DE3213095C2

DE3213095C2 -

Info

Publication number: DE3213095C2
Application number: DE19823213095
Authority: DE
Inventors: Mihajlo Stankovic; Milivoje Randjelovic
Original assignee: Farm & Hemi Proizv Fab
Current assignee: Farm & Hemi Proizv Fab
Priority date: 1981-04-08
Filing date: 1982-04-07
Publication date: 1987-05-27
Also published as: GB2096996B; GB2096996A; CH649543A5; BE892787A; YU42564B; FR2503708A1; PT74707A; IN155272B; ES511725A0; PT74707B; SE8202138L; YU91981A; FR2503708B1; DE3213095A1; ES8301956A1

Description

Das vorliegende Verfahren betrifft die Isolierung von (+)- Usninsäure aus Usnea barbata L. Usninsäure ist ein bekannter Stoff, der wegen seiner bioziden Wirkung in Pharmazie und Kosmetik verwendet wird.

Die Isolierung von (+)-Usninsäure aus Moos und Flechte ist mit Problemen bei der Wahl der Rohstoffe, des optimalen Lösungsmittels und des optimalen Isolierungsverfahrens verbunden.

Es ist bekannt, daß man zur Gewinnung von (+)-Usninsäure verschiedene Moos- und Flechtenarten, wie Evernia prunastri, Usnea barbata L., Ramalina reticulata usw., anwenden kann. Die Wahl des Rohstoffs hängt vor allem von folgenden Forderungen ab:

- er muß in genügenden Mengen für industrielle Zwecke zugänglich sein
- die darin enthaltene Menge von Usninsäure soll eine wirtschaftliche Herstellung gewährleisten (über 1%),
- die darin enthaltene Menge von extraktiven Begleitstoffen muß im Vergleich mit dem Gehalt an (+)-Usninsäure gering sein,
- die Löslichkeit der extraktiven Begleitstoffe im angewendeten Extraktionsmittel soll beträchtlich kleiner als die der (+)-Usninsäure sein.

Usnea barbata L. entspricht fast vollständig diesen Forderungen und sie wird zur Gewinnung von (+)-Usninsäure gemäß dem erfindungsmäßigen Verfahren verwendet. Die anderen Flechtenarten enthalten viel weniger (+)-Usninsäure oder werden vor allem als Rohstoffe zur Herstellung von Riechharzen (Resinoiden) verwendet.

Das Lösungsmittel zur Isolierung der (+)-Usninsäure soll

- (+)-Usninsäure möglichst selektiv in bezug auf extraktive Begleitstoffe extrahieren,
- eine maximale Ausbeute gewährleisten,
- ihre antibiotischen und fungiziden Eigenschaften nicht ändern,
- eine solche Qualität der isolierten Substanz, die allen Anforderungen, deren Anwendung als Antibiotikum und Fungizid, vor allem in physiologischer Hinsicht, entspricht, gewährleisten,
- ihre einfachere und wirtschaftlichere Herstellung ermöglichen,
- nicht teuer und in genügenden Mengen zugänglich sein,
- nicht so toxisch und entzündbar sein, daß dadurch aufwendige Einrichtungen bedingt würden.

Beim Isolierungsverfahren müssen folgende Bedingungen erfüllt werden:

- es soll einfach sein,
- dadurch sollen eine maximale Ausbeute und Qualität erzielt werden,
- teure und aufwendige Einrichtungen sollen vermieden werden,
- Arbeits- und Energieaufwand sowie Zeitverbrauch sollen minimiert sein.

In der Literatur ist nur eine geringe Anzahl von Verfahren zur Isolation von (+)-Usninsäure aus verschiedenen Moos- und Flechtenarten beschrieben. Größtenteils wird bei diesen Verfahren (+)-Usninsäure aus wachsartigem Rückstand nach Abtrennung von Riechkomponenten gewonnen. Die verwendeten pflanzlichen Rohstoffe enthalten (+)-Usninsäure in viel kleineren Mengen als Usnea barbata L. Aus diesem Grunde und auch wegen viel größerer Ausbeuten, wenn sie zur Gewinnung von Riechharzen verwendet werden, ist die Gewinnung von (+)- Usninsäure daraus von sekundärer Bedeutung. Hauptmerkmale dieser bekannten Verfahren sind:

- die Anwendung von zwei oder mehr Lösungsmitteln,
- die Anwendung von physiologisch toxischen Lösungsmitteln, wie Aceton, Benzol, Chloroform, 1,1,2-Trichloräthylen, Hexan usw., wodurch bedingt ist, daß Rückstände aus den Kristallen der (+)-Usninsäure vollständig entfernt werden müssen,
- kleinere Ausbeute von (+)-Usninsäure, da zur Erzielung einer befriedigenden Qualität viele Reinigungsschritte nötig sind,
- erschwerte Regeneration von einzelnen Lösungsmitteln,
- aufwendige Herstellungsart (mehrere Reinigungsschritte, Regeneration mehrerer Lösungsmittel, Anwendung komplizierter Einrichtungen),
- eine direkte Kristallisation von (+)-Usninsäure mit befriedigender Qualität aus einer Lösung der wachsartigen Rückstände ist wegen beträchtlicher Löslichkeit der Begleitstoffe in angewendeten Lösungsmitteln nicht möglich,
- vom Standpunkt der Wirtschaftlichkeit sind die bekannten Verfahren für industrielle Gewinnung von (+)-Usninsäure sehr teuer.

Es ist bekannt, daß reine (+)-Usninsäure in Äthanol löslich ist. Ihre Löslichkeit in Äthanol gegenüber den in bekannten Verfahren zur Extraktion empfohlenen Lösungsmitteln (Aceton, Chloroform, Äthylacetat, Benzol) ist jedoch viel schlechter. Aus Chem. Abstracts 79 (1973) Ref. 134 328 bzw. Originalliteraturstelle "Anales de Quimica" 1973, Band 69, Seiten 807 bis 809, ist es bekannt, Ramalina tingitana mit Äthanol zu extrahieren. Der Äthanolextrakt wird aus Aceton umkristallisiert, wodurch der Extrakt in auskristallisierte (+)-Usninsäure und in eine Mutterlauge zerlegt wird, aus der bestimmte Steroide gewonnen werden. Das bekannte Verfahren dient also nicht zur Isolierung von (+)-Usninsäure aus Usnea barbata L. Weiterhin wird Äthanol verwendet, um möglichst sämtliche extrahierbaren Stoffe aus Ramalina tingitana zu extrahieren, um dessen Bestandteile zu identifizieren, wobei (+)-Usninsäure lediglich einen der Bestandteile darstellt. Das heißt Äthanol stellt kein selektives Lösungsmittel für (+)-Usninsäure dar. Es hat sich jedoch überraschenderweise gezeigt, daß Äthanol ein optimales Lösungsmittel zur Gewinnung von (+)-Usninsäure aus Usnea barbata L. ist.

Die vorstehend angegebenen Bedingungen, einschließlich der Eigenschaften des Lösungsmittels, für die Isolierung der (+)-Usninsäure aus Usnea barbata L. werden daher bei Verwendung von Äthanol als Extraktionsmittel gemäß dem Verfahren nach dem Patentanspruch erfüllt.

Die Löslichkeit einer gegebenen Substanz in einem gegebenen Lösungsmittel wird nämlich wegen Anwesenheit von anderen extraktiven Stoffen aus dem pflanzlichen Rohstoff im Extrakt erhöht oder verringert.

Die Vorteile Äthanols gegenüber den bisher verwendeten Lösungsmitteln sind wie folgt:

- erhöhte Löslichkeit von (+)-Usninsäure im äthanolischen Extrakt der Usnea barbata L. in Anwesenheit von extraktiven Begleitstoffen aus dem pflanzlichen Rohstoff,
- die Menge der extrahierten extraktiven Begleitstoffe in Äthanol ist klein, so daß (+)-Usninsäure direkt aus dem äthanolischen Extrakt in reinem Zustand und mit befriedigender Ausbeute (etwa 85% bis 90% in bezug auf den Gehalt im pflanzlichen Rohstoff) kristallisieren kann,
- die Löslichkeit von (+)-Usninsäure bei Siedetemperatur des Äthanols ist viel größer als die der extraktiven Begleitstoffe,
- die Löslichkeiten von (+)-Usninsäure ist bei Kristallisationstemperatur (unter +15°C) sehr klein, die der Begleitstoffe jedoch noch immer groß, so daß sie mit geringen Beimengungen kristallisiert,
- die Löslichkeit von (+)-Usninsäure in den bisher verwendeten Extraktionslösungsmitteln ist viel größer, doch sind auch die Begleitstoffe darin viel besser löslich, so daß eine direkte Kristallisation aus dem Extrakt wie im Falle des Äthanols nicht möglich ist.

Als der Stand der Technik sollen folgende Verfahren angegeben werden:

a)Vest.Akad.Nauk UdSSR, 26, Nr. 7,35-7 (1956)
(+)-Usninsäure wird durch Extraktion aus der Flechte mit heißem Benzol isoliert, dann wird Benzol eingedampft, der Rückstand mit einer sehr kleinen Menge des heißen Chloroforms behandelt. Chloroform wird eingedampft und der Eindampfrückstand wird mit einer dreimaligen Gewichtsmenge von kaltem Äthanol in bezug auf Trockensubstanzgewicht behandelt. So erhaltene (+)-Usninsäure wird weiter durch sukzessive Lösung in heißem Chloroform, kaltem Äthanol in Äther gereinigt.
b) FR-PS 76 11 964 (Isolierung von (+)-Usninsäure aus wachsartigem Rückstand des abs. Flechtenextraktes.)
Der wachsartige Rückstand wird mit Lösungsmitteln, wie Benzol, Hexan, Aceton, Chloroform und 1,1,2-Trichloräthylen extrahiert. Die erhaltene Lösung wird bis zu Sieden erhitzt, filtriert und gekühlt, worauf (+)-Usninsäure auskristallisiert. Die Ausbeute von (+)-Usninsäure beträgt 20 bis 25% mit Benzol bzw. 35 bis 40% mit Hexan.
c) RO-PS 58.246
(+)-Usninsäure wird aus Usnea barbata L. mit Benzol unter Rückfluß dreimal extrahiert, die vereinigten Extrakte werden auf ein kleines Volumen eingeengt und aus der konzentrierten Lösung wird (+)-Usninsäure mit Aceton ausgefällt.

Gemäß dem erfindungsmäßigen Verfahren wird die Droge nach dem Entstauben mit Äthanol unter Rückfluß extrahiert. Der erhaltene Extrakt wird filtriert und in einen Kristallisationsbehälter überführt. Die Kristallisation erfolgt unter Außenkühlung des Behälters und unter Rühren der Lösung. Feine gelbe Kristalle der (+)-Usninsäure werden durch Filtration unter Druck (2 · 10⁵ Pa bis 3 · 10⁵ Pa) oder im Vakuum (2,7 · 10³ Pa bis 13,3 · 10³ Pa) abgetrennt, mit kaltem Äthanol gewaschen und getrocknet. Aus dem Filtrat wird Äthanol mittels Säulendestillation regeneriert.

Das vorliegende erfindungsgemäße Verfahren unterscheidet sich wesentlich von bekannten Verfahren und weist die folgenden wesentlichen Vorteile auf:

- Extraktionsverfahren ist schnell und einfach,
- die Anwendung von nur einem Lösungsmittel,
- Äthanol wird zum ersten Mal das optimale Lösungsmittel für Extraktion von (+)-Usninsäure aus Usnea barbata L. verwendet, obwohl es bekannt ist, daß reine Usninsäure darin sehr schlecht löslich ist,
- vom technischen und physiologischen Standpunkt ist Äthanol den bisher verwendeten Lösungsmitteln überlegen (es ist leicht zugänglich, etwaige Rückstände in Kristallen brauchen nicht entfernt zu werden, es ist weniger gefährlich bei industrieller Anwendung, es ist weniger toxisch),
- direkte Kristallisation von (+)-Usninsäure aus äthanolischem Extrakt ohne vorherige Konzentrierung,
- hohe Ausbeuten an (+)-Usninsäure (über 90% in Bezug auf den Gehalt im Rohstoff),
- wegen der guten Qualität der (+)-Usninsäure, die durch direkte Kristallisation aus äthanolischem Extrakt erhalten wird, erübrigen sich nachträgliche Reinigungsschritte, die bei bekannten Verfahren nötig sind,
- die Möglichkeit der Regeneration des Lösungsmittels über 90%,
- eine einfache Produktionsanlage,
- beträchtlich größere Wirtschaftlichkeit des vorliegenden Verfahrens im Vergleich mit bekannten Verfahren.

Folgende Beispiele dienen zur näheren Erläuterung der vorliegenden Erfindung.

Beispiel 1

100 kg Usnea barbata L. werden nach dem Entstauben mit 800 kg Äthanol (96%ig, pharm. Qualität) unter Rückfluß 30 Minuten extrahiert. Nach der Filtrierung über ein Stahlnetz wird der Extrakt in einen Kristallisationsbehälter mit wässeriger Außenkühlung eingeführt, worin innerhalb von 8 Stunden unter Rühren (+)-Usninsäure auskristallisiert. Kristalle der (+)- Usninsäure werden durch Filtration unter Druck (2 · 10⁵ bis 3 · 10⁵ Pa) oder im Vakuum (2,7 · 10³ bis 13,3 · 10³ Pa) abgetrennt, mit Äthanol gewaschen und getrocknet. Aus dem Filtrat werden durch Abdampfen 90 bis 95% des Äthanols regeneriert. Die Ausbeute der (+)-Usninsäure im Kristallisat beträgt 90% in Bezug auf den Gehalt im pflanzlichen Rohstoff. Der Gehalt von (+)-Usninsäure/Smp.204°C, + 498 (in Chloroform)/ ist 98% in Bezug auf Trockensubstanz.

Beispiel 2

100 kg Usnea barbata L. werden wie im Beispiel 1 behandelt mit dem Unterschied, daß die Extraktionszeit 60 Minuten, die Menge des Äthanols für Extraktion 1200 kg und die Kristallisationszeit 12 Stunden betragen. Die Ausbeute an (+)-Usninsäure im Kristallisat beträgt 90% in Bezug auf den Gehalt im pflanzlichen Rohstoff. Der Gehalt der (+)-Usnin säure/Smp. 204°C, + 498 (in Chloroform)/ im Kristallisat beträgt 96% in Bezug auf Trockensubstanz.

Claims

1. Verfahren zur Isolierung von (+)-Usninsäure aus Usnea barbata L., dadurch gekennzeichnet, daß man Usnea barbata L. nach Entstauben mit Äthanol unter Rückfluß mit einem Verhältnis von 1 : 8 bis 1 : 12 extrahiert, den Extrakt filtriert und die (+)-Usninsäure zur Kristallisation bringt, die Kristalle unter einem Druck von 2 · 10⁵ bis 3 · 10⁵ Pa oder im Vakuum von 2,7 · 10³ bis 13,3 · 10³ Pa filtriert, mit Äthanol wäscht und trocknet.