DE19937019A1

DE19937019A1 - Verfahren zum Herstellen von 4-Aryl-2-butanolen aus Taxus wallichiana

Info

Publication number: DE19937019A1
Application number: DE19937019A
Authority: DE
Inventors: Sunil Kumar Chattopadhyay; Sushil Kumar; Ram Prakash Sharma
Original assignee: Council of Scientific and Industrial Research CSIR
Current assignee: Council of Scientific and Industrial Research CSIR
Priority date: 1999-05-14
Filing date: 1999-08-05
Publication date: 2000-09-21
Anticipated expiration: 2019-08-06
Also published as: GB2349881A; IN190836B; GB2349881B; GB9918159D0; DE19937019B4; US6184367B1

Abstract

Die Erfindung gibt ein Verfahren für die Herstellung zweier 4-Aryl-2-butanole mit der unten angegebenen allgemeinen Formel 1 DOLLAR F1 wobei R = H oder Glukose ist, aus den Blättern der Taxus wallichiana an, mit: DOLLAR A (a) Entfetten luftgetrockneter, pulverisierter Blätter mit aliphatischen Kohlenwasserstoff-Lösungsmitteln, DOLLAR A (b) Extrahieren der entfetteten Blätter mit einem chlorierten Lösungsmittel und einem polaren Lösungsmittel sukzessiv bei Raumtemperatur, DOLLAR A (c) Konzentrieren der in dem chlorierten Lösungsmittel löslichen Fraktion zu einem Rückstand und Behandeln des Rückstandes mit einer wäßrigen Lösung von Alkali und Extrahieren mit einem chlorierten Lösungsmittel, DOLLAR A (d) Ansäuern der Alkalischicht mit Mineralsäure und Extrahieren mit Ethylacetat und Konzentrieren der Ethylacetat-Phase so, daß sich eine Verbindung der Formel 1 mit R = H ergibt, DOLLAR A (e) Konzentrieren der Fraktion des polaren Lösungsmittels des Schrittes (b) zu einem Rückstand und Behandeln des Rückstandes mit einer wäßrigen Lösung von Alkali und Extrahieren mit einem chlorierten Lösungsmittel, und DOLLAR A (f) Ansäuern der Alkali-Phase mit Mineralsäure und Extrahieren mit Ethylacetat und Konzentrieren des Ethylacetats so, daß sich eine Verbindung der Formel 1 mit R = Glukose ergibt.

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von 4-Aryl-2-butanol. Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf ein Verfahren zur Herstellung zwei biologisch aktiver Mole küle (-)Betuligenol und (-)Betulosid mit der allgemeinen Formel (1), wie im folgenden angegeben:

Taxol wird von den Blättern der Taxus wallichiana isoliert. Ta xol, ein mit Sauerstoff hochgesättigtes Diterpenoid-Molekül und ein starkes Antikrebsmittel, wurde zuerst von der Stammrinde der Taxus brevifolia isoliert. Danach wurde es auch von anderen Taxus-Spezies (Eiben-Spezies) einschließlich der Himalaya-Eibe Taxus wallichiana isoliert. Verschiedene Arten von Krebs wurden mit Taxol behandelt und die Ergebnisse in der Behandlung von Ovarial- und Brustkrebs sind sehr vielversprechend. Taxol wurde kürzlich durch die Food and Drug Administration der USA für die Behandlung von Ovarial- und Brustkrebs genehmigt. Taxol ist ein strukturell kompliziertes und chemisch labiles Molekül, das spezielle und vorsichtige Extraktions- und Trennvorgänge für seine Isolation von Pflanzenmaterialien benötigt. Unglückli cherweise sind die meisten der Arbeiten firmeneigen und wurden nicht veröffentlicht. Die amerikanischen Entwickler benutzten Alkohol, um Taxol aus der Stammrinde der T. brevifolia zu ex trahieren und bei der Trennung des Taxols von dem alkoholischen Extrakt wird eine Säulenchromatographie über Silica bzw. Sili ziumdioxid mit 2% Methanol in Chloroform als das Elutionsmittel benutzt, um eine Mischung von Taxol und Cephalomannin zu erge ben.

Taxol kann von der Mischung mit einer Ausbeute von 0,01% entwe der durch wiederholte Säulenchromatographie über Silica oder durch Hochleistungs-Flüssigkeits-Chromatographie getrennt und isoliert werden. Taxol wurde auch von der Himalaya-Eibe Taxus wallichiana mit einer Ausbeute von 0,02% isoliert. Das Isolati onsverfahren beinhaltet das Extrahieren der Stammrinde mit Methanol, Verteilen des Methanolextraktes zwischen Wasser und Chloroform und Isolieren des Taxols aus der chloroformlöslichen Fraktion durch Chromatographie über Silicagel (Kieselsäuregel).

Taxus wallichiana, die als die Himalaya-Eibe bekannt ist, ist in Indien erhältlich. Die Anmelder haben die verschiedenen Tei le dieser Pflanze von verschiedenen Himalaya-Regionen Indiens für die Isolation von natürlich auftretenden Analogen des Ta xols, seine wichtigen Vorstufen und andere biologisch aktive Verbindungen untersucht. Im Verlauf der Untersuchung haben die Anmelder zwei Verbindungen des 4-Aryl-2-butanols, nämlich Betu ligenol mit der Formel C₁₀H₁₄O₂, dem Schmelzpunkt 69-70°C, und [α]_n+ 20° (Cl, MeOH) und Betulosid mit der Formel C₁₆H₂₄O₇, dem Schmelzpunkt 187-188°C, [α]_n + 22° (Cl, MeOH) von den Blättern der T. wallichiana, isoliert.

Beide Verbindungen sind bekannt und sie wurden zuvor von der Pflanze Acer nikoense isoliert. Kein Isolationsverfahren wurde in der Veröffentlichung T. Inoue, Y. Ishidate, M. Fujita, M. Kubo, M. Fukushima und M. Nagai, J. Pharm. Soc. Jpn. 98, 41 (1978): Chem. Abstr. 88, 133254 (1978) erwähnt. Jedoch wurde (-)Betuligenol, ein linksdrehendes Isomer (Lävoisomer) der Ver bindung der Formel 1, bei der R = H ist, durch die Anmelder von den Blättern der Taxus wallichiana isoliert. Nun sind die An melder fähig, das rechtsdrehende Isomer (Dextroisomer) von (-)Betuligenol zu isolieren, welches die Verbindung der Formel 1 ist, bei der R = H ist. Das Verfahren der Isolierung von (-)Betuligenol von den Blättern der Taxus wallichiana beinhal tet die Extraktion von Blättern mit Methanol. Die Isolation von (-)Betuligenol mit einer Ausbeute von 0,05% aus dem Methanolex trakt wurde durch Verteilen des Methanolextraktes zwischen Was ser und Chloroform und Chromatographie der chloroformlöslichen Fraktion über Silicagel erreicht (S. K. Chattopadhyay, V. K. Tri pathi, R. S. Thakur, R. P. Sharma und S. P. Jain, Indian J. Chem. 33B, 409-411 (1994)). Die Verbindung der Formel 1, bei der R = Glukose ist, wurde zuvor nicht isoliert von den Blättern der T. wallichiana, obwohl sein linksdrehendes Isomer, Betulosid, vorher durch die Anmelder von den Blättern der oben genannten Pflanze isoliert wurde (S. K. Chattopadhyay et al., Indian, J. Chem. 33B, 409-411 (1994)). Das Verfahren der Isolation von Be tulosid besteht aus der Extraktion der Blätter von T. wallichi ana mit Methanol, Verteilen des Methanolextraktes zwischen Was ser und Ethylacetat und einer Säulenchromatographie der Ethy lacetatfraktion, um Betulosid mit einer Ausbeute von 0,04% zu ergeben. Nun wurde kürzlich berichtet, daß beide Verbindungen der Formel (1), bei der R = H oder Glukose ist, auf bedeutungs volle Weise anti-entzündliche Eigenschaften durch Verringerung der Stickoxid(NO)-Erzeugung aufweisen (S. Fushiya, Y. Kabe, Y. Ikegaya und F. Takano, Planta Medica 64, 598-602 (1998)) Ent zündliche Makrophagen spielen eine Schlüsselrolle bei einem entzündlichen Prozeß durch Absondern einer großen Menge von Me diatoren, die den Initialisierungsvorgang der Entzündung steu ern. Stickoxid (NO) ist einer der kritischen Mediatoren, die durch induzierbare NO-Synthase in entzündlichen Makrophagen er zeugt werden, wenn sie durch bakterielle Produkte wie bei spielsweise Lipopolysaccharid (LPS) und einigen Cytokinen sti muliert werden. Stickoxid (NO), das durch induzierbare NO- Synthase erzeugt wird, spielt eine Rolle in einer nicht spezifischen Immunabwehr gegen Tumore, parasitische Pilze, Bak terien und Protozoen. Zudem ist NO dafür bekannt, für die Druck erniedrigung (Hypotonie), die in dem Endotoxinschock beobach tet wird, verantwortlich zu sein. Die Aktivierung von entzünd lichen Makrophagen, die zu der Erzeugung von großen Mengen von NO führt, wird als kritisch für die lethale Toxizität betrach tet. Glucocorticoid und die Immunantwort unterdrückende Mittel hemmen die NO-Erzeugung stark. Nun wurde kürzlich berichtet, daß Verbindungen der Formel (1), bei denen R = H oder Glukose ist, auch die NO-Erzeugung unterdrücken. Da NO einer der kriti schen Mediatoren bei einer Entzündung ist, besitzen beide Ver bindungen der Formel (1), bei der R = H oder Glukose ist, wesent liche anti-entzündliche Eigenschaften durch Unterdrücken der Erzeugung von NO.

Während der durch die Anmelder durchgeführten chemischen Unter suchung der Blätter der T. wallichiana, die von verschiedenen Teilen Indiens gesammelt waren, waren die Anmelder fähig, zwei Moleküle der 4-Aryl-2-butanol-Verbindungen der Formel (1) zu isolieren, bei der, falls R = H ist, die Verbindung (-)Betuli genol ist, und bei der, falls R = Glukose ist, die Verbindung (-)Betulosid ist, mit Ausbeuten von 0,2 bzw. 0,2%. Folglich könnten die Blätter der Taxus wallichiana eine brauchbare Quel le für die obengenannten zwei wichtigen Moleküle sein.

Folglich ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Erzeugung von 4-Aryl-2-butanolen der unten gezeigten allgemeinen Formel (1)

anzugeben, welches die Nachteile der früheren Verfahren vermeidet.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren nach Anspruch 1. Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen ange geben.

Vorteil der Erfindung ist, daß das Verfahren höherer Ausbeuten jeder dieser Verbindungen im Vergleich zu dem bekannten Verfah ren (0,05 bzw. 0,04%) ergibt.

Ein anderer Vorteil der Erfindung ist, daß das Verfahren die Benutzung der chromatographischen Trennung vermeidet und den Prozeß kosteneffektiv gestaltet.

Weitere Merkmale und Zweckmäßigkeiten ergeben sich aus der Be schreibung von Ausführungsformen der Erfindung.

Demgemäß gibt die Erfindung ein Verfahren zu Herstellung von 4-Aryl-2-butanolen der unten angegebenen allgemeinen Formel (1)

aus den Blättern der Taxus wallichiana an, mit: (a) Entfetten luftgetrockneter, pulverisierter Blätter mit aliphatischen Koh lenwasserstoff-Lösungsmitteln, (b) Extrahieren der entfetteten Blätter mit chlorierten Lösungsmitteln und polaren Lösungsmit teln sukzessiv bei Raumtemperatur, (c) Konzentrieren der im chlorierten Lösungsmittel löslichen Fraktion auf einen Rück stand und Behandeln des Rückstands mit einer wäßrigen Lösung von Alkali und Extrahieren mit einem chlorierten Lösungsmittel, (d) Ansäuern der Alkalischicht mit Mineralsäure und Extrahieren mit Ethylacetat und Konzentrieren der Ethylacetat-Phase derart, daß sich eine Verbindung der Formel 1 mit R = H ergibt, (e) Kon zentrieren der Fraktion des polaren Lösungsmittels aus dem Schritt (b) auf einen Rückstand und Behandeln der Rückstandes mit einer wäßrigen Lösung von Alkali und Extrahieren mit chlo riertem Lösungsmittel, und (f) Ansäuern der Alkali-Phase mit Mineralsäure und Extrahieren mit Ethylacetat derart, daß sich eine Verbindung der Formel 1 mit R = Glukose ergibt.

In einer Ausführungsform sind die in dem Schritt (a) benutzten aliphatischen Kohlenwasserstoff-Lösungsmittel von Petrolether (60-80°C) und Hexan ausgewählt.

In einer anderen Ausführungsform sind die in dem Schritt (b) benutzten chlorierten Lösungsmittel von Chloroform und Dichlor methan ausgewählt.

In einer weiteren anderen Ausführungsform sind die in dem Schritt (b) benutzten polaren Lösungsmittel von Methanol, E tha nol, Acetonitril, Aceton und Ethylacetat ausgewählt.

In einer weiteren Ausführungsform sind die in den Schritten (c) und (f) benutzten Alkali von Natriumhydroxid und Kaliumhydroxid ausgewählt.

In einer weiteren anderen Ausführungsform sind die in den Schritten (d) und (f) zum Ansäuern benutzten Mineralsäuren von Salzsäure und Schwefelsäure ausgewählt.

Die Erfindung wird in den unten angegebenen Beispielen detail liert beschrieben, welche zur Veranschaulichung der Erfindung angegeben sind.

Beispiel 1

Luftgetrocknete, pulverisierte Blätter (1 kg) von Taxus wallichiana wurden durch Perkolieren bei Raumtemperatur mit Pe trolether (5 Liter × 3) für drei Tage entfettet. Die entfette ten Blätter wurden mit Chloroform (5 Liter × 3) und Ethylacetat (5 Liter × 3) sukzessive für drei Tage extrahiert. Die Chloro form- und Ethylacetatextrakte wurden derart konzentriert, daß sie 30 g bzw. 20 g Chloroform- und Ethylacetatkonzentrat erga ben. Das Chloroformkonzentrat (30 g) wurde in 1n Natrium hydroxidlösung (1 Liter) durch Rühren aufgelöst und mit Dichlormethan (1 Liter × 3) extrahiert. Die wäßrige Alka lischicht wurde mit 1n Salzsäure angesäuert und mit Ethyiacetat (500 ml × 3) extrahiert. Die Ethylacetatschicht wurde mit Was ser gewaschen, über wasserfreiem Natriumsulfat getrocknet und derart konzentriert, daß sich ein Rückstand ergab, von dem eine Verbindung der Formel 1 (R = H) auskristallisierte; sie wurde ge filtert, um die reine Verbindung der Formel 1 (R = H)(2 g), Schmelzpunkt 69-70°C, [α]_n+ 20° (Cl, MeOH) zu ergeben.

Das Ethylacetatkonzentrat (20 g), das wie oben beschrieben aus dem entfetteten Pflanzenmaterial durch Extraktion mit Ethylace tat erhalten wurde, wurde in ln Natriumhydroxidlösung (1 Liter) durch Rühren aufgelöst und mit Dichlormethan (1 Liter × 3) ex trahiert. Die wäßrige Alkalischicht wurde mit 1n Salzsäure an gesäuert und mit Ethylacetat (500 ml × 3) extrahiert. Die Ethylacetatschicht wurde mit Wasser gewaschen, über wasserfrei em Natriumsulfat getrocknet und konzentriert, um die Verbindung der Formel 1 (R = Glukose) zu ergeben, welche aus einer Aceton- Methanol-Mischung als farblose Nadeln (2 g), Schmelzpunkt 187-188°C, [α]_n + 22° (Cl, MeOH) wieder auskristallisierte.

Beispiel 2

Luftgetrocknete, pulverisierte Blätter (1 kg) der Taxus wallichiana wurden durch Perkolation bei Raumtemperatur mit Hexan (5 Liter × 3) für drei Tage entfettet. Die entfetteten Blätter wurden mit Dichlormethan (5 Liter × 3) und Methanol (5 Liter × 3) sukzessive für drei Tage extrahiert. Die Dichlor methan- und Methanolextrakte wurden derart konzentriert, daß sich 30 g bzw. 20 g Dichlormethan- und Methanolkonzentrat er gab. Das Dichlormethankonzentrat (30 g) wurde in 1n Kalium hydroxidlösung (1 Liter) durch Rühren aufgelöst und mit Chloro form (1 Liter × 3) extrahiert.

Die wäßrige Alkalischicht wurde mit 1n Schwefelsäure angesäuert und mit Ethylacetat (500 ml × 3) extrahiert. Die Ethylacetat schicht wurde mit Wasser gewaschen, über wasserfreiem Natrium sulfat getrocknet und derart konzentriert, daß sich ein Rück stand ergab, von dem eine Verbindung der Formel 1 (R = H) auskri stallisierte. Sie wurde gefiltert, um die reine Verbindung der Formel 1 (R = H)(2 g), Schmelzpunkt 69-70°C, [α]_n + 22° (Cl, MeOH) zu ergeben.

Das Methanolkonzentrat (20 g), das wie oben erwähnt aus dem entfetteten Pflanzenmaterial durch Extrahieren mit Methanol er halten wurde, wurde in 1n Kaliumhydroxidlösung (1 Liter) durch Rühren aufgelöst und mit Chloroform (1 Liter × 3) extrahiert. Die wäßrige Schicht wurde mit 1n Schwefelsäure angesäuert und mit Ethylacetat (500 ml × 3) extrahiert. Die Ethylacetatschicht wurde mit Wasser gewaschen, über wasserfreiem Natriumsulfat ge trocknet und derart konzentriert, daß sich eine Verbindung der Formel 1 (R = Glukose) ergab, welche aus einer Aceton-Methanol- Mischung als farblose Nadeln (2 g), Schmelzpunkt 187-188°C, [α]_n + 22° (Cl, MeOH) kristallisierte.

Vorteile:

1. Entfetten der Blätter mit aliphatischen Kohlenwasserstofflö sungsmitteln entfernt die fetthaltigen Materialien, Chloro phyllsubstanzen, welche die Isolierung der oben genannten Verbindungen stören. Die Verbindungen konnten auf einfache Weise von den entfetteten Materialien durch Ausschließen von wiederholten chromatographischen Trennungsvorgängen isoliert werden.
2. Die selektive Alkaliverteilung während des Extraktionsvor ganges extrahiert nur die oben genannten zwei Moleküle, wo bei alle anderen störenden Materialien zurückgelassen wer den. Folglich macht dies das Verfahren einfach und kommerzi ell rentabel.
3. Die Verbindungen konnten ohne Verwenden jeglicher chromato graphischer Säulen von Silicagel oder Aluminiumoxid isoliert werden. Folglich wird das Verfahren zur Herstellung der zwei Verbindungen einfach, kosteneffektiv und kommerziell renta bel durch Verringern der Kosten von Adsorbern und zusätzli chen Volumina von Lösungsmitteln für seine chromatographi sche Trennungs- und Reinigungsvorgänge.

Claims

1. Verfahren zum Herstellen zweier 4-Aryl-2-butanole mit der allgemeinen Formel 1
wobei R = H oder Glukose ist, aus den Blättern der Taxus wallichiana, mit den Schritten:

a) Entfetten luftgetrockneter, pulverisierter Blätter mit ali phatischen Kohlenwasserstoff-Lösungsmitteln,
b) Extrahieren der entfetteten Blätter mit einem chlorierten Lösungsmittel und einem polaren Lösungsmittel sukzessiv bei Raumtemperatur,
c) Konzentrieren der in dem chlorierten Lösungsmittel lösli chen Fraktion zu einem Rückstand und Behandeln des Rückstandes mit einer wäßrigen Lösung von Alkali und Extrahieren mit einem chlorierten Lösungsmittel,
d) Ansäuern der Alkalischicht mit Mineralsäure und Extrahieren mit Ethylacetat und Konzentrieren der Ethylacetat-Phase so, daß sich eine Verbindung der Formel 1 mit R = H ergibt,
e) Konzentrieren der Fraktion des polaren Lösungsmittels des Schrittes (b) zu einem Rückstand und Behandeln des Rückstandes mit einer wäßrigen Lösung von Alkali und Extrahieren mit einem chloriertem Lösungsmittel, und
f) Ansäuern der Alkali-Phase mit Mineralsäure und Extrahieren mit Ethylacetat und Konzentrieren des Ethylacetats so, daß sich eine Verbindung der Formel 1 mit R = Glukose ergibt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das aliphatische Koh lenwasserstoff-Lösungsmittel, das in dem Schritt (a) benutzt wird, von Petrolether und Hexan ausgewählt ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem das in den Schritten (b) und (c) benutzte chlorierte Lösungsmittel von Chloroform und Dichlormethan ausgewählt ist.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem das in dem Schritt (b) benutzte polare Lösungsmittel von Methanol, Ethanol, Acetonitril, Aceton und Ethylacetat ausgewählt ist.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem das in den Schritten (c) und (f) benutzte Alkali von Natriumhydroxid und Kaliumhydroxid ausgewählt ist.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem die in den Schritten (d) und (f) benutzten Mineralsäuren Salzsäure oder Schwefelsäure sind.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem die Verbindungen (-)Betuligenol und (-)Betulosid sind, wenn R = H bzw. R = Glukose ist.