DE1642646C3 - Verfahren zur Herstellung von Coenzymen Q tief 9, Q tief 11, Q tief 12 und Q tief 10 - Google Patents

Description

Das Coenzym Q, das bereits bekannt ist. ist eine Verbindung, der folgende chemische Struktur zukommt

O
CH₃O Ü CH₃

CH₃O

CH₃ \ [CH₂-CH=C-CHj_nH

40

worin η 1 bis 10 bedeuten l:an;..

Das Coenzym Q ist eine wichtige Substanz im lebenden Organismus, und zwar kommt es in den Mitochondrion der Herzmuskel vor, wobei es als Eleklronenüberträger wirkt oder bei der oxydativen Phosphorylierung beteiligt wird. Außerdem ist diese Substanz als Medikament geeignet. Man nimmt an, so daß von seinen Homologen die Coenzyme Q₁, und Q₁₀ in den höheren Tieren vorkommen, in welchen sie eine wichtige Rolle zur Aufrechterhaltung der Funktion des lebenden Körpers spielen und außerdem viele Wirkungen ausüben. _ss

ii:re Isoprenseitenketten sind jedoch so lang, daß diese Substanzen nicht in industriellem Maßstabe gewonnen werden können. Es ist ferner fast unmöglich, sie chemisch zu synthetisieren. Man findet praktisch keine Literaturstelle, au: der hervorgeht, daß <₎₀ ein Isoprenylalkohol mit 1,4-AHdition oder ein Derivat einer derartigen Verbindung mil mehr als 45 Kohlenstoffatomen, das eine Isoprenseitenkette werden kann, in der Natur vorkommt. Der einzige Isoprenylalkohol. der gefunden werden konnte und als Roh- (,<; material für die industrielle Synthese von C'ocnzyni Q zur Verfüguni; steht, ist Solanesol. ein Isoprenylalkohol mit 9 Isoprencinheilen, der von R. L.

Rowland et al (J. Am. Chem. Soc. 78. 4680 Γ19561) in Tabakblättern gefunden wurde. Hinsichtlich eines Isoprenylalkohols mit 10 Isopreneinheiten haben F.W. Hemming et al mit Bestimmtheit einen Bestandteil einer chromatographischen Fraktion der aus einem nicht verseiften Material aus Spadices eines Arum maculatum extrahiert wurde. als einen derartigen Alkohol angenommen wobei sie sich allerdings nur auf das Ergebnis einer Papierchromatoeraphie stützen können, ohne die Struktur bestimmt zu haben (Proc. Roy. Soc, London. B. 1>S.

291 [1963]). . . . . .

Weiterhin wurden bisher nocn niemals in industriellem Maßstabe derartige Isoprenylalkohole extrahiert Diese Isoprenylalkohole, in welchen die Isoprenseitenkette sehr lang ist, sind derart schwierig chemisch zu synthetisieren, daß sie bis heute noch nicht aur industriellem Wege hergestellt werden kon-

^neßei der Untersuchung der Zusammensetzung eines unverseiften Materials, welches in industriellem Maßstabe aus Seidenraupenexkrementen hergestellt wird konnte bereits eine Isoprenylalkoholfraktion mit 9. 11 und P Isopreneinheiten festgestellt werden. Außerdem gelang die Isolierung und Reinigung dieser Verbindungen. ..

Die Isolierung und Sammlung der Isoprenylalkoholfraktion aus" Seidenraupenexkrementen zur Bestimmune der Struktur verlauft wie folgt, wobei aul die Zeichnune Bezug genommen wird.

Fiel zeigt ein Infrarot-Absorptionsspektrum einer Substanz, die bei der Herstellung von Isoprenylalkohol gemäß vorliegender Erfindung erhalten wird. . ,

Fig"» gibt ein Infrarot-Absorptionsspektrum für den Fall wieder, daß eine Substanz, die bei der erfindungsgemäßcn Herstellung von Isoprenylalkohol erhalten wird, hydriert worden ist.

Fig 3 ist das NMR-Spektrum einer Substanz, die bei der erfindungsgcmäßen Herstellung von Isoprenylalkohol anfallt.

Zunächst wird ein Extrakt, der durch Extraktion von trockenen Seidenraupenexkrementen mit Aceton erhalten wird, mit Methanol-Kaliumhydroxyd verseift und anschließend mit Hexan extrahiert. Die auf diese Weise erhaltene nicht verselfte Fraktion wnd als Rohmaterial verwendet. Sie wird in Hexan oder Aceton gelöst. Die Lösung wird einer geeigneten Kombination aus fraktionierter Abkühlung und Ausfällung (beispielsweise einer bei tiefer Temperatur erfolgenden fraktionierten Abkühlung und Ausfällung), Molekulardestillation und Adsorptionschromatographie unter Verwendung von Kieselgel oder aktivem Aluminiumoxyd unterzogen. Nachdem die Lösung von Verunreinigungen, wie Sterin, Kohlenwasserstoffen, gesättigten Alkoholen, Carotinoide!! oder Phytol abgetrennt ist, wobei der Reinheitsgrad durch Dünnschichtchromalographie bestätigt wird, kann man eine einzige Substanz erhalten.

Die auf diese Weise erhaltene Substanz zeigt einen Gehalt von 10 bis 15% des nicht verseiften Materials aus Seidenraupenexkrementen. Sie ist auf Grund der Dünnschichlchromalographie als reine Substanz anzusehen.

Bei der Dünnschichlehromatographic (Kieselgel) besitzt diese Substanz die in der Tabelle 1 angegebenen Rf-Werte. Sie ist ein hellgelbes ÖL das bei normaler Temperatur flüssig isi _und einen Breehungs-

index von η;.-: von 1,5112 besitzt. Unterhalb -30
geht die Substanz in Aceton. Äthanol oder Hexan
weiße Kristalle über.

Tabelle 1

Entwickler

Chloroform: Methanol (4:1)

lsobut;inol

Chloroform

Benzol

Chloroform: Benzol (1:4)...
η-Hexan

Rf-Werte

0.84
0.61
0.50
0.48
0.27
0.02

Entwickler

Aceton

Essigsäure

90'Oiges n-Propanol

	}f-\Verle	Fleck 3
Fleck I	Fleck 2	0,77
0,66	0.72	0,62
0,35	0,47
0,44	0,55

Solanesol jaus Tabakblättern

0.77
0,62

mit den von Rowland et al für Solanesol, Phytol und Farnesol ermittelten Ergebnissen überein (vgl. F i g. 2).

Das Infrarot-Absorptionsspektrum läßt ferner erkennen, daß kein anderer funktioneller Rest oder Ring vorhanden ist. Im UV-Absorptionsspektrum sowie im sichtbaren Teil des Absorptionsspektrum ist keine besondere Absorption zu erkennen.

Die Analysenergebnisse der erfindungsgemäßen Substanz sind in der Tabelle 3 zusammengefaßt. Diese Ergebnisse zeigen, daß diese Substanz eine Isoprenylalkoholgruppe mit durchschnittlich 11 Isopreneinheiten darstellt.

Aus der Dünnschichtchromatographie durch Adsorption geht hervor, daß diese Substanz einen einzigen Flecken bildet und eine reine Isoprenylalkoholgruppe besitzt. Die Papierchromatographie mit umgekehrter Phase ergibt, daß diese Substanz leicht isoliert werden kann und drei Isoprenylalkohole enthält.

Dies bedeutet also, daß die Substanz eine vergleichsweise geringe Menge an Solanesol mit 9 lsoprencinheiten enthält, wobei man annimmt, daß die meisten Isoprenylalkohole aus 11 und 12 Isopreneinheiten aufgebaut sind. Diese zwei Isoprenylalkohole besitzen bei der Papierchromatographie mit umgekehrten Phasen Eigenschaften, die einander sehr ähnlich sind. Man nimmt an, daß sie aus 11 und 12 Isopreneinheiten bestehen. Diese Vermutung bekräftigen das mittlere Molekulargewicht, das NMR-Spektrum sowie die elementare Analyse der Substanz, auf die nachstehend noch näher eingegangen wird. Die Rf-Werte dieser Substanz bei der Papierchromatographie miv umgekehrter Phase sind in der Tabelle 2 zusammengefaßt.

Tabelle 2

Feste Phase: Filterpapier, wobei die Phase mittels 5" »igen flüssigen Paraffin/n-Hexans umgekehrt wird.

Der Siedepunkt des vorstehend erwähnten einen Fleckens, der in einer Molekulardestillationsapparatur ermittelt wird, beträgt bei einem Vakuum von 10 ' mm Hg 180 bis 24O⁰C. Wie aus dem in F i g. 1 wiedergegebenen Infrarot-Absorptionsspektrum zu ersehen ist, besitzen die Substanz eine Absorption enier Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung bei 1600 cm"¹ und weist ein¹, η Hydroxylrest, der in die Gruppe —C C — CH₂GH eingebaut ist. bei 1000 cm ' auf. Cs ist ferner zu ersehen, daß. falls diese Substanz hydriert wird, die Absorption bei 100(1 cm"¹ nach 1050cm ' verschoben wird. Dies isi die Absorption eines in .!ic Gruppe

- CFI₂ — CH₂ - OH
eingebauten 1 lydroxylrests Diese Tatsache stimmt

Tabelle 3

KohlenMoff

Wasserstoff <%)

11,SO
11,82

13,95
14,30

11,49
!1,45

Erfindungsgemäße Substanz | 86,00

(Analysenwerte) |

C₅₅Hy₀O (theoretische Werte vonj 86.,09

isoprenylalkohol mit 11 Iso-

preneinheiten)
*⁵ Erfindungsgemäße Substanz, | 83,74

hydriert (Analysenwerte)
C35H112O (theoretische Werte | 83,66

der aus Isoprenylalkohol mit

11 Isopreneinheiten durch

Hydrierung hergestellten

Substanz)
Erfindungsgemäße Substanz, 84,57

acetyliert (Analysenwerte)
is C₅₇H₉₂O₂ (theoretische Werte | 84,46

der Substanz, die bei der

Acetylierung von Isoprenylalkohol mit 11 Isopreneinheiten erhalten wird)
-40

Das mittlere Molekulargewicht der erfindungsgcmäßen Substanz wird nach einem Dampfdruckverfahren zu 773 ermittelt. Es kommt sehr nahe an das Molekulargewicht von 766 eines Isoprenylalkohols mit 11 Isopreneinheiten hei an. Wird die Menge des bei normaler Temperatur absorbietten Wasserstoffs mit einem Platinkatalysator gemessen, dann stellt sich heraus, daß 1 Mol Wasserstoff pro 70,5 g der enind'mgsgcniäßen Substanz absorbiert wird.
Es steht ohne Zweifel, daß. falls das Molekuiargewiuit 766 beträgt, 11 Doppelbindungen vorhanden sind. Dies bedeutet also, daß nicht jede Isopreneinheit gesättigt ist. Das Massenspektrum der erfindungsgemäßen Substanz ergibt nur eine Signalgruppe einer Massenzahl, welche ein Vielfaches der Isopreneinheiten ist. Dadurch wird die Tatsache bestätigt, daß die Isopreneinheiten in regulärer Weise über 1,4-Verknüpfungen verbunden sind.

Das NMR-Spektrum (eines Proton-Typs mit ho 60 Megacyclen) der erfindungsgemäßen Substanz wird in der Fig. 3 gezeigt. Es werden Proton-Signale einer Methin-( CH=), Methylen-! CH,-), Methyl-!--·■ C--CH.,), Hydroxyl-(OH) und Methylengruppe (-"CH — CH₂ — OH) in der n-Stellung (λ des Hydioxylrcstes gefunden. Wird dieses Produkt hydriert, d. h. wird ein gesättigter Alkohol hergestellt, dann verschwindet das Signal der Methingruppe, während sich das Protonsignal des Hydroxylmagnet-

Feldes in drei Signale auftrennt. Aus diesen Fakten sowie aus der Messung der Signalstärke geht hervor, daß allein schon aus dem NMR-Spektrum die erfindungsgemäße Substanz als primärer Isopreiiylalkohol mit durchschnittlich 11 Isopreneinheiten angesehen werden muß.

Auf Grund der vorstehenden Ausführungen wurde die erfindungsgemäße Substanz als Mischung aus Solanesol mit 9 Isopreneinheiten und zwei neuen primären Isoprenylalkoholen mit 1,4-Addition, die 11 und 12 Isopreneinheiten besitzen, benimmt.

Dei vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von l'ocrizymen Q₉, Q₁₀, Q₁₁ und Q₁₂ aus Isoprenylalkoi.olen mit 9, 11 und 12 Isopreneinheiten zu entwickeln, die aus einem Rohradterial hergestellt werden, welches Komponenten von Maulbeerbaumblätlern enthält.

Ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung liegt in der Gewinnung neuer Coenzyme Q_n und Q₁₂.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Heistellung von Coenzymen Q₉, Q₁₁, Q₁₂ und Q_1n das dadurch gekennzeichnet ist, daß man aus Mauibcerbaumblättern selbst oder aus Seidv.iraupenexkrementen mit einem Lösungsmittel das fetiartige Material extrahiert, dieses in dem Extrakt mit dem Alkali verseift und das nicht verseifte Material von dem verseiften Material abtrennt und anschließend nach wenigstens zwei aus einer Mo'ekulardeslillation, fraktionierten Abkühlung und Ausfällung und aus Adsorptionschromatographie bestehenden Keinigungsmethoden reinigt und die erhaltenen Isoprenylalkohole mit 9, 11 und 12 Isopreneinheiten mit 2.3-Dimethoxy - 5 - methyl -1,4 - hydrochinon oder dessen 4-Acylderivat unter Verwendung eine» Katalysators und Lösungsmit!-^ umsetzt und das erhaltene Produkt oxydiert, den erhaltenen !soprenylalkohol mit 9 Isopreneinheiten bromiert, mit Acetessigsäure kondensiert, mit Acetylen umsetzt und partiell hydriert mit 2.3-Dimethoxy-5-methyl-l,4-benzohydrochinon oder dessen 4-AcyIderivat in Gegenwart eines Katalysators und eines Lösungsmittels umsetzt und oxydiert.

Eine allgemeine Arbeitsweise, nach der die Herstellung von I'oprenylalkoholen gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren durchgeführt wird, wird nachstehend im einzelnen angegeben:

Zuerst wird ein Fettmaterial aus Seidenraupenexkrementen oder vermahlenen und getrockneten Maulbeerbaumblättern mit einem organischen Lösungsmittel, wie Aceton. Chloroform, Äther oder Hexan, extrahiert. Das erhaltene Fettmaterial wird verseift, worauf das nicht verseifte Material gesammelt wird. Gewöhnlich wird diese Stufe unter Verwendung von Kaliumhydroxyd-Methanol durchgeführt. Das nicht verseifte Material wird zwischen Hexan und Methanol verteilt, worauf mit 90%igem Methanol gewaschen wird und das Hexan in dieser Stufe abdestilliert wird.

Das auf diese Weise erhaltene nicht verseifte Material wird in Hexan oder Aceton gelöst und unter allmählichem Abkühlen fraktioniert ausgefällt. Sterin und die höheren gesättigten Alkohole und Kohlenwasserstoffe werden entfernt. Wird die Lösung auf weniger als -20" C abgekühlt, dann fallen die Isoprenylalkohole mil 9, 11 und 12 Isopreneinheiten aus. Der Niederschlag wird gesammelt. Diese Arbeitsweise wird einmal durchgeführt oder wiederholt. Dann erfolgt eine Molekulardestillation bei einem

Vakuum von mehr als 10 ³ mm Hg, wobei von der Isoprenylalkoholen mit 9, 11 und 12 Isopreneinheiten eine erste Fraktion, die beispielsweise aus Phyto) besteht, abgetrennt wird. Unter den vorstehend erwähnten Bedingungen werden die Isoprenylalkohole mit 9, 11 und 12 Isoprencinheiter bei einer Temperatur von 180 bis 240⁰C abdestillicrt In einigen Fällen wird das Destillat tief abgekühlt damit unter den vorstehend beschriebenen Pedingungen eine Ausfällung erfolgt Anschließend erfolgl eine Reinigung mittels einer Adsorptionschromatographie über Kieselgcl oder aktivem Aluminiumoxyd In einem derartigen Falle wird zweckmäßigerweisc ein nicht polares Lösungsmittel verwendet.

Diese Stufen können in jeder geeigneten Reihenfolge kombiniert werden. Es kann daher die Molekulardestillation vor der Ausfällung durch Tiefkühluno durchgeführt werden In einigen Fällen kann eine dieser drei Stufen weggelassen werden. In Hnem derartigen Falle ist es jedoch notwendig, die durchzuführenden Stufen zu wiederholen.

Eine bevorzugte Kombination dieser drei Stufen besteht in einer Kombination einer ersten fraktionierten Abkühlung und Ausfällung, einer sich anschließenden Molekulardestillation sowie schließlich einer fraktionierten Abkühlung und Ausfällung.

Eine andere vorgezogene Kombination dieser Stufen ist eine Kombination aus einer ersten Molekulardestillation und einer abschließenden fraktionierter Abkühlung und Ausfällung.

Die fraktionierte Abkühlung und Ausfällung kann beispielsweise m einem Kühlschrank oder in einei Trockencis-Aceton-Mischung erfolgen. Der erhaltene Niederschlag wird beispielsweise mittels cin^r Tieftemperatur-Filtrationsapparatur abgetrennt.

Die Molekulardestillation kann in einer herkömmlichen Apparatur duichgeführt werden, beispielsweise in einer Molekulardestillationsapparatur, die auf dem Prinzip eines durch Zentrifugalkraft erzeugten Films beruht.

Beispiele fui Rohmaterialien, welche Komponenter von Maulbeerbaumblättern enthalten und für da> erfindungsgemäße Verfahren verwendet werden können, sind Maulbeerbaumblätter selbst sowie Seidenraupenexkremente.

Beispiele für organische Lösungsmittel, die in dei Lage sind, ein Fettmaterial aus dem Rohmaterial /1 extrahieren, und die bei dem erfindungsgemäßer Verfahren eingesetzt werden können, sind Aceton Chloroform, Äther und Hexan.

Eine vorzugsweise angewendete Isolierung vor Isoprenylalkoholen mit 9. 11 und 12 Isopreneinhcitci besteht darin, das nicht verseifte Material mittel; einer fraktionierten Abkühlung und Ausfällung, eine: Molekulardestillation und anschließend einer frak tionierten Abkühlung und Ausfällung zu reiniger und weiterhin einer Adsorptionschromatographiezi unterziehen, um Isoprenylalkohole mit 9. 11 bzw 12 Isopreneinheiten zu isolieren.

Eine andere vorzugsweise angewendete Isolations methode von Isoprenylalkoholen mit 9, 11 unc 12 Isopreneinheiten. besteht darin, das nicht verseifte Material mittels einer Molekulardestillatior und anschließend einer fraktionierten Abkühlung und Ausfällung zu reinigen und anschließend cinei Adsorptionschromatographie zur Isolierunc vor Isoprenylalkoholen mit 9. 11 bzw. 12 Isoprenein heiten zu unterziehen.

Ferner können die Isoprenylalkohole mit 9 IsopreiK'inheilcn dadurch isoliert werden, daß die Isoprenylalkoholmischung in Aceton aufgelost wird, die erhaltene Lösung auf 0 bis IOC abgekühlt wird und nur der Isoprenylalkohol mit 9 Isopreneinheiten auskristallisiert wird. Wahlweise kann das nicht verseilte Material einer Molekulardestillation unterzogen werden, worauf das Destillat in Benzo! gelöst wird und der Lösung eine Lösung aus Thioharnstoff in Methanol zur Bildung einer Adduktvcrbindung aus Thioharnstoff-lsoprenylalkohol mit 9 Isopreneinheiten zugesetzt wird, worauf die gebildete Adduktverbindung mit Wasser zersetzt wird.

Daher wird der Isoprenylalkohol mit 9 Isopreneinheiten vorzugsweise nach Verfahren isoliert, bei welchen das nicht verseifte Material mittels einer fraktionierten Abkühlung und Ausfallung, molekularer Destillation und anschließender fraktionierter Abkühlung und Ausfällung gereinigt wird, worauf eine Auflösung in Aceton erfolgt und die Lösung auf eine Temperatur von 0 bis - WC abgekühlt wird. Man kann auch so verfahren, daß das nicht verseift^ Material durch molekulare Destillation und anschließende fraktionierte Abkühlung und Ausfüllung gereinigt und anschließend weiterhin in Aceton gelöst wird, worauf die Lösung auf eine Temperatur von 0 bis - 10 ( abgekühlt wird. Ferner besteht die Möglichkeit, das nicht verseifte Material durch eine molekulare Destillation und anschließende Behandlung mit "ihiohanisloff zur Gewinnung einer Adduktskibindung aus Thioharnstoff- lsoprenylalkoh-.il mit 9 Isopreneinheiten und anschließende Adsorptionschinrnatiiüraphie der Verbindung /ur Isolierung \on Isoprenylalkohol mit 9 Isopreneinheiten zu reinigen.

Isoprenylalkohol mit 11 isoprcncinheiten wird . .-r/ucswei'-i.· nach einem Verfahren isoliert, bei welchem die gereinigte Mischung aus lsoprenylalkoholen mit 9 I I und 12 Isopreneinheiten einer Adsorptionschromatographie unter Verwendung eines Kiesclgek und eines geeigneten Intwicklers, wie beispielsweise eines lO'-Mgen (Y.:!. Vol.) Alhyläthers. der n-Hexan enthält, unterzogen wird.

FJn Isoprenylalkohol mit 12 Isopreneinheilen wird vorzugsweise nach einem Verfahren isoliert, bei welchem die gereinigte Mischung aus lsoprenylalkoholen mit 9. I 1 und 12 Isopreneinheiten einer Adsorpiionsehrom.ilographie unter Verwendung eines Kieselgels und eines geeigneten Inlwicklcrs. wie beispielsweise eines 5"»igcn "(VoI Vol.) Athylalhers. der n-Hexan enthalt, unterzogen wird.

Die Identifizierung von Isoprenylalkohol mit ⁴J Isopreneinheitcn wird wie folgt durchgeführt:

Die gereinigle Mischung aus lsoprenylalkoholen mit 9. 1! und 12 Isopreneinheitcn. die in der vorgehend beschriebenen Weise erhalten wird, wird mittels Adsorptionschromatographie unter Verwendung eines Kieselgek aufgetrennt. Fine Fraktion, die zum" Schluß eluiert wird, wird bei normaler Temperatur verfestig!. Der Feststoff wird aus Aceton umkristaliisicrt.'wobei Kristalle mit einem F. von 38 bis 40 C erhallen werden. Werden die weißen Kristalle mit Siilanesnl mit 9 Isopreneinheiten, welches nach dem Verfahren von Rowland et al aus Tabakblättern gewonnen wird, vermischt und geschmolzen, dann wird der Schmelzpunkt der weißen Kristalle nicht herabgedrückt. Außerdem sind die chromatographischen Daten sowie die verschiedenen Spektren der weißen Kristalle vollständig mit den entsprechenden Daten von Solancsol identisch.

Die Identifizierung von Isoprenylalkohol mit Il Isopreneinheiten wird wie folgt durchgeführt:

Die gereinigle Mischung aus lsoprenylalkoholen mit 9. 11 und 12 Isopreneinheiter wird einer Adsorptionschromatographie unter Verwendung eines Kieselgeis und eines Fntwicklors. beispielsweise eines IO%igcn (Vol. VoI.) Athyläthers, der n-Ilcxan enthält, unterzogen. Auf diese Weise wird eine farblose ölige Masse erhalten, die hei der Papierchromatographie mit umgekehrter Phase unter Verwendung von N₁N'-Dimethylformamid als Lösungsmittel einen Rf-Wcrt von 0.43 besitzt. Die Masse besitzt einen Schmelzpunkt von 9 bis 10"C und einen Brechungsindex η von 1,5094.

Das Molekulargewicht des öligen Materials ist wie folgt:

Gefunden
Berechnet

Tesi 1

772
767.3

Tesi:

756
767.3

Die Flenientar-Analyse des öligen M. lerials ist wie folgt:

Gefunden (.'X6.ll. Il I 1.93"/,,:

berechnet als C ,,H₁₁₀O .. ("86.09. Il I1.X2%.

Wird das ölige Material Indriert. dann stellt man fest, daß 1 l.o Doppelbindungen in dem Molekül zugegen sind, sofern man annimmt, daß das Molekulargewicht des öligen Materials "767.3 betrügt.

Das Infrarot-Spektrum sowie das NMR-Absorplionsspeklrum des öligen Materials sind vollständig mit den Spektren der Mischung von Isoprenylalkohol identisch. Aus dieser Tatsache geht hervor, daß das ölige Material aus Undecaisoprcnol. einem Isoprenylalkohol mit I 1 Isopreneinheiten, besteht.

Die Identifizierung von Isoprenylalkohol mil 12 Isopreneinheiten wird wie fo'.gt durchgeführt:

Die gereinigte Mischung aus lsoprenylalkoholen mit 9. 1 1 und 12 Isopreneinheilen wird einer Adsorptionschromatographie unier Verwendung eines Kieselgels und eines Fntwicklers. beispielsweise eines 5"'ήigen (Vol. Vol.) Äthers, der n-Hexan enthält, unterzogen. Auf diese Weise wird ein öliges Material erhalten, das bei der Papierchromatographie mit umgekehrter Phase unter Verwendung von N.N'-Dimethylformamid als Lösungsmittel einen Rf-Weit von 0.34 besitzt. Das Material besitzt einen Schmelzpunkt von 15 bis 16 C^- und einen Brechungsindex i\
von 1.5n<)5.

Das Molekulargewicht des öligen Materials )<i wie folgt:

P.-M I

ToI 2

Gefunden ; ,S37 ^: X29

Berechnet X35.4 X35.4

Die Flcmcntar-Analysc des Materials ist wie folgt:

Gefunden C H6.19. H I2.(K)"„:

berechnet als C_f,„H,_JKO . . C K6.26. H 11.82".,.

40? 618/226

Wird das ölige Material hydriert, dann stellt man lest, daß 12, 17 Doppelbindungen in dem Molekül zugegen sind, sofern man annimmt, daß das Molekulargewicht des öligen Materials H35.4 beträgt.

Das Infrarot-Spektrum und das NMR-Adsorptionsspektrum des öligen Materials sind vollständig mit den Spektren der Mischung aus Isoprenylalkoholen identisch. Aus dieser Tatsache geht hervor, daß das ölige Material Undecaprcnol ist. d. h. ein Isoprenylalkohol mit 12 Isopreneinheiten.

Das nach der vorstehend bescuricbenen Methode f rhaltcne Solanesol wird mit 2,3-Dimelhoxy-5-methyl- |,4-ben7.ohydrochinon unter Verwendung von Zinkfhlorid und Eisessig als Katalysatoren ohne Lösungsmittel nach bekannten Methoden (vgl. beispielsweise «Die Methode von Eisler et al (HeIv. (him. AcIa., 42, 2616f 1959]), kondensiert, worauf eine Oxydation init Silberoxyd od. dgl. ohne Abtrennung des erhaltenen 2.3-Dimcthoxy-5-Inethyl-6-nonaprcnyl-benzoliydrochinons erfolgt. Die Reinigung wild durch Chromatographie od. dgl. durchgeführt. Dabei fällt !..VDimethoxy-S-methyl-d-nonaprenyl-benzochinon »oder ein Cocnzym Q) an.

Ferner wird ein tertiärer Alkohol oder primärer Alkohol (Isodecaprenol oder Decaprenol) mit 50 Kohlenstoffatomen synthetisiert, indem die Anzahl der Kohlensloffatomc nach einer bekannten Methode lim 5 erhöht wird, um aus dem auf diese Weise erhaltenen Solanesol ein Seilenkettenrohmaterial für ein <ocn/ym Q₁₀ zu machen. Dies erfolgt auf die vv'&»-. daß das Solanesol nach einer bekannten Methode in Solanesylbronnd überführt wird, worauf mittels einer Acctoacetatkondensation. Verseifung und Decarboxylierung ein Keton mit 48 Kohlenstoffatomen h,.rges1ellt wird. Darauf wird Isodecaprenol mit 50 Kohlenstoffatomen über eine Acetylenaddilionsreaktion sowie partielle Reduktion der Dreifachbindung synthetisiert. Das Isodecaprenol wird dann unter Bildung von Dccaprenylbromid mit Brom behandelt und zusammen mit Natriumacetat sowie Kalium- oder Blcinitrat zur Einführung von Hydroxylgruppen gekocht. Auf diese Weise wird Decaprenol. ein primärer Isoprenylalkohol. synthetisiert.

VVie aus dem infrarot-Speklrum, dem NMR-Absorptionsspeklrum sowie der Dünnschieht':hrom;:tographic hervorgeht, ist das auf diese Weise erhaltene Isodecaprenol oder Decaprenol derart rein, daß es ohne weiteres als Rohmaterial zur Synthese eines C'ocnzyms Q_1n verwendet werden kann. Ebenso wie im Falle der Synthese des Coenzyms Q₁, kann bei der Kondensation mit 2.3-Dimethoxy-5-methyl-1.4-ben/ohydrochinon unter Verwendung von Zinkchlorid und Eisessig als Katalysatoren, beispielsweise nach der Methode von E i s 1 e r. und der anschließenden Oxydation und Reinigung 2.3-Dinethoxy - 5 - methyl - 6 - decaprenyl -1.4 - benzochinon oder ein Coenzym Q,_r, erhalten werden. In beiden Fällen kann als Kondensierungskatalysalor AIueiiniumchlorid. Zinkchlorid oder ein Trifluorboräiherkomplex und als Lösungsmittel Diäthyläther oder Dioxan verwendet werden, es kann jedoch auch ohne Lösungsmittel gearbeitet werden. Die Oxydation kann katalytisch unter Verwendung \on Mangandioxyd. Bleiperoxyd. Silberoxyd. Nickelperoxyd oder Luft durchgeführt werden. Die Reinigung wird meistens auf chromatographischem Wege über Kic- »elgel durchgeführt.

Die Infrarot-Absorptions-, NMR-Absorptions- und UV-Absorptions-Spektren der erfindungsgemäß erhaltenen Coenzyme Q_q und Q₁₀ stimmen genau mit den Spektren eines Produktes überein, das aus einem natürlichen Material durch Extraktion hergestellt worden ist. Die Schmelzpunkte betragen 42 bis 44'¹C bzw. 47 bis 49' C. Der E-Wert (bei 271 ηΐμ mit einer n-Hexan-Lösung) des ultravioletten Teils des Absorptionsspektrums einer jeden Verbindung entspricht zu mehr als 95% dem Standardprodukt. Bei der einfachen Dünnschichtchromatographie und der Chromatographie mit umgekehrter Phase tritt für jede der Substanzen nur ein einzelner Fleck auf.

Ferner kann eine Mischung aus 2,3-Dimcthoxy-5 - methyl - 6 - undccaprenyl - 1A - benzochinon und 2,3-Dimethoxy-5-metnyI-6-dodecaprenyl-l,4-bcnzochinon, wobei beide Verbindungen neue Homologe des Coenzyms Q sind, durch weitere Reinigung der lsoprenylalkoholgruppe, so daß nur eine Mischung aus Alkoholen mit 11 und 1.2 Isopreneinheiten (Undecaprenol und Dodecaprcnol) vorliegt, Kondensation mit 2.3-Dimethoxy-5-melhy]-l,4-hydrochinon und anschließende Oxydation des Kondensats hergestellt werden. Dieses Produkt besitzt ei ίο physiologische Wirksamkeit eines C'oenzyms Q Wie aus einem Wiedergewinnungstest der Atmunj.'saktivität der Mitochondrien der Leber einer Ratte, aus welchem ein Cocnzym Q entfernt worden ist, hervorgeht, besitzt dieses Produkt eine physiologische Aktivität, die im wesentlichen derjenigen eines Homologen eines Coenzyms Q gleich ist, das aus einem natürlichen Material extrahiert worden ist.

Die Temperatur der Umsetzung kann von ungefähi - 10 bis 100 C schwanken und zwar je nach der Art des verwendeten Katalysators. Ferner kann der Isoprenylalkohol zuerst vermischt anstatt eingetropft werden. Um die Oxydation des Rohmaterials Hydrochinon und des Kondensats zu verhindern, ist es vorzuziehen, die Umsetzung in einem inerten Gasstrom wie beispielsweise Stickstoff, durchzuführen.

Aus dem Reakiionsprodukt wird das Kondensierungsmittcl durch Waschen mit Äther-Wasser odei durch Filtration entfernt. Das nicht umgesetzte 2.3 - Dimethoxy - 5 - methyl - 1.4 - hydrochinon wird durch Waschen mit einer Lösung aus einer 2- bi> 5%igen alkalischen Substanz entfernt. In einigen Fällen ist es zur Entfernung von nicht umgesetzten Isoprenylalkohol und dem sekundären Reaktionsprodukt möglich, das Reaktionsprodukt mit einci alkoholischen Alkalilösung mit hoher Konzentralior zu waschen. Wird das lösungsmittel entfernt, danr fällt ein Rückstand an, der 2,3-Dimethoxy-5-methyl 6-prenylhydrochinon enthält. Da jedoch der Rück stand nicht abgetrennt worden ist. wurden seim physikalischen Konstanten nicht ermittelt.

Wenn der Rückstand in Äther gelöst wird, wirt er mit einem geeigneten Oxydationsmittel oder Katalysator zu dem entsprechenden Chinon durch Kon takt oxydiert und mittels Chromatographie übe: Kieselgel oder Aluminiumoxyd gereinigt. In einiücr Fällen wird er durch Umkrislallisation aus einen Lösungsmittel gereinigt.

Falls eine Isoprenylalkoholgruppe als solche verwendet wird, ist es möglich, eine Coenzym-Q-Grupp( durch chromatographischc Abtrennung oder durcl Kristallisation in einer Reinigungsstufe nach dei Kondensation und Oxydation zu isolieren.

Bei der Durchführung der vorliegenden Erfindung liefern sogar 4-Acylderivate von 2.3-Dimethoxv'

642 646

5-methyl- 1,4-hydrochinon bessere Reaktionseigehnisse und können daher ebenfalls verwendet weiden.

Beispiel 1

140 g eines Fettmaterials, d;is durch Aectonextraktion aus 3,3 kg trockenen Seidenraupenexklementen erhalten wird, wird während einer Zeitspanne von 2 Siundcn unter Rühren und Erhitzen auf eine Temperatur von 60 C mit Kaliumhydroxy-Melhanol verseiH. Dann wird der gesamten Mischung Hexan zugesetzt, worauf die Hexanphase gut mit 90%igem Methanol und anschließend mit Wasser gewaschen wird. Dabei fallen K)Og eines nicht verseiften Materials, das eine rotbraune Farbe besitzt, an. 100 g des nicht verseiften Materials werden in r.-Hcxan gelöst, worauf die Lösung auf 0 C abgekühlt wird. Die ausgefallenen Kristalle werden durch Filtration abgetrennt. Das Filtrat wird zur Entfernung von n- Hexan destilliert. Wird der erhaltene Rückstand in Aceton gelöst, und zwar in einem fünffachen Volumen, und die Lösung auf - 40"C abgekühlt, dann scheiden sich Krislalle ab, die durch Filtration abgetrennt werden.

Diese Verfahrensweise wird zwei- bis dreimal wiederholt. Auf diese Weise werden 15 g einer hellgelben öligen Masse (bei Zimmertemperatur) erhalten.

In dieser öligen Masse sind Isoprenylalkohole und etwas Sterin enthalten. Dieses ölige Material wird unter einem Vakuum von weniger als 10 ' mm Hg einer Molekulardestillation unterzogen, wobei eine bei 180 bis 240 C siedende Fraktion gesammelt wird. Als Ergebnis werden 10 g eines hellgelben öligen Materials {n\^J : 1.5110) erhallen.

Das hellgelbe ölige Material ergibt bei der Dünnschichtchromatographie einen einzigen Flecken. Wie aus dem Infrarot-Absorptionsspektrum sowie dem NMR-Ahsorptionsspektrum hervorgeht, besteht die Mischung aus Isoprenylalkoholen.

Hinc Analyse des öligen Materials mittels einer Papicrchiomatographie mit umgekehrter Phase zeigt, daü das ölige Material aus jeweils ungefähr 45" η Isopreny!alkoholen mit 11 und 12 Isopreneinheiters und ungefähr zu 10'u aus Isoprenylalkohol mit 9 Isopreneinheiten besieht.

10 g der Isop'-.-nylalkoholmischung werden unter Verwendung von 100 g Kieselgel einer Adsorptionschromatographie unterzogen. Unter Verwendung von Äthyläther, der η-Hexan als Entwicklungsmittel enthält, wird die Mischung zueu< mit 5'Oigem (Vo! Vol.) Äthyläther, der η-Hexan enthält, zur Isolierung der Fraktion A und anschließend mit lO'Oigem (Vol. Vol.) Äthyläther, der η-Hexan enthält, zur Isolierung der Fraktion B behandelt, worauf sich als drittes eine Behandlung mit 15%igem (Vol. Vol.) Äthyliither. der η-Hexan enthält, zur Isolierung der Fraktion C anschließt. Jede der drei isolierten Fraktionen A. B und C wird zur Entfernung des Lösungsmittels behandelt, wobei 4 g. 4 g bzw. 0.8 g der entsprechenden Fraktionen erhalten werden.

Um die Reinigung einer jeden Fraktion zur vervollständigen, ist es erforderlich, die Absorptionschromatographie zu wiederholen. Sie kann jedoch auch nur einmal durchgeführt werden, wenn die Chromatcgraphie sehr sorgfältig durchgeführt wird.

An Hand der vorstehend erwähnten Identifizierungsmethode wird festgestellt, daß die Fraktion A aus Isoprenylalkohol mit 11 Isopreneinheiten, die Fraktion B aus Isoprenylalkohol mit 12 Isopreiieinheilen und die Fraktion C aus Isoprenylalkohol mit 9 Isopreneinheiten (d. h. Solancsol) besteht.

Anschließend wird die Isoprenylalkoholmischung in einer 9X%igen wäßrigen Acetonlösung gelöst. Wird s die Lösung auf 0 bis - 10" C" abgekühlt, dann scheidet sich Solancsol in Form von Kristallen aus. Die Kristalle werden durch Filtration entfernt. Das Filtrat wird zur Gewinnung einer Mischung, die hauptsächlich aus Undecaprenol und Dodecaprenol mit 11

ι« und 12 Isopreneinheiten besteht, eingeengt. 10 g 2,3-Dimethoxy-5-methyl-1.4-hydrochinon werden in 50 ml Dioxan gelöst. Dann werden 7 g Zinkchlorid und 1,5 g Pyrophosphorsäure zu der Lösung zugegeben. 10 g der vorstehend erwähnten gereinig-

ls ten Isoprenylalkoholmischung, gelöst in etwas Dioxan, werden bei Zimmertemperatur in die Lösung einge'.ropf! Pann wird die Lösung unter Rühren 5 Stunden lang bei 50ⁿC zur Reaktion gebracht. Nach der Umsetzung wird das System mit Äther extrahiert und mit Wasser sowie einer wäßrigen Lösung aus 3% Kaliumhydroxyd, damit c.ne Neutralisation erfolgt, gewaschen. Anschließend wird die Lösungsmittelschicht getrocknet und abdestillierl. Das erhaltene braune ölartige Material wird zusam-

:s men mit 10 g SilberoKyd geschüttelt. Anschließend wird das Silberoxyd durch Filtration abgetrennt und das Filtrat konzentriert.

In einem derartigen Fall werden 15 g eines rohen ölarligcn Materials erhalten. Dieses ölarligc Material

Vi wird in n-Hcxan geli'st und unter Verwendung von 300 g Aluminiumoxyd (mit einer Blockman-Aktivität II) chromatographisch behandelt und anschließend mit einem Lösungsmittelsystem aus n-Hcxan Äthyliither eluiert. Daraufhin wird das Eluat konzcn-

is triert. in Hexan gelöst und mittels Chromatographie über HMIg Kieselgel gereinigt.

Die Ausbeute beträgt 6% eines hellgelben ölartigen Materials. Dieses Material ergibt bei der Dünnschichtchromatographie einen einzigen Flecken (Kieselgel Benzol zu Chloroform von 4:1). Bei der Papierchromatographie mit umgekehrter Phase (mit Paraffin imprägniertes Filterpapier Dimethylformamid) treten zwei Flecken auf. Dies bedeutet, daß das Material aus einer Mischung aus 2.3-Dimcthoxy-

4s 5-methyl-fi-undecaprenyl-benzochinon und 2.3-Dimethoxy - 5 - methyl - 6 - dodecaprenyl - benzochinon besteht. Dies wird durch das Infrarot-Absorptionsspektrum. NMR-Absorptionsspektrum und LJV-Absorptionsspektrum bestätigt. Bei dem Absorptionsso maximum bei 270 trw in η-Hexan beträgt der E-Wert 155. während der Brechungsindex (nf ) zu 1.5258 ermittelt wird.

Hinsichtlich der Wiederherstellung der physiologischen Aktivität der Mitochondrien von Ratten-

ss leber, von welcher das Coenzym Q entfernt worder war. wird das erfindungsgemäße Produkt wie die Coenzyme Q_h. Q₉ und Q₁₀.

Beispiel 2

to Die aus Seidenraupen nach der im Beispiel beschriebenen Methode erhaltene Isoprenylalkohol mischung wird in einer Lösung aus 98%igem wäß rigen Aceton aufgelöst. Die Lösung wird auf 0 bi -10 C abgekühlt. Dabei scheidet sich Solanesol ii

f.5 Form von Kristallen ab. Die abgeschiedenen Kristall· werden durch Filtration abgetrennt, mit einer gerin gen Menge an gekühltem Aceton gewaschen un( anschließend uetrocknet. Die auf diese Weise erhal

tenen weißen Kristalle aus Solanesol (d.h. Nonaprenol) besitzen einen Schmelzpunkt von 38 bis 40 C. Das Infrarot-Spektrum sowie das NMR-Spektrum dieses Produktes stimmen mit den entsprechenden Spektren überein. s

19 g Solanesol. 9 g 2.3 - Dimethoxy - 5 - melhyl-1.4-bcnzohydrochinon. 6 g Zinkchlorid und ISmI Eisessig werden zu 200 ml wasserfreiem Äther gegeben. Die Lösung wird unter einem Stickstoffgasstrom bei Zimmertemperatur 10 Minuten lang ge- ίο rührt. Dann wird der Äther unter vermindertem Druck entfernt. Die Lösung wird 20 Minuten lang bei 55° C sich selbst überlassen und anschließend durch Eingießen in Eiswasser Äther extrahiert. Das nicht umgesetzte Hydrochinon wird mit einer 5%igen is Kaliumhydroxydlösung entfernt. Dann wird das System mit Wasser gewaschen und getrocknet. Durch Dekantieren wird das Trocknungsmittel entfernt. Das System wird durch Zugabe von 15 g Silberoxyd oxydiert. Dann wird da^ Lösungsmittel entfernt. Anschließend wird das System über Kieselgel Chromatographien. Nach der im Beispiel I beschriebenen Weise wird eine orangegelbe Fraktion abgetrennt und zur Gewinnung von 6 g eines Coenzyms Q₁₀ kristallisiert. Dieses Produkt besitzt das gleiche Infrarot-Absorptionsspektrum und NMR-Absorptionsspektrum wie ein Coenzym Q₁₀, das aus einem natürlichen Material extrahiert worden ist.

Der £-Wert (bei 271 ma in einer n-Hexan-Lösuns) beträgt 175 bis 180. " _w

Bei der Dünnschichtchromatographic (Kieselgel zu Benzol zu Chloroform von 1:4:1) wird ein Rf-Wert von 0,31 ermittelt.

Die Papierchromatographie mit umgekehrter Phase (mit 5% Paraffin behandeltes Filterpapier js 9n°„iges n-Propanol) ergibt einen Rf-Wert von 0,27.

B e i s ρ i e 1 3

50 g Solanesol, das nach der im Beispiel 1 beschriebenen Weise erhalten wird, 90 ml n-Hexan. 90 ml Äthylälher und 3 ml Pyridin werden mit 3U g Solanesol vermischt, das durch Wiederholung der vorstehend beschriebenen Arbeitsweise erhalten wird. 6 ml Phosphortribromid werden in 30 ml n-Hexan gelöst. Dieser Lösung wird unterhalb 10° C während einer Zeitspanne von 30 Minuten in die vorstehend erwähnte Lösung eingetropft. Die Lösung wird bri der gleichen Temperatur , 2 Stunden lang weitergerührl. Nach beendeter Umsetzung wird die Lösung in Wasser gegossen, mit Äther extrahiert und getrocknet, worauf das Lösungsmittel entfernt wird. Dabei werden 52 g Solanesolbromid erhallen.

52 g Solanesolbromid, 13 g Äthylacetoacetat und 100 ml Dioxan werden zusammen vermischt. Dann wird eine Äthanollcsung aus Natriumäthylat. das aus 2,5g Natrium hergestellt wird, bei O'C in die vorstehend erwähnte Lösung unter Rühren eingetropft. Die Umsetzung erfolgt bei Zimmertemperatur unter Rühren während einer Zeitspanne von 20 Stunden. Nach beendeter Umsetzung wird die Temperatur allmählich auf 8O⁰C erhöht, worauf 130 ml einer Lösung aus 10%igem Natriumhydroxyd in die Lösung eingetropft werden. Die Lösung wird bei der gleichen Temperatur weitere 4 Stunden zur Durchführung einer Verseifung und Decarboxylierung geführt. Die Reaktionslösung wird dann in Eiswasser gegeben und mit Äther extrahiert, anschließend gewaschen und getrocknet, worauf das Lösungsmittel entfernt wird. Dabei fallen 45 g eines Ketons mit 48 Kohlenstoffatomen an.

45 a des vorstehend erwähnten Ketons werden in 150 ml wasserfreiem Äther gelöst. Die Lösung uin! in eine Leisure aus Natriumacetylid, die au> 3.5 g Natrium und Acetylen in 500 ml flüssigem Ammoniak hergestellt wird, gegossen. Das Ammoniak >\>i\i durch Rühren unter vermindertem Druck wahren.· einer Zeitspanne von 20 Stunden bei 20C ent!.-; in. Dann wird die Losung mit Ammoniumchlorid \·.:ι-mischt. in Wasser gegeben und mit Äther extrahi.-:·'. worauf sie gewaschen und getrocknet wird. Dai.i..:- hin wird das Lösungsmittel entfernt, wobei 4Oy ,;<.*. Älhinylcarbinols mit 50 Kohlenstoffatomen anialL:; Dieses Produkt wird in 200ml Benzoläther ge!>>· Dann werden 2 g Lindlars-Katalysator und enie geringe Menge Chinolin der Lösung zugegeben Pie Lösung wird zur Absorption von Wasserstoff im;
Normaldruck mit diesem Gas behandelt. Naditk, 1250 ml Wasserstoff absorbiert worden sind, wiui der Katalysator durch Filtration abgetrennt, worauf das Lösungsmittel unter Gewinnung von 40 g Isodecaprenol entfe.nt wird.

40g Isodecaprcnol und ISg 2,3-Dimethoxy-5-methyl-1.4-benzoh\drochinon werden in 200 ml wasserfreiem Äther gelöst. Dann ".».iden 24 g wasserfreies Zinkchlorid und 1,8 ml L-isessig zugegeben ""·! mit der Lösung in einem Sticksioffgasstrom vermischt. üe^r Äther „ird unter vermindertem Druck bei 55 C entfernt. Die Lösung wird dann bei der gleichen Temperatur 25 Minuten lang sich selbst überlassen, mit Äther extrahiert und mit Wasser, ein:: Lös-ig aus 5'"o Kaliumhydroxyd und anschließend mit Wasscr gewasdien u""¹ getrocknet. Die Ätherschicht ν.ϊ,-.Ι dann abdekantiert. Dann werden der Lösunu 50 g Silberoxyd und 50 g wasserfreies Natriumsulfat /\\~ geätzt. Die Lösung wird über Nacht zur Oxydation sich selbst überlassen, wobei sie von Zeit zu Zeit gerührt wird. Sie wird ±,...-. in einer Säule, die mit 350 g Kieselgel gefüllt ist, Chromatographien.

Eine klare rotorangegefärbte Fraktion, die mit Hexan eluiert wird und 5% Äther enthält, wird gesammelt. Das Lösungsmittel wird entfernt. Die Lösung läßt man auskristallisieren, wobei 12 g eines Coenzyms Q₁₀ erhalten werden. Dieses Coenzym wird in einer kleinen Menge Aceton gelöst. Die Lösung wird auf - 10 C abgekühlt. Dk erhaltenen Kristalle werden durch Filtration abgetrennt und zur Gewinnung von 11 g orangegefärbter Kristalle getrocknet. Dieses Produkt besitzt genau dasselbe Infrarot-Absorptionsspektrum sowie NMR-Spektrum wie ein natürliches Coenzym Q₁₀, das aus dem Herzen einer Kuh extrahiert worden ist.

Der Ε-Wert (bei 271 ιτίμ in einer n-Hexan-Lösung) beträgt 167 bis 17U

Bei der Dünnschichtchromatographie (Kieselgel zu Benzol zu Chloroform von 1:4:1) ergibt sich ein Rf-Wert von 0,33 bis 0,35.

Bei der Chromatographie mit umgekehrter Phase (mit 5% Paraffin behandeltes Filterpapier zu 90% n-Propanol) beträgt der Rf-Wert 0,19.

Beispiel 4

Es wird das gleiche Verfahren wie im Beispiel 3 so lange durchgeführt, bis Isodecaprenol erhalten wird. 20 g des Isodecaprenols werden in 200 ml wasserfreiem Äther gelöst. F.ine Lösung, die durch Auflösung von 5 ml Phosphorlribiomid in 20 ml wasser-

freiem Äther hergestellt wird, wird bei 20 C innerhalb einer Stunde in die vorstehend erwähnte Lösung eingetropft. Die Lösung wird bei der gleichen temperatur weitere 4 Stunden lang gerührt. Dann wird die Reaktionslösung in Eiswasser gegeben und mit Wasser, einer Lösung aus 5% Natriumbic:irbonat und anschließend mil Wasser gewaschen und getrocknet. Das Lösungsmittel wird entfernt, wobei 2! g Decaprenylbromid anfallen.

Dieses Produkt wird zusammen mit 100 ml wasserfreiem Aceton und 20 g wasserfreiem Kaliumaoelat erhitzt und 20 Stunden lang am Rückfluß gehalten. Pas Lösungsmittel wird unter vermindertem Druck entfernt. Der Rückstand wird mit einer Lösung aus 5%igem äthanolischen Natriumhydroxyd verseift, anschließend extrahiert und auf normale Weise gewaschen. Dann wird das Lösungsmittel entfernt, wobei 20 g eines rohen Decaprenols in Form einer Mischung mit einem Kohlenwasserstoff als Nebenprodukt anfallen. Durch Chromatographie über Kicselgel werden 16 g Decaprenol erhalten.

16 g Decaprenol ur.d 7 g 2.3-Dimethoxy-vrticthyl-1,4-benzohvdrochinon werden in 100 ml wasserfreiem Äther gelöst. Eine Lösung, die durch Auflegung von 5 g Aluminiumchlorid und 0.5 ml eines Bortrifluorid-Atherkomplexes in 50 ml wasserfreiem Äther hergestellt wird, wird in die vorstehend erwähnte I ösung; während einer Zeitspanne 'on 30 Minuten hei 0 C unter einem Stickstoffgasst^m eingetropft. Pie Lösung läßt man weitere -» Stunden bei dci gleichen Temperatur zur Kondensation reagieren. Dann wird Äther dem System zugegeben. Das System wird mit Wasser, einer Lösung aus 5%iger Kalilauge und anschließend mit Wasser gewaschen und getrocknet. Die Ätherschicht wird durch Dekantieren gesammelt. 20 g des aktiven Mangandioxyds und 10 g wasserfreie Schwefelsäure werden dann dem System zugesetzt. Das System wird gerührt und 3 Stunden lang bei 40 C oxydiert. Das Oxydationsmittel wird (.lurch Filtration abgetrennt. Das System wird konzentriert, über Kieselgel chromatographicrt und nach der im Beispiel 3 beschriebenen Weise kristallisiert, wobei 4.5 g eines Coenzyms Q₁₀ anfallen. Die Qualität dieses Produktes war die gleiche wie diejenige des Coenzyms Q₁₀, das gemäß Beispiel 3 hergestellt wird.

B e i s ρ i - 1 5

15 g der Isoprenylalkohoir.aktion, die gemäß Beispiel 1 erhalten wird und ungefähr gleiche Mengen an Undecaprenol und Dodecaprenol enthält. 5 g 2 3-Dimethoxy-5-toluliydrochinon, 4 g Zinkchlorid und 0.3 g Eisessig werden in 200 ml wasserfreiem Äther gelöst, worauf der Äther unter vermindertem Druck entfernt und der Rückstand zur Durchführung der Reaktion 30 Minuten lang auf 50°C erhitzt wird. Unmittelbar nach Beendigung der Umsetzung wird die Reaktionsmasse abgekühlt, in Äther gelöst und mit Wasser, einer 5%igen Natriumhydroxydlösung (die 1% Hydrosulfit enthält) und Wasser gewaschen und getrocknet. Das getrocknete Reaktionsprodukt wird durch Zugabe von 10 g Silberoxyd und 10 g wasserfreiem Natriumsulfat, wobei die Mischung bei Zimmertemperatur 2 Stunden lang gerührt wird, oxydiert. Nach der Umsetzung wird das oxydierte Material mit einer kleinen Menge Aktivkohle versetzt und filtriert, worauf das Lösungsmittel unter vermindertem i'iuck abgezogen wird. Das Konzentrat wird in n-Ile\an uelösl und anschließend unter Verwendung von '.2Og Kieselgcl einer Absorptionschromaiographie in einer Säule unterzogen. Die erhaltene rotbraune Fraktion wird mit 2- bis 3%igem (Vol. Vol.) Äther, der η-Hexan enthält, zur Gewinnung von 3 g einer Mischung der Coenzyme Q₁₁ und Q₁₂ eluiert. Die verschiedenen Eigenschaften der Mischung sind wie folgt:

Dünnschichlchromatographie (Kieselgel)

desgl.

Papierchroinatographic
mit umgekehrter Phase
(Filterpapier, das mil
5% η-Paraffin imprägniert ist)
desgl.

dcscl.

Rf-Werl

0,25 bis 0.27
(Chloroform zu
Benzol = 1:4)

0.33 bis 0.34
(Chloroform)

0,30. 0.40

(Dimethylformamid)

0,29, 0.36 (90%iges

n-Propanol)
0.29. 0.39 (Essicsäurc)

Brechungsindex ί = 1.5258

UV-Absorptionsspektrum
(n-Hexan-Lösung) (E^_n: 154)

Max. 273 ΐτίμ

Min. 236 ιπμ

Das Infrarot-Absorptionsspektrum sowie das NMR-Absorptionsspektrum von Coenzym Q_n sind Xs mit denjenigen des Coenzyms Q₁₂ identisch.

Dieses Produkt besitzt eine physiologische Aktivität, welche derjenigen der natürlichen Coenzyme Q₆ und Q₁₀ gleich ist, und zwar hinsichtlich der Wiederherstellung der Atmungsaktivitat der Mitochondrien von Rattenleber, von welcher das Coenzym Q entfernt worden ist.

Beispiel 6

1,2 g Undecaprenol, das gemäß Beispiel 1 aus Sei-

4s denraupenexkrementen hergestellt worden ist, 1,2 g 2,3-Dirnethoxy-5-toluhydrochinon, 1 g Zinkchlorid und 0,1ml Eisessig werden in 100 ml wasserfreiem Äther gelöst, worauf das Lösungsmittel unter vermindertem Druck von der Lösung entfernt wird und die

so Umsetzung bei einer Temperatur von 55° C während einer Erhitzungsperiode von 30 Minuten durchgeführt wird. Das Renktionsprodukt wird mit Wasser, 5%iger Kaliumhydroxydlösung (die 1% Hydrosulfit enthält) ur:d anschließend mit Wasser gewaschen und

=' getrocknet. Das getrocknete Reaktionsprodukt wird mit 3 g Silberoxyd und 3 g wasserfreiem Natriumsulfat versetzt und anschließend unter Rühren 1 Stunde lang bei Zimmertemperatur oxydiert. Nach der Filtration und Konzentrierung des Oxydations-

(<o produktes wird dieses unter Verwendung von 45 g Kieselgel chromatographisch behandelt, wobei eine Fraktion, die mit 2- bis 3%igem Äther (Vol./Vol.l. der η-Hexan enthält, eluiert worden ist, gesammelt wird. Anschließend wird die Fraktion säulenchro-

6s matographisch zur Gewinnung von 3 g eines rotbraunen öligen Coenzyms Q₁₁ behandelt. Die verschiedenen Eigenschaften des Produktes sind ν ie folgt:

I 642 646

Dünnschichtchromatographie (Kieselgel)
desgl.

Papierchromatographie
mit umgekehrter Phase
(Filterpapier, das mit
5% η-Paraffin imprägniert ist)

desgl.
desgl.

Brechungsindex
η? = 1,5281

Rf-Wert

0,25 (Chloroform zu

Benzol =1:4)
0,34 (Chloroform)
0,41 (Dimethylformamid)

0,36 (90%iges
n-Propanol)
0,39 (Essigsäure)

Elementaranalyse C₆₄H₉₈O₄:

Gefunden ... C 82,24, H 10,49%;
berechnet ... C 82,52, H 10,60%.

UV-Absorptionsspektrum (n-Hexan-Lösung)

Max. 273ηΐμ(Ε!1 = 156)
Min. 236 ηΐμ.

Infrarot-Absorptionsspektrum, Hauptabsorption

2830, 1643. 1605, 1450, 1380, 1290, 1265.
1200, 1150, 1100, 1020 (m.). 950 (cm"¹).

NMR-Absorptionsspektrum

r-Wert (CDClj-Lösung, TMS-Slandard)
8,30, 8,23, 7.90, 6,73 (d.), 5,95, 4,80 (m.)
CHzCHj₁O-Protonennächenverhältnis = 1,80
(theoretischer Wert 1,85).

Rf-Wert

Dünnschichtchromatographie (Kieselgel)

desgl.

Papierchromatographie
mit umgekehrter Phase
(Filterpapier, das mit
5% η-Paraffin imprä
gniert worden ist)
desgl.

desgl.

Brechunasindex
Hi' =~ 1.5228

Elementaranalyse C₆₉H₁₀₆O₄

0.27 (Chloroform zi

Benzol =1:4)
0,33 (Chloroform)
0,30 (Dimethylformamid)

0,29 (90%iges
n-Propanol)
0,29 (Essigsäure)

Gefunden
berechnet

C 10,41, H 82,84%;
C 10.69, H 82,91%.

UV-Absorptionsspektrum (n-Hexan-Lösung)

Max. 273 Γημ (
Min. 236 ηΐμ.

= 144)

Infrarot-Absorptionsspektrum

2830, 1643, 1605, 1450, 1380, 1290, 1265,
1200, 1150, 1100, 1020 (m.), 950 (cm"¹).

NMR-Absorptionsspektrum

r-Wert (CDCIj-Lösung, TMS-Standard),
8,30, 8,23, 7,90, 6,73 (d.), 5.95, 4,80 (m.),
CH= CHjO-Protonennächenverhältnis = 1.95
(theoretischer Wert 2,00).

Beispiel 7

1,2 g Dodecaprenol. da: gei.mii Beispiel 1 aus Seidenraupenexkrementen hergestellt worden ist, 1,2 g 2,3 - Methoxy - 5 - toluhydrochinon. i g Zinkchlorid und 0,1ml Eisessig werden in 100 ml wasserfreiem Äther gelöst, worauf das Lösungsmittel unter vermindertem Druck von der Lösung abgezogen wird und eine Umsetzung durcn 3 Minuten dauerndes Erhitzen auf 55° C durchgeführt wird. Das Reaktionsprodukt >vird mit Wasser, 5%iger Kaliumhydroxydlösung (die 1% Hydrosulfit enthält) und anschließend mit Wasser gewaschen und getrocknet. Dem getrock neten Reaktionsprodukl werden 3 g Silberoxyd und 3 £ wasserfreies Natriumsulfat zugesetzt, worauf die Oxydation unter Rühren während einer Zeitspanne von einer Minute bei Zimmertemperatur durchgeführt wird. Nach der Filtration und Konzentrierung des Oxydationsprodukts wird dieses chromatographisch unter Verwendung von 45 g Kieselgcl behandelt, worauf eine Fraktion, die mit 2- bis 3%igem Äther (Vol. Vol.), der η-Hexan enthält, eluiert worden ist, gesammelt wird. Dann wird die Fraktion säulenchromatographisch zur Gewinnung von 3 g eines rotbraunen öligen Coenzyms O₁₂ behandelt. Die verschiedenen Eigenschaften des Produkts sind wie folgt:

Die folgenden Beispiele 8 und 11 zeigen die verschiedenen Ausführungsformen, nach welchen Isoprenylalkohol erhalten werden kann. In diesen Beispielen können die Isoprenylalkoholc in Coenzym Q umgewandelt werden sowie dies in den vorstehend erwähnten Beispielen beschrieben wird.

Beispiel 8

100 g des unverseiften Materials, das nach der im Beispiel 1 beschriebenen Weise aus Seidenraupenexkrementen gewonnen wird, werden unter einem Vakuum von 10~³ mm Hg einer Molekulardestillation unterzogen. Dabei wird eine bei 180 bis 240 C siedende Fraktion von Phytol und Sterin, die bei Temperaturen unterhalb 180^cC sieden, abgetrennt. 30 g der erhaltenen Fraktion, die bei einer Temperatur von 130 bis 240⁰C destilliert wird, werden in Aceton gelöst, worauf die Lösung zur Abscheidung von Kristallen auf 35° C abgekühlt wird. 25 g der orangegefärbten Kristalle, die bei Normaltemperatur in einen öligen Zustand übergehen, werden durch Filtration gewonnen.

Das orangegefärbte ölige Material ist eine Mischung aus praktisch reinen Tsoprenylalkoholen. Indem die vorstehend erwähnte Mischung nach der im Beispiel 1 beschriebenen Weise einer Adsornlions-

ι 642

Chromatographie unterzogen wird, werden 8 g Isoprenylalkohol mit 12 Isopreneinheiten, 6 g Isoprenylalkohol mit 1! Isopreneinheiten und 1,5 g Isoprenyla'.koho' mit 9 Isopreneinheiten erhalten.

Beispiel 9

10 g der Isoprenylalkoholmischung, die gemäß Beispiel 1 erhalten wird, werden in dem fünffachen Volumen Aceton gelöst, worauf die Lösung zur Ausfallung eines rohen lsoprenylalkohols mit 9 isopreneirheiten auf 0 bis — 10° C abgekühlt wird. Der ausgefällte rohe Isoprenylalkohol mit 9 Isopreneinheiten wird aus dem gleichen Lösungsmittel zur weiteren Reinigung in der vorstehend beschriebenen Weise erneut umkristallisiert, wobei 0,8 g Isoprenylalkohol is mit 9 Isopreneinheiten (F. ungefähr 38°C) anfallen. Wird das Produkt mit einem Isoprenylalkohol vermischt, der aus Tabakblättern erhalten worden ist, dann wird bei der Papierchromatographie mit umgekehrter Phase ein einziger Flecken erhalten. ^°

Beispiel 10

10 g der nach Beispiel 9 erhaltenen Isoprenylalkoholmischung werden nach der im Beispiel 10 beschriebenen Weise mit Aceton behandelt, wobei 1 g ^5 Isoprenylalkohol mit 9 Isopreneinheiten (F. 38 C) erhalten wird. Diese Verbindung wird an Hand der Infrarot- und NMR-Absorptionsspektren identifiziert. da das Produkt einem Standard-Isoprenylalkohol mit 9 Isopreneinheiten entspricht.

Beispiel 11

500 g des gemäß Beispiel 1 aus Seidenraupenexkrementen erhaltenen Materials werden unter einem Vakuum von 10~³ mm Hg einer Molekulardestillation unterzogen, wobei eine Fraktion, die bei 180 bis 240⁰C übergeht, gesammelt wird. Die Fraktion wird in 200 ml Benzol gelöst, worauf die Lösung bei 20 C mit 100 ml einer 10%.gen (Gew./Vol.) Thioharnstoff-Methanol-Lösung vermischt wird. Anschließend wird so lange Benzol zugesetzt, bis eine homogene Mischung erhalten wird. Die erhaltene homogene Mischung wird über Nacht in einem Kühlschrank stehengelassen, worauf die ausgefallenen Kristalle gut mit kaltem Benzol gewaschen und anschließend mit Wasser zersetzt und mit Äther extrahiert werden. Der Extrakt wird mit Wasser gewaschen, worauf das Lösungsmittel aus dem Extraki abgezogen wird. Dabei fallen 8 g eines rohen hoprenylalkohols mit 9 Isopreneinheiten an.

Dann wird der rohe Isoprenylalkohol unter Verwendung von 50 g Kieselgel mit 10%igem (Vol. Voi : Äther, der η-Hexan enthält, zur Isolierung von 5 ,: reinem Isoprenylalkohol mit 9 Isopreneinheiten eine' Adsorptionschromatographie unterzogen. Das rein Produkt wird aus Aceton umkristallisiert, wob.·; Kristalle anfallen, die einen Schmelzpunkt von 40 C besitzen. Das Produkt ergibt bei der Dünnschiehichromatographie sowie bei der Papierchromatogr.: phie mit umgekehrter Phase einen einzigen Flecken

Das Infrarot-Absorptionsspektrum sowie das NMR-Absorptionsspektrum des Produktes stimmen mit den in den obenerwähnten Literaturstellen beschriebenen Spektren überein.

Beispiel \2

600 g des nach Beispiel 1 aus Seidenraupenexkrementen erhaltenen unverseiften Materials werden in 600 g η-Hexan gelöst, worauf die ausgefallenen Kristalle von der Lösung abgetrennt werden. Das FiI-trat wird einige Male mit 10%igem Methanol gewaschen. Die n-Hexan-Schicht wird konzentriert, worauf das Konzentrat in Aceton gelöst und die Lösung auf 0⁰C abgekühlt wird. Dabei fallen hauptsächlich aus Sterin und gesättigten Alkoholen bestehende Kristalle aus, die von der Lösung abfiltriert werden. Das Filtrat wird dann auf -40⁰C abgekühlt, worauf die ausgefallenen Kristalle durch Filtration abgetrennt und mit kaltem Aceton gewaschen werden. Dann erfolgt unter den vorstehend beschriebenen Bedingungen eine Umkristallisation. Auf diese Weise werden 180 g einer hellgelben öligen Masse erhalten.

Die ölige Masse wird einer Molekulardestillation unterzogen, wobei 100 g einer Fraktion gesammelt werden, die unter einem Vakuum von 1 · 10~³ mm Hg bei einer Temperatur von 180 bis 240⁰C übergeht. Die Fraktion wird anschließend mit Thioharnstoff nach de im Beispiel 12 beschriebenen Weise behandelt, wobei 5 g Isoprenylalkohol mit 9 Isopreneinheiten erhalten werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Verfahren zur Herstellung von Coenzymen Q₉, Qn» On ^und Oio> dadurch gekennzeichnet, daß man aus Maulbeerbaumblättern selbst oder aus Seidenraupenexkrementen mit einem Lösungsmittel das fettartige Material extrahiert, dieses in dem Extrakt mit dem Alkali verseift und das nicht verseifte Material von dem verseiften Material abtrennt und anschließend nach wenigstens zwei aus einer Molekulardestillation, fraktionierten Abkühlung und Ausfällung und aus Adsorptionschromatographie bestehenden Reinigungsmethoden reinigt und die erhaltenen Isoprenylalkohole mit 9, 11 und 12 Isopreneinheiten mit 2,3-Dimethoxy-5-methyl-1,4-hydrochinon oder dessen 4-Acylderivat unter Verwendung eines Katalysators und Lösungsmittels umsetzt und das erhaltene Produkt oxydiert, den erhaltenen Isoprenylalkohol mit 9 Isopreneinheiten bromiert, mit Acetoessigsäure kondensiert, mit Acetylen umsetzt und partiell hydriert, mit 2,3-Dimethoxy-5 - methyl - 1,4 - beniohydrochinon oder dessen 4-Acylderivat in Gegenwart eines Katalysators und eines Lösungsmittels umsetzt und oxydiert.