JPH0753508A - アスタキサンチン中間体、その製造方法およびアスタキサンチンの製造方法 - Google Patents

アスタキサンチン中間体、その製造方法およびアスタキサンチンの製造方法

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JPH0753508A
JPH0753508A JP6152443A JP15244394A JPH0753508A JP H0753508 A JPH0753508 A JP H0753508A JP 6152443 A JP6152443 A JP 6152443A JP 15244394 A JP15244394 A JP 15244394A JP H0753508 A JPH0753508 A JP H0753508A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 アスタキサンチン合成法の改善 【構成】 式II: 【化1】 [式中、R3は、加水分解によりヒドロキシル基に変換
することができるエーテル、シリルエーテルまたはアセ
タール保護基を表す]で示される3−メチルペンテニン
−3−オールの誘導体を使用し、有機溶剤中でブチルリ
チウムまたはグリニャール試薬に代って、リチウムアミ
ドの存在下で、C9単位を適当なC6単位と連結する 【効果】 有機溶剤中でブチルリチウムまたはグリニャ
ール試薬を使用した場合よりも経済的である

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、式I:
【0002】
【化13】
【0003】[式中、R1はHまたはC1〜C4アルキル
を表し、R2はC1〜C4アルキルを表し、R3は、加水分
解によりヒドロキシル基に変換することができるエーテ
ル、シリルエーテルまたはアセタール保護基、有利に、
次の基:
【0004】
【化14】
【0005】の1つを表す]で示される化合物、その製
造方法、アスタキサンチンおよび他の必須なアスタキサ
ンチン生成物の製造のためのその使用に関する。
【0006】
【従来の技術】式V:
【0007】
【化15】
【0008】のC40カロテノイドのアスタキサンチン
は、魚類顔料着色性のために需要のある染料である。天
然資源、たとえば藻類または酵母からのアスタキサンチ
ンの単離の可能性は限られている。従って、合成により
アスタキサンチンを製造する試みが不足していた。
【0009】工業的に実施することができるアスタキサ
ンチン合成はEP5748およびHelv. Chim. Acta 64
(1981)2436 et seqに記載されている。この合成図は次
のようなものである: C9 + C6 → C15 C15 + C10 + C15 → C40 それぞれの場合に使用されるC9単位は、2,2,4,
6,6−ペンタメチル−7,7a−ジヒドロ−2H,6
H−1,3−ベンゾジオキソール−5−オンであり、こ
れはアセトンまたは2,2−ジメトキシプロパンとの反
応により3,4−ジヒドロキシ−2,6,6−トリメチ
ル−2−シクロヘキセン−1−オンから製造することが
できる:
【0010】
【化16】
【0011】前記の文献に記載されたこのC6単位は
式:
【0012】
【化17】
【0013】の保護されたOH基を有する3−メチルペ
ンテニル−1−オールである。トリアルキルシリル基の
他に記載された保護基は、t−ブチル基および−C(C
H3)2−O−CH3基である。EP5748は付加的に
式:
【0014】
【化18】
【0015】の3−メチルペンテニル−3−オールのト
リアルキルシリルエーテルがC6単位として挙げられて
いる。この3−メチルペンテニル−3−オールエーテル
とC9単位との反応の実験による例は存在していない。
この合成における基本的なステップは、有機金属反応に
よるC9単位とC6単位との連結である。このアセチレン
は、テトラヒドロフラン(THF)中のグリニャール試
薬またはブチルリチウム溶液を用いて脱プロトンされ
る。このグリニャール変性体およびブチルリチウム変性
体はHelv. Chim. Acta 64 (1981) 2439において体系的
に比較され、ブチルリチウム変性体が明らかに有利であ
る。この場合のカプリング生成物の収率は理論値の8
5.6%である。
【0016】
【化19】
【0017】全ての保護基は鉱酸中で処理することでこ
のカプリング生成物から分離され、6−ヒドロキシ−3
−(3−メチル−5−ヒドロキシ−3−ペンテン−1−
イニル)−2,4,4−トリメチル−2−シクロヘキセ
ノンが形成される。亜鉛屑およびCH2Cl2中の酢酸を
用いて三重結合を還元し、引続きHBrと、次いでトリ
フェニルホスフィンと反応させることにより、これから
C15トリフェニルホスフォニウム塩を製造することがで
き、この塩は2,7−ジメチル−2,4,6−オクタト
リエンジアールと反応させてアスタキサンチンにするこ
とができる。
【0018】この方法は、本来著しく良好であるが、著
しく高価で、引火性でありかつ工業的に簡単には取扱え
ないブチルリチウムを使用する必要性が欠点である。さ
らに、ブチルリチウムは、一般にヘキサン中の溶液の形
であり、その結果、反応の後に有機溶剤の混合物を後処
理する必要がある。
【0019】グリニャール試薬の使用は、低い沸点のハ
ロゲン化アルキルの取扱いにおいて困難であり、かつグ
リニャール試薬の調製に伴って技術的に生じることがあ
る問題(反応の開始)のために工業的に著しく有利では
ない。
【0020】
【発明が解決しようとする課題】本発明の対象は、C9
単位とC6単位との連結における従来の技術の欠点を回
避するためにアスタキサンチンの公知の合成を改善する
ことであった。
【0021】
【課題を解決するための手段】前記課題は、C6単位が
式II:
【0022】
【化20】
【0023】[式中、R3は、加水分解によりヒドロキ
シル基に変換することができるエーテル、シリルエーテ
ルまたはアセタール保護基を表し、特に、
【0024】
【化21】
【0025】の一つを表す]で示される3−メチルペン
テニン−3−オールの誘導体を使用した場合、工業的に
著しく簡単な、すなわち有機溶剤中でブチルリチウムま
たはグリニャール試薬に代ってリチウムアミドの存在で
の条件下で、C9単位を適当なC6単位と連結することに
より達成されることが見出された。この反応は、文献中
に記載されていない式Iの化合物を生成させる。
【0026】この反応の円滑性は、式:
【0027】
【化22】
【0028】[式中、Rは式:
【0029】
【化23】
【0030】を表す]の1位にエーテル基を有するC6
単位をメチルt−ブチルエーテル中で出発材料として使
用した場合に、C9単位と反応が検出できなかったため
に特に意想外であった。
【0031】従って、本発明は、式I:
【0032】
【化24】
【0033】[式中、R1はHまたはC1〜C4アルキ
ル、R2はC1〜C4アルキルおよびR3は加水分解により
ヒドロキシル基に変換することができるエーテル、シリ
ルエーテルまたはアセタール保護基を表す]で示される
化合物を製造するために、式II:
【0034】
【化25】
【0035】[式中、R3は前記したものを表す]で示
されるアルケニンを、不活性溶剤中で、リチウムアミド
の存在で、式III:
【0036】
【化26】
【0037】[式中、R1およびR2は前記したものを表
す]で示されるシクロヘキセノンと反応させることより
なる式Iの化合物の製造方法にも関する。
【0038】有利なC9単位は式III(その際、R1は
Hまたはメチルを表し、R2はメチルを表す)のシクロ
ヘキセノンである。式III(その際、R1=H、R2=
メチルを表す)のシクロヘキセノンは文献には記載され
ていない。これは、3,4−ジヒドロキシ−2,6,6
−トリメチル−2ーシクロヘキセン−1−オンとビニル
エチルエーテルとの反応により得ることができる。C9
単位と式II(その際、R3は−O−CH(CH3)−O
−CH2−CH3を表す)のアルケニンとの反応は、両方
の単位が、保護基の同じ供与体のビニルエチルエーテル
を用いて製造されるため、工業的および経済的に特に有
利である。このアルケニンは、J. Org. Chem. 47 (198
2) 2130 - 2134に記載されている。前記の文献に従っ
て、カンタキサンチン合成において、これはブチルリチ
ウムでメタル化され、次いで、2,6,6−トリメチル
−2−シクロヘキセン−オンと連結される。
【0039】式IIのアルケニンのために適当な保護基
は、加水分解により比較的簡単にヒドロキシル基に変換
することができるようなものである。言及することがで
きる例は、エーテル基、たとえば
【0040】
【化27】
【0041】および−O−C(CH3)3シリルエーテル
基、たとえば−OSi(CH3)3またはアセタール基、
たとえば次の式:−O−CH2−O−CH3
【0042】
【化28】
【0043】のα−アルコキシアルキルエーテル基およ
び適当なピラニルエーテル基、たとえばテトラヒドロピ
ラニルオキシ基および4−メチル−5,6−ジヒドロ−
2H−ピラニルオキシ基である。
【0044】式II(式中、R3はテトラヒドロピラニ
ルオキシ基
【0045】
【化29】
【0046】または式:
【0047】
【化30】
【0048】のα−エトキシエトキシ基のアルケニンの
使用が特に有利である。
【0049】式IIのアルケニンは、一般に、式III
のC9単位をベースとして0〜100モル%、有利に5
0〜75%の過剰量で使用される。
【0050】本発明による方法のために適当な不活性溶
剤は、一般にリチウムアミドに対して不活性な溶剤であ
る。エーテル性溶剤、たとえばジアルキルエーテル、テ
トラヒドロフランまたはジオキサン、特に、水と混合す
ることができないメチルt−ブチルエーテルの使用が有
利である。
【0051】リチウムアミドは、一般に、式IIのアル
ケニンをベースとして1.0〜1.05、有利に約1.
02当量の量で使用される。
【0052】この方法は、一般に、不活性溶剤中に固体
のリチウムアミドを懸濁させ、この懸濁液に式IIのア
ルケニンをゆっくりと添加し、次いで後者をリチウムア
ミドにより脱プロトンする。式IIIのC9単位は、生
じた懸濁液中に供給される。反応を数時間続けた後に、
加水分解のために水を添加する。メチルt−ブチルエー
テルを溶剤として使用する場合、式Iの必要な生成物は
上側の有機相中に存在し、この相はこの方法の工業的実
施を著しく簡単にする。これは、溶剤の除去によりおよ
び若干の過剰量のC6単位は蒸留により約95%の収率
で単離することができる。蒸留されたC6単位は問題な
く合成に返送することができる。
【0053】式IIIのシクロヘキセノンと、式IIの
アルケニンとの反応を、不活性有機溶剤中で有利に行え
ることが意想外であった。それというのも、従来の技術
では、たとえば式:
【0054】
【化31】
【0055】の6−オキソイソホロンと、アルケニンと
を、−40℃でおよびリチウムアミドを使用した場合に
液体アンモニア中で反応させる必要があり(Helv. Chi
m. Acta65 (1982) No. 89, 958 - 967、特に960)、こ
れは工業的に著しく煩雑であり高価であった。
【0056】前記の連結反応のための反応温度は、一般
に室温から溶剤の沸点までにある。
【0057】本発明による式Iの化合物から保護基を水
性の酸性媒体中で除去することで、式VI:
【0058】
【化32】
【0059】の6−ヒドロキシ−3−(3−ヒドロキシ
−3−メチル−4−ペンテン−1−イニル)−4,4,
6−トリメチル−2−シクロヘキセン−1−オンが実際
に定量的収率で生じる。
【0060】この式VIのアルキンジオールは、Helv.
Chim. Acta 65 (1982) 671 et seq.,に開示された方法
から公知であり、この文献中で、これは連結のためにブ
チルリチウムを使用しているにもかかわらず、56.2
%の収率で得られていたにすぎない。式VIのアルキン
ジオールは、クロロ炭化水素、たとえば塩化メチレン中
で、または他の不活性有機溶剤、たとえばメチルt−ブ
チルエーテルまたはトルエンまたは氷酢酸中で亜鉛屑お
よび酢酸で還元して、式IVのC15−ジオールにするこ
とができる。
【0061】
【化33】
【0062】式VIのアルキンジオールを亜鉛/酢酸で
還元することは、文献中には記載されていない。
【0063】約1:2〜1:2.5の割合で用いる塩化
メチレン/氷酢酸中の式VIのアルキンジオールの約2
0%の濃度の溶液を使用することが有利である。亜鉛
は、出発材料1モルあたり約1〜3グラム原子の量で、
有利に1.3〜1.5グラム原子の量で使用するのが有
利である。この水素化のための温度は、−20℃〜室
温、有利に約0℃が有利である。
【0064】このようにして得られた式IVのC15−ジ
オールは、次いで、有利に、Helv.Chim. Acta 64 (198
1) 2419 - 2446に記載されたように、アスタキサンチン
へ変換することができる。さらに、式VIのアルキンジ
オールから出発するアスタキサンチンの合成が、式IV
のC15−ジオール、それから生成される式VIIのC15
−ブロミドまたはそれから生成されるC15−トリフェニ
ルホスホニウム塩の中間単離を行わずに、つまり、実際
にワンポット反応(one-pot reaction)で行えることが
見出された。これは、さらに、従来の技術のアスタキサ
ンチンの合成と比較しても著しく有利である。
【0065】従って、本発明は、式Vのアスタキサンチ
ンの著しく有利な全体の製造方法にも関しており、この
方法は、 A. 式II:
【0066】
【化34】
【0067】[式中、R3は加水分解によりヒドロキシ
ル基に変換することができるエーテル、シリルエーテル
またはアセタール保護基を表す]のアルケニンを、不活
性溶剤中で、リチウムアミドの存在で、式III:
【0068】
【化35】
【0069】[式中、R1はHまたはC1〜C4アルキル
を表し、R2はC1〜C4アルキルを表す]のシクロヘキ
セノンと反応させ、 B. 生じた式I:
【0070】
【化36】
【0071】の化合物から、保護基を水性の酸性媒体中
で除去し、 C. 生じた式VI:
【0072】
【化37】
【0073】のアルキンジオールを、塩化メチレン/酢
酸中の亜鉛屑で還元し、 D. 生じた式IV:
【0074】
【化38】
【0075】のC15−ジオールを塩酸または臭化水素酸
と反応させ、 E. 生じた式VII:
【0076】
【化39】
【0077】[式中、xはClまたはBrを表す]のC
15−ハロゲン化物を、トリフェニルホスフィンと反応さ
せ、および F. 生じた式VIII:
【0078】
【化40】
【0079】のトリフェニルホスホニウム塩を、2,7
−ジメチル−2,4,6−オクタトリエンジアールと、
ウイッチング反応(Witting reaction)にかけてアスタ
キサンチンにすることよりなる。
【0080】
【実施例】
a. C9単位の製造 結晶性3,4−ジヒドロキシ−2,6,6−トリメチル
−2−シクロヘキセン−1−オン170g(1.0モ
ル)を、塩化メチレン500ml中に懸濁させた。ま
ず、p−トルエンスルホン酸500mg(2.9ミリモ
ル)をこの懸濁液に添加し、次いで、ビニルエチルエー
テル144g(2.0モル)を室温(RT)で2時間
(h)にわたり供給した。この混合物を、次いで、室温
で4時間攪拌し、引続き5%の濃度の水酸化ナトリウム
溶液100gを供給した。下側の有機層を分離し、水相
を塩化メチレン100mlで1回抽出した。合わせた有
機層を水200mlで洗浄し、回転蒸発器中で濃縮し
た。残分を著しい減圧下(油ポンプ)で乾燥させると、
2,4,6,6−テトラメチル−7,7a−ジヒドロ−
6H−ベンゾ[1,3]ジオキソール−5−オンが黄色
の油状物として生じ、これを、薄層クロマトグラフィー
(TLC)により純粋にし、ガスクロマトグラフィーに
よりほとんど純粋にした。
【0081】粗製生成物は蒸留により(90℃/0.1
ミリバール)で精製した。
【0082】収量は185gであり、理論値の94.4
%に相当する。
【0083】b. 式IのC15単位の製造 固体のリチウムアミド118g(5.13モル)を、メ
チルt−ブチルエーテル(MTB)2.0リットルに添
加し、無色の懸濁液を+50℃で30分間(min)で
攪拌した。引続き、3−(1−エトキシエトキシ)−3
−メチル−1−ペンテン−4−イン840g(5.0モ
ル)を30分間にわたり供給し、この混合物を+50℃
で2時間攪拌した。これを+25〜30℃に冷却し、次
いで、例1aからのC9単位558g(2.85モル)
を15分間にわたり供給した。この混合物を室温で1.
5時間攪拌し、次いで、15分間にわたり水1.5lを
有する第2の容器中へ供給した。この相を10分間攪拌
した。水相(下側)を分離した。有機相をそれぞれ水5
00mlで洗浄し、+50℃の浴を用いて回転蒸発器で
150ミリバールまでの圧力下で濃縮した。
【0084】蒸発からの残分:1435g 過剰の3−(1−エトキシエトキシ)−3−メチル−1
−ペンテン−4−インをサンベイ蒸留(Sambay distill
ation)により除去した(ジャケット温度110℃、2
〜3ミリバール、沸点40〜45℃)。サンベイ排出:
95%の純度を有する5−(3−(1−エトキシエトキ
シ)−3−メチルペント−4−エン−1−イニル]−
2,4,6,6−テトラメチル−5,6,7,7a−テ
トラヒドロベンゾ[1.3]ジオキソール−5−オール
1023g。
【0085】c. 6−ヒドロキシ−3−(3−ヒドロ
キシ−3−メチル−4−ペンテン−1−イニル)−2,
4,4−トリメチル−2−シクロヘキセン−1−オン
(VI)の製造 1b(サンベイ排出)で得られた式Iの第3級アルコー
ル603g(1.65モル)を、CH2Cl21400m
lに溶かした。これに水500mlを添加し、次いで3
0%の濃度のH2SO4250mlを添加し、この混合物
を室温で一晩中攪拌した。有機相(下側)を分離し、5
%の濃度のNaHCO3溶液500mlおよび水500
mlでそれぞれ1回洗浄した。
【0086】有機相を回転蒸発器で濃縮し、油状の残分
を著しい減圧下で乾燥させた。
【0087】重量:6−ヒドロキシ−3−(3−ヒドロ
キシ−3−メチル−4−ペンテン−1−イニル)−2,
4,4−トリメチル−2−シクロヘキセン−1−オン4
06g、定量的粗製収量に相当。
【0088】 d. 式VIIIのトリフェニルホスホニウム塩の製造 例1cで製造した式IVの粗製アルキンジオール248
g(1モル)を塩化メチレン1000mlに溶かした。
0℃に冷却した後、酢酸180g(3.0モル)を供給
した。次いで、0℃で亜鉛粉末11gを15分の間隔で
添加した(合計で亜鉛88g、1.35g原子に相
当)。亜鉛を最後に添加した後、この混合物を0℃で4
5分間攪拌した。生じた酢酸亜鉛を濾別し、濾過ケーク
を塩化メチレン250mlでそれぞれ2回洗浄した。0
℃で濾液に15分にわたり47%の濃度のHBrの水溶
液(HBr1.50モル)258gを添加し、この混合
物を0℃で20分間攪拌した。次いで、水900mlを
供給し、有機相(下側)を分離した。水相を塩化メチレ
ン150mlで1回洗浄した。合わせた有機相を水90
0mlと混合した。固体のNaHCO345gを添加
し、次いで、この相を数分間攪拌した。下側の相を分離
し、水900mlで洗浄し、1,2−エポキシブタン8
mlを添加した。≦+10℃に冷却する間に、固体のト
リフェニルホスフィン262g(1.0モル)を約15
分にわたり少しづつ添加し、この混合物を約30分間に
わたり室温に到達させ、さらに1,2−エポキシブタン
8mlを添加した。
【0089】引続き、大気圧下で、MTBを同時に供給
しながら塩化メチレンを沸点が+55℃に達するまで留
去した。
【0090】トリフェニルホスホニウム塩懸濁液を室温
に冷却し、室温で30分間攪拌し、吸引濾過した。濾過
ケークをMTB800mlでそれぞれ2回洗浄し、N2
流の下で一晩中乾燥させた。
【0091】重量:419g(理論値の73%) 例2 式VIIIのトリフェニルホスホニウム塩を単離せずに
式VIのアルキンジオールからのアスタキサンチンの製
造 式VIの粗製アルキンジオール(GC純度約86%)1
00gを塩化メチレン400mlに溶かした。0℃に冷
却した後、酢酸72gを供給した。0℃で亜鉛粉末4.
4gを15分の間隔で添加した(合計で亜鉛35.2
g)。亜鉛の最後の添加の後、この混合物を0℃で45
分間攪拌した。得られた酢酸亜鉛を濾別し、濾過ケーク
を塩化メチレン70mlでそれぞれ2回洗浄した。濾液
を水300mlでそれぞれ2回洗浄し、30分間にわた
り47%の濃度の水性HBr104gに0℃で滴下し
た。この混合物を0℃で30分間攪拌し、水360ml
を供給し、有機相を分離した。水相を塩化メチレン50
mlで1回抽出した。合わせた有機相を水360mlと
混合し、固体のNaHCO347gを添加し、次いで、
簡単に攪拌した。下側の相を分離し、水360mlで洗
浄し、1,2−エポキシブタン3mlを添加した。≦+
10℃に冷却する間に、トリフェニルホスフィン105
gを添加し、この混合物を室温で18時間攪拌した。次
いでC10ジアルデヒド2,7−ジメチル−2,4,6−
オクタトリエンジアール22.8(0.139モル)を
添加し、この混合物を0℃に冷却し、0℃で30%の濃
度のメタノール性ナトリウムメチラート溶液57.5g
を供給した。この混合物を0℃で3時間攪拌し、次い
で、水500mlを添加した。有機相を分離し、水相を
塩化メチレン100mlでそれぞれ2回抽出した。合わ
せた有機相を水400mlで1回洗浄した。大気圧下
で、同時にメタノールを供給しながら沸点が+65℃に
なるまで塩化メチレンを留去した。この懸濁液を15時
間還流させ、0℃に冷却した。生じた結晶を濾別し、メ
タノールおよびヘプタンで洗浄し、次いで塩化メチレン
500mlに受取った。前記したように溶剤をメタノー
ルで繰返した。この濾過ケークを乾燥させ、HPLCに
より98.2%の純度を有するアスタキサンチン63g
(理論値の76.0%)が得られた。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ヨアヒム パウスト ドイツ連邦共和国 ノイホーフェン リン グシュトラーセ 3 (72)発明者 ウド ロイデ ドイツ連邦共和国 オッターシュタット ヴィルデンテンシュトラーセ 1

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 式I: 【化1】 [式中、R1はHまたはC1〜C4アルキルを表し、R2は
    C1〜C4アルキルを表し、およびR3は、加水分解によ
    りヒドロキシル基に変換することができるエーテル、シ
    リルエーテルまたはアセタール保護基を表す]で示され
    る化合物。
  2. 【請求項2】 式I: 【化2】 [式中、R1はHまたはC1〜C4アルキルを表し、R2は
    C1〜C4アルキルを表し、およびR3は、加水分解によ
    りヒドロキシル基に変換することができるエーテル、シ
    リルエーテルまたはアセタール保護基を表す]で示され
    る化合物を製造する方法において、式II: 【化3】 [式中、R3は前記のものを表す]で示されるアルケニ
    ンを、不活性溶剤中で、リチウムアミドの存在で、式I
    II: 【化4】 [式中、R1およびR2は前記のものを表す]のシクロヘ
    キセノンと反応させることを特徴とする式Iの化合物の
    製造方法。
  3. 【請求項3】 式V: 【化5】 のアスタキサンチンの製造方法において、 A. 式II: 【化6】 [式中、R3は加水分解によりヒドロキシル基に変換す
    ることができるエーテル、シリルエーテルまたはアセタ
    ール保護基を表わす]のアルケニンを、不活性溶剤中
    で、リチウムアミドの存在で、式III: 【化7】 [式中、R1はHまたはC1〜C4アルキルを表し、R2は
    C1〜C4アルキルを表す]のシクロヘキセノンと反応さ
    せ、 B. 生じた式I: 【化8】 の第3級アルコールから保護基を水性の酸性媒体中で脱
    離させ、 C. 生じた式VI: 【化9】 のアルキンジオールを塩化メチレン/酢酸中で亜鉛屑を
    用いて還元し、 D. 生じた式IV: 【化10】 のC15ジオールを塩酸または臭化水素酸と反応させ、 E. 生じた式VII: 【化11】 [式中、xはClまたはBrを表す]のハロゲン化物を
    トリフェニルホスフィンと反応させ、および F. 生じた式VIII: 【化12】 [式中、xはClまたはBrを表す]のトリフェニルホ
    スホニウム塩を、2,7-ジメチル-2,4,6-オクタ
    トリエンジアールとのウイッチング反応によりアスタキ
    サンチンにすることを特徴とする式Vのアスタキサンチ
    ンの製造方法。
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