Praktikum Organische Chemie/ Extraktion/ Trimyristin

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Trimyristin aus der Muskatnuss[Bearbeiten]

Einführung – Lernziele[Bearbeiten]

Die Früchte des ursprünglich auf den Molukken beheimateten "wohlriechenden" Muskatnussbaums (Myristica fragrans) dienen mindestens seit dem 6. Jahrhundert als Quelle für Heilmittel und Gewürze, der Samenkern - nach Entfernung der Schale - als Muskatnuss, der getrocknete Samenmantel als "Muskatblüte" (Macis).[1] Im Praktikum Organische Chemie ist der gemahlene Muskatnusskern ein Studienobjekt, an dem wir die Techniken der Feststoff-Extraktion, der Flüssig/Flüssig-Verteilung und der Chromatographie üben und schließlich mit den so gewonnenen Substanzen einige einfache Reaktionen durchführen können.

Der Kern der Muskatnuss enthält neben Gerüstsubstanzen (Polysaccharide, ca. 45-60%) ein weiches Fett, welches ausgepresst als "Muskatnussbutter" bezeichnet wird. Das Fett ist eine Mischung aus "verseifbaren Fetten" (Triglyzeriden, 25-40%) und "unverseifbaren Bestandteilen", dem "ätherischen Öl" (8-15%). Unter den verseifbaren Fetten tritt das Triglyzerid der Tetradecansäure (Myristinsäure) in ungewöhnlich hohem Anteil auf. Es lässt sich daher leicht durch Umkristallisieren abtrennen.

Formel von Trimyristin

Trimyristin wurde erstmals aus der Muskatnussbutter gewonnen und daher nach seiner Quelle benannt. Das Fett wurde in heißem Alkohol gelöst; beim Abkühlen kristallisierte das Triglyzerid aus.[2] Aus gemahlenen Muskatnüssen wurde Trimyristin mit Lösungsmitteln extrahiert, wobei Diethylether, Benzol und Chloroform verwendet wurden.[3] Eine Extraktion mit Diethylether im 1,5 kg-Maßstab wurde ausführlich in Organic Syntheses beschrieben.[4] Als chemisches Experiment mit kleineren Mengen wurde diese Isolierung in ein Buch zum organisch-chemischen Praktikum aufgenommen.[5] Im Jahr 1971 schlugen amerikanische Autoren vor, die Ether-Extraktion von Muskatnus und die Verseifung des so gewonnenen Trimyristins als Versuch in den Praktika der organischen Chemie für Anfänger durchzuführen.[6] Anstelle des leicht entzündlichen Diethylethers wurde Chloroform als Lösungsmittel empfohlen.[7] Nachdem dieses wegen seines Gesundheitsrisikos in Verruf geraten war, wurde schließlich beim hier beschriebenen Versuch das Chloroform durch Dichlormethan ersetzt.

Versuch 1: Extraktion von Muskatnusspulver mit einem lipophilen Lösungsmittel[Bearbeiten]

Materialien
Besondere Sicherheitsmaßnahmen

Schutzbrille beim Evakuieren des Exsikkators und des Rotationsverdampfers, Abdecken des Exsikkators mit Handtuch.

Versuchsbeschreibung

In einem 250 ml-Kolben werden 20 g gemahlene Muskatnuss eingewogen. Man fügt 150 ml Dichlormethan sowie einen Siedestein zu, befestigt am Stativ und setzt den Rückflusskühler auf. Das Gemisch wird im Wasserbad 90 min unter leichtem Rückfluss gekocht. Der Flüssigkeitsspiegel im Kolben soll nicht unter dem des Bades liegen. Dann lässt man auf Raumtemperatur abkühlen und filtriert durch ein Faltenfilter in einen Erlenmeyer-Kolben. Man spült das im Extraktionskolben zurückbleibende Unlösliche mit möglichst wenig Dichlormethan vollständig in das Faltenfilter und wäscht den dort befindlichen Rückstand dreimal mit je 20 ml Dichlormethan. Man trocknet den Rückstand einschließlich Filter im Vakuumexsikkator und wägt den Extraktionsrückstand aus. Der Dichlormethan-Extrakt wird zur Entfernung von Wasserspuren mit Calciumchlorid (ca. 1 Kaffeelöffel) versetzt und einige Sekunden kreisend bewegt. Man bedeckt den Erlenmeyer-Kolben mit einem Uhrglas oder verschließt ihn locker mit einem sauberen Korkstopfen, den man evt. mit Aluminiumfolie umwickelt, und lässt über Nacht stehen ("Trocknen" des Extraktes). Dann filtriert man vom CaCl2 in einen zuvor gewogenen 500 ml-Rundkolben ab. Das Lösungsmittel wird im Rotationsverdampfer abdestilliert. Wägen Sie den Rückstand aus! Welche Konsistenz und welchen Geruch hat er? Alles im Laborprotokoll notieren!

Isolierung des Trimyristins durch Umkristallisieren

Der Rückstand wird in 95%igem Ethanol auf dem siedenden Wasserbad (Heizplatte, heizbarer Magnetrührer oder Tauchsieder) gelöst (Siedesteine, Rückflusskühler). Für 10 g Extrakt verwendet man 150 ml Ethanol. Man filtriert die heiße Lösung ab und lässt über Nacht auf Raumtemperatur abkühlem, wobei das Trimyristin auskristallisiert. Man saugt den ausgefallenen weißen Feststoff mit der Nutsche ab, presst ihn mit dem Glasstempel ab und wäscht mit möglichst wenig eisgekühltem Ethanol. Bewahren Sie die ethanolische Mutterlauge (Filtrat) auf für den Versuch Nr. #. Man trocknet das Trimyristin im Vakuumexsikkator über Nacht und bestimmt die Ausbeute, darauf den Schmelzpunkt (im Laborprotokoll notieren). Wenn das Trimyristin noch nach Muskat-Aroma riecht, wird es erneut aus Ethanol (150 ml pro 5 g, d.h. 30 ml pro Gramm) umkristallisiert. Ändert sich der Schmelzpunkt? Ausbeute? Reines Trimyristin ist völlig geruchlos und hat den Schmp. 54-55 °C.

Verwendung/Entsorgung

Aufbewahren des reinen Trimyristins in einem ordentlich beschrifteten Präparateglas für einen weiteren Versuch. Auf dem Etikett (dies gilt für alle weiteren Präparate!) wird der vollständige Name der Substanz, ihr Gewicht, ihr beobachteter Schmelzpunkt, der Name des Experimentators und das Datum der Fertigstellung angegeben.

Protokoll

Angabe des extrahierten Anteils der Muskatnuss in Prozent. Schmelzpunkt des Trimyristins. Später: Erstellung eines Fließschemas der Trennoperationen.

Einzelnachweise[Bearbeiten]

  1. Knaurs Pflanzenreich in Farben, Bd. l, S. 75, Droemer, Zürich 1964.
  2. Lyon Playfair, Ueber das feste Fett der Muskatbutter. Justus Liebigs Annalen der Chemie, 37, 152–164 (1841).
  3. Beilstein Hauptwerk Bd. 2, S.367, System Nr. 162.
  4. G. D. Beal, Org. Synth. 6, 100 (1926); Org. Synth. Collective Vol. 1, 538-541 (1956).
  5. G. K. Helmkamp, H. W. Johnson, Jr., Selected Experiments in Organic Chemistry, 2. Aufl. S. 58, W. H. Freeman, San Francisco, 1968.
  6. F. Frank , Th. Roberts , J. Snell , Ch. Yates, J. Collins, Trimyristin from nutmeg, J. Chem. Educ., 48, 255-256 (1971), DOI: 10.1021/ed048p255
  7. R. Ikan, Natural Products, A Laboratory Guide, p. 25-28, Academic Press, London-New York, 1969.