Extraktion von Hesperidin aus Mandarinenschalen

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1 Extraktion von Hesperidin aus Mandarinenschalen Diese Arbeitsvorschrift für Sie ist eine Weiterentwicklung derjenigen aus Lit. [1]! HO H3 C HO 4 ''' 6 ''' 5 ''' 3 ''' O OH 2 ''' 1'' ' O OCH '' ' 4' 5 HO '' O 8 1 '' O O 1 4 ' 1 HO '' 9 5 ' 2 '' 7 2 OH 6 ' 3 '' OH O OH 3 ' 7' Abb. 1: Hesperidin 1 Einleitung Hesperidin gehört zur Gruppe der Bioflavonoide, da es sich aus dem Flavonon Hesperitin und dem Disaccharid Rutinose zusammensetzt. Es ist das Hauptflavonoid der Orangen- und Mandarinenschalen und kommt auch in den meisten anderen Zitrusfrüchten vor. Im Gegensatz zu den meisten Flavonoiden verfügt Hesperidin nicht über ein ausgedehntes System delokalisierter π-elektronen, da die Konjugation unterbrochen ist. Daher ist es nur schwach gelb gefärbt. Es spielt sowohl in der Natur (z.b. als Desinfektionsmittel gegen Pilze) als auch in der Medizin (z.b. als Mittel gegen Krampfadern) eine Rolle. Aus Mandarinenschalen kann etwa doppelt so viel isoliert werden wie aus Apfelsinenschalen (Erfahrungswert des Praktikums). 2 Versuchsdurchführung [1] Zunächst wurden ca. 45 g trockene zerkleinerte Mandarinenschalen in die Extraktionshülse einer Soxhlet-Apparatur gefüllt und für acht Stunden mit 600 ml CH 2 Cl 2 im Wasserbad extrahiert, um störende ätherische Öle zu entfernen. Der orangefarbene Extrakt wurde verworfen, die verbliebenen Mandarinenschalen aus der Hülse entfernt und über Nacht an der Luft getrocknet. Dann erfolgte eine zweite ebenfalls achtstündige Extraktion, wobei als Extraktionsmittel diesmal 600 ml Methanol genutzt wurde. (Die beste Heizquelle dafür ist ein großes Wasserbad, da ein 1L-Kolben dort am besten hineinpasst (Alternative wäre: Siliconöl schmiert und der Kolben passt nur gerade so in das Aluminumgefäß hinein D.S.). 1

2 Um eventuelle Schwebstoffe zu entfernen, wurde die Lösung filtriert und mit wenig eiskaltem Methanol gewaschen. Unter vermindertem Druck wurde die Lösung auf etwa ein Drittel eingeengt (und nicht bis zu einem Sirup!) und über Nacht in den Kühlschrank gestellt. Die ausgefallenen Kristalle wurden abfiltriert und wiederum mit wenig eiskaltem Methanol nachgewaschen. Nun wurde unter Vakuum bis zur Massenkonstanz getrocknet. Man erhielt 0.61 g schwach gelber Kristalle des Hesperidins. Anmerkung von D.S.: Wenn man so vorgeht, dann ist das Hesperidin schon von hoher Reinheit und braucht gewöhnlich auch nicht unbedingt umkristallisiert zu werden (ggf. Rücksprache mit Betreuer oder Praktikumsleiter). Die Umkristallisation aus Eisessig ist möglich, aber es ist nur mit höchstem Aufwand möglich, alle anhaftende Essigsäure wieder zu entfernen (vgl. [1]). Dieser Aufwand ist im Normalfall für das Praktikum entbehrlich. Außerdem ist dieses Vorgehen wesentlich kürzer als das in [1]. Man spart sich nämlich schon die anfängliche Kristallisier-Prozedur mit DMSO/Wasser. Derartig isoliertes Hesperidin ist laut Spektren (s. Anhang) schon von guter Reinheit). Zur Spektreninterpretation lesen Sie den zugehörigen Abschnitt in [1] ab S Diese Optimierung erfolgte in den Praktika der letzten Jahre. Ausbeute: 0.61 g (0.99 mmol, 0.01%) (Lit. 0.01%) Physikalische Daten: T m = C (Methanol) )) (Lit. T m = C) (Pyridin,c ) (Lit (Pyridin,c Spektroskopische Daten: 1 H-NMR (400 MHz, DMSO-d 6 ): δ [ppm] = 1.08 (d, 3 H, 6 ), 2.08 (CO-CH 3 -Aceton) [2], (d, 2 H, 3 J HH =17.6 Hz, 3), (m, 2 H, 4, 4 ), (m, 4 H, 2, 3, 3), (m, 5 H, 3, 6, 5 ), (t, 1 H, 5 ), 3.64 (breit, 1 H, 2 ),3.75 (s, 1 H, OH), 3.77 (s, 3 H, 7 ), 4.53 (s, 1 H, 1 ), 3.81 (s, 2 H, 6 ), 4.53 (breit, 1 H, 1 ), 4.98 (d, 2 H, 2 ), (breit, 2H, OH-3, OH-4 ), 5.50 (d, 1 H, 3 J HH =12 Hz, 2), (m, 2 H, 6, 8), (m, 3 H, ABC, 2, 5,6 ), 9.09 (breit, OH-3 ), (breit, OH-5) [3] 13 C-NMR-{ 1 H} (100 MHz, DMSO-d 6 ): δ [ppm] = 17.9 (CH 3-6 ), 30.7 (CO-CH 3 Aceton) [2], 42.1 (CH 2-3), 55.7 (CH 3-7 ), 66.1 (CH 2-6 ), 68.4 (CH-5 ), 69.6 (CH-4 ), 70.3 (CH-2 ), 70.7 (CH-3 ), 72.1 (CH-4 ), 73.0 (CH-2 ), 75.6 (CH-5 ), 76.3 (CH-3 ), 78.4 (CH-2), 95.6 (CH-8), 96.4 (CH-6), 99.5 (CH-1 ), (CH-1 ), (C q -10), (CH-5 ), (CH-2 ), (CH-6 ), (C q -1 ), (C q -3 ), (C q -4 ), (C q -9), (C q -5), (C q -7),197.1 (C q -4), (CO-CH 3 Aceton) [2],[4] 2

3 3 Zusammenfassung und Diskussion Die physikalischen Daten sowie die 1 H- und 13 C-NMR-Spektren belegen, dass die Extraktion des Hesperidins erfolgreich war. Erstere entsprechen sehr gut jenen in der Literatur. [1] Die Spektren machen allerdings deutlich, dass die Reinheit nach der vereinfachten Variante nicht ganz so gut ist, wie jene nach der Originalvorschrift. Die nicht zum Hesperidin gehörenden Signale (im 1 H-NMR sehr stark) konnten Aceton, (überraschenderweise nicht Methanol) zugeordnet werden. Einige Signale für OH- Protonen fehlen völlig oder sind sehr breit und schwach. Dies kann allerdings teilweise auf die niedrigere Frequenz zurückgeführt werden. Die Ausbeute entspricht ebenso jener in der Literatur. Es lässt sich also feststellen, dass bei der vereinfachten Versuchsdurchführung (Direktkristallisation aus Methanol anstelle DMSO/Wasser-Methode) etwa die gleiche Menge an Hesperidin, aber vorteilhafterweise mit viel geringerem Arbeitsaufwand erhalten werden kann. Die Reinheit ist sehr annehmbar, erreicht jedoch nicht ganz die der aufwendigeren Prozedur mit Umkristallisation aus Eisessig. 4 Literatur [1] Vereinfachte Form (nach Absprache mit Prof. Dr. Sicker) der Versuchsvorschrift: S. Berger, D. Sicker: Classics in Spectroscopy. Vol. 1, Wiley-VCH, Weinheim 2009, S [2] H. E. Gottlieb, V. Kotlyar, A. Nudelman: J. Org. Chem. 1997, 62, [3] S. Berger, D. Sicker: Classics in Spectroscopy. Vol. 1, Wiley-VCH, Weinheim 2009, S. 343 [4] S. Berger, D. Sicker: Classics in Spectroscopy. Vol. 1, Wiley-VCH, Weinheim 2009, S Wikipedia: 5 Anhang 1) 1 H-NMR 2) 13 C-NMR-{ 1 H} 3) 13 C-NMR-APT 3

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