כאן, אנו מעסיקים שיטת החילוץ (PHWE) בלחץ מים חמים, אשר מנצל מכונת אספרסו ביתית שלא שונתה להכיר סטודנטים מוצרים טבעיים כימיה במעבדה. מוצגים שני ניסויים: PHWE של eugenol, acetyleugenol בין שיני PHWE של seselin, (+)-epoxysuberosin מצמח האוסטרלי reflexa קוראה.
שיטת החילוץ (PHWE) שפותח לאחרונה בלחץ מים חמים אשר מנצל מכונת אספרסו ביתית שלא שונתה כדי להקל על מוצרים טבעיים המחקר מצא גם יישומים ככלי הוראה יעילה. באופן ספציפי, טכניקה זו שימש להכיר סטודנטים, שלישי-שנה שנייה את ההיבטים של מוצרים טבעיים כימיה במעבדה. בדו ח זה מוצגים שני ניסויים: PHWE של eugenol, acetyleugenol ציפורן, את PHWE של seselin, (+)-epoxysuberosin של מינים אנדמיים צמח אוסטרלי קוראה reflexa. על ידי שימוש PHWE בניסויים אלה, התמצית ציפורן גסה, מועשר eugenol, acetyleugenol, הושג ב- 4-9% w/w של ציפורן על-ידי סטודנטים שנה שנייה, seselin, (+)-epoxysuberosin היו מבודדים של התשואות של עד 1.1% w/w ו- 0.9% w/w מ Reflexa ג על ידי סטודנטים שנה ג’. התרגיל לשעבר פותחה כתחליף עבור הניסוי בזיקוק אדים מסורתי המספק מבוא טכניקות החילוץ והפרדה, בזמן הפעילות האחרון בהשתתפות שיטות הלימוד מונחה-חקירה במטרה לדמות bioprospecting מוצרים טבעיים. זה נובע בעיקר מן הטבע מהירה של טכניקה זו PHWE ביחס שיטות החילוץ המסורתית כי לעיתים קרובות אינם תואמים אילוצי זמן המשויך שמוכר לתואר ראשון. שיטה זו מהירה ומעשית PHWE ניתן לבודד ביעילות קורסים שונים של מולקולות אורגניות מתוך מגוון רחב של מיני צמחים. הטבע משלימים של טכניקה זו ביחס שיטות מסורתיות יותר גם הוכח בעבר.
בידוד וזיהוי של מוצרים טבעיים הם חשיבות היסוד מהקהילה המדעית והחברה יותר בדרך כלל. 1 Bioprospecting, החיפוש אחר בעל ערך מולקולות אורגניות בטבע, נשאר תהליך הכרחי על גילוי סמים של הפניות חדשות וכן סוכני טיפולית פוטנציאל. ההערכה היא כי, מ- 1981-2014, ~ 75% של כל מולקולה קטנה שאושרו תרופות היו מוצרים טבעיים, טבעי המוצר-derived והטבעי המוצר בהשראה. 1 יתר על כן, מוצרים טבעיים בעלי הגיוון האדיר מבניים וכימיים. מסיבה זו, הם מייצגים גם יקר פיגומים כימי שיכול לשמש ישירות סינתזה אורגנית או בפיתוח של זרזים של ליגנדים כיראלי. 2 , 3
באופן מסורתי, יחסית אינטנסיבית הליכים כגון השרייה, שאורכה, מיצוי Soxhlet בקיטור היה עמוד התווך של המחקר התמקד בידודו של מטבוליטים משניים מצמחים. 4 טכניקות החילוץ מודרני יותר, כולל חילוץ הממס מואצת, התמקדו הפחתת השאיבה פעמים ומיסוד פרוטוקולים ירוק יותר. 4 , 5 בשנת 2015, בלחץ מים חמים החילוץ (PHWE) שיטה מקורית דווח. 6 טכניקה זו מועסקים מכונת אספרסו ביתית שלא שונתה כדי להקל על החילוץ מהיר ויעיל במיוחד של חומצה shikimic של כוכב האניס. מכונות אספרסו יש כבר באופן ספציפי מעוצבים ומתוכננים לחלץ מולקולות אורגניות כראוי פולי קפה טחון. כדי להשיג את, אלה מכשירים חום מים בטמפרטורות עד 96 ° C ו- לחצים של בר 9 בדרך כלל. 7 . עם זאת, זה אולי לא מפתיע כי מכונות אספרסו יכול להיות מנוצל כדי לחלץ ביעילות מוצרים טבעיים מטווח של חומר צמחי.
מחקרים מאוחרים יותר הכוללים מגוון רחב של מיני צמחים יבשתי הוכיחו את הקיבולת של טכניקה זו PHWE לחלץ ביעילות מוצרים טבעיים על פני מגוון רחב יחסית קוטביות. 6 , 8 , 9 , 10 , 11 , 12 , 13 , 14 , 15 יתר על כן, תרכובות המכילות קבוצות פונקציונליות רגיש במידה מסוימת, כגון aldehydes, epoxides, glycosides פוטנציאל epimerizable stereogenic מרכזי לא הושפעו בדרך כלל על ידי תהליך החילוץ. הטבע משלימים של טכניקה זו ביחס שיטות מסורתיות יותר גם הוכח. 12 , 16 PHWE זו שיטה גם כבר מועסקים לבודד רב גרם כמויות של מוצרים טבעיים, אשר שימשו להכנת מוצר טבעי הרומן נגזרים, סינתזה מולקולה מורכבת באופן כללי יותר. 8 , 11 , 17
זה זוהה כי שיטה PHWE חדשה, יכול להוות כלי שימושי הוראה יכול לשלב במעבדה לתואר ראשון. זה נובע בעיקר מן הטבע מהירה של טכניקה זו ביחס שיטות החילוץ המסורתית לעיתים קרובות אינם תואמים אילוצי זמן המשויך שמוכר לתואר ראשון. כתוצאה מכך, טכניקה זו החליפה את הניסוי מעבדה כימיה לתואר ראשון מסורתי התמקדו החילוץ של eugenol מן ציפורן העסקת בקיטור ב אוניברסיטה של טסמניה. 9 , 18 מאז, וריאציות של ניסוי זה אומצו על ידי אוניברסיטאות אחרות ניסוי ששונה התמקדות PHWE של ציפורן עכשיו התכונות בתוכנית מעבדה כימיה לתואר ראשון ב אוניברסיטת סידני (וידאו אינפרא ).
כדי להדגים את המעשיות ואת הכדאיות של העסקת את הגישה PHWE החדשה הזו לצורכי הוראה, שני פרוטוקולים מוצגים במסגרת מחקר זה. החלק הראשון של דו ח זה מדגיש ניסוי על PHWE של eugenol, acetyleugenol של ציפורן, המהווה חלק של התוכנית שנה שנייה לתואר ראשון מעבדה ב אוניברסיטת סידני (איור 1). ניסוי זה משמש כדי להכיר סטודנטים לכימיה מוצרים טבעיים תוך פיתוח מיומנויות מעשיות היסוד. החלק השני כולל ניסוי על PHWE של מינים אנדמיים צמח אוסטרלי קוראה reflexa המהווה חלק של התוכנית מעבדה שנה שלישית לתואר ראשון באוניברסיטה של טסמניה (איור 2). הניסוי הזה נועד לדמות bioprospecting מוצרים טבעיים ולחזק וטכניקות מעבדה הליבה. 11
ההליך קלאסית לבידוד eugenol מן ציפורן מאת בקיטור כבר חלק מהתוכנית מעבדה ביניים כימיה ב אוניברסיטת סידני במשך עשרות שנים, אבל היה מודרניזציה להעסיק מתודולוגיה PHWE 2016 (איור 1). 9 , 18 זה מסופק עם הטבות מס. ראשית, ניצול מכונות אספרסו ביתיים בסביבת מעבדה…
The authors have nothing to disclose.
המחברים להכיר את בית הספר למדעי הטבע – כימיה, אוניברסיטת של טסמניה ואת הספר לכימיה, אוניברסיטת סידני עבור תמיכה כספית. B.J.D., ג’יי ג’יי תודה הממשלה האוסטרלית על מחקר הכשרה תוכנית מלגות.
espresso machines | Breville/Sunbeam | Breville espresso machine model 800ES / Sunbeam EM3820 Café Espresso II | |
rotary evporators | Buchi and Heidolph | ||
cloves (plant material) | Dijon Food Pty Ltd | Cloves must be ground in a food processor for students. | |
Correa reflexa (plant material) | sample obtained in Tasmania | Sample collected from mature shrubs in the Thomas Crawford Reserve at the University of Tasmania | |
sand | Ajax | 1199 | |
ethanol | Redoc Chemicals | E95 F3 | |
hexanes | Ajax | 251 | |
magnesium sulfate | Ajax | 1548 | |
diethyl ether | Merck | 1009215000 | |
silica on aluminium TLC plates | Merck | 1055540001 | |
eugenol | Merck | 1069620100 | |
eugenyl acetate | Aldrich | W246905 | |
acetone | Redox Chemicals | Aceton13 | |
cyclohexane | ChemSupply | CA019 | |
silica gel 60 | Trajan | 5134312 | 40 – 63um (230-400mesh) |
Congo red paper | ChemSupply | IS070-100S | |
32% hydrochloric acid | Ajax | 256 |