Wie wird Retinol hergestellt?

Der Retinol leitet seinen Namen vom Wort "Retina" ab, aufgrund seiner Rolle im Sehprozess, insbesondere beim Nachtsehen. Interessanterweise verwendeten die Ägypter in der Vergangenheit Rinderleberkompressen, die Retinol enthielten, auf den Augen von Blinden, um Blindheit zu heilen. Dies wurde natürlich nicht wissenschaftlich bewiesen. Seit dem 20. Jahrhundert werden Retinol und Retinoide im Allgemeinen in der Dermatologie zur Milderung von Akne eingesetzt, dank ihrer Wirkung auf die Zellerneuerung.

Später wurde Retinol zu einem unverzichtbaren kosmetischen Mittel gegen die Zeichen des Alterns. Neben seiner Wirkung auf die epidermale Erneuerung hat es die Fähigkeit, die Produktion von Kollagen und Elastin durch Fibroblasten zu stimulieren, was zu einer glatteren, festeren und elastischeren Haut beiträgt. Darüber hinaus ist Retinol für seine antioxidativen Eigenschaften bekannt, die zur Vorbeugung von Lichtalterung nützlich sind, sowie für seine regulierende Wirkung auf die Melanogenese, die dazu beiträgt, das Erscheinungsbild von Altersflecken zu mildern.

Retinol kann entweder durch eine 100% chemische Reaktion oder durch Biosynthese hergestellt werden, wie nachfolgend detailliert beschrieben.

Retinol kann durch chemische Synthese gewonnen werden. Dieser Weg wird in der kosmetischen und pharmazeutischen Industrie weitgehend genutzt, da er es ermöglicht, große Mengen an Retinol mit hoher Reinheit und kontrollierten Kosten zu produzieren. Es ist zu beachten, dass Retinol eine instabile Molekül ist, das empfindlich auf Sauerstoff, Licht und Wärme reagiert. Daher erfordert seine Synthese spezielle Bedingungen, einschließlich einer inerten Atmosphäre (Stickstoff oder Argon) und einer niedrigen Temperatur, um seinen Abbau zu verhindern. Verschiedene industrielle Verfahren wurden in der wissenschaftlichen Literatur beschrieben. Trotz Variationen teilen die Synthesemethoden einen gemeinsamen ersten Schritt: die Gewinnung von β-Ionon, einem Schlüsselvorläufer.

1. Synthese von β-Ionon : β-Ionon (C13H20O) ist ein natürlich vorkommendes Terpenketon in bestimmten Pflanzen. Es ist verantwortlich für die floralen Veilchenaromen in Weinen und ist der häufigste chemische Ausgangspunkt für die Synthese von Retinol. Industriell wird es durch Kondensation von Aceton mit Isobuten gewonnen, gefolgt von Zyklisierungs- und Oxidationsschritten.

2. Umwandlung von β-Ionon in Retinol : Das β-Ionon muss dann umgewandelt werden, um seine Kohlenstoffkette zu verlängern und das Polyensystem einzuführen, d.h. die Abwechslung von Doppelbindungen, die für Retinol charakteristisch sind. Dafür gibt es drei Hauptmethoden: die Grignard-Reaktion, die Julia-Reaktion oder die Wittig-Reaktion.

   • Die Grignard-Reaktion: β-Ionon wird mit einem Propargylhalogenid, beispielsweise einem Bromid, in Gegenwart von Zink oder einem Magnesium-/Quecksilberamalgam umgesetzt. Dieser Schritt erzeugt ein Alkin-Zwischenprodukt über eine Grignard-Reaktion, das in der Regel durch ein Acetal geschützt wird, um Nebenreaktionen zu vermeiden. Anschließend wird das Alkin durch katalytische Hydrierung mit Palladium auf Kohle oder Raney-Nickel zu einer gesättigten Kohlenstoffkette reduziert.

   • Die Julia-Reaktion: Dieses Verfahren basiert auf der Alkylierung eines Sulfons und ermöglicht die Bildung von Doppelbindungen in einer gewünschten Konfiguration. Die Stereoselektivität ist hierbei ein entscheidender Parameter, da Retinol theoretisch 16 Stereoisomere aufweist, von denen jedoch nur eine Konfiguration biologisch aktiv ist.

   • Die Wittig-Reaktion: Dieser Weg beinhaltet ein Phosphorylid und ermöglicht die Bildung einer Kohlenstoff-Kohlenstoff-Bindung zwischen β-Ionon und einem Polyenfragment. Die Reaktion ist bekannt für ihre Fähigkeit, Doppelbindungen relativ kontrolliert zu erzeugen.