番茄红素中间体的C15膦盐的制备

番茄红素中间体的C15膦盐的制备摘要番茄红素是一种功能性天然色素，具有抗氧化、防病抗癌、增强机体免疫力等生理功能，其在预防人类某些癌症和慢性病的发生方面起着重要的作用。番茄红素有多种制备方法，化学合成番茄红素是其中一种重要的方式。本文综述番茄红素的性质、用途及化学合成方法，并对番茄红素国内外研究现状及趋势进行了论述。关键词：番茄红素制备性质化学合成前言番茄红素(Lycopene)是一种类胡萝卜素(carotenoid),广泛存在于自然界中，由于最早从番茄中分离制得，故称番茄红素。过去人们一直认为番茄红素因缺乏0裂罗酮环结构，不具有维生素A的生理活性，故对此研究很少。然而，近年来发现番茄红素具有淬灭活性氧、消除人体自由基、预防心脏病、减缓动脉粥样硬化、预防多种癌症、保护心血管、抗老化、保护皮肤等生理功能。近年来，番茄红素相关产品的开发已成为国际上功能性食品和新药研究的一个热点。番茄红素的性质、用途番茄红素的性质番茄红素，英文名Lycopene，分子式为C40H56,分子量为536.85,熔点在172〜175°C。番茄红素是一种化学结构式中含有11个共扼双键及2个非共扼双键的非环状平面多不饱和脂肪烃，结构见图1。番茄红素晶体为深红色长针状，可溶于脂肪、油脂、乙醚、石油醚、己烷和丙酮，其溶解度随温度增高而明显增大；易溶于氯仿、二硫化碳、苯等有机溶剂；不溶于水；难溶于甲醇、乙醇，在472nm处有一强吸收高峰。由于番茄红素分子含有较多的共轭双键，使番茄红素的稳定性较差，影响番茄红素的因素很多．如氧、光、热、金属离子、氧化剂等。而且因番茄红素独特的分子结构，使番茄红素具有抗氧化活性，这主要体现在猝灭单线态氧、消除自由基等方面。番茄红素的用途番茄红素的防癌抗癌功能番茄红素具有预防和抑制肿瘤作用，一方面是因为它的抗氧化性，另一方面是番茄红素可与细胞有氧代谢所产生的高活性氧发生反应，清除自由基，防止活性氧和自由基对细胞组织的破坏。ClintonSK等人研究发现，血液中番茄红素的浓度与前列腺癌、食道癌、胰腺癌、胃肠癌、乳腺癌、皮肤癌、膀胱癌等的发病率呈负相关，效果显著是在预防前列腺癌方面。番茄红素能防止皮肤受紫外线的伤害，限制性紫外线照射可使皮肤中番茄红素浓度下降31%〜46%，而皮肤中0胡萝卜素含量未见明显变化。表明皮肤中的番茄红素起着清除紫外线所致活性氧的作用。上述成果说明，番茄红素确实有一定的防癌抗癌和防治某些慢性疾病的作用。预防心血管疾病心血管疾病是一类发病率和死亡率都较高的疾病．并且多发生在发达国家。Fuhrman等在细胞水平上对番茄红素调节胆固醇代谢的能力进行了研究。结果表明，在巨噬细胞的培养基中加入番茄红素时，会抑制胆固醇的合成。1999年，Minhthy等报道，番茄红素能阻止DNA和脂蛋白的氧化，从而减缓动脉粥样硬化；还可以阻止LDL-胆固醇氧化产物的形成，因而可防止冠心病的发生。还发现每人每天摄人60mg番茄红素，并持续90天，血浆中胆固醇的浓度下降了l4%。番茄红素的其他功能Vandenlangenberg等研究血浆中维生素E、类胡萝卜素水平和白内障的关系时发现，血浆中番茄红素含量较低的人患白内障的可能性比正常人高2倍，而与其他类型的类胡萝卜素（玉米黄质和叶黄素等）及维生素E无关。人体器官中的番茄红素含量与大多数退行性疾病呈负相关，因此番茄红素有一定的抗衰老性。总之，随着对番茄红素的不断研究，可能还会发现番茄红素的其他生理功能。番茄红素的化学合成方法Wittig反应法1以假紫罗兰酮和乙炔为原料经过加成反应、Lindl-ar还原反应得到乙烯基假紫罗兰醇，进而与氢溴酸、三苯基膦反应生成三苯基（3，7，11-三甲基-2，4，6，10-十二碳四烯基）-溴化磷，再与2，7-二甲基-2，4，6-辛三烯二醛通过Wittig反应，成功高效率地合成了番茄红素。以乙炔基假紫罗兰醇经过Pd催化的加氢还原反应得到乙烯基假紫罗兰醇，进而与三苯基膦反应合成了C-15膦盐，通过Wittig反应与2,7-二甲基-2,4,6-辛三烯二醛合成了番茄红素。Wittig-Horner反应法以假紫罗兰酮为原料，与氯化亚磷酸二乙酯反应，选择性的末端双键还原合成C-15磷酸酯，C-15磷酸酯与2,7-二甲基-2,4,6-辛三烯二醛经Wittig—Horner反应合成番茄红素。醛-砜法由香叶基二乙胺得到香叶基砜,然后与C-20多烯醛通过醛-砜法构造番茄红素分子骨架,后经还原脱砜合成番茄红素。番茄红素国内外研究现状及趋势3.1国内研究现状目前,国内番茄红素的生产和研究均还处于起步阶段。研究基地主要是无锡轻工大学食品学院,广州优宝工业有限公司和新疆某技术有限公司,其研究工作大部分集中在提取工艺上。2000年8月新疆石河子开发区鸿博有限责任公司已正式投入番茄红素的规模化生产，该公司在番茄红素粗加工基础上已生产出番茄红素系列营养食品，产品有番茄红素胶囊、亚油酸番茄红素胶囊等。新疆德隆集团有限公司自主研究开发的“天然番茄红素提取技术”于2001年6月获得国家专利。而在番茄红素的产品开发方面，与国外相比落后许多。主要是由于番茄原料中的含量低，通常每吨番茄中仅含20g番茄红素，生产成本高，番茄红素含量仅为5%。到2003年，我国番茄红素年生产能力不足5t，而市场需求量约40-80〃年，市场售价200万元/t，相应的番茄红素产品也就远比国外少。国外研究现状番茄红素作为食品添加剂应用于食品工业的各个领域，以色列、日本、俄罗斯等国家以及罗氏、巴斯夫等跨国公司在此方面居领先地位。处于世界领先地位的以色列LycoredNaturalProductslndustriesLtd公司最先通过育种选育获得高番茄红素含量的杂交番茄(LycopeneRichTomato)，该品种番茄红素含量为普通番茄品种的4〜5倍，并以此番茄中提取番茄红素而开发出多种含番茄红素的产品，其中一种产品的商标为LYC-D-MATO。前不久，英国将一种细菌的基因植入番茄中，培育出富含番茄红素的新品种-转基因番茄，其含量为普通番茄的3．5倍。最近，伦敦大学和英国Zeneca公司通过把酵母及细菌中与类胡萝卜素和番茄红素合成有关的酶的基因进行了基因工程操作，使番茄的总类胡萝卜素含量增加了2倍多，番茄红素含量提高了2—3倍。美国及日本几家公司都已开发出以番茄红素为主要活性成分的药品，其主要功能是降低血压，治疗高胆固醇、高血脂，降低癌细胞活性等。发展趋势番茄红素作为一种极有前途的功能性天然色素，生产前景十分看好。随着科学的发展，番茄红素的功效必将为更多的人所了解，其所具有的生理功能也会发现和论证。而对于番茄红素的提取和合成工艺技术会进一步成熟，这将为番茄红素的开发利用开拓更加广阔的前景。4结束语随着人们的生活水平的提高，人们对饮食保健的研究会越来越深入，番茄红素防病治病的的效果将引起人们的关注，因此开发番茄红素产品有着广泛前途。研究番茄红素中间体的C15膦盐的制备，考察膦盐收率以及顺反异构产物比例,对番茄红素的制备和产率都有实际意义。参考文献：何春玫，林莹，番茄红素研究现状[J]，安徽农学通报，2009,15(17),35-36韩美清，赵致，番茄红素研究进展及应用前景[J]，山地农业生物学报，2003,22(5)，456-461黄艳，夏秋瑜，刘四新，李从发，番茄红素研究进展 [J]，华南热带农业大学学报，2006，12(2)，50-55张希波，刘洪海，张晓丽，杜平，番茄红素化学合成的研究进展 [J]，西北药学杂志，2009，24(1)，78-80李卓才，鲁波，尹红，陈志荣，番茄红素化学合成的研究进展[J]，合成化学,2006,14(2)，118-121海热古丽，李敏香，马天玲，番茄红素的研究现状与进展[J]，新疆农业科技,2009,3,71梁智慧，王祯丽，番茄红素的研究生产现状和发展趋势 [J]，新疆石油教育学院学报,2003,7(2)，28-34李士雨，李子颖，番茄红素的提取与合成工艺研究进展[J],中草药ChineseTraditionalandHerbalDrugs,2003,34(1),附2-3赵兰坤，邢芳芳，张春宇，番茄红素的发酵生产及功能研究进展 [J]，发酵科技通讯,2011,40(3)AnaB.Hernandez-Espinoza,MarinaI.Lycopene/ArabinoxylanGels:RheologicalandControlledReleaseCharacteristics[J],Molecules,2012,17,pp.2428-2436Kin-WengKong,Hock-EngKhoo,K.NagendraPrasad,AminIsmail,Chin-PingTanandNorFadilahRajab,RevealingthePoweroftheNaturalRedPigmentLycopene[J],Molecules,2010,15,pp.959-987JamesH.Babler,Chicago;HarveyW.Posvic,CareyTownship,Wis.C-15phosphonatereagentcompositionsforthemanufactureofcompoundssuchaslycopeneandmethodsofsynthesizingthesame，UnitedStatesPatent(1999)5973179ResearchforChemicalSynthesisofLycopeneABSTRACT：Lycopeneisakindoffunctionalnaturalcolorants，ithasmanyphysiologicalfunction，antioxidation，anti-cancerr，enhancingimmuneabilityandsoon.Italsoplaysapositiveroleinthepreventionofcertaintypesofcancerorchronicdisease.Lycopeneknownasavarietyofpreparationmethods,chemical