叶黄素的转化方法技术

一种用碱－催化异构化把自然界存在的叶黄素或其酯转化玉米黄质的方法。该方法包括在高于约５０℃下加热在碱金属氢氧化物水溶液与二甲基亚砜或与饱和烷烃和／或芳烃有机溶剂的混合物中的已经或未经预处理过的含叶黄素的天然产物或纯叶黄素，当采用烃类为有机溶剂时，该方法在相转移催化剂存在下进行。玉米黄质具有许多用途。特别用于做色料。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及胡萝卜醇，特别是叶黄素转化为玉米黄质的方法。众所周知，胡萝卜醇叶黄素和玉米黄质属于类胡萝卜素的一大类物质并且做为天然色料在自然界分布很广。它们主要存在于高等植物、藻类、鱼类、壳类和细菌中。叶黄素和玉米黄质通常以酯化物的形式在同样的原料中存在，但是叶黄素和玉米黄质的比例随原料的不同有很大的变化。因为当它们同时在植物如甜瓜和金盏花以及在藻类中存在时，通常叶黄素的含量要远比玉米黄质为大。应当提出的一个例外是在玉米中玉米黄质的量比叶黄素的量要大，前者在玉米粒中甚至是类胡萝卜素的主要代表。此外，叶黄素和玉米黄素的立体异构现象取决于来源。在植物原料中(3R，3＇R，6＇R)-叶黄素或(3R，3＇R)-玉米黄质是主要的，但在动物来源中，如在鱼和壳类，叶黄素是以(3R，3＇R，6＇R)-，(3R，3＇R，6＇S)-和(3R，3＇S，6＇S)-的形式而玉米黄质则是以(3R，3＇S)-和(3S，3＇S)-的形式而存在。做为类胡萝卜素，叶黄素和玉米黄质相应地特别用做色料，如用于蛋黄、家禽的外皮(如，皮肤、腿和喙)和皮下脂肪、肌肉、以及鱼和壳类的外皮(皮肤、鳞和壳)中，也可用于食物中。在很多用途中优选地采用玉米黄质，因为在剂量相当时，它比叶黄素能给出更浓的金黄色。当采用含两种类胡萝卜醇的植物性原料如万寿菊或其任选已预先皂化的萃取物做为所需要的玉米黄质的原料时，那就明显地更为经济和方便。如果可能的话，首先把叶黄素化学转化成玉米黄质，然后用萃取的方法把后者从混合物中分出来，而不是不预先转化就萃取。用化学方法把纯的或接近纯的叶黄素转化成玉米黄质也有重要的经济意义。众所周知，把叶黄素转化成玉米黄质可以在强碱条件下进行，从科学文献中已知各种适当的转化方法。早在1946年Karrer和Jucker在一个真空弹管的乙醇-苯混合物中与乙醇钠在100-110℃下加热30小时实现了天然叶黄素(叫做胡萝卜醇)的异构化而得到了玉米黄质。但是，玉米黄质的收率很低。这样，首次未怀疑下式的叶黄素(未给出详细的结构) 是有目的地化学转化成下式的玉米黄质， 此时，在ε-环的孤立双键转移至与分子其余的双键共轭的位置。以后，Karg/和Quacken-bush完成了相似的碱-催化转化δ-胡萝卜素(δ，φ-胡萝卜素)成为γ-胡萝卜素(β，φ-胡萝卜素)。但是，Buchecker等人未能满意地重复Karrer和Jueker以前的工作。Andrews在斯堪的纳维亚化学记录B28，1号，137-138(1974)中报告了叶黄素异构化成玉米黄质的方法，这是在一个封闭管中，氮气存在下，在118℃下加热叶黄素和甲醇钾在甲醇的二甲基亚砜中的溶液20分钟，给出的收率只有10-15％。在接着的一篇文章中(出处同上，139-140页)Andrewes，Borch及Liaaen-Jensen提到异构化是(3R，3＇R，6＇R)-叶黄素转化成(3R，3＇S)-玉米黄质。Andrewes方法的不利之处不只是玉米黄质的收率不好，而且对其进行再处理结果还发现不只是玉米黄质还有叶黄素也产生了很多(Z)-异构体，因而反应是非选择性的。此外，在一个密闭的反应容器中进行异构化是一种不易控制的反应。甚至于在一个开口系统中-氩气保护下-结果当按以前那样用甲醇钾做碱之后，也会发生一种无法控制的(E)→(Z)异构化。最近出现了另一相关文献，即PCT专利公开WO96/02594。它叙述了一种在受控的温度和压力条件下在强碱性溶液中叶黄素异构化成玉米黄质的方法。所用的碱是碱金属氢氧化物、氢氧化钙、碳酸钠、氢氧化铵或有机碱，特别是乙胺、乙醇胺或吗啉。只用水作为溶剂。据说用这种方法玉米黄质的收率由4.5％(在提出物中)提高到15.8％至24.0％；但是没有谈到异构反应产生了多少分解产物。同样地，这种收率也不适于工业生产。本专利技术的目的是提高玉米黄质的含量或者是由含两种胡萝卜醇叶黄素和玉米黄质(每种也可以是酯化物)的天然产物或甚至由纯的或几乎纯的叶黄素制备尽可能高收率的玉米黄质。现已令人惊异地发现，这一目的可以通过具体选择反应条件，尤其是溶剂和碱的选择来实现。玉米黄质的收率的提高是这种选择起着决定性的作用。本专利技术提供了一种用碱-催化异构化使天然的叶黄或其酯转化成玉米黄质的方法。该方法包括把预处理或未预处理过的天然含叶黄素的产物或纯叶黄素在碱金属氢氧化物水溶液与二甲基亚砜或与一种饱和烷烃和/或芳烃的有机溶剂的混合物中加热超过约50℃。当采用烃类有机溶剂进行本方法时，要加入相转移催化剂。在天然的含叶黄素的产物中，优选采用一种来源于植物的含叶黄素的原料，该原料通常可以化学预处理过，如经过皂化，或不预处理。这种原料可以是一种浓缩物或萃取液，可以是一种研细的粉末或一种液体或一种树脂状物(“含油树脂”)。金盏花(万寿菊等)的黄色或橙色花的粉末或萃取物中不仅(主要)含叶黄素，还含玉米黄质，因而特别优选用于此目的。根据Quackenbush等人，在这类原料中叶黄素玉米黄质的比例约为72-88∶16-4。其中胡萝卜醇主要以棕榈酸酯、肉豆蔻酸酯和硬脂酸醌的形式存在。优选地把叶黄素转化成游离的形式，因而在原料用于本专利技术方法之前通常可以预先把这些酯类皂化成游离的叶黄素。用于这种目的的皂化和酶催化水解是已知的技术(例如，见美国专利3,535,138和3,783,099)。万寿菊属的粉末(花)及其皂化以及未皂化的萃取物很久以来便可在市场上购得，因而可用做本专利技术方法的原料。这类原料的例子有墨西哥公司ALCOSA和IOSA的已皂化的万寿菊属萃取物。ALCOSA公司的该产品“皂化的万寿菊浆(pasta saponificada amarillo)”是一种棕色的膏状物，其总胡萝卜醇的含量为2.7％，由约92.5％的叶黄素和约6.6％玉米黄质组成。而IOSA的产品“HI-GOLD 20”是一种绿黄色的粉末，含约0.96％的总胡萝卜醇(约65.5％叶黄素和约27.2％玉米黄质)(该百分量是面积的百分量)，这些结果是在分析了一定批次的生产批量而得到的，各批量之间会有变化，并用于以下的分析结果中。其它的原料有“FLORA GLO”，“ORO GLO Layerdry”(己酯化，即未皂化的；也是Kemin Ind的产品；约19.4g/kg总胡萝卜醇约17.6g/kg叶黄素和约1.8g/kg玉米黄质)，“HI-GOLD 20 Lutexan”(IOSA；约16.3g/kg总胡萝卜醇约11.0g/kg叶黄素和约5.3g/kg玉米黄质)以及“XANTOPINAPLUS”(己酯化的，Bioquimex S.A.，墨西哥；约351g/kg总胡萝卜醇约330g/kg叶黄素和约21g/kg玉米黄质)。如果需要，为了浓缩这些胡萝卜醇市场买到的原料，在应用以前可以处理，如萃取，然后色谱分离，并可以任选地结晶。有代表性的浓缩方法包括用丙酮萃取原料，在硅胶上色谱分离，用己烷/乙酸乙酯混合物，然后用纯乙酸乙酯做洗提剂，浓缩所得到的级分，例如从二氯甲烷和甲醇的混合物中将所得固体进行结晶。用这种方法能够得到的结晶成分，例如，从100g“皂化万寿菊浆”(ALCOSA；含约2.7％总胡萝卜醇)约得到2.4g结晶物，其含约93％(全部-E)-(3R，3＇R，6＇R)-本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用碱－催化异构化把自然界存在的叶黄素及其酯转化成玉米黄质的方法，该方法包括在高于约５０℃下加热在碱金属氢氧化物水溶液与二甲基亚砜或与饱和烷烃和／或芳烃有机溶剂的混合物中的已经或未经预处理过的含叶黄素的天然产物或纯叶黄素，当采用烃类为有机溶剂时，该方法在相转移催化剂存在下进行。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：库尔特伯哈德，艾尔弗雷德吉格，
申请(专利权)人：霍夫曼拉罗奇有限公司，
类型：发明
国别省市：CH[瑞士]