Herstellung von Cucurbitaxanthin B und seines 5',6'-Epimeren
von József Deli, Zoltán Matus, Péter Molnár und Gyula Tóth Institute of Medical Chemistry, Universily Mcdical School, H- 7643 Pécs
und Zoltán Décsy
Hungárián Oi) and Gas Research Institute, H-8200 Veszprém und Conrad Hans Eugstcr*
Organisch-Chemisches Institut der Universität Zürich, Winterthurerstrasse 190, CH-8057 Zürich (28.XI1.92)
Epoxidation of Cucurbitaxanthin A: Preparation of Cucurbitaxanthin B and of Its 5',6'-Epimer Cucurbitaxanthin A ( = (3S,5R.6R.3'S')-3,6-epoxy-5,6-dihydro-/S^-carotene-5,3'-diol; 1) isolated from red pepper (Capsicum annuum oar. longum nigrum) was trimethylsilylated and then epoxidized with monoperphthalic acid. After deprotection and chromatographic separation, cucurbitaxanthin B ( = (3S,5R,6R,3'S,5'A,6'S)-3,6:5',6'-diepoxy-5,6,5',6'-tetrahydro-)?,/J-carotene-5,3'-diol; 2) and 5'.6'-diepicucurbilaxanthin B (= QS.5R.6R.
3'S,5'S,6'A)-3,6:5\6'-diepoxy-5,6,5\6'-telrahydro-/?jS-carotene-5,3'-diol; 5) were obtained and carefully charac-terized. They show mirror-like CD spectra and. therefore, emphasize (he importance of the torsion angle of C(6)-C(7) on the electronic interaction between the polyene chain and the chiral end group.
Die substituierte 7-Oxabicyclo[2.2.1]heptyl-Endgruppe ist erst in neuerer Zeit sowohl unter Apocarotinoiden1) als auch Carotinoiden2) entdeckt worden'). Im Zusammenhang mit der vorliegenden Arbeit interessierten uns Reaktionen an den Cucurbitaxanthinen A (la) und B (2a) unter anderem auch deshalb, weil sie aus biogenetischen Überlegungen als Folgeprodukte von Antheraxanthin (3) bzw. Violaxanthin (4) aufgefasst werden können (s. Schema). Nach unserer Meinung kommt ihnen eine weitere Verbreitung zu, als aus den bisher entdeckten Funden zu schliessen ist.
Im folgenden berichten wir über die Epoxydierung von Cucurbitaxanthin A (la) aus Paprika. Dazu wurde der Trimethylsilylether lc, welcher sich langsam via lb bildete, mit Monoperphthalsäure umgesetzt. Nach chromatographischer Trennung der gebildeten Diastereoisomeren 2b und 5b (Verhältnis ca. 5:4)4) und Methanolyse wurden die kristalli-nen Cucurbitaxanthin B ( = (35,5R,6R,3'S,5'R,6'S)-3,6:5',6'-Diepoxy-5,6,5',6'-tetra-hydro-/?,/?-carotin-5,3'-diol; 2a) und 5',6'-Diepicucurbitaxanthin B (=(3S,5R,6R, 3'S,5'5,6'R)-3,6:5',6'-Diepoxy-5,6,5',6'-tetrahydro-/5,)5-carotin-5,3'-diol; 5a) erhalten.
') In den Aromasloffcn von fermentierten) Tabak [1] [2], aus Osmanthus fragrans [3].
2) Aus Algen [4], aus Kürbis [5] und Paprika [6].
') Über Synthesen von enanliomerenreinen Verbindungen, s. [7] und darin zit. weitere Lit.
A) Dieses unerwartet gute Verhältnis zugunsten des Irans- Isomeren 2a ist wohl auf die Verwendung der McjSi-Schutzgruppe zurückzuführen, vgl. z.B. die Epoxydierung von Di-O-acetylzcaxanthin [8],
H E L V E T I C A C H I M I C A A C T A - V o l . 79 ( 1 9 9 6 ) 1441
Schema
b R = Si(Me)„ R ' = H c R = R' = Si(Me)3 d R = H, R' = Si(Me), e R = Ac, R' = H
c R = H, R' = Si(Me),
b R = R- = Si(Me), c R = H, R' = Si(Me),
Weitere Derivate sind im Exper. Teil beschrieben. Der Vergleich der Daten von partial-synthetischem 2a mit denen von 2a aus Paprika ergab vollständige Übereinstimmung.
Zur Unterscheidung der Verbindungen 2a, 4 und 5a eignen sich, wie aus Tab. 1 und 2 ersichtlich ist, vor allem 'H-NMR-Spektren. In Übereinstimmung mit früheren Messun-gen [8-10] hat die /¡-ständige (5.S,6R)-Epoxygruppe geMessun-genüber der a-ständiMessun-gen eine markante Hochfeldverschiebung der benachbarten Me(16), H—C(3) und H—C(7) sowie eine Tieffeldverschiebung von Me(17) zur Folge. Damit lassen sich epimere 5,6-Epoxide leicht unterscheiden.
Ähnliches gilt für ihre chiroptischen Daten (s. Fig.). In Übereinstimmung mit frühe-ren Messungen an diastereoisomefrühe-ren Antheraxanthinen (3; [10]) und Violaxanthinen (4;
[8], [11-15]) tritt nahezu spiegelbildlicher Verlauf der CD-Kurven ein. Somit beeinflusst die a - oder /¡-Position der Epoxy-Gruppe den Torsionswinkel von C(6)—C(7) bzw.
C(6')—C(7') und damit die Interaktion zwischen der Polyen-Kette und der chiralen Endgruppe in entscheidender Weise.
Tab. 1. Maxima im V/S-Spektrum von Cucurbilaxanihinen B und Isomeren (qual. in Benzol)
6453/Em
Cucurbitaxanthin B (2a, ex Paprika) 428 453,5 483 1,03
Cucurbitaxanthin B (2a, partialsynth.) 427,5 453,5 483,5 1,02
5',6'-Diepicucurbilaxanthin B (5a) 427,5 453,5 483,5 1,02
Cycloviolaxanthin [6b] 427 453 483 1,01
Violaxanthin ([8] 4) 427,5 453 483 1,03
1438 HELVETICA CHIMICA ACTA - V o l . 79 ( 1 9 9 6 )
Tab.2. Verschiebungsdifferenzen von epimeren 5,6(5',6')-Epoxiden. 400 MHz, ¿lá-Werte in CDC1 AS (2a-5a)a) AS (4 - 5,6:5',6'-Tetraepi-4)b) AS (3 - 5,6-Diepi-3)c)
Me(16') + 0,139 + 0,138 + 0,138
Me(17') - 0 , 1 7 7 - 0 , 1 7 8 - 0 , 1 7 7
Me(18') ca. 0 ca. 0 ca. 0
Me(19') ca. 0 ca. 0 ca. 0
Me(20') ca. 0 ca. 0 ca. 0
H - C ( 3 ' ) + 0,04 + 0,04 0
H—C(7') + 0,06 + 0,06 + 0,06
H—C(8') ca. 0 ca. 0 ca. 0
") Diese Arbeit.
b) Werte von 4 [8] und 5,6:5,6'-Tetraepi-4 [9],
c) Werte von [10].
Figur. CD-Spektren von (3S.5R.6R,3'S.5'R,6'S)-Cucurbiiaxanihin B(2a ), (3S.5R.6 R . J ' S . i ' S . ö ' R ; 5 ' , 6 '
-Diepicucurbitaxanlhin B (5a ) und Cucurbilaxanthin B (aus Paprika ). a) Nullinie für
Cucurbita-xanthin B (aus Paprika); b) Nullinie für 2a und für 5a, EPA für 2a und 5a, MeOH für .
Wir danken dem Ungarischen Volkswirlschaftsministerium für die Unterstützung dieser Arbeit, Herrn Prof.
Dr. József Szabolcs für seine Hilfe und Ratschläge bei der Isolierung von Cucurbilaxanthin B aus Paprika, Frau
Magdalena Steiler und Frl. Esther Stibi vom Chemischen Institut der Medizinischen Universität Pécs für ihre Mitarbeit, Herrn Prof. Dr. M. Kajlár f und Frau Dr. J. Kajtär, Lehrstuhl für Organische Chemie der Eötvös-Loränd-Universitäl Budapest, für CD-Spektren und Herrn Dr. Roger Höllenstein f , Organisch-Chemisches Insti-tut der Universität Zürich, für Aufnahmen von 'H-NMR-Spektren.
HELVETICA CHIMICA A C T A - V o l . 7 6 ( 1 9 9 3 ) 955 Experimenteller Teil
1. Allgemeines. Die verwendeten Lsgm. waren puriss. oder pro anal., aber wurden vor Gebrauch frisch destilliert. Acetylierungen wurden mit AcCJ/Pyridin/Benzol, Furanoid-Oxyd-Umlagerungen mit HCl/AcOH 1:9 in Benzol bei RT. durchgeführt. HPLC: Gynkotek-Pumpe mit Gynkotek-Gradientformer, Walers-991-Dioden-ar-ray-Detector; Kolonne, Chromsyl C/s 6 pm; Eluent >4,12% H20 / M e 0 H , Eluent B; MeOH; Gradient-Programm;
2 min 100% A, in 18 min A/B 1:1, in 7 min 100% B, in 2 min 100% B. TLC: Kieselgel-Alurolie Merck 5554.
UV/VIS-Spektren: Spektrophotometer Beckmann DU-65 und Perkin-Elmer Lambda-9; Amax in nm. CD-Spektren:
Jasco-I-500-A-Dichrograph, Auswertung durch Epson QX-10 PC. in EPA (Et20/Isopentan/EtOH 5:5:2), und Jobin- Yvon-Dichrograph-6 in MeOH bei RT. 'H-NMR-Spektren: in CDC)3 bei ca. 24° bei 400 MHz; WM-400-FT-Bruker-Spektrometer (Speclrospin) mit Aspecl-2000-Computer (80 K) und Disk-Einheit. MS: Jeol-JMS-OI-SG-2-Spektrometer.
2. Trimethylsilylierung von la. Die Lsg. von 50 mg la (ex Paprika) in 5 ml abs. Pyridin wurde bei — 30" mit einer solchen von 3 ml Pyridin, 1 ml Hexamethyldisilazan und 0,5 ml Me3SiC! vermischt und darauf bei — 30°
gerührt. Nach 10 min wurde laut TLC kein la mehr gefunden, sondern viel lb und sehr wenig lc. Nach 2 h wurden nochmals 0,5 ml Hexamethyldisilazan und 0,3 ml Me3SiCl zugetropft, und nach 4 h wurde die Reaktion abgebro-chen. Verdünnen mit Benzol/Hexan, Waschen mit NaHC03-Lsg., Trocknen (Na2S04) und Eindampfen ergaben ein Gemisch, das, gelöst in Hexan, über C a C 03 (Biogal, Ungarn; 4 Säulen zu 6 x 30 cm) mit Hexan chromatogra-phiert wurde. Säulenbild nach Entwickeln, von oben: 5 mm gelb (unidentifiziert), 10 mm Zwischenzone, 45 mm gelb (lb), 50 mm Zwischenzone, 30 mm gelb (lc). Das Monosilyl-Derivat lb wurde emeut silyliert.
3. Epoxydierung von lc. Die Lsg. von 30 mg lc in 300 ml Et20 wurde mit 5 ml 4,7-10~2 (ca. 0,05) M Phthalmonopersäure in Et20 versetzt. Nach 24 h wurden noch 2 ml Phthalmonopersäure-Lsg. zugegeben und weitere 24 h unter N2 und im Dunkeln bei RT. stehen gelassen. Dann wurde mit verdünnter wässr. NaHC03-Lsg.
gewaschen, getrocknet (Na2S04) und eingedampft. Der Rückstand, gelöst in Hexan, wurde an CaCO} (Biogal, Ungarn; 4 Säulen zu 6 x 30 cm) mit Hexan chromatographiert. Säulenbild nach Entwickeln, von oben: 6 mm hellgelb (unidentifiziert), 10 mm Zwischenzone, 2 mm hellgelb (unidentifiziert), 5 mm Zwischenzone, 3 mm hellgelb (unidentifiziert), 10 mm Zwischenzone, 25 mm gelb (5b), 10 mm Zwischenzone, 30 mm gelb (2b), 3 mm Zwischen-zone, 20 mm gelb (lc). Zurückgewonnenes lc wurde erneut epoxydiert und dann wie vorhin chromatographiert.
Für 5b war zur weiteren Reinigung eine wiederholte SC notwendig.
4. Hydrolyse von 2b und 5b. Die Farbstoffe wurden in Et20/30% KOH in MeOH während 7 Tagen in heterogener Phase hydrolysiert und dann wie üblich isoliert und chromatographiert (Säule 6 x 30 cm, C a C 03
(Biogal, Ungarn), mit Hexan und Hexan/Aceton 97:3). Säulenbild nach Entwickeln, von oben: 10 mm Zwischen-zone, 16 mm gelb (5a), 10 mm ZwischenZwischen-zone, 7 mm hellgelb (5c). Nach Aufarbeitung wurde 5a aus Benzol/Hexan kristallisiert, Ausbeute 0,3-0,5 mg.
Isomer 2b wurde analog hydrolysiert, das Rohprodukt getrennt und der Farbstoff 2a aus Benzol/Hexan kristallisiert, Ausbeute 0,3 mg.
5. Daten. 3'-0-(Trimethylsiiyi)cucurbitaxanthin A (lb): R(0,78 (BenzoI/AcOEt 7:3). UV/VIS (Benzol): 434, 457,5, 486,5. EI-MS: 656 (100, M*), 638 (6, [M — H20]), 576 (16, [M* - Methylcyclopentadien]+), 564 (26, [M - Toluol]), 286 (30), 221 (48), 181 (35), 160 (37), 155 (29).
5J'-Bis-0-(trimethylsilyl)cucurbitaxanthin A (lc): Schmp. 146°. Ar0,92 (Benzol/AcOEt 7:3). UV/VIS (Ben-zol): 434,457,487. EI-MS: 728 (100, M*), 636 (6, [M - Toluolf), 598 (28), 572 (11), 358 (8).
5-O-(Trimelhylsilyljcucurbiiaxanthin A (ld): R( 0,47 (Benzol/AcOEt 7:3). UV/VIS (Benzol): 433, 457, 487.
EI-MS: 656 (100, M+), 576 (6, [M - Methylcyclopentadienf), 564 (12, [M — Toluol]+), 286 (17), 221 (39), 181 (24), 160(13), 155(17).
3'-O-Acetylcucurbitaxanthin A (le): Schmp. 124°. R,0,86 (Benzol/AcOEt/MeOH 7:2:1). UV/VIS (Benzol):
433, 457,487. EI-MS: 626 (100, M+), 546 (10, [M — Methylcyclopentadienf), 534 (12, [M - Toluolf), 286 (27), 221 (35), 181 (24), 160(31), 155(12).
5,3'-Bis-0-(trimethylsilyl)cucurbitaxanthin B(2b): Rf 0,92 (Benzol/AcOEt 7:3). UV/VIS (Benzol): 428,453,5, 483.
5-O-(Trimeihylsilyljcucurbitaxanihin B (2c): Ar0,47 (Benzol/AcOEt 7:3). UV/VIS (Benzol): 427,5,453,483.
EI-MS: 672 (100, M+), 592 (19, [M - Methylcyclopentadien]+), 580, (31, [M - Toluolp), 287 (56), 286 (5), 221 (33), 181 (11), 160(3), 155(1).
5,3'-Bis-O-(trimethylsilyi)-5',6'-diepicucurbilaxanthin B(Sb): R,0,92 (Benzol/AcOEt 7:3). UV/VIS (Benzol):
428,453,482,5.
5-0-(Trimelhylsilyl)-5',6'-diepicucurbilaxanthin B (5c): Rr0,46 (Benzol/AcOEl 7:3). UV/VIS (Benzol): 427,5, 452,5, 483. EI-MS: 672 (100. M*), 654 (6, [M - H20]+), 592 (15, [M - Mcthylcyclopenladien]+), 580 (82, [M - ToluolD, 287 (27), 286 (8), 221 (50), 181 (23), 155 (7).
956 HELVETICA CHIMICA A C T A - V o l . 79 ( 1 9 9 6 )
Cucurbitaxanlhin B (2a, partialsynthetisch; in Klammern Daten von Isolat aus Paprika): Schmp. 164-166°
(156°). 7?r0,32 (Bcnzol/AcOEt 7:3), 7?f0,6l (Benzol/AcOEt/MeOH 7:2:1); 0,61. UV/VIS: Tab. I. CD (EPA, mdeg, semi-qual. RT.): 210,4 (-1,61), 218 (0), 225,2 (+1,93), 238 (0), 264,4 (-5,91), 290-300 (0), 325 (+0,57), 342 (0), 390 (+0,19), 406 (0), 418 (+0,19), 428 (0), 434 (-0,20), 440 (0), 446 (+0,23), 458 (0), 476 (+0,14), 486 (0). CD (MeOH, qual., RT.): 228,8 (+0,87), 266,4 (-6,78), 327,2 (+0,10)). 'H-NMR(400 MHz,CDCIj): 0,890 (s, Me(17)); 0,985 (s, Me(17')); 1,157(s,Me( 16')); l,194(i,Me(18')); 1,219(s,Me(l8));ca. 1,25 (77mit Fremdsignalen, H,-C(2')); 1,440 (s, Me(16)); 1,617 (7, ohne weitere Aufspaltung, J = 11,1, H,-C(2)); ca. 1,64 (777mit Fremdsignalen, H/r-C(2'), Ha—C(4')); 1,677 (7, ohne weitere Aufspaltung, J = 12,4, H„-C(4)); 1,849 (777,7 = 11,1,5,7,2,3, H/l-C(2)); 1,933 (s, Me(19')); 1,955 (s, Me(20')); 1,969 (s, Me(19), Me(20)); 2,061 (777, 7 = 12,3, 5,3, 2,2, H^-C(4)); 2,389 (777, 7 = 15,0, 5,0, 1,7, Hi-C(4')); 3,915 (m, H-C(3')); 4,397 (t, 7 = 6,0, H-C(3)); 5,747 (7,7 = 16,0, H-C(7)); 5,883 (7,7 = 15,5, H—C(7')); 6,201 (7,7 = 11,4, H-Q10.10')); ca. 6,25 (br„ H-C(14,14'));6,299 (7,7 = 15,6, H-C(8'));
6,361 (7.7 = 14,9, H-Q12));6,377 (7,7 = 14,0, H-C(12')); ca. 6,61 (m, H - C ( l l , l 1'),H-C(15,15')). EI-MS: 600 (100, M*), 582 (6, [M - H20]+), 564 (2, [M - 2H20]+), 520 (28, [M - Methylcyclopentadien]+), 508 (39, [M - Toluolf), 287 (31),286 (29), 221 (60), 181 (31), 160(19), 155 (13) (600(100, Af+), 582 (7, [M - H20]+), 564 (3, [M - 2 H20]+), 520 (30, [M - Methylcyclopentadien]+), 508 (26, [M - Toluol]+), 287 (34), 286 (28), 221 (100), 181 (35), 160(30), 155(7)).
5',6'-Diepicucurbitaxanthin B (5a): Schmp. 136-138°. Rr 0,32 (Benzol/AcOEt 7:3), Rr 0,60 (Benzol/AcOEl/
MeOH 7:2:1). UV/VIS: Tab. 1. CD (EPA, mdeg. qual., RT.): 207,8 (+2,81), 221 (0), 229,8 (-1,78), 243 (0), 264,6 (+5,25), 293 (0), 327 (-1,45), 355 (-0,28), 393 (-0,62), 415 (-0,94), 441 (-1,01), 471 (-0,88), 483 (0), 531 (+0,50).
'H-NMR (400 MHz, CDC13): 0,890 (.?, Me(17)); 1,018 (.r, Me(16')); 1,162 (s, Me(l7')); 1,195 (s, Me(18')); 1,219 (s, Me(18)); 1,361 (777, 7 = 13,4, 2,6, 1,5, H/ rC(2')); 1,440 (s, Me(16)); 1,601 (77 mit Fremd-Signalen, H„-C(2'));
1,617 (7, ohne weitere Aufspaltung, 7 = 11,5, Ha-C(2)); 1,677 (7, ohne weitere Aufspaltung, 7 = 12,1, Ha-C(4));
1,844 (777,7 = 11,0, 5,9, 2,3, H/ rC(2)); 1,895 (7, ohne weitere Aufspaltung, H„-C(4')); 1,930 (s, Me(19')); 1,954 (r, Me(20')); 1,969 (.?, Me(19), Me(20)); 2,061 (777, 7 = 11,9, 6,2, 2,2, H/ rC(4)); 2,203 (777, 7 = 14,7, 6,4, 1,2, H/r-C(4')); 3,875 («. H-C(3')); 4,397 (/, 7 = 6,0, H-C(3)); 5,747 (7, 7 = 16,0, H-C(7)); 5,824 (7, 7 = 15,6, H—C(7')); 6,202 (7. 7 = 15,6, H-C(10,10')); ca. 6,2 (br„ H-C(14,14')); 6,304 (7, 7 = 15,6, H-C(8')); 6,376 (7, 7 = 14,8, H—C(12)); 6,380(7,7 = 15,8, H-C(8), H-C(12')); ca. 6,61 (m, H - C ( l 1,11'),H-C(15,15')). EI-MS: 600 (100, M*), 582 (15, [M — H20]+), 564 (12, [M-2 H20]+), 520 (24, [M - Methylcyclopentadien]+), 508 (23, (M - Toluol]+), 368 (69), 287 (31), 286 (31), 221 (38), 181 (44), 160 (23), 155 (17).
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HELVETICA CHJMICA A C T A - V o l . 8 1 ( 1 9 9 8 ) 1233
Isolation of Carotenoids with 3,5,6-Trihydroxy-5,6~dihydro-/?-end Groups from Red Paprika (Capsicum annuum)
by József Deli*), Péter Molnár*), Zoltán Mates'), Gyula Tóth*)*, Andrea Steckb), and Hanspeter Pfänder")*
*) Department of Medical Chemistry, University Medical School of Pécs, P.O. Box 99, H-7601 Pécs
b) Department of Chemistry and Biochemistry, University of Bern, Preiestrasse 3, CH-3012 Bern
6-Epikarpoxanthin ((all-£,3S,5£,6S,3'£)-5,6-dihydro-0,0-carotene-3,5,6,3,-tetrol, 5), 5,6-diepikarpoxanthin ((all-£,3£,5S,6S,3'£)-5,6-dihydro-0,0-carotene-3,5,6,3'-teirol, 13), 5,6-diepilatoxanthin ((all-£,3£,5S,6£,3'S,5'£, 6'S)-5',6'-epoxy-5,6,5',6'-tetrahydro-0,0-carotene-3,5,6,3'-tetrol, 14), and 5,6-diepicapsokarpoxanthin
((all-£,3S,5S,6£,3'S,5'£)-5,6-dihydro-3,5,6,3'-tetrahydroxy-0,K-caroten-6,-one, 15) were isolated from red spice paprika (Capsicum annuum var. longum) and characterized by their UV/VIS, CD, 'H- and 1 3C-NMR, and mass spectra. Our investigations demonstrate that the configuration of the 3,5,6-trihydroxy-5,6-dihydro-0-end group may differ depending on the biological source.
1. Introduction. - Different varieties of paprika (Capsicum annuum) have been inves-tigated for a long time. It has been established that capsanthin (1) and capsorubin (2), both containing the five-membered ring K-end group, are the most abundant carotenoids in these vegetables. Furthermore, many other carotenoids with interesting structures, especially those with the oxabicyclo-jS-end group and the 3,5,6-trihydroxy-5,6-dihydro-/J-end group, have been isolated [1][2].
Naturally occurring carotenoids with the 3,5,6-trihydroxy-5,6-dihydro-/?-end group have been isolated from different sources. Heteroxanthin (3) was isolated from Euglena gracilis [3], karpoxanthin (4) from ripe hips of Rosa pomifera [4], karpoxanthin (4) and 6-epikarpoxanthin (5) from petals and pollen of Lilium trigrinum [5], latoxanthin (6) from petals of Rosa foetida [6], and neoflor (7) and 6-epineoflor (8) from petals of Trollius europaeus [7].
The structure elucidation of the 3,5,6-trihydroxy-5,6-dihydro-/?-end group was per-formed by Eugsler and co-workers [8][9]. Several ionone derivatives and carotenoids bearing this end group were prepared by partial synthesis, and the spectroscopic data for the 3,5,6-trihydroxy-5,6-dihydro-j?-end group with the (35,572,67?) (A), (35,55,65) (B), (35,572,65) (C), and (35,55,67?) (D) configuration have been established.
Based on these results, the configuration of the 3,5,6-trihydroxy-5,6-dihydro-/i-end group was established as (35,572,67?) (A) in karpoxanthin ((35,57?,67?)-4) originating from ripe hips of Rosa pomifera [4], in latoxanthin ((35,57?,67?)-6) originating from Rosa foetida [6], and in neoflor ((35,57?,67?)-7) originating from Trollius europaeus [7], and as (35,572,65) (C) in 6-epikarpoxanthin ((35,57?,65)-5) originating from ripe hips of Rosa pomifera [4] and in 6-epineofior ((35,57?,65)-8) originating from Trollius europaeus [7]. In contrast, it is of great interest that for karpoxanthin, isolated from red paprika, the (35,55,65)-configuration (B), i.e., (35,55,65,3'5)-4, was established.
During our investigations of different species of paprika (Capsicum annuum), some novel carotenoids with the 7-oxabicyclo[2.2.1]heptyl-end group (3.,6-epoxycyclohexyl)
1234 HELVETICA CHIMICA A C T A - V o l . 79 ( 1 9 9 6 ) 1441
OH OH
A
V
OHHO1 HO1
OH
(P) 12
OH
P =
such as cucurbitaxanthins A (9) and B (10), capsanthin-3,6-epoxide (11), and cyclovio-laxanthin (12) have been isolated and characterized [10]. In the possible biosynthetic route for the formation of the 3,6-epoxy-end group from a 5,6-epoxy ring, the
3,5,6-tri-HELVETICA CHIMICA A C T A - V o l . 8 1 ( 1 9 9 8 ) 1 2 3 5
HO OH'
A (3S,5R,6R)
B (3S,5S,6S)
c
(3S,5R,6S)
D (3S,5S,6H)
hydroxy compounds may be intermediates. As a continuation of our work on paprika carotenoids, we report in the present paper the structure elucidation of the four carotenoids 5 and 13-15 bearing the 3,5,6-trihydroxy-5,6-dihydro-/Lend group which were isolated from red spice paprika (Capsicum annuum var. longum).
2. Results and Discussion. - The fresh ripe paprika pods were first extracted with MeOH and, after saponification, the residue was distributed between hexane and M e 0 H / H20 9:1. The hypophasic pigments were precipitated from benzene/hexane.
After repeated column chromatography (see Exper. Part) and crystallization, the carotenoids 5 and 13-15 were isolated.
Spectroscopic Characterization. In the UV/VIS spectra, the maxima for 5 and 13 (434, 457, and 458, 487 nm, resp., in benzene) as well as for 14 (427, 453, and 483 nm in benzene), and also the fine structure were in accordance with the data previously reported for karpoxanthin (4) and latoxanthin (6) [4] [6], In addition, also the product from the furanoid rearrangement of 14 exhibited the expected absorption maxima (407, 431, and 460 nm in benzene). The UV/VIS spectrum of 15 (480 and 505 (shoulder) nm in benzene) was in agreement with a decaene chromophore including a conjugated C = 0 group.
Reduction of 15 with N a B H4 gave a mixture (ca. 1:1) of the corresponding stereoiso-meric alcohols. The UV/VIS spectrum of this mixture exhibited, as expected, increased fine structure and a hypsochromic shift (426, 451, 481 nm in benzene).
In each case, the mass spectra showed the corresponding molecular-ion peaks. In addition to the signals typical for hydroxy carotenoids ([M — H20 ] + , [M — toluene]4"), strong peaks at m/z 221 and 181, characterizing the 3,5,6-trihydroxy-end group, were observed.
Eugster and co-workers investigated the ring-opening reactions of 3-hydroxy-5,6-epoxy carotenoids by hydrolysis and determined the configuration of the 3,5,6-trihy-droxy products [8]. By synthesis or partial synthesis of compounds with the stereoisomer-ic 3,5,6-trihydroxy-end groups A- D from starting products with well-known absolute configurations and by comparison of the ' H - N M R data [8], a set of diagnostically relevant 1H chemical shifts were obtained for each stereoisomer. The shift patterns of the four stereoisomeric end groups, including 5 values for H—C(3), H—C(7), Me(16), Me(17), and Me(18) exhibited sufficient differences to allow determination of the config-uration of the 3,5,6-trihydroxy-end group. Later NMR investigations on 3,5,6-trihy-droxy carotenoids [4] [8] [11] confirmed these results.
The comparison of the ' H - N M R data of the 3,5,6-trihydroxy-end groups of 13-15 with Eugster s data [8] showed agreement with the end group B that has the (35,55,65)-configuration. This was confirmed by further NMR investigations, including COSY, T ROESY, 13C, DEPT-135, and inverse HMQC experiments (see Exper. Part). In contrast, the ' H - N M R data for the trihydroxy-end group of 5 were in agreement with the end group C with the (35,55,65)-configuration.
1438 H E L V E T I C A C H I M I C A A C T A - V o l . 79 ( 1 9 9 6 )
In addition it should be mentioned that the ¿ ( ' H ) assignments for Me(17) and Me(18) in the 3,5,6-trihydroxy-end group in [4] [7] [8] are reversed in our studies. COSY Spectra show intensive Me(16)/Me(17) cross-peaks and clearly confirm our line assignments.
Compounds 5 and 13 showed similar CD spectra with positive maxima at 241 and