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Verfahren zur Gewinnung eines leicht in eine feste und flüssige Phase
trennbaren sapogeninhaltigen Breis Die Erfindung betrifft Verbesserungen bei der
Gewinnung von Sapogeninen aus Naturprodukten.
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Verschiedene Sapogenine sind für die Synthese von Steroiden, z. B.
von Curticoseroiden, wie Cortison und damit verwandten Verbindungen, wie Prednison.
von erheblichem Wert. Sapogenine sind in bestimmten Pflanzen in Form der entsprechenden
Glykoside, d. h. der Saponine, vorhanden, und, man bemühte sich sehr. Sapogenine
aus Naturprodukten zu gewinnen, um diese wichtigen Rohprodukte sehr rein und mit
hoher Ausbeute zu erhalten.
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Ein besonders wichtiges Sapogenin ist Hecogenin, das aus verschiedenen
Pflanzen, insbesondere aus der Agave sisalana und verwandten Pflanzen gewonnen werden
kann. Man erhält nach dem Abschälen der Sisalblätter und Pressen des Abfalls ein
erhebliches Volumen Pflanzensaft und kann nach verschiedenen Behandlungen dieses
Saftes und. der entstandenen Produkte H.ecoge;nin im allgemeinen als Acetat mit
recht hohem Reinheitsgrad erhalten, das dann, wie oben beschrieben, als Zwischenprodukt
verwendet werden kann. Ein Verfahren zur Gewinnung von Hecogenin aus Pflanzensaft,
der das Ausgangs-Heconin enthält, besteht darin, den Saft durch enzymatische Fermentation
autolysieren zu lassen, so daß sich ein Brei bildet; dann wird der Brei hydrolysiert,
wobei ein Rohprodukt entsteht, aus dem Hecogenin z. B. durch Lösungsmittelextraktion
erhalten werden kann. Dieses Verfahren hat zwar eine Reihe von günstigen Merkmalen,
aber den schweren Nachteil, daß der durch Autolyse gebildete Brei nicht leicht eingeengt
oder von der überstehenden Flüssigkeit nach üblichen Filtrier- oder Zentrifugierverfahren
abgetrennt werden kann. Ein Teil der überstehenden Flüssigkeit kann zwar abdekantiert
werden, ein erheblicher Anteil bleibt aber zurück, so daß für die folgende Hydrolysestufe
ein umfangreicher Brei zurückbleibt. Wenn man z. B. Säurehydrolyse anwendet, ist
die zur Herstellung des erforderlichen Aciditätsgrades notwendige Säuremenge erheblich
größer als wenn stärkeres Einengen möglich wäre.
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Wenn man das in der deutschen Auslegeschrift 1048 577 beschriebene
Verfahren zur Hydrolyse anzuwenden versucht, ist ein geringes Volumen an Brei günstig,
da die erforderliche Wärmemenge um so geringer ist, je kleiner das zu hydrolysierende
Volumen des Breis ist.
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Es wurde nun gefunden, daß der durch Autolyse von saponinhaltigen
Pflanzensäften erhaltene Brei leichter in eine in feste und flüssige Phasen trennbare
(z. B. durch Filtrieren, Zentrifugieren usw.) Form gebracht werden kann, wenn man
diesen mit einem Phenol behandelt. Es wurde festgestellt, da.ß bei der Zugabe eines
Phenols zu einem Brei der bezeichneten Art Gelierung der Festsubstanzen oder Sedimentation
eintreten kann, wobei das Ergebnis sowohl von der Menge als auch von der Art des
verwendeten Phenols abhängt. Die erhaltene Flüssigkeit kann leichter in die feste
und die flüssige Phase, z. B. durch Filtrieren oder Zentrifugieren, getremt werden,
gleichgültig, ob Gelierung oder Sedimentadon stattfindet. Das Phenol kann vor oder
nach der Beendigung der Autolyse dem Brei zugesetzt werden.
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Aus den später erläutertem Gründen. wird der bei der Autolyse erzeugte
Brei vorzugsweise zunächst von einer möglichst großen Menge der ,restlichen Flüssigkeit
z. B. durch Dekantieren abgeuennt und das Phenol dem Restbrei zugesetzt; die erhaltene
Masse kann dann von der resrtlichen Flüssigkeit abgetrennt werden.
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Es wird bevorzugt, die Autolyse praktisch zu beenden, bevor -las Phenol
zugegeben wird, und es wird
besonders bevorzugt, die überstehende
Flüssigkeit zunächst soweit wie möglich zu entfernen und dann das Phenol zum Rückstand
zuzugeben, um den Brei in eine leichter trennbare Masse zu verwandeln.
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Das Phenol wird dem Brei im allgemein; n bei Zimmertemperatur, z.
B. bei 23 bis 33= C, zugegeben. und die Gelierung oder Sedime.ntation beginnt in
6,5 bis 3 Stunden. Wenn man relativ verdünnte Phen.olkonzentrationen anwendet, kann
die zur Erzeugung .eines Gels oder Sediments erforderliche Zeit erheblich länger,
z. B. bis zu 48 Stunde:, dauern. Es ist ratsam, den behandelten Brei wenigstens
6 Stunden und vorzugsweise über Nacht vor dem Filtrieren stehen zu lassen.
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Damit gründliche Vermischung eintritt, wird das Phenol vorzugsweise
in flüssiger Form, z. B. mit Alkohol vermischt oder mit Wasser verdünnt zugegeben.
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Die erforderliche Phenolmenge kann nicht allgemein angegeben werden,
da verschiedene Faktoren eine Rolle spielen; sie muß bei einem bestimmten Breiansatz
experimentell festgestellt werden. Die Art des Breis variiert z. B. von Tag zu Tag
erheblich. Außerdem werden für einen dünnen Brei größere Phenolmengen als für einen
dickeren benötigt; für einen dicken Brei wurde z. B. 1 °/t (VolumeniVolumen) übliches
Phenol benötigt, während bei einem dünnen Brei offensichtlich so hohe Zugaben an
üblichem Phenol wie 5"""o (VOlumenwolun?en) erforderlich waren.
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Die Wirkung der Zugabe eines Phenols zu dem Brei variiert nicht nur
mit der Menge des Phenols. sondern schwankt auch von Phenol zu Phenol. Die meisten
Phenol,- bewirken z. B. die Bildung eines Gels bei geringeren Konzentrationen und
einer Sedimentation bei höheren Konzentrationen. Andererseits scheinen einige Phenol,-,
insbesondere die Xylenole, in keinem Fallein Gel zu bilden, sondern selbt bei relativ
geringen Konzentrationen ein Sediment zu erzeugen.
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Entgegen den Erwartungen sind die durch Phenol,-erzeugten Gele im
allgemeinen leicht von der restlichen Flüssigkeit, z. B. durch Filtrieren oder Zentrifugieren,
abtrennbar, obwohl die Gelmasse Flüssigkeit occludiert. Wenn Sedimentation stattfindet,
sind die erhaltenen Sediment;. im allgemeinen leicht vom größten Teil der überstehenden
Flüssigkeit abdekantierbar, und die restliche Flüssigkeit kann abfiltriert werden,
so daß ein kompakter Filterkuchen zurückbleibt. Das ist wichtig, da man eine leichte
Abtrennung bei minimaler Verwendung von Filtriervorrichtungen bewirken kann. Das
erfindungsgemäße Verfahren wird im allgemeinen in der Region ausgeübt, wo die saponinhaltige
Pflanze wächst; es ist durchaus unerwünscht, in solchen Regionen große Filtriervorrichtunge.n
zu verwenden. Die vorliegende Erfindung ermöglicht es, die Filtration unter diesen
Umständen auf dem geringstmögliche.n Maß zu halten.
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In Anbetracht der durch Sedimente im Verleich zu Gelen erzielten Vorteile
wird vorzugsweise ein Xylenol, wie z. B. 3,5-Xylen-l-ol, 2,6-Xylen-l-ol oder 3,4-Xylen-l-ol,
bei dem erfindungsgemäßen Verfahren als Phenol verwendet, wenn auch andere Phenol,-in
Mengen Anwendung finden können, die die Bildu-ng von Sedimenten verursachen.
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Man kann bei dem erfindungsgemäßen Verfahren z. B. die in den folgenden
Beispielen erwähnten Phenol,- verwenden. Die Phenol,- brauchen nicht in reiner Form
vorzuliegen., sondern können in Form von technisch erhältlichen Fraktionen,
z. B. Kohlenteerfraktionen, Anwendung finden. Sie können auch in Form der Substitutionsprodukte,
z. B. Harze oder Glykoside. verw,-ndet werden, vorausgesetzt. daß diese in einer
Form vorliegen, in der sie mit dem Brei umgesetzt werden können. Es werden im allnemeinen
Phenol° der Benzol- und Naphthalinreihe bevorzugt.
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Die folgenden Beispiele erläutern das erfindungsgemäße Verfahren.
Beispiel 1 Man ließ 1001 klaren :':-fischen Sisalsaft (Herkunft Ostafrika, besonders
Tanganjika), der als Nebenprodukt bei der Abschälung von Sisalblättern erhalten
wurde, 2 Tage autolysieren. Der Saft wurde dann etwa 1 Stunde kräftig gerührt und
absitzen gelassen. Die fast klare überstehende Flüssigkeit wurde am 4., 5. und 6.
Tag dekantiert. Dann wurde der restliche Brei (251) mit 47 ml 80°-viger wäßriger
Lösung von üblichem Phenol versetzt. Nach nicht weniger als 6 Stunden wurde das
erhaltene Gelprodukt gerührt und auf Grund der Schwerkraft filtriert. Beispiel 2
Das Verfahren von Beispiel 1 wurde mit der Ausnahme wiederholt, daß zwei Ansätze
von Brei von zwei verschiedenen Produkten verwendet wurden. Nach der Filtrationsstufe
wurde die Filtrationsgeschwindigkeit beobachtet und mit der Filtrationsgeschwindigkeit
von frischem. nicht behandeltem Brei verglichen. Es wurde durch Terylenfilterbeutel
filtriert.
| Brei Nr. 1 Brei Nr. 2 |
| 201 251 |
| mit mit |
| Gesamtfilirierzeit frischer Phenol frischer Phenol |
| Brei .ersetzter Brei versetzter |
| Brei Brei |
| Filtratvolumen Filtratvolumen |
| Stunden i (Liter) I (Liter) |
| 1 2,2 7,6 3,3 7,7 |
| 2 2,8 9.6 4,7 10,4 |
| 5 3,8 12,4 6,5 13,2 |
| 16 5,5 74.1 9,2 16.3 |
| 24 ( - - 1.0, 3 16,9 |
| Volumen des rest- |
| lichen Breis . 14,2 5.-', 12.9 7,0 |
| Verdampfungs- |
| Verlust ....... 0,3 0,6 , 1.8 1,1 |
Beispiel 3 13651 recht dicker autolysierter Brei wurde mit 2,751 8J13; dgem wä ßrigeni
üblichem Phenol vermischt. Nach 21stündigem Stehen wurde die Mischung in einen Segeltuchbeutel
gepumpt, der in einem zylindrischen D-.ailt"tetzrahmen hing. Das Volumen des restlichen
Breis wurde gemessen, wobei folgende Ergebnises erhalten wurden: 24 Stunden Filtration
. . . . . . . . . . . . . 7731 48 Stunden Filtration . . . . . . . . . . . . . 6231
72 Stunden Filtration . . . . . . . . . . . . . 5681
Beispiel 4
Das Verfahren von Beispiel 3 wurde mit der Ausnahme wiederholt, daß ein dünnerer
Brei verwendet wurde. Die Filtrationsgeschwindigkeit wurde wiederum in Abständen
mit folgenden Ergebnissen gemessen:
| Filtrations- |
| Gesamt- @ Breivolumen |
| filtrationszeit I geschwindigkeit in Litern |
| Liter je Stunde |
| 0 0 1360 |
| 1 43 1290 |
| 3 36 1210 |
| 6 34 1110 |
| 20 20 690 |
| 25 11 635 |
| 29 10 590 |
| 48 3 525 |
| 70'- 4 485 |
Beispiel 5 100m1 autolysierter Sisalsaftbrei wurde mit 6m1 85o/oigem wäßrigem üblichem
Phenol versetzt, so daß eine Phenolendkonzentration von 4,8 % erhalten wurde. Nach
einer Stunde hatte merkliches Absitzen begonnen, und wenn man 12 bis 16 Stunden
stehen ließ, hatte sich eine kompakt, feste, untere Schicht mit einer klaren und
fast farblosen oberen Schicht gebildet. Die untere Schicht enthielt etwa ein Drittel
des Gesamtvolumens. Die obere Schicht konnte leicht abdekantiert werden.
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Gemäß den in den vorhergehenden Beispielen beschriebenen Verfahren
wurde eine Versuchsreihe mit Proben von autolysiertem Sisalsaftbrei ausgeführt,
um a) die maximale Konzentration eines geprüften Phenols festzustellen, bei der
keine Reaktion stattfand, b) die minimale Konzentration eines geprüften Phenols
festzustellen, bei der Gelierung eintritt und c) die minimale Konzentration eines
geprüften Phenols festzustellen, die dazu erforderlich ist, ein Sediment zu erzeugen.
Die Versuchsergebnisse sind in der folgenden Tabelle wiedergegeben.
| Ergebnis |
| Verwendetes Phenol a) b) c) |
| °/o I olo o/o |
| Phenol .................. 0,05 0,1 I 6,0 |
| o-Kresol ................ 0,05 0,1 1,0 |
| m-Kresol ................ 0,05 0,1 2,0 |
| p-Kresol ................. 0,025 0,05 2,0 |
| 3,5-Xylen-l-ol ........... ! 0,6 |
| 2,6-Xylen-l-ol ........... 0,6 |
| 3,4-Xylen-l-ol ........... 0,5 |
| o-Chlorphenol ........... , 0,1 2 |
| p-Chlorphenol ........... 0,1 0,2 1,0 |
| o'-Bromphenol . . . . . . . . . . . 0,2 1,0 |
| p-Bromphenol ........... 0,2 1,0 |
| 2,4-Dichlorphenol . . . . . . . . 0,2 0,3 |
| Pentachlorphenol ......... 0,2 0,5 |
| 4-Äthylphenol ........... 0,5 i 1,0 |
| 4-Isopropylphenol ........ 0,5 1,0 |
| 4-sec-Butylphenol . . . . . . . . 0,5 1,0 |
| 4-tert-Butylphenol ........ 0,2 0,5 |
| 4-Cyclohexylphenol ...... 1,0 2,0 |
| 4-tert-Octyl-2-methylphenol 0,5 1,0 |
| Ergebnis |
| Verwendetes Phenol a) b) c) |
| °/o I o/o °/o |
| 4-Methyl-2,6-di-tert-butyl- |
| phenol ................ 0,6 0,8 |
| 1,3-Dihydroxynaphthalin .. 0,5 1,0 |
| a-Naphthol .............. 0,2 |
| fl-Naphthol .............. 0,2 I@ |
| m-Nitrophenol ........... 1,0 2,0 |
| p-Nitrophenol . . . . . . . . . . . . 0,2 |
| Brenzcatechin ............ 0,8 4 |
| Resorcin ................ 0,2 1 0,8 4 |
| Hydrochinon ............. 0,2 0,5 |
| Pyrogallol ............... 0,8 4 |
| Phloroglucin ............. 2,0 5 |
| Guaiacol ........ ....... 2,0 ' 5 |
| p-Chlor-m-kresol . . . . . . . . . 0,5 1 |
| Salicylsäure ......... . .... 2,0 4 |
| m-Aminophenol . . . . . . . . . . 0,2 I 0,5 |
| Pikrinsäure .............. 1,0 2,0 |
| Tannin .................. 1,0 2,0 |
Da der Sisalsaft ein Naturprodukt ist, variiert seine Konstitution von Tag zu Tag
und auch entsprechend dem Teil der Pflanze, aus dem er erhalten wird. Er ist auch
bei längerem Stehen bakteriell verunreinigt, und die in den vorstehenden Beispielen
wiedergegebenen Ergebnisse können unter Umständen nicht mit Proben aus anderen Quellen
erhalten werden. Die in einem bestimmten Fall erforderliche Phenolmenge kann natürlich
durch vorherige Prüfung durch Experimente, wie es vorher erläutert wurde, bestimmt
werden.