DE1040543B - Verfahren zur Reinigung eines rohen, durch Hydrolyse von natuerlichem saponinhaltigenMaterial erhaltenen sapogeninhaltigen Materials - Google Patents

Description

• Verfahren zur Reinigung eines rohen, durch Hydrolyse von natürlichem saponinhaltigen Material erhaltenen sapogeninhaltigen Materials Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Extraktion und Reinigung von Sapogeninen.
• Sapogenine sind Stoffe mit Steroidstruktur, die für die Herstellung verschiedener Steroide von wirtschaftlicher Bedeutung sind und durch Hydrolyse von in der Natur vorkommenden, im Saft vieler Pflanzen enthaltenen Saponinen erhalten werden. Insbesondere das Sapogenin Hecogenin, das beispielsweise aus Sisal gewonnen werden kann, wurde bereits als Ausgangsstoff für die Synthese von Cortison und verwandten Steroidverbindungen mit nebennierenrindenhormonähnlicher Wirkung vorgeschlagen. Die Erzeugung von Sapogeninen im großen und in reiner oder praktisch reiner Form ist daher von beträchtlicher Bedeutung.
• Die Extraktion und Reinigung von Sapogeninen bereitet gewisse Schwierigkeiten. Die natürlich vorkommenden Saponine, aus denen die Sapogenine gewonnen werden, sind Glycoside und in der aus den Naturstoffen erhaltenen Form gewöhnlich mit Wachsen, anderen Steroidverbindungen und verschiedenartigen gefärbten Begleitstoffen verunreinigt.
• Bei der Extraktion und Reinigung von Sapogeninen müssen die glycosidischen Bindungen der Saponine hydrolytisch gespalten werden. So wird beispielsweise bei einem Verfahren zur Durchführung dieser Hydrolyse der durch Auspressen eines geeigneten Pflanzenmaterials (z. B. Sisal im Fall von Hecogenin) erhaltene Saft mehrere Tage stehengelassen, wobei er eine Autolyse erfährt und ein Schlamm abgesetzt wird. Danach wird die überstehende Flüssigkeit abdekantiert und verworfen. Der zurückbleibende Schlamm wird dann zur Vervollständigung der hydrolytischen Spaltung der Glycosidbindungen mit Säure, z. B. Schwefelsäure oder Salzsäure, in einer oder mehreren Stufen erhitzt. Diese Behandlung wird zweckmäßigerweise in dem Land durchgeführt, wo die Sisalpflanzen oder andere geeignete Pflanzenmaterialien angebaut werden. Um das säurebehandelte Material in für den Transport geeignete Form zu bringen, muß die Säure durch Filtrieren entfernt werden, woran sich dann entweder ein gründliches Waschen oder eine einfache Neutralisation mit einer Base, wie Natriumcarbonat, anschließt. Nach Entfernung der Säure wird das Produkt getrocknet, wobei ein Material erhalten wird, das im folgenden als »Trockenschlamm« bezeichnet werden soll und das, falls es aus Sisal stammt, gewöhnlich 5 bis 301% Hecogenin enthält, was von der jeweiligen Sisalquelle abhängt. Der Trockenschlamm wird dann weiter gereinigt. So wird beispielsweise bei einem Verfahren aus Sisal gewonnener Trockenschlamm mit Aktivkohle vermischt und mit siedendem Methanol extrahiert. Der Methanolextrakt wird durch Filtrieren von dem ungelösten Schlamm und der Kohle abgetrennt, auf ein kleineres Volumen eingeengt und abgekühlt, worauf rohes Hecogenin auskristallisiert, das abfiltriert, in geeigneter Weise gewaschen und getrocknet wird. Das rohe kristalline Heeogenin kann dann weitergereinigt und weiterverarbeitet werden, wie dies beispielsweise in der Patentanmeldung G 19024 IV b / 12 o beschrieben ist.
• Ziel der Erfindung ist ein neues Verfahren zur Behandlung von sapogeninhaltigem Material, das' durch Hydrolyse von Saponinen gewonnen wurde und insbesondere von solchem Material, das durch saure Hydrolyse gewonnen wurde, der gegebenenfalls eine enzymatische Hydrolyse, z. B. eine Autolyse, vorausgegangen war, unter Erzielung einer beträchtlichen Reinigung ohne unzulässige Ausbeuteverluste. Es ist ein besonderes Ziel der Erfindung, eine praktisch vollständige Entfernung gefärbter Verunrein*igungen aus dem obenerwähnten Trockenschlamm durch ein Verfahren zu erreichen, das wirtschaftlicher und wirksamer als die Entfärbung mit Aktivkohle ist.
• Die Erfindung beruht auf der Beobachtung, daß beim Erhitzen des rohen sapogeninhaltigen, durch Hydrolyse von saponinhaltigem Material gewonnenem Material mit Alkali ein beträchtlicher Anteil der vorhandenen Verunreinigungen offenbar in Substanzen übergeführt wird, die mit Erdalkaliioneii, z. B. Caleiumionen, gefällt werden können. Erfindungsgemäß wird die alkalische Hydrolyse nicht 11) wäßriger Lösung, sondern in Lösung in einem niedermolekularen Alkanol, worin das Hecogenin löslich ist, durchgeführt. Dann werden Erdalkaliionen zugesetzt, wodurch die gefärbten Verunreinigungen ausgefällt werden und anschließend abfiltriert werden können. Durch Verwendung eines niedermolekularen Alkanols bei der Hydrolyse und der Stufe der Behandlung mit Calciumionen wird eine stärkere Reinigung erzielt und eine bequemere Durchführung des Verfahrens ermöglicht als bei Verwendung wäßriger #ledien. Hecogenin ist in wäßrigen 'Medien nicht löslich, und bei Verwendung derselben wird das Hecogenin gemeinsam mit den Verunreinigungen abfiltriert, von denen es anschließend getrennt werden muß.
• Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reinigung eines rohen, durch Hydrolyse von natürlichem saponinhaltigem Material gewonnenem sapogeninhaltigem Materials, das gefärbte Verunreinigungen enthält, wobei das rohe sapogeninhaltige Material mit einer Lösung eines Alkallhydroxyds oder eines Alkalialkoholats eines Alkanols mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen in einem Alkanol mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen zur Erzielung einer wenigstens teilweisen Hydrolyse der gefärbten Verunreinigungen erhitzt, das Reaktionsgemisch mit Erdalkaliionen zur Fällung wenigstens eines Teils der gefärbten Verunreinigungen behandelt und die das Sapogenin gelöst enthaltende alkanolische Lösung abgetrennt wird.
• Gemäß einem Merkmal der Erfindung wird ein rohes sapogeninhaltiges Material verwendet, das durch saure Hydrolyse eines natürlichen saponiiihaltigen Materials gewonnen wurde, der gegebenenfalls eine enzyrnatische Hydrolvse, z. B. eine Autolyse, vorausgegangen war.
• Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhaltene alkanolische Lösung enthält das gewünschte Sapogenin, das zwar noch eine Rohsubstanz darstellt, ans dem jedoch eine beträchtliche Menge der natürlichen Verunreinigungen bereits entfernt ist, Bei der Kristallisation aus dem Alkanol wird ein Produkt in guter kristalliner Form erhalten, das sich leicht filtrieren und der weiteren Reinigung, z. B. einer Extraktion mit einem flüssigen Kohlenwasserstofflösungsmittel, das vorwiegend aus aliphatischen Kohlenwasserstoffen mit 6 bis 12 Kohlenstoffatornen, besteht, sowie der Weiterverarbeitung, z. B. einer Acetylierung, unterwerfen läßt.
• Es ist offensichtlich, daß das erfindungsgemäße Verfahren mit gutem Erfolg sowohl auf säurefreien Trockenschlamm als auch auf Material angewandt werden kann, das direkt aus der sauren Hvdrolvse stammt und noch nicht neutralisierte Säure enthält. In letzterem Fall ist es selbstverständlich erforderlich, weitere Alkalilauge oder eine andere Base zur Umsetzung mit der Restsäure zuzusetzen. Das erfindungsgemäße Verfahren wird am besten auf Trockenschlamm oder direkt aus der erwähnten Hydrolyse stammendes Material angewandt; gegebenenfalls können selbstverständlich andere Reinigungsmaßnahmen eingeschaltet werden.
• Als Alkanol wird vorzugsweise Methanol verwendet, doch kann man sich auch anderer Alkanole, z. B. des Äthanols, Propanols und Isopropanols, bedienen. Geeignete Alkalihydroxyde sind beispielsweise N'atrium- und Kaliumhydroxyd und geeignete Alkalialkoholate diejenigen, die mit dern verwendeteii Alkanol gebildet werden, z. B. Natrium- und Kaliurnmethylat. Die erforderliche Alkali- oder Alkoholatmenge schwankt von Ansatz zu Ansatz je nach dem Ursprung des Trockenschlamms. Allgemein wurde gefunden. daß 20Gewichtsprozent Natriumhydroxyd, bezogen auf Trockenschlamm, oder eine äquivalente Menge einer anderen Alkalilauge oder eines Alkoholats ausreichen. Die Hydrolyse erfolgt durch wenigstens lstündiges Kochen des Ausgangsmaterials in der alkanolischen Lösung der Alkalilauge oder des Alkoholats.
• Bei der Behandlung mit Erdalkalhonen verwendet man vorzugsweise Calciumionen. So kann man beispielsweise dem Reaktionsgemisch nach der Behandlung mit der Alkalilauge ein in dem verwendeten Alkanol lösliches Calciumsalz, z. B. Caleiumchlorid oder Calciumacetat, zusetzen. Vorzugsweise wird das Erdalkalisalz in einer Menge eingesetzt, die derjenigen des verwendeten Hydroxyds oder Alkoholats stöchiornetrisch praktisch äquivalent ist.
• Die folgenden Beispiele erläutern das erfindungsgemäße Verfahren. Der in diesen Beispielen verwendete Trockenschlamm wurde auf folgende Weise hergestellt: Der bei der Entrindung von Sisalblättern anfallende Abfallsaft wurde nach dem Abseihen 7 Tage bei einer Temperatur von etwa 30'C stehengelassen. Während dieser Zeit erfolgte eine enzymatische Fermentation unter gleichzeitiger Ablagerung fester Stoffe. Die 80 Volumprozent betragende, klare überstehende Flüssigkeit wurde abdekantiert und die zurückbleibende Aufschlämmung in der Weise mit Schwefelsäure behandelt, daß die Endkonzentration 1 n war. Dieses Gemisch wurde 4 Stunden zum Sieden erhitzt und abgekühlt, und die überstehende Flüssigkeit wurde erneut abdekantiert (etwa 50 Volumprozent der angesäuerten Aufschlämmung). Der Rückstand wurde bezüglich Schwefelsäure 3n gemacht und das Gemisch 4 Stunden zum Sieden erhitzt. Die in diesem Gemisch vorliegende hecogeninhaltige Festsubstanz wurde mittels einer Filterpresse abfiltriert, 2 Stunden mit Wasser gewaschen, dann aus der Presse entfernt und mit einer wäßrigen Natriurricarbonatlösung behandelt, bis die schließlich erhaltene Flüssigkeit einen pl,-Wert von etwa 7 aufwies. Die neutralisierte Aufschlämmung wurde erneut durch die Presse filtriert und 2 Stunden mit Wasser gewaschen. Der Kuchen wurde auf eine Unterlage ausgebreitet und insgesamt 48 Stunden bei 80'C getrocknet. Das trockene Material wird als Trockenschlamm bezeichnet. Beispiel 1 50 g hecogeninhaltiger Trockenschlanim (Ursprungsland Kenva) wurden 1 Stunde mit 500m1 Methanol und 10 g technischem Natriumhydroxyd unter Rühren und Rückfluß erhitzt. '-1,Tach Zugabe von 13,9g wasserfreiem Calciumchlorid wurde das Rühren weitere 15 Minuten fortgesetzt und das Gemisch heiß filtriert. Der Filterkuchen wurde mit 200 ml heißem Methanol gewaschen, und das mit der Waschflüssigkeit vereinigte Filtrat, das bei dieser Stufe hellgrün gefärbt war, wurde auf 200nil eingeengt und zur Entfernung von kristallinern Natriumchlorid erneut heiß filtriert. Der Filterkuchen wurde mit 20m1 heißem Methanol gewaschen und das mit der Waschflüssigkeit vereinigte Filtrat abkühlen gelassen, wobei sich das rohe Hecogenin in Fächern oder flachen Nadeln abschied. Das kristalline Rohhecogenin wurde durch Filtrieren gewonnen und eine zweite Ausbeute durch Einengen des Filtrats auf 50 ml erhalten. Diese Ausbeuten an Rohhecogenin wurden vereinigt, mit 50 ml Petroläther (bekannt unter der Handelsbezeichnung S.B.P.3.) aufgeschlämmt und abfiltriert; der Filterkuchen wurde mit 10 ml Petroläther gewaschen. Nach Trocknen des Filterkuchens bei 100'C erhielt man 9,98g blaßgrünes Rohhecogenin. Beispiel 2 30 g hecogeninhaltiger Trockenschlamm (Ursprungsland Kenya) wurden mit lOg Natriumhydroxyd und 500 ml Methanol 1 Stunde unter Rühren und Rückfluß erhitzt. -Nach Zugabe von 20g Calciumacetat wurde das Rühren noch 15 Minuten fortgesetzt. Das Gemisch wurde heiß filtriert und das Rohhecogenin, wie im Beispiel 1 beschrieben, abgetrennt. Man erhielt eine Ausbeute von 9,71 - an blaßgrünem Rohhecogenin. Beispiel 3 50 g hecogeninhaltiger Trockenschlarnin (Ursprungsland Tanganiyka) wurden mit 500 nil Methanol und lOg Natriumhydroxyd 1 Stunde unter Rühren und Rückfluß erhitzt. Nach Zugabe einer Lösung von 15 g Calciumchlorid und 200 nil Methanol wurde das Gemisch 15 Minuten gerührt und heiß filtriert. Der Filterkuchen wurde init 200 ml Methanol gewaschen und das Rohhecogeniii, wie im Beispiel 1 beschrieben, isoliert. Man erhielt eine Aus- beute von 9,0 g an hellederfarbenein Rohheco-eiliii.
• z# Beispiel 4 50 g hecogeninhaltiger Trockenschlanim (Ursprungsland jamaika) wurden mit 500m1 Methanol und lOg technischem Natriumhydroxyd 1 Stunde unter Rühren und Rückfluß erhitzt. Nach Zugabe von 20,5 g technischem Calciumchlorid wurde das Rühren noch 15 Minuten fortgesetzt. Das Gemisch wurde t# heiß filtriert und der Filterkuchen mit 200 nil heißem Methanol gewaschen. Das mit der Waschflüssigkeit vereinigte Filtrat wurde auf 300 ml eingeengt, und in der im Beispiel 1 beschriebenen Weise wurden zwei Ausbeuten an Rohhecogenin erhalten. Die Ausbeute betrug 7,2 g weißlichen Rohhecogenins. Beispiel 5 Zu einer Lösung von 8g metallischem Natrium in 500m1 Methanol wurden 50g heeogeninhaltiger Trockenschlamm (Ursprungsland Kenva) gegeben. Das Gemisch wurde 1 Stunde unter Rühren und Rückfluß erhitzt, mit 30 g Caleiumchlorid in Schuppenform versetzt und weitere 10 Minuten gerührt. Dann wurde es heiß filtriert und das Rohhecogenin in der im Beispiel 1 beschriebenen Weise abgetrennt. Man erhielt eine Ausbeute von 8.15 g von blaßgrünem Rohhecogeniii.
• Beispiel 6 50 g hecogeninhaltiger Trockenschlamm (Ursprungsland Tanganivka) wurden mit 500nil ii-Butanol und 14g Kdliumhydroxyd 1 Stunde unter Rühren und Rückfluß erhitzt. Nach Zugabe von 14g Calciumchlorid wurde das Rühren noch 30Minuten fortgesetzt. Das Gemisch wurde heiß filtriert und der Filterkuchen mit 200m1 Butanol gewaschen. Die Mutterlaugen wurden auf 200m1 eingeengt und abgekühlt. Die Festsubstanz wurde gesammelt, mit etwas Butanol gewaschen und nach dem Aufschlämmen mit 50 ml Petroläther filtriert. Der Kuchen wurde mit Petroläther gewaschen und bei 100' C getrocknet, wodurch man 9,3 g blaßgrünes Rohhecogenin erhielt.
• Das erfindungsgemäße Verfahren wurde zwar am Beispiel der Hecogeningewinnung beschrieben, es kann jedoch in gleicher Weise auf die Gewinnung anderer Sapogenine, z. B. Diosgenin, ange-,vandt werden. Beispiel 7 50g diosgeninhaltiger Trockenschlamm wurden mit 1,5 1 Methanol und 7,5 g Natriumhydroxyd 1 Stunde unter Rühren und Rückfluß erhitzt. Nach Zugabe von 11,2g 93%igem Calciumchlorid und 20g Kieselgur wurde das Rühren noch 15Minuten fortgesetzt. Das Gemisch wurde heiß filtriert und der Filterkuchen erneut mit 500m1 siedendem Methanol extrahiert. Die vereinigten Methanolextrakte wurden auf ein Volumen von 11 eingeengt und zur Kristallisation stehengelassen. Das weiße kristalline Diosgenin wurde abfiltriert, mit 25 m1 kaltem Methanol und dann mit 200 ml heißem Wasser gewaschen, um das Natriumchlorid zu entfernen, und bei 1001 C getrocknet.
• Ausbeute 20,1 g, F. = 199 bis 203' C, W D 130' (CHCl3).
• Im Merk-Index werden für reines Diosgenin folgende Kennzahlen angegeben: F. = 204 bis 207' C und (a) D = - 129' (C H C13).
• Bei der Extraktion von diosgeninhaltigem Trockenschlamm ohne Verwendung von Natriumhydroxyd/ Calciurnchlorid wurde braun gefärbtes Diosgenin in einer Ausbeute von 19.5 g mit folgenden Kennzahlen erhalten: F. = 202,5 bis 204,5' C, (a) D 116' (C H c13).

Claims (2)

1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zur Reinigung eines rohen, durch Hydrolyse von natürlichem saponinhaltigem Material erhaltenen, sapogeninhaltigen Materials, das gefärbte Verunreinigungen enthält, dadurch gekennzeichnet, daß man das rohe sapogeninhaltige Material mit einer Lösung eines Alkalihydroxyds oder eines Alkalialkoholats eines Älkanols mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen in einem Alkanol mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen bis zu einer wenigstens teilweisen Hydrolyse der gefärbten Verunreinigungen erhitzt, das Reaktionsgemisch zur Fällung wenigstens eines Teils der gefärbten Verunreinigungen mit Erdalkaliiotien behandelt und die das Sapogenin gelöst enthaltende alkanolische Lösung abtrennt.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das rohe sapogeninhaltige 'Material durch saure Hydrolyse von natürlichem saponinhaltigern Material gewonnen wurde. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Hydrolyse eine enzymatische Hydrolyse des natürlichen saponinhaltigen Materials vorausgegangen war. 4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man als sapogeninhaltiges Material ein hecogeninhaltiges Material, insbesondere einen wie hierin definierten »Trockenschlamm«, insbesondere einen aus Sisal stammenden hecogeninhaltigen Trockenschlamm, verwendet. 5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man als Alkanol Methanol verwendet. 6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß man als Alkalihydroxvd Natriumhydroxyd oder Kaliumhydroxyd verwendet. 7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß man als Alkalialkoholat -Natriummethylat oder Kaliummethylat verwendet. 8. Verfahren nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die verwendete Menge an Alkalihydroxyd oder Alkalialkoholat etwa 20Gewichtsprozent, berechnet als Natriumhydroxyd, des rohen sapogeninhaltigen Materials auf Trockenbasis beträgt. 9. Verfahren nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß man die Behandlung mit Alkalihydroxyd oder Alkalialkoholat durch mindestens lstündiges Sieden des rohen sapogeninhaltigen Materials in der das Hydroxyd oder Alkoholat enthaltenden alkanolischen Lösung durchführt. 10. Verfahren nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß man bei der Behandlung mit Erdalkaliioneri Calcitimionen, insbesondere ein in dem verwendeten Alkanol lösliches Caleiumsalz, insbesondere Calciumchlorid oder Calcitimacetat, verwendet. 11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch ge- kennzeichnet, daß die angewandte Menge an Calciumsalz der angewandten Menge an Alkalihydroxyd oder Alkalialkoholat stöchiornetrisch praktisch äquivalent ist.