From plant to drug : ionic liquids for the isolation of active ingredients

Abstract

Im Rahmen dieser Diplomarbeit sollte eine neue Strategie zur Isolation von pharmazeutisch interessanten Wirkstoffen aus Biomasse mittels ionischer Flüssigkeiten entwickelt werden.<br />Dazu wurden zuerst verschiedene ionische Flüssigkeiten mit einem 1-Alkyl- 3-methylimidazol-Ringsystem zum Lösen von Biomasse in quantitativer Ausbeute hergestellt. Zusätzlich wurden funktionalisierte Brønsted-saure ionische Flüssigkeiten in zwei Stufen mit ausgezeichenten Ausbeuten >95% synthetisiert, welche später als Reaktionsmedium und Katalysator angewendet wurden.<br />Im zweiten Teil der Diplomarbeit wurde Betulin aus Birkenrinde mittels ionischen Flüssigkeiten und konventionellen Lösungsmitteln extrahiert.<br />Es konnte gezeigt werden, dass ionische Flüssigkeiten Betulin mit höherer Ausbeute zugänglich machen. Weiteres wurden die Extraktionsbedingungen optimiert und verschiedenste ionische Flüssigkeiten getestet. Außerdem konnte eine neue Strategie zur Isolation von Betulin aus der Birkenrinde mittels ionischer Flüssigkeiten entwickelt werden, mit der Betulin mit 35 wt% und 87% Reinheit ohne zusätzlichen Reinigungsschritt isoliert werden konnte. Die ionische Flüssigkeit konnte in Ausbeuten bis zu 90% erfolgreich recycliert und zur erneuten Extraktion verwendet werden.<br />Im letzten Teil der Diplomarbeit wurde der Wirkstoff Shikimisäure, welche der Ausgangsstoff für die Produktion des Grippemittels TamifluTM ist, aus der Biomasse Sternanis extrahiert und zugleich zu den Folgeprodukten umgesetzt. Dabei wurde Shikimisäure als auch Sternanis mittels ionischer Flüssigkeiten, die gleichzeitig als Lösungsmittel und Katalysator dienten, in situ verestert und ketalisiert. Dadurch konnte die Ausbeute im Vergleich mit herkömmlichen Verfahren deutlich verbessert und die Zahl der Reaktionsschritte reduziert werden. Weiteres konnte der Umgang mit schädlichen, flüchtigen Lösungsmittel bzw. mit dem korrosiven und giftigen Thionylchlorid vermieden werden.<br />

Ionic liquids were successfully synthesized and used for the dissolution of birch bark to obtain the active ingredient Betulin.<br />Furthermore a novel higher yielding and time economic process for the isolation of Betulin from birch bark using ionic liquids was developed.<br />Additionally, an ionic liquid strategy for the reactive dissolution of star anise seeds using different Brønsted acidic ionic liquids as solvent and reaction media towards the isolation of important pharmaceutical intermediates based on Shikimic acid was developed. This procedure provides a single-step, higher yielding and environmentally benign strategy towards the synthesis of the anti-influenza drug TamifluTM.