Stand der Technik Stanole und Stanolester weisen hypocholesterinämische Eigenschaften auf und werden aus diesem Grund Nahrungsmitteln zugesetzt, um den Gehalt an Serumcholesterin zu senken. Stanole werden durch Hydrierung von tierischen oder pflanzlichen Sterolen gewonnen. Ein Verfahren zur Hydrierung eines tierischen Sterols ist beschrieben bei Augustine und Reardon, Organic Prep. and Proc. 1 (2), S.

107-109,1969. Dort wird zur Hydrierung am Palladiumkatalysator 1g Cholesterol in 100 ml Ethanol eingesetzt, die Hydrierung erfolgt bei Raumtemperatur und die Reaktionszeit beträgt bis zu 10 h. Die in der internationale Patentanmeldung WO 92/19640 (Raision Oy) beschriebenen Stanole werden ebenfalls auf diese Weise hergestellt. Dort dienen sie als Ausgangssubstanz zur Herstellung von Stanolestern.

Das bekannte Verfahren zur Hydrierung von Sterolen ist gekennzeichnet durch den Verbrauch großer Mengen an organischem Lösemittel (Gewichtsverhältnis Sterol zu Lösemittel 1 : 100). Dies ist nicht nur hinsichtlich der wirtschaftlichen Nachteile, sondern auch bezüglich der Arbeitssicherheit und der ökologischen Belastung wenig wünschenswert. Diese Einschränkungen limitieren die großtechnische Nutzung des bekannten Verfahrens. Ziel der vorliegenden Erfindung war es deshalb, ein Verfahren zu entwickeln, bei dem der Verbrauch von organischem Lösemittel drastisch gesenkt werden kann bei gleichzeitig guter Ausbeute an hydrierten Sterolen.

Bei der Hydrierung von Sterole ist es entscheidend, daß die Doppelbindung im Ringsystem gesättigt wird unter gleichzeitigem Erhalt der freien OH-Gruppe in 3-Position. Diese freie OH-Gruppe dient als funktionelle Gruppe bei der weiteren Derivatisierung der Stanole. Kenngrößen für die Hydrierung sind deshalb die Jodzahl als Maßzahl für den Grad der Ungesättigtheit einer Verbindung und die Hydroxylzahl (OH-Zahl), die eine Maßzahl für die freien OH-Gruppen ist. Idealerweise ändert sich demnach die OH-Zahl vor und nach Hydrierung nicht. Die Ausbeute an hydrierten Sterolen kann über die Abnahme der Jodzahl verfolgt werden. Eine weitere Aufgabe der Erfindung hat folglich darin bestanden, Stanole mit möglichst niedriger lodzahl zur Verfügung zu stellen. Gleichzeitig sollte die Hydroxylzahl so wenig wie möglich durch das Verfahren emiedrigt werden.

Beschreibung der Erfindung Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von Stanolen, bei dem man Sterole in Gegenwart eines Palladiumkatalysators in einem organischen Lösungsmittel hydriert, wobei das Gewichtsverhältnis Sterol zu Lösemittel 1 : 2 bis 1 : 10 beträgt.

Überraschenderweise wurde gefunden, daß der Verbrauch an Lösemitteln im Vergleich zu bekannten Verfahren um über 90% gesenkt werden kann, und man gleichzeitig eine hohe Ausbeute an hydrierten Sterolen erhält, die hinsichtlich lodzahl und Hydroxylzahl zufriedenstellende Ergebnisse liefem. Es steht somit ein großtechnisch realisierbares und ökölogisch vorteilhafteres Verfahren zur Hydrierung von Sterolen zur Verfügung.

Sterole Unter Sterolen (oder synonym Sterinen) ist ein Gruppe von Verbindungen zu verstehen, denen das Gerüst des (partiell) hydrierten Cyclopenta [a] phenanthrens zugrunde liegt. Die Mehrzahl der Sterole ist tetracyclisch und enthält üblicherweise 27 bis 30 C-Atome. Kennzeichnend für diese Verbindungen ist die Hydroxygruppe an C-3, daneben besitzen sie keine funktionellen Gruppen. Zusätzlich enthalten die Sterole im allgemeinen eine Doppelbindung in 5/6 Stellung, seltener auch in 7/8,8/9 u. a. Positionen. Je nach ihrem Vorkommen unterteilt man die Sterole in Zoosterole (tierischen Ursprungs), Phytosterole (pflanzlichen Ursprungs) sowie Mykosterole (von Hefen und Pilzen gebildet). Der wichtigste Vertreter der Zoosterole ist das Cholesterol, typische Vertreter der Phytosterole sind Ergosterole, Campesterole, Stigmasterole, Brassicasterole sowie Sitosterole. Die hydrierten Analoga der Sterole, auch Stanole genannt, kommen in der Natur nicht vor. In einer bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung werden Phytosterole zur Hydrierung eingesetzt, die z. B. bei der Aufarbeitung von Soja, Raps und Sonnenblumenöl anfallen. Im Hinblick auf die angestrebte Verwendung ist der Einsatz von Sitosterolen, speziell-Sitosterol, besonders bevorzugt.

Lösemittel Die Hydrierung der Sterole kann in Alkoholen der allgemeinen Formel (I) erfolgen, Ri-OH in der R1 für einen aliphatischen, linearen oder verzweigten Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 22 Kohlenstoffatomen steht. Vorzugsweise werden Alkohole mit einem Kohlenwasserstoffrest von 4 bis 12 Kohlenstoffatomen eingesetzt. Typische Beispiele sind Methanol, Ethanol, n-Propanol, i-Propanol, n- Butanol, i-Butanol, sec.-Butanol, tert.-Butanol, Pentanol, Capronalkohol, Caprylalkohol, 2- Ethylhexylalkohol, Caprinalkohol, Laurylalkohol, Isotridecylalkohol, Myristylalkohol, Cetylalkohol, Palmoleylalkohol, Stearylalkohol, Isostearylalkohol, Oleylalkohol, Elaidylalkohol, Petroselinylalkohol, Linolylalkohol, Linolenylalkohol, Elaeostearylalkohol, Arachylalkohol, Gadoleylalkohol, Behenylalkohol, Erucylalkohol und Brassidylalkohol sowie deren technische Mischungen. Besonders bevorzugt ist die Verwendung von Butanol. In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung erfolgt die Hydrierung der Sterole in aliphatischen, linearen oder verzweigten Paraffinkohlenwasserstoffen mit 5 bis 16 Kohlenstoffatomen, welche unter den Reaktionsbedingungen flüssig vorliegen. Vorzugsweise werden Paraffinkohlenwasserstoffe mit einem Kohlenwasserstoffrest von 6 bis 12 Kohlenstoffatomen eingesetzt, wie z. B. Hexan, Heptan, Octan, Nonan, Decan, Undecan und Dodecan sowie deren Isomeren oder Isomerengemische. In einer weiteren Ausfühmngsform erfolgt die Hydrierung der Sterole in einem Gemisch aus Alkoholen der Formel (I) und aliphatischen, linearen oder verzweigten Paraffinkohlenwasserstoffen mit 5 bis 16 Kohlenstoffatomen. Vorzugsweise werden Alkohole mit einem Kohlenwasserstoffrest von 1 bis 12 Kohlenstoffatomen eingesetzt und aliphatische, lineare oder verzweigte Paraffinkohlenwasserstoffe mit einem Kohlenwasserstoffrest von 6 bis 12 Kohlenstoffatomen eingesetzt. In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Hydrierung in einer Mischung aus Heptan und Methanol durchgeführt. Das Gewichtsverhältnis Sterole zu Lösemittel beträgt dabei üblicherweise 1 : 2 bis 1 : 10, vorzugsweise 1 : 2,5 bis 1 : 3.

Hydrierung Die normalerweise katalytisch ablaufende Einführung von Wasserstoff in organische Verbindungen wird im Verfahren der heterogenen Katalyse mittels Palladium durchgeführt, wobei der Katalysator zur Er- höhung der Aktivität bzw. Stabilität auf Trägern wie Aktivkohle, Aluminiumoxid oder Kieselgur aufge- bracht wird. Im Sinne der Erfindung bevorzugt ist die Verwendung eines Katalysators mit 5 Gew.-% Palladium auf Aktivkohle. In einer bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung kann der Katalysators auch feucht angewendet werden. Die Einsatzmenge des Katalysators beträgt in der Regel zwischen 0,5 bis 10 Gew.-%, vorzugsweise 3 bis 5 Gew.-%. Die Hydrierung kann im Temperaturbereich zwischen 20 bis 160 °C, vorzugsweise zwischen 30 und 70 °C durchgeführt werden. Der Druckbereich liegt in der Regel zwischen Atmosphärendruck bis 250 bar (2,5 x 107 Pa), vorzugsweise zwischen 5 bar (5 x 105 Pa) bis 50 bar (5 x 106 Pa). Typische Reaktionszeiten sind 1 h bis 7 h. Als Reaktionsgefäß dient üblicherweise ein Druckautoklav mit Intensiv-Rührwerk und Begasungsrührer. Der Energieeintrag über das Rührwerk liegt typischerweise zwischen 2-3 kW/m3, mit einem Optimum bei 2,2 kW/m3. In einer Ausführung der vorliegenden Erfindung wird die Hydrierung als kontinuierliches Verfahren durchgeführt.

Aufreinigung Die Aufreinigung der hydrierten Sterole (=Stanole) kann nach an sich bekannten Verfahren erfolgen.

Dabei wird der Katalysator zunächst abfiltriert, das Filtrat wird zur Abtrennung des Lösemittels destilliert und nachfolgend werden die Stanole umkristallisiert. Dazu werden die Stanole in Kohlenwasserstoffen oder Gemischen von Kohlenwasserstoffen mit kurzkettigen Alkoholen und Wasser gelöst. Bevorzugtes Lösemittel ist i-Octan. Das Gewichtsverhältnis Stanol zu Lösemittel beträgt hierbei in der Regel 1 : 2 bis 1 : 10, vorzugsweise 1 : 4. Die Stanole können bei 60 bis 100 °C gelöst werden, vorzugsweise bei 75 bis 85 °C. Die Kristallisation erfolgt in der Regel bei-20 bis 40 °C, vorzugsweise bei 5 bis 20 °C. In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Hydrierung in Butanol durchgeführt, wobei die nachfoldende Umkristallisation dann direkt ohne vorherige destillative Abtrennung des Lösemittels durchgeführt werden kann.

Beispiele Beispiel 1a <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> 100 g Phytosterol (Generol 122, Henkel KGaA) wurden in 250 g Decanol gelöst und mit 4 g Katalysator (5% Palladium auf Aktivkohle) versetzt. Die Mischung wurde 7 h bei 5 bar Wasserstoffdruck und 50 °C hydriert. Danach wurde der Katalysator abfiltiert und der Alkohol abdestilliert. Die Jodzahl sank von 70 auf 15. Die OH-Zahl blieb unverändert bei ca. 130. Das Rohprodukt wurde zur Enffemung der gebildeten Verunreinigungen in 4 Teilen n-Heptan bei 80 °C aufgelöst. Das Gemisch wurde in 3 h auf 20 °C abgekühlt und die Stanole wurden abfiltriert. Die Summe der Verunreinigungen (Komponenten außer Stanol und Sterol) im Endprodukt war kleiner als 1%.

Beispiel 1b Entprechend Beipiel la, jedoch wurde ein Pd/Aktivkohle-Katalysator verwendet, der 50% Wasser enthielt. Es wurden dieselben Ergebnisse wie in Beispiel 1a erhalten.

Beispiel 2 12,5 kg Phytosterole (Generol 122, Henkel KGaA) wurden in 30 kg Decanol aufgelöst und mit 0,5 kg Katalysator (5% Palladium auf Aktivkohle) versetzt. Die Mischung wurde 4h bei 25 bar Wasserstoffdruck und 50 °C hydriert. Nach der Hydrierung wurde der Katalysator abfiltriert und der Alkohol abdestilliert. Die Jodzahl sank von ca. 70 auf 15. Die OH-Zahl blieb unverändert bei ca. 130.

Das Rohprodukt wurde zur Entfemung der gebildeten Verunreinigungen in 4 Teilen n-Octan bei 80 °C aufgelöst. Das Gemisch wurde in 3 h auf 20 °C abgekühlt und die Stanole wurden abfiltriert. Die Summe der Verunreinigungen (Komponenten außer Stanol und Sterol) im Endprodukt war kleiner als 1%.

Beispiel 3 1,7 t Phytosterol (Generaol 122, Henkel KGaA) wurden in 4,1 t Decanol gelöst und mit 68 kg Katalysator (5% Palladium auf Aktivkohle) versetzt. Die Mischung wurde 4h bei 20 bar (2 x 106 Pa) Wasserstoffdruck und 50 °C hydriert. Als Reaktor diente ein 8 m3-Rührautoklav mit Innenkühler, der Energieeintrag durch den Rührer betrug 2,2 kW/m3. Nach der Hydrierung wurde der Katalysator abfiltriert und der Alkohol wurde abdestilliert. Die Aufreinigung durch Umkristallisation erfoigte analog Beispiel 2. Die Summe der Verunreinigungen (Komponenten außer Stanol und Sterol) im Endprodukt war kleiner als 1 %.

Beispiel 4 Verschiedene Lösemittel Lösemittel Gewichtsverhältnis Jodzahl Hydroxylzahl Sterol: [°C]temperatur 1:4,4607,5138,4aButanol 1:5809,7122,5bIsooctan (80/20)1:58011,2160,2cIsooctan/Ethanol (70/30)dHeptan/Methanol 1:5 133,429,3 e Heptan/Methanol (70/30) 22,4142,270