ES2197547T3 - Fotolisis de 7-deshidrocolesrol. - Google Patents

Abstract

LA PREPARACION DE LA PROVITAMINA D 3 A PARTIR DE LA 7 DESHIDROCOLESTERINA SE REALIZA EN UN REACTOR (1) CON UNA FUENTE DE RAYOS UV (9). ESTA FUENTE DE RADIACION (9) ES UN RADIADOR EXCIMERICO O EXCIPLEX, QUE EMITE CASI DE MANERA MONOCROMATICA EN EL INTERVALO DE UV SEGUN EL MECANISMO DE DESCARGA SILENCIOSA. EL REACTOR (1) ES UN REACTOR DE LAMINA DE BAJADA CON UNA CAPA CILINDRICA EXTERNA (7) Y EN EL INTERIOR UN TUBO DE BAJADA (8) CILINDRICO DE CUARZO, CUYO DIAMETRO ES APROXIMADAMENTE LA MITAD DEL DIAMETRO DE LA CUBIERTA. TAMBIEN SE COLOCA DE MANERA COAXIAL EN EL CENTRO DEL DISPOSITIVO UN RADIADOR EXCIMERICO.

Description

Fotólisis de 7-deshidrocolesterol.

La presente invención se refiere a un procedimiento fotoquímico para la obtención de la previtamina D_{3} eventualmente hidroxilada o acilada partiendo del 7-deshidrocolesterol en un reactor especial con un foco emisor de radiación UV.

Es conocido que la previtamina D_{3} se obtiene a partir del 7-deshidrocolesterol (7-DHC) por exposición a la radiación. Esta previtamina por trasposición térmica puede transformarse en la vitamina D_{3} que es térmicamente más estable.

La síntesis fotoquímica de la previtamina se efectuaba hasta el presente a escala industrial por exposición del 7-DHC a la radiación emitida por lámparas de mercurio de presión media. El producto de partida, el producto primario y también los productos secundarios absorben dentro del mismo intervalo de longitudes de onda con distintas eficacias, por ello la radiación policromática, emitida por estas lámparas, favorece la formación de productos fotoquímicos secundarios que son ineficaces y, en algunos casos, tóxicos. En el actual estado de la técnica es, pues, necesario interrumpir ya la exposición a la radiación cuando el grado de conversión es todavía relativamente bajo. El 7-DHC no transformado se realimenta, mientras que el producto primario tiene que purificarse en un proceso laborioso.

Otra consecuencia de los sustratos y productos que absorben en el mismo intervalo de longitudes de onda son los efectos filtro. Por ejemplo, el espectro de absorción de la previtamina se solapa por completo con el del 7-DHC y, a medida que aumenta el grado de conversión, la previtamina absorbe una fracción cada vez mayor de la luz.

Otro motivo para interrumpir la reacción cuando el grado de conversión es relativamente bajo (del 10 al 20%) es el hecho de que el rendimiento cuántico de la transformación fotoquímica posterior de la previtamina D_{3} p.ej. en taquisterol es mayor que el rendimiento cuántico de su formación.

El principal problema de la actual producción de previtamina D_{3} consiste en el mal ajuste del espectro de emisión de las lámparas de mercurio de presión media al espectro de absorción del 7-DHC. Esto se traduce en que solo un 1% de la radiación de una lámpara de mercurio de presión media se aprovecha en el intervalo deseado de 280 a 300 nm. Esta estimación omite además la fracción nada despreciable de la producción de productos secundarios molestos por exposición a la radiación fuera de este intervalo óptimo de longitudes de onda.

La presente invención se propone como cometido proporcionar un procedimiento fotoquímico de obtención de previtamina D_{3} eventualmente hidroxilada o acilada partiendo del 7-deshidrocolesterol en un reactivo provisto de un foco emisor de radiación UV, que presente menos inconvenientes que los procedimientos del estado de la técnica.

Este cometido se cumple según la invención diseñando el reactor en forma de reactor de caída de película y diseñando el foco de radiación como emisor excimer o excipler con relleno de XeBr, que gracias a un mecanismo de ``descarga silenciosa'' emite en la región UV de modo casi monocromático.

Como estado de la técnica, en el documento EP-0 697 374 A1 se publica un dispositivo para el tratamiento de fluidos con radiación UV, generada con un foco excimer. El dispositivo es idóneo para realizar fotorreacciones selectivas para longitudes de ondas y, por ello, puede denominarse ``reactor''. El dispositivo contiene en una cámara para fluido un mezclador estático para el fluido que actúa al mismo tiempo de electrodo y presenta una configuración muy especial. Durante la irradiación del líquido a tratar, este electrodo no solo está en contacto con el fluido circulante a tratar, sino que lo mueve y lo mezcla. De este modo, el dispositivo permite un tratamiento por radiación más eficiente que el foco excimer descrito en el documento EP-0 245 111 B1. De todos modos tienen en común el contacto permanente del electrodo interior con el fluido a tratar. A diferencia de estos focos emisores/reactores conocidos, el ``reactor de caída de película'' empleado en el procedimiento de la invención es un foco emisor de radiación UV (un foco emisor excimer o exciplex), separado del medio a irradiar: ninguno de los electrodos están en contacto con el medio. Por lo demás, en el documento EP-0 697 374 A1 se mencionan en relación con el uso del dispositivo publicado los focos excimer o exciplex Xe, Kr, Ar, F_{2}, Cl_{2}, Br_{2}, I_{2}, Xe_{2} y XeCl, pero únicamente en un sentido general. En relación con la fotólisis selectiva en cuanto a longitudes de onda del 7-DHC para producir la vitamina D_{3} se menciona específicamente el Br_{2} como gas del excimer.

Las longitudes de onda de emisión de los focos excimer o exciplex dependen de la composición de los gases que rellenan el excimer o exciplex. Los focos excimer o exciplex tienen la particularidad de ser de geometría muy variable y emitir en un intervalo muy estrecho de longitudes de onda. Por ello pueden elegirse y diseñarse de forma óptima con arreglo a las condiciones de reacciones exigidas dentro del marco de los gases y materiales disponibles. La potencia eléctrica necesaria para la fabricación de la vitamina D_{3} se reduce de modo notable por kg de producto mediante el uso de estos focos. La radiación monocromática de los focos excimer o exciplex conduce además a una mejora considerable en la pureza del producto.

El procedimiento de formación de fotones por reacciones de tipo excimer o exciplex es conocido por la tecnología láser. Por ejemplo, la patente US-4 388 242 describe la transformación fotolítica del 7-DHC en previtamina D_{3} mediante un láser excimer (KrF a 248 nm); un posterior enriquecimiento de la mezcla de productos de la previtamina D_{3} que se halla en la primera etapa del proceso se efectúa empleando una radiación luminosa del intervalo de longitudes de onda de 330 a 360 nm, para lo cual puede emplearse un foco láser XeF o un foco excimer XeCl o KrF. También en el documento EP-0 118 903 A1 se publica un procedimiento fotoquímico para la obtención de la previtamina D_{3} partiendo del 7-DHC empleando como foco luminoso un láser; el láser excimer puede ser entre otros un láser excimer o exciplex; como láser excimer se toman en consideración en especial los láseres ClF o Br_{2}, y como láser exciplex se toma en consideración en especial el láser XeBr. Finalmente, en Reza Kagaku Kenkyu 11, 24-7 (1989)/Chem. Abs. 114, nº 9, 82251 (1991) se publica la síntesis fotoquímica de la vitamina D_{3} a través de la previtamina D_{3} partiendo del 7-DHC empleando un láser KrF y después una lámpara de Hg de 400 W. En ninguno de los tres documentos anteriores se describe ni sugiere como reactor del procedimiento un reactor de caída de película. Por su elevado coste técnico, por su geometría poco idónea para fotoquímica preparativa y por la consiguiente densidad de radiación de superficie insuficiente, los focos láser de fotones no son adecuados para la síntesis fotoquímica de la previtamina D_{3}.

Con los focos emisores empleados según la presente invención se utilizan, pues, por primera vez focos que emiten práctica y exclusivamente en el intervalo de longitudes de onda óptimo para la síntesis fotoquímica de la previtamina D_{3} y que permiten superar los inconvenientes descritos anteriormente. Son idóneos, por tanto, como focos luminosos para la síntesis de la previtamina D_{3} a escala industrial.

Son ejemplos típicos de focos emisores, cuyas longitudes de onda de emisión se sitúan en el intervalo óptimo requerido para la síntesis de la previtamina D_{3}, son los focos excimer con relleno de XeBr, que emiten fotones en longitudes de onda de 285 y 292 nm. En la fig. 3 se presenta a título de ejemplo el espectro de emisión de una lámpara XeBr.

Con los focos emisores utilizables según la invención se forman excímeros y exciplexos (XeBr) que, al descomponerse, emiten fotones de la longitud de onda deseada. Ambos focos emisores aplicados a la síntesis fotoquímica de la previtamina D_{3} han puesto de manifiesto que son idóneos y potentes.

El procedimiento de la invención es idóneo igualmente para la obtención de derivados hidroxilados o acilados de la previtamina D (p.ej. la 1a-hidroxi- o 25-hidroxi- o aciloxi-previtamina D_{3}).

A continuación se ilustra la invención mediante las figuras adjuntas y un ejemplo de ejecución.

La figura 1 presenta la estructura de un reactor de caída de película.

La figura 2 presenta un recorte ampliado del reactor de caída de película.

La figura 3 presenta el espectro de emisión de un foco emisor idóneo.

Se expone el 7-deshidrocolesterol en solución al 3,5% en una mezcla de metanol/hexano en un reactor de caída de película a la radiación de 284 nm de una lámpara excimer de XeBr. A intervalos regulares de tiempo se determina la composición del sistema reaccionante mediante cromatografía de líquidos de altas prestaciones (HPLC). Con esta longitud de onda, cuando el grado de conversión es del 50%, la mezcla reaccionante obtenida consta en más del 93% de la deseada previtamina D_{3}. El material de partida sin reaccionar puede separarse fácilmente por métodos ya conocidos.

El aparato representado en la fig. 1 consta de un reactor de caída de película 1, cuya tubería de salida 2 está unida directamente al recipiente de almacenaje 3. El recipiente de almacenaje contiene la mayor parte de la mezcla reaccionante. La tubería de alimentación 4 de la mezcla reaccionante conduce desde el recipiente de almacenaje pasando por la bomba 5 y un intercambiador de calor 6 hasta el reactor de caída de película. El reactor de caída de película está equipado con tuberías 6 para el enjuague continuo de su cámara interior con nitrógeno.

La tubería de salida 2 está dotada de una conexión para efectuar tomas de muestras en continuo.

En la representación ampliada del recorte en la figura 2 se aprecia la estructura del reactor de caída de película 1. Posee un encamisado cilíndrico exterior 7. En el interior está dispuesto en forma coaxial un tubo cilíndrico de caída 8 de cuarzo, cuyo diámetro equivale aproximadamente a la mitad del diámetro del encamisado. Igualmente en forma coaxial se halla dispuesto en el centro un foco emisor excimer 9.

La mezcla reaccionante entra por la parte baja del reactor y se transporta hacia arriba en forma de caudal volumétrico por la cámara circular existente entre el encamisado y el tubo de caída. Una vez en lo alto, la mezcla cae hacia abajo en forma de película por la cara interior del tubo de caída. Esta película se expone a la radiación emitida por el foco luminoso 10.

En el espectro de emisión presentado en la fig. 3 del foco excimer de bromuro de xenón empleado en el aparato se indica en el eje de abscisas la longitud de onda de la radiación emitida en nm y en el eje de ordenadas la intensidad relativa.

Claims (3)

1. Procedimiento fotoquímico para la obtención de previtamina D_{3} eventualmente hidroxilada o acilada partiendo del 7-deshidrocolesterol en un reactor con un foco que emite radiación UV, caracterizado porque el foco luminoso es un foco excimer o exciplex con relleno de XeBr que emite en la región UV en modo casi monocromático por el mecanismo de la ``descarga silenciosa''.

2. Procedimiento fotoquímico según la reivindicación 1, caracterizado porque la previtamina D_{3} hidroxilada o acilada es la 1a-hidroxi- o la 25-hidroxi- o aciloxi-previtamina D_{3}.

3. Procedimiento fotoquímico según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque el reactor es un reactor de caída de película.