(57)【要約】本発明は、(3R,3'R,6'R)-ルテインを触媒量の酸と反応させ、アンヒドロルテインIIIリッチな、実質的にZ-異性体が形成されないアンヒドロルテインの混合物を得る方法に関する。混合物を、アンヒドロルテインをボラン-アミン錯体(例えば、Me3N.BH3)または他の水素化物ドナーおよび酸と塩素化溶媒、好ましくはジクロロメタン中、周囲温度で反応させることにより(3R)-β-クリプトキサンチンおよび(3R,6'R)-α-クリプトキサンチンを得ることにより、(3R)-β-クリプトキサンチン(主生成物)および(3R,6'R)-α-クリプトキサンチン(副生成物)に変換する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
5%〜7%の(3R,3'R)-ゼアキサンチンを含む(a)(3R,3'R,6'R)-ルテイン(85%総カロテノイド)もしくは(b)精製ルテイン(97%総カロテノイド)または(a)および(b)の混合物を、高温でアンヒドロルテインI、IIおよびIIIの混合物に変換する方法であって、(3R,3'R,6'R)-ルテインを、アルコールまたはアルコール混合物中、触媒量の無機酸水溶液または強有機酸と高温で反応させ、主生成物としてアンヒドロルテインIII、副生成物としてのアンヒドロルテインIおよびII、ならびに回収(3R,3'R)-ゼアキサンチンの混合物を得る工程を含む方法。
【請求項２】
アンヒドロルテイン混合物が、少なくとも80%のアンヒドロルテインIIIを含む、請求項1記載の方法。
【請求項３】
アンヒドロルテインIIIが、Z-アンヒドロルテインIIIを実質的に含まない、請求項2記載の方法。
【請求項４】
アルコールが、エタノール、1-プロパノール、2-プロパノール、1-ブタノール、2-ブタノール、イソブチルアルコール、tert-ブチルアルコール、1-ペンタノール(n-アミルアルコール)、2-ペンタノール、n-ヘキシルアルコール、n-オクチルアルコール、エチレングリコール、およびプロピレングリコールからなる群から選択される、請求項1記載の方法。
【請求項５】
無機酸水溶液が、硫酸、塩酸、またはリン酸水溶液であり、強有機酸がトリフルオロ酢酸またはトリクロロ酢酸である、請求項1記載の方法。
【請求項６】
高温が、78℃〜100℃である、請求項1記載の方法。
【請求項７】
高温で、アンヒドロルテインのZ(シス)-異性体に水を添加して、オール-E-アンヒドロルテインIIIリッチなオール-E-アンヒドロルテインに変換する工程をさらに含む、請求項1記載の方法。
【請求項８】
アンヒドロルテインIおよびIIを、高温で、水および酸の存在下、アンヒドロルテインIIIに異性化する工程をさらに含む、請求項1記載の方法。
【請求項９】
アンヒドロルテインの混合物を周囲温度または5℃〜10℃まで冷却し、オール-E-アンヒドロルテインを結晶生成物として沈澱させる工程をさらに含む、請求項1記載の方法。
【請求項１０】
結晶生成物をアルコールまたはアセトンで濾過、洗浄し、約60℃、高真空下で乾燥させる工程をさらに含む、請求項9記載の方法。
【請求項１１】
オール-E-アンヒドロルテインを塩素化溶媒、水素化物ドナーおよび強有機酸と反応させ、オール-E-(3R)-β-クリプトキサンチンおよびオール-E-(3R,6'R)-α-クリプトキサンチンの混合物を得る工程をさらに含む、請求項9記載の方法。
【請求項１２】
アンヒドロルテインの混合物を塩基水溶液または有機塩基で中和し、有機溶媒で抽出し、アルコールから結晶化させる、請求項1記載の方法。
【請求項１３】
有機溶媒が、酢酸エチル、エーテル、または塩素化溶媒である、請求項12記載の方法。
【請求項１４】
5%〜7%の(3R,3'R)-ゼアキサンチンを含む(a)(3R,3'R,6'R)-ルテイン(85%総カロテノイド)もしくは(b)精製ルテイン(97%総カロテノイド)または(a)および(b)の混合物を、ルテイン3'-アルキルエーテルに変換する方法であって、(3R,3'R,6'R)-ルテインをアルコールと触媒量の無機酸水溶液または強有機酸の存在下、高温で反応させ、オール-E(トランス)-ルテイン3'-アルキルエーテルおよび回収(3R,3'R)-ゼアキサンチンを得る工程を含む方法。
【請求項１５】
アルコールが、エタノール、1-プロパノール、2-プロパノール、1-ブタノール、2-ブタノール、イソブチルアルコール、tert-ブチルアルコール、1-ペンタノール(n-アミルアルコール)、2-ペンタノール、n-ヘキシルアルコール、n-オクチルアルコール、エチレングリコール、またはプロピレングリコールである、請求項14記載の方法。
【請求項１６】
無機酸水溶液が、硫酸、塩酸、またはリン酸水溶液であり、該強有機酸がトリフルオロ酢酸またはトリクロロ酢酸である、請求項14記載の方法。
【請求項１７】
高温が45℃〜50℃である、請求項14記載の方法。
【請求項１８】
ルテイン3'-アルキルエーテルをインサイチューでアンヒドロルテイン混合物に変換する工程であって、ルテイン3'-アルキルエーテルを触媒量の無機酸水溶液または強有機酸と、高温、水中で反応させ、主生成物としてアンヒドロルテインIIIを、副生成物としてアンヒドロルテインIおよびIIを得る工程をさらに含む、請求項14記載の方法。
【請求項１９】
無機酸水溶液が、硫酸、塩酸、またはリン酸水溶液であり、強有機酸がトリフルオロ酢酸である、請求項18記載の方法。
【請求項２０】
高温が、78℃以上である、請求項18記載の方法。
【請求項２１】
水を添加することによって78℃以上の高温でのアンヒドロルテインのE/Z(トランス/シス)-異性化を阻止する工程をさらに含む、請求項18記載の方法。
【請求項２２】
アンヒドロルテインIおよびIIを、高温、水の存在下、7〜20時間でアンヒドロルテインIIIに異性化する工程をさらに含む、請求項18記載の方法。
【請求項２３】
アンヒドロルテイン混合物を周囲温度または5℃〜10℃まで冷却し、オール-E-アンヒドロルテインを結晶生成物として沈澱させる工程をさらに含む、請求項18記載の方法。
【請求項２４】
結晶生成物を濾過し、生成物をアルコールまたはアセトンで洗浄し、および生成物を60℃、高真空下で乾燥させる工程をさらに含む、請求項18記載の方法。
【請求項２５】
生成物を塩素化溶媒、水素化物ドナーおよび強有機酸と反応させ、オール-E-(3R)-β-クリプトキサンチンおよびオール-E-(3R,6'R)-α-クリプトキサンチンの混合物を得る工程をさらに含む、請求項24記載の方法。
【請求項２６】
オール-E(トランス)-ルテイン3'-アルキルエーテルを塩基水溶液または有機塩基で中和し、有機溶媒で抽出し、アルコールから結晶化させる、請求項14記載の方法。
【請求項２７】
有機溶媒が、酢酸エチル、エーテルまたは塩素化溶媒である、請求項26記載の方法。
【請求項２８】
オール-E-アンヒドロルテインIIIリッチなオール-E-アンヒドロルテイン混合物を、オール-E-(3R)-β-クリプトキサンチンおよびオール-E-(3R,6'R)-α-クリプトキサンチンの混合物に変換するための方法であって、3-8%の(3R,3R')-ゼアキサンチンを含むアンヒドロルテインを塩素化溶媒中で約1.3当量の水素化物ドナーおよび約3.5-4当量の強有機酸と、周囲温度で約1〜5時間、反応させ、E/Z-(3R)-β-クリプトキサンチン、E/Z-(3R,6'R)-α-クリプトキサンチン、未反応E/Z-アンヒドロルテイン、および回収E/Z-(3R,3R')-ゼアキサンチンの混合物を得る工程を含む方法。
【請求項２９】
水素化物イオンドナーがボラン-トリメチルアミン、ボラン-ジメチルアミン、またはボラン-tert-ブチルアミンである、請求項28記載の方法。
【請求項３０】
水素化物イオンドナーがトリアルキルシランである、請求項28記載の方法。
【請求項３１】
トリアルキルシランがトリエチルシランである、請求項30記載の方法。
【請求項３２】
強有機酸がトリフルオロ酢酸である、請求項28記載の方法。
【請求項３３】
E/Z-(3R)-β-クリプトキサンチン、E/Z-(3R,6'R)-α-クリプトキサンチン、未反応E/Z-アンヒドロルテイン、および回収E/Z-(3R,3R')-ゼアキサンチンの混合物を、アルコール中、78℃〜87℃で加熱し、Z-カロテノイドをそのオール-E-異性体に変換し、オール-E-(3R)-β-クリプトキサンチン、オール-E-(3R,6'R)-α-クリプトキサンチン、未反応オール-E-アンヒドロルテイン、および回収オール-E-(3R,3R')-ゼアキサンチンの混合物を得る工程をさらに含む、請求項28記載の方法。
【請求項３４】
アルコールがエタノール、1-プロパノール、または2-プロパノールである、請求項33記載の方法。
【請求項３５】
オール-E-異性体を塩基水溶液または有機塩基で中和し、水溶液層を除去し、カロテノイドがアルコールから結晶化するまで、減圧下での蒸留により塩素化溶媒を高沸点アルコールで置き換える工程をさらに含む、請求項33記載の方法。
【請求項３６】
カロテノイドを結晶化させ、該カロテノイドを収集し、アセトンまたはアルコールで洗浄し、高真空下、60℃で乾燥させる工程をさらに含む、請求項35記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
発明の分野
本発明は有機化学分野に属する。本発明は5%〜7%(3R,3R')-ゼアキサンチンを含む市販の(3R,3'R,6'R)-ルテインをアルコール中、高温でアンヒドロルテイン(anhydrolutein：ルテインの無水生成物)に変換し、続いて主生成物として(3R)-β-クリプトキサンチンおよび副生成物として(3R,6'R)-α-クリプトキサンチンに変換するための効率のよい方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
関連技術
市販の(3R,3'R,6'R)-ルテインを、強酸および水素化物イオンドナーを用いたアリル脱酸素により1合成工程で、(3R,6'R)-α-クリプトキサンチン、(3R)-β-クリプトキサンチン、ならびに(3R,6'R)-アンヒドロルテインI ((3R,6'R)-3',4'-ジデヒドロ-β,γ-カロテン-3-オール)、(3R,6'R)-2',3'-アンヒドロルテインII ((3R,6'R)-2',3'-ジデヒドロ-β,ε-カロテン-3-オール)、および(3R)-3',4'-アンヒドロルテインIII ((3R)-3',4'-ジデヒドロ-β,β-カロテン-3-オール)の混合物に変換する方法は、米国特許出願第60/220,995号においてKhachikにより記載された。これらカロテノイドの化学構造をスキーム1に示す。
【０００３】
Khachikは他の2工程の方法も記載している。第1の工程では、(3R,3'R,6'R)-ルテインを室温で酸によりアンヒドロルテインI、II、IIIの混合物に変換した。第2の工程では、単離したアンヒドロルテインを強酸および水素化物イオンドナーを用いて(3R,6'R)-α-クリプトキサンチンおよび(3R)-β-クリプトキサンチンに変換した。
【０００４】
Khachikにより記述されているように、周囲温度で、エーテル(テトラヒドロフラン、tert-ブチルメチルエーテル)、塩素化溶媒(ジクロロメタン、クロロホルム、1,2-ジクロロエタン)、アセトン、およびトルエンなどの様々な溶媒中の均質相における(3R,3'R,6'R)-ルテインの酸触媒脱水により、かなりの量のアンヒドロルテインのZ(シス)-異性体が形成される。さらに、'995出願において開示されている条件下では、アンヒドロルテインIが主生成物であり、アンヒドロルテインIIおよびIIが副生成物である。アンヒドロルテインIIIはイオン水素化工程の(3R)-β-クリプトキサンチンの前駆体であり、このカロテノイドがアンヒドロルテインIおよびIIに対し高濃度であることが好ましい。そのため、アンヒドロルテインIIIを主生成物として製造することができ、同時にアンヒドロルテインのE/Z(トランス/シス)-異性化を著しく減少させる(3R,3'R,6'R)-ルテインの脱水のための改良手順が必要である。そのような手順はまた、高濃度のアンヒドロルテインIIIを有するアンヒドロルテイン混合物を、高濃度のオール-E-(3R)-β-クリプトキサンチンを有するオール-E-クリプトキサンチン混合物に変換することができることを実証しなければならない。(3R)-β-クリプトキサンチンはビタミンAの前駆体であるので、最終生成物中のこのカロテノイドの濃度がより高いことが望ましい。
スキーム1
(3R,3'R,6'R)-ルテイン、(3R,3'R)-ゼアキサンチン、アンヒドロルテインI、II、III、(3R,6'R)-α-クリプトキサンチン、および(3R)-β-クリプトキサンチンの化学的構造  カロテノイドに対する俗称および正確な系統名をそれらの構造の下に示す
2005517000.tif 000002
【発明の開示】
【０００５】
発明の概要
最終生成物中の(3R,6'R)-α-クリプトキサンチンに対して(3R)-β-クリプトキサンチンの収率を実質的に増加させ、同時に、得られるカロテノイドの有意のE/Z(トランス/シス)-異性化を阻止するために、(3R,3'R,6'R)-ルテインを最初に、触媒量の酸(例えば、硫酸、塩酸)の存在下、アルコール(例えば、エタノール、1-プロパノール、2-プロパノール、1-ブタノール、2-ブタノール、イソブチルアルコール、tert-ブチルアルコール、1-ペンタノール(n-アミルアルコール)、2-ペンタノール、n-ヘキシルアルコール、n-オクチルアルコール、エチレングリコール、プロピレングリコール)中、78℃〜87℃で脱水させ、主生成物としてアンヒドロルテインIおよび副生成物としてアンヒドロルテインIIおよびIIIの混合物を得る。加熱を続けると、アンヒドロルテインIは徐々に78℃〜87℃で異性化を受けアンヒドロルテインIIIとなる。しかしながら、この工程中に、かなりの量のアンヒドロルテインのZ(シス)-異性体が形成される。アンヒドロルテインのZ(シス)-異性体をオール-E(トランス)-異性体に戻すために、生成物は実質的にアンヒドロルテインのオール-E(トランス)-異性体を含むまで水を添加し、78℃〜87℃での加熱を続ける。アンヒドロルテインIIIはイオン水素化工程に(3R)-β-クリプトキサンチンの前駆体として機能する。
【０００６】
別の工程では、(3R,3'R,6'R)-ルテインは、45℃〜50℃で、触媒量の酸の存在下、溶媒として使用されるアルコールと反応することができ、ルテインの対応する3'-アルキルエーテルが得られる(スキーム2)。温度を50℃未満で維持しているので、ルテイン3'-アルキルエーテルはアンヒドロルテインが得られる酸触媒脱離を受けず、同時にE(トランス)/Z(シス)-異性化もまた抑制される。その後、水および追加の酸を混合物に添加し、温度を78℃〜87℃まで上昇させ、ルテイン3'-アルキルエーテルをアンヒドロルテインI、IIおよびIIIの混合物に定量的に変換する。この変換反応の初めに、再びアンヒドロルテインIが主生成物となり、アンヒドロルテインIIおよびIIIが副生成物となる。78℃〜87℃で加熱し続けると、アンヒドロルテインIおよびIIがアルコールの性質により、7〜20時間以内にアンヒドロルテインIIIに異性化される(スキーム2)。
【０００７】
両方の方法により調製したアンヒドロルテインは濾過により簡単に除去することができ、その後、精製して、または精製無しでイオン水素化を受けることができる。この工程では、主生成物としてアンヒドロルテインIIIを含む(3R,3'R,6'R)-ルテインの脱水生成物を強酸および水素化物イオンドナーにより処理すると、(3R)-β-クリプトキサンチン(主生成物)および(3R,6'R)-α-クリプトキサンチン(副生成物)のオール-E(トランス)-およびZ-異性体混合物が優れた収率で生成する。オール-E(トランス)-アンヒドロルテインの調製において記述されている同じ戦略を用いて、(E/Z)-クリプトキサンチンの混合物をアルコール中、78℃〜87℃で加熱すると、(3R)-β-クリプトキサンチンおよび(3R,6'R)-α-クリプトキサンチンのZ(シス)異性体がそのオール-E(トランス)化合物に戻る。この手順により形成された生成物は有意のE/Z(トランス/シス)-異性体を含まず、90%より多くのアンヒドロルテインがオール-E-(3R)-β-クリプトキサンチンおよびオール-E-α-クリプトキサンチンに変換される。
【０００８】
好ましい態様では、本発明は5%〜7%の(3R,3'R)-ゼアキサンチンを含む(a)(3R,3'R,6'R)-ルテイン(85%総カロテノイド)もしくは(b)精製ルテイン(97%総カロテノイド)または(a)および(b)の混合物を、高温でアンヒドロルテインI、IIおよびIIIの混合物に変換する方法であって、(3R,3'R,6'R)-ルテインをアルコールまたはアルコール混合物中、触媒量の無機酸水溶液または強有機酸と高温で反応させ、主生成物としてのアンヒドロルテインI、副生成物としてのアンヒドロルテインIIおよびIII、ならびに回収(3R,3'R)-ゼアキサンチンの混合物を得る工程を含む方法に関する。この方法によれば、少なくとも80%のアンヒドロルテインIIIを含み、かつ実質的にZ-アンヒドロルテインIIIを含まないアンヒドロルテイン混合物を得ることができる。
【０００９】
別の態様では、本発明は(a)5%〜7%の(3R,3'R)-ゼアキサンチンを含む(3R,3'R,6'R)-ルテイン(85%総カロテノイド)もしくは(b)精製ルテイン(97%総カロテノイド)または(a)および(b)の混合物を、ルテイン3'-アルキルエーテルに変換するための方法であって、(3R,3'R,6'R)-ルテインを触媒量の無機酸水溶液または強有機酸の存在下、アルコールと高温で反応させ、オール-E(トランス)-ルテイン3'-アルキルエーテルおよび回収(3R,3'R)-ゼアキサンチンを得る工程を含む方法に関する。
【００１０】
別の態様では、本発明は、オール-E-アンヒドロルテインIIIリッチなオール-E-アンヒドロルテイン混合物をオール-E-(3R)-β-クリプトキサンチンおよびオール-E-(3R,6'R)-α-クリプトキサンチンの混合物に変換するための方法であって、3%〜8%(3R,3'R)-ゼアキサンチンを含むアンヒドロルテインを塩素化溶剤中、約1.3当量の水素化物ドナーおよび約3.5〜4当量の強有機酸と、周囲温度で約1〜5時間反応させ、E/Z-(3R)-β-クリプトキサンチン、E/Z-(3R,6'R)-α-クリプトキサンチン、未反応E/Zアンヒドロルテイン、および回収E/Z-(3R,3'R)-ゼアキサンチンの混合物を得る工程を含む方法に関する。
スキーム2
(3R,3'R,6'R)-ルテインをアルコール中、高温で酸触媒脱水し、続くアンヒドロルテインをイオン水素化による、(3R)-β-クリプトキサンチン(主生成物)および(3R,6'R)-α-クリプトキサンチン(副生成物)の2段階製造法
2005517000.tif 000003
【００１１】
発明の詳細な説明
本発明の1つの態様では、市販の(3R,3'R,6'R)-ルテイン(5%〜7%の(3R,3R')-ゼアキサンチンを含む)は、溶媒として使用されるアルコールと、触媒量の酸の存在下、45℃〜50℃で反応し、対応するルテイン3'-アルキルエーテルが得られる(スキーム2)。酸触媒脱水反応の初めに、(3R,3'R,6'R)-ルテインはアルコールに溶解した懸濁液として存在する。しかしながら、対応するルテイン3'-アルキルエーテルが形成されると直ちに、均一な溶液が得られる。溶液の温度を50℃より高くすると、上昇させると、ルテイン3'-アルキルエーテルからのアルコールの酸触媒除去によりアンヒドロルテインIが主生成物、アンヒドロルテインIIおよびIIIが副生成物であるアンヒドロルテインの混合物が得られる。さらにこの溶液を78℃〜87℃まで加熱すると、アンヒドロルテインIおよびIIが酸触媒異性化されアンヒドロルテインIIIが得られる。この均質溶液中では、異性化はまた、かなりの量のZ(シス)-アンヒドロルテインの形成を伴う。これらのZ(シス)-アンヒドロルテインを、78℃〜87℃に加熱すると、水の存在下において不均質系でオール-E-異性体に変換される。
【００１２】
別の態様では、ルテイン3'-アルキルエーテルを50℃未満で形成し、水を添加してルテイン3'-アルキルエーテルの溶解度を低下させる。追加量の酸を添加し、反応温度を約78℃〜87℃まで上昇させると、対応するアルコールの損失により(3R,3'R,6'R)-ルテインの脱水生成物が形成される。これらの条件下では、アンヒドロルテインIが主生成物として形成され、アンヒドロルテインIIおよびIIIが副生成物である。78℃〜87℃の高温で7〜20時間まで加熱し続けると、アンヒドロルテインIおよびIIが徐々に異性化を受け、アンヒドロルテインIIIが形成される。高温ではこれらのカロテノイドのE/Z(トランス/シス)異性化は実質的には起こらない。反応の初めに水を添加すると、(3R,3'R,6'R)-ルテインの脱水が完了するまで進まず、(3R,3'R,6'R)-ルテインおよび(3R,3'S,6'R)-ルテイン(3'-エピルテイン)のエピマー混合物が得られる。
【００１３】
本発明の別の態様では、上記方法の組み合わせを使用して反応時間を減少させる。このアプローチでは、かなりの量のアンヒドロルテインIIIが78℃〜87℃で調製され、その後、水(方法1)、続いて水と追加量の酸が添加され、加熱が続けられると、アンヒドロルテインIおよびIIがアンヒドロルテインIIIに完全に変換される(方法2)。
【００１４】
アルコールの性質および沸点、加熱の長さ、ならびに酸濃度により、アンヒドロルテインIIIのアンヒドロルテインIおよびIIに対する相対比率は、前に記述した方法により容易に操作することができる。これらの工程中では、アンヒドロルテインIおよびIIは完全にはアンヒドロルテインIIIに異性化されない。例えば、1-プロパノールをアルコールとして使用し反応混合物を87℃〜87℃で20時間、方法2により加熱すると、アンヒドロルテインの相対分布は、アンヒドロルテインIII(84%)、アンヒドロルテインI(10%)、およびアンヒドロルテインII(6%)である。本発明はさらに、高濃度のアンヒドロルテインIIIを有するアンヒドロルテインの混合物を、高濃度の(オール-E、3R)-β-クリプトキサンチンを有するオール-E-クリプトキサンチンの混合物に変換することができることを実証する。
【００１５】
第2の段階では、(3R,3'R,6'R)-ルテインの脱水生成物は周囲温度で強酸および水素化物イオンドナーによるイオン水素化を受け、主生成物として(3R)-β-クリプトキサンチンおよび副生成物として(3R,6R')-α-クリプトキサンチンがそれぞれ得られる。この工程は、濾過により水およびアルコールを除去した後粗生成物を用いて実施することができ、またはアンヒドロルテインを最初に分離、精製し、その後イオン水素化することができる。
【００１６】
これらの反応で使用した市販の(3R,3'R,6'R)-ルテインは、マリーゴールドの花の抽出物から単離してもよく、約5%〜7%の(3R,3'R)-ゼアキサンチンを含んでもよい。(3R,3'R)-ゼアキサンチンは酸または水素化物イオンドナー/酸とは反応しないので、このカロテノイドは最終生成物中で回収できる。
【００１７】
試薬および開始材料
本発明の開始材料として2つの型の(3R,3'R,6'R)-ルテインを使用してもよい：1)約85%の総カロテノイド純度を有する市販の(3R,3'R,6'R)-ルテインおよび2)国際公開公報第99/20587号において記述された方法による97%を超える総カロテノイド純度を有する結晶ルテイン。どちらの開始材料もマリーゴールドの花の粗鹸化抽出物から調製され、約5%〜7%の(3R,3'R)-ゼアキサンチンを含む。これら2つの開始剤の混合物を使用してもよい。
【００１８】
(3R,3'R,6'R)-ルテインおよびいくつかの少量のカロテノイドを含むマリーゴールドの花の粗鹸化抽出物は、国際公開公報第99/20587号において記述された方法により調製してもよい。約5%〜7%のゼアキサンチンを含む(3R,3'R,6'R)-ルテイン(97%総カロテノイド純度)はまた、この手順によりこの抽出物から精製してもよい。市販の(3R,3'R,6'R)-ルテイン(85%総カロテノイド)はケミンインダストリー(Kemin Industries)(Des Moines, Iowa)から入手してもよい。本発明において使用する試薬は全て市販されており(Aldrich Chemical Co.、Milwakee, WI)、さらに精製せずに使用する。85%および97%ルテインのカロテノイド組成を表1に示す。
【００１９】
（表１）マリーゴールドの花から単離した85%および97%(3R,3'R,6'R)-ルテインのカロテノイド組成
2005517000.tif 000004
a 合計85%および97%ルテインは有意の量のZ(シス)-ルテインを含まなかった。
【００２０】
方法1による高温での(3R,3'R,6'R)-ルテインのアンヒドロルテインへの酸触媒脱水  
典型的な実験では、30mlのアルコールに溶解した85%の市販の(3R,3'R,6'R)-ルテイン(85%純度の1.0g、0.85g、1.49mmol)の懸濁液を0.2〜0.8mlの50%硫酸/水(v/v)で処理する。混合物を高温まで加熱する。混合物を約78℃〜87℃の高温で0.5〜4時間、加熱する。アルコールの性質および加熱の長さにより、(3R,3'R,6'R)-ルテインは、E/Z(トランス/シス)-アンヒドロルテインIIIが主生成物であるE/Z(トランス/シス)-アンヒドロルテインの混合物に変換される。水(40ml)を添加し、アンヒドロルテインのZ-異性体をオール-E-異性体に変換し、混合物が平衡に達するまで、約78℃〜100℃の高温で加熱を続ける。この異性化はHPLC法により追跡することができる。HPLC法は以前に、Khachikら、J. Chrom. Biomed. Appl.、670:219-233(1995)により記述されている。事実上、全てのアルコールまたはその組み合わせを何の制限もなく使用することができる。これらのアルコールとしては、エタノール、1-プロパノール、2-プロパノール、1-ブタノール、2-ブタノール、イソブチルアルコール、tert-ブチルアルコール、1-ペンタノール(n-アミルアルコール)、2-ペンタノール、n-ヘキシルアルコール、o-オクチルアルコール、エチレングリコール、プロピレングリコールが挙げられる。これらのアルコールのうちのいくつかは水と共沸混合物を形成し、その結果、ほとんどの場合、溶液の沸点は78℃〜100℃の範囲である。酸は硫酸、塩酸、リン酸などすることができる。トリフルオロ酢酸などの強有機酸もまた、使用してもよい。この反応中に形成される少量のアンヒドロルテインのZ-異性体は、このカロテノイドの(3R,6'R)-β-クリプトキサンチンおよび(3R)-α-クリプトキサンチンへの変換前に、生成物のアルコール水溶液を単純に濾過することにより、またはアンヒドロルテインの単離および結晶化により除去することができる。様々なアルコール中での(3R,3'R,6'R)-ルテインのアンヒドロルテインIIIへの酸触媒脱水反応のいくつかをまとめたものを表2に示す。
【００２１】
（表２）方法1による様々なアルコール中での硫酸による(3R,3'R,6'R)-ルテイン(5%〜7%の(3R,3'R)-ゼアキサンチンを含む)の酸触媒脱水の生成物
2005517000.tif 000005
a ルテインをE/Z-アンヒドロルテインに変換するために必要とされる時間を示す；E/Z-アンヒドロルテインをオール-E-アンヒドロルテインに変換するには還流下さらに4〜5時間加熱する必要がある。
b 全ての場合において、78℃〜87℃で50%H2SO4/H2O(v/v)を最初に添加し、かなりの量のE/ZアンヒドロルテインIIIが形成された後、水(40ml)を添加した。
【００２２】
(3R,3'R,6'R)-ルテインのアンヒドロルテインへの酸触媒脱水の進行工程(work-up)は以下の通りである。反応混合物を周囲温度以下、好ましくは約5℃〜10℃の範囲まで冷却し、固体を濾過により収集する。固体を少量のアルコール(例えば、エタノール)で洗浄し、次の工程の(3R,6'R)-β-クリプトキサンチンおよび(3R)-α-クリプトキサンチンの調製に直接使用する。
【００２３】
より綿密な進行工程は、(3R,6'R)-β-クリプトキサンチンおよび(3R)-α-クリプトキサンチンへの変換前のアンヒドロルテインの単離および精製により構成される。本方法によれば、アンヒドロルテインの粗混合物を水酸化カリウムまたは水酸化ナトリウムなどの無機塩基水溶液で中和し、生成物を水と混和可能な有機溶媒(酢酸エチル、tert-ブチルメチルエーテル、ジクロロメタン、1,2-ジクロロエタン)に溶解する。有機層を水で洗浄することにより塩基を除去した後、溶媒を蒸発させ、アンヒドロルテインをアルコールから結晶化する。
【００２４】
そのため、本発明は(3R,3'R,6'R)-ルテインを触媒量の酸と反応させアンヒドロルテインの混合物を得る方法であって、(3R,3'R,6'R)-ルテインを、触媒量の酸の存在下、溶媒としても使用されるアルコールと、周囲温度以上、好ましくは78℃〜87℃で、生成物がE/Z-アンヒドロルテインIIIリッチとなるまで反応させ、水を添加し、さらにこの温度で、アンヒドロルテインのZ-異性体がほとんどオール-E-対応物に変換されるまで加熱する工程を含む方法に関する。好ましい態様では、反応は、  
a)5%〜7%の(3R,3'R)-ゼアキサンチンを含む市販の(3R,3'R,6'R)-ルテインを適当な量(約3ml/100mgルテイン)のアルコール中に懸濁させ、触媒量の酸水溶液(例えば、1gのルテインあたり0.2〜0.8mlの50%H2SO4/H2O(v/v))を添加し混合物を得る工程；  
b)混合物を78℃〜87℃で約0.5〜4時間撹拌し、アンヒドロルテインIIIリッチなアンヒドロルテイン混合物を得る工程；  
c)必要であれば、水(例えば、1gのルテインあたり約40ml)および追加の酸水溶液(例えば、1gのルテインあたり0.4〜0.8mlの50%H2SO4/H2O(v/v))を添加し、混合物を78℃〜87℃で加熱し、オール-E-アンヒドロルテインIIIが主生成物であるオール-E-アンヒドロルテイン混合物を得る工程；
d)生成物を周囲温度以下、好ましくは約5℃〜10℃に冷却し、アンヒドロルテインの結晶混合物を得る工程；ならびに
e)結晶をアルコールまたはアセトンにより濾過および洗浄し、結晶を収集し、アンヒドロルテインの粗混合物を、さらに精製せずに、次の工程で(3R)-β-クリプトキサンチンおよび(3R,6'R)-α-クリプトキサンチンに直接変換する工程；
を含む。
【００２５】
また、粗反応混合物を形成させ(worked up)、生成物を結晶化するとアンヒドロルテインの混合物が得られる。好ましい態様では、生成物の進行工程および結晶化は、
塩基を添加し酸を中和し、生成物を水と混和可能な有機溶媒(例えば、酢酸エチル、tert-ブチルエチルエーテル、ジクロロメタン、1,2-ジクロロエタン)に溶解する工程；
有機層を水で洗浄し塩基を除去し、溶媒を蒸発させアンヒドロルテインを含む濃縮残渣を得る工程；
アンヒドロルテインをアルコールから結晶化する工程；ならびに
結晶を、例えば高真空下、約60℃で収集し乾燥する工程；
を含む。
【００２６】
方法2による高温での(3R,3'R,6'R)-ルテインのアンヒドロルテインへの酸触媒脱水
典型的な実験では、1-プロパノールなどの30mlのアルコールに溶解した85%の市販の(3R,3'R,6'R)-ルテイン(85%純度の1.0g、0.85g、1.49mmol)を、0.2mlの50%硫酸/水(v/v)で処理し、混合物を約45℃〜50℃の範囲の高温まで1〜2時間、加熱する。少量の濃縮酸を最初に添加する。反応の最初に過剰の水が存在するとルテイン3'-アルキルエーテルの形成が阻害されるからである。アルコールの性質により、(3R,3'R,6'R)-ルテインが1〜2時間以内にその3'-アルキルエーテルに変換される。水(40ml)、その後0.4〜0.8mlの50%硫酸/水(v/v)を添加し、混合物の温度を78℃〜87℃まで上昇させる。アンヒドロルテインIおよびIIの大部分がアンヒドロルテインIIIに変換され、混合物が平衡に達するまで加熱を続ける。反応アルコールおよび溶媒として1-プロパノールを使用すると、最終生成物は約84%のアンヒドロルテインIII、10%のアンヒドロルテインI、および6%のアンヒドロルテインIIを含む。アルコールの性質、温度、および酸濃度により、反応期間は7〜20時間の間で変動してもよい。方法1で記述したアルコールは全て使用することができる。高温では一定のアルコールにおけるアンヒドロルテインの溶解度が高いため、場合によっては、アンヒドロルテインIおよびIIのアンヒドロルテインIIIへの異性化はE/Z(トランス/シス)-異性化を伴う。方法2による様々なアルコール中での(3R,3'R,6'R)-ルテインのアンヒドロルテインIIIへの酸触媒脱水反応のいくつかをまとめたものを表3に示す。
【００２７】
（表３）方法2による高温での様々なアルコール中での硫酸による(3R,3'R,6'R)-ルテイン(5%〜7%の(3R,3'R)-ゼアキサンチンを含む)の酸触媒脱水の生成物
2005517000.tif 000006
a 使用した酸の総量を示す；全ての場合において、50℃で0.2mlの50% H2SO4/H2O(v/v)を最初に添加し、ルテイン3'-アルキルエーテルが形成された後、残りの酸および水(40ml)を添加した。 b 還流温度での1-ブタノール、2-ブタノールおよびtert-ブチルアルコール中でのアンヒドロルテインの溶解度のために、かなりの量のアンヒドロルテインのZ-異性体が形成された。
【００２８】
この方法による(3R,3'R,6'R)-ルテインのアンヒドロルテインへの酸触媒脱水の進行工程は方法1で記述したものと同一である。
【００２９】
ボラン-アミン/TFAを用いたイオン水素化によるアンヒドロルテインの(3R)-β-クリプトキサンチンおよび(3R,6'R)-α-クリプトキサンチンへの変換
高濃度のアンヒドロルテインIIIを有するアンヒドロルテインの粗または精製混合物(方法1または2により調製)は、ボラン-トリメチルアミン(Me3N.BH3)またはボラン-ジメチルアミン(Me2NH.BH3)などのボラン-アミン錯体、またはボラン-tert-ブチルアミン錯体(Me3CNH2.BH3)と、酸、好ましくはトリフルオロ酢酸(TFA)の存在下、周囲温度で、塩素化溶媒(例えば、ジクロロメタン、1,2-ジクロロエタン)中で反応し、1〜3時間以内に、主生成物として(3R)-β-クリプトキサンチンおよび副生成物として(3R,6'R)-α-クリプトキサンチンの混合物が優れた収率で得られる。本発明で使用することができる他の水素化物イオンドナーとしては、トリメチルシランおよびトリエチルシランを含むトリアルキルシランが挙げられる。開始材料中に存在する5%〜7%の(3R,3'R)-ゼアキサンチンはボラン-アミン錯体/TFAとは反応せず、生成物中で回収することができる。
【００３０】
典型的な実験では、ジクロロメタン(20ml)に溶解したアンヒドロルテイン(1.1mol)の溶液を最初に1.37mmolのボラン-アミン錯体で処理し、その後、TFAを添加する(3.89mmol)。混合物を周囲温度で1〜3時間撹拌する。(3R)-β-クリプトキサンチンおよび(3R,6'R)-α-クリプトキサンチンのE/Z(トランス/シス)-異性体の混合物が得られる。溶媒をアルコールおよび水で置き換え、混合物を約78℃〜87℃まで加熱すると、これらのカロテノイドのZ-異性体はオール-E-異性体に変換される。進行工程は酸を塩基で中和し、水と混和可能な有機溶媒(例えば、酢酸エチル、tert-ブチルエチルエーテル、ジクロロメタン、1,2-ジクロロエタン)で生成物を抽出する工程と、およびアルコールから生成物を結晶化させオール-E-(3R)-β-クリプトキサンチン(主生成物)およびオール-E-(3R,6'R)-α-クリプトキサンチン(副生成物)を得る工程から構成される。
【００３１】
そのため、本発明は、アンヒドロルテインIIIリッチな粗または精製アンヒドロルテイン混合物を(3R)-β-クリプトキサンチン(主生成物)および(3R,6'R)-α-クリプトキサンチン(副生成物)に変換する方法であって、アンヒドロルテイン、Me3N.BH3もしくはMe2NH.BH3あるいはMe3CNH2.BH3または他のボラン-アミン錯体、または水素化物ドナー、および酸を塩素化溶媒、好ましくはジクロロメタン中、周囲温度で反応させる工程を含む方法に関する。好ましい態様では、反応は：
(3R,3'R)-ゼアキサンチンを含むアンヒドロルテインを適当な量(例えば、溶媒約2ml/アンヒドロルテイン100mg)のジクロロメタンに溶解し、約1.3mol当量のボラン-アミン錯体を添加し、その後約3.5-4mol当量のTFAを添加し、混合物を得る工程；
混合物を周囲温度で1〜3時間撹拌する工程；
塩素化溶媒をアルコールおよび水と置き換え、混合物を78℃〜87℃で加熱し、クリプトキサンチンのZ-異性体をそれらのオール-E-対応物に変換する工程；
塩基(例えば、重炭酸ナトリウム)の水溶液を添加して酸を中和し、有機溶媒で抽出し、およびアルコールから残渣を結晶化する工程；
例えば、濾過または遠心分離により、結晶を収集し、結晶をアルコールまたはアセトンで洗浄する工程；ならびに
例えば高真空下、約60℃で結晶を乾燥させ、回収(3R,3'R)-ゼアキサンチン、オール-E-(3R)-β-クリプトキサンチン(主生成物)およびオール-E-(3R,6'R)-α-クリプトキサンチン(副生成物)の混合物を得る工程；
を含む。
【００３２】
任意の有機溶媒を用いて抽出を行う。好ましい有機溶媒としては、酢酸エチル、エーテル、または塩素化溶媒が挙げられる。
【００３３】
本発明では様々なアルコールを使用することができ、例えば、メタノール、エタノール、1-プロパノール、2-プロパノール、1-ブタノール、2-ブタノール、イソブチルアルコール、tert-ブチルアルコール、1-ペンタノール、2-ペンタノール、n-ヘキシルアルコール、n-オクチルアルコール、エチレングリコール、およびプロピレングリコールなどのC1〜10アルコールが挙げられるが、これらに限定されない。本発明では様々な無機酸水溶液を使用することができ、例えば、硫酸、塩酸、臭化水素酸、フッ化水素酸、硝酸およびリン酸水溶液が挙げられるが、これらに限定されない。本発明では様々な強有機酸を使用することができ、例えば、トリフルオロ酢酸、トリクロロ酢酸およびクロロ酢酸が挙げられるが、これらに限定されない。
【００３４】
本明細書で使用されるように「高温」は約45℃〜100℃の範囲の任意の温度を意味する。
【００３５】
「実質的に異性化無し」は、本明細書では、生成物または開始材料の少なくとも約95%以上が、オール-トランスまたはオール-E配座で存在することを意味するように使用される。
【００３６】
「実質的にZ-異性体無し」は、本明細書では、生成物または開始材料の少なくとも約95%以上が、オール-トランスまたはオール-E配座で存在することを意味するように使用される。
【００３７】
本明細書で使用されるように、「約」という用語は、「約」がつけられた数字が、記述した数±その数の最大10%までを含むことを意味する。例えば、「約5時間」は、4.5〜5.5時間を含む。「約0℃」は、-10℃、0℃および+10℃を含む。
【００３８】
関連する技術分野の当業者であれば、本明細書で記述した方法および用途に対する他の適した改変および変更は明白であり、本発明の範囲またはその任意の態様から逸脱せずに行うことができることは容易に認識される。本発明について詳細に説明してきたが、本発明は、下記の実施例を参照することにより、より明白に理解されると思われる。これらの実施例は、本発明を説明する目的のためだけに含まれ、本発明を限定しようとするものではない。
【００３９】
実施例1
方法1を用いたエタノール中での硫酸による(3R,3'R,6'R)-ルテイン(85%純度)のアンヒドロルテインI、IIおよびIIIへの変換
30mlのエタノールに溶解した(3R,3'R,6'R)-ルテイン(85%純度の1.0g、1.49mmol)の懸濁液を、50%(v/v)硫酸/水(0.80ml)で処理し、混合物を加熱し還流させた(78℃〜80℃)。程なく、暗赤色の溶液が得られた。反応工程をHPLCで追跡した。4時間後、水(40ml)を添加し、78℃〜80℃で4時間還流を続けると、大部分のZ-アンヒドロルテインがオール-E-アンヒドロルテインに変換された。混合物を室温まで冷却させ、生成物を濾過により収集した。赤色結晶を15mlのエタノールで洗浄し、高真空下、60℃で乾燥させ、0.85gのアンヒドロルテイン(85%純度、0.72g、1.3mmol；87%)を得た。これはHPLCにより、アンヒドロルテインIII(44%)、アンヒドロルテインII(23%)、(3R,6'R)-アンヒドロルテイン(19%)、および未反応(3R,3'R)-ゼアキサンチンから構成されることが示された。この混合物を、さらに精製せずに、その後のMe3N.BH3/TFAとの反応に使用した。
【００４０】
実施例2
方法1で得られたアンヒドロルテインの、ジクロロメタン中でのMe3N.BH3/トリフルオロ酢酸(TFA)による(3R)-β-クリプトキサンチンおよび(3R,6'R)-α-クリプトキサンチンへの変換
ジクロロメタン(20ml)に溶解した実施例1で調製したアンヒドロルテイン(85%純度の0.85g、0.72g、1.3mmol)の溶液を最初に、ボラン-トリメチルアミン錯体(0.126g、1.73mmol)で処理し、その後トリフルオロ酢酸(0.40ml、0.592g、5.19mmol)で処理した。混合物を周囲温度で撹拌し、反応工程をHPLCで追跡した。3時間後、生成物を20mlの2%重炭酸ナトリウム(20ml)で処理した。有機層を除去し、水(20ml)で洗浄し、硫酸ナトリウム上で乾燥した。ジクロロメタンをエタノール(30ml)で置き換え、混合物を還流下2時間加熱すると、ほとんどのZ(シス)-クリプトキサンチンが、そのオール-E-(トランス)-異性体に変換されたことがHPLCにより示され、混合物は平衡に達した。溶液を室温まで冷却し、結晶を濾過により除去し、10mlの冷エタノールで洗浄した。高真空下、60℃で乾燥させた後、暗橙色の生成物は、(3R)-β-クリプトキサンチン(55%)、(3R,6'R)-α-クリプトキサンチン(30%)、アンヒドロルテインII(8%)、および(3R,3'R)-ゼアキサンチン(7%)の混合物から構成される0.67g(80%純度)の総カロテノイドを含むことがHPLCにより示された。
【００４１】
実施例3
方法2を用いた、1-プロパノール中での、硫酸による(3R,3'R,6'R)-ルテイン(85%純度)のアンヒドロルテインI、IIおよびIIIへの変換
30mlの1-プロパノールに溶解した(3R,3'R,6'R)-ルテイン(85%純度の1.0g、1.49mmol)の懸濁液を50%(v/v)硫酸/水(0.20ml)で処理し、混合物を50℃まで1時間加熱し、暗赤色溶液が得られると、開始材料はすべて完全にルテイン3'-プロピルエーテルに変換された。この時点で、未反応(3R,3'R)-ゼアキサンチンのみが存在することがHPLCにより示された。水(40ml)を添加し、続いて50%(v/v)硫酸/水(0.40ml)を添加し、溶液の温度を87℃まで上昇させた。20時間後、混合物を室温まで冷却させ、生成物を3mlの水酸化カリウム9M溶液(100mlの水にKOH 50.5gを溶解して調製)および酢酸エチル(40ml)で処理した。有機層を除去し、2×40mlの水で2度洗浄し、硫酸ナトリウム上で乾燥させた。酢酸エチルのほとんど全てを減圧下、40℃以下で蒸発させ、残渣をエタノール(30ml)で処理し、アンヒドロルテインが結晶化するまで、5℃〜10℃に冷却した。結晶を濾過により除去し、15mlのエタノールで洗浄し、高真空下、60℃で乾燥し0.85gの暗赤色の生成物(85%純度、0.72g、1.3mmol；87%)を得た。この生成物はHPLCによりアンヒドロルテインおよび回収(3R,3'R)-ゼアキサンチンの混合物を含むことが示された。この生成物中でのカロテノイドの相対分布はアンヒドロルテインIII(82%)、(3R,6'R)-アンヒドロルテインI(10%)、アンヒドロルテインII(6%)、および未反応(3R,3'R)-ゼアキサンチン(2%)であった。最終生成物中に、アンヒドロルテインのZ(シス)-異性体は実質的に検出されなかった。この混合物をさらに精製せずに、後のMe3N.BH3/TFAとの反応において使用した。
【００４２】
実施例4
方法2により得られたアンヒドロルテインの、ジクロロメタン中でのMe3N.BH3/トリフルオロ酢酸(TFA)による(3R)-β-クリプトキサンチンおよび(3R,6'R)-α-クリプトキサンチンへの変換
実施例3で調製したアンヒドロルテイン(85%純度の0.85g、0.72g、1.3mmol)のジクロロメタン(20ml)溶液を最初に、ボラン-トリメチルアミン錯体(0.114g、1.56mmol)で処理し、続いてトリフルオロ酢酸(0.36ml、0.533g、4.67mmol)で処理した。混合物を周囲温度で撹拌し反応工程をHPLCで追跡した。3時間後、生成物を20mlの2%重炭酸ナトリウム(20ml)で処理した。有機層を除去し、水(20ml)で洗浄し、硫酸ナトリウム上で乾燥させた。ジクロロメタンをエタノール(30ml)で置き換え、混合物を還流下2時間加熱すると、ほとんどのZ(シス)-クリプトキサンチンがそのオール-E(トランス)-異性体に変換されることがHPLCにより示され、混合物は平衡に達した。溶液を室温まで冷却させ、結晶を濾過により除去し、10mlの冷エタノールで洗浄した。高真空下、60℃で乾燥させた後、暗橙色の生成物はHPLCにより、(3R)-β-クリプトキサンチン(61%)、(3R,6'R)-α-クリプトキサンチン(18%)、アンヒドロルテインII(10%)、アンヒドロルテインIII(7%)および(3R,3'R)-ゼアキサンチン(4%)の混合物から構成される0.60g(80%純度)の総カロテノイドを含むことが示された。
【００４３】
実施例5
方法1を用いた、1-プロパノール中での、硫酸による(3R,3'R,6'R)-ルテイン(85%純度)のアンヒドロルテインI、IIおよびIIIへの変換
2005517000.tif 000007
49mmol)の懸濁液を50%(v/v)硫酸/水(0.80ml)で処理し、混合物を加熱し還流させた(80℃〜82℃)。2時間後、水(40ml)を添加し、80℃〜82℃で還流を4時間続けると、Z-アンヒドロルテインのほとんどがオール-E-アンヒドロルテインに変換された。混合物を室温まで冷却させ、生成物を9M水酸化カリウム溶液6ml(100mlの水にKOH 50.5gを溶解して調製)および酢酸エチル(40ml)で処理した。有機層を水(2×30ml)で洗浄し、硫酸ナトリウム上で乾燥させた。溶媒のほとんどを蒸発させ、約10mlの溶媒中の残渣をエタノール(30ml)で処理し、アンヒドロルテインが結晶化するまで、5℃〜10℃で放置した。濾過により赤色結晶を収集し、15mlのエタノールで洗浄し、高真空下、60℃で乾燥し0.80gのアンヒドロルテイン(85%純度、0.68g、1.24mmol；83%)を得た。この生成物はHPLCによりアンヒドロルテインIII(49%)、アンヒドロルテインII(23%)、(3R,6'R)-アンヒドロルテインI(16%)、および未反応(3R,3'R)-ゼアキサンチン(12%)から構成されることが示された。
【００４４】
本発明について詳細に説明してきたが、当業者であれば、広範囲の等価な範囲の条件、調合および他のパラメータを用いて、本発明の範囲または本発明の任意の態様に影響を与えずに、同じことを実施することができることは理解されるであろう。本明細書で引用した全ての特許、特許出願および出版物は、参照により本明細書に全体として完全に組み入れられる。
【国際調査報告】
2005517000.tif 000008