AT143762B - Verfahren zur Gewinnung bzw. Isolierung von feindispers verteilten, eine elektrische Ladung besitzenden Substanzen aus stark verdünnten Lösungen. - Google Patents

Description

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  Verfahren zur Gewinnung bzw. Isolierung von feindispers verteilten, eine elektrische Ladung besitzen- den Substanzen aus stark verdünnten Lösungen. 



   Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Trennung und Isolierung feinverteilter, einen elektrischen Ladungssinn besitzenden Substanzen, insbesondere von mittlerem bis hohem
Molekulargewicht, aus stark verdünnten Lösungen durch Adsorption. 



   Bei den bisher   gebräuchlichenAdsorptionsmethoden   wurde derart gearbeitet, dass   manAdsorbenzien   verschiedenster Art in die Flüssigkeiten, die die zu gewinnenden Stoffe in feindisperser Verteilung enthalten, einrührt und dann entweder mit oder ohne pH-Beeinflussung die Adsorption durchführte. Das Adsorbens wurde dann von der Flüssigkeit abzentrifugiert oder zunächst die Flüssigkeit abdekantiert und hierauf das Adsorbens durch Filtration von der Flüssigkeit getrennt. 



   Sollen nach diesen bekannten Arbeitsweisen grössere Flüssigkeitsmengen, die nur geringe Mengen des zu isolierenden Stoffes enthalten, aufgearbeitet werden, so tritt der Nachteil auf, dass die Abtrennung des Adsorbates von der Flüssigkeit infolge des Zentrifugieren umständlich ist. 



   Auch waren die mit den bisher üblichen Methoden erhaltenen Resultate in zahlreichen Fällen sehr unbefriedigend. Die vermutlich Ursache dieser Misserfolge liegt wahrscheinlich in einer zu geringen Konzentration der Adsorbenzien begründet. 



   Erfindungsgemäss werden die erwähnten Nachteile dadurch vermieden, dass man aus bekannten Adsorbenzien eine Filterschicht herstellt, durch die man die auf das entsprechende pH eingestellten Lösungen, die die zu isolierenden Substanzen enthalten, filtriert. Diese Filterschichten können entweder ganz aus den Adsorbenzien bestehen bzw. können sie dieselben in geeigneter Menge und Verteilung enthalten. Auch Gemische verschiedener Adsorbenzien können Verwendung finden. Um einen genügend raschen Durchfluss durch die Filterschicht zu erreichen sowie um eine Verstopfung des Filters zu vermeiden, kann man hiebei zweckmässig eine Filtersubstanz, die gegebenenfalls selbst als Adsorbens wirken kann, als Gerüst und als Träger für die andern Adsorbenzien bzw. das andere Adsorbens benutzen. EinBeispiel einer derartigen Kombination ist Asbest und Kieselgur. 



   Die für die Durchführung des Verfahrens zweckmässige pH-Einstellung der zu filtrierenden Lösung wird dadurch erzielt, dass man das Reaktionsmilieu durch Zugabe von Chemikalien von basischem oder saurem Charakter derart beeinflusst, dass die Löslichkeit oder Dissoziation der gelösten, zu isolierenden Substanzen weitgehend   zurückgedrängt   bzw. der Dispersionsgrad erniedrigt wird. 



   Das zur Anwendung gelangende Filtermaterial muss aus Adsorbentien bestehen oder zusammengesetzt sein, deren elektrischer Ladungssinn demjenigen der zu isolierenden Substanzen entgegengesetzt ist. Ein solcher Prozess kann als adsorptive Filtration bezeichnet werden. 



   Während bei den bisher üblichen Gewinnungsverfahren die Konzentration der Adsorbenzien relativ gering ist, da das Adsorbens in einer grossen Flüssigkeitsmenge verteilt ist, wird durch das neue Verfahren nahezu ein Maximum an Konzentration erzielt, da die ganze Flüssigkeit durch eine dicht gepackte Masse von Adsorbens hindurchlaufen muss. Das neue Verfahren gibt daher besonders dort sehr brauchbare Resultate, wo die Adsorption an sich eine schlechte ist, d. h. der Verteilungskoeffizient zwischen Adsorbens und Flüssigkeit kein sehr grosser ist ; es wird nämlich bei dem neuen Verfahren erreicht, dass die eine Komponente, nämlich das Adsorbens, in ausserordentlich hoher Konzentration vorliegt. 

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   Es wurde gefunden, dass durch das Verfahren der vorliegenden Erfindung die verschiedenartigsten chemischen Substanzen, insbesondere von mittlerem bis höherem Molekulargewicht, wenn sie zugleich heteropolaren Charakter haben, sich-sogar aus enormen   Verdünnungen-herausholen   lassen, so z. B. organisch-chemisch, physiologisch-chemisch und   pharmakologiseh-ehemisch wichtige   Stoffe saurer, basischer, neutraler und amphoterer Natur, wie z. B. Farbstoffe, Alkaloide, Hormone, Fermente, die wirksamen Bestandteile von Drogen und andere mehr. 



   So eignet sieh das vorliegende Verfahren z. B. vornehmlich zur Aufarbeitung grösserer   11 : engen   von Körperflüssigkeiten, wie. z. B. Harn, Blutserum,   Rüekenmarkflüssigkeit,     Amnionfliissigkeit   u. dgl. m., wie auch zur Aufarbeitung von Extrakten und Mutterlaugen, z. B. solcher der Alkaloide. und Hormonherstellung bzw. Gewinnung ; auch kann das Verfahren vorteilhafte Anwendung finden zur Wertbestimmung bzw. quantitativen Bestimmung (Analyse) von Drogen auf ihren pharmakologisch wirksamen Gehalt, z. B. von alkaloidführenden Drogen, nach vorhergegangener Extraktion und daran   anschliessender   adsorptiver Filtration gemäss der vorliegenden Erfindung. 



   Selbst niedermolekulare und höherdisperse Stoffe können nach dem Verfahren der vorliegenden Erfindung isoliert werden, wenn ihre   Löslichkeit   durch Zusatz von geeigneten Stoffen zur Lösung entsprechend verringert wird. 



   Die Verdünnung des zu isolierenden Stoffes kann in allen diesen Fällen so gross sein, dass es nach Herstellung der Bedingungen für minimale   Löslichkeit   zu keiner Ausscheidung (z. B. Kristallisation,   Flockung   oder Koagulation) kommt, da in dem Falle einer Ausscheidung die Substanz auch nach den bisher bekannten Methoden (Zentrifugieren oder Filtrieren mit den bisher üblichen Filtern) abgeschieden werden könnte.. 



   In Fällen, in denen sich zwei oder mehrere zu isolierende Substanzen von den oben umrissenen Eigenschaften nebeneinander in Lösung befinden, kann eine getrennte Abscheidung nacheinander erfolgen, wenn die minimale Löslichkeit der einzelnen Substanzen bei hinreichend verschiedenen Re-   aktionsbedirigungen   liegt. In derartigen Fällen wird man zunächst eine der Substanzen auf   Löslichkeit-   minima bringen und die so eingestellte Lösung "adsorptiv filtrieren". Darauf wird man das Filtrat auf das Löslichkeitsminimum des zweiten Stoffes bzw. nacheinander auf die Löslichkeitsminima der andern Stoffe einstellen und das Filtrat bzw. die Filtrate durch geeignete Filterschichten adsorptiv filtrieren. 



   In Verfolgung der gegenwärtigen Erfindung wurde erkannt, dass das vorliegende Verfahren der adsorptiven Filtration auch zur Auffindung von bisher noch nicht entdeckte bzw. noch nicht isolierten chemischen Körpern in geeigneten Fällen dienen kann, u. zw. von sowohl in der Natur vorkommenden 
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 bisher unerkannt etwa als Nebenprodukt entstanden sind. In diesen Fällen der Anwendung der adsorptiven Filtration ist es erfindungsgemäss zweckmässig, dass die auf bisher unentdeckte Stoffe oder Körper zu untersuchende Flüssigkeit nicht nur unter schrittweiser Einstellung auf verschiedene Stufen des ganzen pH-Bereiches entsprechend schrittweise adsorptiv filtriert wird, sondern dass bei dieser adsorptiven Filtration die Flüssigkeit in jeder pH-Stufe überdies jeweils wechselweise mit im Ladungssinn verschiedenem Filtermaterial in Berührung kommt. 



   Beispiele :
1. Zunächst sei infolge der Anwendung des vorliegenden Verfahrens zum erstenmal die geglückte Isolierung des natürlichen Harnporphyrins genannt, das in geringsten Spuren im Harn des gesunden Menschen vorkommt. 300   !   unter sterilen Kautelen gesammelter menschlicher Harn werden durch elektrometrische Titration etwas über den (nach der sauren Seite) isoelektrischen Punkt des Porphyrins, der bei pH   3'9   liegt, gebracht, so dass das Porphyrin noch minimale Löslichkeit besitzt, aber schon positiv geladen ist. Der so eingestellte Harn wird hierauf durch etwa fingerdicke Lagen einer negativ geladenen Filtermasse filtriert, die z. B. aus einem Gemenge von Baumwollfasern und Asbest bestehen kann.

   Das Porphyrin wird hiebei in dem Filterkuchen so gut wie quantitativ niedergeschlagen und kann dann aus dem Filterkuchen nach den üblichen Methoden der   Blutfarbstoffchemie   (Extraktion mit Eisessig- 
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 lisierter Ester gewonnen werden. Eine Isolierung des.   natürlichen   Harnporphyrins ist trotz vieler Bemühungen mit den bisher bekannten Methoden der Adsorption oder durch Extraktion mit Lösungsmitteln andern Forschern bisher nicht gelungen. 



   2.100   cl   einer wässrigen Lösung von Chinchoninsulfat 1 : 1, 000.000 wird durch Versetzen mit   sekundärem   Natriumphosphat auf schwach alkalische Reaktion (pH   8'2) gebracht.   Trotzdem   Chinchonin   bei dieser Reaktion minimale Löslichkeit besitzt, bleibt die Lösung wegen der überaus grossen Verdünnung klar. Die Lösung wird hierauf durch einen Goochtiegel mit etwa 1'5-2 9 Filtermasse, bestehend aus einem Teil Asbest und drei Teilen Kaolin, gegossen. Fast alles Chinehonin wird hiebei vom Filter zurückgehalten und kann dann mit z. B. verdünnter Salzsäure   herausextrahiert werden.   Die salzsaure Lösung enthält das Chinchonin, was bekanntlich dadurch nachgewiesen werden kann, dass man nach Neutralisieren mit Tannin versetzt.

   Ergebnis : intensive Fällung ; diese empfindliche Tanninreaktion auf   Chinchonin   bleibt jedoch bei der Prüfung des Filtrats aus. 

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   3. Ganz analog verläuft ein Versuch mit Stryehnin ; 100   CMt   einer wässrigen Lösung von Strychnin 1 : 1,000. 000 werden auf etwa pH   8'0   gebracht. Die Lösung bleibt hiebei völlig klar. Hierauf wird die Lösung durch eine Filtermasse, bestehend aus Asbest und Kaolin 1 : 3, gegossen. Nach Extraktion der Filtermasse mit verdünnter Salpetersäure, Ausäthern der   salpetersauren   Lösung und Abdampfen des Äthers zeigt der   Rückstand   sehr starke Reaktion mit Mandelins Reagens, während die Untersuchung des Filtrats aus Strychnin negativ ausfällt. 



   4. Eine stark verdünnte salzsaure Adrenalinlösung, die im Liter etwa 0'150 g Adrenalin enthält, wird auf ein pH von   7'2   bis 7'3 gebracht. Nach der Filtration dieser Lösung durch ein aus Asbest und Kaolin zusammengesetztes Filter lässt sich in dem Filtrat mit der empfindlichen   Nitritreaktion   kein Adrenalin mehr nachweisen. Das Adrenalin wurde also trotz starker Verdünnung nahezu quantitativ durch das Filter adsorbiert, aus dem es mittels Salzsäure wieder herausgelöst werden kann. Die Abscheidung von Fermenten kann in einer ähnlichen Weise wie in dem vorstehenden Beispiel, wo die Abscheidungsmöglichkeit von Hormonen gezeigt wurde,   durchgeführt   werden. 



   5. Eine sehr stark verdünnte Lösung von Metazinnsäurehydrosol, die nach W. Ostwald (Kleines Praktikum der Kolloidchemie   1921, S.   14) hergestellt wurde, wird auf ein pH von etwa   7'5   bis 8 gebracht und durch ein Asbestkaolinfilter filtriert. Es erfolgt dabei eine nahezu quantitative Adsorption der hochdispersen kolloidalen Phase. Aus der Filtermasse lässt sich die   Metazinnsäure   mittels konzentrierter Salzsäure wieder gewinnen. 



   PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Gewinnung bzw. Isolierung von feindispers verteilten, eine elektrische Ladung besitzenden Substanzen aus stark verdünnten Lösungen, dadurch gekennzeichnet, dass die betreffenden Lösungen auf ein dem   Löslichkeits-oder   Dissoziationsminimum der zu isolierenden Substanzen   ent-   sprechendes pH eingestellt und durch eine Filtermasse, die ein oder mehrere Adsorbenzien mit entgegengesetztem Ladungssinn wie die zu isolierende Substanz enthält, filtriert werden.

Claims (1)

1. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das oder die verwendeten Adsorbenzien in die Filtermasse mittels als Gerüst dienender Trägermaterialien, die entweder neutral oder von entgegengesetztem Ladungssinn wie die zu isolierenden Substanzen sind, eingebaut werden.

   3. Verfahren nach den Ansprüchen l und 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei Gewinnung einer Mehrzahl von feindispers verteilten Substanzen aus derselben Lösung eine Wiederholung des Verfahrens unter jeweils den betreffenden Stoffen angepasster pH-Einstellung und Wahl des Filtermaterials erfolgt.

   4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, gekennzeichnet durch die Anwendung desselben auf die Gewinnung von Alkaloiden.

   5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, gekennzeichnet durch die Anwendung desselben auf die Gewinnung von Hormonen.

   6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, gekennzeichnet durch die Anwendung desselben auf die Gewinnung von Fermenten.

   7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3 zur analytischen Bestimmung von feindispers verteilten, eine elektrische Ladung besitzenden Substanzen aus stark verdünnten Lösungen, dadurch gekennzeichnet, dass die betreffenden Lösungen auf ein dem Löslichkeits-oder Dissoziationsminimum der zu bestimmenden Substanz entsprechendes pH eingestellt und durch eine Filtermasse, die ein Adsorbens mit entgegengesetztem Ladungssinn wie die zu bestimmende Substanz enthält, filtriert werden, worauf in üblicher Weise die Isolierung der adsorbierten Substanz aus der Filtermasse erfolgt.