit den HPLC-Daten.
BEISPIEL 10
Selektive Deoxygenierung von (3R,3'R,6'R)-Lutein (85 %) zu (3R,6'R)-α-Cryptoxanthin mit Natriumcyanborhydrid (NaCNBH₃) und Zinkiodid (ZnI₂) in tert-Butylmethylether (TBME)
Eine Lösung aus (3R,3'R,6'R)-Lutein (0,300 g mit 85 % Reinheit ≈ 0,255 g, 0,448 mmol) in TBME (20 ml) wurde mit Natriumcyanborhydrid (0,211 g, 3,36 mmol) und Zinkiodid (0,575 g, 1,80 mmol) behandelt. Die Mischung wurde bei Raumtemperatur unter einer Stickstoff-Atmosphäre gerührt, und der Reaktionsverlauf wurde über HPLC und TLC (Hexan/Aceton = 4/1; Lutein (R_f = 0,18), α-Cryptoxanthin (R_f = 0,51)) beobachtet. Nach 5 Stunden wurde das Produkt durch Celit (Filtrierungshilfe) gefiltert und das Celit wurde mit TBME solange gewaschen, bis alle Farbe entfernt war. Das Volumen an TBME (Siedepunkt = 55 – 56°C) wurde auf 10 ml durch Destillation unter vermindertem Druck reduziert. Es wurde 2-Propanol (20 ml) zugegeben, und die Destillation wurde unter vermindertem Druck solange fortgeführt, bis der Rest des TBME durch 2-Propanol (Siedepunkt = 82,4°C) ersetzt war. Die Destillation des Alkohols unter vermindertem Druck wurde solange fortgeführt, bis α-Cryptoxanthin kristallisierte. Die Kristalle wurden über eine Zentrifuge entfernt, mit Alkohol gewaschen, und unter Hochvakuum bei 60°C getrocknet, um 0,3 g eines orangen Feststoffes zu ergeben, von welchem über HPLC gezeigt wurde, dass er aus einer Mischung aus α-Cryptoxanthin (0,222 g, 0,39 mmol, 90 %) und gewonnenem Zeaxanthin (0,015 g, all-E (96 %), 9Z (1 %), 13Z (3 %)) besteht. Die Konzentration des durch spektrophotometrische Messung in Hexan (E1 % = 2636 bei λmax = 444 nm) bestimmten α-Cryptoxanthins war in guter Übereinstimmung mit den HPLC-Daten.
BEISPIEL 11
Selektive Deoxygenierung von (3R,3'R,6'R)-Lutein (85 %) zu (3R,6'R)-α-Cryptoxanthin mit Natrium(trifluoracetoxy)borhydrid Na(BH₃)(OCOCF₃)) und Zinkbromid (ZnBr₂) in Dichlormethan
Herstellung von Na(BH₃(OCOCF₃)). Trifluoressigsäure (0,14 ml, 0,207 g, 1,82 mmol) wurde tropfenweise mit einer luftdichten Spritze zu einer Suspension aus Natriumborhydrid (0,072 g, 1,90 mmol) in THF (2 ml) zugegeben, auf 10 – 15°C gekühlt, und unter einer Stickstoff-Atmosphäre gehalten. Die Mischung wurde bei Raumtemperatur für 10 Minuten gerührt, um eine klare Lösung zu ergeben.
(3R,3'R,6'R)-Lutein (0,300 g mit 85 % Reinheit ≈ 0,255 g, 0,448 mmol) wurde in Dichlormethan (20 ml) in einem Dreihalskolben, der mit einem Thermometer, sowie mit einem Stickstoffeinlass und -auslass ausgestattet war, aufgelöst und die Lösung wurde in einem Eisbad auf 0°C unter Stickstoff-Atmosphäre gekühlt. Die Mischung wurde mit Zinkbromid (0,130 g, 0,577 mmol) behandelt und das zuvor genannte Natrium(trifluoracetoxy)borhydrid (1,82 mmol) wurde auf einmal unter Stickstoff bei 0 – 5°C zugegeben. Die Mischung wurde bei dieser Temperatur gerührt, und der Verlauf der Reaktion wurde über HPLC und TLC (Hexan/Aceton = 4/1; Lutein (R_f = 0,18), α-Cryptoxanthin (R_f = 0,51) beobachtet. Nach 5 Stunden wurde das Eisbad entfernt und das Produkt wurde mit 10 ml 2 %-igem Natriumbicarbonat behandelt, und man ließ es bei Raumtemperatur für 10 Minuten rühren. Die organische Schicht wurde entfernt, über Natriumsulfat getrocknet und das Lösungsmittel wurde bei atmosphärischem Druck durch schrittweisen Austausch von Dichlormethan (Siedepunkt = 40°C) gegen 2-Propanol (Siedepunkt = 82,4°C) destilliert. Nach dem nahezu das gesamte Dichlormethan entfernt war, wurde der größte Teil des Alkohols unter vermindertem Druck verdampft, bis α-Cryptoxanthin kristallisierte. Die Kristalle wurden über eine Zentrifuge entfernt, mit Alkohol (10 ml) gewaschen und unter Hochvakuum bei 60°C getrocknet, um 0,3 g eines orangenen Feststoffes zu ergeben. Von diesem wurde über HPLC gezeigt, dass er aus einer Mischung aus α-Cryptoxanthin (0,234 g, 0,39 mmol, 95 %) und gewonnenem Zeaxanthin (0,018 g, all-E (80 %), 9Z (5 %), 13Z (15 %)) besteht.
BEISPIEL 12
Selektive Deoxygenierung von (3R,3'R,6'R)-Lutein (85 %) in (3R,6'R)-α-Cryptoxanthin mit Natrium(trifluoracetoxy)borhydrid Na(BH₃(OCOCF₃)) und Zinkiodid (ZnI₂) in Dichlormethan
Herstellung von Na(BH₃(OCOCF₃)). Trifluoressigsäure (0,14 ml, 0,207 g, 1,82 mmol) wurde tropfenweise mit einer luftdichten Spritze zu einer Suspension aus Natriumborhydrid (0,072 g, 1,90 mmol) in THF (2 ml) zugegeben, auf 10 – 15°C abgekühlt, und unter einer Stickstoff-Atmosphäre gehalten. Die Mischung wurde bei Raumtemperatur für 10 Minuten gerührt, um eine klare Lösung zu ergeben.
(3R,3'R,6'R)-Lutein (0,300 g mit 85 % Reinheit ≈ 0,255 g, 0,448 mmol) wurde in Dichlormethan (20 ml) in einem Dreihalskolben, der mit einem Thermometer, sowie mit einem Stickstoffeinlass und -auslass ausgestattet war, aufgelöst und die Lösung wurde in einem Eisbad auf 0°C unter einer Stickstoff-Atmosphäre gekühlt. Die Mischung wurde mit Zinkiodid (0,186 g, 0,583 mmol) behandelt und das zuvor genannte Natrium(trifluoracetoxy)borhydrid (1,82 mmol) wurde auf einmal unter Stickstoff bei 0 – 5°C zugegeben. Die Mischung wurde bei dieser Temperatur gerührt und der Verlauf der Reaktion wurde über HPLC und TLC (Hexan/Aceton = 4/1; Lutein (R_f = 0,18), α-Cryptoxanthin (R_f = 0,51) beobachtet. Nach 5 Stunden wurde das Eisbad entfernt und das Produkt wurde mit 10 ml 2 %-igem Natriumbicarbonat behandelt, und man ließ es bei Raumtemperatur für 10 Minuten rühren. Die organische Schicht wurde entfernt, über Natriumsulfat getrocknet und das Lösungsmittel wurde bei atmosphärischem Druck durch schrittweisen Austausch von Dichlormethan (Siedepunkt = 40°C) gegen 2-Propanol (Siedepunkt = 82,4°C) destilliert. Nach dem nahezu das gesamte Dichlormethan entfernt war, wurde der größte Teil des Alkohols unter vermindertem Druck verdampft, bis α-Cryptoxanthin kristallisierte. Die Kristalle wurden über eine Zentrifuge entfernt, mit Alkohol (10 ml) gewaschen und unter Hochvakuum bei 60°C getrocknet, um 0,3 g eines orangenen Feststoffes zu ergeben. Von diesem wurde über HPLC gezeigt, dass er aus einer Mischung aus Anhydroluteinen (0,100 g, 0,18 mmol, 43 %) und α-Cryptoxanthin (134 g, 0,243 mmol, 57 %) sowie gewonnenem Zeaxanthin (0,015 g) besteht.
BEISPIEL 13
Selektive Deoxygenierung von (3R,3'R,6'R)-Lutein (85 %) zu (3R,6'R)-α-Cryptoxanthin mit einem Borantrimethylamin (Me₃N.BH₃)-Komplex und Aluminiumchlorid (AlCl₃) in Tetrahydrofuran (THF)
Eine Lösung aus (3R,3'R,6'R)-Lutein (0,300 g mit 85 % Reinheit ≈ 0,255 g, 0,448 mmol) in THF (30 ml) wurde zunächst mit einem Borantrimethylamin (Me₃N.BH₃)-Komplex (0,196 g, 2,69 mmol), gefolgt von Aluminiumchlorid (0,137 g, 1,03 mmol), behandelt. Die Mischung wurde bei Raumtemperatur unter einer Stickstoff-Atmosphäre gerührt und der Verlauf der Reaktion wurde über HPLC und TLC (Hexan/Aceton = 4/1; Lutein (R_f = 0,18), α-Cryptoxanthin (R_f = 0,51)) verfolgt. Nach 90 Minuten wurde das Produkt mit 15 ml wässrigem Natriumbicarbonat und 30 ml Ethylacetat behandelt. Die organische Schicht wurde entfernt, über Natriumsulfat getrocknet und der größte Teil der organischen Lösungsmittel wurde unter vermindertem Druck solange entfernt, bis das Produkt kristallisierte. Es wurde Ethanol (10 ml) zugegeben und die Kristalle aus α-Cryptoxanthin wurden über eine Zentrifuge entfernt, mit einer kleinen Menge an Aceton (10 ml) gewaschen und unter Hochvakuum bei 60°C getrocknet, um 0,3 g eines Feststoffes zu ergeben. Von diesem wurde über HPLC gezeigt, dass er aus einer Mischung aus α-Cryptoxanthin (0,222 g, 0,39 mmol, 90 %) und gewonnenem Zeaxanthin (0,015 g, all-E (73 %), 9Z (6 %), 13Z (21 %)) besteht.
BEISPIEL 14
Selektive Deoxygenierung von (3R,3'R,6'R)-Lutein (85 %) zu (3R,6'R)-α-Cryptoxanthin mit einem Borantrimethylamin (Me₃NBH₃)-Komplex und Aluminiumchlorid (AlCl₃) in Ethylenglycoldimethylether (1,2-Dimethoxyethan)
Eine Lösung aus (3R,3'R,6'R)-Lutein (0,300 g mit 85 % Reinheit ≈ 0,255 g, 0,448 mmol) in 1,2-Dimethoxyethan (30 ml) wurde zunächst mit einem Borantrimethylamin (Me₃N.BH₃)-Komplex (0,196 g, 2,69 mmol), gefolgt von Aluminiumchlorid (0,137 g, 1,03 mmol), behandelt. Die Mischung wurde bei Raumtemperatur unter einer Stickstoff-Atmosphäre behandelt und der Verlauf der Reaktion wurde über HPLC und TLC beobachtet (Hexan/Aceton = 4/1; Lutein (R_f = 0,18), α-Cryptoxanthin (R_f = 0,51)) beobachtet. Nach 90 Minuten wurde das Produkt mit 15 ml wässrigem Natriumbicarbonat behandelt. Die organische Schicht wurde entfernt, über Natriumsulfat getrocknet, und der größte Teil des 1,2-Dimethoxyethans wurde unter vermindertem Druck solange verdampft, bis das Produkt kristallisierte. Es wurde Ethanol (10 ml) zugegeben und die Kristalle von α-Cryptoxanthin wurden über eine Zentrifuge entfernt, mit einer kleinen Menge an Aceton (10 ml) gewaschen und unter Hochvakuum bei 60°C getrocknet, um 0,3 g eines orangenen Feststoffes zu ergeben. Von diesem wurde über HPLC gezeigt, dass er aus einer Mischung aus α-Cryptoxanthin (0,222 g, 0,39 mmol, 90 %) und gewonnenem Zeaxanthin (0,015 g, all-E (73 %), 9Z (6 %), 13Z (21 %)) besteht.
BEISPIEL 15
Überführung von (3R,3'R,6'R)-Lutein (85 %) in (3R,6'R)-α-Cryptoxanthin und Anhydrolutein I mit Lithiumperchlorat (LiClO₄)-Ethylether und Triethylsilan (Et₃SiH)
Eine Lösung aus (3R,3'R,6'R)-Lutein (0,300 g mit 85 % Reinheit ≈ 0,255 g, 0,448 mmol) in Ether (25 ml) wurde zunächst mit Triethylsilan (0,300 ml, 0,218 g, 1,87 mmol), gefolgt von einer Zugabe von Lithiumperchlorat (8,00 g, 75,2 mmol), behandelt. Die Lösung wurde augenblicklich dunkelrot und Temperatur der Lösung stieg um 5°C. Die Mischung wurde bei Raumtemperatur unter einer Stickstoff-Atmosphäre gerührt und der Reaktionsverlauf wurde über HPLC beobachtet. Nach 24 Stunden wurde Wasser (30 ml) zugegeben und die organische Schicht wurde entfernt. Die Mischung wurde bei atmosphärischem Druck durch schrittweisen Austausch von Ether (Siedepunkt = 37°C) gegen Hexan (Siedepunkt 68°C) destilliert. Als nahezu der gesamte Ether entfernt worden war, wurde Hexan unter vermindertem Druck solange abdestilliert, bis die Carotinoide aus dem Hexan auszukristallisieren begannen. Man ließ die Mischung auf Raumtemperatur abkühlen und die Kristalle wurden über eine Zentrifuge entfernt. Das kristalline Produkt wurde unter Hochvakuum bei 60°C getrocknet, um einen roten Feststoff (0,6 g) zu ergeben. Von diesem wurde über HPLC gezeigt, dass er 210 mg an gesamten Carotinoiden enthält und aus einer Mischung aus (3R,6'R)-α-Cryptoxanthin (45 %), all-E-Anhydrolutein I (38,0 %), Z-Anhydrolutein I (8,4 %), (all-E,3R,3'R)-Zeaxanthin (5,5 %), (9Z,3R,3'R)-Zeaxanthin (1,5 %), und (13Z,3R,3'R)-Zeaxanthin (1,6 %) besteht.
Zusammenfassung
Die Anhydroluteine I, II und III, (3R,6'R)-α-Cryptoxanthin, (3R)-β-Cryptoxanthin und (3R,3'R)-Zeaxanthin befinden sich unter den 12 großen diätetischen Carotinoiden, die in humanem Serum, Milch, den großen Organen und Geweben gefunden wurden. Mit Hinblick auf die biologische Aktivität der Carotinoide bei der Vorbeugung von chronischen Erkrankungen wie bspw. Krebs, Alters-vermittelter Makular-Degeneration, und der kardiovaskulären Erkrankung, ist die industrielle Herstellung einer großen Vielfalt an aufgereinigten Carotinoiden von großer Wichtigkeit. Während verschiedene diätetische Carotinoide, z.B. β-Carotin, Lutein und Lycopen als Nahrungsergänzungsmittel und als Lebensmittelfarbstoffzusätze kommerziell erhältlich sind, hat die Herstellung einer großen Vielfalt anderer Serum-Carotinoide noch keine große Aufmerksamkeit erfahren. (3R,6'R)-α-Cryptoxanthin und (3R)-β-Cryptoxanthin befinden sich unter den wenigen natürlich vorkommenden Carotinoiden. Infolge dessen ist die Extraktion und Isolierung dieser Carotinoide aus natürlichen Produkten in industriellem Maßstab wirtschaftlich nicht durchführbar.
Gemäß bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung geht kommerziell erhältliches (3R,3'R,6'R)-Lutein aufgrund der Behandlung mit Trifluoressigsäure (TFA) und Triethylsilan (Et₃SiH) in chlorierten Lösungsmitteln (Dichlormethan, 1,2-Dichlorethan) bei Raumtemperatur eine allylische Deoxygenierung ein, um eine Mischung aus Anhydroluteinen, (3R,6'R)-α-Cryptoxanthin und (3R)-β-Cryptoxanthin in guten Ausbeuten zu ergeben. In dieser Reaktion wird Lutein anfänglich quantitativ in Anhydroluteine überführt. Diese Anhydroluteine gehen eine ionische Hydrogenierungsreaktion ein, um eine Mischung aus (3R,6'R)-α-Cryptoxanthin und (3R)-β-Cryptoxanthin zu ergeben. In Abhängigkeit der experimentellen Bedingungen verbleiben 18 – 34 % der Anhydroluteine nicht-umgesetzt. Die Erfindung zeigt ebenfalls, dass ein alternativer Reaktionsweg zu diesen Carotinoiden durch eine anfängliche Überführung von (3R,3'R,6'R)-Lutein mit einer Säure in Anhydroluteine führt, wobei in einer anschließenden Stufe die erhaltenen Produkte mit TFA/Et₃SiH umgesetzt werden, um (3R,6'R)-α-Cryptoxanthin und (3R)-β-Cryptoxanthin zu erhalten. Die Erfindung zeigt ebenfalls, dass die aus diesen Reaktionen erhaltene Mischung aus Carotinoiden einer Säulenchromatographie unterzogen werden kann, um 3 Hauptfraktionen abzutrennen und aufzureinigen, die aus 1) einer Mischung aus (3R,6'R)-α-Cryptoxanthin und (3R)-β-Cryptoxanthin, 2) einer Mischung aus Anhydroluteinen, und 3) (3R,3'R)-Zeaxanthin, bestehen.
Die Erfindung zeigt weiterhin, dass (3R,3'R,6'R)-Lutein selektiv in (3R,6'R)-α-Cryptoxanthin durch Natriumcyanborhydrid (NaCNBH₃) und Zinkiodid (ZnI₂) oder Zinkbromid (ZnBr₂) in halogenierten Lösungsmitteln (Dichlormethan, 1,2-Dichlormethan) oder tert-Butylmethylether bei Raumtemperatur innerhalb von 1 – 5 h in Ausbeuten von bis zu 90 % überführt werden kann.
Um die Verwendung von toxischem Natriumborhydrid und chlorierten Lösungsmitteln zu vermeiden, zeigt die Erfindung weiterhin, dass (3R,3'R,6'R)-Lutein selektiv in (3R,6'R)-α-Cryptoxanthin durch Borantrimethylamin- oder Borandimethylamin-Komplexe in der Anwesenheit von Aluminiumchlorid in THF oder 1,2-Dimethoxyethan bei Raumtemperatur innerhalb von 1 – 2 Stunden in Ausbeuten von bis zu 90 % selektiv überführt werden kann.
Die Erfindung alternativ zeigt in bevorzugten Ausführungsformen, dass Lutein durch Behandlung mit einer 3,0 M Lösung aus Lithiumperchlorat-Diethylether bei Raumtemperatur eine selektive allylische Deoxygenierung eingeht, um eine Mischung aus zumeist Anhydrolutein I und (3R,6ίR)-α-Cryptoxanthin zu ergeben.
Das kommerziell erhältliche Lutein wird aus Ringelblumenextrakten isoliert und enthält ungefähr 5 – 7 % Zeaxanthin. Da Zeaxanthin nicht mit TFA/Et₃SiH oder NaCNBH₃/ZnI₂ oder NaCNBH₃/ZnBr₂ oder Me₃N.BH₃/AlCl₃ oder Me₂NH.BH₃/AlCl₃ oder Lithiumperchlorat-Diethylether reagiert, kann es vollständig im Endprodukt gewonnen werden.

Claims

Verfahren zur Überführung von (3R,3'R,6'R)-Lutein in ein Gemisch von Anhydroluteinen I, II, III, (3R,6'R)-α-Cryptoxanthin und (3R)-β-Cryptoxanthin, umfassend die Reaktion von (3R,3'R,6'R)-Lutein in der Gegenwart einer Kombination einer starken Säure und eines Hydridiondonors in einem chlorierten („chlorhaltigen") Lösungsmittel oder Toluol unter einer Schutzatmosphäre, um ein Gemisch von Anhydroluteinen I, II, III, (3R,6'R)-α-Cryptoxanthin und (3R)-β-Cryptoxanthin zu ergeben, wobei die Kombination einer starken Säure und eines Hydridiondonors ausgewählt ist aus: (A) Trifluoressigsäure und Triethylsilan; (B) Natriumcyanborhydrid und Zinkiodid; (C) Natriumcyanborhydrid und Zinkbromid; (D) Natrium(trifluoracetoxy)borhydrid und Zinkiodid; (E) Natrium(trifluoracetoxy)borhydrid und Zinkbromid; (F) Natriumborhydrid und Zinkiodid; (G) Borantrimethylamin und Aluminiumchlorid; oder (H) Borandimethylamin und Aluminiumchlorid
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei (3R,3'R,6'R)-Lutein 85 %, vorzugsweise 97 Gesamtcarotinoide und gegebenenfalls etwa 5 bis 7 % (3R,3'R)Zeaxanthin enthält.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei ein Mol-Äquivalent (3R,3'R,6'R)-Lutein, enthaltend 5 bis 7 % (3R,3'R)-Zeaxanthin, in einem chlorierten („chlorhaltigen") Lösungsmittel mit 2 bis 3 Äquivalenten von Et₃SiH und 3,0 bis 3,5 Äquivalenten von Trifluoressigsäure (TFA) bei Raumtemperatur für 5 bis 10 Stunden unter Schutzatmosphäre gerührt wird.
Verfahren gemäß Anspruch 3, wobei das Gemisch aus Anhydroluteinen I, II, II, (3R,6'R)-α-Cryptoxanthin und (3R)-β-Cryptoxanthin isoliert wird durch Neutralisation der starken Säure mit einer Base und Austauschen des chlorierten („chlorhaltigen") Lösungsmittels gegen einen höher-siedenden Alkohol mittels Destillation, bis die Carotinoide aus dem wässrigen Alkohol kristallisieren.
Verfahren gemäß Anspruch 4, weiterhin umfassend das Sammeln der kristallinen Carotinoide, Waschen mit Aceton oder Alkohol, und Trocknen unter Hochvakuum bei 40°C bis 60°C.
Verfahren gemäß Anspruch 5, wobei die kristallinen Carotinoide bei Raumtemperatur oder 0°C bis –20°C mit einem C₅-C₇-Kohlenwasserstoff-Lösungsmittel oder Petrolether gewaschen werden, um die Z(cis)-Carotinoide zu entfernen und um ein kristallines Gemisch von all-E-(trans)-Carotinoiden, angereichert mit gewonnenem (3R,3'R)-Zeaxanthin, zu ergeben.
Verfahren gemäß Anspruch 5, wobei die kristallinen Carotinoide einer Säulenchromatographie unter Verwendung eines Kohlenwasserstoff-Lösungsmittels in Kombination mit Aceton oder Methylketon, Ethylacetat, einem C₄-C₆-Ether oder Mischungen davon unterworfen werden, um ein reines Gemisch von (3R,6'R)-α-Cryptoxanthin und (3R)-β-Cryptoxanthin, einer getrennten Mischung von Anhydroluteinen I, II, II und reinem (3R,3'R)-Zeaxanthin zu erhalten.
Verfahren gemäß Anspruch 7, wobei das Kohlenwasserstoff-Lösungsmittel Pentan, Hexan, Heptan oder Petrolether ist und die C₄-C₆-Ether Diethylether, Diisopropylether, tert-Butylmethylether, 1,2-Dimethoxyethan oder Tetrahydrofuran (THF) sind.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei (a) (3R,3'R,6'R)-Lutein (85 Gesamtcarotinoide) oder (b) gereinigtes Lutein (97 % Gesamtcarotinoide), enthaltend 5 bis 7 % (3R,3'R)-Zeaxanthin, oder Mischungen von (a) und (b) zuerst in ein Gemisch von Anhydroluteinen überführt wird und diesem Produkt dann erlaubt wird, mit einer starken Säure und einem Hydridiondonor in einem chlorierten („chlorhaltigen") Lösungsmittel oder Toluol unter Schutzatmosphäre zu reagieren, um ein Gemisch von nicht-umgesetzten Anhydroluteinen, (3R,6'R)-α- Cryptoxanthin und (3R)-β-Cryptoxanthin und gewonnenem (3R,3'R)-Zeaxanthin zu ergeben.
Verfahren zum Überführen von (a) (3R,3'R,6'R)-Lutein (85 % Gesamtcarotinoide) oder (b) gereinigtem Lutein (97 % Gesamtcarotinoide), enthaltend 5 bis 7 (3R,3'R)-Zeaxanthin, oder Mischungen davon in (3R,6'R)-α-Cryptoxanthin, umfassend die Reaktion von (3R,3'R,6'R)-Lutein mit einem Zinkhalogenid und Natriumcyanborhydrid in einem chlorierten („chlorhaltigen") Lösungsmittel oder einem Ether bei Raumtemperatur unter Schutzatmosphäre, um (3R,6'R)-α-Cryptoxanthin und gewonnenes (3R,3'R)-Zeaxanthin zu ergeben.
Verfahren zum Überführen von (a) (3R,3'R,6'R)-Lutein (85 % Gesamtcarotinoide) oder (b) gereinigtem Lutein (97 % Gesamtcarotinoide), enthaltend 5 bis 7% (3R,3'R)-Zeaxanthin, oder Gemische davon in (3R,6'R)-α-Cryptoxanthin, umfassend die Reaktion von (3R,3'R,6'R)-Lutein mit Borantrimethylamin- oder Borandimethylamin-Komplex in der Gegenwart von Aluminiumchlorid in einem ersten Lösungsmittel bei Raumtemperatur unter einer Schutzatmosphäre um (3R,6'R)-α-Cryptoxanthin und gewonnenes (3R,3'R)-Zeaxanthin zu ergeben, wobei das erste Lösungsmittel ein Ether ist.
Verfahren zum Überführen von (3R,3'R,6'R)-Lutein in ein Gemisch von Anhydrolutein I und (3R,6'R)-α-Cryptoxanthin, umfassend die Reaktion von (3R,3'R,6'R)-Lutein mit Lithiumperchlorat und einem Hydridiondonor in einem organischen Lösungsmittel.
Verfahren gemäß Anspruch 12 zum Überführen von (a) (3R,3'R,6'R)-Lutein (85 Gesamtcarotinoide) oder (b) gereinigtem Lutein (97 % Gesamtcarotinoide), enthaltend 5 bis 7 % (3R,3'R)-Zeaxanthin oder einem Gemisch von (a) oder (b) in ein Gemisch von Anhydrolutein I und (3R,6'R)-α-Cryptoxanthin, umfassend die Reaktion von (3R,3'R,6'R)-Lutein mit einer Etherlösung von Lithiumperchlorat in der Gegenwart eines Hydridiondonors bei Raumtemperatur unter Schutzatmosphäre, um ein Gemisch von Anhydrolutein I und (3R,6'R)-α-Cryptoxanthin und gewonnenem (3R,3'R)-Zeaxanthin zu ergeben.
Verfahren gemäß Anspruch 12 zum Überführen von (3R,3'R,6'R)-Lutein in ein Gemisch von Anhydrolutein I und (3R,6'R)-α-Cryptoxanthin, umfassend die Reaktion von einem Mol-Äquivalent Lutein, enthaltend 5 bis 7 % (3R,3'R)-Zeaxanthin, in Diethylether mit 167 Mol-Äquivalenten von Lithiumperchlorat in der Gegenwart von 3,5 bis 4,0 Mol-Äquivalenten von Et₃SiH bei Raumtemperatur und Schutzatmosphäre über Nacht, um ein Gemisch von Anhydrolutein I, (3R,6'R)-Cryptoxanthin und gewonnenem (3R,3'R)-Zeaxanthin zu ergeben.
Verfahren gemäß Anspruch 14, wobei das Produktgemisch aus Anhydrolutein I, (3R,6'R)-α-Cryptoxanthin und gewonnenem (3R,3'R)-Zeaxanthin isoliert wird durch Zugabe von Wasser, Abtrennen der organischen Schicht; und Austausch des Ethers gegen einen höher-siedenden Kohlenwasserstoff oder einen Alkohol durch Destillation, bis die Carotinoide auskristallisieren.
Verfahren zum Überführen von (a) (3R,3'R,6'R)-Lutein (85 % Gesamtcarotinoide) oder (b) gereinigtem Lutein (97 % Gesamtcarotinoide), enthaltend etwa 5 bis 7 (3R,3'R)-Zeaxanthin, oder Gemischen davon in (3R,6'R)-α-Cryptoxanthin, umfassend die Reaktion von (3R,3'R,6'R)-Lutein mit Zinkbromid oder -iodid und Natrium(trifluoracetoxy)borhydrid in einem chlorierten („chlorhaltigen") Lösungsmittel unter Schutzatmosphäre, um (3R,6'R)-α-Cryptoxanthin und gewonnenes (3R,3'R)-Zeaxanthin zu ergeben.
Verfahren gemäß irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, wobei (falls eingesetzt) die starke Säure Trifluoressigsäure (TFA) ist.
Verfahren gemaß irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, wobei (falls eingesetzt) der Hydridiondonor Et₃SiH ist.
Verfahren gemäß irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, wobei (falls eingesetzt) das Chlor-Lösungsmittel Dichlormethan oder 1,2-Dichlorethan ist.
Verfahren gemäß irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, wobei (falls eingesetzt) der Ether tert-Butylmethylether (TBME), Tetrahydrofuran (THF), 1,2-Dimethoxyethan, Ethylether oder Isopropylether ist.