Xanthorrhizol, a new sesquiterpene from Curcuma xanthorrhiza

Full text of DOI:10.1515/znb-1970-0917

XANTHORRHIZOL
995
Xanthorrhizol, ein neues Sesquiterpen aus Curcuma xanthorrhiza
H. Rim pler, R. H änsel und L. K o c h en do erfer *
Institut für Pharmakognosie der Freien Universität Berlin
(
Z. Naturforsch. 25 b, 995—998 [1970] ; eingegangen am 26. Mai 1970)
Aus dem ätherischen öl der Rhizome von Curcuma xanthorrhiza ROXB. wurde ein neues
Sesquiterpen (Xanthorrhizol) isoliert. Mit spektroskopischen und chemischen Methoden wurde ge­
zeigt, daß Xanthorrhizol die Struktur 1 besitzt.
Die Rhizome von Curcuma xanthorrhiza ROXB.
werden als Galle- und Lebermittel verwendet8. Als mentaranalyse und dem massenspektrometrisch be­
Wirkstoffe dieser Droge werden Curcumin und
stimmten Mol.-Gew. (218) errechnet sich die Sum­
Curcumin-Derivate 1-4 sowie Bestandteile des äthe­ menformel C15H220. Die Verbindung enthält eine
Xanthorrhizol ist ein farbloses Öl. Aus der Ele­
rischen Öles, besonders das p-Tolylmethylcarbi-
nol2’3’5’6, angegeben. Von anderer Seite wird
allerdings bezweifelt, ob p-Tolylmethylcarbinol ge­
Doppelbindung, die unter milden Bedingungen kata­
lytisch hydriert werden kann.
Außerdem ist ein trisubstituierter Benzolring vor­
nuin in der Droge vorkommt 7’8. Wegen dieser wi­ handen; denn das NMR-Spektrum *** zeigt zwi­
dersprüchlichen Angaben haben wir das ätherische
öl nochmals untersucht.
schen 6,60 und 7,10 ppm die Signale von 3 aromati­
schen Protonen. Behandelt man diesen Teil des
Bereits bei der orientierenden dünnschichtchro­ Spektrums in erster Näherung als ABX-System, so
matographischen Prüfung eines Methylenchlorid-
Extraktes der Rhizome fiel uns eine Substanz auf,
kann man für die Kopplungskonstante /ab einen
Wert von etwa 7 Hz und für /Ax +/p,x einen Wert
die sich mit G i b b s-Reagenz blau färbte. Diese von etwa 4 Hz abschätzen. Die Substituenten müssen
Substanz konnte in Rhizomen der nahe verwandten
also die Stellungen 1, 2 und 4 einnehmen. Dieses
und auch als Gallemittel verwendeten Curcuma do- Ergebnis wird durch das IR-Spektrum bestätigt
mestica VAL. nicht nachgewiesen werden. Da keine
(vmax: 860 und 810 cm-1) 10. Als Substituenten
der bisherigen Arbeiten über C. xanthorrhiza7’9 lassen sich nachweisen: 1. Eine Hydroxygruppe
das Vorkommen phenolischer Verbindungen im
durch Methylierung mit Dimethylsulfat. 2. Eine Me­
ätherischen Öl erwähnt, isolierten wir diese Sub­ thylgruppe durch ein Singulett (3 H) bei 2,20 ppm
stanz, ermittelten ihre Struktur und ließen sie im
Tierversuch (an Ratten) auf choleretische Wirkung
prüfen.
im NMR-Spektrum. Der dritte Substituent (C8H15)
enthält eine Isopropylidengruppe [2 breite Singu-
letts (je 3 H) bei 1,55 und 1,65 ppm und ein Multi-
plett (1 H) bei 5,10 ppm] sowie 1 tertiäre Methyl­
gruppe [Dublett (/ = 7 Hz) bei 1,20 ppm]. Diese
Seitenkette befindet sich in p-Stellung zur Methyl­
gruppe, da bei der Oxydation von Xanthorrhizol-
Der pharmakologische Test verlief negativ: Es
konnte keine signifikante choleretische Wirkung
festgestellt werden**.
Die Struktur der isolierten Verbindung, für die
wir den Namen Xanthorrhizol vorschlagen, wurde methyläther mit Salpetersäure Methoxyterephthal-
auf folgendem Wege ermittelt:
säure entsteht. Diese Ergebnisse und das Massen-
*
Die Ergebnisse sind Teil der Dissertation: L. K o c h e n -
D o e r f e r , Freie Universität Berlin, 1970.
8 M. L u ckn e r, O. B essler u . R. L u c k n e r, Pharmazie 7,
371 [1967].
1
2
E. F r a n q u e lo , Münchener med. Wschr. 80, 524 [1933].
H. Robbers, Arch. exp. Pathol. Pharmakol. 181, 328
** Wir danken der Fa. A. Klinge, München, besonders den
Herren Dr. h aase und Dr. h o f r ic h t e r , für die sorgfäl­
tige tierexperimentelle Prüfung der Substanz. Die Ver­
bindung wurde in PAG 400 oder in Miglyol gelöst und den
Ratten intraduodenal appliziert.
[
1936],
H. K a lk u. K. Nissen, Dtsch. med. Wschr. 57, 1613
1931] u. 58, 1718 [1932].
3
4
[
K . Je n tzsc h , T. G o n d a u. h. h ö l l e r , Pharmac. Acta
Helvetiae 34, 181 [1959],
9
H. D ie te rle u. P. K aiser, Arch. Pharmaz. Ber. dtsch.
pharmaz. Ges. 270, 413 [1932]; 271, 337 [1933].
5
6
7
0. Isaac, Pharmaz. Ztg. 104, 860 [1959].
E. K o h ls ta e d t, Fortschr. Therap. 19, 343 [1943].
P. F. G u n ste r, Dissertation, Groningen 1943; ref. Schweiz.
Apotheker-Ztg. 89, 277 [1951].
*** 60 MHz, in CDC13; TMS als innerer Standard [<5tm S = 0].
10 W. Sim on u . T. C le rg , Strukturaufklärung organischer
Verbindungen mit spektroskopischen Methoden. Akad.
Verlagsges., Frankfurt 1967.
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996
H. RIMPLER R. HÄNSEL UND L. KOCHENDOERFER
sie bilden ein AB-System mit einer Kopplungskon­
stanten von 8 Hz; die beiden H-Atome müssen sich
also in o-Stellung zueinander befinden. Damit ist die
Struktur 1 für Xanthorrhizol bewiesen.
®
m/e 135
m/e 69
Abb. 1. Massenspektrum von Xanthorrhizol.
Spektrum (s. Abb. 1) sind nur mit Struktur 1 und
vereinbar:
2
1
2
Xanthorrhizol läßt sich in Gegenwart von p-To­
L
HO
luolsulfonsäure zyklisieren. Aus dem entstandenen
Gemisch von 7-Hydroxy-calamenen (3) 11 und 5-Hy-
droxy-calamenen (4) konnten wir chromatographisch
eine kleine Menge 5-Hydroxy-calamenen abtrennen,
das überwiegend (NMR-Spektrum, spezif. Drehung)
eines der beiden möglichen Diastereomeren enthielt.
Das Massenspektrum dieser Substanz (s. Abb. 2)
zeigt alle für das Calamenen-Grundgerüst typischen
m/e 160
Abb. 2. Massenspektrum von 5-Hydroxy-calamenen.
Versuchsteil
Zur Dünnschichtchromatographie verwendeten wir
Kieselgel HF 254 ,,Merck“. Die Schmelzpunkte wurden
auf einem K of 1er -Heiztisch-Mikroskop bestimmt.
Die optische Drehung bestimmten wir mit dem licht­
elektrischen Polarimeter LEP A2 [Carl Zeiss].
Die Mikroanalysen wurden im Mikroanalytischen
Laboratorium Ilse Beetz, 864 Kronach, ausgeführt.
Die IR-Spektren (KBr-Preßling) nahmen wir mit
dem Leitz-Unicam-Spektralphotometer SP 200 G auf.
Fragmentierungen12,
insbesondere
die
Retro-
D i e1s-A 1d er(RDA) -Spaltung des hydrierten
Ringes. Auch das NMR-Spektrum ist im Einklang
mit der angegebenen Struktur. Besonders typisch
sind die Signale der zwei aromatischen Protonen:
Die NMR-Spektren * wurden mit dem Varian-A 60-
Kernresonanzspektrometer aufgenommen.
Die UV-Spektren maßen wir mit dem Zeiss-Spektral-
photometer PMQII (Schichtdicke 1cm, Lösungsmittel
Methanol). Die Massenspektren ** wurden mit einem
Atlas-CH4-Massenspektrometer aufgenommen.
3
4
1
1 J. W. r ow e u. J. K. to D a . Chem. and Ind. [London] 1969.
22.
S. H ayashi. H. S a to , N. H ayashi, T. O kude u. T.
M a ts u u ra , J. Sei. Hiroshima Univ., Ser. A-II, 31, 217
* Wir danken Fräulein G. D reKe vom Pharmazeutischen
Institut der FU Berlin für die sorgfältige Aufnahme der
Spektren.
** Herrn Dr. G. sc h u lz von der Physikalisch-Chemischen Ab­
teilung der Fa. Schering AG Berlin danken wir für die
Aufnahme der Massenspektren.
9
1
2
[1967],
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XANTHORRHIZOL
9 9 7
Dünnschichtchromatographie
1. Mit etwa 600 ml Benzol. Das Eluat wurde ver­
worfen.
Je 100 mg gepulverte Droge von Curcuma domestica
Val. und Curcuma xanthorrhiza Roxb. wurden mit je
2. Mit Benzol/Äthanol (99 : 1) bis im Eluat kein
Xanthorrhizol mehr nachweisbar war.
5
ml Methanol und mit je 5 ml Methylenchlorid versetzt
Die Xanthorrhizol enthaltenden Fraktionen wurden
eingeengt. Der Rückstand wurde auf eine Kiesel­
gelsäule (100 g) gegeben. Diese wurde mit Benzol/
Chloroform/Methanol (200 : 100 : 3) eluiert. Die
Ausbeute betrug 10,85 g Xanthorrhizol (10,8% des
Methylenchlorid-Extraktes).
und 1Min. lang am Sieden gehalten. Nach dem Ab­
kühlen wurden die Filtrate in Mengen von etwa 10/u\
auf die DC-Platte aufgetragen. Als Fließmittel dienten
zwei Systeme
1. Benzol/Chloroform/Methanol (200 : 100 : 3) 13,
2. n-Hexan/Benzol/Methanol (90 : 10 : 1).
Eigenschaften von Xanthorrhizol
Bei Curcuma domestica Val. konnte Xanthorrhizol nicht
nachgewiesen werden. Rf-Werte von Xanthorrhizol: Sy­
stem (1) = 0,53; System (2) = 0,13.
Xanthorrhizol ist ein fast farbloses, klares Öl. Ele­
mentaranalyse:
Xanthorrhizol gab nach dem Besprühen der Platten
mit G i b b s-Reagenz 14 und anschließender Bedamp­
fung mit konz. Ammoniak einen zunächst hellblauen,
dann violett werdenden Fleck.
C15H220 (218,34)
Ber. C 82,51
Gef. C 81,98
H 10,16,
H 10,02.
Spezifische Drehung: [a]S°= —52,5°.
Isolierung von Xanthorrhizol
UV-Spektrum: Amax= 276nm (£max= 2200; lg£max=
3
,35).
IR-Spektrum: 3650 w, 3450 s, 3030 w, 2960 s, 2860 s,
610 m, 1580 s, 1500 s, 1440 s, 1420 s, 1370 s,
300 m, 1250 s, 1175 m, 1120 s, 990 m, 935 m,
60 m, 820 s, 755 w, 720 wem-1 (s = starke,
m = mittelstarke, w = schwache Bande).
In einem S ox h 1et -Extraktor wurden 600 g fein
gepulverte Droge (Handelsware der Fa. Caesar und
1
1
8
Loretz, Hamburg) 12 Stdn. lang mit 1,5
1 Methylen­
chlorid bei etwa 50° erschöpfend ausgezogen, bis sich
das Lösungsmittel nur noch schwach gelblich färbte.
Der Methylenchlorid-Extrakt wurde bei etwa 50° am
Rotationsverdampfer eingeengt bis kein weiteres Lö­ NMR-Spektrum: 1,2 ppm (d; 3H); 1,55 ppm (s; 3H);
sungsmittel mehr überging. Es entstand ein gelblicher
öliger Rückstand von aromatischem Geruch. Die Aus­
beute betrug 75,0 g, das sind 12,5% der eingesetzten
Drogenmenge. Zur weiteren Verarbeitung des Rück­
standes wurden zwei verschiedene Verfahren angewen­
det, die etwa zur gleichen Ausbeute an Xanthorrhizol
führten.
1,65 ppm (s; 3H); 1,3—2,0 ppm (m; 6H) ; 2,2
ppm (s; 3H) ; 4,8 ppm (s; 1H) ; 6,6—7,1 ppm
(m; 3H) (s = Singulett, d = Duplett, m
Multiplett).
Massenspektrum: m/e 218 (M®), 203, 175, 161, 148,
1
36 (Basis-Peak), 135, 121, 69, 67.
Xanthorrhizolmethyläther
,5 g Xanthorrhizol wurden in 2,5 ml Äthanol gelöst
a) 100 g des öligen Rückstandes wurden mit wenig
heißem Wasser versetzt und etwa 5 Stdn. lang der
Wasserdampfdestillation unterworfen. Das Destillat
wurde mehrfach mit Äther ausgeschüttelt und dieser
mit Na2S04 getrocknet. Nach Abziehen des Äthers
bildete sich ein hellgelbes, klares Öl. Die Ausbeute
betrug 50 g. Von diesem Öl wurden je 20 g über
eine Kieselgelsäule (400 g) gegeben [Elutionsmit­
tel: Benzol/Chloroform/Methanol (200 : 100 : 3).
Die Xanthorrhizol enthaltenden Fraktionen (DC-
Nachweis mit G i b b s-Reagenz) wurden vereinigt
und eingeengt. Als Rückstand erhielten wir 3,9 g
fast farbloses Öl (9,8% des Methylenchlorid-Ex-
traktes).
2
und mit 2,8 g Dimethylsulfat unter Eiskühlung versetzt.
Aus einem Tropftrichter wurde unter ständigem Rüh­
ren eine Lösung von 1,3 g NaOH in 10 ml H20 zuge­
tropft. Nach Stehenlassen über Nacht wurde eine halbe
Stde. lang auf dem siedenden Wasserbad erhitzt und
nach dem Abkühlen dreimal mit Äther ausgeschüttelt.
Nach Abdestillieren des Äthers erhielten wir ein
schwach gelbes Öl. Der ölige Rückstand wurde durch
Säulenchromatographie an Kieselgel mit Benzol/Chlo­
roform/Methanol (200 : 100 : 3) aufgetrennt, Das
Eluat wurde in Fraktionen zu 10 ml aufgefangen.
Der Methyläther von Xanthorrhizol wurde als fast
farbloses Öl erhalten. Die Ausbeute betrug 1,7 g.
b) 100 g Methylenchlorid-Extrakt wurden in Benzol
gelöst und der unlösliche Rückstand abfiltriert. Das
Filtrat wurde kurz mit A1203 alkalisch „Merck“ di­
geriert, wobei es sich kräftig rot färbte. Danach
wurde erneut filtriert und die Lösung auf ein ge­
ringes Volumen eingeengt. Diese Lösung wurde
durch Säulenchromatographie (400 g A1203 neutral
IR-Spektrum: 2940 s, 2900 s, 2840 w, 1600 m, 1570
m, 1500 s, 1450 s, 1410 m, 1370 w, 1250 s,
1130 s, 1040 s, 990 w, 850 m, 810 m cm-1.
NMR-Spektrum: 1,1—2,0 ppm (m; 13H); 2,2 ppm
(s; 3H) ; 3,8 ppm (s; 3H) ; 6,5—7,1 ppm (m;
3H).
„Merck“) mit folgenden Systemen aufgetrennt:
13 E. W in k le r u. E. L u n a u , Pharmaz. Ztg. 104, 1407 [1959].
14 E. st a h l, Dünnschichtchromatographie, Springer-Verlag,
Berlin, Göttingen, Heidelberg 1962, p. 502.
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Hydrierung von Xanthorrhizol
7,3 mg Xanthorrhizol in 20 ml Essigsäureäthylester
XANTHORRHIZOL
trennen. Nach dem Umkristallisieren aus Wasser hatte
die Substanz den Schmp. 278" (Lit.16: Schmp. 276°).
2
wurden in einem Hydriergerät nach G r ew e (Typ
MHYD) mit 54,6 mg 10% Palladium/Kohle hydriert.
Der Verbrauch betrug 3,59 ml. Als theoretischer Ver­
brauch wurden 3,45 ml berechnet15. Nach beendeter
Cyclisierung von Xanthorrhizol
Unter ständigem Rühren wurden 0,5 g Xanthor­
rhizol mit 2g p-Toluolsulfonsäure in 50 ml wasser­
Hydrierung wurde der Katalysator abfiltriert, das Fil­ freiem Benzol 2Stdn. lang unter Rückfluß gekocht. Die
ter mehrfach mit Äther nachgewaschen und die ver­ Lösung färbte sich dunkelviolett. Nach dem Abkühlen
einigten Filtrate eingeengt, bis ein schwach gelbes Öl
zuriickblieb. Die Ausbeute betrug 25 mg.
wurde der Rückstand von nicht umgesetzter p-Toluol-
sulfonsäure abfiltriert und das Filtrat mehrfach mit je
50 ml H20 ausgeschüttelt, bis die wäßrige Phase keine
NMR-Spektrum: 0,9 ppm (d; 3H) ; 1,0—1,8 ppm (m;
10H) ; 2,2 ppm (s; 3H) ; 6,5—7,1 ppm (m;
saure Reaktion mehr zeigte. Das Benzol wurde abge­
zogen und der ölige Rückstand im System n-Hexan/
Benzol/Methanol (90 : 10 : 1) de geprüft. Wir wiesen
3
H).
u. a. eine neu entstandene Verbindung nach (Rf
0
—
,62), die sich nach Ansprühen mit G i b b s-Reagenz
Oxydativer Abbau von Xanthorrhizolmethyläther mit
verdünnter Salpetersäure
bereits ohne Bedampfung mit konz. Ammoniak violett
anfärbte. Diese Verbindung wurde durch mehrfache
Chromatographie mit dem gleichen System über Kiesel-
gelsäulen (25 g) isoliert. Wir erhielten ein farbloses
Ül. Die Ausbeute betrug 210 mg.
1
g Xanthorrhizolmethyläther wurde unter Rückfluß
in einer Mischung von 7,5 ml konz. Salpetersäure und
7 ml Wasser acht Stdn. lang gekocht. Nach Abkühlen
2
wurde der Ansatz mit etwas Wasser verdünnt und
mehrfach mit Äther ausgeschüttelt. Der dunkelbraune,
ölige Rüdestand wurde de geprüft im System Benzol/
Dioxan/Eisessig (90 : 25 : 4), wobei Methoxytere-
phthalsäure nachgewiesen wurde. Durch Säulenchroma­
Spezifische Drehung: [a] »°= —84,5°.
Massenspektrum: m/e 218 (M®), 203, 175 (Basis-
Peak), 160, 147, 145, 135, 128, 121, 43.
tographie [50 g Kieselgel] mit dem gleichen System Metastabile Peaks: m* = 146,0; 140,5; 131,5; 123,5;
konnten wir 65 mg reine Methoxyterephthalsäure ab­
113,5; 102,5.
15 F. z ym a l K o w sK i, Katalytische Hydrierungen, Ferdinand
16 P a te r n o u. C an zo n e ri, Gaz. chim. ital. 9. 456 [1879].
Enke-Verlag, Stuttgart 1965, p. 16.
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