专利名称：叶黄素的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种叶黄素的制备方法，特别地，涉及一种通过在过氧化氢和含碘化合物存在下氧化类胡萝卜素制备叶黄素的方法。
叶黄素是一组特殊的类胡萝卜素，类胡萝卜素包括烃类化合物如胡萝卜素以及其氧化醇衍生物如叶黄素。代表性的胡萝卜素化合物包括α-胡萝卜素、β-胡萝卜素和番茄素，代表性的叶黄素化合物包括叶黄素(lutein)、玉米黄质、辣椒玉红素、辣椒红、虾青素，以及角黄素。类胡萝卜素是一类重要的食品染色剂和动物饲料添加剂。
角黄素的生产方法是已知通过氯酸钠、溴酸钠、碘酸钠、高氯酸钠、偏高氯酸钠以及在催化剂如碘、溴、二氧化硒、五氧化二钒或者四氧化锇存在的条件下氧化β-胡萝卜素来完成的，如美国专利US4,212,827和欧洲专利申请EP 1 059 290所公开的那样。
在WO99/26914公开了从叶黄素或玉米黄质制备虾青素的方法，该方法不包括氧化步骤。
在上述方法中，所加入的氧化试剂、碱的高氯酸盐、氯酸盐、溴酸盐或碘酸盐的量相对理想配比是过量的。一般地，理论上需要4当量。此外、这些试剂相当危险的和昂贵的，并且这些方法产生了不可忽略的数量的盐，以至于必须考虑废水处理的问题。
已经发现，在本发明中，叶黄素可以在短时间内以利于工业化的方式生产出来，并且避免了上述问题的。
因此，本发明提供了一种生产单或多氧化叶黄素的方法，该方法包括在过氧化氢水溶液和有机溶剂中氧化相对于叶黄素低氧化态的类胡萝卜素，所述溶剂与水不混溶，其中的所述氧化反应是在包含碘化合物下进行的。
符合本发明目的单或多氧化叶黄素是指至少含有一个氧的叶黄素。这些叶黄素的例子包括叶黄素、玉米黄质、辣椒玉红素、辣椒红、斑蝥黄和虾青素。低氧化态的类胡萝卜素是例如β-胡萝卜素、叶黄素或玉米黄质的类胡萝卜素。
在一个优选的实施方案中，本发明的方法是生产角黄素的方法，且低氧化态的类胡萝卜素为β-胡萝卜素。
在另一个优选的实施方案中，本发明的方法是生产虾青素的方法，且低氧化太的类胡萝卜素是叶黄素或者玉米黄质。
本发明的方法包括使用过氧化氢的水溶液，合适地，所述溶液的浓度为重量比1-85％，最优选其重量比浓度为25-55％。
本发明要求与水不混溶的有机溶剂，这些有机溶剂的例子包括卤代烃例如二氯甲烷、氯仿、四氯化碳、一氯代苯，或者二氯乙烷；芳香族烃例如苯、甲苯，或者二甲苯；脂肪烃例如戊烷、己烷、环己烷，或者庚烷；醚例如二乙醚、二-碘丙醚，或者甲基叔丁基醚；酯例如醋酸甲酯、乙酸乙酯、醋酸丁酯，或者醋酸异丙酯。有机溶剂可被用作一种或或多种形式。优选的溶剂为卤代烃，尤其一氯代苯和氯仿，所用有机溶剂的重量可以是类胡萝卜素2到300倍。
本发明的方法可以是在水的存在下进行的，也就是说，除了过氧化氢水溶液外还加入水。水的量可以是类胡萝卜素重量的0.2到50倍，优选是类胡萝卜素重量的10到30倍。
本发明的方法需要使用含碘的化合物。这些化合物引发氧化反应。可被用于本发明方法的含碘化合物是碘、碘卤化物、或者金属碘化物或它们的混合物。反应混合物中可以包括两种或更多种这样的化合物。可被用于本发明的这些碘卤化物的例子包括氯化碘、三氯化碘、三溴化碘，以及三溴化碘。可用于本发明的金属碘化物的例子包括锂、钠、钾、银、钙、镁、铜(I)和铜(II)的碘化物。优选的化合物是碘或碱金属碘化物例如碘化钾或碘化钠。
适宜的含碘化合物的总量为类胡萝卜素摩尔量的1到40％，优选15到25％的摩尔量。
向含有类胡萝卜素、过氧化氢水溶液和有机溶剂的反应混合物中加入两种或者多种含碘化合物时，它们可分别加入，也可以以它们的混合物的形式加入。含碘化合物的加入可以连续加入，分批加入或者一次性全部加入。更优选，所述的含碘化合物以单一部分形式加入。
向反应混合物加入的含碘化合物可以是以固体形式或者在合适溶剂中的溶液形式，例如，当其为金属碘化物时，合适的形式为其水溶液以及当其为碘或者卤化碘时，合适的形式是在有机溶剂中。
当以β-胡萝卜素为本发明方法的氧化底物时，该方法最后得到角黄素。β-胡萝卜素是一种市售产品，它还可通过任何已知的方法，如欧洲专利申请00128048.6.所述的方法生产出来。
当以叶黄素或者玉米黄质为本发明方法的氧化底物时，该方法最后得到虾青素。叶黄素和玉米黄质是一种市售产品，它还可通过从天然材料，特别是从从金盏花(Tagetes erecta)从提取得到，或者通过已知的方法制备。
本发明的方法可在pH为2至10，优选5至8，以及在温度为-10℃至50℃，优选20℃至30℃条件下进行。
本发明的方法优选在惰性气体气氛下，如氮气或者氩气条件下进行。
本发明的氧化反应优选在适宜的搅拌下进行。
本发明的氧化反应进程可通过本领域技术人员公知的合适分析方法进行监测。特别地，可以使用薄层色谱(TLC)或者高效液相色谱(HPLC)。基于反应条件的不同，完成反应的时间也不同，但通常为5到300分钟。
在反应完成后，可通过本领域公知的常用方法来分离所生产的叶黄素，特别是该方法可以包括将反应混合物静置分层，例如水相和有机相；收集有机相；必要时使用还原性水溶液(例如，碱金属硫代硫酸盐或碱金属硫酸盐)冲洗有机相；并将有机溶剂从有机相中移走以收集叶黄素的粗结晶。
粗品叶黄素可以被异构化为其反式异构体。可通过传统方法，如在热溶剂(水；醇例如甲醇、乙醇或异丙醇；酮例如丙酮、甲基乙基酮；或者烃类例如己烷、环己烷或庚烷)中的热异构化等传统方法实现异构化。
生产的叶黄素还可通过本领域公知的传统方法，如柱色谱或者结晶进一步纯化。
将通过下面的实施例来具体说明本发明。
实施例1在氯仿溶剂中从β-胡萝卜素制备角黄素向一带滴液漏斗、温度计和一个回流冷凝器的三颈烧瓶中加入β-胡萝卜素(1.988g，3.59mmol，97％)，氯仿(70ml，103.7g)，过氧化氢(30％wt；4.09eq；14.69mmol，1.5ml，1.665g)。反应混合物在室温下搅拌并加入一部分碘溶液(0.25eq.、0.90mmol、每6ml的氯仿中0.228g)。所得混合物搅拌5小时。此时，β-胡萝卜素消失且溶液pH为7。然后加入20ml的硫代硫酸盐溶液，所得混合物搅拌15分钟。然后混合物静置分离为两相(上层＝水；下层＝有机相)。收集有机相并减压蒸馏去除溶剂得到粗结晶的产品。该粗产品与7.5ml丙酮混和并加热回流过夜。冷却至4℃后过滤得到结晶角黄素(837mg，产率40％，全部反式＞98％)通过HPLC分析证实产品为角黄素(
图1)。母液中含有角黄素的异构体(反式/顺式比50/50)。
实施例2在单氯代苯溶剂中从β-胡萝卜素制备角黄素向一带滴液漏斗、温度计和一个回流冷凝器的三颈烧瓶中加入β-胡萝卜素(1g，1.863mmol，97％)，单氯代苯(20ml，22.14g)，过氧化氢(30％wt；4.2eq；7.823mmol，0.90ml，0.99g)。反应混合物在室温下搅拌并加入一部分固体碘(0.25eq，0.4655mmol，118mg)。所得混合物搅拌90分钟。此时，β-胡萝卜素消失且溶液pH为7。然后混合物静置分离为两相(上层＝水；下层＝有机相)。收集有机相并使用15ml 2％的硫代硫酸钠水溶液和15ml水连续冲洗。减压蒸馏去除溶剂得到粗结晶的产品1.1g并通过HPLC(图2)分析证实产品为角黄素(异构体混合物)。
权利要求
1.一种生产单或多氧化叶黄素的方法，该方法包括在过氧化氢水溶液和有机溶剂中氧化相对于叶黄素低氧化态的类胡萝卜素，所述溶剂与水不混溶，其中的所述氧化反应是在含碘化合物存在下进行的。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述的单或多氧化叶黄素是角黄素，所述的低氧化态类胡萝卜素是β-胡萝卜素。
3.如权利要求1所述的方法，其中所述的单或多氧化叶黄素是虾青素，所述的低氧化态类胡萝卜素是叶黄素或者玉米黄质。
4.如权利要求1至3之一所述的方法，其中所述的过氧化氢水溶液重量比浓度包括1到85％。
5.如权利要求4所述的方法，其中所述的过氧化氢水溶液重量比浓度包括25到55％。
6.如权利要求1至5之一所述的方法，其中不与水混溶的有机溶剂的用量是类胡萝卜素重量的2到300倍。
7.如权利要求1至6之一所述的方法，其中的含碘化合物选自由碘、卤化碘以及金属碘化物组成的组。
8.如权利要求7所述的方法，其中所述的含碘化合物是碘。
9.如权利要求7所述的方法，其中所述的含碘化合物是碱金属碘化物。
10.如权利要求7至9之一所述的方法，其中所述的含碘化合物的量为类胡萝卜素摩尔量的1到40％。
11.如权利要求1至10之一所述的方法，是在pH为2到10之间进行的。
12.如权利要求1至11之一所述的方法，是在温度为-10℃到50℃的条件下进行的。
全文摘要
本发明涉及一种叶黄素的制备方法，特别地，涉及一种通过在过氧化氢和含碘化合物存在下氧化类胡萝卜素制备叶黄素的方法。本发明的方法通过氧化β－胡萝卜素生产角黄素，以及通过氧化蛋黄素或玉米黄质来制备虾青素。
文档编号B01D11/00GK1505602SQ02808841
公开日2004年6月16日 申请日期2002年4月18日 优先权日2001年4月24日
发明者Y·奎斯奈尔, R·福拉彻, Y 奎斯奈尔 申请人:阿迪索法国两合公司