Isolierung von Carotin [7235-40-7]

Carotin aus Mohrrüben [7235-40-7-A]            C40H56

Zur präparativen Darstellung eignen sich in erster Linie Möhren der Herbsternte, deren Carotin-Menge höher ist als bei den Frühjahrsmöhren. Insgesamt werden 3150 ml gereinigtes Tetrahydrofuran benötigt (siehe Reinigungsvorschrift). 3 kg Handelsmöhren werden gewaschen, längs und quer geteilt und 1 Stunden mit Wasser gekocht. Nach dem Erkalten gießt man das Kochwasser ab und zerkleinert die weichen Möhren in einem großen Porzellanmörser oder besser im Fleischwolf zu einem feinen Brei. Dieser wird entweder auf einer Nutsche mit großporigem Filter durch zuerst schwaches, später stärkeres Saugen von der Hauptmenge Wasser befreit oder einfacher und wirksamer unter Anwendung von Koliertuch und Fruchtpresse. Man erhält etwa 2 l gelbroten, trüben Presssaft und etwa 800 bis 1000 g orangefarbenes, krümeliges Pressgut.
Das gesamte Pressgut wird in einer 2-l-Pulverflasche zunächst mit einem Liter gereinigtem Tetrahydrofuran so lange durchgeschüttelt, bis der leicht bewegliche Brei fast das gesamte Lösungsmittel aufgenommen hat. Man lässt kurz stehen und wirbelt erneut einige Minuten lang durch. Hierauf saugt man durch ein großporiges Filter ab und presst scharf nach. In gleicher Weise wird noch zweimal mit je 1 l Tetrahydrofuran verfahren. Nach dem letzten Abpressen soll der Mohrrübenrückstand gleichmäßig elfenbeinfarbig aussehen. Er enthält keine nennenswerten Mengen Carotin mehr. Die tiefroten Tetrahydrofuran-Auszüge werden im Vakuum bei 60 C Badtemperatur so weit vom Lösungsmittel befreit, bis sie stark trübe geworden sind. Im Destillationskolben liegen 750 ml wässriger Rückstand vor, aus dem sich ein tiefrotes Öl abzuscheiden beginnt. Zu dieser Mischung fügt man 50 ml warme Kalilauge, schüttelt kräftig durch und lässt langsam unter Stickstoff erkalten. In maximal einer Stunde hat sich mehr als die Hälfte des gesamten Carotins der frischen Möhren in sehr feinen, glitzernden, rhombenförmigen Kristallenen abgeschieden. Wenn sich deren Menge nicht mehr vermehrt, nutscht man über einer Jenaer-Glas-Sinternutsche (12 G 3) ab, in welcher man zuvor eine 1.5 cm dicke Schicht Kieselgur festgedrückt hat. Verringert sich die Tropfenzahl merklich, so schabt man jeweils mit einem Porzellanspatel vorsichtig die oberste Kieselgurschicht ab, womit man einen gleichmäßig raschen Durchlauf erzielt. Die dunkelbraune Mutterlauge wird einmal mit 125 bis 150 ml Tetrahydrofuran durchgeschüttelt und das durch Carotin rot gefärbte Tetrahydrofuran abgelassen. Durch Vakuumverdampfung und erneute Zugabe von Kalilauge bringt man das Carotin, wie oben, zur Kristallisation und saugt durch die gleiche Nutsche ab. Der Filterinhalt, welcher außer Carotin noch missfarbige, schleimige Begleitstoffe enthält, wird zweimal mit je 250 ml Methanol ausgekocht, heiß durch die Jenaer-Nutsche gesaugt und mit 75 ml warmem Methanol nachgewaschen. Zwischen den Kieselgurteilchen ist das Carotin dann an dem tief orangefarbenen Ton zu erkennen. Es wird unter Erwärmen in 60 ml Benzol gelöst, vom Kieselgur auf der Jenaer-Nutsche getrennt und mit wenig Benzol nachgewaschen. Das tiefrote Filtrat gießt man durch ein mit Benzol angefeuchtetes Faltenfilter und fügt bei 60 C bis zu 25 ml warmes, acetonfreies Methanol zu. Nach kurzer Eiskühlung scheidet sich beim Anreiben die Hauptmenge des Carotins in sehr reinem Zustand ab. Bei längerem Stehen lassen im Kühlschrank unter Stickstoff erhält man noch eine weitere, gleich reine Kristallfraktion. Ausbeute etwa 290 mg Carotin (80% des Gesamt-Carotins der Frischmöhren). Weitere 10% Carotin lassen sich noch aus dem Presssaft und den alkalischen Mutterlaugen gewinnen. Das so isolierte Carotin ist ein Gemisch aus α-, β- und γ-Carotin. Das β-Carotin macht den Hauptteil des Carotin-Gemisches aus.

Eigenschaften des Carotingemisches: Rhombenförmige, fast quadratische Blättchen (aus Petroläther) oder häufig eingekerbte, vierseitige Blättchen (aus Äther) von kupferähnlicher Oberflächenfarbe; der Schmelzpunkt liegt etwa bei 168 C (Zersetzung). Fast unlöslich in Methanol und kaltem Äthanol, sehr schwer löslich in siedendem Äthanol, leichter in siedendem Ligroin und Äther, leicht in Benzol, sehr leicht in Chloroform und Schwefelkohlenstoff.

Vorkommen: Die Chromatophoren der Möhrenwurzeln enthalten Carotin nicht als freien Kohlenwasserstoff, sondern symplexartig an Eiweiß und Lipoide gebunden. Erst nach der denaturierenden Spaltung dieses Symplexes lässt sich der Farbstoff mit organischen Lösungsmitteln, besonders gut mit Tetrahydrofuran oder Schwefelkohlenstoff extrahieren. Die Spaltung kann durch Kochen bzw. Trocknen oder mit Hilfe von Invertseifen durchgeführt werden.
Carotin ist der am längsten bekannte Carotinoidfarbstoff. Er wurde 1831 von H. Wackenroder aus Karotten isoliert, kommt aber auch in zahlreichen anderen Pflanzen vor, z.B. in Paprika, Vogelbeere, Aprikosen, Bananen, in grünen Pflanzen als Begleiter des Chlorophylls, in Cerealien, im Eigelb usw. Er ist, wie R. Kuhn 1931 feststellte, nicht einheitlicher Natur, sondern tritt in 3 Isomeren, α-, β- und γ-Carotin auf, die sich durch chromatographische Adsorption trennen lassen, β-Carotin tritt am häufigsten auf (85%), α-Carotin kommt zu 15% in den gelben Rüben vor, γ-Carotin zu 0.1%. Aufgebaut sind alle Carotine aus Isoprenmolekülen.

Quelle: Winterfeld, K. - Praktikum der organisch-präparativen Pharmazeutischen Chemie, 6. Auflage, Steinkopff Verl., 1965
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Letzte Aktualisierung: 28/07/05