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Zur Verteilung von Arbutin und Bergenin in Bergenia-Pflanzen.

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306173
Arbutin und Bergenin in Bergenia-P&nzen
757
H. Friedrich und H.-U. Wehnert")
Zur Verteilung von Arbutin und Bergenin in Bergenia-Pflanzen
Aus dem Institut fur Pharmazeutische Biologie und Phytochemie der Westfalischen WilhelmsUniversitat Munster
(Eingegangen am 27. November 1972)
Fur Bergenia-Pflanzen ist das Vorkommen von Arbutin nur in den Blattern und von Bergenin
nur in den Rhizomen beschrieben. Es konnte nunmehr fk B. cordifolia bewiesen werden, dafi
die beiden Verbindungen in geringer Menge auch jeweils im anderen Organ auftreten.
Distribution of Arbutin and Bergenine in Bergenia Plants
In plants of the genus Bergenia arbutin was found to be present in the leaves and bergenine in
the rhizomes only. Now in the case of Bergenia cordifolia compound could be isolated in a small
amount from the other organ.
Im Verlauf von dc Untersuchungen auf Phenole in Blatt- und Rhizomextrakten aus
Bergenia cordifolia (Haw.) Sternb. (Herkunft: Botanischer Garten der Univ.
Hamburg) waren bei Verwendung von diazotierter Sulfanildure als Nachweisreagens im Blatt Arbutin (I) und im Rhizom Bergenin (11) eindeutig nachzuweisen.
Gleichzeitig beobachteten wir aber, dai3 an der Stelle im DC des Rhizomextraktes
eine schwache Reaktion auftrat, an der im Blattextrakt der Arbutinfleck erschien.
Umgekehrt zeigten die Blattextrakte einen schwach ausgepragten Fleck, der dem
Bergeninfleck des Rhizomextraktes entsprach (Abb. 1). Hieraus konnte man auf
Verteilungsverhaltnisse der beiden phenolischen Verbindungen schliefien, wie sie
bisher fur Bergenia noch nicht beschrieben waren. Zwar machte Danner') Angaben
uber einen Arbutingehalt des Rhizoms von Bergenia crassifolia, er stiitzte sich dabei
aber lediglich auf die reduzierenden Eigenschaften entgerbter Extrakte, und Tschitschibabin u. Mitarbe*)envahnten, dai3 in den Rhizomen von Bergenia Spuren von
Arbutin vorhanden seien, ohne daB von h e n ein exakter Nachweis gefiihrt worden
ware. Uber das Vorkommen von Bergenin in Bergeniablattern wurde bisher nichts
mitgeteilt.
Um die Trennung zu erleichtern, wurden aus den Extrakten begleitende Phenole,
insbesondere Gerbstoff, durch Fallung mit Bleiacetat entfernt. Arbutin und Bergenin
bleibm d&ei in Losung. Die gereinigten Extrakte zeigten bei der DC auf Polyamid
*
Unter Verwendung eines Teiles der Dissertation H.-U. Wehnert, Hamburg, 1970.
1 H. Danner, Bot. Arch. 41,168 (1940).
2 A.E. Tschitschibabin, A.W. Kirssanow, M.G. Rudenko, Liebigs Ann. Chem. 479, 303 (1930).
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Friedrich und Wehnert
Arch. Pharmaz.
Ot
)range
Abb. 1: DC von wXWg-methanolischen Extrakten aus Bergenia
cordifolia B = Blattextrakt; R = Rhizomextrakt. Polyamidbeschichtung. Flidmittel Methanol: Wasser 80 : 20. Anfabung mit DiazoReagens
Tabelle 1: DC-Vergleich von ,,Rhizom-Arbutin"mit Arbutin (Roth) und ,,Blatt-Bergenin"mit
isoliertem Bergenin
Rf Arbutin
Rhiz.
Roth
Rf Bergenin
Blatt
isol.
0,74
0,82
0,48
0,33
0,81
0,72
3
4
0,75
0,82
0,48
9,32
0,59
0,46
0,81
0,72
0,59
0,46
Sorbens Cellulose
5
6
0,58
0,58
0,85
0,85
0,65
0,56
0,65
0,53
0,64
0,77
0,64
0,77
Flie5mittel
(s. Versuchsteil)
Sorbens Polyamid
1
Kieselgef G
7
8
035
0,54
0,62
0,61
306f 73
Arbutin und Bergenin in Bergenia-Pflanzen
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Friedrich und Wehnert
Arch. Pharmaz.
ein deutlicheres Bild. Die mit verschiedenen FlieCmitteln f~ die beiden vermuteten
Verbindungen erhaltenen Rf-Werte und die Rf-Werte der Reinsubstanzen sind in
Tab. 1 a u f g e f ~ r tAls
. Reinsubstanzen dienten Arbutin und Bergenin, welches
aus Bergenia-Rhizomgewonnen worden war.
Zur Isolierung von Arbutin aus dem Rhizom von Bergenia cordifolia wurde zunachst nach dem fk Bergenia-Blatterbeschriebenen Verfahren vorgegangen2). Dabei
storten aber insbesondere die betrachtlichen Bergeninmengen so stark, dai3 nach
einem Weg gesucht werden muBte, bei dem das Bergenin moglichst friihzeitig entfernt wird. Hierfir bot sich ein Vorgehen analog dem von Winterfeld3) fur die Gewinnung von Arbutin aus Barentraubenblattern beschriebenen an. Dabei wird zunachst der Gerbstoff durch Fallung mit Bleiacetat entfernt, und anschliefiend
werden die nicht fallbaren Sauren durch Zusatz von Kaliumcarbonat gebunden.
Aus dem Kristallbrei l&t sich Arbutin durch Extraktion mit Athanol abtrennen.
Da Bergenin im carbonatalkalischen Milieu nach Aufspaltung des Lactonringes ein
Alkalisalz bildet, welches in Xthanol unloslich ist4), kann man auf diese Weise einen
weitgehend vorgereinigten Extrakt gewinnen. Nach Reinigung uber eine Kieselgelaule erhalt man einige Fraktionen, die bei der DC nur Arbutin zeigen. Aus ihnen
wird durch mehrfaches Umkristallisieren Arbutin erhalten. Die Identifuierung erfolgte durch DC mit verschiedenen Sorbentien und FlieBmitteln sowie mit Hilfe
der W-und IR-Spektren im Vergleich mit authentischer Substanz. Die W-Spektren
wiesen je ein Maximum bei 220 nm und 282 nm (in wafiriger Losung) auf. Bei
246 nm zeigten sie ein Minimum. Die IR-Spektren (Abb. 2) zeigten im Bereich
zwischen 1500 cm-' bis 700 cm-' vollstandige Ubereinstimmung. Auch die Pentaacetylester, die aus dem authentischen und dem isolierten Arbutin hergestellt
wurden'), zeigten bei der dc Priifung und im IR-Spektrum vollstandige Ubereinstimmung.
Fiir die Isolierung von Bergenin aus Bergenia-Blattern erschien wegen der sehr
geringen Bergeninmengen von vorn herein nur ein sc Verfahren erfolgversprechend.
Das Blattmaterial wurde mit Methanol extrahiert, der Trockenriickstand zur Abscheidung des Chlorophylls mit Wasser aufgenommen und die wai3rige Phase zur
Abtrennung von Gerbstoff mit Bleiacetat behandelt. Die auf diese Weise vorgereinigte waBrige Losung, die im wesentlichen Arbutin, Bergenin und Flavonoide
enthielt, wurde sc an Kieselgel mit Athylacetat fraktioniert. Diejenigen Fraktionen,
die sich dc als bergeninhaltig enviesen, wurden vereinigt und abermals uber eine
Kieselgelsaule fraktioniert. Bei der dc Priifung (Abb. 3) zeigten die Fraktionen 7
bis 10 lediglich den Bergeninfleck. Aus ihnen konnte in geringer Ausbeute nach
3 K. Winterfeld, Prakt. organ.-prap. pharmaz. Chem. 4. Aufl., S. 259; Dresden u. Leipzjg 1955.
4 Beilstein, Handb. organ. Chem., 11. Erg., Bd. 18, 4. Aufl., S. 259; Berlin-Gottingen-Heidelberg 1952.
5 H. Auterhoff, H.-P. Haufel, Arch. Pharmaz. 301, 537 (1968).
Arbutin und Bergenin in Bergenia-Pflanzen
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3u.4
5
6
7
bis 10
Ilusw.
76 1
Abb. 3: DC der EssigsaureFraktion der zweiten sc
Trennung Aufgetragen
Fraktionen 2 - 7,lO u. 11.
Kieselgel-GBeschichtung.
FlieDmittel Essigsaureathylester : Methanol : Wasser
77 : 13 : 10. Anfkbung
mit Diazo-Reagens
mehrmaligem Umkristallisieren ein Kristallisat erhalten werden, welches sich im
dc Vergleich mit Rhizom-Bergenin sowie bei einem Vergleich der UV- und IRSpektren als Bergenin envies. Die UV-Spektren zeigten iibereinstimmend ein wenig
charakteristisches Maximum bei 220 nm und ein ausgepragtes bei 272 nm sowie
ein Minimum bei 241 nm. Die Ubereinstimmung der IR-Spektren wird durch Abb. 4
belegt. Auch die nach den Angaben von Tschitschibabin6)hergestellten Pentaacetylderivate zeigten dc und beziiglich des IR-Spektrums vollstandige Identitat.
I1
6 A.E. Tschitschibabin, A.W. Kirssanow, A.J. Korolew, N.N. Woroschzow jun., Liebigs Ann.
Chem. 4 6 9 , 9 3 (1929).
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Friedrich und Wehnert
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I
Arch. Pharmaz.
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Arbutin und Bergenin in Bergenia-Pfanzen
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Beschreibung der Versuche
DC.
Ghsplatten 10 x 20 cm oder 5 x 20 cm. Beschichtet mit Streichgerat ,,Uniplan" (Shandon).
Sorbentien: a) Kieselgel G nach Stahl (Merck); Schichtdicke 0,3 mm; lufttrockene Platten
15 Min auf 1loo erhitzt. b) Polyamid in verschiedenen Chargen fur DC (Woelm); Schichtdicke
0,08 mm; lufttrocken. c) Cellulose 300 (Macherey & Nagel); Schichtdicke 0,2 mm; Iufttrocken.
Flie$rnilteZ: 1) Essigduremethylester : Methanol : Wasser : Essigdure
(74 : 18,5 : 3,75 : 3,75)
2) Methanol : MethylLthylketon (60 : 40)$
3) Chloroform : Methanol : Methylathylketon (60 : 26 : 14)
4) Benzol : Methanol : Methylathylketon (60 : 26 : 14)
5 ) n-Butanol : Essigsaure : Wasser (40 : 1 0 : SO); Oberphase')
6) Wasser
7) Essigdureathylester : Methanol : Wasser (77 : 1 3 :
8) dther : dthanol (80 : 20)1°)
Spriihreagens:Losung von 0,05 g Diazobenzolsulfonsiiure in 10 ml Wasser unter Zusatz von
1 Tropfen konz. Salzdure (frisch bereitet); anschlidend Bespriihen rnit 20 proz.
Natriumcarbonatlosung.
Bergenin- Vergleichssubstanz aus Bergenia-Rhizom
1,5 kg frisch geerntete Rhizome von B. cordifolia gereinigt, von der aufieren Korkschicht befreit, grob zerkleinert, i. Vak. bei 40' getrocknet und gepulvert (435 g). Pulver mit 1 1 Aceton
befeuchtet, in Chromatographiersaule (1,5 m, 3,5 cm 4; G 3) gefullt und mit Aceton (150 ml/
Std.) extrdhiert. Extrakt im Rotovapor stark eingeengt; nach mehrtagigem Stehen im Kiihlschrank Abscheidung grofier Bergeninkristalle. Mehrmaliges Umkristallisieren aus Wasser ergab
14,8 g Rohbergenin; nach weiterer Reinigung Hydrat mit Schmp. 137O (unkorr.); nach Umkristallisieren des Hydrats aus Methanol Anhydrid mit Schmp. 237' (unkorr.) (Lit.: 133' bzw.
238")'). Aus den Rohextrakten liefi sich weitere Reinsubstanz gewinnen. Gesamtausbeute 1,8 %
bez. auf Frischrhizom.
Arbutin aus Bergenia-Rhizom
0,9 kg gereinigte, geschalte frische Rhizome zu Brei zerkleinert und rnit ca. 1,5 1 Methanol
mazeriert. Nach mehreren Tagen Filtrationsriickstand im Soxhlet erschopfend rnit Methanol
extrahiert. Ausziige vereinigt, im Rotovapor eingeengt (250 g dickfliissige Masse), in 500 ml
Wasser aufgenommen und mit gesiittigter Bleiacetatlosung bis zur vollstandigen Falung versetzt. Von der Fallung abzentrifugierte Losung rnit festem N a ~ C 0 3und anschliefiend mit
20 proz. Sodalosung versetzt bis zur eben vollstandigen Abscheidung von Bleicarbonat. Filtrat
i. Vak. bis zur oligen Konsistenz eingeengt und mit der dreifachen Menge KzCO3 versetzt.
Kristallbrei mit dem funffachen Vol. dthanol (95 %) mehrere Std. mazeriert. dthanol. Losung
mit Na2 SO4getrocknet, zur Trockne eingeengt und mit wenig dthanol aufgenommen. dithanol.
7 K. Egger, in E. Stahl, Dunnschichtchromatographie, 2. Aufl., S. 662; Berlin-HeidelbergNew York 1967.
8 J.E. Hay, L.J. Haynes, J. chem. SOC.(London) 1958, 2231; D.G. Roux, S.R. Evelin, J.
Chromatop. 1, 537 (1958).
9 L. Horhammer, H. Wagner, H. Konig, Dtsch.-Apotheker-Ztg. 103, 1 (1963).
10 L. Kraus, D. Dupakova, Pharmazie 19,41 (1964).
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Friedrich und Wehnert
Arch. Pharmaz.
Losung (15 ml) auf Saule (20 cm, 3 cm 4) mit Kieselgel(O,O5 - 0,2 mm; Merck) gebracht, mit
Essigsfiureathylester eluiert und in Fraktionen von je 250 ml aufgefangen. Fraktionen, die nur
Arbutin enthielten (DC!), vereinigt, eingeengt; Riickstand mehrmals aus Essigsiiureathylester
umkristallisiert. Kornige, glanzende Kristalle, die zunachst bei 162 - 165' (unkorr.) schmolzen,
nach Abkiihlen und erneutem Erhitzen in die stabile Modifikation iibergingen mit Schmp. 198'
(unkorr.). (Lit.: 165 bzw. 199,5 - 200' "); 165 - 166 bzw. 198,5 - 201' 12)).
Bergenin aus Bergenia-Blatt
1,s kg frische Blatter von B. cordifolia zu Brei zerkleinert und mehrere Tage mit 2 1 Methanol
mazeriert. Filtrationsriickstand im Soxhlet erschopfend mit Methanol extrahiert. Ausziige vereinigt und im Rotovapor weitgehend eingeengt. Zahfliissiger Riickstand funfmal mit je 300 ml
Wasser ausgekocht, Filtrate vereinigt, im Rotovapor zu 350 ml braunem Sirup eingeengt und
rnit Wasser auf 1 1verdiinnt. Warige Fliissigkeit wie oben beschrieben rnit Bleiacetat gefallt
und von iiberschiissigem Blejsalz befreit. Wariges Filtrat i. Vak. weitgehend eingeengt und iiber
Kieselgelsfiule durch Elution rnit Essigsaureathylester wie oben beschrieben fraktioniert. Die
ersten 4 Fraktionen erwiesen sich dc als bergeninhaltig, wurden vereinigt, mit Kieselgel vermischt und zur Trockne eingeengt. Nach dem Trocknen (105') Riickstand auf eine kleinere
Saule (Kieselgel Merck unter 0,08 mm Korngrofie; 8 cm lang, 4 cm 4) gebracht, mit Essigsaureathylester eluiert und in Fraktionen von 1 ma1 100 und dann jeweils 50 ml aufgefangen. Fraktionen 3 - 10 waren bergeninhaltig. Nach Animpfen mit ,,Rhizom-Bergenin", Aufbewahren
im Kuhlschrank und Reinigen der Kristalle durch Umkristallisieren aus Wasser erhielt man
Bergeninhydrat mit Schmp. 138 - 139'(unkorr.) und nach Umkristallisieren aus Essigsaureathylester Bergeninanh drid rnit Schmp. 237 - 237,5O (unkorr.). (Lit.: zwischen 133 und 150'
bzw. 237 und 239°)89'3.
Pentaacetylden~ate5'6)
des Arbutins: Schmp. 144 - 145' (unkorr.). (Lit.: 144 - 145°)5). Ausbeute 80 % d. Th.
des Bergenins: Schmp. 203 - 206' (unkorr.). (Lit. 203 - 208°)89'"4). Ausbeute 65 % d. Th.
Spektrophotometrie: UV: Spectronic Bausch u. Lomb; IR: Perkin-Elmer 21.
11 E. Lindpaintner, Arch. Pharmaz. 277, 398 (1939).
12 E. Turunen, Pharmaseuttinen Aikakanslehti 66, 27 (1957).
13 S.N. Aiyar, M.K. Jain, M Krishnamurti, T.R. Seshadri, Phytochemistry 3, 335 (1964);
S . Hattori, Acta phytochim. (Tokyo) 4, 327 (1929); Th. Posternak, K. Diirr, Helvet. chim.
Acta 41,1159 (1 958); D.S., Rao, Naturwissenschaften 52, 262 (1965).
14 S.H., Hung, J.H. Chu, Hua Hsueh Hsueh Pao 23, 255 (1957); ref. C.A. 52,15 - 827 (1958).
Anschrift: Prof. Dr. H. Friedrich, 44 Miinster, Hittorfstr. 56
[Ph 2581
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