CH349979A - Verfahren zur Extraktion und Reinigung von Sapogeninen - Google Patents

Description

      Verfahren    zur     Extraktion    und     Reinigung    von     Sapogeninen       Die vorliegende Erfindung     betrifft    ein Verfahren  zur Extraktion und Reinigung von     Sapogeninen.     



       Sapogenine    sind     Steroidverbindungen,    welche für  die Herstellung verschiedener anderer Steroide von  wirtschaftlicher Bedeutung sind und welche durch Hy  drolyse von im Saft vieler Pflanzen natürlich vor  kommenden     Sapogeninen    erhalten werden. Insbeson  dere ist das unter dem Namen     Hecogenin    bekannte     Sa-          pogenin,    das z. B. aus der     Sisalpflanze    erhalten werden  kann, als Ausgangsmaterial für die Synthese von     Cor-          tison    und verwandter Steroide mit     adreno-cortikaler     Wirksamkeit vorgeschlagen worden.

   Die mengen  mässige Herstellung von     Sapogeninen    in reiner oder  fast reiner Form ist daher von besonderer Wichtigkeit.  



  Die Extraktion und Reinigung der     Sapogenine    ist  nicht besonders einfach. Die natürlich vorkommenden       Saponine,    aus welchen die     Sapogenine    gewonnen  werden, sind     Glucoside    und deshalb, da aus natürli  chen Quellen stammend, gewöhnlich mit Wachsen,  anderen Steroidverbindungen und den verschiedensten  gefärbten Verunreinigungen behaftet.  



  Bei der Extraktion und Reinigung der     Sapogenine     muss die     Glucosid-Bindung    der     Saponine        hydroly-          tisch    gespalten werden. So besteht z. B. ein Verfahren       zur    Durchführung dieser Hydrolyse darin, dass man  den durch Auspressen eines geeigneten     pflanzlichen     Materials (z. B Sisal im Falle des     Hecogenins)    erhalte  nen Saft mehrere Tage stehen lässt, während welcher  Zeit sich eine     Autolyse    abspielt und sich ein Schlamm  abscheidet.

   Am Ende dieser Behandlungsperiode wird  die überstehende Flüssigkeit dekantiert und     verworfen.     Der zurückbleibende Schlamm wird dann mit einer  Säure erhitzt, wie z. B. Schwefelsäure oder     Salzsäure,     und zwar in einer oder mehreren Stufen, um die  Hydrolyse der     Glucosid-Bindung    zu vervollständigen.  Diese Behandlung wird vorteilhaft bereits in demjeni-    gen Lande     vorgenommen,    wo der     Sisalhanf    oder eine  geeignete andere Pflanze angebaut wird.

   Um das mit  Säure behandelte Material in eine für den Transport  geeignete     Form    zu bringen, muss     die    Säure durch  Filtration und dann entweder durch nachfolgendes       sorgfältiges    Auswaschen oder durch einfache Neu  tralisation mit einer Base, wie z. B. Soda, entfernt  werden. Nach Abscheiden der Säure wird das Pro  dukt getrocknet, so dass man ein Material     erhält,    wel  ches im nachstehenden als      Trockenschlamm     be  zeichnet wird.

   Dieser Trockenschlamm     enthält    ge  wöhnlich, wenn er aus     Sisalhanf    gewonnen     wurde,     5 bis     301/o        Hecogenin,    je nach     Herkunftsland    des  Sisalhanfs. Der Trockenschlamm wird hierauf weiter       gereinigt;    so kann aus Sisalhanf gewonnener Trocken  schlamm z. B. mit Tierkohle vermischt und mit ko  chendem Methanol     extrahiert    werden.

   Der Methanol  auszug wird von dem ungelösten Schlamm und der       Holzkohle    durch Filtration getrennt, auf ein     kleineres     Volumen     eingeengt    und     abgekühlt,    worauf rohes     He-          cogenin    auskristallisiert, welches durch     Filtration    ab  getrennt, in geeigneter Weise gewaschen und getrock  net wird. Das rohe, kristalline     Hecogenin    kann dann  weiter gereinigt und entsprechend behandelt werden,  z. B. wie im     Schweiz.    Patent Nr. 345 002 beschrieben  ist.  



  Vorliegende Erfindung bezweckt nun, ein neues  Verfahren zur Behandlung von durch Hydrolyse von       Saponinen    gewonnenen     sapogeninhaltigen    Materialien       zu        schaffen    und     insbesondere    von solchen Materialien,  welche durch saure Hydrolyse von     Saponinen    ent  stehen,     gewünschtenfalls    nach vorhergehender enzy  matischer Hydrolyse, z.

   B.     Autolyse,    um eine weit  gehende Reinigung ohne übermässige Einbusse an  Ausbeute zu erzielen; insbesondere gestattet das erfin  dungsgemässe Verfahren die fast vollständige Ent-      ferneng von gefärbten Verunreinigungen aus dem  oben erwähnten Trockenschlamm nach einer Methode,  die     wirtschaftlicher    und wirksamer ist als die     Entfär-          bung    mit     Holzkohle.     



  Die vorliegende Erfindung gründet sich auf der  Beobachtung, dass beim Erhitzen der aus der Hydro  lyse von     saponinhaltigen    Rohstoffen gewonnenen     sa-          pogeninhaltigen    Rohmaterialien mit     Alkali    ein bedeu  tender Teil der anwesenden     Verunreinigungen    in  Substanzen     übergeführt    werden; welche mit     Erdalkali-          metallionen,    z. B. mit     Kalziumionen,        ausgefällt    werden  können.

   Erfindungsgemäss wird die alkalische Hydro  lyse aber in einem niedrigen gesättigten     aliphatischen     Alkohol durchgeführt, in welchem das     Hecogenin     löslich ist, und nicht in     wässriger    Lösung; hierauf  werden die     Erdalkalimetallionen    zugesetzt zwecks       Abscheidung    der färbenden     Verunreinigungen,    die  dann     abfiltriert    werden.

   Durch die Verwendung eines  niedrigen     Alkanols    in der     Hydrolysestufe    und Be  handlung mit     Kalziumionen    wird eine weitgehendere  Reinigung erzielt, und die Operationen sind leichter  durchzuführen als bei     Verwendung    von wässerigen  Medien. So ist     Hecogenin    in     wässrigen    Medien nicht  löslich, und bei Verwendung solcher Medien scheidet  bei der Filtration das     Hecogenin    zusammen mit den  Verunreinigungen ab, von welchen es nachträglich ab  getrennt werden muss.  



  Das erfindungsgemässe Verfahren zur Extraktion  und Reinigung von     Sapogeninen,    ausgehend von einem  durch Hydrolyse eines natürlichen     saponinhaltigen     Materials gewonnenen,     Sapogenin    und färbende Ver  unreinigungen enthaltenden Rohmaterial, ist dadurch  gekennzeichnet, dass man das     sapogeninhaltige    Roh  material mit einer Lösung eines     Alkalimetallhydro-          xyds    oder eines     Alkalimetallalkoholates    eines bis zu  5     Kohlenstoffatome    enthaltenden     Alkanols,

      in einem  bis zu 5     Kohlenstoffatome    enthaltenden     Alkanol          erhitzt,    um mindestens eine teilweise Hydrolyse der  gefärbten Verunreinigungen zu erzielen, dass man das  Reaktionsgemisch mit     Erdalkalimetallionen    behan  delt, um mindestens einen Teil der gefärbten Verun  reinigungen abzuscheiden, und dass man die das     Sapo-          genin    gelöst     enthaltende    alkoholische Lösung ab  trennt und das     Sapogenin    aus dieser Lösung isoliert.  



  Vorteilhaft wird als Ausgangsmaterial ein solches  rohes     sapogeninhaltiges    Material verwendet, das durch  saure Hydrolyse, gegebenenfalls nach     enzymatischer     Hydrolyse, z. B.     Autolyse,    von natürlichen     saponin-          haltigen    Materialien gewonnen wurde.  



  Die     gemäss    dem Verfahren der Erfindung erhal  tene     alkanolische    Lösung     enthält    das gewünschte     Sa-          pogenin,    welches zwar noch roh ist, aber aus dem der  Grossteil der natürlich in ihm vorhandenen Verunreini  gungen abgeschieden ist. Nach Kristallisation aus dem       aliphatischen        gesättigten    Alkohol     erhält    man ein Pro  dukt in schön kristalliner Form, das leicht     filtriert    und  weiteren Reinigungsoperationen     unterworfen    werden  kann, z.

   B. eine Extraktion mit einem flüssigen Koh  lenwasserstoff, der hauptsächlich aus     aliphatischen,     6-12     Kohlenstoffatome    enthaltenden Kohlenwasser-    Stoffen besteht, sowie einer Nachbehandlung, z. B.  einer     Acetylierung.     



  Selbstverständlich kann das erfindungsgemässe  Verfahren vorteilhaft auch auf säurefreien Trocken  schlamm oder auf ein Material angewendet werden,  das direkt aus der sauren Hydrolyse hervorgegangen  ist und noch nicht neutralisierte Säure     enthält.    Im       letzteren    Fall ist es natürlich notwendig, grössere  Mengen     kaustischer    Alkalien oder anderer Basen zu  zusetzen, um die Restsäure zu neutralisieren.

   Das er  findungsgemässe Verfahren lässt sich am besten auf       Trockenschlamm    oder ein anderes Material anwen  den, das direkt aus dieser Hydrolyse hervorgeht;     ge-          wünschtenfalls    können noch andere Reinigungsvor  gänge     dazwischengeschaltet    werden.  



  Das bevorzugte     Alkanol    ist Methanol; man kann  aber auch andere     Alkanole,    wie Äthanol,     Propanol     und     Isopropanol,    verwenden.  



  Geeignete     Alkalimetallhydroxyde    sind z. B. Na  trium- und     Kaliumhydroxyd,    und als geeignete     Alkali-          metallalkoholate    werden diejenigen benutzt, die sich  aus dem verwendeten     Alkanol    ableiten, z. B. Na  trium- und     Kaliummethylat.    Die notwendige Alkali  oder     Alkoholatmenge        ändert    je nach Art des Trocken  schlamms und hängt von dessen Herkunft ab.

   Im  allgemeinen sind 20     Gew.        0/u    (berechnet auf den  Trockenschlamm)     NaOH    oder eine entsprechende  Menge eines anderen Alkalis oder     Alkoholates    aus  reichend und zufriedenstellend. Die Hydrolyse wird  vorzugsweise so ausgeführt, dass man das Ausgangs  material während mindestens     einer    Stunde in der     al-          kanolischen    Lösung des Alkalis oder des     Alkoholates     kocht.  



  Die Behandlung mit     Erdalkalimetallionen    erfolgt  vorzugsweise unter Verwendung von     Kalziumionen.     So     kann    man z. B. dem Reaktionsgemisch nach der  Behandlung mit Alkali ein im verwendeten     Alkanol     lösliches     Calciumsalz,    z. B.     Calciumchlorid    oder Cal  ciumacetat, zusetzen. Vorzugsweise verwendet man  eine     annähernd        stöchiometrische    Menge     Erdalkali-          metallsalz,    bezogen auf die Menge des verwendeten       Alkalihydroxyds    oder     Alkoholates.     



  Der in den folgenden Beispielen verwendete  Trockenschlamm wurde in folgender Weise hergestellt:  Der aus der     Abschälung    von     Sisalhanfblättern    nach  Strecken erhaltene Rohsaft wurde während sieben  Tagen bei einer Temperatur von etwa 30  C stehen  gelassen. Während dieser Zeitspanne tritt eine enzy  matische Fermentation auf, unter     Abscheidung    von  Festkörpern.

   Die klare überstehende     Flüssigkeit     (80     Vol.        11/a)    wird dann dekantiert und der     übrigblei-          bend'e    Schlamm mit so viel Schwefelsäure behandelt,  dass die Flüssigkeit schliesslich     1-normal    in bezug auf       H@SO-,    ist. Dieses Gemisch wird während 4 Stunden  gekocht, abgekühlt und die überstehende     Flüssigkeit     erneut dekantiert (ungefähr 50     Vol.         4    des angesäuer  ten Schlammes). Der Rückstand wird in bezug auf  Schwefelsäure     3-normal    gemacht und das Gemisch  während 4 Stunden gekocht.

   Die in dieser sauren Mi  schung enthaltenen     hecogeninhaltigen    Festkörper wer-      den auf einer Filterpresse filtriert und 2 Stunden lang  mit Wasser gewaschen. Die festen     Anteile    werden aus  der Presse entfernt und mit einer wässerigen Soda  lösung behandelt, bis die Laugen einen     pH-Wert    von  etwa 7 aufweisen. Der neutralisierte     Schlamm    wird  auf der Presse erneut filtriert und nochmals 2 Stun  den lang mit Wasser gewaschen. Der     Filterkuchen     wird auf Schalen ausgebreitet und bei 80  C während  einer Zeitspanne von 48 Stunden getrocknet. Das  trockene Material ist unter dem Namen Trocken  schlamm bekannt.  



  <I>Beispiel 1</I>  50     g    eines     hecogeninhaltigen        Trockenschlamms    aus       Kenya    wird mit 500     cm3    Methanol unter     Zusatz    von  10     (,    handelsüblichen     Natriumhydroxyds    unter Rühren  1 Stunde am     Rückfluss    erhitzt. Dann     setzt    man 13,9 g  wasserfreies     Calciumchlorid    zu und setzt das Rühren  während 15 Minuten     fort.    Das Gemisch wird heiss  filtriert und der Filterkuchen mit 200     em3    heissem  Methanol gewaschen.

   Das mit der     Waschflüssigkeit     vereinigte Filtrat von hellgrüner Farbe wird auf  200     cm3    konzentriert und nochmals heiss filtriert, um  auskristallisiertes     Natriumchlorid    zu entfernen, worauf  der Filterkuchen mit 20     cm-'    heissem Methanol ge  waschen wird. Das Filtrat und die Waschflüssigkeit  werden vereinigt und abkühlen gelassen, worauf sich  rohes     Hecogenin    in Form von Fächern oder     flachen     Nadeln ausscheidet.

   Das     kristallisierte        Roh-Heco-          genin    wird durch Filtration gesammelt und durch  Konzentrieren des Filtrats auf 50     cm3    wird ein       zweiter    Anteil davon erhalten. Die beiden rohen       Hecogenin-Kristallisate    werden vereinigt, mit 50     cm3          Leuchtpetrol    aufgeschlämmt und filtriert; hierauf wird  der Filterkuchen mit 10     cm3        Leuchtpetrol    gespült, bei       100     C getrocknet und auf diese Weise 9,98 g blass  grünes rohes     Hecogenin    erhalten.  



  <I>Beispiel 2</I>  30g     hecogeninhaltiger    Trockenschlamm aus     Kenya     wird mit 10 g     Natriumhydroxyd    und 500     cm3    Me  thanol während 1 Stunde unter Rühren am Rück  fluss erhitzt. Dann gibt man 20 g     Calciumacetat    zu  und setzt das Rühren während 15 Minuten fort. Das  Gemisch wird heiss filtriert und das rohe     Hecogenin     in der gleichen Weise abgetrennt, wie in Beispiel 1  beschrieben. Man erhält eine Ausbeute von 9,71 g       blassgrünem    rohem     Hecogenin.     



  <I>Beispiel 3</I>  50 g     hecogeninhaltiger    Trockenschlamm aus     Tan-          ganjika    wird mit 10 g     Natriumhydroxyd    und 500     cm3     Methanol während I Stunde unter Rühren am Rück       fluss        erhitzt.    Dann setzt man 15 g in 200     cm3    Metha  nol gelöstes     Calciumchlorid    zu, rührt das Gemisch  15 Minuten lang und filtriert dann heiss. Der Filter  kuchen wird mit 200 cm-' Methanol gewaschen und  das     Roh-Hecogenin    wie in Beispiel 1 isoliert.

   Man er  hält 9,0 g hellglänzendes rohes     Hecogenin.       <I>Beispiel 4</I>  50 g     hecogeninhaltiger,    aus     Jamaika    stammender  Trockenschlamm wird mit 500     cm3    Methanol und  10 g handelsüblichem     Natriumhydroxyd    während  1 Stunde unter Rühren am     Rückfluss        erhitzt.    Dann  setzt man 20,5 g handelsübliches     Calciumchlorid    zu  und setzt das Rühren 15 Minuten lang fort. Das Ge  misch wird heiss filtriert und der     Filterkuchen    mit  200     cm3    heissem Methanol gewaschen.

   Die vereinig  ten Filtrate und Waschflüssigkeiten werden auf  300 cm-' Volumen eingeengt, und entsprechend Bei  spiel 1 werden zwei Anteile     Roh-Hecogenin    isoliert.  Man erhält so 7,2 weissliches     Roh-Hecogenin.     



  <I>Beispiel 5</I>  Man löst 8 g metallisches Natrium in 500     cm3     Methanol und setzt 50g     hecogeninhaltigen,    aus     Ke-          nya    stammenden Trockenschlamm zu. Das Gemisch  wird während 1 Stunde am     Rückfluss    unter Rüh  ren     erhitzt,    dann werden 30g     Calciumchlorid    in       Blättchenform    zugesetzt und das Rühren während  weiteren 10 Minuten fortgesetzt. Das Gemisch wird  heiss filtriert und das rohe     Hecogenin    in der in Bei  spiel 1 beschriebenen Weise abgetrennt.

   Man erhält  8,15 g     blassgrünes    rohes     Hecogenin.     



  <I>Beispiel 6</I>  50 g aus     Tanganjika    stammender     hecogeninhalti-          ger    Trockenschlamm wird mit 500     cm3        n-Butanol    und  14 g     Kaliumhydroxyd    während 1 Stunde unter Rüh  ren am     Rückfluss    erhitzt. Dann     setzt    man 14 g Cal  ciumchlorid zu und rührt noch 30 Minuten weiter.  Das Gemisch wird heiss filtriert und der     Filterkuchen     mit 200     cm3        Butanol    gewaschen, worauf die Mutter  laugen auf 200     em3    eingeengt und abgekühlt werden.

    Die festen Anteile werden gesammelt, mit ein wenig       Butanol    gewaschen, dann mit 50     cm3        Leuchtpetrol     aufgeschlämmt und     filtriert.    Der Kuchen     wird    mit       Petrol    gewaschen und bei 100     cm3    getrocknet, wobei  man 9,3 g Massgrünes     Roh-Hecogenin    erhält.  



  Das erfindungsgemässe Verfahren wurde zwar  unter Bezugnahme auf die Herstellung von     Hecoge-          nin    beschrieben; selbstverständlich ist dieses Ver  fahren aber auch anwendbar auf die Herstellung von  anderen     Sapogeninen,    z. B.     Diosgenin.  

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Verfahren zur Extraktion und Reinigung von Sa- pogeninen, ausgehend von einem durch Hydrolyse eines natürlichen saponinhaltigen Materials gewonne nen, Sapogenin und färbende Verunreinigungen ent haltenden Rohmaterial, dadurch gekennzeichnet,

   dass man das sapogeninhaltige Rohmaterial mit einer Lö sung eines Alkalimetallhydroxyds oder eines Alkali- metallalkoholates eines bis zu 5 Kohlenstoffatome enthaltenden Alkanols, in einem bis zu 5 Kohlenstoff atorne enthaltenden Alkanol erhitzt, um mindestens eine teilweise Hydrolyse der gefärbten Verunreinigun- gen zu erzielen, dass man das Reaktionsgemisch mit Erdalkalimetallionen behandelt,

   um mindestens einen Teil der gefärbten Verunreinigungen abzuscheiden, und dass man die das Sapogenin gelöst enthaltende alkoholische Lösung abtrennt und das Sapogenin aus dieser Lösung isoliert. UNTERANSPRÜCHE 1. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass ein sapogeninhaltiges Rohmaterial verwendet wird, das durch saure Hydrolyse eines na türlichen saponinhaltigen Materials gewonnen wor den ist. 2.

   Verfahren nach Unteranspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, dass ein sapogeninhaltiges Rohmaterial verwendet wird, das durch enzymatische Hydrolyse und anschliessender sauren Hydrolyse gewonnen wor den ist. 3. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass man als sapogeninhaltiges Material ein hecogeninhaltiges Material verwendet. 4. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass man als sapogeninhaltiges Roh material den getrockneten Schlamm des Produktes der Hydrolyse gemäss Unteranspruch 2 verwendet.

   5. Verfahren nach Unteranspruch 4, dadurch ge kennzeichnet, dass der Trockenschlamm ein Hecoge- nin enthaltender, aus Sisalhanf gewonnener Trocken schlamm ist. 6. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass man das gereinigte Sapogenin aus der alkanolischen Lösung durch Kristallisation ge winnt. 7.

   Verfahren nach Unteranspruch 4, dadurch ge- kennzeichnet, dass man das erhaltene gereinigte Sa- pogenin einer weiteren Reinigung unterwirft durch Extraktion mit einem flüssigen Kohlenwasserstoff gemisch, das hauptsächlich aus aliphatischen, 6-12 Kohlenstoffatome enthaltenden Kohlenwasserstoffen besteht. B. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass man als Alkanol Methanol ver wendet. 9.

   Verfahren nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass das verwendete Alkalimetallhy- droxyd Natrium- oder Kaliumhydroxyd ist. 10. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass das verwendete Alkalimetallalkoho- lat Natrium- oder Kaliummethylat ist. 11.

   Verfahren nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass dieverwendete Menge Alkalimetall- hydroxyd oder Alkalimetallalkoholat annähernd 20 Gew. /o, berechnet als Natriumhydroxyd, des rohen getrockneten sapogeninhaltigen Materials ausmacht. 12.

   Verfahren nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass die Behandlung mit Alkalimetall- hydroxyd oder Alkalimetallalkoholat so ausgeführt wird, dass man das rohe sapogeninhaltige Material während mindestens 1 Stunde in der alkanolischen, das genannte Hydroxyd oder Alkoholat enthaltenden Lösung kocht. 13. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass man als Erdalkalimetallionen Cal ciumionen verwendet. 14.

   Verfahren nach Patentanspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die genannten Calciumionen durch Zugabe eines im verwendeten Alkanol löslichen Calciumsalzes erzeugt werden. 15. Verfahren nach Unteranspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das genannte Calciumsalz Cal ciumchlorid oder Calciumacetat ist. 16.

   Verfahren nach Patentanspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass man eine nahezu stöchiome- trische Menge Calciumsalz in bezug auf die eingesetzte Alkalimetallhydroxyd- oder Alkalimetallalkoholat- menge verwendet.