Name: employing pressurized hot water extraction (phwe) to explore natural products chemistry in the undergraduate laboratory
Uploaded: 2018-11-07T13:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Employing Pressurized Hot Water Extraction PHWE to Explore Natural Products Chemistry in the Undergraduate Laboratory at JoVE.com

Die Autoren erkennen der School of Natural Sciences - Chemie, Universität von Tasmanien und der School of Chemistry, The University of Sydney für finanzielle Unterstützung. B.J.D. und j.j. danken die australische Regierung für Forschungsstipendien Training Programm.

Hinweis: Es ist ratsam, dass alle Eingriffe in einem Abzug durchgeführt werden. Studenten tragen geeigneten persönlichen Schutzausrüstung zu allen Zeiten im Labor und die Sicherheitsdatenblätter (SDB) zugeordnete jedes Reagens müssen vor Gebrauch konsultiert werden.
1. PHWE Nelken: Isolation von Eugenol und Acetyleugenol
<ol><li>Gewinnung von Eugenol und Acetyleugenol aus Nelken
	<ol>
<li>Legen Sie grob gemahlene Nelken (12,5 g) in einen 250-mL-Bechergl...

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

Das klassische Verfahren zur Isolierung von Eugenol aus Nelken durch Wasserdampf-Destillation ist seit Jahrzehnten Teil des Programms Mittelstufe Chemie-Labor an der Universität von Sydney aber wurde modernisiert, um PHWE Methodik im Jahr 2016 (Abbildung 1) zu beschäftigen. 9 , 18 Dies bot eine Reihe Vorteile. Erstens nutzt Haushalts Espressomaschinen in der Laborumgebung sofort fasziniert und engagierte Studenten durch die Darstel...

Die Isolierung und Identifizierung von Naturprodukten sind von grundlegender Bedeutung für die wissenschaftliche Gemeinschaft und die Gesellschaft im Allgemeinen. 1 Bioprospektion, die Suche nach wertvollen organischen Molekülen in der Natur, bleibt ein unverzichtbarer Prozess bei der Entdeckung der neuen Droge führt und potenzielle Therapeutika. Es wird geschätzt, dass ~ 75 % der alle zugelassenen niedermolekulare Medikamente wurden von 1981 bis 2014, Naturprodukte, natürliche Produkt abgeleitet oder natürliche Produkt inspirierte. 1 im übrigen Naturprodukte besitzen enorme strukturelle und chemische Vielfalt. Aus diesem Grund stellen sie auch wertvolle chemische Gerüste, die direkt in der organischen Synthese oder bei der Entwicklung von chiralen Liganden und Katalysatoren verwendet werden können. 2 , 3
Traditionell wurden relativ zeitintensive Verfahren wie Mazeration, Soxhlet-Extraktion und Wasserdampf-Destillation die Hauptstütze der Forschung konzentrierte sich auf die Isolierung von Sekundärmetaboliten aus Pflanzen. 4 modernere Extraktionstechniken, einschließlich beschleunigte Lösemittelextraktion konzentrierten sich auf die Extraktion verkürzen und Schaffung grüner Protokolle. 4 , 5 im Jahr 2015 wurde eine Originalmethode heißes Druckwasser-Extraktion (PHWE) berichtet. 6 diese Technik verwendet eine unveränderte Haushalt Espresso-Maschine, die schnelle und vor allem effiziente Gewinnung von Shikimic Säure aus Sternanis zu erleichtern. Espresso-Maschinen wurden speziell entworfen und entwickelt, um organische Moleküle aus entsprechend gemahlenen Kaffeebohnen zu extrahieren. Dieser, diese Instrumente Wärme Wasser bei Temperaturen bis zu 96 ° C und bei Drücken von in der Regel 9 Bar zu erreichen. 7 mit diesem im Verstand ist es vielleicht nicht verwunderlich, dass Espressomaschinen genutzt werden können, um effizient Naturprodukte aus einer Palette von Pflanzenmaterial extrahieren.
Nachfolgende Studien mit einer Vielzahl von terrestrischen Pflanzen zeigten die Kapazität dieser PHWE Technik effizient Naturprodukte in einem relativ breiten Polarität zu extrahieren. 6 , 8 , 9 , 10 , 11 , 12 , 13 , 14 , 15 im übrigen waren Verbindungen mit etwas empfindlich Funktionsgruppen wie Aldehyde, Epoxide, Glykoside und potenziell Epimerizable Stereogenic mitten durch die Extraktion in der Regel unberührt. Die Komplementarität dieser Technik im Vergleich zu herkömmlichen Methoden wurde ebenfalls nachgewiesen. 12 , 16 das PHWE Methode wurde auch eingesetzt, um Multi-Gramm-Mengen von natürlichen Produkten, die verwendet wurden, um neuartige Naturprodukt Derivate vorzubereiten und in komplexen Moleküls Synthese allgemein zu isolieren. 8 , 11 , 17
Es wurde festgestellt, dass diese neue PHWE Methode als nützliche Lehrmittel dienen könnte, die im Grundstudium Labor integriert werden konnte. Dies ist in erster Linie auf die schnelle Natur dieser Technik im Vergleich zu traditionellen Extraktionsmethoden, die oft unvereinbar mit der Zeitknappheit Bachelor Laborexperimente zugeordnet sind. Folglich, verdrängt diese Technik der traditionellen Bachelor Chemie-Labor-Experiment konzentrierte sich auf die Gewinnung von Eugenol aus Nelken mit Dampf-Destillation an der University of Tasmania. 9 , 18 seit dieser Zeit Variationen dieses Experiments angenommen von anderen Universitäten und eine modifizierte Experiment mit Schwerpunkt auf das PHWE Knoblauchzehen nun Funktionen im Bachelor Chemie-Labor-Programm an der University of Sydney (vide infra ).
Um die Zweckmäßigkeit und Durchführbarkeit der Einsatz dieser neuen PHWE Ansatzes für Unterrichtszwecke zu demonstrieren, sind zwei Protokolle im Rahmen dieser Studie präsentiert. Der erste Teil dieses Berichts unterstreicht ein Experiment auf das PHWE Eugenol und Acetyleugenol aus Nelken ist Teil des zweiten Studienjahres Bachelor Labor-Programms an der University of Sydney (Abbildung 1). Dieses Experiment dient der Naturstoffchemie Studenten vorzustellen, während grundlegende praktische Fähigkeiten zu entwickeln. Der zweite Teil bietet ein Experiment auf das PHWE der australischen endemische Pflanzenarten Correa Reflexa ist Teil des Programms dritten Studienjahr Bachelor Labor an der University of Tasmania (Abbildung 2). Dieses Experiment soll Naturprodukte Bioprospektion zu simulieren und Kern-Labor-Techniken zu verstärken. 11

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" style="width:1069px;" width="1070">
	<tbody>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;width:216px;">espresso machines</td>
			<td style="width:167px;">Breville/Sunbeam</td>
			<td style="width:520px;">Breville espresso machine model 800ES / Sunbeam EM3820 Caf&#233; Espresso II</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;width:216px;">rotary evporators</td>
			<td style="width:167px;">Buchi and Heidolph</td>
			<td style="width:520px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">cloves (plant material)</td>
			<td>Dijon Food Pty Ltd</td>
			<td></td>
			<td>Cloves must be ground in a food processor for students.</td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">Correa reflexa (plant material)</td>
			<td>sample obtained in Tasmania</td>
			<td>Sample collected from mature shrubs in the Thomas Crawford Reserve at the University of Tasmania</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;width:216px;">sand</td>
			<td style="width:167px;">Ajax</td>
			<td style="width:520px;">1199</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">ethanol</td>
			<td>Redoc Chemicals</td>
			<td>E95 F3</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">hexanes</td>
			<td>Ajax</td>
			<td>251</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">magnesium sulfate</td>
			<td>Ajax</td>
			<td>1548</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">diethyl ether</td>
			<td>Merck</td>
			<td>1009215000</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">silica on aluminium TLC plates</td>
			<td>Merck</td>
			<td>1055540001</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">eugenol</td>
			<td>Merck</td>
			<td>1069620100</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">eugenyl acetate</td>
			<td>Aldrich</td>
			<td>W246905</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">acetone</td>
			<td>Redox Chemicals</td>
			<td>Aceton13</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">cyclohexane</td>
			<td>ChemSupply</td>
			<td>CA019</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;">silica gel 60</td>
			<td>Trajan</td>
			<td>5134312</td>
			<td style="width:167px;">40 - 63um (230-400mesh)</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Congo red paper</td>
			<td>ChemSupply</td>
			<td>IS070-100S</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">32% hydrochloric acid</td>
			<td>Ajax</td>
			<td>256</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

employing pressurized hot water extraction (phwe) to explore natural products chemistry in the undergraduate laboratory

Eine neu entwickelte Hot-Druckwasser-Extraktion (PHWE)-Methode, die nutzt eine unveränderte Haushalts Espressomaschine um Naturprodukte Forschung zu erleichtern hat auch Anwendungen als wirksame Lehrmittel gefunden. Insbesondere wurde diese Technik zur zweiten und dritten Jahr Studenten Aspekte der Naturstoffchemie im Labor vorstellen. In diesem Bericht werden zwei Experimente vorgestellt: das PHWE Eugenol und Acetyleugenol aus Nelken und PHWE Seselin und (+)-Epoxysuberosin von der australischen endemische Pflanzenarten Correa Reflexa. Durch den Einsatz von PHWE in diesen Experimenten, erhielt die rohen Nelke-Extrakt, Eugenol und Acetyleugenol, bereichert in 4-9 % w/w aus Nelken vom zweiten Jahr Studenten und Seselin und (+)-Epoxysuberosin wurden Renditen von bis zu 1,1 % w/w und 0,9 % w/w aus isoliert C. Reflexa durch dritte Studienjahr. Die ehemalige Übung wurde entwickelt als Ersatz für das traditionelle Dampf-Destillation-Experiment bietet eine Einführung in die Extraktion und Trennung Techniken, während diese Tätigkeit geführte Untersuchung Lehrmethoden in einer Bemühung vorgestellten zu simulieren Naturprodukte Bioprospektion. Dies ist in erster Linie auf die schnelle Natur dieser PHWE Technik im Vergleich zu traditionellen Extraktionsmethoden, die oft unvereinbar mit der Zeitknappheit Bachelor Laborexperimente zugeordnet sind. Diese schnelle und praktische PHWE-Methode kann verwendet werden, um verschiedene Klassen von organischen Molekülen aus einer Reihe von Pflanzenarten effizient zu isolieren. Auch die Komplementarität dieser Technik im Vergleich zu herkömmlichen Methoden zuvor nachgewiesen.

PHWE der Nelken. Beim Versuch, die flüssig-flüssig-Extraktionsschritt durchführen, begegnet Studenten oft Emulsionen (die Zugabe von Salzwasser in der Regel nicht wirksam war). Zu diesem Zeitpunkt wurden Studenten angewiesen, lassen Sie die Mischung in den Scheidetrichter stehen, während sie die Auswirkungen der Eluent Zusammensetzung auf die Trennung von Eugenol und Acetyleugenol untersucht von TLC. Es sei darauf hingewiesen, dass das Hexan Heptan oder Dichlormethan in der flüssig-f...

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Employing Pressurized Hot Water Extraction PHWE to Explore Natural Products Chemistry in the Undergraduate Laboratory

Hier beschäftigen wir eine heißes Wasser unter Druck (PHWE) Extraktionsmethode, die was eine unveränderte Haushalts Espressomaschine nutzt um Studenten Naturstoffchemie im Labor näher zu bringen. Zwei Experimente werden vorgestellt: PHWE Eugenol und Acetyleugenol aus Nelken und PHWE Seselin und (+)-Epoxysuberosin von der australischen Pflanze Correa Reflexa.

Einsatz von unter Druck stehenden Heißwasserextraktion (PHWE), Naturstoffchemie im Grundstudium Labor zu erkunden

A recently developed pressurized hot water extraction (PHWE) method which utilizes an unmodified household espresso machine to facilitate natural products ...

Diese Technik stellt eine von Natur aus praktische und effiziente Strategie für die Extraktion natürlicher Produkte in der Isolationschemie dar. Und wir denken, dass es ein nützliches und kostenloses Extraktionstool ist. Da es sich um einen schnellen Durchflussprozess handelt, wird der Extrakt nur für kurze Zeit erhitzt und die Extraktion von hartnäckigen Pflanzenpigmenten, die die Reinigung oft erschweren, minimiert.Wir denken, dass diese Technik gut geeignet ist, um chemotaxonomische Probenahmen zusätzlich zur medizinischen Chemie zu ermöglichen, indem sie die Bio-Prospektion erleichtert, die die Suche nach wertvollen Molekülen in der Natur ist. Die visuelle Demonstration dieser Methode ist wichtig, da eine Probenvorbereitung in Extraktionsschritten visuell am effektivsten erklärt wird. Dies verstärkt auch die Einfachheit der Extraktion und ihre angemessene Verwendung in der Laborumgebung.12,5 Gramm grob gemahlene Nelken in ein 250-Milliliter-Becherglas geben. 12,5 Gramm Sand hinzufügen und gut mischen. Als nächstes einen Portafilter sammeln und den Korb mit der gesamten Nelken- und Sandmischung beladen.Verwenden Sie einen Manipulationsmittel, um die Probe leicht zu komprimieren und sicherzustellen, dass sie nicht zu stark komprimiert wird, was das Fließen von Flüssigkeit verhindern würde. Laden Sie den Portafilter in die Espressomaschine und legen Sie einen klaren 250-Milliliter-Becher darunter. Fügen Sie eine Lösung, die 30 Prozent Ethanol in Wasser enthält, in den Wassertank ein.Mit der Espressomaschine 100 Milliliter des Extraktes sammeln. Lassen Sie den Portafilter tropfen lassen und entfernen Sie ihn dann von der Espressomaschine. Verwenden Sie einen Spachtel, um die Nelkenschleifen aus dem Portafilter zu entfernen und sie in einen festen Abfallbehälter zu entsorgen.Ausspülen Sie alle Reststoffe mit Leitungswasser in der Spüle. Den Becher mit den Nelkenextrakten in ein Eisbad geben und abkühlen lassen, bis die Temperatur auf mindestens 30 Grad Celsius reduziert ist. In einer Dunstabzugshaube den gekühlten Extrakt in einen 250-Milliliter-Trenntrichter geben.Fügen Sie 30 Milliliter Hexan und mischen durch Schütteln sanft. Legen Sie den Trenntrichter in eine Ringklemme, die an einem Retortenständer befestigt ist, und lassen Sie die wässrigen und organischen Schichten trennen. Es kann bis zu 10 Minuten dauern, bis sich die Schichten trennen, daher empfehlen wir Ihnen, die Lösungsmitteloptimierung von TLCs während des Wartens durchzuführen.Sammeln Sie die wässrige Schicht wieder in den 250 Milliliter Becher. Übertragen Sie die organische Schicht, die das Produkt enthält, in einen sauberen 250 Milliliter konischen Kolben. Dann gießen Sie die wässrige Gesichtspackung in den Trenntrichter.Extrahieren Sie die wässrige Schicht zwei zusätzliche Male mit Hexan. Mit 30 Milliliter Hexan jedes Mal. Kombinieren Sie die organischen Schichten nach jeder Extraktion in demselben 250 Milliliter Konuskolben.Nach der dritten Flüssigextraktion den kombinierten organischen Extrakt in den Trenntrichter gießen. Waschen Sie den organischen Extrakt, indem Sie 100 Milliliter Wasser hinzufügen und kräftig schütteln. Sammeln Sie die organische Schicht in einen sauberen 250 Milliliter konischen Kolben.Und dann trocknen Sie es durch Zugabe von Magnesiumsulfat und Wirbeln. Filtern Sie die getrocknete Mischung durch geriffeltes Filterpapier, das in einem Glastrichter enthalten ist, in den runden Bodenkolben. Verdampfen Sie das Lösungsmittel mit einem Rotationsverdampfer aus dem gesammelten Filtrat.Dann wiegen Sie den Kolben, der das resultierende Öl enthält. Fügen Sie 10 Milliliter Hexan in den runden Bodenkolben, der das rohe Eugenol enthält, enthaltenden Extrakt. Gießen Sie die resultierende Lösung in einen 250 Milliliter Trenntrichter.Spülen Sie den runden Bodenkolben mit 10 Milliliter Hexan und fügen Sie ihn dem Trenntrichter hinzu. Extrahieren Sie die Hexanlösung zweimal mit drei mollaren wässrigem Natriumhydroxid über flüssige Flüssigkeitsextraktion. Verwendung von 25 Milliliter Natriumhydroxid für jede Extraktion.Sammeln Sie die wässrigen Schichten aus jeder Extraktion und kombinieren Sie sie in einem 250 Milliliter konischen Kolben. Sammeln Sie die organische Schicht in einem 50 Milliliter konischen Kolben. Dann trocknen Sie es, indem Sie Magnesiumsulfat in den Kolben geben und wirbeln.Filtern Sie die Lösung durch geriffeltes Filterpapier, das in einem Glastrichter enthalten ist, in einen vorgewogenen 100 Milliliter runden Bodenkolben. Entsorgen Sie den festen Rückstand und verwenden Sie dann einen Rotationsverdampfer, um das Lösungsmittel zu entfernen. Danach wiegt der runde Bodenkolben, der nun das resultierende Öl auf einer oberen Pfannenwaage enthält.Als nächstes den konischen Kolben, der die kombinierten wässrigen Schichten enthält, in ein Eiswasserbad zu legen. Wirbeln Sie den Kolben, während Sie langsam eine 10-molare Lösung von Salzsäure hinzufügen, bis eine weiße Emulsion gebildet wird. Verwenden Sie eine Pipette, um einen Tropfen dieser Lösung auf kongolesisches rotes Papier zu übertragen, um ihren Säuregehalt zu testen.Das Papier sollte blau werden. Nach diesem Transfer die milchige wässrige Emulsion auf einen 250 Milliliter Trennkolben. Stellen Sie sicher, dass die Emulsion bei Raumtemperatur ist, und führen Sie dann zweimal flüssigkeitsflüssigkeitsextraktion mit 30 Milliliter Hexan pro Extraktion durch.Kombinieren Sie die beiden Hexan-Extrakte zu einem sauberen 100 Milliliter konischen Kolben. Fügen Sie Magnesiumsulfat hinzu, um die Lösung zu trocknen. Filtern Sie die Lösung durch geriffeltes Filterpapier, das in einem Glastrichter enthalten ist, in den vorgewogenen 100 Milliliter runden Bodenkolben.Verwenden Sie dann einen Rotationsverdampfer, um das Lösungsmittel zu entfernen. Danach wiegt der runde Bodenkolben, der nun das resultierende Öl auf einer oberen Pfannenwaage enthält. Mit einem elektrischen Gewürzschleifer schleifen 10 Gramm Correa Reflexa Blätter für 20 bis 30 Sekunden.Übertragen Sie das gemahlene Pflanzenmaterial in ein 250-Milliliter-Becherglas. Fügen Sie etwa zwei Gramm groben Sand. Sand und Pflanzenmaterial vermischen und dann in den Korb eines Portafilters geben.Verwenden Sie einen Manipulationsmittel, um die Probe leicht zu komprimieren, um sicherzustellen, dass sie nicht zu stark komprimiert wird. Fügen Sie etwa 300 Milliliter 35 Prozent Ethanol in Wasser in den Espresso-Maschinentank. Den Portafilter in die Espressomaschine laden und einen 250-Milliliter-Becher darunter legen.Dann sammeln Sie ca. 100 Milliliter Extrakt. Warten Sie etwa eine Minute, dann sammeln Sie weitere 100 Milliliter Extrakt. Diese Mischung in ein Eisbad geben, um es abzukühlen.Verwenden Sie einen Rotationsverdampfer mit einer Wasserbadtemperatur von 40 Grad Celsius, um das Ethanol zu verdampfen. Als nächstes den wässrigen Extrakt in einen seperatorischen Trichter übertragen. Extrahieren Sie die Lösung zweimal mit Ethylacetat mit 50 Milliliter Ethylacetat pro Extraktion.Kombinieren Sie die organischen Extrakte. Magnesiumsulfat hinzufügen und den Kolben zum Trocknen der Lösung wirbeln. Verwenden Sie dann einen zentrierten Glastrichter, um die Lösung zu filtern und verwenden Sie einen Rotationsverdampfer, um den Rohextrakt zu erhalten.In diesem Verfahren erhalten die Schüler ein TLC-Lösungsmittelverhältnis aus Aceton und Cyclohexan und werden mit reinen Standards von Eugenol und Acetyl-Eugenol versehen. TLC-Analysen werden durchgeführt und die Auswirkungen der Lösungsmittelzusammensetzung auf den Retentionsfaktor berücksichtigt. Die optimalen Lösungsmittelzusammensetzungen liegen in der Regel zwischen fünf und 20 Prozent Acetoncyclohexan.Mit einem Delta-Retentionsfaktor von 0,1 bis 0,2. Die unterschiedlichen säurebasierten Eigenschaften der beiden wichtigsten organischen Moleküle werden dann genutzt, um sie durch flüssige Flüssigkeitsextraktion zu trennen. Typischerweise wurde Eugenol in einer Ausbeute von 45 bis 65 Prozent des Rohextrakts isoliert, während Acetyl-Eugenol in einer Rendite von fünf bis 10 Prozent isoliert wurde.Die Schüler nutzten dann das optimierte Eluant, um den Erfolg ihrer flüssigen Flüssigkeitsextraktion durch vergleicht ihre Extrakte mit den reinen Referenzproben durch TLC zu bestimmen. Fortgeschrittene Schüler unterziehen dann die Hälfte ihres isolierten Rohöls der Flash-Säulenchromatographie. Während die vollständige Trennung von Eugenol von Acetyl-Eugenol aufgrund ihrer engen Retentionsfaktoren selten erreicht wird, werden in der Regel einige Fraktionen, die reines Eugenol enthalten, gesammelt.Nach diesem Verfahren können Methoden wie Kernspinresonanzspektroskopie und Gaschromatographie Massenspektrometrie durchgeführt werden, die die isolierten Verbindungen charakterisiert. Vergessen Sie nicht, die Arbeit mit heißen Flüssigkeiten, relativ hohen Drücken und korrosiven Flüssigkeiten kann gefährlich sein, so dass Vorsichtsmaßnahmen wie das Tragen persönlicher Schutzausrüstung getroffen werden sollten.

Research

JoVE Journal

Chemistry

Employing Pressurized Hot Water Extraction (PHWE) to Explore Natural Products Chemistry in the Undergraduate Laboratory

Hot Biological Catalysis: Isothermal Titration Calorimetry to Characterize Enzymatic Reactions

Hot Biologische Katalyse: Isotherme Titrationskalorimetrie zu Enzymreaktionen Charakterisieren

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Forschung

Chemie

Chemical Gardens as Flow-through Reactors Simulating Natural Hydrothermal Systems

Chemische Gardens als Durchflussreaktoren Simulation natürlicher Hydrothermale Systeme

Here we report experimental simulations of hydrothermal chimney growth using injection chemical garden methods. The versatility of this type of experiment ...

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The guanidine functional group, displayed most prominently in the amino acid arginine, one of the fundamental building blocks of life, is an important ...

In Situ Characterization of Hydrated Proteins in Water by SALVI and ToF-SIMS

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