Subskrypcja JoVE jest wymagana do oglądania tego materiału. Zaloguj się lub rozpocznij bezpłatny okres próbny.

Artykuł metodologiczny

Wykorzystanie ekstrakcji gorącą wodą pod ciśnieniem (PHWE) do badania chemii produktów naturalnych w laboratorium licencjackim

14.4K wyświetleń

⸱

DOI:

10.3791/58195

⸱

7 listopada 2018

 ,  ,  ,  ,  ,  , 
1School of Natural Sciences - Chemistry, University of Tasmania, 2School of Chemistry, The University of Sydney

* These authors contributed equally

W tym artykule

Podsumowanie

Tutaj stosujemy metodę ekstrakcji gorącą wodą pod ciśnieniem (PHWE), która wykorzystuje niezmodyfikowany domowy ekspres do kawy do zapoznania studentów z chemią produktów naturalnych w laboratorium. Przedstawiono dwa doświadczenia: PHWE eugenolu i acetyleugenolu z goździków oraz PHWE seseliny i (+)-epoksysuberozyny z australijskiej rośliny Correa reflexa.

Streszczenie

Niedawno opracowana metoda ekstrakcji gorącą wodą pod ciśnieniem (PHWE), która wykorzystuje niezmodyfikowany domowy ekspres do kawy w celu ułatwienia badań nad naturalnymi produktami, znalazła również zastosowanie jako skuteczne narzędzie nauczania. W szczególności technika ta została wykorzystana do wprowadzenia studentów drugiego i trzeciego roku studiów licencjackich w aspekty chemii produktów naturalnych w laboratorium. W niniejszym raporcie przedstawiono dwa eksperymenty: PHWE eugenolu i acetyleugenolu z goździków oraz PHWE seseliny i (+)-epoksysuberozyny z endemicznego australijskiego gatunku rośliny Correa reflexa. Stosując PHWE w tych eksperymentach, surowy ekstrakt z goździków, wzbogacony w eugenol i acetyleugenol, został uzyskany w 4-9% w/w z goździków przez studentów drugiego roku, a seselin i (+)-epoksysuberozyna zostały wyizolowane w wydajnościach do 1,1% w/w i 0,9% w/w z C. reflexa przez studentów trzeciego roku. Pierwsze ćwiczenie zostało opracowane jako zamiennik tradycyjnego eksperymentu destylacji z parą wodną, stanowiąc wprowadzenie do technik ekstrakcji i separacji, podczas gdy drugie ćwiczenie obejmowało metody nauczania oparte na dociekaniu kierowanym w celu symulacji bioprospekcji produktów naturalnych. Wynika to przede wszystkim z szybkiego charakteru tej techniki PHWE w porównaniu z tradycyjnymi metodami ekstrakcji, które często są niezgodne z ograniczeniami czasowymi związanymi z eksperymentami laboratoryjnymi na studiach licencjackich. Ta szybka i praktyczna metoda PHWE może być wykorzystana do skutecznego izolowania różnych klas cząsteczek organicznych z różnych gatunków roślin. Komplementarny charakter tej techniki w stosunku do bardziej tradycyjnych metod został również wykazany wcześniej.

Wprowadzenie

Izolacja i identyfikacja produktów naturalnych mają fundamentalne znaczenie dla społeczności naukowej i ogólnie społeczeństwa. 1 Bioprospecting, poszukiwanie cennych cząsteczek organicznych występujących w przyrodzie, pozostaje nieodzownym procesem w odkrywaniu nowych leków i potencjalnych środków terapeutycznych. Szacuje się, że w latach 1981-2014 ~75% wszystkich zatwierdzonych małocząsteczkowych leków farmaceutycznych było produktami naturalnymi, pochodzącymi z produktów naturalnych lub inspirowanymi produktami naturalnymi. 1 Ponadto, produkty naturalne charakteryzują się ogromną różnorodnością strukturalną i chemiczną. Z tego powodu stanowią one również cenne rusztowania chemiczne, które można bezpośrednio wykorzystać w syntezie organicznej lub w rozwoju chiralnych ligandów i katalizatorów. 2,3

Tradycyjnie, stosunkowo czasochłonne procedury, takie jak maceracja, ekstrakcja Soxhleta i destylacja z parą wodną, były podstawą badań skoncentrowanych na izolacji wtórnych metabolitów z roślin. 4 Bardziej nowoczesne techniki ekstrakcji, w tym przyspieszona ekstrakcja rozpuszczalnikiem, skupiają się na skróceniu czasu ekstrakcji i ustanowieniu bardziej ekologicznych protokołów. 4,5 W 2015 roku opisano oryginalną metodę ekstrakcji gorącą wodą pod ciśnieniem (PHWE). 6 Ta technika wykorzystywała niezmodyfikowany domowy ekspres do kawy, aby ułatwić szybką i szczególnie efektywną ekstrakcję kwasu szikimowego z anyżu gwiaździstego. Ekspresy do kawy zostały specjalnie zaprojektowane i skonstruowane tak, aby wydobywać cząsteczki organiczne z odpowiednio zmielonych ziaren kawy. Aby to osiągnąć, przyrządy te podgrzewają wodę w temperaturze do 96 °C i pod ciśnieniem zwykle 9 barów. 7 Mając to na uwadze, nie dziwi fakt, że ekspresy do kawy mogą być wykorzystywane do efektywnego wydobywania naturalnych produktów z różnych materiałów roślinnych.

Kolejne badania z udziałem różnych gatunków roślin lądowych wykazały zdolność tej techniki PHWE do efektywnego pozyskiwania naturalnych produktów w stosunkowo szerokim zakresie polarności. 6,8,9,10,11,12,13,14,15 Ponadto związki zawierające nieco wrażliwe grupy funkcyjne, takie jak aldehydy, epoksydy, glikozydy i potencjalnie Epimeryzowalne centra stereogeniczne były zazwyczaj nienaruszone przez proces ekstrakcji. Wykazano również komplementarny charakter tej techniki w stosunku do bardziej tradycyjnych metod. 12,16 Ta metoda PHWE została również wykorzystana do wyizolowania wielogramowych ilości produktów naturalnych, które zostały wykorzystane do przygotowania nowych pochodnych produktów naturalnych i ogólnie do syntezy złożonych molekuł. 8,11,17

Stwierdzono, że ta nowa metoda PHWE może służyć jako użyteczne narzędzie nauczania, które można włączyć do laboratorium licencjackiego. Wynika to przede wszystkim z szybkiego charakteru tej techniki w porównaniu z tradycyjnymi metodami ekstrakcji, które często są niezgodne z ograniczeniami czasowymi związanymi z eksperymentami laboratoryjnymi na studiach licencjackich. W związku z tym technika ta wyparła tradycyjny eksperyment laboratoryjny z chemii na studiach licencjackich, skupiający się na ekstrakcji eugenolu z goździków za pomocą destylacji z parą wodną na Uniwersytecie Tasmanii. 9,18 Od tego czasu różne warianty tego eksperymentu zostały przyjęte przez inne uniwersytety, a zmodyfikowany eksperyment skupiający się na PHWE goździków jest obecnie dostępny w programie laboratorium chemicznego na Uniwersytecie w Sydney (vide infra).

Aby zademonstrować praktyczność i wykonalność zastosowania tego nowego podejścia PHWE do celów nauczania, w ramach tego badania przedstawiono dwa protokoły. Pierwsza część tego raportu skupia się na eksperymencie dotyczącym PHWE eugenolu i acetyleugenolu z goździków, który jest częścią drugiego roku programu laboratoryjnego na Uniwersytecie w Sydney (Rysunek 1). Eksperyment ten ma na celu zapoznanie uczniów z chemią produktów naturalnych, jednocześnie rozwijając podstawowe umiejętności praktyczne. Druga część zawiera eksperyment na PHWE endemicznego australijskiego gatunku rośliny Correa reflexa, który jest częścią trzeciego roku studiów licencjackich na Uniwersytecie Tasmanii (Ryc. 2). Eksperyment ten ma na celu symulację bioprospekcji produktów naturalnych i wzmocnienie podstawowych technik laboratoryjnych. 11

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Protokół

UWAGA: Zaleca się, aby wszystkie procedury były wykonywane pod wyciągiem. Studenci muszą nosić odpowiednie środki ochrony osobistej przez cały czas przebywania w laboratorium, a przed użyciem należy zapoznać się z kartami charakterystyki (SDS) dołączonymi do każdego odczynnika.

1. PHWE goździków: izolacja eugenolu i acetyleugenolu

  1. Ekstrakcja eugenolu i acetyleugenolu z goździków
    1. Umieść grubo zmielone goździki (12,5 g) w zlewce o pojemności 250 ml.
    2. Dodaj piasek (12,5 g) do zmielonych goździków i dobrze wymieszaj.
    3. Zebrać kolbę (komorę na próbki) i załadować do kosza całą mieszaninę goździków i piasku. Lekko ścisnąć próbkę za pomocą tampera.
      UWAGA: Nie ściskaj mieszaniny zbyt mocno, ponieważ płyn nie przepłynie.
    4. Umieść kolbę w ekspresie do kawy i umieść pod nią czystą zlewkę o pojemności 250 ml. Dodaj 30% roztwór etanolu/H2Odo zbiornika na wodę ekspresu do kawy, jeśli jest on wypełniony mniej niż w połowie.
    5. Użyj ekspresu do kawy, aby zebrać 100 ml ekstraktu.
      UWAGA: Skonsultuj się z instruktorem, jeśli maszyna wydaje się być zatkana.
    6. Poczekaj, aż kolba zakończy kapanie, a następnie wyjmij ją z ekspresu do kawy.
      UWAGA: Szlify i otaczające je metalowe obszary będą gorące.
    7. Za pomocą szpatułki usuń zmielone goździki z kolby i wyrzuć do kosza na śmieci.
    8. Wypłucz resztki ciał stałych z kolby za pomocąH2Opod kranem w zlewie i zwróć go następnej osobie do użycia.
    9. Schłodzić ekstrakt z goździków w łaźni lodowej, aż temperatura spadnie do co najmniej 30 °C.
    10. Umieść ekstrakt w lejku separatorowym o pojemności 250 ml, dodaj 30 ml heksanu i delikatnie wstrząśnij.
    11. Umieścić rozdzielacz w pierścieniu clamp zamontowany na stojaku retortowym i pozwolić warstwom wodnym i organicznym oddzielić się, a następnie zebrać warstwę wodną (dolną) z powrotem do zlewki o pojemności 250 ml.
      UWAGA: Rozdzielenie warstw może potrwać do 10 minut. Studentom zaleca się przeprowadzenie optymalizacji TLC pod kątem rozpuszczalników w oczekiwaniu na pierwsze oddzielenie (patrz kroki 1.2).
    12. Przenieść warstwę organiczną (górną) (zawierającą produkt) do czystej kolby stożkowej o pojemności 250 ml, a następnie wlać dolną (wodną) warstwę z powrotem do rozdzielacza.
    13. Ekstrahować warstwę wodną jeszcze dwa razy za pomocą heksanu (2 x 30 ml).
    14. Połączyć warstwy organiczne (wierzchnie) w tej samej kolbie po każdej ekstrakcji.
    15. Po trzeciej ekstrakcji ciecz-ciecz wlać połączony ekstrakt organiczny do rozdzielacza i przemyć 100 mlH2O, energicznie wstrząsając. Zebrać warstwę organiczną (górną) do czystej kolby stożkowej o pojemności 250 ml i wysuszyć, dodającMgSO4 i obracając kolbę.
    16. Powstałą mieszaninę przefiltrować przez karbowaną bibułę filtracyjną umieszczoną w szklanym lejku do wstępnie zważonej kolby okrągłodennej o pojemności 250 ml.
      UWAGA: Pozostałość stała (uwodnionyMgSO4) może zostać wyrzucona do odpadów.
    17. Odparować rozpuszczalnik (heksan) z zebranego filtratu za pomocą wyparki obrotowej (temperatura łaźni wodnej: 60 °C, podciśnienie: 350 mbar) i ponownie zważyć kolbę zawierającą otrzymany olej.
  2. Optymalizacja systemu rozpuszczalnikowego do chromatografii cienkowarstwowej (TLC)
    UWAGA: Jako grupa, uczniom instruktor przypisze system rozpuszczalników od 100:0 aceton:cykloheksan do 0:100 aceton:cykloheksan, aby określić stosunek, który zapewnia maksymalną rozdzielczość eugenolu z acetyleugenolu.
    1. Otrzymać roztwór wzorcowy TLC z czystym eugenolem i acetyleugenolem.
      UWAGA: Niezbędne roztwory referencyjne TLC czystego eugenolu i acetyleugenolu zostały przygotowane przez techników laboratoryjnych przed sesją laboratoryjną.
    2. Na płytce TLC zaznacz miękką kredką linię bazową ~1,5 cm od dołu. Zaznacz trzy równomiernie rozmieszczone punkty.
    3. Użyj obserwatora TLC, aby dostrzec jedną kroplę roztworu referencyjnego TLC z czystym eugenolem na jednym pasie, jedną plamkę roztworu referencyjnego TLC z czystym acetyleugenolem na trzecim torze i plamkę każdego z nich na drugim pasie (punkt równoległy).
    4. Sprawdzić, czy eugenol i acetyleugenol są obecne na płytce TLC, oglądając płytkę pod lampą UV (254 nm) w szafie do TLC.
      UWAGA: Na płytce powinny znajdować się małe (o szerokości 1-2 mm) czarne plamki, w których wykryto roztwory referencyjne TLC. Jeśli nie ma plamek lub plamki wydają się słabe, nałóż kolejną plamkę odpowiedniego roztworu TLC, aż do zaobserwowania czarnej plamki w świetle UV.
    5. Dodać 10 ml przydzielonej mieszaniny rozpuszczalników do czystego, suchego słoika TLC.
      UWAGA: Upewnij się, że wysokość rozpuszczalnika w słoiku nie przekracza ~1 cm.
    6. Za pomocą pęsety umieść przygotowaną płytkę TLC w słoiku TLC. Zamknij pokrywkę słoika.
      UWAGA: Rozpuszczalnik musi znajdować się poniżej linii podstawowej płytki TLC.
    7. Pozwól, aby rozpuszczalnik przemieszczał się w górę płytki TLC. Gdy rozpuszczalnik znajdzie się ~1 cm od górnej części płytki, wyjmij pęsetą płytkę TLC ze słoika i zaznacz ołówkiem linię czoła rozpuszczalnika.
    8. Pozwól rozpuszczalnikowi odparować z płytki TLC (~1 min), a następnie view płytka TLC pod lampą UV (254 nm). Za pomocą ołówka zakreśl czarne plamy zaobserwowane na płytce TLC.
    9. Obliczyć współczynnik retencji (Rf) eugenolu i acetyleugenolu, dzieląc odległość przebytą przez związek przez odległość przebytą przez rozpuszczalnik.
    10. Obliczyć różnicę między wartościami Rf dla eugenolu i acetyleugenolu (ΔRf).
    11. Podziel się wynikami z resztą klasy. Zapisz wartości retencji uzyskane przez innych uczniów przy innych proporcjach rozpuszczalników.
    12. Określ, który system rozpuszczalników będzie najlepszy do analizy surowego roztworu eugenolu i kolejnych etapów oczyszczania.
      UWAGA: Najlepszy stosunek rozpuszczalnika TLC zapewni największą separację między eugenolem a acetyleugenolem oznaczoną największą wartością ΔRf. Jeśli ΔRf jest wykreślany w stosunku do składu rozpuszczalnika, wykres powinien przypominać krzywą dzwonową.
  3. Oddzielenie eugenolu i acetyleugenolu przez ekstrakcję ciecz-ciecz
    1. Dodać heksan (10 ml) do surowego ekstraktu zawierającego eugenol otrzymanego w kroku 1.1.17 i wlać powstały roztwór do lejka separacyjnego o pojemności 250 ml.
    2. Przepłukać kolbę okrągłodenną heksanem (10 ml) i dodać ją do rozdzielacza separatora.
    3. Ekstrahować roztwór heksanu za pomocą 3 M wodnego roztworu NaOH (2 x 25 ml) poprzez ekstrakcję ciecz-ciecz. Zebrać i połączyć wodne warstwy dna w stożkowej kolbie o pojemności 250 ml z każdej ekstrakcji. Zebrać warstwę organiczną do kolby stożkowej o pojemności 50 ml i wysuszyć, dodającMgSO4 i obracając kolbą.
      UWAGA: NaOH jest. Unikać kontaktu ze skórą.
      UWAGA: Acetyleugenol pozostaje w warstwie organicznej, podczas gdy eugenol znajduje się teraz w alkalicznym ekstrakcie wodnym (dolne warstwy).
    4. Zachować warstwę organiczną (roztwór organiczny A) do późniejszej analizy TLC.
    5. Zamieszać kolbę stożkową, która zawiera zasadową frakcję wodną z kroku 1.3.3 w łaźni lodowo-wodnej i powoli dodawać 10 M wodnego roztworu HCl, aż powstanie biała emulsja; sprawdzić jej kwasowość czerwonym papierem Kongo, używając pipety, aby przenieść kroplę roztworu na bibułę pH (powinna zmienić kolor na niebieski).
      UWAGA: HCl jest. Unikać kontaktu ze skórą. Dodanie HCl może powodować energiczne bulgotanie, HCl należy dodawać ostrożnie, trzymając stożkową kolbę na lodzie.
      UWAGA: Wymagane będzie łącznie 20-30 ml HCl (10 M roztworu wodnego).
    6. Ekstrahować mleczną emulsję wodną heksanem (2 x 30 ml), stosując ekstrakcję ciecz-ciecz w kolbie oddzielającej o pojemności 250 ml. Upewnij się, że temperatura ekstraktu wodnego jest równa temperaturze pokojowej lub niższa przed dodaniem heksanu. Połączyć oba ekstrakty heksanu w czystej kolbie stożkowej o pojemności 100 ml.
      UWAGA: Eugenol będzie teraz znajdował się w połączonych warstwach organicznych (górnych) (roztwór organiczny B).
    7. DodajMgSO4 do suchego roztworu organicznego B.
    8. Analizuj roztwór organiczny A, roztwór organiczny B, czysty eugenol TLC i acetyleugenol TLC przez TLC przy użyciu zoptymalizowanego stosunku rozpuszczalnika TLC określonego w poprzedniej sesji.
    9. Przefiltrować roztwór organiczny A i B przez karbowaną bibułę filtracyjną do oddzielnych wstępnie zważonych kolb okrągłodennych o pojemności 250 ml. Pozostałości stałe (uwodnionyMgSO4) należy wyrzucić do odpadów.
    10. Usunąć rozpuszczalnik z kolb okrągłodennych za pomocą wyparki obrotowej (temperatura łaźni wodnej: 60 °C, podciśnienie: 350 mbar).
    11. Dodać eter dietylowy (5 ml) do każdej kolby okrągłodennej i przenieść oczyszczony acetyleugenol (roztwór organiczny A) i eugenol (roztwór organiczny B) do nieznakowanej, wstępnie zważonej fiolki za pomocą lejka.
    12. Przepłukać kolbę dalszym eterem dietylowym (5 ml) do fiolki. Odparować rozpuszczalnik za pomocą wyparki obrotowej (temperatura łaźni wodnej: 50 °C, podciśnienie 800 mbar) z nasadką do fiolki. Zanotować wydajność i odpowiednio oznaczyć fiolkę.
    13. Analizuj roztwór organiczny A, roztwór organiczny B, czysty eugenol TLC i acetyleugenol TLC przez TLC przy użyciu zoptymalizowanego stosunku rozpuszczalnika TLC określonego w poprzedniej sesji.
      UWAGA: Roztwory wodne można wylać do zlewu w celu usunięcia. Odpady heksanu i eteru należy wyrzucać do butelek na niechlorowane odpady organiczne.

2. PHWE Correa reflexa : izolacja seseliny i (+)-epoksysuberozyny

  1. Sesja 1. PHWE z Correa reflexa
    1. Zmiel liście Correa reflexa (10 g) w elektrycznym młynku do przypraw, a następnie przenieś zmielony materiał roślinny do zlewki o pojemności 250 ml.
      UWAGA: Mielenie powinno zająć 20-30 sekund.
    2. Dodać ~ 2 g gruboziarnistego piasku do zlewki zawierającej materiał roślinny.
    3. Wymieszać i zapakować do kosza kolby (komora na próbki). Skompresuj próbkę za pomocą sabotażu.
      UWAGA: Nie pakuj próbki zbyt ciasno.
    4. Dodaj ~300 ml 35% roztworu etanolu/H2Odo zbiornika ekspresu do kawy.
    5. Umieść kolbę w ekspresie do kawy i umieść pod nią czystą zlewkę o pojemności 250 ml.
    6. Zebrać ~100 ml ekstraktu, odczekać ~1 minutę, a następnie zebrać kolejne 100 ml.
      UWAGA: W tym momencie maszyna i ekstrakty będą gorące.
    7. Schłodzić tę mieszaninę w łaźni lodowej i odparować etanol za pomocą wyparki obrotowej (temperatura łaźni wodnej: ~40 °C).
    8. Przenieść ekstrakt wodny do rozdzielacza rozdzielającego i ekstrahować octanem etylu (4 x 50 ml).
      UWAGA: Może być potrzebny czas, aby emulsje mogły się rozdzielić między ekstrakcjami.
    9. Połączyć ekstrakty organiczne, wysuszyć przez dodanieMgSO4 i zawirować kolbę, przefiltrować za pomocą lejka ze szkła spiekanego i odparować za pomocą wyparki obrotowej (temperatura łaźni wodnej: ~35 °C), aby uzyskać ekstrakt surowy.
    10. Uzyskaj widmo 1H magnetycznego rezonansu jądrowego (NMR) (skontaktuj się z instruktorem w celu uzyskania pomocy). 11
    11. Przeprowadzić analizę TLC surowego ekstraktu w celu określenia odpowiedniego układu rozpuszczalników do wyizolowania związków, które zostały wyekstrahowane.
      UWAGA: Analizę TLC przeprowadza się analogicznie do procedur opisanych w kroku 1.2.
  2. Sesja 2. Rozdzielanie seseliny i (+)-epoksysuberozyny metodą chromatografii kolumnowej flash11,19
    UWAGA: Poniższy protokół obejmuje zastosowanie chromatografii kolumnowej flash do rozdzielania związków organicznych. Skonsultuj się z instruktorem, aby zademonstrować, jak zapakować kolumnę z żelem krzemionkowym flash.
    1. Umieść kolumnę (o średnicy ~30 mm) w zacisku zamontowanym na stojaku retortowym. Umieść kolbę stożkową o pojemności 100 ml pod kolumną.
    2. Napełnij kolumnę żelem krzemionkowym (60 μm flash grade) do poziomu ~10 cm, a następnie dodaj heksany (~100 ml) do kolumny.
    3. Umieść szklany korek w kolumnie, wyjmij kolumnę z zacisku i wstrząśnij, aby uzyskać zawiesinę. Umieść kolumnę w zacisku, a następnie pozwól mieszaninie osiąść.
    4. Otwórz kurek kolumny i za pomocą adaptera gazu podłączonego do przewodu sprężonego powietrza opróżnij kolumnę, pozostawiając ~2 mm rozpuszczalnika nad złożem żelu krzemionkowego. Odłącz adapter gazu, a następnie zamknij kran.
    5. Użyć heksanów zebranych w kolbie stożkowej (~5 ml), aby zmyć żel krzemionkowy ze ścianek kolumny za pomocą pipety Pasteura wyposażonej w gumową przegrodę.
    6. Powtórz krok 2.2.4, a następnie dodaj niewielką warstwę piasku (~1 cm) do kolumny.
    7. Dodać dichlorometan (~ 1 ml) do kolby zawierającej surowy ekstrakt z kroku 2.1.9. Ostrożnie załadować powstały roztwór do kolumny za pomocą pipety Pasteura wyposażonej w gumową przegrodę. Otwórz kran kolumny i pozwól próbce zaadsorbować się na żelu krzemionkowym.
    8. Powtórz krok 2.2.7 jeszcze dwa razy.
    9. Ostrożnie dodaj heksany (~20 ml) do kolumny. Powtórz krok 2.2.4.
    10. Ostrożnie dodaj (~180 ml 15% roztworu octanu etylu/heksanów). Otwórz kran kolumny i za pomocą adaptera gazu podłączonego do przewodu sprężonego powietrza opróżnij kolumnę, aby pozostawić ~2 mm rozpuszczalnika nad złożem żelu krzemionkowego, zbierając frakcje do 10-mililitrowych probówek.
      UWAGA: Umożliwi to wyizolowanie seseliny.
    11. Połączyć frakcje probówki zawierające seselinę w kolbie okrągłodennej o pojemności 250 ml i odparować za pomocą wyparki obrotowej (temperatura łaźni wodnej: ~35 °C).
      UWAGA: Do określenia tego stosuje się analizę TLC, która jest przeprowadzana analogicznie do procedur opisanych w kroku 1.2.
    12. Ostrożnie dodaj (~75 ml 25% roztworu octanu etylu/heksanu). Otwórz kran kolumny i za pomocą adaptera gazu podłączonego do przewodu sprężonego powietrza opróżnij kolumnę, aby pozostawić ~2 mm rozpuszczalnika nad złożem żelu krzemionkowego, zbierając frakcje do 10-mililitrowych probówek.
      UWAGA: Umożliwi to wyizolowanie (+)-epoksysuberozyny.
    13. Połączyć frakcje probówki zawierające (+)-epoksysuberozynę w kolbie okrągłodennej o pojemności 250 ml i odparować za pomocą wyparki obrotowej (temperatura łaźni wodnej: ~35 °C).
      UWAGA: Do określenia tego stosuje się analizę TLC, która jest przeprowadzana analogicznie do procedur opisanych w kroku 1.2.
    14. Próbki wyizolowanych związków analizuje się za pomocą spektroskopii NMR. 11
      UWAGA: Eksperymenty spektroskopii NMR są wykonywane przez technika laboratoryjnego.

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Wyniki

PHWE goździków. Podczas próby wykonania etapu ekstrakcji ciecz-ciecz studenci często napotykali emulsje (dodanie solanki zazwyczaj nie było skuteczne). Na tym etapie studenci otrzymali instrukcję, aby pozostawić mieszaninę w rozdzielaczu, podczas gdy badali wpływ składu eluentu na rozdział eugenolu i acetyl eugenolu za pomocą TLC. Należy zauważyć, że w etapie ekstrakcji ciecz-ciecz heksan można zastąpić heptanem lub dichlorometanem.9 Studentom przydzielono proporcj...

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Dyskusja

Klasyczna procedura izolowania eugenolu z goździków za pomocą destylacji z parą wodną jest od dziesięcioleci częścią programu laboratoriów chemii pośredniej na Uniwersytecie w Sydney, ale została zmodernizowana w celu zastosowania metodologii PHWE w 2016 r. (Rysunek 1). 9,18 Przyniosło to szereg korzyści. Po pierwsze, wykorzystanie domowych ekspresów do kawy w środowisku laboratoryjnym natychmiast zafascynowało i zaangażowało student...

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Oświadczenia

Autorzy nie mają nic do ujawnienia.

Podziękowania

Autorzy dziękują Szkole Nauk Przyrodniczych - Chemii, University of Tasmania oraz School of Chemistry, The University of Sydney za wsparcie finansowe. B.J.D. i J.J. dziękują rządowi australijskiemu za stypendia w ramach programu szkoleń badawczych.

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Materiały

Lista materiałów użytych w tym artykule
NazwaFirmaNumer katalogowyKomentarze
Ekspresy do kawyBreville/SunbeamEkspres do kawy Breville model 800ES / Sunbeam EM3820 Café Ewoluatory obrotowe Espresso II
GoździkiBuchi i Heidolph
(materiał roślinny)Dijon Food Pty LtdGoździki muszą być zmielone w robocie kuchennym dla uczniów.
Correa reflexa (materiał roślinny)próbka uzyskana na TasmaniiPróbka pobrana z dojrzałych krzewów w rezerwacie Thomasa Crawforda na Uniwersytecie Tasmanii
piasekAjax1199
etanolRedoc ChemicalsE95 F3
heksanyAjax251
siarczan magnezuAjax1548
dietyl eterMerck1009215000
krzemionka na aluminiowych płytkach TLCMerck1055540001
eugenolMerck1069620100
octan eugenyluAldrichW246905
acetonRedox ChemicalsAceton13
cykloheksanChemSupplyCA019
żel krzemionkowy 60Trajan513431240 - 63um (230-400mesh)
Kongo czerwony papierChemSupplyIS070-100S
32% kwas solnyAjax256

Bibliografia

  1. Newman, D. J., Cragg, G. M. Natural Products as Sources of New Drugs from 1981 to 2014. Journal of Natural Products. 79, 629-661 (2016).
  2. Barnes, E. C., Kumar, R., Davis, R. A. The use of isolated natural products as scaffolds for the generation of chemically diverse screening libraries for drug discovery. Natural Product Reports. 33, 372-381 (2016).
  3. DeCorte, B. L. Underexplored Opportunities for Natural Products in Drug Discovery. Journal of Medicinal Chemistry. 59, 9295-9304 (2016).
  4. Bucar, F., Wube, A., Schmid, M. Natural product isolation - how to get from biological material to pure compounds. Natural Product Reports. 30, 525-545 (2013).
  5. Sticher, O. Natural product isolation. Natural Product Reports. 25, 517-554 (2008).
  6. Just, J., Deans, B. J., Olivier, W. J., Paull, B., Bissember, A. C., Smith, J. A. New Method for the Rapid Extraction of Natural Products: Efficient Isolation of Shikimic Acid from Star Anise. Organic Letters. 17, 2428-2430 (2015).
  7. Caprioli, G., Cortese, M., Cristalli, G., Maggi, F., Odello, L., Ricciutelli, M., Sagratini, G., Sirocchi, V., Tomassoni, G., Vittori, S. Optimization of espresso machine parameters through the analysis of coffee odorants by HS-SPME-GC/MS. Food Chemistry. 135, 1127-1133 (2012).
  8. Just, J., Jordan, T. B., Paull, B., Bissember, A. C., Smith, J. A. Practical isolation of polygodial from Tasmannia lanceolata: a viable scaffold for synthesis. Organic Biomolecular Chemistry. 13, 11200-11207 (2015).
  9. Just, J., Bunton, G. L., Deans, B. J., Murray, N. L., Bissember, A. C., Smith, J. A. Extraction of Eugenol from Cloves Using an Unmodified Household Espresso Machine: An Alternative to Traditional Steam Distillation. Journal of Chemical Education. 93, 213-216 (2016).
  10. Deans, B. J., Bissember, A. C., Smith, J. A. Practical Isolation of Asperuloside from Coprosma quadrifida via Rapid Pressurised Hot Water Extraction. Australian Journal of Chemistry. 69, 1219-1222 (2016).
  11. Deans, B. J., Just, J., Chetri, J., Burt, L. K., Smith, J. N., Kilah, N. L., de Salas, M., Gueven, N., Bissember, A. C., Smith, J. A. Pressurized Hot Water Extraction as a Viable Bioprospecting Tool: Isolation of Coumarin Natural Products from Previously Unexamined Correa (Rutaceae). ChemistrySelect. 2, 2439-2443 (2017).
  12. Deans, B. J., Olivier, W. J., Girbino, D., Bissember, A. C., Smith, J. A. Extraction of carboxylic acid-containing diterpenoids from Dodonaea viscosa via pressurised hot water extraction. Fitoterapia. 126, 65-68 (2018).
  13. Deans, B. J., Kilah, N. L., Jordan, G. J., Bissember, A. C., Smith, J. A. Arbutin Derivatives Isolated from Ancient Proteaceae: Potential Phytochemical Markers Present in Bellendena, Cenarrhenes and Persoonia Genera. Journal of Natural Products. 81, 1241-1251 (2018).
  14. Deans, B. J., Tedone, L., Bissember, A. C., Smith, J. A. Phytochemical profile of the rare, ancient clone Lomatia tasmanica and comparison to other endemic Tasmanian species L. tinctoria and L. polymorpha. Phytochemistry. 153, 74-78 (2018).
  15. Deans, B. J., Skierka, B., Karagiannakis, B. W., Vuong, D., Lacey, E., Smith, J. A., Bissember, A. C. Siliquapyranone: a Tannic Acid Tetrahydropyran-2-one Isolated from the Leaves of Carob (Ceratonia siliqua) by Pressurised Hot Water Extraction. Australian Journal of Chemistry. 71, (2018).
  16. Olivier, W. J., Kilah, N. L., Horne, J., Bissember, A. C., Smith, J. A. ent-Labdane Diterpenoids from Dodonaea viscosa. Journal of Natural Products. 79, 3117-3126 (2016).
  17. Rihak, K. J., Bissember, A. C., Smith, J. A. Polygodial: A viable natural product scaffold for the rapid synthesis of novel polycyclic pyrrole and pyrrolidine derivatives. Tetrahedron. 74, 1167-1174 (2018).
  18. Ntamila, M. S., Hassanali, A. Isolation of Oil of Clove and Separation of Eugenol and Acetyl Eugenol. Journal of Chemical Education. 53, 263(1976).
  19. Still, W. C., Kahn, M., Mitra, A. Rapid chromatographic technique for preparative separations with moderate resolution. Journal of Organic Chemistry. , 2923-2925 (1978).

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Przedruki i uprawnienia

Tagi

Ekstrakcja eugenoluizolacja acetyloeugenoluekstrakcja ciecz-cieczchromatografia cienkowarstwowawirówka rotacyjnarozdzielaczekspres do kawyCorrea reflexa
Wykorzystanie ekstrakcji gorącą wodą pod ciśnieniem (PHWE) do badania chemii produktów naturalnych w laboratorium licencjackim
Skontaktuj się z nami
Poleć bibliotece

Prywatność

Warunki korzystania z usługi

Zasady

Prawa autorskie © 2026 MyJoVE Corporation. Wszelkie prawa zastrzeżone.