EP0901455A1 - Verfahren zur katalytischen hydrierung von terpenoiden - Google Patents

Verfahren zur katalytischen hydrierung von terpenoiden

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EP0901455A1
EP0901455A1 EP97923923A EP97923923A EP0901455A1 EP 0901455 A1 EP0901455 A1 EP 0901455A1 EP 97923923 A EP97923923 A EP 97923923A EP 97923923 A EP97923923 A EP 97923923A EP 0901455 A1 EP0901455 A1 EP 0901455A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
hydrogenation
catalyst
transition metal
group
hydrogen
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP97923923A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Ernst Bayer
Wilhelm Schumann
Sebastian Erber
Klaus-Peter Stengele
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nigu Chemie GmbH
Original Assignee
Nigu Chemie GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
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Publication of EP0901455A1 publication Critical patent/EP0901455A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • C12C5/00—Other raw materials for the preparation of beer
    • C12C5/02—Additives for beer
    • C12C5/026—Beer flavouring preparations
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07B—GENERAL METHODS OF ORGANIC CHEMISTRY; APPARATUS THEREFOR
    • C07B35/00—Reactions without formation or introduction of functional groups containing hetero atoms, involving a change in the type of bonding between two carbon atoms already directly linked
    • C07B35/02—Reduction
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
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    • C07C5/03—Preparation of hydrocarbons from hydrocarbons containing the same number of carbon atoms by hydrogenation of non-aromatic carbon-to-carbon double bonds
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    • C12C3/12—Isomerised products from hops
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    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C2531/00—Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds
    • C07C2531/02—Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds containing organic compounds or metal hydrides
    • C07C2531/06—Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds containing organic compounds or metal hydrides containing polymers

Definitions

  • the present invention relates to a process for the catalytic hydrogenation of terpenoids in the presence of a transition metal catalyst in a homogeneous phase.
  • terpenoid compounds Due to their natural occurrence and the associated physiological harmlessness, terpenoid compounds play an increasingly important role, for example in the food, luxury food or cosmetics industries.
  • hop ingredients such as humulones, isohumulones or lupulones, which are known to be used as condiments in brewing beer.
  • a disadvantage here is the low lightfastness of these hop ingredients, so that special precautions are required when storing the beer so that there is no undesirable change in the smell or taste.
  • terpenoids Another example of the chemical modification of terpenoids is the hydrogenation of squalene (2,6,10,15, 19,23-hexamethyl-2,6,10,14,18,22-tetrakosahexaene) to squalane, which on a large scale is used as an ointment base in pharmaceutical or cosmetic preparations.
  • the hydrogenation processes known for the production of squalane also have the serious disadvantage that they are technically very complex and cause comparatively high operating and investment costs.
  • the present invention was therefore based on the object of developing a process for the catalytic hydrogenation of terpenoids with hydrogen in the presence of a transition metal catalyst which does not have the disadvantages of the prior art mentioned, but also extensive hydrogenation of the corresponding starting compounds with little technical outlay enables.
  • transition metals of the eighth subgroup of the periodic table consist of a reaction product of transition metals of the eighth subgroup of the periodic table and special polymer compounds.
  • the metals are Palladium, platinum, nickel, rhodium and ruthenium and mixtures of these metals are to be regarded as particularly preferred. Mixtures of palladium and platinum, for example, have proven particularly useful.
  • the polymer component of the catalyst used according to the invention consists of polyvinylpyrrolidone (PVP), polyethyleneimine (PEI) derivatives or starch derivatives.
  • PVP polyvinylpyrrolidone
  • PEI polyethyleneimine
  • starch derivatives polyvinylpyrrolidones with a relatively low molecular weight of approximately 10,000 to 50,000 are preferably used here.
  • Polyethyleneimine derivatives include both polyethyleneimines with a preferred molecular weight of 1,000 to 50,000 or derivatized compounds
  • the derivatization can be carried out with the appropriate alkylating agents (such as methyl iodide or dimethyl sulfate), acylating agents (such as acetic anhydride) or epoxidation reagents (such as ethylene oxide, propylene oxide etc.).
  • alkylating agents such as methyl iodide or dimethyl sulfate
  • acylating agents such as acetic anhydride
  • epoxidation reagents such as ethylene oxide, propylene oxide etc.
  • the degree of derivatization of the polyethyleneimines is relatively unproblematic, i. H.
  • the primary and secondary amino groups of the polyethyleneimine can, if desired, be derivatized in whole or in part.
  • starch derivatives for the polymer compounds used according to the invention.
  • a carboxymethylated starch with a degree of substitution of 0.5 to 3.0 is used as the starch derivative.
  • the ratio of transition metal to polymer compound can be varied within wide limits within the scope of the present invention, but it has proven to be particularly advantageous to set the quantitative ratio of transition metal to polymer compound to 1:20 to 1:50.
  • the catalytic hydrogenation reaction takes place in a homogeneous phase, because only in this way can rapid hydrogenation also take place under mild conditions.
  • the hydrogenation reaction will preferably carried out in water or in alkaline aqueous solution, provided that the corresponding Te ⁇ enoide dissolve in these media.
  • alkaline solution it is preferred to work in alkaline solution at a pH of 7.0 to 10.0.
  • alcohols with 1 to 4 carbon atoms can also be used as solvents, where in the case of
  • reaction temperature in the process according to the invention can also be varied within certain limits and depends essentially on the
  • the reaction pressure is also relatively uncritical, i.e. it can be carried out either at normal pressure or to accelerate the reaction rate at an overpressure which, depending on the autoclaves available, can be up to 50 bar.
  • the preparation of the catalysts used according to the invention is technically relatively easy to carry out and is described, for example, in US Pat. No. 4,419,490.
  • a salt of the transition metal used is placed in a suitable solvent, then the polymer compound is optionally also added in dissolved form and finally the catalyst with a reducing agent such as e.g. Sodium borohydride (NaBH4) or hydrogen, reduced.
  • a reducing agent such as e.g. Sodium borohydride (NaBH4) or hydrogen, reduced.
  • the corresponding terpenoid can be added to the catalyst solution without prior isolation of the catalyst and the hydrogenation can be carried out under the respective reaction conditions, the hydrogen being preferably used in excess.
  • Te ⁇ enoide within the scope of the present invention, hop ingredients such as.
  • humulon, isohumulon or lupulon, or squalene can be used.
  • the catalyst is separated off by customary methods, for example by ultrafiltration, and can easily be used again for hydrogenation reactions.
  • the separated filtrate with the dissolved product can, if necessary, be isolated by removing the solvent or can be analyzed, for example, by HPLC or GC.
  • the teipenoids used according to the invention are practically quantitatively hydrogenated, and neither the corresponding starting compounds nor any partially hydrogenated intermediates can be found.
  • 0.3 ml of a methanolic Li2PdCl4 solution (palladium content: 3 mg) is diluted with 20 ml of ethanol, mixed with 5 ml of a 2% by weight aqueous PVP solution (K value: 25) and then with 5 mg sodium borohydride reduced at room temperature (duration: 15 minutes). Then 400 mg of isohumulone dissolved in 10 ml of ethanol are added to the catalyst solution and hydrogenated at room temperature and 1 bar within 3 hours (hydrogen absorption: 45 ml). The catalyst is then largely separated by ultrafiltration and the filtrate is analyzed by HPLC. The evaluation of the corresponding chromatogram shows that an almost quantitative hydrogenation of the exocyclic double bonds has occurred since neither the starting compound nor the dihydro compound was found.
  • 0.3 ml of a methanolic L ⁇ 2PdCl4 solution (palladium content: 3 mg) is diluted with 20 ml of ethanol, with 5 ml of a 2% by weight aqueous solution of acetylated PEI (degree of acetylation approx. 25%; MW approx. 50 000) and then reduced with excess hydrogen at room temperature (duration: 30 minutes). 400 mg of isohumulone in 10 ml of ethanol are then added to the catalyst solution and the mixture is hydrogenated at room temperature and 1 bar for 3.5 hours (hydrogen absorption: 45 ml). The subsequent analysis by HPLC shows an almost quantitative hydrogenation of the exocyclic double bonds.
  • aqueous Na2PdC.4 solution palladium content: 3 mg
  • aqueous PVP solution K value: 25
  • excess hydrogen at room temperature (duration: 30 minutes).
  • 4 ml of a 10.5% strength aqueous isohumulone solution are added to the catalyst solution and hydrogenated at room temperature and 1 bar for about 10 hours (hydrogen absorption: 45 ml).
  • the subsequent analysis by HPLC shows an almost quantitative hydrogenation of the exocyclic double bonds.
  • aqueous Na2PdCl4 solution (palladium content: 10 mg) is diluted in 30 ml of water with 20 ml of a 2% by weight aqueous solution of acetylated PEI (degree of acetylation approx. 25%; MW approx. 50,000 ) and then reduced with excess hydrogen at room temperature (duration: 30 minutes). After the reduction has taken place, 40 ml of a 10% strength by weight aqueous isohumulone solution are added to the catalyst solution and hydrogenated at a temperature of 50 ° C. and normal pressure for about 8 hours (hydrogen absorption: 450 ml).
  • the catalyst is separated from the hydrogenated isohumulone by means of ultrafiltration using a UV membrane with an exclusion limit of approximately 10,000 daltons. After redissolving, the catalyst can be used again for the hydrogenation. Analysis by HPLC shows a practically quantitative hydrogenation of the exocyclic double bonds.
  • a methanolic Li2PdCl4 solution (palladium content: 3 mg) is diluted with 20 ml of ethanol, mixed with 5 ml of a 2% by weight ethanolic PVP solution (K value: 25) and the solution with Reduced hydrogen.
  • K value 2% by weight ethanolic PVP solution
  • 300 mg of humulon, dissolved in 10 ml of ethanol are added and the mixture is hydrogenated at room temperature and 1 bar of hydrogen pressure for 1 hour (hydrogen uptake: 30 ml).
  • the soluble polymeric hydrogenation catalyst is separated by means of ultrafiltration (membrane with exclusion limit of 10,000 daltons), and the filtrate is analyzed by means of HPLC. The spectrum shows that the humulon used was almost completely hydrogenated to tetrahydrohumulon.
  • 0.3 ml of a methanolic Li2PdCl4 solution (palladium content: 3 mg) is diluted with 20 ml of n-butanol, mixed with 2 ml of a 2% by weight aqueous solution of alkylated PEI (degree of alkylation approx. 50%) and then reduced with 5 mg sodium borohydride at room temperature (duration: 15 minutes). Then 2 g of squalene are added and the hydrogenation is carried out at 50 ° C. and 1 bar for a period of 3 hours (hydrogen uptake: 600 ml). The catalyst is then separated off by ultrafiltration and the filtrate is spun in. The yield is 1.92 g of squalane (yield: 93.7%) with a gas chromatographic purity of over 99%.

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Abstract

Es wird ein Verfahren zur katalytischen Hydrierung von Terpenoiden mit Wasserstoff in Gegenwart eines Übergangsmetall-Katalysators beschrieben, wobei man die Hydrierung in homogener Phase in Gegenwart eines Katalysators, bestehend aus einem Reaktionsprodukt von Übergangsmetallen der achten Nebengruppe und Polymerverbindungen ausgewählt aus der Gruppe Polyvinylpyrrolidon (PVP), Polyethylenimin (PEI)-Derivate oder Stärke-Derivate durchführt. Auf diese Weise lassen sich auch unter schonenden Bedingungen die Terpenoide praktisch quantitativ hydrieren.

Description

Verfahren zur katalytischen Hydrierung von Terpenoiden
Beschreibung
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur katalytischen Hydrierung von Terpenoiden in Gegenwart eines Übergangsmetall- Katalysators in homogener Phase.
Terpenoide Verbindungen spielen aufgrund ihres natürlichen Vorkommens und der meist damit verbundenen physiologischen Unbedenklichkeit eine zunehmende Bedeutung bspw. in der Nahrungs-, Genußmittel- oder in der Kosmetikindustrie.
Trotz der im allgemeinen zufriedenstellenden Eigenschaften weisen diese Stoffe in bestimmten Anwendungsbereichen gewisse Nachteile auf, die man durch spezielle chemische Modifizierung zu überwinden versucht. Beispiele hierfür sind Hopfeninhaltsstoffe wie Humulone, Isohumulone oder Lupulone, die bekanntermaßen beim Bierbrauen als Würzemittel verwendet werden. Als nachteilig muß hierbei die geringe Lichtbeständigkeit dieser Hopfeninhaltsstoffe angesehen werden, so daß besondere Vorkehrungen bei der Lagerung des Biers erforderlich sind, damit es nicht zu einer unerwünschten Veränderung der Geruchs- oder Geschmacksstoffe kommt.
Um diesem Nachteil vorzubeugen, ist es möglich, die Humulone, Isohumulone oder Lupulone durch katalytische Hydrierung in die entsprechenden Tetrahydro- Verbindungen zu überfuhren, die eine wesentlich höhere Lichtbeständigkeit aufweisen. So ist bspw. aus der WO 94/15 899 bekannt, die Tetrahydroisohumulone oder deren Alkalimetall-Verbindungen durch katalytische Hydrierung in Gegenwart eines Edelmetall-Katalysators (bspw. Palladium auf Kohle) aus den entsprechenden ungesättigten Verbindungen herzustellen. Nachteilig bei diesem bekannten Verfahren ist die Tatsache, daß die katalytische Hydrierung bei vergleichsweise drastischen Bedingungen durchgeführt werden muß, um zufriedenstellende Ausbeuten zu erhalten. Außerdem ist die Herstellung der Katalysatoren technisch oft aufwendig und kostenintensiv.
Ein weiteres Beispiel für die chemische Modifizierung von Terpenoiden ist die Hydrierung von Squalen (2,6,10,15, 19,23-Hexamethyl-2,6,10,14,18,22- tetrakosahexaen) zum Squalan, welches im großen Umfang als Salben grundlage in pharmazeutischen oder kosmetischen Präparaten eingesetzt wird. Auch die zur Herstellung von Squalan bekannten Hydrierverfahren weisen ebenfalls den gravierenden Nachteil auf, daß sie technisch sehr aufwendig sind und vergleichsweise hohe Betriebs- und Investitionskosten verursachen.
Der vorliegenden Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur katalytischen Hydrierung von Terpenoiden mit Wasserstoff in Gegenwart eines Übergangsmetall-Katalysators zu entwickeln, welches die genannten Nachteile des Standes der Technik nicht aufweist, sondern auch mit geringem technischen Aufwand eine weitgehende Hydrierung der entsprechenden Ausgangsverbindungen ermöglicht.
Diese Aufgabe wurde erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß man die Hydrierung in homogener Phase in Gegenwart eines Katalysators bestehend aus einem Reaktionsprodukt von Übergangsmetallen der achten Nebengruppe bzw. deren Verbindungen oder Salzen und Polymerverbindungen ausgewählt aus der Gruppe Polyvinylpyrrolidon (PVP), Polyethylenimin (PEI)-Derivate oder Stärke-Derivate durchführt. Es hat sich nämlich überraschenderweise gezeigt, daß man auch bei schonenden Bedingungen im Hinblick auf Druck und Temperatur die Terpenoide praktisch quantitativ hydrieren kann.
Beim Verfahren entsprechend der vorliegenden Erfindung werden also spezielle Katalysatoren eingesetzt, die aus einem Reaktionsprodukt von Übergangsmetallen der achten Nebengruppe des Periodensystems und speziellen Polymer-Verbindungen bestehen. Von den Übergangsmetallen der achten Nebengruppe sind die Metalle Palladium, Platin, Nickel, Rhodium und Ruthenium sowie Mischungen von diesen Metallen als besonders bevorzugt anzusehen. Besonders bewährt haben sich bspw. Mischungen von Palladium und Platin.
Die Polymerkomponente des erfindungsgemäß eingesetzten Katalysators besteht aus Polyvinylpyrrolidon (PVP), Polyethylenimin (PEI)-Derivaten oder Stärke- Derivaten. Vorzugsweise werden hierbei Polyvinylpyrrolidone mit einem relativ niedrigen Molekulargewicht von ca. 10 000 bis 50 000 eingesetzt. Als Polyethylenimin-Derivate können sowohl Polyethylenimine mit einem bevorzugten Molekulargewicht von 1 000 bis 50 000 oder derivatisierte Verbindungen
Verwendung finden. Die Derivatisierung kann hierbei mit den entsprechenden Alkylierungsmitteln (wie z. B. Methyljodid oder Dimethylsulfat), Acylierungsmitteln (wie z. B. Acetanhydrid) oder Epoxidierungsreagenzien (wie z.B. Ethylenoxid, Propylenoxid etc.) vorgenommen werden.
Der Derivatisierungsgrad der Polyethylenimine ist hierbei relativ unproblematisch, d. h. die primären und sekundären Aminogruppen des Polyethylenimins können, falls gewünscht, ganz oder teilweise derivatisiert werden.
Als Stärke-Derivate für die erfindungsgemäß eingesetzten Polymerverbindungen kommen die üblichen Stärkesorten auf Basis von Weizen, Mais und Kartoffel in Frage. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird als Stärke-Derivat eine carboxymethylierte Stärke mit einem Substirutionsgrad von 0,5 bis 3,0 verwendet.
Das Verhältnis von Übergangsmetall zu Polymer- Verbindung kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung in weiten Grenzen variiert werden, doch hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen, das Mengenverhältnis von Übergangsmetall zu Polymer- Verbindung auf 1 : 20 bis 1 : 50 einzustellen.
Es ist als erfindungswesentlich anzusehen, daß die katalytische Hydrierungsreaktion in homogener Phase erfolgt, denn nur auf diese Weise kann eine rasche Hydrierung auch unter schonenden Bedingungen erfolgen. Die Hydrierungsreaktion wird vorzugsweise in Wasser oder in alkalischer wäßriger Lösung durchgeführt, sofern sich die entsprechenden Teφenoide in diesen Medien lösen. Im Falle des Humulons oder Isohumulons wird bevorzugt in alkalischer Lösung bei einem pH-Wert von 7,0 bis 10,0 gearbeitet. Anstelle von Wasser können auch Alkohole mit 1 bis 4 C- Atomen als Lösemittel herangezogen werden, wobei sich im Falle der
Hopfeninhaltsstoffe Ethanol und im Falle von Squalen n-Butanol bestens bewährt haben.
Die Reaktionstemperatur ist beim erfindungsgemäßen Verfahren ebenfalls in gewissen Grenzen variierbar und richtet sich im wesentlichen nach der
Temperaturempfindlichkeit der Ausgangsverbindungen bzw. der Produkte. Der bevorzugte Temperaturbereich liegt hierbei zwischen 10 und 80 °C. Auch der Reaktionsdruck ist relativ unkritisch, d.h. es kann sowohl bei Normaldruck oder zur Beschleunigung der Reaktionsgeschwindigkeit bei einem Überdruck gearbeitet werden, der je nach den zur Verfügung stehenden Autoklaven bis zu 50 bar betragen kann.
Die Herstellung der erfindungsgemäß eingesetzten Katalysatoren ist technisch relativ einfach durchzuführen und bspw. in der US-Patentschrift 4,419,490 beschrieben. Normalerweise wird ein Salz des eingesetzten Ubergangsmetalles in einem geeigneten Lösemittel vorgelegt, danach wird die Polymerverbindung ggf. ebenfalls in gelöster Form zugesetzt und schließlich der Katalysator mit einem Reduktionsmittel, wie z.B. Natriumborhydrid (NaBH4) oder Wasserstoff, reduziert.
Im Anschluß daran kann man ohne vorherige Isolierung des Katalysators das entsprechende Terpenoid der Katalysatorlösung zusetzen und die Hydrierung bei den jeweiligen Reaktionsbedingungen durchführen, wobei der Wasserstoff vorzugsweise im Überschuß eingesetzt wird. Als Teφenoide im Rahmen der vorliegenden Erfindung können vorzugsweise Hopfeninhaltsstoffe, wie z. B. Humulon, Isohumulon oder Lupulon, oder aber Squalen, eingesetzt werden. Im Anschluß an die Hydrierung, die in der Regel nach 3 bis 12 Stunden beendet ist, wird der Katalysator nach üblichen Methoden, z.B. durch Ultrafiltration, abgetrennt und kann ohne weiteres erneut für Hydrierungsreaktionen eingesetzt werden. Das abgetrennte Filtrat mit dem gelösten Produkt kann ggf. durch Entfernung des Lösemittels isoliert oder bspw. mittels HPLC oder GC analysiert werden. Wie diese analytischen Untersuchungen zeigen, werden die erfindungsgemäß eingesetzten Teipenoide praktisch quantitativ hydriert, wobei weder die entsprechenden Λusgangsverbindungen noch irgendwelche teilhydrierten Zwischenverbindungen gefunden werden können.
Die nachfolgenden Beispiele sollen die Erfindung näher erläutern.
Beispiele
Allgemeines:
Die HPLC-Chromatogramme entsprechend den Beispielen 1 bis 5 wurden unter folgenden Bedingungen aufgenommen:
Säule: Grom-Sil ODS-O AB (25 cm x 4,6 mm) mit Kieselgel (5 μm) Solvens: Acetonitril/Wasser (+ 0,05 % H3PO4) 60 / 40 (isochratisch) UV-Detektion: 275 nm
Probe: 1 ml Produkt mit ca. 3 ml Methanol verdünnen; Einspritzmenge: 5 μl Fluß: 0,8 ml/min. Druck: ca. 75 bar
Beispiel 1
0,3 ml einer methanolischen Li2PdCl4-Lösung (Palladium-Gehalt: 3 mg) werden mit 20 ml Ethanol verdünnt, mit 5 ml einer 2 Gew.-%igen wäßrigen PVP-Lösung (K-Wert: 25) versetzt und anschließend mit 5 mg Natriumborhydrid bei Raumtemperatur reduziert (Zeitdauer: 15 Minuten). Anschließend gibt man zur Katalysatorlösung 400 mg Isohumulon in 10 ml Ethanol gelöst hinzu und hydriert bei Raumtemperatur und 1 bar innerhalb von 3 Stunden (Wasserstoff-Aufnahme: 45 ml). Daraufhin wird der Katalysator durch Ultrafiltration weitgehend abgetrennt und das Filtrat mittels HPLC analysiert. Die Auswertung des entsprechenden Chromatogramms zeigt, daß eine nahezu quantitative Hydrierung der exocyclischen Doppelbindungen erfolgt ist, da weder die Ausgangsverbindung noch die Dihydro- Verbindung gefunden wurde.
Beispiel 2
0,3 ml einer methanolischen LΪ2PdCl4-Lösung (Palladium-Gehalt: 3 mg) werden mit 20 ml Ethanol verdünnt, mit 5 ml einer 2 Gew.-%igen wäßrigen Lösung von acetyliertem PEI (Acetylierungsgrad ca. 25 %; MG ca. 50 000) versetzt und anschließend mit überschüssigem Wasserstoff bei Raumtemperatur reduziert (Zeitdauer: 30 Minuten). Anschließend werden zur Katalysatorlösung 400 mg Isohumulon in 10 ml Ethanol zugegeben und bei Raumtemperatur und 1 bar 3,5 Stunden lang hydriert (Wasserstoff-Aufnahme: 45 ml). Die anschließende Analyse mittels HPLC ergibt eine nahezu quantitative Hydrierung der exocyclischen Doppelbindungen.
Beispiel 3
0,3 ml einer wäßrigen Na2PdC.4-Lösung (Palladium-Gehalt: 3 mg) werden mit 20 ml Wasser verdünnt, mit 5 ml einer 2 Gew.-%igen wäßrigen PVP-Lösung (K-Wert: 25) versetzt und anschließend mit überschüssigem Wasserstoff bei Raumtemperatur reduziert (Zeitdauer: 30 Minuten). Nach erfolgter Reduktion werden zur Katalysatorlösung 4 ml einer 10,5 %igen wäßrigen Isohumulon-Lösung hinzugegeben und bei Raumtemperatur und 1 bar ca. 10 Stunden lang hydriert (Wasserstoff-Aufnahme: 45 ml). Die anschließende Analyse mittels HPLC ergibt eine nahezu quantitative Hydrierung der exocyclischen Doppelbindungen. Beispiel 4
2 ml einer wäßrigen Na2PdCl4~Lösung (Palladium-Gehalt: 20 mg) werden mit 50 ml Wasser verdünnt, mit 30 ml einer 2 Gew.-%igen wäßrigen PVP-Lösung (K- Wert: 25) versetzt und mit überschüssigem Wasserstoff bei Raumtemperatur reduziert (Zeitdauer: 30 Minuten). Anschließend werden 100 ml einer 10 %igen wäßrigen Isohumulon-Lösung zugegeben und das Reaktionsgemisch bei 50 °C und 5 bar ca. 12 Stunden hydriert (Wasserstoff- Aufnahme: 1300 ml). Die anschließende Analyse mittels HPLC zeigt eine praktisch quantitative Hydrierung der exocyclischen Doppelbindungen.
Beispiel 5
1 ml einer wäßrigen Na2PdCl4-Lösung (Palladium-Gehalt: 10 mg) werden in 30 ml Wasser verdünnt, mit 20 ml einer 2 Gew.-%igen wäßrigen Lösung von acetyliertem PEI (Acetyl ierungsgrad ca. 25 %; MG ca. 50 000) versetzt und anschließend mit überschüssigem Wasserstoff bei Raumtemperatur reduziert (Zeitdauer: 30 Minuten). Nach erfolgter Reduktion werden der Katalysatorlösung 40 ml einer 10 Gew.-%igen wäßrigen Isohumulon-Lösung zugesetzt und bei einer Temperatur von 50 °C und Normaldruck ca. 8 Stunden lang hydriert (Wasserstoff- Aufnahme: 450 ml). Die Abtrennung des Katalysators vom hydrierten Isohumulon erfolgt mittels Ultrafiltration unter Verwendung einer UV-Membran mit einer Ausschlußgrenze von ca. 10 000 Dalton. Der Katalysator kann nach Wiederauflösen erneut zur Hydrierung eingesetzt werden. Die Analyse mittels HPLC ergibt eine praktisch quantitative Hydrierung der exocyclischen Doppelbindungen.
Beispiel 6
0,3 ml einer methanolischen Li2PdCl4-Lösung (Palladium-Gehalt: 3 mg) werden mit 20 ml Ethanol verdünnt, mit 5 ml einer 2 Gew.-%igen ethanolischen PVP- Lösung (K-Wert: 25) versetzt und die Lösung mit Wasserstoff reduziert. Nach erfolgter Reduktion, die etwa 30 Minuten dauert, werden 300 mg Humulon, gelöst in 10 ml Ethanol, zugesetzt und bei Raumtemperatur und 1 bar Wasserstoffdruck 1 Stunde lang hydriert (Wasserstoff- Aufnahme: 30 ml). Der lösliche polymere Hydrierkatalysator wird mittels Ultrafiltration (Membran mit Ausschluß grenze 10 000 Dalton) abgetrennt, das Filtrat mittels HPLC analysiert. Aus dem Spektrum geht hervor, daß das eingesetzte Humulon fast vollständig zu Tetrahydrohumulon hydriert wurde.
Beispiel 7
0,3 ml einer methanolischen Li2PdCl4-Lösung (Palladium-Gehalt: 3 mg) werden mit 20 ml n-Butanol verdünnt, mit 2 ml einer 2 Gew.-%igen wäßrigen Lösung von alkyliertem PEI (Alkylierungsgrad ca. 50 %) versetzt und anschließend mit 5 mg Natriumborhydrid bei Raumtemperatur reduziert (Zeitdauer: 15 Minuten). Anschließend werden 2 g Squalen zugegeben und die Hydrierung bei 50 °C und 1 bar für die Zeitdauer von 3 Stunden durchgeführt (Wasserstoff-Aufnahme: 600 ml). Danach wird der Katalysator durch Ultrafiltration abgetrennt und das Filtrat einrotiert. Es ergibt sich eine Ausbeute von 1,92 g Squalan (Ausbeute: 93,7 %) mit einer gaschromatographischen Reinheit von über 99 %.
Beispiel 8
1 ml einer methanolischen Li2PdCl4-Lösung werden mit 30 ml n-Butanol verdünnt, mit 10 ml einer 2 Gew.-%igen PVP-Lösung in Butanol (K-Wert: 25) versetzt und anschließend mit 10 mg Natriumborhydrid bei Raumtemperatur reduziert
(Zeitdauer: 15 Minuten). Anschließend werden zu der Katalysatorlösung 20 g Squalen zugesetzt und bei 60 °C und 5 bar ca. 12 Stunden hydriert (Wasserstoff- Aufnahme: ca. 6 000 ml). Nach erfolgter Hydrierung wird der Katalysator durch Ultrafiltration abgetrennt und das Filtrat einrotiert, wobei 19,1 g Squalan (Ausbeute: 93,2 %) mit einer gaschromatographischen Reinheit von über 99 % erhalten werden.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur katalytischen Hydrierung von Teφenoiden mit Wasserstoff in Gegenwart eines Übergangsmetall-Katalysators, dadurch gekennzeichnet, daß man die Hydrierung in homogener Phase in Gegenwart eines Katalysators bestehend aus einem Reaktionsprodukt von Übergangsmetallen der achten Nebengruppe bzw. deren Verbindungen oder Salzen und Polymerverbindungen ausgewählt aus der Gruppe Polyvinylpyrrolidon (PVP), Polyethylenimin (PEI)-Derivate oder Stärke-Derivate durchführt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Übergangsmetall aus einem Metall ausgewählt aus der Gruppe Palladium, Platin, Nickel, Rhodium oder Ruthenium besteht.
3. Verfahren nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Polyethylenimin- Verbindung durch Alkylierung, Acylierung oder Epoxidierung derivatisiert worden ist.
4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Stärke-Derivat eine carboxymethylierte Stärke mit einem Substitutionsgrad von 0,5 bis 3,0 herangezogen wird.
5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Mengenverhältnis von Übergangsmetall zu Polymerverbindung 1 : 20 bis 1 50 beträgt.
6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß man die katalytische Hydrierung in wäßriger Lösung durchfuhrt.
7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die
Reaktion in alkalischem Medium bei einem pH-Wert zwischen 7,0 und 10,0 erfolgt.
8. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß man die Hydrierung in einem Alkohol mit 1 bis 4 C-Atomen vornimmt.
9. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Hydrierung bei einer Temperatur von 10 bis 80 °C durchgeführt wird.
10. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Hydrierung bei einem Druck zwischen 1 und 50 bar erfolgt.
1 1. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß man einen Katalysator verwendet, der durch Umsetzung eines Übergangsmetall- Salzes mit der entsprechenden Polymerverbindung in Gegenwart eines Reduktionsmittels hergestellt worden ist.
12. Verfahren nach Anspruch 1 1 , dadurch gekennzeichnet, daß als Reduktionsmittel Natriumborhydrid (NaBH4) oder Wasserstoff verwendet worden ist.
13. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß man als Teφenoid einen Hopfeninhaltsstoff ausgewählt aus der Gruppe Humulon, Isohumulon oder Lupulon verwendet.
14. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß als Teφenoid Squalen eingesetzt wird.
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