CH649543A5 - METHOD FOR ISOLATION OF (+) - usnic of Usnea barbata L. - Google Patents

Description

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PATENTANSPRUCH Verfahren zur Isolierung von (+) -Usninsäure aus Usnea barbata L., dadurch gekennzeichnet, dass Usnea barbata L. nach Entstauben mit Äthanol unter Rückfluss in einem Gewichtsverhältnis von 1:8 bis 1:12 extrahiert wird, der Extrakt durch Filtration unter Druck von 2.105 bis 3.105 Pa oder im Vakum von 2,7 • 103 bis 13,3 • 103Pa von der Droge abgetrennt und unter Rühren kristallisiert wird, die Kristalle durch Filtration entfernt, mit Äthanol gewaschen und getrocknet werden. PATENT CLAIM Process for the isolation of (+) -usnic acid from Usnea barbata L., characterized in that Usnea barbata L. is extracted after dedusting with ethanol under reflux in a weight ratio of 1: 8 to 1:12, the extract by filtration under pressure from 2,105 to 3,105 Pa or in vacuo from 2.7 • 103 to 13.3 • 103Pa is separated from the drug and crystallized with stirring, the crystals are removed by filtration, washed with ethanol and dried.

Das vorliegende Verfahren betrifft die Isolierung von (+)-Usninsäure aus Usnea barbata L. Usninsäure ist ein bekannter Stoff, der wegen seiner bioziden Wirkung in Pharmazie und Kosmetik verwendet wird. Die Isolierung von (+)-Usninsäure aus Moos und Flechte ist mit Problemen der Wahl der Rohstoffe, des optimalen Lösungsmittels und des optimalen Isolationsverfahrens verbunden. Es ist bekannt, dass man zur Gewinnung von (+)-Usninsäure verschiedene Moos- und Flechtenarten, wie Evernia prunastri, Usnea barbata L., Ramalina reticulata usw., anwenden kann. Die Wahl des Rohstoffs hängt vor allem von folgenden Forderungen ab: The present method relates to the isolation of (+) - usnic acid from Usnea barbata L. Usnic acid is a known substance which is used in pharmacy and cosmetics because of its biocidal action. The isolation of (+) - usnic acid from moss and lichen is associated with problems with the choice of raw materials, the optimal solvent and the optimal isolation process. It is known that various types of moss and lichen, such as Evernia prunastri, Usnea barbata L., Ramalina reticulata etc., can be used to obtain (+) - usnic acid. The choice of raw material mainly depends on the following requirements:

- er muss in genügenden Mengen für industrielle Zwecke zugänglich sein, - it must be accessible in sufficient quantities for industrial purposes,

- die darin enthaltene Menge von Usninsäure soll eine wirtschaftliche Herstellung gewährleisten (über 1%), - the amount of usnic acid contained therein is to ensure economical production (over 1%),

- die darin enthaltene Menge von extraktiven Begleitstoffen muss im Vergleich mit dem Gehalt an (+)-Usninsäure gering sein, - The amount of extractive substances contained therein must be small compared to the (+) - usnic acid content,

- die Löslichkeit der extraktiven Begleitstoffe im angewendeten Extraktionslösungsmittel soll beträchtlich kleiner als die der (+)-Usninsäure sein. - The solubility of the extractive substances in the extraction solvent used should be considerably less than that of the (+) - usnic acid.

Usnea barbata L. entspricht fast vollständig diesen Forderungen und sie wird zur Gewinnung von (+)-Usninsäure gemäss dem erfindungsmässigen Verfahren verwendet. Die anderen Flechtenarten enthalten viel weniger (+)-Usninsäure oder werden vor allem als Rohstoffe zur Herstellung von Riechharzen (Resinoiden) verwendet. Das Lösungsmittel zur Isolation der (+)-Usninsäure soll Usnea barbata L. almost completely meets these requirements and is used to obtain (+) - usnic acid according to the process of the invention. The other types of lichen contain much less (+) - usnic acid or are mainly used as raw materials for the production of olfactory resins (resinoids). The solvent for the isolation of (+) - usnic acid should

- (-f-)-Usninsäure möglichst selektiv in bezug auf extraktive Begleitstoffe extrahieren, - (-f -) - extract usnic acid as selectively as possible with regard to extractive substances,

- eine maximale Ausbeute gewährleisten, - ensure maximum yield,

- ihre antibiotischen und fungiziden Eigenschaften nicht ändern, - do not change their antibiotic and fungicidal properties,

- eine solche Qualität der isolierten Substanz, die allen Anforderungen deren Anwendung als Antibiotikum und Fungizid, vor allem in physiologischer Hinsicht, entspricht, gewährleisten, - ensure that the quality of the isolated substance meets all the requirements of its use as an antibiotic and fungicide, especially in physiological terms,

- ihre einfachere und wirtschaftlichere Herstellung ermöglichen, - enable their simpler and more economical production,

- nicht teuer und in genügenden Mengen zugänglich sein, - not expensive and accessible in sufficient quantities,

- nicht so toxisch und entzündbar sein, dass dadurch aufwendige Einrichtungen bedingt würden. - not be so toxic and flammable that complex equipment would be required.

Beim Isolationsverfahren müssen folgende Bedingungen erfüllt werden: The following conditions must be met for the insulation process:

- es soll einfach sein, - it should be easy

- dadurch sollen eine maximale Ausbeute und Qualität erzielt werden, - this is to achieve maximum yield and quality,

- teure und aufwendige Einrichtungen sollen vermieden werden, - expensive and complex facilities should be avoided,

- Arbeits- und Energieaufwand sowie Zeitverbrauch sollen minimal sein. - Labor, energy and time consumption should be minimal.

In der Literatur ist nur eine geringe Anzahl von Verfahren zur Isolation von (+)-Usninsäure aus verschiedenen Moos-und Flechtenarten beschrieben. Grösstenteils wird bei diesen Verfahren (+)-Usninsäure aus wachsartigem Rückstand nach Abtrennung von Riechkomponenten gewonnen. Die verwendeten pflanzlichen Rohstoffe enthalten (+)-Usnin-säure in viel kleineren Mengen als Usnea barbata L. Aus diesem Grunde und auch wegen viel grösserer Ausbeuten, wenn sie zur Gewinnung von Riechharzen verwendet werden, ist die Gewinnung von (+)-Usninsäure daraus von sekundärer Bedeutung. Hauptmerkmale dieser bekannten Verfahren sind: Only a small number of methods for isolating (+) - usnic acid from various types of moss and lichen are described in the literature. For the most part, (+) - usnic acid is obtained from a waxy residue after separation of odor components. The vegetable raw materials used contain (+) - usnic acid in much smaller amounts than Usnea barbata L. For this reason and because of the much higher yields, if they are used for the production of olfactory resins, (+) - usnic acid is obtained from them of secondary importance. The main features of these known methods are:

- die Anwendung von zwei oder mehr Lösungsmitteln, - the use of two or more solvents,

- die Anwendung von physiologisch toxischen Lösungsmitteln, wie Aceton, Benzol, Chloroform, 1,1,2-Trichlor-äthylen, Hexan usw. wodurch bedingt ist, dass Rückstände aus den Kristallen der (-t-)-Usninsäure vollständig entfernt werden müssen, the use of physiologically toxic solvents, such as acetone, benzene, chloroform, 1,1,2-trichlorethylene, hexane, etc., which means that residues must be removed completely from the crystals of (-t -) - usnic acid,

- kleinere Ausbeute von (+)-Usninsäure da zur Erzielung einer befriedigenden Qualität viele Reinigungsschritte nötig sind, - lower yield of (+) - usnic acid because many cleaning steps are necessary to achieve a satisfactory quality,

- erschwerte Regeneration von einzelnen Lösungsmitteln, - difficult regeneration of individual solvents,

- aufwendige Herstellungsart (mehrere Reinigunsschritte, Regeneration mehrerer Lösungsmittel, Anwendung komplizierter Einrichtungen), - elaborate manufacturing method (several cleaning steps, regeneration of several solvents, use of complicated equipment),

- Äthanol als eines der meist zugänglichen und vom technischen und physiologischen Standpunkt am besten geeigneten Extraktionslösungsmittel wird nicht verwendet, - ethanol is not used as one of the most accessible and from the technical and physiological point of view most suitable extraction solvent,

- eine direkte Kristallisation von (+)-Usninsäure mit befriedigender Qualität aus einer Lösung der wachsartigen Rückstände ist wegen beträchtlicher Löslichkeit der Begleitstoffe in angewendeten Lösungsmitteln nicht möglich, direct crystallization of (+) - usnic acid with satisfactory quality from a solution of the waxy residues is not possible because of the considerable solubility of the accompanying substances in the solvents used,

- vom Standpunkt der Wirtschaftlichkeit sind die bekannten Verfahren für industrielle Gewinnung von (-t-)-Usninsäure sehr teuer. - From the point of view of economy, the known processes for the industrial production of (-t -) - usnic acid are very expensive.

Zur Herstellung von (+)-Usninsäure aus Usnea barbata L. sind nur wenige Verfahren beschrieben. Ihre Merkmale sind fast gleich wie bei Verfahren zur Gewinnung von (+)-Usnin-säure aus wachsartigen Rückständen der Resinoide. Es ist bekannt, dass reine (+)-Usninsäure in Äthanol löslich ist. Ihre Löslichkeit in Äthanol gegenüber den in bekannten Verfahren zur Extraktion empfohlenen Lösungsmitteln (Aceton, Chloroform, Äthylacetet, Benzol) ist jedoch viel schlechter. Aus diesem Grunde kam Äthanol bisher als mögliches Extraktionsmittel für (+)-Usninsäure nicht in Frage. Die Ergebnisse unserer Untersuchungen gemäss vorliegender Erfindung haben jedoch überraschenderweise gezeigt, dass Äthanol ein optimales Lösungsmittel zur Gewinnung von (+)-Usninsäure ist, obwohl es bekannt ist, dass in Äthanol reine (-t-)-Usninsäure sehr schlecht löslich ist. In den bisher beschriebenen Verfahren wurde dieser Tatsache keine Aufmerksamkeit gewidmet und deshalb ist Äthanol nie als Extraktionslösungsmittel für (+)-Usninsäure verwendet worden. Die Löslichkeit einer gegebenen Substanz in einem gegebenen Lösungsmittel wird nämlich wegen Anwesenheit von anderen extraktiven Stoffen aus dem pflanzlichen Rohstoff im Extrakt erhöht oder verringert. Die Vorteile Äthanols gegenüber den bisher verwendeten Lösungsmitteln sind wie folgt: Only a few processes have been described for the preparation of (+) - usnic acid from Usnea barbata L. Their characteristics are almost the same as in processes for the production of (+) - usnic acid from waxy residues of the resinoids. It is known that pure (+) - usnic acid is soluble in ethanol. However, their solubility in ethanol compared to the solvents recommended in known methods of extraction (acetone, chloroform, ethyl acetate, benzene) is much worse. For this reason, ethanol has so far not been considered as a possible extractant for (+) - usnic acid. The results of our investigations according to the present invention surprisingly showed that ethanol is an optimal solvent for the production of (+) - usnic acid, although it is known that pure (-t -) - usnic acid is very poorly soluble in ethanol. In the processes described so far, no attention has been paid to this fact and therefore ethanol has never been used as an extraction solvent for (+) - usnic acid. This is because the solubility of a given substance in a given solvent is increased or decreased due to the presence of other extractive substances from the vegetable raw material in the extract. The advantages of ethanol over the previously used solvents are as follows:

- erhöhte Löslichkeit von (H-)-Usninsäure im äthanolischen Extrakt der Usnea barbata L. in Anwesenheit von extraktiven Begleitstoffen aus dem pflanzlichen Rohstoff, - increased solubility of (H -) - usnic acid in the ethanol extract of Usnea barbata L. in the presence of extractive substances from the vegetable raw material,

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- die Menge der extrahierten extraktiven Begleitstoffe in Äthanol ist klein, so dass (+)-Usninsäure direkt aus dem äthanolischen Extrakt in reinem Zustand und mit befriedigender Ausbeute (etwa 85% bis 90% in bezug auf den Gehalt im pflanzlichen Rohstoff) kristallisieren kann, the amount of extracted extractive substances in ethanol is small, so that (+) - usnic acid can crystallize directly from the ethanol extract in a pure state and with a satisfactory yield (about 85% to 90% in relation to the content in the vegetable raw material),

- die Löslichkeit von (H-)-Usninsäure bei Siedetemperatur des Äthanols ist viel grösser als die der extraktiven Begleitstoffe, - the solubility of (H -) - usnic acid at the boiling point of ethanol is much greater than that of the extractive substances,

- die Löslichkeit von (+)-Usninsäure ist bei Kristallisationstemperatur (unter +15°C) sehr klein, die der Begleitstoffe jedoch noch immer gross, so dass sie mit geringen Beimengungen kristallisiert, - The solubility of (+) - usnic acid is very low at the crystallization temperature (below + 15 ° C), but that of the accompanying substances is still high, so that it crystallizes with small additions,

- die Löslichkeit von (+)-Usninsäure in den bisher verwendeten Extraktionslösungsmitteln ist viel grösser, doch sind auch die Begleitstoffe darin viel besser löslich, so dass eine direkte Kristallisation aus dem Extrakt wie im Falle des Äthanols nicht möglich ist. - The solubility of (+) - usnic acid in the extraction solvents used so far is much greater, but the accompanying substances are also much more soluble in it, so that direct crystallization from the extract is not possible, as in the case of ethanol.

Als der Stand der Technik sollen folgende Verfahren angegeben werden: The following methods are to be stated as the prior art:

a) Vest. Akad. Nauk UdSSR, 26, Nr. 7,35-7 (1956) a) Vest. Akad.Nauk USSR, 26, No. 7.35-7 (1956)

(-t-)-Usninsäure wird durch Extraktion aus der Flechte mit heissem Benzol isoliert, dann wird Benzol eingedampft, der Rückstand mit einer sehr kleinen Menge des heissen Chloroforms behandelt, Chloroform wird eingedampft und der Eindampfrückstand wird mit einer dreimaligen Gewichtsmenge von kaltem Äthanol in bezug auf Trockensubstanzgewicht behandelt. So erhaltene (+)-Usninsäure wird weiter durch sukzessive Lösung in heissem Chloroform, kaltem Äthanol in Äther gereinigt. (-t -) - Usnic acid is isolated by extraction from the lichen with hot benzene, then benzene is evaporated, the residue is treated with a very small amount of the hot chloroform, chloroform is evaporated and the evaporation residue is mixed with a three-fold amount by weight of cold ethanol treated in terms of dry matter weight. (+) - Usnic acid thus obtained is further purified by successive solution in hot chloroform, cold ethanol in ether.

b) FR-PS 7 611 964 (Isolation von (+)-Usninsäure aus wachsartigem Rückstand des abs. Flechtenextraktes) b) FR-PS 7 611 964 (isolation of (+) - usnic acid from waxy residue of the absolute lichen extract)

Der wachsartige Rückstand wird mit Lösungsmitteln, wie Benzol, Hexan, Aceton, Chloroform und 1,1,2-Trichlor-äthylen extrahiert. Die erhaltene Lösung wird bis zum Sieden erhitzt, filtriert und gekühlt, worauf (+)-Usninsäure auskri-stallisiert. Die Ausbeute von (+)-Usninsäure beträgt 20 bis 25% mit Benzol bzw. 35 bis 40% mit Hexan. The waxy residue is extracted with solvents such as benzene, hexane, acetone, chloroform and 1,1,2-trichlorethylene. The solution obtained is heated to boiling, filtered and cooled, whereupon (+) - usnic acid crystallizes out. The yield of (+) - usnic acid is 20 to 25% with benzene or 35 to 40% with hexane.

. c) RO-PS 58.246 . c) RO-PS 58.246

(+)-Usninsäure wird aus Usnea barbata L. mit Benzol unter Rückfluss dreimal extrahiert, die vereinigten Extrakte werden auf ein kleines Volumen eingeengt und aus der konzentrierten Lösung wird (+)-Usninsäure mit Aceton ausgefällt. (+) - Usnic acid is extracted three times from Usnea barbata L. with benzene under reflux, the combined extracts are concentrated to a small volume and (+) - usnic acid is precipitated from the concentrated solution with acetone.

Das erfindungsgemässe Verfahren ist im Patentanspruch definiert. Gemäss dem Verfahren wird die Droge nach dem Entstauben mit Äthanol unter Rückfluss extrahiert. Der erhaltene Extrakt wird filtriert und in einen Kristallisationsbehälter überführt. Die Kristallisation erfolgt unter Aussen-kühlung des Behälters und unter Rühren der Lösung. Feine gelbe Kristalle der(+)-Usninsäure werden durch Filtration unter Druck (2.105Pa bis 3.105Pa) oder im Vakuum (2,7 • 103 Pa bis 13,3 • 103 Pa) abgetrennt, mit kaltem Äthanol gewaschen und getrocknet. Aus dem Filtrat wird Äthanol mittels Säulendestillation regeneriert. Das vorliegende Verfahren The method according to the invention is defined in the patent claim. According to the method, the drug is extracted under reflux with ethanol after dedusting. The extract obtained is filtered and transferred to a crystallization container. Crystallization takes place with external cooling of the container and with stirring of the solution. Fine yellow crystals of (+) - usnic acid are separated by filtration under pressure (2.105Pa to 3.105Pa) or in vacuo (2.7 • 103 Pa to 13.3 • 103 Pa), washed with cold ethanol and dried. Ethanol is regenerated from the filtrate using column distillation. The present procedure

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unterscheidet sich wesentlich von bekannten Verfahren und weist die folgenden wesentlichen Vorteile auf: differs significantly from known methods and has the following main advantages:

- Extraktionsverfahren ist schnell und einfach, - extraction process is quick and easy,

- die Anwendung von nur einem Lösungsmittel, - the use of only one solvent,

- Äthanol wird zum ersten Mal als das optimale Lösungsmittel für Extraktion von (+)-Usninsäure aus Usnea barbata L. verwendet, obwohl es bekannt ist, dass reine Usninsäure darin sehr schlecht löslich ist, - Ethanol is used for the first time as the optimal solvent for extracting (+) - usnic acid from Usnea barbata L., although it is known that pure usnic acid is very poorly soluble in it,

- vom technischen und physiologischen Standpunkt ist Äthanol den bisher verwendeten Lösungsmitteln überlegen (es ist leicht zugänglich, etwaige Rückstände in Kristallen brauchen nicht entfernt zu werden, es ist weniger gefährlich bei industrieller Anwendung, es ist weniger toxisch), - from a technical and physiological point of view, ethanol is superior to the solvents used up to now (it is easily accessible, any residues in crystals do not need to be removed, it is less dangerous in industrial use, it is less toxic),

- direkte Kristallisation von (+)-Usninsäure aus äthanolischem Extrakt ohne vorherige Konzentrierung, direct crystallization of (+) - usnic acid from ethanol extract without prior concentration,

- hohe Ausbeuten an (-t-)-Usninsäure (über 90% in bezug auf den Gehalt im Rohstoff), - high yields of (-t -) - usnic acid (over 90% in relation to the content in the raw material),

- wegen der guten Qualität der (H-)-Usninsäure, die durch direkte Kristallisation aus äthanolischem Extrakt erhalten wird, erübrigen sich nachträgliche Reinigungsschritte, die bei bekannten Verfahren nötig sind, - because of the good quality of the (H -) - usnic acid, which is obtained by direct crystallization from ethanolic extract, subsequent cleaning steps, which are necessary in known processes, are unnecessary,

- die Möglichkeit der Regeneration des Lösungsmittels über 90%, - the possibility of regeneration of the solvent over 90%,

- eine einfache Produkionsanlage, - a simple production facility,

- beträchtlich grössere Wirtschaflichkeit des vorliegenden Verfahrens im Vergleich mit bekannten Verfahren. - Considerably greater economy of the present method compared to known methods.

Folgende Beispiele dienen zur näheren Erläuterung der vorliegenden Erfindung, ohne sie einzuschränken. The following examples serve to explain the present invention in more detail without restricting it.

Beispiel 1 example 1

100 kg Usnea barbata L. werden nach dem Entstauben mit 800 kg Äthanol (96%ig, pharm. Qualität) unter Rückfluss 30 Minuten extrahiert. Nach der Filtrierung über ein Stahlnetz wird der Extrakt in einen Kristallisationsbehälter mit wässeriger Aussenkühlung eingeführt, worin innerhalb von 8 Stunden unter Rühren (+)-Usninsäure auskristallisiert. Kristalle der (-t-)-Usninsäure werden durch Filtration unter Druck (2.105 bis 3.105 Pa)oderim Vakuum (2,7 • 103 bis 13,3 • 103 Pa) abgetrennt, mit Äthanol gewaschen und getrocknet. Aus dem Filtrat werden durch Abdampfen 90 bis 95% des Äthanols regeneriert. Die Ausbeute der (-t-)-Usnin-säure im Kristallisat beträgt 90% in bezug auf den Gehalt im pflanzlichen Rohstoff. Der Gehalt von (+)-Usninsäure/Smp. 204°C, [a]?5 +498 (in Chloroform)/ ist 98% in bezug auf Trok-kensubstanz. After dedusting, 100 kg of Usnea barbata L. are extracted with 800 kg of ethanol (96%, pharmaceutical grade) under reflux for 30 minutes. After filtering through a steel mesh, the extract is introduced into a crystallization vessel with aqueous external cooling, in which (+) - usnic acid crystallizes out within 8 hours with stirring. Crystals of (-t -) - usnic acid are separated by filtration under pressure (2.105 to 3.105 Pa) or in vacuo (2.7 • 103 to 13.3 • 103 Pa), washed with ethanol and dried. 90 to 95% of the ethanol is regenerated from the filtrate by evaporation. The yield of (-t -) - usnic acid in the crystals is 90% in relation to the content in the vegetable raw material. The content of (+) - usnic acid / mp. 204 ° C, [a]? 5 +498 (in chloroform) / is 98% in terms of dry matter.

Beispiel 2 Example 2

100 kg Usnea barbata L. werden wie im Beispiel 1 behandelt mit dem Unterschied, dass die Extraktionszeit 60 Minuten, die Menge des Äthanols für Extraktion 1200 kg und die Kristallisationszeit 12 Stunden betragen. Die Ausbeute an (+)-Usninsäure im Kristallisat beträgt 90% in bezug auf den Gehalt im pflanzlichen Rohstoff. Der Gehalt der (+)-Usnin-säure/Smp. 204°C, [a]"s +498 (in Chloroform)/ im Kristallisat beträgt 96% in bezug auf Trockensubstanz. 100 kg of Usnea barbata L. are treated as in Example 1, with the difference that the extraction time is 60 minutes, the amount of ethanol for extraction is 1200 kg and the crystallization time is 12 hours. The yield of (+) - usnic acid in the crystals is 90% in relation to the content in the vegetable raw material. The content of (+) - usnic acid / mp. 204 ° C, [a] "s +498 (in chloroform) / in the crystals is 96% with respect to dry matter.

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