PL215848B1

PL215848B1 - Sposób otrzymywania czystego (+)-p-tujonu z materiału roślinnego

Info

Publication number: PL215848B1
Application number: PL390831A
Authority: PL
Inventors: Radoslaw Gnilka; Antoni Szumny; Czesław Wawrzeńczyk
Original assignee: Univ Przyrodniczy We Wroclawiu
Priority date: 2010-03-25
Filing date: 2010-03-25
Publication date: 2014-02-28
Also published as: PL390831A1

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób otrzymywania czystego (+)-p-tujonu z materiału roślinnego.

Sposób, według wynalazku, może znaleźć zastosowanie w przemyśle farmaceutycznym. Produkt, uzyskany sposobem według wynalazku, może być użyty jako synton w syntezach organicznych lub jako wzorzec chromatograficzny i sensoryczny. W przemyśle chemicznym może być użyty do produkcji środków ochrony roślin.

(+)-p-tujon jest monoterpenem, występującym m.in. w liściach różnych gatunków żywotników (Thuja), szałwi (Salvia) i wrotycza (Tanacetum). Można go otrzymać z olejków eterycznych wyżej wymienionych roślin, na drodze chromatografii kolumnowej olejków (Sirsoma i inni, J. Agric. Food Chem. 49, s. 1915-1921, 2001), bądź w reakcji olejku eterycznego z żywotnika olbrzymiego (Thuja plicata) z wodorosiarczanem (IV) sodu w obecności wodorowęglanu sodu (Hach V. i inni, Can. J. Chem., 59, s. 3163-3167, 1981). Ponadto można zsyntetyzować go chemicznie np. z tujenu (Ohloff, Tetrahedron, 22, s. 309-320, 1966). Techniki te wymagają użycia dużej ilości rozpuszczalników organicznych takich jak: eter etylenowy, heksan czy octan etylu, które jako odpad stanowią zagrożenie dla środowiska naturalnego, a więc wymagają specjalnych procedur utylizacji. Nie jest możliwy rozdział dwóch izomerów tujonu: a i β na drodze destylacji, ze względu na ich identyczną temperaturę wrzenia wynoszącą 200-201 °C przy 760 mm Hg.

(+)^-tujon wykorzystuje się m.in. do syntez chemicznych pyretroidów, związków o charakterze insektycydów (Kutney i inni, Can. J. Chem., 59, s. 3162-3167, 1981; Becalski i inni, Can. J. Chem., 66, s. 3108-3115, 1988), analogów hormonów juwenilnych (Kutney i inni, Can. J. Chem., 57, s. 3145-3153, 1979). Jest również kluczowym substratem w syntezie silnych antyfidantów: poligodialu, warburganalu i cynamodialu (Kutney i inni, Can. J. Chem., 68, s. 1698-1707, 1990). Zastosowany został także w syntezach glikozydów nasercowych z serii digitogenin (Kutney i inni, Can. J. Chem., 67, s. 580-589, 1988).

(+)^-tujon jest głównym związkiem aromatyzującym alkohole typu absynt ( Hołd i inni, Chem. Res. Toxicol. 14, s. 589-595, 2001). Jego użycie, w ilości 10 mg/alkoholu jest dozwolone w krajach Unii Europejskiej (http://ec.europa.eu/food/fs/sc/scf/out162_en.pdf).

Nie są znane doniesienia literaturowe, dotyczące sposobów otrzymywania czystego (+)-β-tujonu, na drodze destylacji z parą wodną a także bez użycia rozpuszczalników organicznych.

Wynalazek dotyczy sposobu otrzymywania czystego (+)-β-ϊυ)οηυ, o wzorze 1, z materiału roślinnego, który poddaje się destylacji z parą wodną, w celu uzyskania olejku eterycznego zawierającego mieszaninę tujonów, którą poddaje się izomeryzacji 5% roztworem NaOH w alkoholu.

Istota wynalazku polega na tym, że mieszaninę wytrząsa się do momentu wytrącenia się adduktu, który odsącza się i suszy, a następnie, hydrolizuje się poprzez destylację z parą wodną w środowisku obojętnym.

Korzystnie jest gdy izomeryzację prowadzi się w etanolowym albo metanolowym roztworze NaOH.

Korzystnie też jest gdy materiałem roślinnym jest żywotnik zachodni Thuja occidentalis i/lub żywotnik olbrzymi Thuja plicata.

Zaletą wynalazku jest otrzymanie czystego (+)^-tujonu, bez użycia rozpuszczalników organicznych, a otrzymany produkt cechuje się bardzo wysoką czystością, powyżej 99,8% według chromatografii gazowe) (GC).

Kolejną zaletą są warunki prowadzenia procesu, które nie zanieczyszczają środowiska.

Stałe fizyczne i spektroskopowe otrzymanego produktu są następujące:

Temperatura wrzenia: 201-202°C;

[a]D:+62.5; nD²⁰: 1.499;

¹³C NMR (151 MHz, CDCI3) δ: 218.55 (C-3); 45.39 (C-4); 41.71 (C-2);

32.62 (-CH(CH3)2); 27.40 (C-1); 24.61(C-5); 19.78 jeden z -CH(CH3)2);

19.70 (jeden z -CH(CH3)2), 14.69 (C-6); 12.48 (>C-CH3).

¹HNMR (600 MHz, CDCI3) δ: 2.71 (m, 1H, H-4); 2.56 (dt, J=18.2 i 2.2 Hz, 1H, jeden z CH2-2); 2.13 (d, J=18.2 Hz, 1H jeden z CH2-2); 1.45 (m, 1H, H-5); 1.44 (m, 1H, -CH(CH3)2); 1.05 (d, J=6.9 Hz, 3H,CH3-4); 1.01 i 0.93 (dwa d, J=6.9 Hz, 6H, -CH(CH3)2); 0.60 (m, 1H, jeden z H-6); -0.03 (dd, J=5.7 i 4.0 Hz, 1H, jeden z H-6).

EIMS (%): 152 [M+] (4.6); 108 (45); 96 (100); 80 (55); 66 (70); 42 (33).

Wynalazek jest bliżej określony w przykładach wykonania

PL 215 848 B1

P r z y k ł a d 1. Do kolby okrągłodennej o pojemności 2 L, w której znajduje się 400 g zmielonych liści żywotnika zachodniego Thuja occidentalis, dodaje się 500 mL wody i poddaje destylacji przy użyciu aparatu Derynga. Otrzymuje się 5 mL olejku, w którego składzie jest 70% mieszaniny izomerów a i β-tujonu (według GC-MS). Mieszaninę tą poddaje się izomeryzacji przy użyciu 3 mL 5% roztworu NaOH w etanolu, przez okres 30 minut. Uzyskuje się mieszaninę β i a tujonu, w stosunku 65% do 35% według GC-MS, do której następnie dodaje się 15 mL świeżo sporządzonego nasyconego roztworu wodorosiarczanu (IV) sodu i wytrząsa, w temperaturze pokojowej, przez okres 24 godzin. Powstały addukt odsącza się i pozostawia do wyschnięcia na powietrzu przez około 3 godziny. Suche kryształy dodaje się do kolby okrągłodennej o pojemności 250 mL z wodą w ilości 100 mL i destyluje przy użyciu aparatu Derynga.

Uzyskuje się w ten sposób 1,19 g (+)^-tujonu o czystości powyżej 98% według GC-MS. Wydajność w przeliczeniu na masę liści żywotnika zachodniego wynosi 0,298%) a w przeliczeniu na czysty olejek wydajność wynosi 26,1%).

P r z y k ł a d 2. Postępuje się jak w przykładzie 1, z tym, że w kolbie znajduje się 500 g zmielonych liści żywotnika olbrzymiego Thuja plicata. Otrzymuje się około 5,5 mL olejku, w którego składzie jest około 75% sumy izomerów a i β-tujonu (według GC-MS). Mieszaninę poddaje się izomeryzacji przy użyciu 4 mL 5% roztworu NaOH w etanolu przez okres 30 minut. Uzyskuje się mieszaninę β i a tujonu w stosunku 65% do 35% według GC-MS, do której następnie dodaje się 16,5 mL świeżo sporządzonego nasyconego roztworu wodorosiarczanu (IV) sodu i wytrząsa w temperaturze pokojowej przez okres 24 godzin. Powstały addukt odsącza się i pozostawia do wyschnięcia na powietrzu przez około 3 godziny. Suche kryształy dodaje się do kolby okrągłodennej o pojemności 250 mL z wodą w ilości 100 mL i destyluje przy użyciu aparatu Derynga. Uzyskuje się około 1,2 g (+)^-tujonu o czystości powyżej 98% według GC-MS. Wydajność w przeliczeniu na masę liści żywotnika zachodniego wynosi 0,24% a w przeliczeniu na czysty olejek wydajność wynosi 24%.

P r z y k ł a d 3. Do kolby okrągłodennej o pojemności 2 L, w której znajduje się 500 g zmielonych liści żywotnika olbrzymiego Thuja plicata, dodaje się 500 mL wody i poddaje destylacji przy użyciu aparatu Derynga. Otrzymany olejek w ilości 5 mL, w którego składzie jest około 75% sumy izomerów a i β tujonu (według GC-MS), poddaje się izomeryzacji przy użyciu około 3 mL 5% metanolowego roztworu NaOH przez okres 30 minut. Uzyskuje się mieszaninę β i a tujonu w stosunku 60% do 40% według GC-MS, do której następnie dodaje się 20 mL świeżo sporządzonego nasyconego roztworu wodorosiarczanu (IV) sodu i wytrząsa w temperaturze pokojowej przez okres 24 godzin. Powstały addukt odsącza się i pozostawia do wyschnięcia na powietrzu przez około 3 godziny. Suche kryształy dodaje się do kolby okrągłodennej o pojemności 250 mL z wodą w ilości 100 mL i destyluje przy użyciu aparatu Derynga. Uzyskuje się około 1,17 g (+)^-tujonu o czystości powyżej 98% według GC-MS. Wydajność w przeliczeniu na masę liści żywotnika zachodniego wynosi 0,234%) a w przeliczeniu na czysty olejek wydajność wynosi 25,7%.

Claims

1. Sposób otrzymywania czystego (+)^-tujonu z materiału roślinnego, który poddaje się destylacji z parą wodną, w celu uzyskania olejku eterycznego zawierającego mieszaninę tujonów, którą poddaje się izomeryzacji 5% roztworem NaOH w alkoholu i do tak zizomeryzowanych tujonów dodaje się nasycony roztwór wodorosiarczanu (IV) sodu i pozostawia się w temperaturze pokojowej, znamienny tym, że mieszaninę wytrząsa się do momentu wytrącenia się adduktu, który odsącza się i suszy, a następnie, hydrolizuje się poprzez destylację z parą wodną w środowisku obojętnym.

2. Sposób, według zastrz. 1, znamienny tym, że izomeryzację prowadzi się w etanolowym albo metanolowym roztworze NaOH.

3. Sposób, według zastrz. 1, znamienny tym, że materiałem roślinnym jest żywotnik zachodni Thuja occidentalis i/lub żywotnik olbrzymi Thuja plicata.