專利名稱：蝦青素酯的制作方法
類胡蘿卜素是一組天然產(chǎn)生的有機(jī)顏料，它們是使水生動(dòng)物的皮膚、肉、殼和外骨胳產(chǎn)生紅色、橙色和黃色的原因。
在水生體系中主要的胡蘿卜素是蝦青素，而水生養(yǎng)殖物(水生動(dòng)物)中的蝦青素的功能有兩個(gè)方面。首先，它在成熟期和受某些魚類物種例如鮭鱒亞目魚(鮭魚和真鱒)應(yīng)激時(shí)能被移動(dòng)和利用，在它們的肉中已逐漸形成了蝦青素的沉積和貯存體系；因?yàn)槭翘烊簧锟寡趸瘎?，所以在這方面蝦青素比維生素E或β-胡蘿卜素更為有效。第二，在水生生物中蝦青素是天然的肉色素和皮膚色素。例如由于蝦青素的鮭魚和很多甲殼綱動(dòng)物有特殊的粉紅色，在食物制成品的美觀誘人方面起著重要作用此顏色是例如鮭鱒亞目魚、小蝦以及紅海鯉科淡水魚的烹飪口感的一部分。蝦青素是產(chǎn)生這種顏色的原因，而因?yàn)轸~和甲殼綱動(dòng)物自身不能合成蝦青素，它們要著色就得依賴于飲食攝入。在精細(xì)培養(yǎng)條件下，通常將蝦青素加到鮭鱒亞目魚的復(fù)合飼料中以強(qiáng)化其肉所需的顏色。如果飼養(yǎng)的魚產(chǎn)品要模仿它的野生產(chǎn)品和要對(duì)購(gòu)買者具有最大的吸引力，則這些購(gòu)買者的選擇通常主要受這類產(chǎn)品的目視外觀的影響。
在水生動(dòng)物的整個(gè)生長(zhǎng)周期，肉的著色受眾多外部的和內(nèi)源的因素影響。這些因素集中起來導(dǎo)致每一種魚或甲殼綱動(dòng)物肉著色的高度變異。
已知在鮭鱒亞目魚的肉中蝦青素的沉積是受到若干內(nèi)源因素的影響。這些因素包括蝦青素的可消化性、它被腸的吸收、它通過脂蛋白往血液中送入、它的代謝及它與肌肉纖維的連接。每一因素均能明顯影響肉中的蝦青素濃度及目測(cè)顏色，而且這些方法每一種的限制均會(huì)導(dǎo)致肉不能充分著色。
蝦青素的利用形式，即作為蝦青素源的此化合物本身或其衍生物，以及蝦青素在其中存在的原料基體(飼料)，均影響蝦青素的可消化性及它隨后在肉著色方面的功效。蝦青素或其衍生物的可消化性反過來又影響飲食的合適吸收速度和用于肉著色的攝生法。實(shí)際已表明，形狀及飲食組成能影響消化。已經(jīng)確定用非配制蝦青素作為飼料幾乎沒有著色效果。
此外，現(xiàn)已表明，喂給紅鱒魚、大西洋鮭魚及海鮭魚的與天然物等同的蝦青素、蝦青素二棕櫚酸酯及雞油菌黃質(zhì)的表觀可消化性系數(shù)，在消化方面有很大的變化，這種變化在飼料擠出和/或飼料貯存期間與類胡蘿卜素的降解有關(guān)，或者在喂養(yǎng)之后與腸子中的類胡蘿卜素的降解有關(guān)或者與來自腸內(nèi)物的類胡蘿卜素的不完全萃取有關(guān)。
關(guān)于飼料擠出期間蝦青素的破壞(降解)，現(xiàn)已確定，在高溫下加工時(shí)發(fā)生明顯的破壞，而貯存期間的降解主要受曝露于空氣中的氧氣的影響。
在這些情況下，需要生產(chǎn)新的蝦青素衍生物其在制造飼料所需的高溫下擠出時(shí)以及在制得的飼料貯存時(shí)，具有高的穩(wěn)定性，因而能在擠出和貯存期間避免活性物質(zhì)的過度損失。此外，在水產(chǎn)養(yǎng)殖中使用更穩(wěn)定的蝦青素作為顏料，正如過去常在鮭魚肉和鱒魚肉中觀察到的那樣能夠大大地減少甚至消除由使用性能較不穩(wěn)定的蝦青素或其衍生物而導(dǎo)致的顏色質(zhì)量變化。此外，與先前使用蝦青素本身或其衍生物所可能得到的結(jié)果相比，較穩(wěn)定的顏料使魚或甲殼綱動(dòng)物飼料制造者在飼料制造期間能在較大范圍內(nèi)改變加工條件，也使在飼料貯存期間能在較大范圍改變環(huán)境條件。采用新蝦青素衍生物可以獲得的上述優(yōu)點(diǎn)在很大程度上是基于先前的使用蝦青素時(shí)那些令人不滿意的經(jīng)歷。因此，過去已觀察到在高溫下的擠出期間10-20％的顏料因?yàn)榻到舛鴵p失；在已制出的飼料在貯存期間，因?yàn)樵诃h(huán)境條件下的降解，每周約損失2％所含的顏料。
因此，本發(fā)明提供了通式I的新型蝦青素衍生物 式中，R在每種情況下是基團(tuán)(a)、(b)或(c)-NH-CH(R1)-COOR2(a)-OR3(b)-(Y)n-Z (c)R1表示氫或形成蛋白質(zhì)的氨基酸殘基，R2表示C1-6烷基或C3-8環(huán)烷基，
R3表示C1-12烷基或C3-8環(huán)烷基，n表示0或1，Y表示C1-7亞烷基或C2-7亞鏈烯基，以及Z，當(dāng)n為0時(shí)，它表示C3-8環(huán)烷基，-CH(C6H5)OR4基，-COR5基，或-CH2N+(CH3)3Hal-基或者Z，當(dāng)n為1時(shí)它表示氨基，-O-COR6基，-OR7基或-SR8基，或者Z，無論n是0或1，它可替換地表示芳基、雜芳基、-COOR5基或-CH(CH3)OR4基，R4表示氫或乙?；?，R5表示氫或C1-6烷基，R6表示C1-6烷基、芳基或雜芳基，R7表示氫、C1-6烷基或乙酰基，R8表示C1-6烷基，以及Hal-表示鹵素離子。
在通式I蝦青素衍生物的上述定義中，含3個(gè)或更多個(gè)碳原子的任何烷基或鏈烯基可以是直鏈的或支化的，這也可應(yīng)用于以Y表示的C1-7亞烷基或C2-7亞鏈烯(雙價(jià))基；因此，亞烷基可以是例如亞甲基或二、三、四、五、六或七亞甲基，或者分別是亞乙烯、亞丙基(乙基亞甲基)、1-或2-甲基取代的亞乙基，還可以是含總數(shù)高達(dá)七個(gè)碳原子的單個(gè)-或多個(gè)-支化的亞烷基，除了直鏈或支化的C2-7亞鏈烯基之外，當(dāng)然還包括帶一個(gè)或(從C4開始)多個(gè)雙鏈的亞鏈烯基；這類亞鏈烯基的例子是通式-CH＝CH-，-CH＝CH-CH2-，-CH＝CH-(CH2)3-及-(CH＝CH)2-的那些。
任何芳基(Z或當(dāng)n是1時(shí)以Z表示的-O-COR6中的R6)可以是未取代的苯基、萘基或還有多環(huán)芳香烴基，或者以一個(gè)或多個(gè)取代基為特征的基因，特別是選自C1-4烷基、C1-4烷氧基、鹵素和芐氧基的那些取代基。鹵素指氟、氯、溴或碘。取代苯基的例子是對(duì)-甲苯基、3-甲氧基苯基、4-甲氧基苯基、2，5-二甲氧基苯基、3，4-二甲氧基苯基及4-芐氧基苯基。
“雜芳基”這一表示，以及Z或在-O-COR6基中R6的表示，意味著一種芳香雜環(huán)基團(tuán)，其特征是作為環(huán)成員的一個(gè)雜原子或多個(gè)雜原子，這些雜原子選自氧、硫和氮。這類雜芳基的例子是2-或3-呋喃基、2-或3-噻吩基和4-吡啶基。與芳基的情況一樣，這些雜芳基可以是未取代的或被一個(gè)或多個(gè)上面對(duì)于取代芳基所述的那些基團(tuán)所取代的。
至于“形成蛋白質(zhì)的氨基酸的殘基”(當(dāng)R1不是表示氫時(shí)R1所表示的)，這是指其中R1有如此表示的合適基團(tuán)(a)，得自任何氨基酸H2N-CH(R1)-COOH，式中R1表示氨基酸分子的可變部分，氨基酸的很多例子同其他參考文獻(xiàn)一起，得自O(shè)rganische Chemie，“Von den Grundlagen zurForschung”，Vol.1，Ed.Salle+Sauerlander，pages 302-304(Frankfurt 1998)，其內(nèi)容在這里被相應(yīng)引入。在氨基酸是最簡(jiǎn)單的甘氨酸的情況，基團(tuán)(a)表示-NH-CH2-COOR2，R1是氫(而R2是任何C1-6烷基或C3-8環(huán)烷基)。在苯基丙氨酸和蛋氨酸的情況，基團(tuán)(a)和R1分別表示-NH-CH(C6H5)-COOR2和苯基(C6H5)，以及分別為-NH-CH(CH2CH2SCH3)-COOR2和2-甲硫基乙基(CH3CH2SCH3)?；鶊F(tuán)(a)和“形成蛋白質(zhì)的氨基酸殘基”(R1的的含義)的其它例子將不需特別解釋。
最后，鹵素離子Hal-可以是氟、氯、溴和碘離子，優(yōu)選氯離子Cl-。
通式I的蝦青素可以是任何可能的異構(gòu)形式，或是異構(gòu)體混合物例如外消旋物混合物的形式。
因此，根據(jù)本發(fā)明通式I(具有合適的R含義)的具體蝦青素衍生物例子是蝦青素-二碳酸二乙酯(R是乙氧基)，蝦青素-二草酸二乙酯(R是乙氧基羰基)，蝦青素-二(N-乙?；拾彼狨?(R是乙酰氨基甲基)，蝦青素-二馬來酸酯(R是-CH＝CH-COOH)，蝦青素-二琥珀酸酯(R是-CH2-CH2-COOH)，蝦青素-二琥珀酸二甲酯(R是-CH2-CH2-COOCH3)，蝦青素-二琥珀酸二乙酯(R是-CH2-CH2-COOC2H5)，蝦青素-二甘氨酸二乙酯二氨基甲酸酯(R是-NH-CH2-COOC2H5)，蝦青素-二煙酸酯(R是3-吡啶基)，蝦青素-二蛋氨酸二氨基甲酸酯(R是-NHCH(CH2CH2SCH3)COOC2H5)，蝦青素-二乙酰基二甘醇酸酯(R是乙?；跫谆?，蝦青素-二苯基丙氨酸二氨基甲酸酯(R是-NHCH(CH2C6H5)COOC2H5)，蝦青素-二富馬酸二乙酯(R是-CH＝CH-COOC2H5)，蝦青素-二(2-糠酸酯)(R是2-呋喃基)，
蝦青素-二丙二酸二甲酯(R是-CH2-COOCH3)，蝦青素-二(3-甲硫丙酸酯)(R是3-甲硫乙基)，蝦青素-二甲氧基乙酸酯(R是甲氧基甲基)，蝦青素-二-[(2-噻吩基)乙酸酯][R是(2-噻吩基)甲基]，蝦青素-二乳酸酯(R是1-羥乙基)，蝦青素-二(乙?；馓宜狨?(R是α-乙?；跗S基)，以及蝦青素-二甜菜酸酯[R是-CH2N+(CH3)3Cl-]。
上述命名的每一種蝦青素衍生物優(yōu)選的是處于(全E)-3，3′-外消旋異構(gòu)形式。
從穩(wěn)定性及著色性考慮，特別優(yōu)選的是六種蝦青素衍生物蝦青素-二碳酸二乙酯、-二琥珀酸二甲酯、-二琥珀酸二乙酯、-二煙酸酯、-二甲氧基乙酸酯及-二-[(2-噻吩基)-乙酸酯]。
本發(fā)明的蝦青素原則上可以根據(jù)R基的性質(zhì)按照酯化反應(yīng)或酰胺化反應(yīng)本身公知的合成方法進(jìn)行制備，其中由蝦青素與適當(dāng)?shù)乃酭OOH本身或其酰氯(RCOCL)或其酸酐(RCO)2O起反應(yīng)，或者在R表示(a)基團(tuán)的情況下，蝦青素與通式OCNCH(R1)COOR2的合適N-羰基-氨基酸酯起反應(yīng)。這些生產(chǎn)通式I蝦青素衍生物的方法代表本發(fā)明的又一方面。
在與酰氯或酸酐發(fā)生酯化的情況下，反應(yīng)通常在惰性溶劑中和在有機(jī)堿存在下進(jìn)行。作為溶劑(在懸浮液而不是溶液的情況下，溶劑可代替起分散介質(zhì)的作用)，可方便地使用低級(jí)鹵化烴，例如二氯甲烷或氯仿；低級(jí)脂族醚或環(huán)醚，分別例如乙醚、四氫呋喃或二噁烷；芳烴例如甲苯；或低級(jí)脂肪酮例如甲酮。適用的堿是低級(jí)三烷基胺例如三乙胺；吡啶；或二(低級(jí)烷基)氨基吡啶例如二甲氨基吡啶。蝦青素∶酰氯或酸酐∶堿的摩爾比通常在1∶2～6∶2～10的范圍內(nèi)。此外，酯化反應(yīng)通常在約-10℃～約+100℃、優(yōu)選在約25℃～約60℃，最優(yōu)選在約25℃～40℃的溫度范圍下進(jìn)行。在這些條件下，酯化反應(yīng)一般在約1～24小時(shí)內(nèi)，常常在約2-6小時(shí)內(nèi)完成(從反應(yīng)開始計(jì)算)。業(yè)已發(fā)現(xiàn)，在惰性氣氛下發(fā)生酯化反應(yīng)是有好處的，優(yōu)選使用氮?dú)饣驓鍤庾鳛槎栊詺怏w。此外，在使用堿三乙胺(通常是優(yōu)選的)的情況下，業(yè)已發(fā)現(xiàn)，在特別慢的反應(yīng)時(shí)，用高達(dá)其摩爾數(shù)的約20％的4-二甲氨基吡啶來增強(qiáng)所述的堿，是有好處的。
在用酸本身使蝦青素酯化的情況下，相對(duì)于溶劑/分散介質(zhì)和反應(yīng)溫度，其反應(yīng)條件相似于用酰氨或酸酐進(jìn)行酯化反應(yīng)時(shí)所采用的那些反應(yīng)條件。但是，在本情況下，通常用脫水劑代替堿。特別適用的脫水劑是雙環(huán)己基碳化二亞胺。蝦青素∶羧酸∶脫水劑的摩爾比通常在1∶2-6∶2-7的范圍內(nèi)。采用合適羧酸進(jìn)行的酯化反應(yīng)通常在幾分鐘至約18小時(shí)內(nèi)完成。
最后，采用上述N-羰基-氨基酸酯作為一種原料來生產(chǎn)通式I中的R表示(a)組的蝦青素衍生物可同樣使用上面另外兩種情況給出的那種溶劑/分散介質(zhì)來進(jìn)行，反應(yīng)溫度通常也是相似的，即通常在約-10℃～約+120℃，優(yōu)選約25℃～約60℃，最優(yōu)選約25～約40℃的范圍內(nèi)，但是，在本情況下，可以用路易斯酸例如三氟化硼乙醚化物或者錫鹽或鋅鹽(例如相關(guān)的氯化物)，作為用酰氯或酸酐進(jìn)行的酯化反應(yīng)所用的這類堿的替代物，蝦青素∶N-羰基-氨基酸酯的摩爾比通常是1∶2-4，優(yōu)選1∶2.2-2.4。在使用堿、特別是三乙胺或4-二甲氨基吡啶的情況下，相對(duì)于蝦青素原料的數(shù)量，這種堿性催化劑的數(shù)量，以當(dāng)量表示(以1當(dāng)量蝦青素計(jì)算)，通常為約0.5～約10.0(三乙胺)或約0.1～約10.0(4-二甲氨基吡啶)的范圍內(nèi)。在使用路易斯酸特別是氯化鋅而不是堿性催化劑的情況下，相對(duì)于蝦青素的數(shù)量(1當(dāng)量)，該路易斯酸的數(shù)量通常在約0.05～約0.5，優(yōu)選在約0.1～約0.2當(dāng)量的范圍內(nèi)。在這些反應(yīng)條件下，此反應(yīng)在這一情況下，一般在很長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)，通常在高達(dá)72小時(shí)內(nèi)完成。但是，例如在用氯化鋅作為路易斯酸時(shí)，此反應(yīng)一般在約1小時(shí)～約3小時(shí)這么短的時(shí)間內(nèi)完成。
在所有這些情況下，此產(chǎn)物即通式I的蝦青素衍生物能用本來公知的方法進(jìn)行分離和提純，例如通過加溶劑如甲醇以便在反應(yīng)之后使粗產(chǎn)物從反應(yīng)混合物中分離出來，并將收集到的粗產(chǎn)品結(jié)晶。
在上述生產(chǎn)通式I蝦青素的方法中，用作原料的恰當(dāng)羧酸RCOOH、酰氯RCOCl、酸酐(RCO)2O及通式為OCNCH(R1)COOR2的N-羰基-氨基酸酯，或者是已知化合物，或者可容易地使用與生產(chǎn)已知的相關(guān)原料相似的方法來制得。
如上面指出的，本發(fā)明的蝦青素衍生物在水生養(yǎng)殖用顏料、特別在水生動(dòng)物飼料中是有用的，因此它們?cè)谶@種飼料中適用作為著色劑。
在本發(fā)明中的水生動(dòng)物是魚類(特別是海魚、淡水魚、溯河鰭魚(anadromous)或入海產(chǎn)卵鰭魚(catadromous))及甲殼綱動(dòng)物類。很適用于上述水生動(dòng)物飼料的優(yōu)選的魚是紅海鯉科淡水魚、黃尾魚、鱒魚、鮭魚、羅非魚、鲇魚和金魚、大西洋和太平洋鮭魚，而鱒魚是特別優(yōu)選的。優(yōu)選的甲殼綱動(dòng)物是對(duì)蝦、河蝦及小龍蝦。
為了實(shí)現(xiàn)它們作為水生動(dòng)物飼料的著色劑的用途，可以用飼料配制及加工的技術(shù)領(lǐng)域公知的方法將蝦青素衍生物加入飼料中，原則上是在其制造的合適階段與至少一部分最終飼料組份混合。蝦青素酯通常作為配料，特別是水分散配料而加入。這種配料原則上能通過首先將蝦青素衍生物溶解于植物的或蔬菜的油或脂例如玉米油中、或溶解在有機(jī)溶劑例如醇、脂族醚、鹵化脂族烴如二氧甲烷、或脂族酯中，或者溶解在植物的或蔬菜的油或脂與有機(jī)溶劑的混合物中而制得。溶解可以在寬的溫度范圍內(nèi)例如從室溫至約150℃的范圍內(nèi)進(jìn)行。在使用二氯甲烷作為溶解用有機(jī)溶劑的情況下，這可以在室溫或高達(dá)30℃的溫度下進(jìn)行，或者，在應(yīng)用高壓時(shí)則在更高溫度下進(jìn)行。在使用二氯甲烷或替代溶劑時(shí)，采用相對(duì)低的溫度對(duì)于防止蝦青素遭受不必要的高溫溶解溫度是特別有好處的，因而這代表了一種經(jīng)濟(jì)的和溫和的處理方法。此外，特別是因?yàn)槎燃淄槿芙馕r青素衍生物如此容易，因而通過使用相當(dāng)小體積的這一溶劑還能獲得經(jīng)濟(jì)上的收益；作為其一個(gè)結(jié)果，是較少的溶劑需要蒸發(fā)除去以及隨后的處理或循環(huán)，而作為另一結(jié)果，是能夠?qū)^小體積的溶液能更快地進(jìn)行處理。在溶解完成之后，通常用保護(hù)膠體，例如植物或動(dòng)物蛋白如明膠特別是魚明膠、碳水化合物、多糖或木素磺酸鹽的水溶液，進(jìn)行乳化。然后至少將一部分溶劑及水除去，從而得到以濃乳化液形式的配料。在確實(shí)加到飼料中之前，可以把此濃乳化液或者用通常的噴霧干燥技術(shù)進(jìn)行噴霧干燥，或者將它噴霧干燥到液態(tài)化淀粉或代替的載體例如硅酸鈣之上，然后再用通常的技術(shù)進(jìn)行處理。這種噴霧干燥的產(chǎn)品由小珠組成，這些小珠除含有蝦青素衍生物本身之外，還含有來自先前處理時(shí)的組份例如油、保護(hù)膠體、淀粉等，而且它們還可含有高達(dá)25％重量的該衍生物；存在的任何油的數(shù)量通常在約0.5％～約50％重量的范圍內(nèi)，基質(zhì)(主要是保護(hù)膠體)的數(shù)量通常在約50％～約80％重量的范圍內(nèi)，而來自噴霧干燥的任何載體物質(zhì)(淀粉、硅酸鈣等)的含量通常在約10％～約25％重量的范圍內(nèi)。除了上述的物質(zhì)之外，小珠還可含有相當(dāng)小量的穩(wěn)定劑、乳化劑及別的常用配制助劑。然后將此制劑與飼料的別的組份如魚油和魚肉混合，并利用高剪切力將此混合物進(jìn)行水熱加工，如成?；驍D出，生成補(bǔ)充了蝦青素衍生物的粒狀水生動(dòng)物用飼料。在這種加工(造料、擠出)的過程中，溫度可能達(dá)到約70℃～約150℃，特別是約90℃～約130℃的范圍內(nèi)，壓力可能達(dá)到約10巴～約100巴，特別是約20巴～約40巴的范圍內(nèi)。因此，重要的是，加入的顏料(在此情況下是通式I的蝦青素衍生物)能忍受這種高溫和高壓而沒有過度的降解。在如此制得的魚飼料中的顏料含量通常在約30～約100ppm的范圍內(nèi)。
關(guān)于魚飼料配料及加工的其他信息提供在例如American Feed IndustryAss.，F(xiàn)eed Manufacturing Technology IV，1994，pp.509-515之中。
作為促使所加的蝦青素衍生物遭受上述水熱法涉及的苛刻溫度和壓力的一種替代辦法，加入的配料可以用水稀釋，并且將它加至已進(jìn)行水熱處理之后的水生動(dòng)物飼料之中，并混合之。
本發(fā)明的又一方面是含有加到水生動(dòng)物飼料用的本發(fā)明蝦青素衍生物，而這種飼料含有有效量的作為顏料的蝦青素衍生物，特別是那種含有約30ppm至約100ppm這種蝦青素衍生物的水生動(dòng)物飼料。
本發(fā)明將用下面制備通式I蝦青素衍生物的實(shí)施例予以說明。
實(shí)施例1(全-E)-3，3′-外消旋-蝦青素-二(L-乳酸酯)將212g乳酸及0.84g對(duì)-甲苯磺酸在4℃下稀釋到2.3二氯甲苯之中，然后在28分鐘內(nèi)加入260.3g二氫吡喃。在將此混合物再攪拌10分鐘后，把溫度升至20℃并再繼續(xù)攪拌1.5小時(shí)。然后將此溶液用三份每份900ml的0.2M氫氧化鉀水溶液進(jìn)行洗滌。除去堿水相，用兩份每份350ml水進(jìn)行洗滌。水相用二氯甲烷進(jìn)行洗滌。然后將有機(jī)相合并并用無水硫酸鈉進(jìn)行干燥。蒸發(fā)掉溶劑直到留下含有四氫吡喃基乳酸為止。
將73.26g四氫吡喃-乳膠、47.22g二環(huán)己基碳化二亞胺及0.84g 4-二甲氨基吡啶，于惰性及干燥條件下，在25℃加至攪拌下的9.2g蝦青素在1782.4g四氫呋喃之中。攪拌約16小時(shí)后，用過濾法把沉出的二環(huán)己基脲除去。在減壓下把所余溶液中的溶劑除掉。然后把殘留物溶于615.8g二氯甲烷之中，把此溶液加到已熱至27℃的750ml 2摩爾硫酸溶液中，攪拌1.5小時(shí)后，把兩相混合物的有機(jī)相分開，水相用二份每份75ml二氯甲烷萃取，把合并的有機(jī)相用95.8g無水硫酸鈉干燥，過濾，蒸發(fā)至干。
在22℃下把殘留物用385.9g吡啶稀釋，并在7分鐘內(nèi)中入210g水。把溫度升至32℃。在再加入298.9g水后，沉淀出紫色結(jié)晶。攪拌2小時(shí)后，濾出結(jié)晶，并在減壓下干燥約16小時(shí)。
用291g二氯甲烷將結(jié)晶稀釋，把此溶液加至已加熱至27℃的7.9摩爾硫酸水溶液中。攪拌1.5小時(shí)后，加入350ml水，分出有機(jī)相。有機(jī)相用兩份每份200ml水洗滌。水相用200ml二氯甲烷洗滌，并把有機(jī)相合并。然后將合并后的有機(jī)相用104.8g無水硫酸鈉干燥，過濾并蒸發(fā)至干。
在室溫下把所得結(jié)晶稀釋到228g甲苯之中。在加入35.2g己烷及攪拌10分鐘后，沉淀出紅色結(jié)晶。隨后加入第二份14g己烷，把懸浮液攪拌、過濾、用22g己烷洗滌，并在高度減壓下干燥約16小時(shí)。
此結(jié)晶用246g二氯甲烷稀釋。把276g己烷分6份加入，直到紅色結(jié)晶沉淀出。在過濾及干燥后，得到6g(全-E)-3，3′-外消旋-蝦青素-二(L-乳酸酯)(HPLC面積％95％)。
實(shí)施例2(全-E)-3，3′-外消旋-蝦青素-二草酸二乙酯將56ml三乙胺及4.99g 4-二甲氨基吡啶在25℃下于惰性和干燥條件下加到攪動(dòng)下的47.75g蝦青素在1.6升二氯甲烷的淤漿中。在25℃下滴加完45.9ml草酸乙酯酰氯之后30分鐘，反應(yīng)完成。然后通過加入甲醇而將過量酰氯破壞掉。用12ml乙酸中和后，把反應(yīng)混合物蒸發(fā)至干。把殘留物溶在1升二氯甲烷中，用三份每份500ml水進(jìn)行萃取，有機(jī)相用無水硫酸鈉干燥。加入1升甲醇使產(chǎn)物從已干燥溶液中沉出。過濾后，用甲醇洗滌，干燥，得到53.2g深紅色(全-E)-3，3′-外消旋-蝦青素-二草酸二乙酯結(jié)晶(HPLC面積％98.1％)。
實(shí)施例3(全-E)-3，3′-外消旋-蝦青素-二碳酸二乙酯將105ml三乙胺及9.35g 4-二甲氨基吡啶在回流溫度下于干燥和惰性條件下加至攪動(dòng)下的29.84g蝦青素在1升二氯甲烷的溶液中。在15分鐘的時(shí)限內(nèi)將24.31ml氯甲酸乙酯分六等份加入。經(jīng)過整整2.5小時(shí)后，將反應(yīng)混合物冷至25℃，通過加入甲醇而將過量酰氯破壞。蒸發(fā)至干后，殘留物溶于500ml二氯甲烷之中，用水萃取三次，有機(jī)相用無水硫酸鈉干燥，通過加入100ml甲醇而將產(chǎn)物從250ml的小體積中沉淀出。過濾后，用甲醇洗滌，干燥，得33.69g(產(chǎn)率90.9％)暗紅色結(jié)晶(全-E)-3，3′-外消旋-蝦青素-二碳酸二乙酯(HPLC面積％89.8％)。
實(shí)施例4(全-E)-3，3′-外消旋-蝦青素-二(N-乙?；拾彼狨?在干燥和惰性條件下將4.73g N-乙?；拾彼?、5.97g蝦青素、249g 4-二甲氨基吡啶及40ml二氯甲烷混合。然后于25℃在攪拌下加入N，N-二環(huán)己基碳化二亞胺在40ml二氯甲烷中的溶液。17小時(shí)后，用氯仿將二氯甲烷置換(將105ml溶劑混合物蒸去)。然后所得的熱的(內(nèi)溫為60℃)結(jié)晶懸浮液過濾，并用總量為100ml氯仿將結(jié)晶(二環(huán)己基脲)洗滌。把濾液濃縮到75g的體積，通過加入150ml甲醇而將產(chǎn)物結(jié)晶出來，洗滌和干燥后得到6.34g(79.7％的產(chǎn)率)(全-E)-3，3′-外消旋-蝦青素-二(N-乙?；拾彼狨?(HPLC面積％95.5％)。
實(shí)施例5(全-E)-3，3′-外消旋-蝦青素-二琥珀酸二甲酯在干燥和惰性條件下，于回流溫度下將17.5ml三乙胺和1.56g 4-二甲氨基吡啶加到14.92g蝦青素在500ml四氫呋喃的攪拌下的溶液之中。在70分鐘內(nèi)連續(xù)加入11.0ml甲基琥珀酰氯。再過1小時(shí)后，把反應(yīng)混合物冷至25℃，加入125ml甲醇以便將過量酰氯破壞。在用二氯甲烷/水(1∶1)進(jìn)行萃取并在二氧化硅凝膠上用比例為2∶2∶1的甲苯/正己烷/乙酸乙酯這種洗脫劑進(jìn)行色譜后，用結(jié)晶法自甲醇把產(chǎn)物分離。干燥后，得10.29(產(chǎn)率49.9％)暗紅色結(jié)晶(全-E)-3，3′-外消旋-蝦青素-二琥珀酸二甲酯(HPLC面積％79.3％)。從二氯甲烷/甲醇重結(jié)晶后，用HPLC法得到純度為98％的產(chǎn)品。
實(shí)施例6(全-E)-3，3′-外消旋-蝦青素-二甘氨酸乙酯氨基甲酸酯在惰性及干燥的條件下，于25℃用攪拌方法將1.19g蝦青素、0.55ml異氰酸乙酸乙酯及65mg二氯化鋅在10ml二氯甲烷中的溶液混合，成為淤漿。一小時(shí)后反應(yīng)完成。加入25ml使產(chǎn)物結(jié)晶出來。過濾分離出所得的紫色結(jié)晶。用比例為5∶2的丙酮/二氯甲烷洗滌及干燥后，得1.59g(產(chǎn)率91.8％)(全-E)-3，3′-外消旋-蝦青素-二甘氨酸乙酯氨基甲酸酯(HPLC面積％98.4％)。
實(shí)施例7(全-E)-3，3′-外消旋-蝦青素-二乙?；蚀妓狨ピ诙栊约案稍锏臈l件下，于25℃用攪拌方法將30.44g蝦青素、24.33g乙?；蚀技?.27g 4-二甲氨基吡啶在200ml二氯甲烷中混合，成為淤漿。在10分鐘內(nèi)加入46.77g N，N-二環(huán)己基碳化二亞胺在200ml二氯甲烷中的溶液，引起放熱反應(yīng)。一小時(shí)后，反應(yīng)完成。濾出二環(huán)己基脲，將濾液濃縮，通過加入甲醇將產(chǎn)物結(jié)晶出來。過濾和干燥后，以暗紅結(jié)晶分離出38.96g(產(chǎn)率95.8％)(全-E)-3，3′-外消旋-蝦青素-二乙?；蚀妓狨?HPLC面積％95.8％)。
實(shí)施例8蝦青素-二琥珀酸二乙酯在干燥和惰性的條件下，在25℃用攪拌方法將2.98g蝦青素和1.0ml吡啶加至25ml二氯甲烷之中。然后在25℃下在15分鐘內(nèi)將1.8ml乙基琥珀酰氯加至此攪拌下的懸浮液中。3小時(shí)酯化反應(yīng)完成。以共沸蒸餾法用甲醇將溶劑二氯甲烷置換。將50ml水加至在約50ml甲醇中的余下的結(jié)晶懸浮液中。在回流溫度下將此懸浮液加熱1小時(shí)(以促進(jìn)Z，E-異構(gòu)化反應(yīng))，冷至25℃后，濾出結(jié)晶體，用20ml甲醇洗滌，干燥。得到3.66g(產(chǎn)率85.9％)暗紫色結(jié)晶的粗蝦青素-二琥珀酸二乙酯(HPLC面積％91.8％全-E，50％Z-異構(gòu)體)。
實(shí)施例9蝦青素-二馬來酸酯在干燥和惰性條件下，于25℃下將17g三乙胺在200ml二氯甲烷中的溶液，加到攪拌下的10g馬來酸酐和20g蝦青素在300ml二氯甲烷中的懸浮液之中。90分鐘后反應(yīng)完成，連續(xù)用250ml 3N鹽酸及鹽水萃取所得的溶液。通過加入足夠的正己烷將最終產(chǎn)物沉淀出。過濾后，用正己烷洗滌，干燥，以暗紅色結(jié)晶得到27g(幾乎100％的產(chǎn)率)純蝦青素二馬來酸酯(HPLC面積％約97.7％全-E)。
實(shí)施例10
蝦青素-二琥珀酸酯在干燥和惰性條件下，在25℃下將59.69g蝦青素、25.27g琥珀酸酐、70.04ml三乙胺及3.12g 4-二甲氨基吡啶(DMAP)懸浮在500ml二氯甲烷之中。攪拌約16小時(shí)后，蝦青素轉(zhuǎn)變?yōu)槠涠サ姆磻?yīng)結(jié)束。用500ml 1N鹽酸將所得溶液酸化，并用420ml二氯甲烷進(jìn)行萃取。通過用750ml水洗滌而將有機(jī)層中和，用無水硫酸鈉干燥，然后通過蒸發(fā)而濃縮，往粘稠殘留物中加入足夠的正己烷而將產(chǎn)物結(jié)晶。過濾后，用正己烷洗滌，以暗紅色結(jié)晶得到79.06g(99.2％的產(chǎn)率)純蝦青素-二琥珀酸酯(HPLC面積％97.4％全-E)。
實(shí)施例11蝦青素-二煙酸酯在干燥和惰性條件下，在稍高于25℃的溫度下，將28.05g煙酰氯鹽酸鹽逐份加至35.81g蝦青素、65.9ml三乙胺及5.83g 4-二甲氨基吡啶在300ml二氯甲烷中的淤漿之中。在25-30℃下攪拌整整5小時(shí)后，通過加入26.8ml乙酸而將三乙胺中和，然后用三份每份400ml的水進(jìn)行萃取，而有機(jī)層用兩份每份200ml二氯甲烷進(jìn)行反洗滌。將收集的有機(jī)層濃縮至240g重后，通過加入480ml甲醇而促進(jìn)產(chǎn)物的結(jié)晶化。在25℃將此懸浮液攪拌約16小時(shí)使結(jié)晶的沉出結(jié)束。過濾之后，用兩份每份30ml甲醇洗滌，干燥，得53.02g暗灰色結(jié)晶粗品。通過從二氯甲烷/甲醇重結(jié)晶而將結(jié)晶粗品提純，得48.83g(約為100％的產(chǎn)率)純蝦青素-二煙酸酯(HPLC面積％98.9％全-E；9％二氯甲烷)。
實(shí)施例12蝦青素-二[(R)-O-乙?；馓宜狨在干燥和惰性條件下，在25℃下將24.8g N，N-二環(huán)己基碳化二亞胺在120ml二氯甲烷中的溶液，在30分鐘內(nèi)加至攪拌下的25.36g蝦青素、20g(R)-O-乙?；馓宜峒?.5g4-二甲氨基吡啶在250ml二氯甲烷中的淤漿之中。在25℃下再攪拌30分鐘后，反應(yīng)完成，將所得的結(jié)晶體淤漿過濾(干燥后得23.31g N，N-二環(huán)己基脲)。把濾液濃縮至250g重。通過在0℃下加入750ml甲醇而將粗產(chǎn)物結(jié)晶。在0℃再攪拌30分鐘后，將懸浮液過濾，在0℃下用兩份每份70ml的甲醇/二氯甲烷(8∶2)將結(jié)晶洗滌，通過從甲醇/二氯甲烷重結(jié)晶而將已干燥的結(jié)晶粗品提純。以紅色結(jié)晶得到32.09g(產(chǎn)率79.6％)純的蝦青素-二[(R)-O-乙?；馓宜狨(HPLC面積％99.6％全-E)。
實(shí)施例13蝦青素-二-[(2-噻吩基)乙酸酯]在干燥和惰性條件下，于25℃將45.52g N，N-二環(huán)己基碳化二亞胺在240ml二氯甲烷中的溶液，在30分鐘內(nèi)加至攪拌下的35.81g蝦青素、26.1g(2-噻吩基)乙酸及1.5g 4-二甲氨基吡啶在360ml二氯甲烷中的淤漿之中。在25℃下再攪拌3小時(shí)后反應(yīng)結(jié)束，而N，N-二環(huán)己基脲可通過過濾分離。在將溶劑二氯甲烷轉(zhuǎn)換為甲醇之后，把所得懸浮液過濾，用甲醇洗滌結(jié)晶，干燥，分離出50.73g結(jié)晶粗品。通過將結(jié)晶溶于200ml二氯甲烷及隨后把溶劑轉(zhuǎn)換為甲醇而將結(jié)晶提純。過濾用甲醇洗滌及干燥后分離出46.9g(產(chǎn)率92.6％)純的蝦青素-二[(2-噻吩基)乙酸酯](HPLC面積％99.5％全-E)。
實(shí)施例14蝦青素-二(3-甲硫丙酸酯)在干燥和惰性條件下，在25℃下將45.52g N，N-二環(huán)己基碳化二亞胺在240ml二氯甲烷中的溶液，在30分鐘內(nèi)加至攪拌下的35.81g蝦青素、21.8g3-甲硫丙酸及1.5g 4-二甲氨基吡啶在360ml二氯甲烷中的淤漿之中。在25℃下攪拌1小時(shí)后反應(yīng)結(jié)束，而N，N-二環(huán)己基脲可通過過濾分離。在將溶劑由二氯甲烷轉(zhuǎn)換為甲醇之后，把所得懸浮液過濾，用甲醇洗滌結(jié)晶，干燥，分離出47.75g粗產(chǎn)品，從二氯甲烷/甲醇提純后，以暗紅色結(jié)晶體得到44.98g(產(chǎn)率93.6％)純的蝦青素-二(3-甲硫丙酸酯)(HPLC面積％約100％全-E)。
實(shí)施例15蝦青素-二(2-糠酸酯)在干燥和惰性條件下，將21.09ml 2-糠酰氯于25℃在30分鐘內(nèi)加至41.78g蝦青素、29.42ml三乙胺及2.62g 4-二甲氨基吡啶在1.4升二氯甲烷中的攪拌下的懸浮液之中。在25℃下攪拌2小時(shí)之后反應(yīng)完成。然后小心地加入500ml甲醇，蒸去二氯甲烷并用甲烷進(jìn)行置換。將所得的結(jié)晶體懸浮在25℃攪拌約16小時(shí)，然后過濾。用100ml甲醇洗滌及干燥后，得52.76g(產(chǎn)率96.0％)純的蝦青素-二(2-糠酸酯)(HPLC面積％約100％)。
權(quán)利要求
1.通式I的蝦青素衍生物 式中，R在每種情況下是基團(tuán)(a)、(b)或(c)-NH-CH(R1)-COOR2(a)-OR3(b)-(Y)n-Z (c)R1表示氫或形成蛋白質(zhì)的氨基酸殘基，R2表示C1-6烷基或C3-8環(huán)烷基，R3表示C1-12烷基或C3-8環(huán)烷基，n表示0或1，Y表示C1-7亞烷基或C2-7亞鏈烯基，以及Z，當(dāng)n為0時(shí)，它表示C3-8環(huán)烷基，-CH(C6H5)OR4基，-COR5基，或-CH2N+(CH3)3Hal-基或者Z，當(dāng)n為1時(shí)它表示氨基，-O-COR6基，-OR7基或-SR8基，或者Z，無論n是0或1，它可替換地表示芳基、雜芳基、-COOR5基或-CH(CH3)OR4基，R4表示氫或乙?；琑5表示氫或C1-6烷基，R6表示C1-6烷基、芳基或雜芳基，R7表示氫、C1-6烷基或乙?；琑8表示C1-6烷基，以及Hal-表示鹵素離子。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的蝦青素衍生物，它是下列這種通式I衍生物中的一種蝦青素-二碳酸二乙酯(R是乙氧基)，蝦青素-二草酸二乙酯(R是乙氧基羰基)，蝦青素-二(N-乙酰基甘氨酸酯)(R是乙酰氨基甲基)，蝦青素-二馬來酸酯(R是-CH＝CH-COOH)，蝦青素-二琥珀酸酯(R是-CH2-CH2-COOH)，蝦青素-二琥珀酸二甲酯(R是-CH2-CH2-COOCH3)，蝦青素-二琥珀酸二乙酯(R是-CH2-CH2-COOC2H5)，蝦青素-二甘氨酸二乙酯二氨基甲酸酯(R是-NH-CH2-COOC2H5)，蝦青素-二煙酸酯(R是3-吡啶基)，蝦青素-二蛋氨酸二氨基甲酸酯(R是-NHCH(CH2CH2SCH3)COOC2H5)，蝦青素-二乙酰基二甘醇酸酯(R是乙?；跫谆?，蝦青素-二苯基丙氨酸二氨基甲酸酯(R是-NHCH(CH2C6H5)COOC2H5)，蝦青素-二富馬酸二乙酯(R是-CH＝CH-COOC2H5)，蝦青素-二(2-糠酸酯)(R是2-呋喃基)，蝦青素-二丙二酸二甲酯(R是-CH2-COOCH3)，蝦青素-二(3-甲硫丙酸酯)(R是3-甲硫乙基)，蝦青素-二甲氧基乙酸酯(R是甲氧基甲基)，蝦青素-二-[(2-噻吩基)乙酸酯][R是(2-噻吩基)甲基]，蝦青素-二乳酸酯(R是1-羥乙基)，蝦青素-二(乙?；馓宜狨?(R是α-乙?；跗S基)，以及蝦青素-二甜菜酸酯[R是-CH2N+(CH3)3Cl-]。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的蝦青素衍生物，每一種均處于(全-E)-3，3′-外消旋異構(gòu)形式。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或權(quán)利要求3的蝦青素衍生物，它是蝦青素-二碳酸二乙酯、-二琥珀酸二甲酯、-二琥珀酸二乙酯、-二煙酸酯、-二甲氧基乙酸酯及-二-[(2-噻吩基)乙酸酯]中的一種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中的任一項(xiàng)所定義或指定的蝦青素衍生物的制備方法，其特征在于蝦青素與適當(dāng)?shù)乃酭COOH本身或其酰氯RCOCl或酸酐(RCO)2O進(jìn)行反應(yīng)，或者在R表示(a)基團(tuán)的情況下與合適的通式為OCNCH(R1)COOR2的N-羰基-氨基酸酯進(jìn)行反應(yīng)。
6.用于水生動(dòng)物飼料的含有著色類胡蘿卜素的配料，其特征在于含有如權(quán)利要求1至4中的任一項(xiàng)所定義或指定的作為類胡蘿卜素的蝦青素衍生物。
7.生產(chǎn)如權(quán)利要求6所要求的配料的方法，其特征在于，將蝦青素衍生物溶于植物的或蔬菜的油或脂中，或溶于有機(jī)溶劑中，或溶于植物的或蔬菜的油或脂與有機(jī)溶劑的混合物中；將此溶液用保護(hù)膠體的水溶液進(jìn)行乳化；至少部分除去溶劑和水，得到濃乳化液；以及將此濃乳化液噴霧干燥以便最終生成適合于加至水生動(dòng)物飼料中的配料。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的制法，其特征在于將蝦青素衍生物溶于作為溶劑的二氯甲烷之中。
9.含有著色類胡蘿卜素的水生動(dòng)物飼料，其特征在于含有如權(quán)利要求1至4中的任一項(xiàng)所定義或指定的作為類胡蘿卜素的蝦青素衍生物。
11.如權(quán)利要求9或權(quán)利要求10所要求的水生動(dòng)物飼料的制備方法，其特征在于在飼料中加入蝦青素衍生物作為配料，特別是水可分散的配料，它是通過在該飼料制備的適當(dāng)階段將該配料與最終飼料的至少一些組份混合，以及將此含有蝦青素衍生物的混合物進(jìn)行水熱處理，從而生成有蝦青素衍生物補(bǔ)充的飼料。
12.如權(quán)利要求1至4中的任一項(xiàng)所定義或指定的蝦青素衍生物作為水生動(dòng)物飼料中的著色類胡蘿卜素的應(yīng)用。
全文摘要
通式(I)的蝦青素衍生物，式中R每種情況是基團(tuán)－NH－CH(R
文檔編號(hào)C07D333/22GK1628097SQ03803401
公開日2005年6月15日 申請(qǐng)日期2003年1月29日 優(yōu)先權(quán)日2002年2月6日
發(fā)明者阿諾德·格洛爾, 沃納·西蒙 申請(qǐng)人:Dsm Ip資產(chǎn)公司