DE3922480A1 - Verfahren zum gewinnen einer l-quebrachitol-verbindung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Gewinnen einer L-Quebrachitol-Verbindung aus einem Gummi-Latex- Serum.

L-Quebrachitol ist ein Monomethyl-Äther von L-Inositol. Es wird in Quebracorinden, Paragummibäumen, genannt Hevea Brasiliansis, und in verschiedenen anderen Pflanzen gefun­ den. Die Verbindung lautet: L-(-)-2-O-Methyl-Chiro-Inositol.

Inositole sind Zyklohexanhexole mit sechs Hydroxyl-Grup­ pen gebunden an die Zykohexan-Kerne. Sie sind stereoiso­ merisch aufgebaut, und es gibt sie in neun Isomeren, von denen das Myoinositol in der Natur am häufigsten vorkommt und als ein phosphorischer Ester in Pflanzen und als Phosphatidyl-Inositol in Organismen und Tieren vorkommt. Ein solches Isomer ist in biochemischer Hinsicht wichtig, und einige seiner Derivate wurden als wesentliche Kompo­ nenten für einige Antibiotika verwendet. Es wurden zahl­ reiche Studien gemacht, um die verschiedenen Inositol- Derivate zu synthetisieren, und zwar insbesondere für bio­ logische Zwecke in der Form ihrer phosphorischen Ester.

L-Quebrachitol wirkt wegen seiner optischen Aktivität als physiologisch aktives Material in Organismen und ferner als Ausgangsmaterial für pharmazeutische Produkte und land­ wirtschaftliche Chemikalien. Diese Verbindung ist jedoch aus verschiedenen Gummi-Latex-Serums nur in sehr kleinem Umfang herstellbar.

Es ist vorgeschlagen worden, L-Quebrachitol aus Gummi- Latex-Serums zu gewinnen, siehe US-Patent 17 58 616. Die­ ses Verfahren besteht darin, L-Quebrachitol aus festem Serum unter Zuhilfenahme von heißem Alkohol wie Athanol, Propanol, Butanol od.dgl. zu extrahieren, worauf sich eine Konzentrierung, eine Kühlung und dann eine Abscheidung des Extraktes anschloß. Es ist dies also eine Verharzung. Das Verfahren ist sehr kostspielig und hat den Nachteil, daß eventuell andere Verbindungen als L-Quebrachitol mitgehen, so daß das Endprodukt nicht besonders rein ist.

Gummi-Latex-Serums sind in den meisten Fällen als Abfall­ produkte in den Ländern angesehen worden, in denen Gummi­ bäume angepflanzt werden, um natürliches Gummi zu produ­ zieren. Es ist bekannt, daß diese Serums in ein kör­ niges Material eingedampft werden können, um es dann als ein Additiv bei der Gummierzeugung zu verwenden, siehe die japanische Offenlegungsschrift 63-1 61 002.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das eingangs erwähnte Verfahren derart zu führen, daß L-Quebrachitol mit größerer Effizienz und größerer Reinheit als bisher hergestellt wird.

Diese Aufgabe wird wie im Kennzeichen des Anspruchs 1 erwähnt gelöst.

L-Quebrachitol gemäß der Erfindung kann dann als Ausgangs­ material oder als Zwischenprodukt für medizinische Prä­ parate Verwendung finden und kann ferner als Nahrungszu­ satz und auf weiteren Anwendungsgebieten eingesetzt wer­ den.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der Zeichnung. Darin zeigt

Fig. 1A eine Spektralanalyse einer L-Quebrachitol-Verbin­ dung gemäß der Erfindung und erzeugt durch Diffrak­ tion von Röntgenstrahlen,

Fig. 2A bis 5A ähnliche Bilder wie in Fig. 1A, wobei je­ doch ein IR-Spektrometer, ein Differential- Scanning-Kaloriemeter, ein Gaschromatograph und ein ^lH-NMR-Spektrometer verwendet wurden,

Fig. 1B bis 5B die Spektren einer L-Quebrachitol-Verbindung, über die eine gewisse akademische Organisa­ tion berichtet, wobei diese Spektren genom­ men wurden, um die Daten in den Fig. 1A bis 5A zu identifizieren,

Fig. 6 u. 7 Diagramme, die die Ausbeuten und die Schmelz­ punkte der Verbindung zeigen, jeweils aufge­ tragen über der Extraktionstemperatur.

Gemäß der Erfindung wird L-Quebrachitol durch Extraktion mit ausgewählten Alkoholen unter besonderen Bedingungen aus dem Serum erhalten.

Unter dem Ausdruck "Serum" wird eine wässrige Lösung ver­ standen, die bei der Koagulation und anschließenden Ent­ fernung aller Gummikomponenten aus einer natürlichen Gum­ mi-Latex entsteht. Das Serum ist üblicherweise mit kleinen Mengen Proteinen, Stickstoffverbindungen, Sacchariden u.dgl. vermischt. In den Sacchariden ist das L-Quebrachitol ent­ halten. Um eine einfache Behandlung und eine hohe Effizienz zu erhalten, wird das Serum vorzugsweise in die Form einer konzentrierten Lösung oder eines pulverisierten Festen ge­ bracht. Das ist dann das sogenannte "Serumprodukt".

Erfindungsgemäß wird ein ausgewähltes Serumprodukt in ei­ nem Alkohol gelöst, um auf diese Weise L-Quebrachitol zu extrahieren. Vorzugsweise erfolgt die Lösung und Extraktion in Methanol. Eine Äthanolextraktion ist nicht so ganz zu­ friedenstellend, da das Serumprodukt dazu neigt, an der Oberfläche allzu viskos zu werden und dann praktisch nicht mehr filtriert oder getrennt werden kann.

Erfindungsgemäß ist die zweckmäßigste Extraktionstempera­ tur in einem Bereich zwischen -20° bis +40°C. Niedrigere Temperaturen als -20°C verlangen eine zusätzliche kosten­ verursachende Kühlung. Eine Extraktion bei Temperaturen oberhalb 40°C verlangt eine Erhitzung des Methanols, was häufig dazu führt, daß das L-Quebrachitol einen ungünsti­ gen Schmelzpunkt hat, bezüglich der Farbe und anderer wichtiger Eigenschaften ungünstig ist und außerdem dazu führt, daß die Arbeitsatmosphäre für die Bedienungsper­ son ungünstig ist, weil mehr Alkoholdämpfe entstehen.

Methylalkohole, die erfindungsgemäß eingesetzt werden sollen, sind vorzugsweise anhydridisch, jedoch können sie auch wässrig sein, und zwar vorzugsweise mit einem Wassergehalt bis zu 30%. Der Alkohol kann in Mengen zuge­ setzt werden derart, daß eine völlige Lösung des Serum­ produktes erfolgt, vorzugsweise in Mengen von 200 bis 1000 ml pro 100 g des Serumproduktes.

Vorzugsweise wird die Lösung im Vakuum konzentriert. Dann bleibt üblicherweise das Konzentrat über Nacht bei Raum­ temperaturen stehen, so daß die Kristallbildung begrenzt wird. Dann wird das auf diese Weise entstandene L-Que­ brachitol gefiltert und gesammelt, wobei ungefähr 15 g bezogen auf 100 g des Ausgangsserumproduktes, entstehen.

Um die Reinheit des L-Quebrachitols zu vergrößern, wird vorzugsweise das entstandene Produkt rekristallisiert, um kleinere Mengen organischer Ionen und anderer Fremdstoffe zu entfernen. Das kann beispielsweise erfolgen durch Lösen des abgeschiedenen Produktes in destilliertem Wasser, De­ coloration mit Aktivkohle und Entfernung des Decolorants durch Filtern und anschließendem Behandeln mittels irgend­ eines geeigneten Ionenaustauschharzes. Dann wird Äthanol zugesetzt, bis die Lösung trüb-weiß ist. Diese weiße Kom­ ponente ist dann das L-Quebrachitol. Die alkoholische Lö­ sung bleibt bei niedriger Temperatur z.B. in einem Kühler stehen, so daß sich Kristalle und Ablagerungen bilden. Das Kristallisat wird gefiltert und gesammelt. Die Menge an gereinigtem Stoff liegt nun im Bereich zwischen 10 g bis 100 g des Serumproduktes.

Die L-Quebrachitol-Verbindung, die erfindungsgemäß herge­ stellt worden ist, wurde überprüft, und zwar mit den im folgenden angegebenen Analysatoren, wobei die Ergebnisse in den Fig. 1A bis 5A festgehalten worden sind:

• 1. Röntgenstrahl-Diffraktion
  Rotarflex, Rigaku Denki Co.
• 2. IR-Spektrometrie
  983G-Typ, Perkin-Elmer Co.
• 3. Differential-Scanning-Kalometrie
  Typ 910, E. I. DuPont Co.
• 4. Gaschromatographie
  Typ 164, Hitachi, Ltd.
• 5. ^lH-NMR-Spektrometrie
  JNMGX-400FT, JEOL, Ltd., unter Bedingungen des Lösungsmittels: schweres Wasser (D₂O) und unte Verwendung von 3-Trimethylsilyl-1- Propan-Natrium-Sulfonat (DSS)

Eine ^lH-NMR-Analyse zeigt, daß die L-Quebrachitol-Verbin­ dung eine sehr reine Singulettenspitze entsprechend drei Spitzen eines Methin-Protons mit fünf Hydroxylgruppen, ei­ nes anderen Methin-Protons, enthaltend eine Methoxygruppe, und einer Methoxygruppe allein hat. Die Differential- Scanning-Kalometrie bestätigt, daß die Verbindung bei 184,5°C schmilzt, was sehr dicht an dem Schmelzpunkt von 190° bis 194°C liegt, der in dem Artikel von L. Anderson, "The Carbohydrates", Vol. 1A, Seite 519 (1972), Academic Press, New York, erwähnt ist.

Die Spektren, die in den Fig. 1A bis 5A dargestellt sind, entsprechen vollständig denjenigen,von denen von Professor Ogawa, Research Laboratory, Keio Universität, berichtet wird und die in den Fig. 1B bis 5B veran­ schaulicht sind. Dieser Bericht ist in "Synthesis of Aldohexoses from L-Quebrachitol" von N. Senda, M. Suzuki und S. Ogawa (56th Spring Symposium Prepints No. II, B 18, the Chemical Society of Japan, 1988) veröffentlicht. Die erfindungsgemäße Verbindung ist also tatsächlich ein L-Quebrachitol.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist sehr einfach durchzu­ führen und führt zu einem sehr reinen Stoff. Bei den be­ kannten Verfahren ist das nicht so; bei diesen erfolgt eine Acetylierung, um die Verbindung abzutrennen.

Beispiel 1

Ein Gummi-Latex-Serum wurde bisher derart konzentriert, daß man es zersprühte und auf diese Weise trocknete, wo­ bei ein festes Material entstand. Das trockene, feste Material wurde in Methanol bei gleichzeitigem Rühren und bei einer Temperatur zwischen 12° und 20°C gelöst. Bei diesem ersten Schritt wurde L-Quebrachitol extrahiert. Das Lösungsmittel wurde in folgender Konzentration eingesetzt: 750 ml pro 100 g Festem. Die unlöslichen Bestandteile in der Lösung wurden gefiltert bei schwacher Absaugung und unter Verwendung eines Filterpapiers, Advantec Nr. 2. Dadurch erhielt man ein rötlich-braunes Filtrat. Das Un­ lösliche wurde mit einer kleinen Menge Methanol gewaschen, wobei man ein weißes Material erhielt, das im Filterpa­ pier blieb. Dieses Material wurde einer Röntgenstrahl- Diffraktion ausgesetzt. Es ergab sich eine anorganische Substanz, die vorzugsweise Ammonium-Sulfat entsprach.

Das Filtrat wurde konzentriert auf ein Zehntel seines Vo­ lumens im Wege der Vakuum-Destillation bei 40°C. Dann ließ man es über Nacht bei einer Raumtemperatur (10° bis 22°C) stehen. Das resultierende Kristallisat wurde gefil­ tert und gesammelt. Es ergab sich rohes L-Quebrachitol mit einem Ertrag von ungefähr 15 g pro 100 g Festem.

Anschließend wurde die Reinigung durchgeführt, dies durch Lösen des rohen Produktes in destilliertem Wasser und bei Entfärben der Lösung mit einer begrenzten Menge von akti­ ver Kohle. Anschließend wurde filtriert und dann das Ganze durch ein Ionenaustauschharz geschickt. Dann wurde Äthanol zugesetzt, bis das Filtrat trüb-weiß war. Die Trübung war die Folge von der Anwesenheit von L-Quebrachitol. Die al­ koholische Lösung blieb über Nacht in einem Kühler. Dann wurde das Ganze filtriert, und man erhielt 10 g feines L-Quebrachitol.

Das reine Produkt wurde im Wege der Röntgenstrahl-Diffrak­ tion mittels eines IR-Spektrometers, eines Differential- Scanning-Kaloriemeters, eines Gas-Chromatographen und ei­ nes ^lH-NMR-Spektrometers analysiert. Die Ergebnisse zei­ gen die Fig. 1A, 2A, 3A, 4A und 5A. Es ergab sich, daß das Produkt L-Quebrachitol ist.

Beispiel 2

Es wurden die beiden Lösungsmittel Methanol und Äthanol überprüft.

(1) Raumtemperatur-Test

50 g eines trockenen, festen Stoffes entstanden aus ei­ nem Serum, wurden mit 500 ml Methanol bzw. 500 ml Ätha­ nol versetzt. Die Lösungen wurden bei Temperaturen zwi­ schen 12° und 22°C 20 Stunden lang gerührt. Dann folgte eine Konzentrierung auf ein Zehntel des Volumens durch Vakuum-Destillation bei einer Temperatur zwischen 40° und 45°C. Es erfolgte eine Kristallisation. Die Kristalle wurden dann in der doppelten Menge destillierten Wassers ge­ löst. Es ergab sich eine trübe-weiße Lösung durch Zugabe von Äthanol. Die Lösung wurde bei 7°C in einem Kühler ge­ kühlt. Dabei entstand ein Kristallisat, das gefiltert und getrocknet wurde.

(2) Siede-Test

Zwei Test-Lösungen wurden durch Lösen von 50 g eines ähnlich festen Stoffes in 500 ml Methanol bzw. 500 ml Äthanol gelöst. Die Lösungen wurden eine Stunde lang im Rückfluß gehalten. Dann erfolgte im heißen Zustand eine Filtrierung. Dann folgte eine Behandlung wie beim ersten Test.

Die Resultate beider Tests sind in der beigefügten Ta­ belle aufgeführt. Die erfindungsgemäße Methanol-Substanz, die man bei Raumtemperatur erhielt, war sehr zufrieden­ stellend in bezug auf Ertrag, Farbe, Schmelzpunkt und Extraktfähigkeit im Gegensatz zu der heißen Äthanol-Ver­ bindung gemäß der bekannten Art.

Beispiel 3

Die Wirkung des Methanols bei verschiedenen Temperaturen wurde untersucht, und zwar in bezug auf Ertrag, Schmelz­ spitzentemperatur des L-Quebrachitols.

100 g einer serumgetrockneten, festen Substanz wurden in Methanol gebracht, das vorher auf eine Temperatur von -17°, 6°, 20°, 30° und 40°C gebracht worden war. Jede Mischung wurde gerührt und dann der Temperatur 48 Stunden lang ausgesetzt. Die unlöslichen Stoffe wurden durch Fil­ tration entfernt. Das Filtrat wurde auf ein Zehntel sei­ nes Volumens durch Vakuumverdampfung bei 40°C konzentriert. Das Konzentrat blieb dann bei Raumtemperatur (9° bis 23°C) über Nacht stehen. Es ergab sich eine Substanz, die dann gefiltert und gesammelt wurde.

Das sich ergebende Kristallisat wurde in der doppelten Menge destillierten Wassers gelöst. Dann folgte die Zu­ gabe von Äthanol, bis die Lösung trüb-weiß war. Dann folgte eine Abkühlung bei 7°C 48 Stunden lang. Das Kristal­ lisat wurde gefiltert und getrocknet. Es ergab sich eine L-Quebrachitol-Verbindung mit einem Ertrag, der sich aus Fig. 6 ergibt, wobei der Schmelzpunkt in Fig. 7 veran­ schaulicht ist.

Höhere Temperaturen führen zu einer Vergrößerung des Er­ trages, wobei sich aber die Schmelzspitzentemperatur graduell reduziert. Der spezifische Bereich der Extrak­ tionstemperaturen sollte beachtet werden, um einen ho­ hen Ertrag zu erhalten.

Tabelle

Claims (6)

1. Verfahren zum Gewinnen einer L-Quebrachitol-Verbin­ dung aus einem Gummi-Latex-Serum, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Serum in eine extrahierbare Form gebracht und in Methanol gelöst wird, wobei L-Que­ brachitol extrahiert wird, daß das Extrakt abgeschieden und anschließend das Abgeschiedene von der Lösung ge­ trennt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Abgeschiedene mit Äthanol gereinigt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Alkohol nicht-wässrig oder wässrig ist.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Alkohol in einer Menge von 200 bis 1000 ml, bezogen auf 100 g Serum, verwendet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Serum eine konzentrierte Lösung oder pulverisiertes Festes ist.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Lösung und Extraktion in ei­ nem Temperaturbereich von -20° bis +40°C erfolgen.