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Zur Kenntnis eines sedativen Wirkstoffes aus dem deutschen Faserhanf Cannabis sativa.

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2Sl./S3. Bd.
1958, Nr.8
Zur Kenntnia eines sedativen wirkstoffee aus dem deutschen Faaerhanf
391
12mal nacheinander mit 5%iger Salzsiiure und 4%iger Katronlauge behandelt. Zur Durchfuhrung der Versuche diente daa Harz in seiner %+-Form. Vor jedem Versuch wurde die
Siiule mit einem Aceton-Waasergemkch (30 20) durchgespiilt.
+
Versuch mit R a d i x Ipecacuenhae (als Beispiel fur das bei Drogenund Drogenz u ber e it ung e n ange wandt e Ver f ahr en)
2,6 g Radix Ipecacuanhae conc. wurden mit einer l\lischung von 200 ml Wasser und
5 ml 20y0iger Essigsiture heil3 extrahiert und unter Kaclispiilen mit 2mal je 20 ml
Wasser abfiltriert. Bci einer Temperatur von 70' C kamen 10 ml Bleiacetatlosung zu dem
Auszug. Die entstandenen Abscheidungen wurden nach dem Erkalten abfiltriert und
Filter und FiillungsgefiB 2mal mit je 20 ml Wasser nachgespiilt. Daa iiberschussige Blei
wurde durch Einleiten von Schwefelwaaserstoff abgcschieden und abfiltriert. Nach dem
Nachwaschen mit warmem essigsauren Waaser wurde die Losung durch Kochen von
Schwefelwesserstoff befieit und gleichzeitig bis auf etwa 50 ml eingeengt. Nach Zusatz
von 1 mlO,2 n Aluminiumchloridlosungwurden die Alkaloide durch tropfenweisen Zusatz
von 10 ml 3%iger Natriumtetraphenyloboratlhung bei etwa 70° unter dauerndem Umruhren gefiillt. Nach dem Abkiihlen wurde der Niederschlag abfiltriert, mit sehwach easigsiiurehaltigem Wasser gewmchen und mit 50 ml Aceton vom Filter abgelost. Dime Losung
wurde in den Tropftrichter auf der Siiule iiberfuhrt, Filter und Becherglas 2mal mit je
10 ml Aceton nachgespiilt und dann mit 50 ml Wasser verdiinnt. Die Durchlaufgeschwindigkeit betrug 1,l ml pro Minute. Mit einer Mischung BUS 30 ml Aceton und 20 ml Waeser,
zulctzt mit 50 ml destilliertem Waaser wurde nachgespiilt. Die Alkaloide wurden rnit
250 ml iithmolischer Natronlauge (1,2 g Natriumhydroxyd in 20 ml Wasser gelost,
ad 100 ml Athanol) extrahiert, der Weingeist auf dem Wasserbad vertrieben, der Ruckstand in A.lkoho1 aufgenommen und mit 0,ln Salzsiture titriert (Indikator: Methylrot).
Hierzu wurden 1,64 ml 0,ln SdzsLure verbraucht, was einem Uehalt von 40,7 mg
Emetin = 82% der in der Droge enthaltenen Alkaloide entspricht.
1689. O t t o - E r i c h - S c h u l t z und G e r t H a f f n e r
Zur Kenntnis eines sedativen Wirkstoffes aus dem deutschen
Faserhanf (Cannabis sativa) *)
1. Mitteilung
Aus dem Pharmazeutischen Institut der Universitilt Kiel
Direktor: Prof. Dr. 0.-E. &huZtz
(Eingegangen am 20. Miirz 1958)
Im Verlaufe umfangreicher, langjiihriger Arbeiten uber das Hanfharz (1900bis
1943) war e5 hauptsachlich amerikaniachen und englischen Forschergruppen u m
Woodl), CahnB),Adamss) und Todd4) gelungen, physiologiach wirkeame Inhaltsstoffe zu isolieren und deren Struktur zu kliiren. Diem Stoffe sind identisch mit
dem wirksamen Prinzip des als Haschisch oder Marihuana bezeichneten Rausch*)
1)
Der erste Teil der Arbeit: Dissertation c f . Huffner, Kiel 1957.
T.B. Wood, W.T.N.Spivey nnd T.H. Easterfield, J. chem. SOC.(London) 69, 539
(1896).
2)
8)
4)
R.S. Cahn, 6. chem. SOC.(London)I, 986 (1956).
R. A h m a und Mitarbeiter, J. Amer. chem. SOC.zahlreiche Veroffentlichungen 1940-1942.
A. R. Todd und Mitarbeiter, J. chem. SOC.(London) 649 (1940), 137 (1941).
392
~ r c h der
~ v
Pharmazie
Behultz und Haffner
giftess). In Deutschland arbeiteten Merz und Bergnd) iiber die Maltstoffe des
Hanfes. €Tier sei kurz das Wesentliche berichtet.
Als Ausgangsmaterial dieser Untersuchungen dientc das aus dem Hlinfharz
durch Destillation im Vakuum und Reinigung des Destillats mit Laugen erhaltene,
alkaliunlosliche ,,red oil". Aus ihm wurden als wichtigste Bestandteile das Cannabidiol (I), verschiedene isomere Tetrahydrocannabinole, kurz als THC bezeichnete (11) und ebenfalls isomere Cannabinole (111) isoliert. Es wurde angenommen,
daD sich daa Cannabidiol in der Pflanze aus p-Cymol und Olivetol bildet, dutch
RingschluS ins THC iibergeht, aus dem dann durch Dehydrierung Cannabinol entstehen sOlls) (nach Todd). Statt des aromatischen Cynols erscheint ein Terpen
als Ausgangspunkt wahrscheinlicher.
>--\<
OH
CH,
\-
I
// -\
-\ = = P 5 H 1 1 ( n )
C
I
OH
'\
OH
CH,
I
I
OH
--\-A
/ -)-4 h - c 5 H l l ( n ) //
--C,H,
h__-,\=/
\.-d \-J'
\ /
\ /
C-0
/\
CH, CH,
CH,
I
CH, CH,
I1
c-
0
/\
CH, CH,
I11
Cannabinol erwies sich als toxisch, zeigte aber keine Haschischwirkung. Die
eigentliche Rauschwirkung wurde dem THC zugeschrieben. Es ist allerdings nie
gelungen, ein einheitliches THC mit der vollen und konstanten Wirksamkeit des
Hanfharzes zu isolieren. Auch das vollsynthetische THC ist zwar physiologisch
hochaktiv, besitzt aber nicht das Wirkungsspektrum des Naturproduktcs. Die
Synthese des Cannabidiols steht noch aus.
Neben diesen drei wichtigsten Substanzen wurden aus dem Ham noch Quebrachitol'), p-Cymo18), Protokate~husaure~),
verschiedene hohere FettsaurenlO) und ein
Paraffin') isoliert.
Von pharmakologischer Seite (ddkersll), BiirqP) und Schwarz13))wurde auf die
beruhigende Wirkung alkoholischer und waDriger Extrakte aufmerksam gemacht.
Nach grol3angelegten Reihenversuchen mit den isolierten Substanzen, die Loewe14)
durchfiihrte, besitzt aber keiner der beschriebenen Stoffe eine sedative Wirkung.
Grimmb) vermutete daher einen potenzierenden Effekt des Cannabidiols auf das
THC.
*) Zusanimenfassende Ubersichten gebcn H . Karbe, Arzneimittel-Forech. 1, 37 (1951)
und K . Crimm, Dissertation Munchen (1953).
O ) K . W. Merz und K . B. Bergner, Arch. Pharrnaz. Ber. dtsch. pharmaz. Qes. 278/50 49
(1940) und 278/50, 97 (1940).
') R . A d a m , D.C. l'euae und J . H.Chrk, J. Amer. chem. SOC.62, 2104 (1940).
*) A . R. Todd und J . L. Simonaen, J. chern. SOC. (London) 188 (1942).
e, A . R . Todd, A . Madinmeilia und P. B. Rusell, J . chem. SOC.(London) 628 (1942).
lo) C. If'eehnzer, Die Fflanzenatoffe, Jena 1929, S. 240.
11) H . Oelkers, Naunyn-Schmiedebergs Arch. exp. Pathol. Pharmakol. 179, 307 (1942).
I * ) E . B4rgi. Schweiz. med. Wschr. 41, 1259 (1943).
l a ) F. K . Schwarz, Med. Welt 17, 644 (1943).
14) 8.Loewe, Naunyn-Schmiedebergs Arch. exp. Pathol. Pharmakol, 211, 175 (1950).
291./63. Bd.
19513,Nr.8
eur Kenntnia eine8 sedativen Wirkatoffea aua dem deutachen Fmerhanf
393
Ausgangsmaterial fur die eigenen Untersuchungen waren Hanfroste*) und angebauter kurz vor der Samenreife geernteter Hanf*). Die Hanfroste wurde als
solche verarbeitet. Der angebaute Hanf wurde ohne Anwendung von erhohter
Temperatur rasch schonend getroclmet. Von ihm diente der obere Teil mit den
Blattern fur die Untersuchungen. Grundsatzlich waren keine qualitativen Unterschiede im Wirkstoffgehalt chemisch und pharmakologisch festzustellen. Die Extraktionen erfolgten in der Kalte und unter Lichtschutz. Fur die Extraktionen
der Wirkstoffe erwiesen sich Petrolither, Benzol und Ather als geeignete Extraktionsmittel. Nach pharmakologischen Prufungen * *) waren die Wirkstoffe in diesen
Losungsmitteln haltbar.
Die ersten Trennungsversuche erfolgten nach der Methode von R. Adams durch
Hochvakuumdestillation. Dabei gingen Fraktionen bei 96-98',
144-147",
165-168", 174-176", 1 8 S 1 9 2 " und 21&215" uber (1,0 mm/Hg). In keiner der
Fraktionen konnte aber die urspriinglich vorhandenc sedative Wirksamkeit festgestellt werden. Da auch der Ruckstand in der ublicherweise bzi Injektionen an
der Maus benutzten Dosierung keine Wirkung zeigte, muDte sich die wirksame Substanz zersetzt haben. Von den Fraktionen gab die bei 189-192" ubergehende eine
fiir Cannabidiol als spezifisch angegebene violette Farbung mit Beamreagenz16).
Unter Berucksichtigung der offenbar thermischen Zersetzung der sedativen Substanz wurde die Auftrennung auf chromatographischem Wege versucht. Zunachst
durchgcfuhrte papierchromatographische Versuche bestatigten zwar, daD sich wie 8.Schindlerla) angibt
das Harz leicht abtrennen und nachweisen la&, ergaben aber nicht die gewiinschte Auftrennung. Dagegen erwies sich die Siiulenchromatographie als brauchbar.
Das bei der Chromatographie der Wirkstoffe etorende Chlorophyll lie13 sich durch
Adsorption an einer Saule von Bolus alba Merck aus Benzol- oder Xylolliisung abtrennen. Eine Adsorption des Chlorophylls war auch an Kohle moglich, doch
konnen durch Kohle wegen des katalytischen Oberflacheneffektes des Adsorbens
unerwunschte Reaktionen eintreten. AuDerdem ist die starke Adsorptionshaft
der Kohle fur die Cannabinole unerwiinscht.
*) Die Hanfro8te wurde freundlieherweise von Herrn Dr. h. e. E . Qminder, Reutlingen, a m
seiner Hanfroste Schrobenhauaen/Obb. zur Verfugung gestellt. Herr Prof. Mwitz, Diektor
dcs Institutes fur Pharmakognosie der Universitiit Kiel, bed3 die Freundlichkeit, fur unsere
Untersuchungen Hanf anbauen zu lassen. Beiden Herren danken wir auch an dieser Stelle sehr
herzlich.
**) Me pharmakologimhenUntersuchungen wurden von Herrn Prof. Dr. W . Schmid, Direktor des Pharmakologischen Imtituts der Universitat Marburg, in Tubingen und Marburg
durchgefiihrt. Wir danken Herrn Prof. Dr. Schmid auch an dieser Stelle sehr herzlich fiir die
Durchfiihrung der Versuche und die Diskussionen der Ergebnisse.
15) W . Beam, ref. W . Hitzewnn. Arch. Pharmaz. Ber. dtsch. pharmaz. Ges. 279/51. 253
(1941).
la) H. Schindler, Arzneimittel-Forsch. 2, 291 (1952).
Archtv 291./63. Heft 8
27
394
Schultz und Haffner
Arrhiv &r
Phalllla&
Der Durchlauf nach Abtrennung des Chlorophylh auf der Bolussaule war zunachst gelb, dann rot.
Zur Auftrennung der in der Benzollosung enthaltenen Stoffe erwies sich A h miniumoxyd -- sauer Woelm*) als geeignet. Bei alkahschem Aluminiumoxyd trat
Zersetzung ein. Auf der Saule waren bei Tageslicht drei, unter der UV-Lampe
vier Zonen erkennbar :
Zone A: Bei Tageslicht rot, unter UV-Licht violett.
Zone B: Bei Tageslicht gelb, unter UV-Licht gelb-grun.
Zone
C:
Bei Tageslicht gelb, unter UV-Licht blau fluoreszierend.
Zone D : Bei Tageslicht nicht erkennbar, unter UV-Licht blaulich fluoreszierend.
Die Zonen wurden mechanisch abgetrennt und mit Ather cxtrahiert. Das langsame Herauswaschen rnit Benzol &usder Saule war wegen der Zersetzbarkeit der
sedativen Substanz nicht moglich. Pharmakologisch waren die Zonen 1, 3 und 4
wirksam. Warend die erste Zone nach Eluierung mit Ather ein rotes, toxisch wirkendes 01 (DLbO
0,5 mg/g Maus) lieferte, wurde aus der dritten und vierten Zone
ein gelbes 01 von sedativer Wirksamkeit (DLS05 mg/g Maus) erhalten. Beamreaktionen ergaben Zonen 2 und 3.
Beim Eluieren der Zonen wurde ein Stoff mitextrahiert, der sich durch Zusatz
von Methanol als weiBer, wachsahnlicher Niederschlag abschciden IieB. Es handelte
sich wahrscheinlich um das in der Literatur beschrieben Paraffin. Nach Uda!len
a m Methanol hatte die Substanz einen Schmelzpunkt von 64". Sie war pharmakologisch unwirksam. Da sie die weitere Aufarbeitung sehr erschwerte, wurde sie
untcr Abanderung der Methode folgendermaBen abgetrennt, wobei auBerdem der
sedative Stoff im Durchleuf ersohien:
Ein aus einem Petrolatherauszug gewonnenes &herextrakt wurde uber eine
Saule mit saurem Al-oxyd Woelm chromatographiert. Die Saule selbst war von
einem Kuhlmantel umgeben, der mit einer Mischung von C0,-Schnee und Methanol
beschickt wurde. Unter die Al-oxydschicht kam eine d u n e Kohlezone, die einen
vom Al-oxyd nicht adsorbierten gelben Farbstoff zuriickhielt. Der Durchlauf
wurde direkt in einer Azetylierungslosung aufgefangen. Durch die starke Unterkiihlung fie1 das Paraffin schon wahrend des Durchlaufens aus und wurde vom
Al-oxyd gefiltert. Ferner erhohte sich die Adsorptionsfiihigkcit fur die Ballaststoffe betrbhtlich. Den Analysengang zeigte das Schema :
*) Der Pharm. Fabrik M . Woelm, Eschwege, danken wir fur Alurniniumoxyd, das uns fur
dime Verauche zur Verfugung gestcllt wurde.
291.!63. J3d.
1958, ~ , - , g
Zur Kenntnia eines sedativen Wirkstoffea aua dem deutschen F e r h a n f
395
Schema :
Analysengang zur Anreicherung des sedativen Wirkstoffes :
Petrolatherextrakt
v
Losungsmittel abdestillieren, Riickstand in Ather aufnehmen
V
Saule aus Al-oxyd-sauer und Kohle
Kaltemantel -. 60"
I
I
9
\
Farbstoffe, Paraffin,
Cannabinole bleiben auf
der Saule
Azetylieren
+
Cyclohexanlosung uber 81-oxyd-sauer
I
V
Mechanische Auftrennung der Saule
I
V
Eluieren der Zone mit dem sedativen Wirkstoff
.1
Sedative Substanz DLso2 mg/g Maus
Nach Entfernung der Losungsmittel blieb ein helles, gelbgriines 01 von konstantcr Wirksamkeit (D,,, 0,75 mg/g, DL5, 2 mg/g Maus) als Ruckstand. Eine
erneute Chromatographie dieses Oles uber Al-Oxyd ergab zwei Zonen. Die untere
war unwirksam, zeigte aber eine positive Beamreaktion. Die obere, wirksame
Zone war beamnegativ. Die sedative Wirkung konnte also nicht vom Cannabidiol
herruhren.
Bei Versuchen, das Azetylierungsprodukt zu kristallisieren, schied sich beim
Stehen eine zunachst hellgriine, spater schwarz werdende amorphe Masse ab. Sie
erwies sich als wesentlich wirksamer als das 61 (Dceo0,l mg/g, DLso0,5 mg/g
Maus). Sie war in allen organischen Losungsmitteln, ferner in 5% NaOH loslich,
in Wasser und Bikarbonat unloslich. Eiue Beamreaktion entwickelte sich erst nach
langerem Einwirken von Alkali. Dagegen trat mit methanolischer FeCl,-Losung
eine sofortige violettc Farbung auf, die rasch in braun uberging. Diese Reaktion
gibt Cannabidiol nicht. Am bemerkenswertesten von diesen Reaktionen war aber
die Loslichkeit dieser Substanz in Alkali. Sie unterschicd sich hierin von den Substanzen I, I1 und 111.
27 *
396
Bchultz und Haffner
A@chivder
Pharmazle
Dal3 das Hanfhar z alkaliliisliche Stoffe enthiilt, ist schon lange bekannt.
Untersuchungen iiber eine alkalilosliche Fraktion liegen von F d h l ' ) , Todds),
Bo.sels) und Santuvy19) vor. Fulton und Todd berichten von der Isolierung der
Protokatechusaure aw dieser Fraktion und vermuten das Vorliegen cines Protekatechusaurecannabidiolesters. Eine pharmakologische Wirksamkeit konnten sie
nicht feststellen. Bose bestiitigte dieses Ergebnis. Santavy fand in der Karbonatfraktion eine Saure mit ausgepriigter antibiotischer Wirkung.
Zur Klarung der Frage, wie weit unsere auf chromatographischem Wege aus
der Droge gewonnene sedativ wirkende Substanz mit dem von Fulton und Todd
aus dem Harz erhaltenen Ester identisch ist, wurde diese Fraktion nach Fdton
und Todd in einer Modifikation, wie sie Grirnm angibt, folgendermaden hergestellt :
Die Extraktion der Droge erfolgte mit Petroliither. Daa Losungsmittel wurde auf dem
Waaaerbad abdestilliert, der Riickstand mit 70% Methanol zur Chlorophyllabtrennung
extrahiert, vom Usungsmittel im Vakuum befreit und in Petroliither aufgenommen.
Xwh Reinigung iiber Kohle wurde mit 2% wiil3riger Kalilauge, die mit 2% Natriumsulfit
versetzt war, ausgeachiittelt. Die Substanz und Verunreinigungen, wie Cannabinolester,
iind etwaa Cannabidiol, gehen dabei in die wiil3rige Phase. Durch Ausschiitteln mit
Ather wurden die Verunreinigungen beseitigt. Die so gereinigte wa5rige Phase wurde
mit Eeaigsiure angesiiuert und mit Ather ausgeschuttelt. Nach Abdestillieren des Athers
auf dem Wasserbad resultierte ein gelbrotea 01, dae erst nach Spaltung mit Alkali eine
intensiveBeamreaktion gab. Dagegen trat mit methanolischem Eisenchlorid eine schwache
Violettfarbung auf. Fiihrt man dicse Eisenchloridreaktion in methmolischer Losung
durch, lii13t die Substanz also nicht zuvor auf einem Filter eintrooknen. so ergibt sich
die von Todd beachriebene Griinfiirbung. Eine sedative Wirkung war erst in Dosen von
2.5-3 mg/g Maus zu erkennen.
Der Verdacht lag nahe, daB bei dieser Aufarbeitung eine Zersetzung eingetreten war. Wir anderten das Verfahren dahingehend ab, dad unter Sauerstoffausschlud und unter Verzicht von Warmeanwendung die Oxydationsmoglichkeit
auf ein Minimum beschriinkt wurde. Als Ergebnis erhielten wir ein helles, olivgriines 61, das sich im Hochvakuum zu einem fast weiden Pulver t r o c h e n lieB
Summenformel : C!J&O4.
Die pharmakologische ffberpriifung
(Schmp. 43-45''),
0,25-4,5 mg/g Maus.
ergab eine sedative Wirkung von DC6,, 0,05-0,l und DLSO
Die Eisenchloridreaktion sowie das verzogerte Eintreten der Beamreaktion wiesen
ebenfalls auf die Identitiit dieser Substanz mit der auf dem Wege der Chromatographie gewonnene hin.
Da sich diese Substanz nicht in Karbonat loste, schied die von Santavy festgestellte Saure aus. Alle Nachweisversuche auf die oben beschriebene Protokatechusaure schlugen fehl und die unten beschriebenen Versuche bewiesen eindeutig, da13 es sich bei der sedativen Substanz nicht um einen Protokatechusaureester handelt.
-~
.-
FuUon, ref. A . R. Todd, J. cbem. SO~.
(London)628 (1942).
und Mukerji, Nature 109 (1943).
l o ) F. Santavy, Aota Univer. Palackianae Olomuceneie VI, 59 (1955).
17)
la) Boae
m / m .Bd.
1958.
~
~
. Zur
a Kenntnia e i m sedativen Wirkstoffesaus dem deubchen Faeerhanf
397
Versuche z u r S t r u k t u r a u f k l a r u n g
Da es sich nach Angaben der Literatur in der Alkaliphase urn einen Ester handeln
8011, versuchten wir vermittels verschiedener Spaltungsmethoden den Siiureanteil
zu identifizieren. Es sei hier nur von den erfolgreichen Versuchen berichtet.
Infolge leichter Zersetzlichkeit der Substanzen muBte auch hierbei auSerst
schonend vorgegangen werden. Um unter volligem LuftabschluB arbeiten zu
konnen, wurde die Substanz in 50% wiihigem Ammoniak bei - 10" gelost und
unter Sticbtoff in ein Bombenrohr gebracht. Nach 2tligigem Stehen bei Zimmertemperatur schieden sich weil3e Kristallnadeln ab. Aus Pentan umkristallisiert ergabensieeinen Schmelzpunktvon 6'IC(Cannabidiol6667").Die Kristalle warennicht
mehr in Alkali loslich, ergaben eine sofortige Beamfarbung, dagegen keine Eisenchloridreaktion. Die Summenformel C,,H,,O, entsprach der von Cannabidiol. Das
3,5-Dinitrobenzoat hatte einen Schmelzpunkt von 106" (3,5-Dinitrobenzoat von
Cannabidiol 106107'). Die Ausbeuten betrugen zwischen 75 und 80%. Pharmakologische Versuche ergaben keine sedative Wirkung an der Maus. Bakteriologisch lieB sich eine deutliche Wirkung a d Staphylococcus aureus und Bacillus
subtilis feststellen.
Damit war bewiesen, daB als Grundkorper der sedativen Substanz das Canabidiolgerust vorliegen muB. Die beiden Summcnformeln unterscheidcn sich durch
1 C und 2 0.Es gelang nicht, als zweiteR Spaltprodukt CO, in der Ammoniakflussigkeit eindeutig nachzuweisen. Dagegen konnte festgestellt wierden, daB in
der Bombe nach der Reaktion ein Unterdruck entstanden war. Ferner trat bei gravimetrischen Bestimmungen des Cannabidiols und der nicht umgesetzten Substanz
stets ein Gewichtsverlust von 10-15~0 auf.
Da sich die Substanz bei langerem Stehen an der Luft unter Blasenbildung zersetzt, muBte auch bei einer Hochvakuumdestillation unter C0,-Abspaltung Cannabidiol entstehen. Entsprechende Versuche bestatigten diese Annahme . Die Substanz decarboxyliert im Hochvakuum bei 110' (0,l mm/Hg). Bei 189-191" crfolgt quantitativ der Ubergang eines hellgelben 81es. Nach Zugabe von Pentan
erfolgt spontane Kfistallisation. Mischschmelzpunkt mit dem oben erhaltenen
Cannabidiol ergab keine Depression. Damit war auch geklart, wieso bei allen
Untersuchungen, bei denen eine Hochvakuumdestillation als Grundtrennung erfolgte, diese Substanz nie gefaBt werden konnte.
Infolge Fehlschlagens aller Versuche, die Substanz zu kristalliieren, wurde versucht, die Kristallisation uber das Azetylierungsprodukt zu errzichen. Es zeigte
sich, daB bei gentigender Reinheit der Substanz eine Azetylierung in der Kiilte zu
kristallinen Produkten fiihrt. Es treten zwei offenbar isomere Knstallformen auf.
Schmelzpunkte : 96-97' und 115-118'. Summenformel: C,,H,O,. Die Kristalle
losen sich in Bikarbonat. Die Eisenchloridreaktion verlauft negativ, die Bcamreaktion tritt nach langerer Alkalieinwjrkung auf. Durch die Azetylierung wurden
die beiden phenolischen Hydroxylgruppen verestert und wurde eine vorher gebundene Carboxylgruppe offenbar frei. Ein Versuch, das Azetylierungsprodukt
398
Schultz und H a f f n e r
Archiv der
Pharmazie
im Hochvakuum zu destillieren, schlug fehl. Die Substanz wurde hierbei bis 260"
erhitzt (0,05 mm/Hg).
Santawy kam bci der Azetylierung zu einem ahnlichen Produkt, allerdings mit
1 C und 2 H weniger (C25H3206).
Die Struktur dieser Substanx konnte nicht geMart werden. E r nimmt cine phcnolische Carbonsaure an.
Hydrierung unserer Substanz mit Palladiurnkatalysator ergab eine Wasserstoffaufnahme von 2 Mol bei unveranderten Reaktionen. Dic beiden Doppelbindungen
des Cannabidiols im Cyclohexenring und in der Isopropylengruppe miissen also in
der Substanz cbenfalls enthalten sein. Das Azetylierungsprodukt nimmt in gleicher
Weise 2 Mol Wasserstoff auf (Summenformel : C,,H,,O,).
Spektralphotometrisehe Untersuchungen zeigten im UV-Bereich einen wesentlichen Unterschied zwischen den Spektren der Substanz und der des Cannabidiols
(Abb. 1).Neben einer Verschiebung der
Phenylbande
von 217mp nach 225mp
I-',
und
einer
geringen
Blauverschiebung
703 : I
'\
- 1
\
der
mittleren
Bande
von 275 mp nach
- 1
\
- 1
I
273 m,u tritt eine langwelligz Verschie-. I ' II -Substanz
bung der 3. Bande nach 315 m p auf.
Dieses dritte Maximum findet sich in
keincm Spektrum der bekannten Harzbestandteile und ist fur die sedative
Substanz als charakteristisch zu betrachten. Die Rotverschiebung der
3. Bande kann durch Anwesenheit einer
C =0-Gruppe gcdeutet werden. Nicht
in Betracht kommen Carboxyl- oder
Hydroxyl-Gruppen. Durch Azetylierung
mu13 diese Carbonylgruppe verandert
wordcn sein, cia im Spektrum des Azetat e s diese Bande fehlt.
Im IR-Bereich zeigen die Spektren der Substanz (Abb. 2) und des Cannabidiols
(Abb. 3) ebenfalls wesentliche Unterschiede. Die breite Absorptionsbande zwischen
3200 und 2500 K in der Substanz la& auf innere Wasserstoffbriicken schliel3en.
Die Carbonylbande tritt in dem sonst iiblichen Bereich nicht auf, mu13 extreni
Iangwellig verschoben sein und mit den C=C-Valenzschwingungen zwischen 1620
und 1668 K zusammenfallen. Dieses entsprache dem Spektrum cine8 konjugierten
Enol-Chelat-Systemcs. Dic verstiirkte Intensitat der Banden gegeniiber dern
Cannabidiolspektrum durfte auf den EinfluB der konjugierten C=O-Gruppe zuriickzufiihren sein. Die Konstitution der Substanz als Ester, freie Karbonsaure
oder Lakton scheidet auch auf Grund dieses Spektrums aus. Das Azetylierungsprodukt der Substanz (Abb. 4) 1a13t die breite Chelatbande vermissen; dagegen
tritt trotz Veresterung der beiden OH-Gruppen bei 3.500 K eine starke Bande
auf. Eine monomere COOH-Gruppe gibt diese Bande.
291./63.Bd.
1858,N ~8 .
Zur Kenntnia einea eedntiven Wlirbloffesnus dem deutachen Faserhanf
104w 5oW4OOil XW2MO
399
’
-cm
2Woi8M 1600 14W.
7200
la70
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2 80
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* 20
‘1
2
3
4
5
6
7
8
9
i2
13
I4
i5
P-
Abb. 2
P
----
Abb. 3
/I
-
Abb. 4
.
Diese spektralphotometrischen Untersuchurigen bestatigen den chemischen Befund, nach dem die Substanz selbst keine freie Carboxylgruppe enthalt. Auf Grund
der Spektren, der Eisenchloriclreaktion (nur in Alkohol !), der Loslichkeitsverhaltnisse, der verzogerten Beamreaktion und cler Elementaranalysen wird auf eine
Cannabidiolstruktur, die eine zusatzliche Carboxylgruppe chelatformig gebunden
enthiilt, geschlossen. Rei der Azetylierung wird die innermolekulare Wasserstoffbriicke zerstort. Die Carboxylgruppe kann niinmehr frei reagieren, die Substanz
lost sich in Bikarbonat. uber die Stellung der COOH-Gruppe bzw. des Chelates
im Molekiil wird noch berichtet werden. Hierbei sind vor allem sterische Verhiiltnisse zu beriicksichtigen.
In dcr Literatur wird 81s Kriteriurn fur Cannabidiol und die anderen Cannabinole die optische Drehung angefiihrt. Sie wurde fur die Strukturaufkliirung
400
Schultz und Haffner
Archlv der
Pharmazte
nicht beriicksichtigt, da sie durch das Auftreten von Isomeren starken Schwankungen unterworfen ist. So besitzt z. B. Cannabidiol, das durch thermische ZerRetzung der Substanz gewonnen wurde, eine andere Drehung als ein Cannabidiol
aus der Ammoniakspaltung. Hierin konnte auch ein Grund fiir die unterschiedliche Beurteilung der Beamreaktion liegen.
Quantitative Untersuchungen ergaben, dal3 bei frischer deutscher Droge die
sedative Substanz bis zu 50% des Gesamtharzes betragt (Gehalt a n Gesamtharz
1,5--2y0).Bei alteren, vor allem feucht gelagerten Drogen nimmt der Gehalt an
wirksamer Substanz betrachtlich ab. Vergleiche mit frischer Cannabis indica, die
uns die indische Regierung freundlicherweise zur Verfugung stellte, ergaben auch
hier die Anwesenheit der Substanz, allerdings in sehr geringer Quantitat. uber die
Verhiiltnisse, wie sie in dem als Rauschgift gehandelten Hasehisch vorliegen, wird
noch berichtet werden.
Phar m a kologis c he Unters uc hung
Die Substanzcn wurden in Olivenol gelost und weiBen Yiiusen intraperitoneal injiziert.
Eine sichere sedative Wirkung tritt bei Dosen von 0 , 0 5 4 , l mg/g Maus auf. Gewohnlich sind zuniichst Bewegungsstorungenzu beobachten, die von leichten Kriimpfen unterbrochen sein konnen. Mitunter treten starke Erregungszustiinde auf. Typisch ist daa Auflegen der Schnauze auf die Unterlage. Zunehmend machen die Tiere einen sedativen bis
somnolenten Eindruck. Die Miiuse lassen sich bei Verwendung nicht zu hoher Dosen
durch iiuJ3ere Reize wecken und wachen oft spontan auf, In dieaem Stadium kommt ea
auch zum Auftreten katatonischer Korperstellungen. Bei Dosen uber 0,5 mg/g Maus tritt
unter Krampfanfall der Tod durch Atemliihmung ein. Daa Azetylierungsprodukt zeigt
qualitativ wie quantitativ die gleiche Wirksamkeit.
Unter den gleichen Bedingungen durchgefiihrte Versuche mit Cannabidiol lieBen keine
Wirkung erkennen. Selbstversuchc zeigten aher, daD das Cannabidiol keineswegs als
physiologisch indifferent angeaprochen werden kann.
Da in der Literatur von der beruliigenden Wirkung wiiDriger Hanfausziige, zumeist
handelt es sich um PreDsiifte, berichtet wird, wurden von uns auch fiischpflanzenausziige untersucht. Tatsiichlich lief3 sich in diesen Ausziigen die sedative Substanz pharmakologisch wie chemisch nachweisen. Dieser Befund ist erstaunlich, beachtet man die
starke Waaserunloslichkeit der Substanz. Loslichkeitsvermittler diirften eine Rolle
spielen. Aus wiiBrigen Ausziigen liiBt sich die Substanz u. a. papierchromatographisch
(Petroliither/Wasser) durch Bespriihung mit Beamlosung nachweisen, da sich beim
Trocknen des Chromatogrammes Cannabidiol aus der Substanz bildet.
Vereinfachte Darstcllungsmethode von Cannabidiol
Da die Synthese von Cannabidiol noch nicht gelungen ist, kommt einer Darstellung dieser Substanz in moglichst hoher Ausbeute eine gewisse Bedeutung zu.
Bei unseren Arbeiten fanden wir eine derartige Methode.
Nach der Darstellungsmethode von Adamz0)wird das Harz einer fraktionierten
Hochvakuumdestillation unterworfen. Die zwischen 175" und 195" ubergehende
Fraktion wird mit 3,5-Dinitrobenzoylchlorid verestert. Aus diesem kristallinen
20)
R.Adams, H.Hunt und J . H . Clark, J. Amer. chem. SOP.62, 196 (1940).
291./63. Bd.
1958, Nr.8
Zur KenntnM einee eedutiven Wirkstoffea aue dem deutachen Faserhanf
401
Phenolester la& sich durch Spaltung mit fliissigem Ammoniak kristallines Cannabidiol gewinnen.
Nach unseren Untersuchungen laOt sich aus der sedativen Substanz auf einfache Weise lrristallines Cannabidiol gewinnen. Sie bildet sich einmal bei einer
Hochvakuumdestillation ; es braucht das Destillat nur mit einigen ccm Pentan
versetzt zu werden, u m die Kristallisation einzuleiten. Zum andern kann sie aus
einer Ammoniaklosung der Substanz gewonnen werden. Es muD hierbei nicht unbedingt - wie oben beschrieben - eine Bombe ah ReaktionsgefaS verwandt
werden. Bei sorgfaltiger Entfernung des Luftsauerstoffes gclingt die Umsctzung
in einem einfachen Kolben rnit uberdruckventil. Die Ausbeuten betragen bei samtlichen Verfahren zwischen 75 und 80%. Es konnen somit aus nicht zu alter Droge
bis zu 1% Cannabidiol gewonnen werden.
Experimenteller Teil
Chromatographische Auftrennung an Al-oxyd
500 g mittels eines Schiittelsiebes entsamter Droge werden in einer Culatti-Mulilr
mittelfein gemahlen und in einem braunen 5-1-Weithalskolben mit 3 kg Xylol 2 Tage
bei Zimmertemperatur extrahiert. Das dunkelgriine Extrakt wird ohne Filtration auf eine
Bolussaule gegeben.
Beim Bereiten der Bolussaule bewahrte sich folgende Methode: Eine 60 cm lange Situlc
von 4 cm ,Durchmesser, deren unteres Ende mit einem G 29-Schliff versehcn ist, wird mit
einer kleinen Siebplatte und mit Watte verschloaaen. Unter Vakuum wird Bolus alba
Merck portionsweise eingefiillt, wobei man von Zeit zu Zeit die Bolusmasse mit einem
Metallstampfer zusammenprel3t. Eine gleichmSiDige Fiillung der SBule ist unbedingt notwendig.
Nach Adsorption des Chlorophyh erhillt man einen mehr oder weniger rot gefitrbten
geDurchlauf, dor iiber eine S i d e von saurem Al-oxyd Woelm (15 cm lang, 4 cm
schickt wird. Die Zonen werden unter der UV-Lampe markieft und mit einem Spate1
vorsichtig abgehoben. Die getrennten Zonen werden sofort mit Ather eluiert. Grundsiitzlich sollen die Substanzen moglichst kurz mit Al-oxyd in Beriihrung kommen, da mit
katalytischen Zersetzungen gerechnet werden mu& Die Atherelute wurden im Vakuum
getrocknet und zur pharmakologischen Priifung in Olivenol aufgenommen.
a)
Gewinnung d e r s e d a t i v e n S u b s t a n z a u f c h r o m a t o g r a p h i s c h e m Wege
600 g entsamte Droge werden unzerkleinert unter Lichtschutz bei Zimmertempratur
mit 4 1 Petrolather 2 Tage 1ang mazeriert. Das Losungsmittel w$d im Vakuum abdcatilliert. Der Ruckstand, ein griines, dickfliissiges 81, wird in 1 1Ather aufgenommen
und iiber eine mit CO, gekuhlte Siiule von saurem Al-Oxyd gegeben. Die Chromatogrammsiiule wird auf folgende Weise bereitet: Einc 60 cm lange Saule, Durchmesser 4,2 cm,
a m unteren Ende mit G 29-Schliff versehen, wird zunitchst mit 10 g Adsorptionskohle
beschickt, eine diinne Watteachicht eingelcgt und dam mit 300g Al-oxyd aufgefiillt.
Diese Situle ist von einer zweiten umgeben, LSinge 50 cm, Durchmesser 7,5 cm. Diese
umhiillende Siiule wird mit einer Mischung von Kohlensaureschnee und Methanol gespeist. Das ganze System ist durch Schliffverbindungen an einen 2-l-Dreihahkolben und
an die Wasserstrahlpumpe angeschlossen. I m Kolben befindet sich als Azetylierungslosung entweder eine Mischung von 30 ccm Essigsitureanhydrid mit 110 ccm wasserfreiem Pyridin oder man gibt als Vorlage 150 ccm Pyridin in den Kolben und laDt 20 ccm
Azetylchlorid in Anteilen xutropfen.
Das gesamte Azetylicrungsgemisch IaDt man 12 Stunden bei Zimmcrtemperatur stehen.
h’ach Vertreiben des Athers im Vakuum wird der Rest in kalte, verdiinnte Schwefelsaure
402
~ r c h i der
v
Pharmazle
S c h u l t z und Haffner
gegehen. Es scheidet sich ein hellgrunes 61 ab, das in Ather aufgenommen und noch mehr.
mals mit Wasser ausgewaschen wird. Zumeist fiillt d a m aus dieser Atherlosung nach
mehreren Tagen eine amorphe, grunliche Massc aus. An der Luft tritt rasch Zersetzung
eu einer schwarzen Substanz ein.
Das Azetylierungsprodukt lLDt sich aucli in einer Cyclohexanlosung uber saurem
Al-oxyd rcinigen. Die breite, weiDe Mittelzone wird mechanisch abgetrennt und rnit
Ather eluiert. Das so gewonnene Azetat konnte nicht zur Kristallisation gebracht werden.
Gewinnung der sedat i v en S u b s t an z n ach d em Ausschiittelungsgang
500 g unzerkleinerte Droge werden mit einer genugenden Menge Petrolather mazeriert.
Die gesamte I'etroliitherlosung wird nach Sitttigung mit Stickstoff mit einer 3%-Kalilauge (auf 1 1 Petrolather 100 ccm wiilrige IAsung) rasch ausgeschuttelt. Der Kalilauge
gibt man als Oxydationsschutz 2% Natriumtrulfit zu. Die je nach Gehalt gelb b$ rotbraune wiiDrige Phase wird zweimal kurz mit At.her ausgeschuttelt. Wenn sich die Atherschicht auch beim zweiten Male noch stark violett farht, so r i r d das Ausschutteln wiederholt. Die nach der Atherreinigung wesentlich heller gewordene wglrige Phase wird mit
verdumter Schwefelsiture angesiiuert. Es entsteht eine milchige Trubung. Die ausgefallene
Suhstanz wird in Ather aufgenomrnen und mit einer 5%igen Sodalijsung ausgeschuttelt.
Hierbei farbt sich die wiilrige Phase violett, wahrend die itherkche Schieht ihren grunlichen Ton behalt. Each Abtrennung der Karbonatlosung wird wieder rnit verdunnter
Schwefelsiiure angesiiuert, der Ather im Vakuum ohne \V&mezufuhr abgesogen. Das
erhaltene 61 darf nicht rot sein (Zersetzung!) und mu13 sich im Vakuum zu einem fast
weiBen Pulver trocknen lassen. Zur Beseitigung von Terpenspuren kann die Substanz
noch einer Wmserdampfdestillation unterzogen werden. Dabei nimmt sie eine harte,
sprb;de Form ein.
Die Substanz ist nicht unbegrenzt haltbar. Lansame Zersetzung an der Luft tritt
Elementaranalyse:
schon nach wenigen Tagen ein. Schmp. 43-47',
c22H3004
Ber.: C 73,7
Gef.: ,, 73,38
,, 73,765
9,
74,09
H 8,44
,, 8,50
,, 8951
,, 8,59
D a r s t e 11 u ng vo n C a n n a b id io 1 d u r c h A m mo n i a ks pa 1t u n g
1g frisch hergestellte Substanz wird in 10 ccm Petrolather geliist und in eine Glas-
'
bombe von 100-150 ccm Inhalt gefiillt. Nach Abziehen des Losungsmittels im Vakuum,
das bis zum Auftreten von Blatien erfolgt, wird die Bombe mit Stickstoff gefiillt..
70 ccm konz. wiiOrige Amrnoniakfliissigkeit werden bei - 10" mit Ammoniakgm gesiittigt und sofort in die Bombe gefullt. Der VerschluO mu13 rasch unter Stickstoff erfolgen. Das durch die Erwarmung ausstromende Ammoniakgas verhindert einen Lufteintritt.
Man erhiilt auf diese Weise einen praktisch sauerstofffieien Veruchlu13.
Die Bombe wird nunmehr kriiftig geschuttclt bis zur Losung dcr Substanz. Each
mehreren Stunden beginnt bereits die Kristallisation, die nach 8 Tagen quantitativ verlaufen ist. Fiirbt sich die Ammoniaklosung rot, so war Sauerstoff zugegen und die Reaktion gelingt nicht.
Zur 6ffnung wird die ganzc Bombe wieder eingekuhlt. Die Kristalle werden abgesrtligt,
und sofort in Petrolather aufgenommen. Man kann aucli den gesamten Bombeninhalt in
eincm Scheidetrichter mit l'etrolhther ausschutteln. Die Petroliitherphase wird mit verdunnter Schwefelsaure angesiiuert, danach mehrmals mit Warner gereinigt. Umkristallislttion aus l'entan (35"). Schmp. 67O. Ausbeute 76-80y0. Elementaranalyse:
Fur C,,H3,02
Ber.: C 80,2L
Gef.: ,, 80,14
H 9,02
,, 9.39
291./63. Bd.
1958,Nr.8
Zur Kenntnk e i m sedativen Wirkstoffes aus dem deutschen Fnserhanf
403
Optisclie Drehung: [a]L5= - 120' (in 96% k h a n o l ) .
Schmelzpunkt dea 3,5-Di-nitrobenzcatestersaus Methanol/M&hylazetat 2 : 1 106".
An Stelle einer Bombe lit& sich auch ein 3-Halskolben verwenden. auf den ein Uberdruckventil aufgcsetzt wird. Daa Vermischen erfolgt mit einem Magnetriihrer. Sonst
wird wie oben verfahren.
Darstellung von Cannabidiol durch Hochvakuumdestillation
2 g frisch hergestellte Substanz werden bei 0,05 mm/Hg zunachst auf 100' erhitzt. Die
nun cinsctzende Decarboxylierung kann cinmal durch Zwischenschaltung von krarytwasser erkannt werden, la& sich aber auch durch Kontrolle des Vakuums feststellen.
Wiihrend dcr C0,-Bildung sinkt das Vakuum auf 0,2mm/Hg. Nach Beendigung der
h a k t i o n , kenntlich am vollen Vakuum, wird weiter erhitzt. Bei 179-183" (0,08 mm/Hg),
geht ein hellgelbes 01 iiber, das nach Zugabe von wenigen ccm Pentan durchkristallisiert.
iMischschmelzpunkt mit Cannabidiol: 66-67'.
Optische Drehung [a]h4 =-- - 100" (in
96% Athanol).
K r i s t a l l i s a t i o n d e r S u b s t a n z a l s Essigsfiureester
5 g frisch hergestellte Substanz werdcn in 50 ccm wasserfreiem Beneol gelost, rnit 30 CCDI
Essigsitureanhydrid und 1 g h'atriumazetat versetzt und 24 Stunden bei Zimmertemperatur stehen gelaascn. Daa gane Azetylierungsgemkch wird mit kaltem Waaser ausgeschiittelt, bis kcin Geruch nach Essigsiiure mehr auftritt. Kach Abdestillat,ion des
Benzols im Vakuum tritt Kristalliation nach wenigen Stunden ein. Mitunter tritt eine
Verzogerung ein und die Substanz kristallisiert erst nach Tagen. Umkristallisation aus
Oktan/Petroliither 2 : 1 ergibt zwei verschiedene Kristallformen, die ineinander iibergehen
konnen.
Schmp. 96-97°/115-1180. Elementaranalyse:
C26H3dOB
Ber.: C 70,56
H 7,74
Gef.: ,, 70,72
,, 7994
Hydrieriing der Sub s t an z
3,7 g frisch hcrgestellte Substanz werden in 50 ccm Methanol mit Palladium-BariumsulfabKatalysator hydriert. Wasserstoffaufnahme : 446 ccm. Fiir 2 Mol. Wasserstoff berechnet 442 ccm.
Spektrophotometrische Untersuchungen
Die UV-Spektren werden mit dcm YM Q 11-Spektralphotometer Zeiss *) aufgenommen.
Ah Losungsmittel wurde Cyclohexan verwandt.
Die Adsorptionsmaxima:
Substanz
Cannabidiol
225 mp, 273 mp, 315 mp,
217 mp, 275 mp, 280 mp.
Die Aufnahme der IR-Spektrcn erfolgten mit einem IR-Spektrographen Leitz * 1)Die Substanzen wurden in Ather gelost und anf NaC1-Scheiben cingetrocknet. Die
Messungen erfolgten mit einem XaC1-Prisma.
*) Der Deutschen Forschungsgemeinschaft danken wir fur die Bereitstellung des V!V-Gc-
rates.
* * ) Herrn Prof. nr. Lembke, Kiel, Uundesforvchungsanstaltfur Milcliwirtschaft, danken wir
fur die Aufnahme der Spektren.
AnsChrift: Prof. Dr. 0.-E. Schultz, Direktor deu Pharmaz. Inst. der Universitiit Kiel, Kid, Gutenbergntr. 56.
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