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Die Erfindung betrifft die Gewinnung
von technischen Mengen reinen, natürlichen Homoeriodictyols (3'-Methoxy-4',5,7-trihydroxyflavanon)
in Form des Homoeriodicytol-Natriumsalzes und von Sterubin (7-Methoxy-3',4',5-trihydroxyflavanon)
aus Pflanzen der Gattung Eriodictyon, dergestalt, dass man das Pflanzenmaterial
mit einem nicht-wassermischbaren Extraktionsmittel extrahiert, den
Extrakt entwachst, gegebenenfalls mit Aktivkohle vorreinigt, mit
einer Natriumionen-haltigen, basischen, wässrigen Lösung behandelt und das gefällte Homoeriodictyol-Natriumsalz
durch Umfällung
oder Kristallisation aufreinigt.
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Homoeriodictyol kommt in einer Vielzahl
von Pflanzen vor. Die Hauptquelle sind allerdings die zu der Familie
der Hydrophyllaceae zählenden
Eriodictyon ssp., besser bekannt unter dem Namen Herba Santa oder
Yerba Santa. Homoeriodictyol oder sein Natriumsalz können z.B.
als Geschmacksmodulierer oder als entzündungshemmendes Mittel verwendet werden
(Farmaco, Band 53, Jahrgang 1998, S. 421–424).
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Die übliche Methode zur Isolierung
von Flavonoiden aus Pflanzenmaterialien ist eine Extraktion mit
anschließender
chromatografischer Auftrennung. Für die Homoeriodictyol-Gewinnung
aus Eriodictyon ssp. ist dies beispielsweise in Biochemical and
Systematics and Ecology, 1986, Bd. 14, S. 591ff. beschrieben: das
Pflanzenmaterial wird in einem Gemisch CH2Cl2-Ethylacetat extrahiert und dann mehrfach
chromatografisch aufgereinigt. Die Methode ist allerdings für größere Mengen
nicht geeignet.
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Zur Gewinnung des Homoeriodictyols
wird z.B. in J. Am. Chem. Soc., 1940, Band 62, S. 3258f. das Pflanzenmaterial
in einer Soxhlet-Apparatur mit Diethylether extrahiert, nacheinander
mit Ammoniumcarbonatlösung
und Natriumcarbonatlösung
behandelt, wobei eine relativ reine Fraktion Homoeriodictyol-Natriumsalz
ausfällt.
Dieses wird dann durch Kristallisation gereinigt. Im Prinzip ist
die Methode zwar für
größere präparative
Ansätze
geeignet, ist aber auch aus arbeitstechnischen und sicherheitstechnischen
Erwägungen
(Umgang mit großen
Mengen Diethylether; Peroxidbildung, Explosionsgefahr) nicht für eine Durchführung im
technischen Maßstab geeignet.
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Eine andere, in Science, 1951, Band
113, S. 522f. beschriebene Methode nutzt einen wässrigen Extrakt, der über einen
Ionentauscher vorgereinigt wird; anschließend wird das Rohprodukt ähnlich zur vorher
beschriebenen Methode aufgereinigt, so dass die Anzahl der Schritte
noch größer ist.
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Daher war es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung,
ein Verfahren zu entwickeln, dass in großen Ansätzen, d.h. im technischen Maßstab, durchgeführt werden
kann, weniger gefährliche
Arbeitsmethoden oder Lösungsmittel
verwendet und in einfach durchzuführenden Schritten hohe Ausbeuten
an Homoeriodictyol bzw. Homoeriodictyol-Natriumsalz liefert.
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Die Erfindung betrifft daher ein
Verfahren zur Gewinnung von Homoeriodictyol-Natriumsalz, dergestalt, dass
- a) das Pflanzenmaterial aus Eriodictyon ssp.
mit einem nicht-wassermischbaren Extraktionsmittel bis zur jeweiligen
Siedehitze ein- oder mehrfach extrahiert wird,
- b) der so gewonnene Rohextrakt vom Pflanzenmaterial abgetrennt
wird,
- c) der Rohextrakt gegebenenfalls aufkonzentriert wird,
- d) der Rohextrakt oder der aufkonzentrierte Rohextrakt zwischengelagert
wird,
- e) die ausgefallenen Festkörper
(Wachse) abgetrennt werden,
- f) der entwachste Rohextrakt gegebenenfalls mit Aktivkohle behandelt
und vom Festkörper
abgetrennt wird,
- g) der gewonnene vorgereinigte Rohextrakt mit einer Natriumionen
enthaltenden, basischen, wässrigen
Lösung
behandelt werden,
- h) das entstehende Rohprodukt in Form eines Homoeriodictyol-Natriumsalz
enthaltenden Niederschlags abgetrennt wird,
- i) dieser Niederschlag gegebenenfalls gewaschen wird,
- j) und gegebenenfalls das gewaschene Rohprodukt aus einem geeigneten
Lösungsmittelumkristallisiert
wird.
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Überraschenderweise
wurde gefunden, dass bei der in J. Am. Chem. Soc., 1940, Band 62,
S. 3258f. beschriebenen Extraktion der gefährliche Diethylether durch
weniger problematische Lösungsmittel
wie beispielsweise Ethylacetat oder tert-Butylmethylether ersetzt
werden kann, ohne die Ausbeute an extrahiertem Homoeriodictyol zu
mindern. Zudem war auch eine technisch wesentlich einfacher und preiswerter
durchführbare
Extraktion bei erniedrigten Temperaturen durch einfaches Rühren oder
Perkolieren ohne Ausbeuteverlust möglich. Eine Vorreinigung durch
eine in der zuletzt genannten Literaturstelle beschriebene Behandlung
mit Ammoniumcarbonat-Lösung konnte
ersatzlos gestrichen werden, da durch partielles Aufkonzentrieren
und die störenden
Blattwachse einfach abgetrennt (z.B. durch Filtration) werden konnten.
Eine wesentliche Verbesserung der Qualität des Rohprodukts kann durch
Behandeln des entwachsten Rohextrakts durch Aktivkohle erreicht werden.
Aus dem erfindungsgemäßen Rohextrakt oder
vorgereinigten Rohextrakt konnte das Homoeriodictyol-Natriumsalz überraschenderweise ähnlich wie
aus den etherischen Extrakten durch eine Fällung mit einer 10 %igen Natriumcarbonatlösung gewonnen
werden, wobei analog zur Literatur ein sehr feiner, schwer filtrierbarer
Niederschlag entsteht. Überraschenderweise
ist die Qualität
des Rohprodukts wesentlich besser, wenn man eine entsprechende Natronlauge
zur Fällung
verwendet.
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Vorteilhafte Extraktionsmittel zur
Extraktion des Pflanzenmaterials sind nicht-wassermischbare, polare
Lösungsmittel
wie beispielsweise niedere Alkansäurealkylester, bevorzugt Ethylacetat
oder niedere, relativ oxidationsstabile Dialkylether, bevorzugt tert-Butylmethylether,
oder die Gemische der vorgenannten Lösungsmittel.
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Bevorzugt ist die Extraktion in Ethylacetat
bei 0°C
bis 78°C
(Siedehitze) bei Normaldruck, besonders bevorzugt bei 0°C bis 40°C, insbesondere
bei 15 bis 35°C,
typischerweise bei Raumtemperatur, wobei die Extraktion bevorzugt
unter Rühren,
Per kolation, Ultraschall oder einfachem Stehenlassen erfolgen kann.
Wenn die Extraktion bei Siedehitze erfolgt, so kann auch eine Soxhlet-Apparatur
verwendet werden.
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Bevorzugt als Pflanzenmaterial aus
Eriodictyon ssp. sind die oberirdischen Teile, bevorzugt getrocknet,
insbesondere die getrockneten oberirdischen Teile der blühenden Pflanzen
von Eriodictyon californicum (Hook. et Arn.) Torr. (synonym Eriodictyon
glutinosum, Wigandia californica) oder Eriodictyon angustifolium,
wobei die Pflanzenteile sowohl als ganzes als auch bevorzugt in
zerkleinerter (z.B. gerebbelter oder gemahlener) Form vorliegen
können.
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Vorteilhafte Gewichtsverhältnisse
von Pflanzenmaterial zu Extraktionsmittel liegen zwischen 1 : 200
und 10 : 1, bevorzugt zwischen 1 : 100 und 1 : 1, besonders bevorzugt
zwischen 1 : 10 und 1 : 3. Die Extraktionsdauer kann zwischen 1
Minute und 72 h, bevorzugt zwischen 0,5 h und 26 h, besonders bevorzugt
zwischen 1 und 4 h liegen.
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Besonders vorteilhaft ist eine Wiederholung der
Extraktion von schon extrahiertem Pflanzenmaterial, wobei die Wiederholung
1 bis 10-mal, bevorzugt 1 bis 5-mal, besonders bevorzugt 1 bis 2-mal
durchgeführt
wird.
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Bevorzugt ist das Aufkonzentrieren
des Rohextrakts auf 60 bis 10 Gew.-%, bevorzugt 45 bis 20 Gew.-%,
der ursprünglichen
Masse des Rohextrakts, wobei diese Aufkonzentration beispielsweise
durch schonende Destillation, bevorzugt Destillation im Vakuum bei
Temperaturen unter 40°C
durchgeführt wird.
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Die Zwischenlagerung des Rohextrakts
oder des aufkonzentrierten Rohextrakts erfolgt vorteilhaft bei -10°C bis 50°C für die Dauer
von 1 bis 10 Tagen, bevorzugt bei 0 bis 10°C für 10 bis 72 h. Dabei fallen vor
allem Blattwachse in Form von Paraffinen aus, die abgetrennt werden.
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Die Reinigung des entwachsten Rohextrakts erfolgt
bevorzugt durch Behandlung mit Aktivkohle, wobei vorteilhafterweise
entweder chargenweise die Aktivkohle mit dem entwachsten Rohextrakt
gerührt oder
der entwachste Rohextrakt über
eine mit Aktivkohle gepackte Säule
perkoliert wird.
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Die Natriumionen enthaltende, basische, wässrige Lösung ist
bevorzugt eine Natriumcarbonatlösung,
eine Natriumhydrogencarbonatlösung oder
eine Natriumhydroxidlösung,
die einen pH-Wert im Bereich von größer 7 bis 14 aufweist. Bevorzugt sind
wässrige
Lösungen
mit 1 bis 20 Gew.-% Natriumcarbonat, 1 Gew.-% bis Sättigung
an Natriumhydrogencarbonat, oder 1 bis 15 Gew.-% Natriumhydroxid.
Insbesondere bevorzugt sind wässrige
Lösungen mit
8 bis 12 Gew.-% Natriumcarbonat, 5 bis 10 Gew.-% Natriumhydrogencarbonat
oder 1 bis 10 Gew.-% Natriumhydroxid.
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Die Behandlung des vorgereinigten
Rohextrakts mit einer Natriumionen enthaltenden, basischen, wässrigen
Lösung
kann bei 0 bis 40°C,
bevorzugt bei 0 bis 25°C,
besonders bevorzugt bei 5 bis 15°C
erfolgen, wobei das Rohprodukt als Homoeriodictyol-Natriumsalz-haltiger
Niederschlag ausfällt. Das
Gewichtsverhältnis
des vorgereinigten Rohextraktes zu der Natriumionen enthaltenden,
basischen, wässrigen
Lösung
kann 1 : 10 bis 10 : 1, bevorzugt 1 : 2 bis 5 : 1 betragen. Die
Fällung
kann durch sofortiges Mischen oder Eintropfen der Natriumionen enthaltenden,
basischen, wässrigen
Lösung
in den Rohextrakt unter Stehenlassen, Rühren, Schütteln oder Ultraschalleinwirkung,
bevorzugt unter Rühren
erfolgen.
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Das Waschen des Rohprodukts im Sinne
der Erfindung kann mit einem Lösungsmittel,
bevorzugt Wasser, dem geeigneten Lösungsmittel zur Extraktion,
bevorzugt Ethylacetat, mit Ethanol, Methanol oder Gemischen der
vorgenannten Lösungsmitteln erfolgen,
wobei vorteilhafterweise das Lösungsmittel eine
Temperatur von 0 bis 40°C,
bevorzugt 0 bis 25°C,
besonders bevorzugt 5 bis 15°C
hat.
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Das Umkristallisieren des gewaschenen Rohprodukts
kann aus geeigneten Lösungsmitteln oder
Gemischen derselben erfolgen, wobei das Rohprodukt ganz oder teilweise
bei 25°C
bis zur Siedehitze gelöst
und die entstehende Lösung
oder Suspension abgekühlt
wird, wobei das Produkt ausfällt.
Die Umkristallisation kann gegebenenfalls ein oder mehrfach wiederholt
werden.
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Als geeignete Lösungsmittel zur Umkristallisation
im Sinne der Erfindung können
Wasser, Ethanol, Methanol, Ethylacetat, Aceton oder Isopropanol oder
Mischungen der vorgenannten Lösungsmittel verwendet
werden.
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Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform
der Umkristallisation im Sinne der Erfindung wird dergestalt durchgeführt, dass
man das Rohprodukt in einem Wasser/Aceton-Gemisch, bevorzugt einem
Wasser/Aceton-Gemisch mit dem Gewichtsverhältnis 1 : 5 bis 5 : 1, bei
0 bis 100°C,
bevorzugt 15 bis 40°C,
partiell oder vollständig
löst und
das Aceton ganz oder teilweise schonend abdestilliert, bevorzugt im
Vakuum unterhalb von 40°C,
wobei das Homoeriodictyol-Natriumsalz in reiner Form ausfällt.
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Die Abtrennungen im Sinne der Erfindung können durch
Filtration, Zentrifugation, Dekantieren und anderen üblichen
Verfahren zur Trennung von Feststoffen von Flüssigkeiten durchgeführt werden.
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Eine besonders bevorzugte Ausführungsform
der Erfindung ist die Durchführung
des gesamten Prozesses unter einem Inertgas, beispielsweise Stickstoff,
Kohlendioxid, einem Edelgas, insbesondere Argon, um die Ausbeute
mindernden Oxidationsprozesse während
der Bearbeitung zu unterdrücken.
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Das über das beschriebene Verfahren
gewonnene Homoeriodictyol-Natriumsalz kann durch Umkristallisation
aus Eisessig (vgl. in J. Am. Chem. Soc., 1940, Band 62, S. 3258f.)
oder durch Ionenchromatografie (Science, 1951, Band 113, S. 522f.) in
das freie Homoeriodictyol umgewandelt werden.
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Eine weitere Erfindung betrifft die
Gewinnung von Sterubin aus dem Filtrat der Behandlung des vorgereinigten
Rohextrakts mit einer Natriumionen enthaltenden, basischen, wässrigen
Lösung (d.h.
dem Filtrat, das nach oben beschriebenen Schritt h) vorliegt) dergestalt,
dass man
- i) die wässrige von der organischen
Phase des Filtrats getrennt wird,
- ii) die organische Phase durch Destillation, bevorzugt Destillation
im Vakuum bei < 40 °C partiell aufkonzentriert,
- iii) den sich bildenden Niederschlag aus Sterubin abtrennt,
- iv) gegebenenfalls das rohe Sterubin aus einem geeigneten Lösungsmittel
umkristallisiert.
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Die folgenden Beispiele erläutern die
Erfindung.
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Beispiele
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Beispiel 1: Vergleichsversuch
nach J. Am. Chem. Soc., 1940, Band 62, S. 3258f.
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Herba Santa-Kraut (70 g, getrocknet,
gerebbelt) wurde mit Diethylether (500 ml) in einer Soxhlet-Apparatur
10 h extrahiert und der intensiv grüne Extrakt nach Filtration
mit Ammoniumcarbonatlösung (200
ml, 50 g/l) gewaschen. Nach Filtration wurde das Filtrat mit eiskalter
Natriumcarbonatlösung
(450 ml, 100 g/l) behandelt, wobei ein dicker gelber Niederschlag
ausfiel. Das Produkt wurde abfiltriert und aus Wasser (65 ml) umkristallisiert:
1,63 g, 2,3 % Massenausbeute, bezogen auf das Pflanzenmaterial (HPLC
100 %).
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Beispiel 2: Extraktion
im Soxhlet mit Ethylacetat, Fällung
Na2CO3
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Herba Santa-Kraut (100 g, getrocknet,
gerebbelt) wurde mit Ethylacetat (1300 ml) in einer Soxhlet-Apparatur
10 h extrahiert und auf ca. 40 Gew.-% eingeengt (< 40°C, Vakuum).
Nach Lagern bei 4°C über Nacht
wurde vom Blattwachs abfiltriert und das Filtrat mit eiskalter Natriumcarbonatlösung (450
ml, 10 Gew.-%ig) behandelt, wobei ein gelber Niederschlag ausfiel.
Das Produkt wurde abfiltriert (3,95 g Rohprodukt) und aus Wasser
umkristallisiert: 1,96 g, 2 % Massenausbeute, bezogen auf das Pflanzenmaterial
(HPLC 96 %).
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Beispiel 3: Extraktion
in tert-Butylmethylether, Fällung
Na2CO3
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Herba Santa-Kraut (70 g, getrocknet,
gerebbelt) wurde mit tert-Butylmethylether (insgesamt 500 ml) bei
40°C 3-mal
extrahiert und mit eiskalter Natriumcarbonatlösung (150 ml, 10 Gew.-%ig)
behandelt, wobei ein gelber Niederschlag ausfiel. Das Rohprodukt
wurde abfiltriert (3,72 g) und aus Wasser umkristallisiert: 1,60
g, 2,3 Massenausbeute, bezogen auf das Pflanzenmaterial (HPLC 96
%).
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Beispiel 4: Extraktion
in Ethylacetat, 40°C,
Fällung Na2CO3
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Herba Santa-Kraut (200 g, getrocknet,
gerebbelt) wurde mit Ethylacetat (660 ml) bei 40°C 16 h unter Rühren extrahiert
und das Pflanzenmaterial abfiltriert; das Pflanzenmaterial wurde
noch 2-mal nach dieser Methode extrahiert. Der Rohextrakt wurde
bei < 40°C im Vakuum
auf 25 Gew. % eingeengt und 16 h bei 4°C gelagert. Nach Filtration
wurde der entwachste Rohextrakt mit 10 g Aktivkohle behandelt und
filtriert. Zu dem vorgereinigten Rohextrakt wurden bei 5 – 10°C 1/3 Gewichtsteile
10 Gew.-%ige Natriumcarbonat-Lösung
zugegeben und eine Zeit lang gerührt.
Der Niederschlag wird über
einen Büchner-Trichter
abfiltriert. Der feuchte Filterkuchen (Rohprodukt) wurde aus Wasser
umkristallisiert (7 Teile Wasser auf 1 Teil Rohprodukt). Ausbeute:
3,64 g, 1,8 % Massenausbeute, bezogen auf das Pflanzenmaterial (HPLC
100 %).
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Das so gewonnene Homoeriodictyol-Natriumsalz
wurde analytisch charakterisiert:
1H-NMR
(200 MHz, CD3OD): δ = 7,08 (1H, d, 2 Hz), 6,92
(1H, dd, 8 Hz, 2 Hz), 6,81 (1H, d, 8 Hz), 5,65 (2H, AB-System),
5,23 (1H, dd, 12 Hz, 3 Hz), 3,86 (3H, s), 2,99 (1H, dd, 16,5 Hz,
12 Hz), 2,57 (1H, dd, 16,5 Hz, 3 Hz) ppm
1
3C-NMR (100 MHz, CD3OD,
+ DCl): 196,38 (C), 166,74 (C), 163,33 (C), 162,87 (C), 147,53 (C), 146,90
(C), 129,41 (C), 119,64 (CH), 115,19 (CH), 111,14 (CH), 101,70 (C),
95,85 (CH), 95,07 (CH), 78,69 (CH), 55,71 (CH3),
42,11 (CH2) ppm MS (HPLC-MS, APCI+): m/z
= 301,20 (100 %), 302,15 (16,1 %), 303,07 (3,9 %) Elementaranalyse:
Das Produkt enthält
6,2 % Natrium (Flammen-Atomabsorptionsspektroskopie); das entspricht
1 Natrium pro Formeleinheit.
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Beispiel 5: Extraktion
in Ethylacetat, kalt, Aktivkohle, Fällung Na2CO3
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Herba Santa-Kraut (20 kg, getrocknet,
gerebbelt) wurde mit Ethylacetat (100 l) bei 20°C 24 h unter Rühren extrahiert
und das Pflanzenmaterial abfiltriert; das Pflanzenmaterial wurde
noch 2-mal nach dieser Methode extrahiert. Der Rohextrakt wurde
bei 80°C/1013
mbar auf 12,5 Gew.-% eingeengt und bei 0 – 10°C gelagert. Nach Filtration
wurde der entwachste Rohextrakt bei 0 – 10°C mit 12 kg 10 Gew.-%iger Natriumcarbonat-Lösung versetzt
und 1 h lang gerührt.
Der Niederschlag wurde durch Dekantieren von der Hauptmenge der
Lösungsmittel
getrennt (32 kg organische Phase, Mutterlauge) und die Suspension
dann filtriert; der feuchte Filterkuchen wurde in einer Drucknutsche
mit 2 kg Ethylacetat gewaschen und im Vakuumtrockenschrank bei 40°C getrocknet
(1200 g Rohprodukt).
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30 g des Rohprodukts wurden aus Wasser umkristallisiert.
Ausbeute: 12,7 g. Dies entspricht hochgerechnet einer Massenausbeute
von 2,5 %, bezogen auf das Pflanzenmaterial (HPLC 100 %; 80 %, bezogen
auf freies Homoeriodictyol).
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Beispiel 6: Extraktion
mit Ethylacetat, kalt, Fällung NaOH
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Herba Santa-Kraut (50 g, getrocknet,
gerebbelt) wurde mit Ethylacetat (650 ml) in einer Soxhlet-Apparatur
10 h extrahiert und auf ca. 40 Gew.-% eingeengt (< 40°C, Vakuum).
Nach Lagern bei 4°C über Nacht
wurde das Blattwachs abfiltriert und das Filtrat mit eiskalter Natriumhydroxidlösung (450
ml, 10 Gew.%ig) behandelt, wobei ein gelber Niederschlag ausfiel.
Das Produkt wurde nach längerem Stehenlassen
abfiltriert und mit 20 ml Wasser gewaschen: 1,12 g, 2,2 % Massenausbeute,
bezogen auf das Pflanzenmaterial (HPLC 72 %, bezogen auf freies
Homoeriodictyol, keine weiteren Flavanone).
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Beispiel 7: Umkristallisation
aus Wasser/Aceton
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10 g des Rohprodukts aus Beispiel
5 wurden bei 65°C
in ca. 100 ml eines Gemisches aus Wasser/Aceton (1 : 1, Gewichtsteile)
gelöst.
Nach Lagern im Kühlschrank
wurde der Niederschlag abfiltriert (I); die Mutterlauge wurde bei < 40°C im Vakuum
vom Aceton weitgehend befreit, wobei ein weiterer Niederschlag ausfällt (II).
Ausbeute vereinigt (I + II): 6 g (HPLC 80 %, bezogen auf freies
Homoeriodictyol).
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Beispiel 8: Sterubin-Gewinnung
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Die organische Phase der Mutterlauge
des Rohprodukts aus Beispiel 5 (5 l) wurde bei < 40°C
im Vakuum auf ca. 500 ml eingeengt und der sich bildende Niederschlag
abfiltriert. Das Rohprodukt wird in 800 ml Ethylacetat ausgekocht,
erneut filtriert und das rekristallisierte Produkt mit Ether gewaschen. Ausbeute
32 g, ca. 1 % Massenausbeute, hochgerechnet (HPLC 94 %)