Производство витаминов

Раздел: Производство

Из сравнения структурных химических формул (3-каротина и витамина А видно их химическое родство. Две молекулы витамина А, соединяясь посредством двойной связи, дают молекулу (3-каротина. В связи с этим стало очевидно, что для синтеза (3-каротина следует исходить из (З-ионона или альдегида С14.

Одной из задач в этой области — выбор фрагментов для построения молекулы (3-каротина. Решение этой задачи может быть облегчено путем конденсации трех фрагментов, из которых два крайних являются одноименными. В общем виде этот синтез может быть выражен следующей общей формулой: Сх+Су+Сх = С40. Теоретически изучали следующие варианты:

1. С19+С2+С19=С40. Здесь две молекулы (3-С19-альдегида конденсировали с ацетилендимагнийбромидом по реакции Гриньяра [46]. Этот вариант был Излером и др. [47] усовершенствован в заводской практике. Полученный при конденсации диол переводили в 15,15'-дегидро-(3-каротин путем аллильной перегруппировки и одновременной дегидратации. Частичное гидрирование в присутствии катализатора Линдлара (палладиевый дезактивированный) дало 15,15'-^«с-(3-каротин, который был изомеризован в полной транс-$-каротин в высоко кипящем петролейном эфире. Участвующий в синтезе альдегид С19 [9,13-диметил-7-(1,1,5-триметилциклогек- сен-5-ил-6)-октатриен-8,10,12-аль-14] был получен Ингоффеном из альдегида С14 [48,49]—полупродукта синтеза витамина А, синтезированного из (3-ионона глицидным синтезом [50]. Альдегид С14 при конденсации с орто-

муравьиным эфиром при участии катализатора (п-толуолсульфокислота) даета-, (3-ненасыщенный ацеталь альдегида С14, который при повторной конденсации с виниловым эфиром (катализатор ZnCl2) превращается в эфиро- ацеталь. Последний гидролизуют кипячением с уксусной или фосфорной кислотой и получают альдегид С16 (кристаллический продукт с температурой плавления 78—79° С). Все-эти превращения (ацетализирование, конденсация и гидролиз) осуществляют в одну стадию с выходом в 65% [47, 51]. Из альдегида С16 таким же методом конденсацией с пропениловым эфиром (вместо винилового) получают альдегид С19 с выходом около 70%. Весь синтез осуществляют по следующей схеме

Общий выход (3-каротина из альдегида С14 составляет около 25%. По этой химической схеме синтезированы некоторые каротиноиды, как например зеаксантин и криптоксантин [52].

2. С16+С8+Св=С40. По этой схеме Р-каротин был синтезирован в 1950 г. Каррером [53], Ингоффеном [54] и Майласом [55]. Синтез (3-каротина по этому варианту был осуществлен, исходя из ацетиленового карбинола С16, который получали конденсацией р-ионона и пропаргилбромида (ВгСН2= =СН). Для этого конденсировали две молекулы ацетиленового карбинола С16 по реакции Гриньяра с ненасыщенным дикетоном С8 (октен-4-дион-2,7). Получаемый при этом С 4о — тетрол ацетиленового ряда подвергали частичному каталитическому гидрированию на дезактивированном палладиевом катализаторе в полиеновый тетрол С40 и дегидратации п-толуол- сульфокислотой в P-каротин. Недостатком метода является получение промежуточных продуктов с ОН в аллильном положении к двойной связи в цикле р-ионона. Это влечет за собой ретроионилиденовую перегруппировку, резко снижающую выход p-каротина (около 3%) [53]. Несколько лучшие результаты могут быть получены, если синтез Р-каротина осуществить из альдегида Си и ацетиленового комплекса Иоцича (BrMgC=CMgBr) через ацетиленовый карбинол С16, так как в данном случае гидроксил в нем не находится в аллильном положении к двойной связи в цикле. Этот синтез осуществлен по следующей схеме

Этот вариант синтеза является двухкомпонентным и в нем довольно сложен синтез промежуточной цепочки — эфира диенолина С12 из тигли- нового альдегида, являющегося дефицитным. Таким образом, из рассматриваемых четырех вариантов синтеза (3-каротина наиболее эффективным является первый вариант, обозначенный формулой Cjg +С2+С 19—С ад- СуДЯ по литературным данным, этот вариант синтеза нашел практическое применение за рубежом.

ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СХЕМА ПРОИЗВОДСТВА СИНТЕТИЧЕСКОГО р-КАРОТИНА

Технология производства базируется на однокомпонентном методе синтеза, разработанном Ингоффеном [46, 49] и усовершенствованном Изле- ром [47] с их соавторами. Этот метод нашел свое дальнейшее развитие в исследованиях Н. Преображенского, Г. Самохвалова и JT. Вакуловой [70, 71, 72, 73]. Метод заключается в конденсации двух молекул альдегида С19 с молекулой ацетилена по реакции Гриньяра. Технология включает следующие стадии синтеза: синтез (3-С16-альдегида из (3-С14-альдегида; синтез Р-С)9-альдегида из (3-С16-альдегида; синтез 15,15-дегидро-(3-каротина изС19- альдегида и ацетилена; синтез транс-(3-каротина из 15,15-^«с-(3-каротина.

СИНТЕЗ р-С1В-АЛЬДЕГИДА' [9-МЕТИЛ-6-(1,1,5-ТРИМЕТИЛЦИКЛОГЕКСЕН-5 ИЛ)-ГЕКСАДИЕН-8, 10-АЛЬ-12]

Химические реакции получения альдегида С16 заключаются в ацетали- зировании альдегида-С 14, конденсации полученного ацеталя с виниловым эфиром в присутствии хлористого цинка и омыления алкоксиацеталя альдегида С16. Химизм реакций синтеза альдегида С16 основан на склонности виниловых эфиров присоединяться к ацеталям а, (3-непредельных карбонильных соединений [51, 74], причем одна алкооксигруппа [OR] перемещается от ацеталя к двойной связи винилового эфира. Остаток ацеталя присоединяется к (З-углеродному атому винилового эфира.

Для успешного протекания реакций ацетализирования и конденсации важно, чтобы влажность реагентов была минимальной (в %): абсолютного спирта — 0,15; этилвинилового эфира — 0,2; ортомуравьиного эфира — 0,09; альдегида-С14 — 0,04. Хлористый цинк предварительно должен быть сплавлен и высушен в вакуум-эксикаторе над концентрированной серной кислотой.