Способ получения солей ретинилтрифенилфосфония

 

Изобретение относится к способу получения солей ретинилфенилфосфония, которые являются полупродуктами в производстве β-каротина и других каротиноидов и могут найти применение в химико-фармацевтической промышленности. Для получения солей ретинилтрифенилфосфония к трифенилфосфину в органическом растворителе медленно прибавляют серную или п-толуолсульфокислоту при комнатной температуре, затем в реакционную массу вводят ацетат витамина А и реакцию конденсации ведут при 25 - 50^oС. В качестве органического растворителя используют C₁ - C₄-спирты, эфиры или хлорсодержащие растворители или их смеси. 3 з.п. ф-лы, 2 табл.

Изобретение относится к области химии каротиноидов, в частности к усовершенствованному способу получения соли ретинилтрифенилфосфония (ТФФ-соли витамина A), являющейся полупродуктом в производстве β-каротина и других каротиноидов, и может найти применение в химико-фармацевтической промышленности.

Известен ряд способов получения ТФФ-соли витамина A из витамина A спирта, эфиров витамина A или ангидровитамина и трифенилфосфина (ТФФ) или соли трифенилфосфония и доноров протонов [1-4], в которых процесс проводят при 0 или 20^oC в органических растворителях, чаще - спиртах в течение 24 - 60 ч.

В качестве доноров протонов используют минеральные (HCl, HBr, HJ, H₂SO₄) или органические (п-толуолсульфокислота, бензоилсульфоновая, трихлоруксусная) кислоты или спиртовой раствор хлористого водорода.

Так, в [1,2] к смеси витамина A спирта и трифенилфосфина в спирте добавляют спиртовый раствор хлористого водорода, после чего полученный раствор перемешивали 24-60 ч при 20^oC. Полученную ТФФ-соль очищали от исходных продуктов и выделяли в кристаллическом виде.

Недостатком этих способов является длительность и трудоемкость технологического процесса и использование больших количеств растворителей.

В источнике [3] ТФФ-соль витамина A получают из сульфата трифенилфосфония и ацетата витамина A.

Процесс проводят в метаноле при 20^oC в течение 20 ч. Данные о выходе и качестве целевого продукта не приводятся.

Недостатком этого способа является необходимость предварительного получения кристаллического сульфата трифенилфосфония, что значительно усложняет и удлиняет технологический процесс и ведет к большому расходу растворителя.

Согласно источника [4] к смеси трифенилфосфина в изопропаноле прибавляют при 15^oC эквимольные количества серной кислоты и ацетата витамина A, перемешивают в течение ночи и приливают н-гептан.

Выпавшие кристаллы ТФФ-соли витамина A отделяют, промывают гептаном и высушивают в токе азота. Выход ТФФ-соли витамина A составляет 84% от теории.

УФ-спектр: 336 нм (750), изопропанол.

Недостатком способа является низкий выход конечного продукта, использование трудноразделимых для повторного использования растворителей, что связано с необходимостью высаливания и фильтрации кристаллического продукта, а также большая продолжительность процесса.

Наиболее близким по технической сущности к достигаемому эффекту является способ синтеза сульфоната ретинилтрифенилфосфония, описанный в [5], пример 3.

Согласно прототипа, смесь эквимольных количеств трифенилфосфина, ацетата витамина A и п-толуолсульфокислоты в метаноле перемешивают 15 ч при комнатной температуре, после чего - 2 ч при 40^oC. После отгонки растворителя массу растирают 4 раза с абсолютным эфиром, эфирный слой удаляют, а остаток высушивают. Получили п-толуолсульфонат ретинилтрифенилфосфония, у которого коэффициент удельного поглощения значительно ниже, чем для чистого продукта [4] E^1%_1см = 750. Это свидетельствует о том, что чистота полученного продукта равна - 85,3% (640/750 · 100), а выход составляет 76,4%. Это можно объяснить тем, что при одновременном введении в реакционную среду всех реагентов в условиях прототипа возможны температурные скачки и протекание побочных процессов: - деструкция витамина A под действием кислоты; - образование продуктов взаимодействия кислоты с органическим растворителем и др.

Недостатком прототипа является необходимость выделения из реакционной массы целевого продукта в кристаллическом виде с целью его очистки, сравнительно низкие выход и качество целевого продукта, трудоемкость процесса его выделения и использование труднорегенерируемых для повторного использования растворителей.

Целью изобретения является получение соли ретинилтрифенилфосфония высокого качества, пригодной для ее дальнейшего использования без выделения из реакционной массы, с одновременным повышением ее выхода, упрощением технологического процесса и сокращением его продолжительности.

Поставленная цель достигается предлагаемым способом, заключающимся в том, что соли ретинилтрифенилфосфония получают путем медленного прибавления к трифенилфосфину в органическом растворителе донора протонов /серной или п-толуолсульфокислоты/ при комнатной температуре, а затем в реакционную смесь вводят ацетат витамина A и конденсацию последнего с образовавшейся солью трифенилфосфония ведут при температуре 25-50^oC.

Нагрев реакционной массы до 25-50^oC можно проводить до или после прибавления витамина A ацетата в реакционную массу. В качестве среды для получения соли ретинилтрифенилфосфония можно использовать индивидуальные растворители: спирты C₁-C₄-или эфиры (этилацетат, этилформиат) или хлорсодержащие растворители (хлористый метилен, хлороформ, дихлорэтан) или смесь спиртов C₁-C₄, или смесь одного из спиртов C₁-C₄-и эфира, или смесь одного из спиртов C₁-C₄ и хлорсодержащего растворителя.

Медленный слив кислоты к трифенилфосфину при комнатной температуре обеспечивает более полное образование соли трифенилфосфина, исключает температурные скачки и взаимодействие кислоты с органическим растворителем.

Введение витамина A в реакционную массу с солью трифенилфосфония, не содержащую свободной кислоты, предохраняет витамин A от деструкции в условиях кратковременного нагрева реагентов до 25 - 50^oC.

Совокупность этих отличительных признаков способствует повышению качества готового продукта, пригодного без его выделения и дополнительной очистки к непосредственному применению в синтезе β-каротина или красителей.

Образование трифенилфосфониевой соли витамина A при заявленном интервала температур 25 - 50^oC (лучше 40 ± 5^oC) завершается за 1-5 ч в зависимости от использованных растворителей (см. табл. 1), что подтверждается как тонкослойной хроматографией по отсутствию исходных реагентов, так и СФ-методом контроля.

Снижение температуры ниже 25^oC замедляет процесс, при этом увеличивается количество примесей, что сказывается на качестве продукта (см. табл. 1, примеры 21; 22). Повышение температуры выше 50^oC ускоряет процесс, однако при этом ускоряется процесс разложения как витамина A, так и его ТФФ-соли: реакционная масса темнеет, качество готового продукта снижается (см. табл.1, примеры 23 и 24).

Быстрый слив кислоты при образовании соли трифенилфосфина приводит к неконтролируемому росту температуры реакционной массы, что сопровождается побочными процессами и в конечном результате приводит к снижению выхода и качества целевого продукта (табл. 1, пример 25).

Одновременное смешивание всех реагентов (кислоты, трифенилфосфина и ацетата витамина A) аналогично способу прототипа приводит к температурным скачкам, деструкции реагентов и снижению выхода и качества целевого продукта (табл. 1, пример 26).

В результате проведенных исследований нами показано, что кроме метилового спирта, используемого по прототипу [5] для синтеза соли ретинилтрифенилфосфина, пригодны спирты C₂-C₄ или другие индивидуальные растворители (см. табл. 1, примеры 2, 3, 6, 7-10, 17), а также смеси растворителей - спиртов C₁-C₄ (табл.1 примеры 4, 5, 16, 18-20), смесей спирта C₁-C₄ и хлорсодержащего растворителя (примеры 11-14), смесей спирта C₁-C₄ и эфира (примеры 15, 19) с получением высокого выхода и качества целевого продукта.

Аналогичные результаты получены и для смесей хлористого метилена и спиртов C₁-C₄, дихлорэтана и спиртов C₁-C₄, этилформиата и спиртов C₁-C₄, этилацетата и спиртов C₁-C₄.

Соотношение реагентов (витамина A, трифенилфосфина, серной кислоты) в заявляемом способе зависит от качества витамина A: для фармакопейного (перекристаллизованного, перегнанного) продукта реагенты берутся в эквимольных количествах; для технического витамина A берут избыток трифенилфосфина и серной кислоты 1:1,05 - 1,12:1,07 - 1,15, зависящие от процентного содержания витамина A, наличия в нем ретроформы, ангидровитамина (см. табл. 1 примеры 18-20). В таких случаях выход ТФФ-соли витамина A превышал 100% за счет превращения в ТФФ-соль ретро- и ангидровитамина, присутствующих в техническом продукте, что наблюдается и в примере 2 источника [5].

Таким образом, отличительные признаки заявляемого способа: порядок смещения реагентов, скорость слива кислоты к трифенилфосфину при комнатной температуре, последующее введение витамина A в реакционную смесь с образовавшейся солью трифенилфосфина, в которой отсутствует свободная кислота, - являются новыми и обеспечивают достижение положительного эффекта - повышение выхода и качества соли ретинилтрифенилфосфония, что дает возможность использовать полученную ТФФ-соль без выделения в синтезе β--каротина или красителей. Это, в свою очередь, упрощает технологический процесс и сокращает его продолжительность.

Способ осуществляют следующим образом.

В реактор загружают органический растворитель и трифенилфосфин, перемешивают и медленно при комнатной температуре добавляют донор протонов (серную кислоту или п-толуолсульфокислоту), после чего добавляют витамин A-ацетат и подогревают до 25-50^oC в токе азота. Реакционную массу можно подогревать до уксусной температуры и перед добавлением витамина A-ацетата. Реакционную массу перемешивают 1-5 ч в зависимости от используемого растворителя, после чего анализируют пробу тонкослойной хроматографией на отсутствие исходных реагентов и СФ-методом (определяем E^1%_1см ). Полученный раствор соли трифенилфосфония используют в синтезе β-каротина.

Сущность изобретения иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1. В реактор загружают 30 мл метилового спирта, 5,25 г (0,02 моля) трифенилфосфина и медленно при перемешивании и комнатной температуре прикапывают 1,96 г (0,02 моля) серной кислоты. По окончании слива серной кислоты реакционную массу проверяют на наличие свободной кислоты по реакции образования карбоаниона ацетата витамина A сине-фиолетового цвета (капельный метод). При отсутствии свободной кислоты в реактор прибавляют 6 ,57 г (0,02 моль) ацетата витамина A, подогревают реакционную массу до 38 - 40^oC в токе азота, выдерживают при этой температуре и перемешивании 2 ч, после чего анализируют пробу методом тонкослойной хроматографии на отсутствие исходных реагентов и СФ-методом для определения качества и %-ного содержания ретинилтрифенилфосфония гидросульфата.

Получают 38,11 г метанольного раствора ТФФ-соли витамина A с содержанием основного вещества 31,0% (СФ-метод), что соответствует 93,8% выходу на загруженный ацетат витамина A.

ТСХ: Rf 0,01; силуфол УФ-254. Система - гексан-диэтиловый эфир 9:1.

Отсутствуют - ацетат витамина A (Rf = 0,40) и трифенилфосфин (Rf = 0,50).

Анализ высушенной пробы E^1%_1см = 718,5, что соответствует 95,8% - содержанию.

T_пл. 193-194^oC. После перекристаллизации из ацетона T_пл 194-195^oC. УФ-спектр: 336 (750) изопропиловый спирт.

Пример 2. Проводят аналогично примеру 1, только в качестве среды используют этиловый спирт, а подогрев реакционной массы проводят перед прибавлением витамина A. Время выдержки при образовании ТФФ-соли витамина A - 4 ч при температуре 38-42^oC. Выход - 94,5%, качество - 92,4%.

Пример 3. Проводят аналогично примеру 1, только в качестве среды используют изопропанол. Время выдержки при образовании сульфата трифенилфосфина - 30 мин, при образовании ТФФ-соли витамина A - 5 ч при температуре 37-38^oC. Выход - 91,4%, качество - 96,1%.

Пример 4. Проводят аналогично примеру 1, только в качестве среды используют смесь метанол - изопропанол в соотношении 1:2. Время выдержки при образовании ТФФ-соли витамина A - 3 ч при температуре 38-40^oC. Выход 96,8%, качество - 96,7%.

Пример 5. Проводят аналогично примеру 1, только в качестве среды используют смесь метанол-этанол в соотношении 1: 2. Время выдержки - 3 ч при температуре 40-45^oC. Выход 95,4%, качество - 94,9%.

Пример 6. Проводят аналогично примеру 1, только в качестве среды используют этилацетат. Время выдержки при образовании ТФФ-соли витамина A - 2 ч при температуре 38-40^oC. Выход 96,3%, качество - 97,1%.

Пример 7. Проводят аналогично примеру 1, только в качестве среды используют хлороформ. Время выдержки при образовании ТФФ-соли витамина A - 1 ч при температуре 36-38^oC. Выход 93,8%, качество - 95,8%.

Пример 8. Проводят аналогично примеру, 1 только в качестве среды используют хлороформ. Время выдержки при образовании ТФФ-соли витамина A - 2 ч при температуре 36-40^oC. Выход 96%, качество - 96,5%.

Пример 9. Проводят аналогично примеру 1, только в качестве среды используют хлористый метилен. Время выдержки при образовании ТФФ-соли витамина A - 2,5 ч при температуре 37-39^oC. Выход 94,9%, качество - 97%.

Пример 10. Проводят аналогично примеру 1, только в качестве среды используют хлористый метилен. Время выдержки при образовании ТФФ-соли витамина A - 1,5 ч при температуре 25-30^oC. Выход 93,8%, качество - 95,8%.

Пример 11. Проводят аналогично примеру 1, только в качестве среды используют смесь хлороформа и метанола в соотношении 1:2, а подогрев реакционной массы до 38- 40^oC проводят перед прибавлением витамина A. Время выдержки при образовании ТФФ-соли витамина A - 2,5 ч при 38-40^oC. Выход 92,9%, качество - 94,9%.

Пример 12. Проводят аналогично примеру 1, только в качестве кислоты используют п-толуолсульфокислоту, а в качестве среды используют смесь хлороформа и этанола в соотношении 1:2. Время выдержки при образовании ТФФ-соли витамина A - 3,5 ч при 38-40^oC. Выход 91,7%, качество - 93,8%.

Пример 13. Проводят аналогично примеру 1, только в качестве среды используют смесь хлороформа и изопропанола в соотношении 1:1. Время выдержки при образовании ТФФ-соли витамина A - 3 ч при 38-40^oC. Выход 94,3%, качество - 96,4%.

Пример 14. Проводят аналогично примеру 1, только в качестве среды используют смесь хлороформ-изобутанол в соотношении 1:1. Время выдержки при образовании ТФФ-соли витамина A - 3 ч при 45-50^oC. Выход 95,1%, качество - 94,3%.

Пример 15. Проводят аналогично примеру 1, только в качестве среды используют смесь этилацетат - метанол в соотношении 1:1. Время выдержки при образовании ТФФ-соли витамина A - 2,5 ч при 35-36^oC. Выход 96%, качество - 95,0%.

Пример 16. Проводят аналогично примеру 1, только в качестве среды используют изобутанол - метанол в соотношении 1:1. Время выдержки при образовании ТФФ-соли витамина A - 3 ч при 38-40^oC. Выход 96,1%, качество - 94,8%.

Пример 17. Проводят аналогично примеру 1, только в качестве среды используют этилформиат. Время выдержки при образовании ТФФ-соли витамина A - 3,5 ч при 35-37^oC. Выход 95,2%, качество - 96,0%.

Пример 18. Проводят аналогично примеру 1, только в качестве среды используют изобутанол - метанол в соотношении 2:1, а реагенты - трифенилфосфин - серная кислота - технический витамин A-ацетат 88,4% - содержания, содержание ретроформы - 6,3% взяты в соотношении 1,10 : 1,14 : 1. Время выдержки при образовании ТФФ-соли витамина A - 1,5 ч при 38-40^oC. Выход 107,2%, качество - 93,4%.

Пример 19. Проводят аналогично примеру 1, только в качестве среды используют смесь этилацетат - метанол в соотношении 1:1, а реагенты трифенилфосфин - серная кислота - технический витамин A (88,4% - содержания, содержание ретроформы 6,3%) взяты в соотношении 1,10 : 1,14 : 1. Время выдержки при образовании ТФФ-соли витамина A - 2,5 ч при 38-40^oC. Выход 106,1%, качество - 94,3%.

Пример 20. Проводят аналогично примеру 1, только в качестве среды используют смесь изобутанола и метанола в соотношении 1:1, а реагенты трифенилфосфин - серная кислота - технический витамин (70% - содержания, содержание ретроформы 6,9%) взяты в соотношении 1,12 : 1,15 : 1. Время выдержки при образовании ТФФ-соли витамина A - 3 ч при 38-39^oC. Выход 105,2%, качество - 94,8%.

Примеры 21 - 27 проведены в условиях, отличных от формулы изобретения.

Пример 21. В реактор загружают 30 мл метилового спирта; 5,25 г (0,02 моля) трифенилфосфина и медленно приливают при перемешивании и комнатной температуре 1,96 г (0,02 моля) серной кислоты. Анализируют как в примере 1 и вносят 6,57 г (0,02 моля) ацетата витамина A, после чего выдерживают массу при 18 - 20^oC в течение 18 ч, контролируя конец процесса методом ТСХ (по отсутствию исходных реагентов). Получают 38,12 г метанольного раствора ТФФ-соли витамина A с содержанием основного вещества 28,43% (СФ-метод), что соответствует выходу 86,2% на загруженный ацетат витамина A. Качество ТФФ-соли витамина A в высушенной пробе - 90,2%.

Пример 22. Проводят аналогично примеру 21, только в качестве среды используют смесь метанол-изопропанол в соотношении 1:2, поддерживая температуру ТФФ-соли 15^oC в течение 18 ч. Выход 88%, качество ТФФ-соли витамина A - 88,2%.

Пример 23. В качестве среды используют смесь метанол-изопропанол в соотношении 1:2. Получение сульфата трифенилфосфина проводят аналогично примеру 1, во время выдержки при образовании ТФФ-соли витамина A - массу подогревают до температуры 52 - 54^oC. Выход 84,0%, качество 90%.

Пример 24. В качестве среды используют хлороформ. Получение сульфата трифенилфосфина проводят аналогично примеру 1. Образование ТФФ-соли витамина A - проводят при 52-54^oC. Выход 84,4%, качество 86%.

Пример 25. В качестве среды используют изопропанол. При получение сульфата трифенилфосфина серную кислоту сливают быстро. Далее процесс проводят аналогично примеру 1. Выход 86,2%, качество 90,9%.

Пример 26. Смешивают одновременно в метаноле трифенилфосфин, п-толуолсульфокислоту и ацетат витамина A. Массу перемешивают и выдерживают 3 ч при 38 - 40^oC, анализируют на отсутствие исходных реагентов. На пластинке силуфола отмечаются продукты деструкции витамина A (размытые пятна). Выход - 79,8%, качество - 84,7%.

Результаты всех примеров сведены в табл. 1.

В табл. 2 приведены результаты опытов по синтезу β- каротина из растворов ТФФ-соли витамина A, полученных по заявленному способу в различных растворителях или их смесях (опыты 1-10).

В опыте 11 приведен синтез β-каротина из раствора п-толуолсульфоната ретинилтрифенилфосфония, полученного в условиях прототипа (пример 26). Выход технического и фармакопейного β-каротина ниже, чем в заявляемом способе, а его качество не удовлетворяет современным требованиям фармакопеи.

Таким образом, новые условия проведения процесса синтеза соли ретинилтрифенилфосфония позволили сократить продолжительность процесса до 1-5 ч и обеспечили повышение выхода целевого продукта до 96,8% на витамин A и качества до 97,1%, что позволило успешно использовать ее без выделения в синтезе β-каротина.

Использованная литература 1. Патент ФРГ N 1068709, кл. 12 с 25, С 07 С,1960.

2. Патент США N 3466335, кл. 260-606, 1969.

3. Патент ФРГ N 1158505, кл. 12 с 25, С 07 С ,1964.

4. A.Nurrenbach, J.Paust, H.Pommer, Liebigs. Ann.Chem, 1146-1159 (1977).

Патент США N3294844, кл. 260-606. 5, 1966.

Формула изобретения

1. Способ получения солей ретинилтрифенилфосфония из ацетата витамина А, трифенилфосфина и серной или n-толуолсульфокислоты в среде органического растворителя при 25 - 50^oC, отличающийся тем, что к трифенилфосфину в органическом растворителе сначала при комнатной температуре медленно прибавляют серную или n-толуолсульфокислоту, затем в реакционную массу вводят витамин А-ацетат и конденсацию витамина А-ацетата с образовавшейся солью трифенилфосфония ведут при 25 - 50^oC.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что нагрев реакционной массы 25 - 50^oC проводят до или после прибавления витамина А ацетата в реакционную среду.

3. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что в качестве среды для получения соли ретинилтрифенилфосфония используют индивидуальные органические растворители - спирты C₁ - C₄, или эфиры, или хлорсодержащие растворители.

4. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что в качестве среды используют системы органических растворителей - смесь спиртов C₁ - C₄, или смесь одного из спиртов C₁ - C₄ и эфира, или смесь одного из спиртов C₁ - C₄ и хлорсодержащего растворителя.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3