Isolierung und Charakterisierung von Naturstoffen

183 Pages·2005·2.95 MB·German

Egon Stahl • Werner Schild
Isolierung und
Charakterisierung von Naturstoffen
Isolierung und Charakterisierung
von Naturstoffen
Von
Egon Stahl und Werner Schild
26 Abbildungen
2 Tabellen
53 Formeln
53 Spektren
SCANNED Bγ MEPHISTO
Gustav Fischer Verlag • Stuttgart • New York • 1986
Anschriften der Verfasser:
Professor Dr. Dr. h. c. mult. Egon Stahl
Friedrich-Ebert-Straße 29, 6930 Eberbach/Neckar
Dr. Werner Schild
Universität des Saarlandes, Fachrichtung 14.4
- Pharmakognosie und Analytische Phytochemie
6600 Saarbrücken 11
CIP-Kurztitelaufnahme der Deutschen Bibliothek
Stahl, Egon:
Isolierung und Charakterisierung von Naturstoffen /
von Egon Stahl u. Werner Schild. -
Stuttgart ; New York : Fischer, 1986.
ISBN 3-437-30511-5
NE: Schild, Werner:
© Gustav Fischer Verlag • Stuttgart • New York • 1986
Wollgrasweg 49 • 7000 Stuttgart 70 (Hohenheim)
Das Werk einschließlich aller seiner Teile ist urheberrechtlich geschützt.
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Das gilt insbesondere für Vervielfältigungen, Übersetzungen, Mikroverfilmungen
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Satz: Fotosatz Jovanovic, Neuhaus-Vornbach
Druck und Einband: Passavia-Druckerei, Passau
Printed in Germany
ISBN 3-437-30511-5
Vorwort
Sowohl in den Bereichen der Chemie, der Biochemie und der Pharmazie als auch in denen der
Biologie und der Biotechnologie gehört das Isolieren von Reinsubstanzen aus den entsprechen-
den Biomassen zum Handwerkszeug. Es ist daher zweckmäßig, die Grundkenntnisse anhand
ausgewählter Beispiele bereits während des Studiums zu erwerben. Hinzu kommt, daß Natur-
stoffisolierungen einen anschaulichen, praktischen Einblick in die Verfahrenstechniken geben
und zu einer Wertschätzung derartiger Produkte führen.
Aus der großen Zahl an Möglichkeiten wurden nur solche Stoffe ausgewählt, die von prakti-
schem Interesse sind und deren Gewinnung in ihrem Schwierigkeitsgrad, Aufwand und Zeit-
bedarf in einem Praktikum realisierbar sind. Von der nachstehenden Auswahl kann ein Anfän-
ger zwei bis drei Isolierungen pro Woche ausführen. Man findet jeweils eine oder mehrere
erprobte Isolierungsvorschriften aus den verschiedenen Naturstoffgruppen. Ferner wurde Wert
darauf gelegt, die verschiedenartigen Isolierungstechniken zu zeigen und neben Beispielen aus
dem Pflanzenreich auch solche aus der Tierwelt auszuwählen.
Da zur Zeit kein deutschsprachiges Werk über Naturstoffisolierungen vorliegt, glauben wir,
mit dieser Sammlung von mehrfach erprobten Vorschriften zur Isolierung und Charakterisie-
rung eine Lücke schließen zu können. Für weitere Anregungen und Verbesserungsvorschläge
sind wir dankbar.
Saarbrücken, im Winter 1985 Egon Stahl und Werner Schild
Inhalt
1 Methoden 1
1.1 Extraktionsverfahren 3
Mazeration 4
Digestion 4
Perkolation 4
Soxhlet-Extraktion 5
Extraktion mit flüssigen oder überkritischen Gasen 5
Verteilungsverfahren 6
Schonendes Einengen der Extraktionsflüssigkeiten 7
1.2 Chromatographie, allgemein 8
Die Verfahrensarten 8
A. Adsorptionsverfahren 9
B. Verteilungsverfahren 11
C. Austauschverfahren 11
1.2.1 Flüssigkeitschromatographie in gepackter Säule 11
Auswahl der Trennsäule 12
Füllen des Trennrohrs 12
Probenaufgabe 13
Elutionsvorgang 13
Auffangen des Eluats 13
Nachweis der Trennung im Eluat 14
1.2.2 Weitere Chromatographie-Verfahren 15
Hochdruck-Flüssigkeits-Chromatographie 15
Weiterführende Literatur 15
Gaschromatographie 16
Weiterführende Literatur 16
1.2.3 Dünnschicht-Chromatographie 17
Definition und Prinzip der DC 17
Standardbedingungen 18
A. Stationäre Phase (Schicht) 18
Herstellung von DC-Schichten 18
Imprägnierung der Schicht 20
Industriell vorgefertigte Schichten 20
B. Mobile Phase (Fließmittel) 21
C. Kammer, Sättigung, Füllhöhe 21
D. Start und Auftragemenge 22
E. Entwicklung 23
F. Vergleichslösung (Test- oder Standardgemisch) 23
G. Untersuchungslösung (Herstellung ausgehend von der Droge) 23
H. Nachweis der getrennten Substanzen 23
UV-Lampen zur Fluoreszenzanregung 24
Sichtbarmachung durch Aufsprühen von Reagentien 25
I. Auswertung und Dokumentation der Chromatogramme 26
R-Werte in der DC 26
f
Visuelle Auswertung 27
Dokumentation 27
Weiterführende Literatur 27
VIII • Inhalt
1.3 TAS-Verfahren und Mikrosublimation 28
A. Prinzip des TAS-Verfahrens 28
B. Geräte zum TAS-Verfahren 28
C. Weitere Fülltechniken und Treibmittel 30
D. Notwendige Angaben für das TAS-Verfahren 32
1.4 Spektroskopische Methoden auf der Grundlage elektromagnetischer Strahlung . . 32
A. Spektroskopie im sichtbaren und im UV-Bereich 32
B. Infrarot-Spektroskopie 34
Instrumentation und Meßmethodik 35
Mikrotechnik 36
Literatur zur Spektroskopie 37
2 Isolierung und Kennzeichnung von Naturstoffen 39
Allgemeines 41
Zur Stoffauswahl 41
Zur Organisation (Zielvorstellung) 41
Literatur 42
2.1 Isolierung von Aescin aus geschälten Roßkastaniensamen 42
2.2 und 2.3 Isolierung von Aesculin und Fraxin aus Roßkastanienrinde 45
2.4 Isolierung von Aleuritinsäure aus Schellack (Lacca) 49
2.5 Isolierung von Amygdalin aus bitteren Mandeln 51
2.6 und 2.7 Isolierung von Anethol und Fenchon aus Fenchelfrüchten 54
2.8 Isolierung von L-Arabinose aus Arabischem Gummi 57
2.9 Isolierung von Arbutin aus Bärentraubenblättern 59
2.10 Isolierung von Barbaloin (Aloin A) aus Kap-Aloe 63
2.11 Isolierung von Capsanthin aus Edelsüß-Paprika 65
2.12 Isolierung von Carminsäure aus Cochenille 68
2.13 Isolierung von (S)-( + )-Carvon aus Kümmelfrüchten 71
2.14 Isolierung von Cnicin aus Kardobenediktenkraut 73
2.15 Isolierung von Coffein aus schwarzem Tee 76
2.16 Isolierung von Colchicin aus Herbstzeitlosensamen 78
2.17 Isolierung von Cubebin aus Kubebenpfeffer 81
2.18 Isolierung von Didrovaltrat aus pakistanischen Baldrianwurzeln 84
2.19 Isolierung von L-Ephedrin (als Hydrochlorid) aus Ephedrakraut 87
2.20 Isolierung von Eugenol aus Gewürznelken 90
2.21 Isolierung von Fumarprotocetrarsäure aus isländischem Moos 92
2.22 Isolierung von Gallusgerbstoff (Tannin) aus Galläpfeln 95
2.23 Isolierung von Gelatine aus Schweineschwarte 97
2.24 Isolierung von 18 ß-Glycyrrhetinsäure aus geschälter Süßholzwurzel 99
2.25 Isolierung von Hesperidin aus Orangenschalen 102
2.26 Isolierung von L-Hyoscyamin aus Belladonna-Blättern 104
2.27 Isolierung von Inulin aus Zichorienwurzel 107
2.28 und 2.29 Isolierung von Khellin und Visnagin aus Ammi visnaga-Früchten . . . .110
2.20 Isolierung von Khellinin (= Khellolglucosid) aus Ammi visnaga-Früchten . . . .114
2.31 und 2.32 Isolierung von Linalool und Linalylacetat aus Lavendelblüten 116
2.33 Isolierung von Liquiritin aus geschälter Süßholzwurzel 120
2.34 Isolierung von Malvinchlorid aus wilden Malvenblüten 122
2.35 Isolierung von Matricin aus Kamillenblüten 124
2.36 Isolierung von Myristicin oder Apiol oder Allyltetramethoxybenzol
aus Petersilienfrüchten 127
Inhalt • IX
2.37 und 2.38 Isolierung von Oleanolsäure und Crataegolsäure
(= 2oc-Hydroxyoleanolsäure) aus Gewürznelken . . 131
2.39 Isolierung von Onocol (oc-Onocerin) aus Hauhechelwurzel 135
2.40 Isolierung von Ouabain (g-Strophanthin) aus Strophanthus gratus-Samen . . .. 137
2.41 Isolierung von Paeoniflorin aus Pfingstrosenwurzel 139
2.42 Isolierung von Pepsin aus Schweinemagen 141
2.43 Isolierung von Piperin aus schwarzem Pfeffer 143
2.44 Isolierung von Rosmarinsäure aus Melissenblättern 145
2.45 Isolierung von Rutin aus Weinrautenkraut (Rutae herba) 148
2.46 Isolierung von oc-Santonin aus Zitwerblüten 151
2.47 Isolierung von Sinaibin aus weißem Senf 153
2.48 Isolierung von ß-Sitosterin (Sitosterol) aus Maiskeimöl 156
2.49 Isolierung von Spiraeosid aus Blüten der Spierstaude 159
2.50 und 2.51 Isolierung von Strychnin und Brucin aus Strychnos-Samen 161
2.52 Isolierung von Trimyristin aus Muskatnuß 165
2.53 Isolierung von Xanthorrhizol aus javanischer Gelbwurz 167
3 Reagenzien-Verzeichnis 171
4 Sachregister 177
Methoden
1 Methoden
1.1 Extraktions verfahren
Um aus einer «Biomasse» die niedermolekularen Inhaltsstoffe zu gewinnen, trennt man sie zu-
meist durch eine Lösungsmittel-Extraktion vom polymeren Trägermaterial (Zellulose, Lignin
etc.) ab. Die Auswahl des Lösungsmittels richtet sich nach der Polarität der zu extrahierenden
Stoffgruppe. Man kann entweder fraktioniert extrahieren und folgt dann der «Eluotropen
Reihe» (Tab. 1, S. 10) oder man strebt eine «Total-Extraktion» der löslichen Inhaltsstoffe an,
wie dies z.B. bei der Herstellung von Tinkturen und Extrakten geschieht.
Sowohl bei der Herstellung der «Untersuchungslösungen zur DC» als auch bei den Wertbestim-
mungsverfahren von Inhaltsstoffen bedient man sich geeigneter Extraktionsverfahren, aber
insbesondere bei den Isolierungsvorschriften (Teil 2) sind diese unumgänglich.
In all diesen Fällen können verschiedenartige Arbeitstechniken verwendet werden:
Mazeration
Digestion
Perkolation
Soxhlet-Extraktion
Perforation.
Eine Sonderstellung nimmt die Extraktion mit flüssigen oder mit überkritischen Gasen ein. -
Betrachtet man die Extraktionsverfahren als eine «Fest-Flüssig-Verteilung», dann gelten einige,
für alle Verfahren beachtenswerte Gesetzmäßigkeiten, die nachstehend in der einfachsten Form
zusammengefaßt sind.
a) ---Ä--=
Abb. 1: a) symbolische Darstellung der unterschiedlich langen Diffusionswege aus einem Drogenteilchen;
b) symbolische Darstellung des sich ausbildenden Konzentrationsprofils der herausdiffundierten Inhalts-
stoffe um ein Drogenteilchen.
1. Die gelösten Stoffe gelangen aus dem «Festkörper», sprich: Drogenteilchen, durch Diffusion
in das Menstruum. Die Diffusionsvorgänge verlaufen langsam, und die Wegstrecke ist daher
ein zeitbestimmender Faktor (Abb. la). Aus diesem Grund ist die Beachtung der Korngröße
(in μm) des Extraktionsmaterials wichtig, die bei den Vorschriften in Klammern angegeben
ist.
2. Bei einer einfachen Mazeration kann sich lediglich ein Gleichgewicht der Inhaltsstoffe im
Lösungsmittel und in dem Drogenmaterial einstellen. Deshalb führt nur eine Mehrfach-
Extraktion mit jeweils frischem Lösungsmittel zu einer «erschöpfenden» Extraktion (OST-