Способ выделения алкалоидов

 

Изобретение относится к способу, при помощи которого можно с меньшими затратами и с большой чистотой получать алкалоиды из растений. Описывается способ, согласно которому алкалоидный экстракт или фракцию такого экстракта, пока он еще не имеет формы водного раствора, растворяют в воде. Устанавливают значение рН водного алкалоидного экстракта до щелочной. Затем осуществляют экстракцию жидкость в жидкости с простым эфиром и отделяют органическую фазу от водной фазы. В органической фазе находится почти полностью алкалоид-лупанин, в то время как в водной фазе находятся другие, имеющиеся в исходном экстракте, алкалоиды. 13 з.п.ф-лы.

Изобретение относится к способу выделения алкалоидов, особенно лупанина из алкалоидсодержащих растений по ограничительной части пункта 1 формулы изобретения.

Из уровня техники до сих пор известно получение алкалоидов экстракцией, например, из муки, полученной из семян растений с помощью органического растворителя. При этом в литературе в качестве экстрагентов предлагают простые диэтиловые эфиры или хлорированные углеводороды, например, хлороформ или дихлорметан. Подобный способ описан в Planta Medica 1984, стр. 420 и следующие страницы авторов: Kokou Yovo и др.

Недостатком является то, что простые этиловые эфиры имеют склонность к образованию перекиси, так что необходимы большие технологические затраты и затраты на оборудование. Чтобы препятствовать таким взрывчатым перекисям, добавляют стабилизаторы простого эфира. Но они загрязняют экстракты, что считается недостатком. Поэтому чистота полученных алкалоидов является неудовлетворительной.

Далее, известно, особенно для снижения горечи горьких липинов, получение так называемых водных алкалоидных экстрактов. Подобные водные алкалоидные экстракты можно получать различными способом. Пример для получения такого водного алкалоидного экстракта раскрыт в ЕР 0084547. По этому патенту семена люпина размалывают до муки с определенным размером зерен и затем эту муку в различных технологических операциях смешивают с водой и опять отделяют.

Исходя из названного уровня техники задача настоящего изобретения заключается в предложении способа, при помощи которого можно просто, с меньшими затратами и большой чистотой получать алкалоиды из растений.

Эту задачу решают благодаря отличительным признакам пункта 1. В результате приведенных в зависимых пунктах формулы изобретения операций достигаются предпочтительная реализация и усовершенствование изобретения.

В основе способа согласно изобретению лежит неожиданное открытие, что лупанин в чистой форме можно выделять с простыми эфирами из водного алкалоидного экстракта методом экстрагирования жидкости в жидкости.

Поэтому алкалоидный экстракт согласно изобретению, поскольку он еще не представлен как водный раствор, растворяют в воде. Водный алкалоидный экстракт устанавливают на значении щелочной pH. Если алкалоидный экстракт раньше уже был растворен другим способом, можно применять также получающуюся отсюда фракцию такого алкалоидного экстракта. Затем проводят названное экстрагирование жидкости в жидкости с простым эфиром и отделяют органическую фазу от водной фазы. Теперь в органической фазе находится почти полностью алкалоид лупанин, в то время как в водной фазе содержатся другие имеющиеся в исходном экстракте алкалоиды.

Из представленной теперь органической фазы можно получать соответственно лупанин, в то время как водную фазу можно применять для получения по меньшей мере другого, отличающегося от лупанина алкалоида.

Особенно большой выход лупанина или особенно хорошее отделение лупанина от водной фазы возможны при pH-величинах в области от 10 до 13,5 во время экстракции. Очень хороших результатов достигали в области pH-величин между 10,5 и 11,5. К тому же проведение процесса в щелочной среде дает то преимущество, что в приборах не должны применяться кислотостойкие материалы.

В качестве простого эфира применяют предпочтительно простой трет.-бутилметиловый эфир (tBME). Особое предпочтение tBME перед обычными простыми диэтиловыми эфирами заключается в том, что этот простой эфир не имеет склонности к образованию перекиси и в результате этого не вызывает опасений при техническом применении. Благодаря этому осуществление способа проще и, следовательно, также экономичнее.

Предпочтительнее всего для выделения лупанина содержащую лупанин органическую фазу выпаривать по меньшей мере частично, например, в вакуумном экстракторе, так что органический экстракт по меньшей мере концентрируют.

В особенно чистой форме можно получать лупанин из органической фазы, в которой лупанин или предпочтительно суженный органический экстракт охлаждают до тех пор, пока не выкристаллизовывается лупанин. Кроме описанной высокой чистоты этот способ дает то преимущество, что кроме воды и простого эфира в качестве экстрагентов не применяют никаких других растворителей для выделения лупанина. Тот факт, что лупанин можно получать в кристаллической, молекулярной форме без других технологических операций прямо из экстрагента, представляет следующее неожиданное и новое открытие по сравнению с существовавшим до сих пор уровнем техники. Кроме того, для ускорения кристаллизации лупанина рекомендуется добавка центров кристаллизации.

Уже поразительно высокую степень чистоты полученного таким способом лупанина можно еще повышать, причем полученные кристаллы перекристаллизовывают, предпочтительно снова в tВMЕ. Полученный таким способом лупанин имеет чистоту > 98%.

Как уже упомянуто, водную фазу, остающуюся при проведенной по способу изобретения экстракции жидкость в жидкости, можно также перерабатывать, чтобы получать по крайней мере другой лупиновый алкалоид. Здесь принимают в расчет, в частности, алкалоиды спартеин, 13-оксилупанин, 3-оксилупанин, 17-оксолупанин, n-метилальбин, ангустифолин, тетрагидробромбифолин, лупинин, мультифлорин, альбин, аммодендрин и алкалоиды сложного эфира, которые образуются от 13- и 3-оксилупанина.

Теперь для дальнейшего выделения таких алкалоидов водную фазу от экстракции согласно способу изобретения жидкость в жидкости устанавливают до pH-величины более 12,5. Особенно хороших результатов достигали в диапазоне pH-величины между 13 и 13,5. Теперь снова проводят экстракцию жидкость в жидкости с органическим растворителем. Для применения в качестве растворителей здесь особенно пригодными оказались хлорированные углеводороды и особенно дихлорметан или хлороформ, но для этого пригодны также, например, простой диэтиловый эфир или этилацетат.

Из получающейся отсюда органической фазы можно также отделять другие алкалоиды, например, хроматографией, причем следует рекомендовать предшествующее сужение, например, в вакууме. Для разделения следует упомянуть особенно применение так называемой мгновенной хроматографии, применение которой в этой связи до сих пор еще не было известно.

Получение отличающегося от лупанина алкалоида можно осуществлять также через перегонку. Этот способ можно применять, в частности, непосредственно к водной фазе. Прежде всего можно выделять перегонкой алкалоид спартеин.

В качестве исходного материала для настоящего способа пригодны все алкалоидсодержащие растения, прежде всего растения с алкалоидами хинолизидина и особенно их семена. Подобные растения находятся преимущественно в области мотыльковых, среди которых следует снова выделить люпины, например, Lupinus albus (белый люпин), Lupinus luteus (желтый люпин), Lupinus mutabilis, Lupinus angustifolius (узколистный люпин), Lupinus polyphyllus (многолистный люпин), Lupinus varius, Lupinus micrantus или Luрinus cosentinii. При этом высокое количество лупанина содержат Lupinus albus, Lupinus angustif olius и Lupinus mutabilis. Далее, у Lupinus luteus следует упомянуть большое содержание спартеина. Другие алкалоиды содержатся в различных составах во всех люпинах, прежде всего в так называемых горьких люпинах. В так называемых сладких люпинах содержится остаточное содержание алкалоида, которое, как правило, должно однако составлять ниже 0,05 вес.%.

Богатый лупанином экстракт как исходный экстракт для способа согласно изобретению можно получать через сверхкритическую CO₂-экстракцию из растений, особенно из муки семян растений, которую следует перерабатывать дальше, как описано, способом экстракции жидкость в жидкости.

Пример осуществления изобретения поясняют подробнее на основании нижеследующего описания.

В качестве исходного пункта можно применять полученный по цитированному в уровне техники EP 0084547 водный алкалоидный экстракт или также вышеуказанный полученный путем CO₂-экстракцией экстракт. Однако исходный экстракт можно получать также через описанную ниже экстракцию с мукой.

Экстракция с мукой Муку Lupinus albus или Lupinus angustifolius смешивают с водой и длительное время перемешивают. При этом устанавливают равновесную концентрацию алкалоидов в муке и жидкости. При исходных количествах 10 кг муки и 90 кг воды можно получать после разделения фаз (например, при помощи декантера или фильтрования) около 75 кг водного экстракта с содержанием алкалоида около 2,5 г/л. Чтобы получать отсюда прозрачный раствор, этот экстракт следует еще очищать. Это осуществляют центрифугированием или разделением и последующим фильтрованием. Появляющиеся при этом потери раствора экстракта или потери в результате отделения твердых веществ составляют между 15 и 25%. Для экстракции жидкость в жидкости используют около 60 кг экстракта с содержанием алкалоидов 2,5 г/л. В экстракте содержится 150 г алкалоидов.

Выделение лупанина Экстракция жидкость в жидкости Этот водный экстракт при помощи натрового щелока устанавливают до pH-величины около 11 и экстрагируют с простым трет.-бутилметиловым эфиром (tBME) в отношении 1:1 (объем/объем). При многостадийной экстракции лупанин почти полностью переходит в органическую фазу. Для постоянной pH-величины во время экстракции требуется pH-регулирование, так как с увеличением экстракции pH-величина падает и при этом выходит из оптимального для экстракции лупанина диапазона. Следовательно 105 г лупанина и еще остальные 14-15 г других алкалоидов можно экстрагировать в органическую фазу. Органический экстракт содержит около 120 г алкалоидов с количеством лупанина от 88 до 90%. Водный экстракт после экстракции содержит еще около 30 г алкалоидов с количеством 13-оксилупанина выше 50%.

Органический экстракт Органическую фазу концентрируют приблизительно до 1/100 ее исходного объема (например, на ротационном выпарном аппарате в вакууме, около 100 мбар, T = около 40^oC), и полученный таким способом концентрат (содержит около 90% лупанина и 10% остаточных алкалоидов и других примесей) охлаждают приблизительно до -12^o. В это время из раствора выпадают в осадок уже белые кристаллы лупанина. Процесс можно ускорять затравливанием охлажденного раствора при помощи кристалла лупанина.

Полученные, например, еще декантацией растворителя кристаллы содержат около 93% лупанина (94,5 г) и около 7% примесей (около 7 г). В органической надосадочной жидкости находятся около 10% всего лупанина, а также остаточные алкалоиды и другие примеси (красители).

Перекристаллизация Отделенные кристаллы растворяют приблизительно с 3- до 5-кратным количеством от их веса в tBME и опять охлаждают. После новой кристаллизации, отделения фазы простого эфира и определения чистоты лупанина последний имеет чистоту > 98%. Общее количество отделяемого лупанина составляет около 85 г, что соответствует выходу около 80%.

Повторением этой процедуры можно достигать чистот выше 99%. При перекристаллизации или промывке кристаллов потери лупанина составляют около 20%.

Выделение 13-оксилупанина Водный экстракт после полной экстракции лупанина служит для выделения 13-оксилупанина (содержит около 15 г 13-оксилупанина). Для этого pH-величину устанавливают до >12,5 и экстрагируют дихлорметаном в отношении 1:1.

После достаточной экстракции органическую фазу отводят и органический растворитель осторожно отгоняют. Остающийся маслянистый концентрат подают на колонку с силикагелем.

Благодаря варьированию средства для элюирования с возрастающей полярностью (толуол ---> tBME ---> CHCl₃ --> CH₂Cl₂ ---> CH₂Cl₂/MeOH) друг за другом промывают примеси и красители из колонки, так что, наконец, со смесью CH₂C₂/метанол можно получать сравнительно чистую фракцию 13-оксилупанина.

После отделения растворителя этим способом можно выделять около 10 г 13-окси-лупанина как маслянистую жидкость (чистота > 80%).

Соответствующим образом можно выделять остальные алкалоиды люпинов, причем особенно пригодной оказалась мгновенная хроматография.

Формула изобретения

1. Способ выделения алкалоидов, в частности лупанина, из алкалоидсодержащих растений, таких, как люпины, путем экстракции простым эфиром, отличающийся тем, что водный экстракт алкалоидов из алкалоидсодержащих растений, составных частей таких растений, в частности из их семян или муки, а) доводят до щелочного значения pH, б) проводят экстракцию жидкость в жидкости с простым эфиром и в) отделяют органическую фазу от водной фазы.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что лупанин выделяют из органической фазы, а 13-гидроксилупанин и/или другие алкалоиды выделяют из водной фазы.

3. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что значение pH на стадии способа а) находится в области 10 - 13,5.

4. Способ по одному из пп.1 - 3, отличающийся тем, что значение pH на стадии способа а) находится в области 10,5 - 11,5.

5. Способ по одному из пп.1 - 4, отличающийся тем, что простой эфир на стадии способа б) представляет собой трет.-бутил-метиловый простой эфир.

6. Способ по одному из пп.1 - 5, отличающийся тем, что органическую фазу по меньшей мере частично выпаривают.

7. Способ по одному из пп.1 - 6, отличающийся тем, что органическую фазу охлаждают по меньшей мере до тех пор, пока не выкристаллизовывается лупанин.

8. Способ по одному из пп.1 - 7, отличающийся тем, что для кристаллизации лупанина добавляют центры кристаллизации.

9. Способ по одному из пп.1 - 8, отличающийся тем, что полученный лупанин очищают перекристаллизацией.

10. Способ по одному из пп.1 - 9, отличающийся тем, что водную фазу в щелочной среде подвергают дальнейшей экстракции жидкость в жидкости с органическим растворителем, чтобы выделить 13-гидроксилупанин из получающейся отсюда органической фазы.

11. Способ по п.10, отличающийся тем, что значение pH при экстракции составляет более 12,5.

12. Способ по п.10, отличающийся тем, что значение pH составляет между 13 и 13,5.

13. Способ по пп.10 - 11, отличающийся тем, что органический растворитель представляет собой хлорированный углеводород.

14. Способ по п. 12, отличающийся тем, что органический растворитель представляет дихлорметан.