Verfahren zur Reinigung von rohem Hecogenin Hecogenin ist ein Steroid, das aus verschiedenen pflanzlichen Materialien, insbesondere aus Sisal, er halten werden kann. Dieses Steroid ist ein nützliches Ausgangsmaterial für die synthetische Herstellung verschiedener Steroide, insbesondere von Cortison und verwandter Verbindungen. Die Herstellung von Heco- genin in grossen Mengen und im wesentlichen in reiner Form ist daher von grosser Wichtigkeit, war aber bisher mit Schwierigkeiten verbunden.
Das Hecogenin kommt in Pflanzensaft in Form des entsprechenden Saponins vor. Es ist daher zunächst notwendig, die glykosidische Bindung des Saponins zu hydrolysieren. Dies kann auf verschiedene Art er folgen, z. B. indem der Pflanzensaft autolysieren ge lassen und der erhaltene Schlamm mit Säure hydro- lysiert wird.
Das Produkt der Hydrolyse des natürlich vor kommenden Stoffes ist gefärbt und enthält neben dem gewünschten Hecogenin viele Verunreinigungen, wie andere Steroide, Wachse, Gummi und andere Stoffe.
Die vorliegende Erfindung betrifft nun ein Ver fahren zur Reinigung von rohem Hecogenin, wie es insbesondere bei der Hydrolyse der entsprechenden natürlich vorkommenden Pflanzensaponine anfällt. Das rohe, direkt aus der Hydrolyse stammende Heco- genin enthält bis zu 30%, im allgemeinen zwischen 5-25 /o Hecogenin. Das vorliegende Verfahren kann direkt auf das rohe, aus der Hydrolyse des Saponin- materials stammende Hecogenin angewandt werden. Es kann aber auch auf Rohmaterial, das bereits einer teilweisen Reinigung unterworfen wurde, angewendet werden.
Es war bereits vorgeschlagen worden, zur Extrak tion und Reinigung von Hecogenin aus rohem Heco- genin heisse Lösungsmittel, vorzugsweise gewisse Kohlenwasserstoffe zu verwenden, wobei zweckmässig zuerst eine Extraktion mit kalten Kohlenwasserstoffen vorgenommen wird, um die Wachse zu extrahieren. Obwohl man nach diesem Verfahren zufriedenstellend arbeiten kann, ist eine Verbesserung von zwei Gesichts punkten aus wünschenswert.
Zunächst ist die Löslich keit des Hecogenins in den vorgeschlagenen Lösungs mitteln, insbesondere in heissen Kohlenwasserstoffen, im allgemeinen niedrig, so dass grosse Mengen der artiger Lösungsmittel benötigt werden, was beim Handhaben mit Schwierigkeiten verbunden ist. Ein weiterer Nachteil ist der, dass einige rohe Hecogenin- rückstände in Form eines wachsartigen komprimier ten Kuchens vorliegen, der schwer in zufrieden stellender Weise zu pulverisieren ist. Zur Erreichung guter Resultate sollte die Lösungsmittelextraktion jedoch mit in fein verteiltem Zustand vorliegendem Material durchgeführt werden.
Es wurde nun gefunden, dass, wenn rohes Heco- genin in einem Alkohol mit 1-5 Kohlenstoffatomen (im folgenden als niedriger Alkohol bezeichnet) ge löst und dann das Hecogenin aus einer Lösung aus einem solchen Alkohol auskristallisieren gelassen wird, ein unerwartet hoher Reinheitsgrad erreicht wird. Als niedrige Alkohole werden vorzugsweise Äthanol und Methanol verwendet.
Das Verfahren kann auf verschiedene Weise aus geführt werden, wobei immer eine Kristallisation aus einem niederen Alkohol erfolgt. Mit der Kristallisation können andere Massnahmen kombiniert werden, die ebenfalls zu einer Qualitätsverbesserung des Materials führen. So kann das Rohmaterial vor oder nach der Kristallisation aus Alkohol mit kalten Kohlenwasser- stoffen zwecks Entfernung der Wachse extrahiert wer den. Die Lösung des Rohmaterials kann auch mit Holz kohle behandelt werden.
Wie oben erwähnt, sind die rohen Rückstände, die noch Wachse enthalten, ins- besondere die Rückstände, die direkt von der Hydro lyse des natürlich vorkommenden Saponinmaterials stammen, äusserst schwierig zu pulverisieren und daher mit vielen Lösungsmitteln schwierig zu extrahieren. Die Verwendung eines niedrigen Alkohols für die Extraktion des rohen Hecogenins hat den Vorteil, dass sich der feste Stoff schnell im Lösungsmittel dispergiert, das Hecogenin in Lösung geht und sich eine Suspension bildet, die leicht abgetrennt werden kann.
Selbst wenn wachsige Rohmaterialien, die sich der Pulverisierung stark widersetzen, benutzt werden, verwandelt der Alkohol sie schnell in feines Pulver, das sich sogleich im Lösungsmittel dispergiert.
Die Löslichkeit des Hecogenins in niedrigen Alko holen ist verhältnismässig hoch, so dass kleinere Mengen benötigt werden als z. B. bei Verwendung von Kohlenwasserstoffen.
Das Verfahren kann beispielsweise so durchgeführt werden, dass man das rohe Hecogenin mit dem nied rigen Alkohol extrahiert, die ungelösten Verunreini gungen aus der Lösung abtrennt und das Hecogenin dann direkt aus dieser Lösung auskristallisieren lässt.
Anderseits kann man auch die so erhaltene Heco- geninlösung zur Trockne eindampfen und die Aus kristallisation aus alkoholischer Lösung erst später vornehmen.
Das entweder durch Kristallisation oder durch Verdampfung zur Trockne erhaltene feste Material kann mit Vorteil darauf mit kalten Kohlenwasserstoffen, insbesondere aliphatischen Kohlenwasserstoffen, wie Leichtpetroleum, extrahiert werden. Dadurch werden die Wachse entfernt. Es ist auch möglich, das rohe Hecogenin mit kalten Kohlenwasserstoffen vor der Alkoholextraktion zu behandeln, jedoch ergeben sich in diesem Fall die oben angegebenen Schwierigkeiten.
Nach Extraktion des rohen Hecogenins mit einem niedrigen Alkohol, Eindampfen zur Trockne und Extraktion mit kalten Kohlenwasserstoffen wird nun zweckmässig die Kristallisation aus alkoholischer Lösung vorgenommen. Diese Massnahme kann dann unterlassen werden, wenn das Hecogenin bereits nach der ersten Alkoholextraktion auskristallisieren ge lassen wurde (d. h. also, wenn die Alkohollösung nicht einfach zur Trockne eingedampft wurde). Im all gemeinen werden jedoch bessere Resultate erzielt, wenn eine Umkristallisation aus Alkohol in dieser Stufe vorgenommen wird, selbst dann, wenn die erste Alkoholextraktion direkt vor einer Auskristallisation gefolgt war.
Bei dieser zweiten Behandlung mit Alkohol kann natürlich ebenfalls eine Behandlung mit Holz kohle erfolgen, obwohl dies nicht notwendig ist, wenn bei der ersten Alkoholextraktion eine solche durch geführt wurde.
Das erfindungsgemässe Verfahren kann im ein zelnen beispielsweise folgendermassen durchgeführt werden: Die rohen Hecogeninrückstände werden mit dem niedrigen Alkohol als Lösungsmittel entweder in der Wärme oder in der Kälte extrahiert, doch muss darauf geachtet werden, dass genug Lösungsmittel vorhanden ist, um alles Hecogenin aufzulösen. Vorzugsweise wird die Extraktion in der Wärme ausgeführt, insbeson dere beim Siedepunkt des Lösungsmittels, und Metha nol als Lösungsmittel verwendet.
Als zweckmässige Lösungsmittelmenge haben sich ungefähr 90 Vol. Methanol, bezogen auf das Gesamtgewicht des Iso- Sapogenins, erwiesen. Die Menge Iso-Sapogenin in den rohen Rückständen kann natürlich durch vor herige Extraktion in kleinem Massstab festgestellt wer den. Die feinen Rückstände werden vorzugsweise mit dem extrahierenden Lösungsmittel gründlich gerührt, wodurch die gründliche Dispergierung des festen Stoffes in der Flüssigkeit und die grösstmögliche Ex traktion des Hecogenins in der Lösung gewährleistet wird.
Die in der so erhaltenen Suspension enthaltenen festen Stoffe können leicht abgetrennt werden, z. B. in dem die Suspension absitzen gelassen und die über stehende Flüssigkeit dekantiert wird, durch Zentri fugieren oder Filtrieren, insbesondere in einer Filter presse. Die Abtrennung des festen Stoffes aus der Flüssigkeit kann in der Wärme oder in der Kälte stattfinden, vorausgesetzt, dass, wenn die Extraktion der rohen Rückstände in der Wärme durchgeführt wird, genügend Lösungsmittel verwendet wird, um das Ausscheiden von Hecogenin aus der Lösung beim Kühlen vor der Abtrennung der festen Stoffe zu ver meiden.
Es ist vorzuziehen, den alkoholischen Extrakt in dieser Stufe mit entfärbender Holzkohle zu behandeln, da dadurch die Farbe des Extrakts wesentlich ver bessert wird und die folgenden Operationen leichter durchgeführt werden können. Die Behandlung mit Holzkohle erfolgt vorzugsweise in der Wärme, vor teilhafterweise zur gleichen Zeit wie die eigentliche Extraktion der rohen Rückstände, da dann die Holz kohle gleichzeitig mit den verbleibenden festen Stoffen aus der Extraktionslösung entfernt werden kann. Die zu verwendende Holzkohlenmenge wird am besten durch einen Vorversuch festgestellt, jedoch wird im allgemeinen eine der Iso-Sapogeninmenge entspre chende Holzkohlenmenge verwendet.
Der erhaltene, von festen Stoffen freie alkoholische Extrakt enthält neben Hecogenin andere Iso-Sapo- genine in Lösung, ferner wachsartige Stoffe und andere Verunreinigungen, und muss daher in der Regel noch weiter gereinigt werden. Eine erhebliche Reinigung wird jedoch bereits durch die Alkoholextraktion er zielt. Solche Extrakte weisen, insbesondere wenn ent färbende Holzkohle benutzt wird, nur eine verhältnis mässig geringe Färbung auf.
Dann kann der alkoholische Extrakt konzentriert werden. Dies z. B. durch Verdampfung in der Wärme, so dass dann das Hecogenin auskristallisiert. Bei Ver wendung von 90 Vol. Methanol zur Extraktion ist es zweckmässig, den Extrakt auf ungefähr ein Viertel einzudampfen, worauf das Hecogenin beim Kühlen auskristallisiert und z. B. durch Filtration abgetrennt werden kann, während weitere Hecogeninmengen in üblicher Weise aus den Mutterlaugen erhalten werden können. Der alkoholische Extrakt kann aber, wie gesagt, auch zur Trockne eingedampft werden.
Sodann werden zweckmässig die wachsartigen Ver unreinigungen entfernt. Dies kann zweckmässig durch Extraktion der festen Stoffe mit kalten Kohlenwasser stoffen, insbesondere aliphatischen Kohlenwasser stoffen, erfolgen. Für diesen Schritt haben sich Leicht petroleumfraktionen als geeignet erwiesen, wobei die Fraktion zwischen 100 und 120 C sieden soll. Die Extraktion wird vorzugsweise durch Rühren des festen Stoffes mit dem Lösungsmittel in der Kälte ausgeführt, wobei die Lösungsmittelmenge gering ge halten werden soll, d. h. sie soll gerade zur Extraktion der wachsartigen Verunreinigungen ausreichen. Das Lösungsmittel kann dann z.
B. durch Filtration ent fernt und das zurückbleibende rohe Hecogenin mit weiteren Lösungsmittelmengen gewaschen werden. Es sei betont, dass, wenn in der vorhergehenden Ver fahrensstufe das Hecogenin auskristallisieren gelassen und nicht der alkoholische Extrakt zur Trockne ein gedampft wurde, das Auslaugen mit und die Filtration von den Kohlenwasserstoffen leichter ist.
Das aus der kalten Extraktion mit Kohlenwasser stoffen erhaltene Material weist je nach der Herkunft des ursprünglichen rohen Hecogenins verschiedene Reinheitsgrade auf, aber im allgemeinen enthalten solche Materialien 50-85% Hecogenin. Eine weitere Reinigung, die gewöhnlich dann erwünscht ist, wenn die Reinheit weniger als 80% beträgt, kann durch Umkristallisation aus einem niedrigen Alkohol, wie Methanol, vorzugsweise in Gegenwart einer kleinen Menge, zweckmässigerweise 5-25 ö, entfärbender Holzkohle, erreicht werden. Das so erhaltene um kristallisierte Material hat im allgemeinen eine Rein heit von 60-100%.
Bei der Synthese anderer Steroide, wie von Cortison und der Sexualhormone, ist es zweckmässig, als Aus gangsmaterial einen Hecogeninester, vor allem das Acetat, zu verwenden. Es zeigte sich, dass durch die Acylierung des Hecogenins oft eine weitere Reinigung erreicht wird.
<I>Beispiel 1</I> 14 kg Tanganyika-Sisalrückstände werden mit 225 Litern Methylalkohol am Rückfluss 1t/2 Stunden lang gerührt. Nach Absetzenlassen der suspendierten festen Stoffe wird der klare methanolische Extrakt dekantiert. Die zurückbleibenden festen Stoffe werden mit 225 Litern frischem Methanol nochmals eine Stunde lang am Rückfluss gerührt. Nach Absetzen lassen der suspendierten festen Stoffe wird der Metha- nolextrakt nochmals dekantiert und die vereinigten Extrakte zur Trockne eingedampft. Die letzten Spuren Methanol werden unter vermindertem Druck ent fernt.
Der viskose Rückstand wird mit 18 Liter Benzin vom Siedepunkt 100-120 C gerührt und filtriert. Der Kuchen wird mit 6 Liter Benzin gewaschen und bei 80 C ofengetrocknet. Die 4,3 kg blassgrünes rohes Hecogenin werden am Rückfluss mit 73 Litern Methyl alkohol, 1,1 kg Holzkohle und 0,5 kg Kieselgur zwei Stunden lang erhitzt. Die Mischung wird durch ein Filter aus rostfreiem Stahl filtriert, der Rückstand mit 6 Litern Methylalkohol gewaschen und das Filtrat und die Waschflüssigkeiten abkühlen gelassen.
Am folgenden Tag wird das ausgefallene kristalline Heco- genin abfiltriert, mit 4 Litern Methanol gewaschen und bei 80 C in einem Ofen getrocknet, wobei man 1,76 kg weissen festen Stoff erhält. Aus den Mutter laugen werden nach Eindampfung auf ein Viertel des Volumens weitere 0,5 kg festen Stoffes erhalten. <I>Beispiel 2</I> 15 kg Jamaica-Sisalrückstände werden mit 280 Litern Methanol am Rückfluss eine Stunde lang ge rührt. Die Mischung wird auf Raumtemperatur ab gekühlt, durch eine Filterpresse filtriert und der Filterkuchen mit 22 Litern Methanol gewaschen.
Das vereinigte Filtrat und Waschflüssigkeit wird mit 2,25 kg Holzkohle und 1,6 kg Kieselgur eine halbe Stunde lang am Rückfluss erhitzt, das Gemisch auf Raum temperatur abgekühlt und durch eine Filterpresse filtriert. Der Kuchen wird dann mit 22 Litern Metha nol gewaschen. Das Filtrat und die Waschflüssigkeiten werden vereinigt, auf 70 Liter konzentriert und ab kühlen gelassen. Das kristallisierte Produkt wird filtriert, mit 6 Litern Methanol gewaschen und bei 80 C im Ofen getrocknet, wobei man 2,26 kg erhält. Die Mutterlaugen werden auf 6 Liter konzentriert und abkühlen gelassen. Das kristallisierte Produkt wird filtriert, gzwaschen und bei 80 C getrocknet und er gibt weitere 0,89 kg.
2,94 kg des erhaltenen, teilweise gereinigten Heco- genins werden aus 38 Liter Methylalkohol mit 0,29 kg Holzkohle (18%) wie im Beispiel 1 umkristallisiert. Es wird eine erste Fraktion von 1,57 kg und eine zweite Fraktion von 0,49 kg erhalten.
<I>Beispiel 3</I> 25 kg Tanganyika-Sisalrückstände werden mit 270 Litern Methanol und 3 kg Holzkohle am Rückfluss eine Stunde lang gerührt. Dann wird das Gemisch durch eine Filterpresse heiss filtriert. Den Filterkuchen wäscht man mit 22 Litern Methanol; Filtrat und Waschflüssigkeit werden vereinigt und auf ungefähr 50 Liter eingedampft und über Nacht abkühlen ge lassen. Der kristallisierte feste Stoff wird abfiltriert und mit 5 Litern Methanol gewaschen. Der Filter kuchen wird mit 15 Litern Benzin vom Siedepunkt 100-120 C aufgeschlämmt und filtriert, der Kuchen mit 5 Litern Benzin gewaschen und bei 80 C ge trocknet.
Man erhält 4,82 kg lederfarbiges rohes Hecogenin.
Dann werden die Mutterlaugen auf 7 Liter kon zentriert und abkühlen gelassen. Man filtriert das kristalline Produkt ab und wäscht es mit 2 Litern Methanol. Der Filterkuchen wird mit 1 Liter Benzin vom Siedeintervall 100-120 C gerührt, filtriert, mit 200 cm3 Benzin gewaschen und bei 80 C getrocknet. Man erhält so 0,26 kg.
Dann wird das Hecogenin durch LJmkristallisieren aus Methanol weiter gereinigt.