Ausschüttelung mit Chloroform

[lemmi]

Hat jemand Erfahrungen mit der Ausschüttelung von Pflanzeninhaltsstoffen mit Chloroform?

Ich beschäftige mich gerade wieder mit der Isolierung von Naturstoffen, genauer gesagt von Glykosiden. Ein Schritt beinhaltet die Ausschüttelung eines vorgereinigten ethanolisch-wässrigen Auszugs mit Chloroform. Die wässrige Phase ist klar. Bei der Ausschüttelung trübt sie sich aber und die organische Phase wird ebenfalls trübe.

Behandlung der organischen Phase mit Natriumsulfat (anhydr.) bewirkt nur eine teilweise Klärung. Die Trübung setzt sich nicht gut ab und läuft durch Filterpapier. Ich habe die Chloroformextrakte sogar zentrifugiert. Dabei setzt dich ein Teil der Trübung ab, ein Teil bleibt aber in Suspension, hat sich jetzt aber zu kleinen Flocken zusammengebaut. Immerhin kann man die Flüssigkeit jetzt filtrieren.

Irgendwelche Kommentare hierzu? Ist jemandem sowas bekannt?

[Glaskocher]

Das Problem kommt mir bekannt vor. Wenn ich den Stabilisator (Ethanol oder Amylen) aus Dichlormethan entfernen muß, dann extrahiere ich zuerst mit vier Portionen konz. Schwefelsäure, wasche dann mit Wasser (sehr trübe Phasen), ges. Sodalösung (Trübung vermindert sich) und Brine (Trübung erneut weniger). Zuletzt trockne ich mit CaCl2 über Nacht (stehen lassen) und die organische Phase wird komplett klar. Ich müßte es demnächst mal testen, was eine Extraktion mit gesättigter CaCl2-Lösung bringt, bevor über Feststoff getrocknet wird. Meine Vermutung ist, daß diese noch weniger Trübung hinterläßt, bis zur klaren Phase.

Das sollte auch auf Chloroform anwendbar sein, das in ähnlicher Weise von Stabilisatoren befreit werden kann.

[lemmi]

Und sind die Trübungen, die du beobachtest auch Feststoffe? Flocken sie aus bzw setzen sie sich ab oder sind das emulgierte Flüssigkeitströpfchen?

[Glaskocher]

Das scheint nur eine Emulsion zu sein. Da gibt es keine "Häute" oder andere Grenzphänomene. Es kann statische Aufladung im Spiel sein und der erhöhte Salzgehalt wirkt als "Blitzableiter".

[lemmi]

Wie meinst du das mit der elektrostatischen Aufladung?

Noch eine Frage: wäre es nicht sinnvoller wenn man z. B. Ethanol aus Chloroform entfernen will, zuerst mit Calciumchloridlösung auszuschütten und danach mit Schwefelsäure um überschüssiges Wasser zu entfernen? Oder bleibt Schwefelsäure im CHCl₃ zurück?

[Glaskocher]

Ich meine damit, daß die Tröpfchen gleichnamige Ladungen tragen und deshalb nicht so gerne zusammenlaufen wollen. Je mehr Salz im System ist, desto mehr Ladungsträger stehen zur Verfügung, diese Überschußladungen auszugleichen.

Ich folge da der Vorschrift aus dem Organikum. Sie funktioniert und das reicht mir.

Beim Chloroform käme es auf die Konzentration an Alkohol an. In meinem Fall ist das unter 1% und soll unter 0,01% abgereichert werden, daß es in der NMR nicht mehr nachweisbar ist. Wenn Du mehr Alkohol drin hast, dann wird die Trennung schwieriger. Da müßte man Azeotropic Data befragen, was beim Destillieren zuerst rüber geht. Es wird in jedem Fall ein Azeotrop sein, das ein zweiphasigen Kondensat bildet. Ich vermute, daß Du das Chloroform reinigen willst und das Ethanol zur Not opfern würdest. Bei großen Anteilern Ethanol würde ich zuerst mit Wasser extrahieren und dann von einer großen Wasserphase destillieren. Dann hoffe ich, den Großteil Ethanol los zu sein.

[lemmi]

Ich meine damit, daß die Tröpfchen gleichnamige Ladungen tragen und deshalb nicht so gerne zusammenlaufen wollen. Je mehr Salz im System ist, desto mehr Ladungsträger stehen zur Verfügung, diese Überschußladungen auszugleichen.

Oookay! Die Erklärung kannte ich noch nicht. Für mich war die Zugabe von Salz, um die Phasentrennung zu erleichtern, immer eine rein empirische Maßnahme.
Gibt es auch eine physikalische Erklärung dafür, dass die Emulsionsbildung (habe ich den Eindruck jedenfalls) mit Chloroform viel leichter eintritt als mit Ether?

dann von einer großen Wasserphase destillieren.

Versteh ich nicht!

[Glaskocher]

Naja... Man gibt viel wasser zum Chloroform-Ethanol-Mix und destilliert, bis der letzte Tropfen Unterphase weg ist. Dann bleibt im Verdampferkolben noch das meiste Wasser und ein Teil des (vorab bereits abgereicherten) Ethanols (in Lösung).

Warum sich Ether nicht so stark emulgiert, weiß ich nicht genau. Es kann mit der Möglichkeit zur Wasserstoffbrückenbildung zusammenhängen. Diese Brücken können Ladungen deutlich schneller transportieren, als reine Diffusion. Wenn Wassermoleküle im Ether gelöst sind (ca. 4% w/w), dann beschleunigt das den Ladungstransport deutlich oder verteilt sie in größeren Volumina.

[mgritsch]

Naja... Man gibt viel wasser zum Chloroform-Ethanol-Mix und destilliert, bis der letzte Tropfen Unterphase weg ist. Dann bleibt im Verdampferkolben noch das meiste Wasser und ein Teil des (vorab bereits abgereicherten) Ethanols (in Lösung).

Und das funktioniert?
Siehe viewtopic.php?t=4543 ->
ternäres Azeotrop Wasser / Ethanol / Chloroform = 3,5 / 4,0 / 92,5 (alle Angaben in Gewichts-%), siedet bei 55,5° C
Wasser / Chloroform (2,8 / 97,2) - Siedepunkt 56,1 °C
Ethanol / Chloroform (7,0 / 93,0) - Siedepunkt 59,4 °C

Das liegt alles super knapp zusammen…
Ich hätte eher auf CaCl2 gesetzt.

[lemmi]

Naja, ich denke, wenn man 10 % Ethanol im Chloroform hat, ist Glaskochers Vorgehensweise und Möglichkeit, das erstmal zu verringern. Vor allem bei größeren Volumina. Du hast danach noch max. 4 % Ethanol drin, beim Destillieren ohne Wasserüberschuss sind es 7 %.

Danke für die Daten! Ich hab jetzt mein Chloroform aus dem Extrakt abdestilliert und es ging tatsächlich alles unterhalb 58 °C über. Das erklärt sich mit der Azeotropbildung.

[lemmi]

Naja, ich denke, wenn man 10 % Ethanol im Chloroform hat, ist Glaskochers Vorgehensweise und Möglichkeit, das erstmal zu verringern. Vor allem bei größeren Volumina. Du hast danach noch max. 4 % Ethanol drin, beim Destillieren ohne Wasserüberschuss sind es 7 %.

Danke für die Daten! Ich hab jetzt mein Chloroform aus dem Extrakt abdestilliert und es ging tatsächlich alles unterhalb 58 °C über. Das erklärt sich mit der Azeotropbildung.

EDIT:

Ich werde mal folgenden Weg probieren: Ausschütteln mit Wasser - Ausschütteln mit ges. CaCl₂, - trocknen über CaCl₂ (oder K₂CO₃) - Refluxieren mit Na₂SO₄ und dann destillieren. Am Siedepunkt seh' ich ja, ob es trocken ist.

[mgritsch]

Naja, ich denke, wenn man 10 % Ethanol im Chloroform hat

Er möchte nur stabilisiertes (~1% EtOH) vom „Restalkohol“ befreien soweit ich verstanden habe.
Bei direkter Dest würde zuerst das Azeotrop bei 59° kommen mit 7%. Einerseits ist das relativ wenig „Anreicherung“ und würde sehr viel Chlorofom verschwenden. Andererseits ist das nur 5° Unterschied, sehr schwierig abzutrennen.
Mit viel Wasser wäre bei 55° das ternäre das dominierende Azeotrop. Leider mit noch weniger Ethanol-Anteil, zwar leichter trennbar aber trotzdem viel Chloroform das dabei bewegt wird. Einziger Vorteil: es entmischt sich! Die wässrige Phase enthält 80% Wasser/ 18% Ethanol. Die rücklaufende Chloroform-Phase aber immer noch 0,5% Ethanol, darunter kommt man nicht. Viel Aufwand für wenig Abreicherung.

Soweit meine Interpretation, was der Praktiker dazu sagt würde mich interessieren

[mgritsch]

Ich werde mal folgenden Weg probieren: Ausschütteln mit Wasser - Ausschütteln mit ges. CaCl₂, - trocknen über CaCl₂ (oder K₂CO₃) - Refluxieren mit Na₂SO₄ und dann destillieren. Am Siedepunkt seh' ich ja, ob es trocken ist.

Optimal ist immer, wenn man es schafft eine Reaktion zu finden die es in etwas leicht abtrennbares umsetzt. Zb könnte man es mit Phthalsäureanhydrid (ggfs + p-TsOH) zu Diethylphthalat umzusetzen versuchen das sehr hoch siedet… Reaktionswasser als azeotrop raus schleppen optional, wenn es nicht ohnehin durch Überschuss Anhydrid gebunden wird…

[Glaskocher]

Ich werde mal folgenden Weg probieren: Ausschütteln mit Wasser - Ausschütteln mit ges. CaCl₂, - trocknen über CaCl₂ (oder K₂CO₃) - Refluxieren mit Na₂SO₄ und dann destillieren. Am Siedepunkt seh' ich ja, ob es trocken ist.

Warum sollte man über Na₂SO₄ refluxieren, wenn dieses Salz oberhalb von 40°C sein Kristallwasser freisetzt? RÜHREN über diesem Salz bei RT trocknet deutlich besser.

Wenn mit ges. CaCl2 ausgeschüttelt wurde, dann halte ich wasserfreies CaCl2 für das Trockenmittel der Wahl. Das K₂CO₃ reagiert mit CaCl2 zu zwei nicht trocknenden Verbindungen und das Hydratwasser muß komplett aufgenommen werden.

[lemmi]

Warum sollte man über Na2SO4 refluxieren, wenn dieses Salz oberhalb von 40°C sein Kristallwasser freisetzt?

Danke! Genau diese Bedenken hatte ich auch. Man muss eben selbst Standarttexte kritisch lesen (den Butterworth)