Способ получения полипренолов

Изобретение относится к способам получения полипренолов, обладающих высокой биологической активностью и являющихся сырьем для синтеза важнейших биологических регуляторов живых организмов. Способ получения полипренолов включает экстракцию древесной зелени хвойных пород сжиженной углекислотой при комнатной температуре с выводом экстракта, содержащего компоненты эфирных масел, последующую экстракцию обработанного сырья сжиженной углекислотой с добавлением углеводородного растворителя в количестве 5-10% об., обеспечивающем вывод ацетатов полипренолов в экстракт без сопутствующих компонентов, выделение полипренолов из экстракта гидролизом и хроматографией. Технический результат состоит в создании высокотехнологичного способа получения полипренолов из древесной зелени хвойных пород, обладающих высокими качественными характеристиками, за счет очистки раствора концентрата ацетатов полипренолов от различных примесей на этапе экстрагирования. 5 з.п. ф-лы.

 

Изобретение относится к способам получения полипренолов, обладающих высокой биологической активностью и являющихся сырьем для синтеза важнейших биологических регуляторов живых организмов [Григорьева Н.Я., Моисеенков A.M. Физиологическая активность полиизопреноидов. Хим. фарм. журнал, 1989, №2, с.144-145].

Полипренолы представляют собой природную смесь олигомеров (изопренологов). Полипренолы содержатся в виде ацетатов в хвое деревьев ряда видов ботанического семейства сосновых, которые являются наиболее богатым источником их получения и в то же время отходом при заготовке древесины.

Известен способ получения полипрениловых соединений или их смесей (Патент Японии №60-109536, опубл. 15.06.1985 г.), заключающийся в том, что хвою растений, принадлежащих семейству сосновых, экстрагируют органическим растворителем, из полученного экстракта выделяют полипреноловые соединения или их смеси известными методами гидролиза, хроматографии, дробного растворения, дробного осаждения, молекулярной разгонки или любой комбинацией двух и более методов.

Недостатком известного способа является неселективность процесса экстракции, вследствие чего из растительного сырья извлекается весь комплекс растворимых органических веществ, что приводит к усложнению выделения и очистки полипренолов.

Известен способ получения полипренолов последовательной экстракцией сжиженной углекислотой в докритических условиях и сверхкритических условиях с выделением полипренолов из полученного при сверхкритических условиях экстракта известными методами [Патент РФ№2259991 от 24.07.2003 г., опубликован 10.09.2005].

Недостатком данного способа является его сложная технологическая реализация. Для осуществления данного способа необходимо проводить экстракцию в установке для сверхкритической экстракции. Такие установки работают под давлениями до 400 атмосфер и сложны в изготовлении и эксплуатации.

Наиболее близким по решаемой задаче и технической сущности к заявляемому является способ получения смеси полипренолов из хвои пихты [патент РФ №2053992, МПК⁶, опубл. 10.02.96, БИ №4], последовательной экстракцией сжиженной углекислотой и углеводородным растворителем, при этом ацетаты полипренолов выделяют из углеводородного экстракта известными методами гидролиза, хроматографии.

Недостатком данного способа является неселективность процесса экстракции углеводородным растворителем, что также усложняет дальнейшее выделение и очистку полипренолов. Применение углеводородного растворителя на самостоятельном этапе экстрагирования приводит к тому, что одновременно с ацетатами полипренолов в экстракте находятся каротиноиды, флавоноиды, хлорофиллы, смоляные кислоты, воска, углеводороды и др. Вследствие этого для выделения собственно полипренолов необходимо проведение неоднократной хроматографической очистки раствора. Данное обстоятельство приводит к усложнению технологии получения полипренолов и ее удорожанию для целей получения выхода полипренолов с чистотой не менее 90%.

Задачей заявляемого изобретения является создание высокотехнологичного способа получения полипренолов из древесной зелени хвойных пород, обладающих высокими качественными характеристиками, за счет очистки раствора концентрата ацетатов полипренолов от различных примесей на этапе экстрагирования.

Поставленная задача решается тем, что в способе получения полипренолов, включающем экстракцию древесной зелени хвойных пород сжиженной углекислотой при комнатной температуре, с выводом экстракта, содержащего компоненты эфирных масел, последующую экстракцию обработанного сырья сжиженной углекислотой с добавлением углеводородного растворителя в количестве 5-10% об., обеспечивающем вывод ацетатов полипренолов в экстракт без сопутствующих компонентов, выделение полипренолов из экстракта гидролизом и хроматографией.

Предпочтительно экстракцию сырья сжиженной углекислотой осуществлять при давлении 64-72 атм.

Экстракцию сырья сжиженной углекислотой целесообразно осуществлять не менее 3 часов при комнатной температуре.

В качестве углеводородного растворителя предпочтительно использовать алифатические углеводороды или галогенуглеводороды или простые и сложные эфиры или кетоны.

В качестве углеводородного растворителя оптимально использовать гексан или ацетон или хлороформ или диэтиловый эфир или этилацетат или гептан или петролейный эфир или метилэтилкетон.

Экстракцию обработанного сырья сжиженной углекислотой и углеводородным растворителем целесообразно осуществлять не менее 2 часов при комнатной температуре.

Экстракция углеводородным растворителем обеспечивает достаточно полное извлечение целевого продукта из растительного сырья. Однако применение на втором этапе экстрагирования, как в прототипе, одного углеводородного растворителя приводит к тому, что вместе с полипренолами в концентрат выделяются хлорофиллы, каротиноиды, растительные воска и другие компоненты, сопутствующие полипренолам. И данное обстоятельство приводит к необходимости проведения неоднократной хроматографической очистки раствора для выделения полипренолов, что усложняет и удорожает процесс.

Добавление углеводородного растворителя в жидкую углекислоту в соотношении 5-10% об. углекислоты приводит к выделению полипренолов в виде концентрата ацетатов полипренолов практически в полном объеме. При этом использование жидкой углекислоты совместно с малым количеством органического растворителя обеспечивает их вывод без сопутствующих компонентов - хлорофиллов, каротиноидов, растительных восков и других органических компонентов. Увеличение количества углеводородного растворителя выше 10% об. приводит к увеличению его растворяющей способности и выделению в концентрат вышеуказанных компонентов. Количество углеводородного сорастворителя менее 5% об. приводит к заметному уменьшению количества выделяемых полипренолов.

Способ с заявляемыми отличительными признаками при анализе патентной и научно-технической литературы не обнаружен.

Способ выделения полипренолов осуществляют следующим образом. Измельченную до частиц менее 5 мм древесную зелень пихты исчерпывающе экстрагируют жидким CO₂ при температуре 20-30°С и давлении 64-72 атм (достаточное время экстракции 3 ч) в проточном экстракторе. Из экстракта удаляют СО₂ и получают жидкий экстракт компонентов пихтового масла для бытовой химии, не содержащий ацетатов полипренолов. Отработанную древесную зелень затем экстрагируют в этой же установке углекислотой с сорастворителем в количестве не менее 5% об. и не более 10% об. Экспериментальные данные показали, что добавление углеводородного растворителя в жидкую углекислоту менее 5% об. углекислоты приводит к заметному уменьшению выделения полипренолов, а в объеме выше 10% в концентрат совместно с ацетатами полипренолов выделяются другие органические вещества.

Углеводородные растворители предпочтительно выбирать из ряда алифатических углеводородов, галогенуглеводородов, простых эфиров, сложных эфиров и кетонов. В качестве алифатических углеводородов оптимально использовать, например, метан, этан, пропан, бутан, пентан, гексан, гептан, октан, нонан, декан, ундекан и т.д. В качестве галогенуглеводородов: четыреххлористый углерод, дихлорэтан, все фреоны и т.д. В качестве простых эфиров: диэтиловый эфир, дипропиловый эфир, дибутиловый эфир и т.д. В качестве сложных эфиров: этилацетат, метилацетат, бутилацетат, пропилацетат, этилвалериат и т.д. В качестве кетонов: ацетон, метилэтилкетон, диэтилкетон и т.д.

Из полученного экстракта ацетатов полипренолов выделяют полипренолы известными способами, включающими гидролиз и хроматографию. Выход полипренолов с чистотой не менее 90-95% составляет 0,6-0,7% от массы исходной древесной зелени.

Продукт, получаемый в условиях заявляемого способа, имеет вид бледно-желтого подвижного масла, нерастворимого в воде, смешивающегося с гексаном, ацетоном и другими органическими растворителями.

Реализация способа подтверждается следующими примерами.

Пример 1. Высушенную (остаточная влажность 8,9%) и измельченную до частиц менее 5 мм древесную зелень пихты сибирской (1,5 кг) экстрагируют в проточном экстракторе сжиженной углекислотой при комнатной температуре 20°С и давлении 64 атм в течение 3 ч. Отработанное сырье дополнительно экстрагируют сжиженной углекислотой с добавлением гексана 5% об. при температуре 20°С и давлении 64 атм в течение 2 ч. Из установки выгружается раствор экстрагируемых веществ в гексане. После удаления гексана к полученному веществу (15,8 г) добавляется 200 мл 15%-ного спиртового раствора гидроокиси натрия и 20 мл дистиллированной воды. После нагревания смеси в течение 1 ч при ее легком кипении (70-80°С) ее охлаждают до комнатной температуры, разбавляют 0,3 л дистиллированной воды и добавляют 200 мл смеси петролейного эфира и этилацетата (1:1). После тщательного перемешивания и расслаивания нижний водно-щелочной слой сливают. Верхний слой промывают дистиллированной водой (100 мл), сушат безводным сульфатом натрия и упаривают досуха. Полученный экстракт (9,3 г) хроматографируют на 0,5 кг силикагеля марки КСК (зернистость 0,14-0,30 мм), элюируя последовательно смесями петролейного эфира с этилацетатом в объемном соотношении 98:2 и 93:7. Целевой продукт получают упариванием досуха второго элюата. При этом получаемый выход целевых продуктов составляет 8,2 г (0,6% от массы абсолютно сухой исходной древесной зелени), чистота которого не менее 95% по спектру протонного магнитного резонанса (ПМР).

Пример 2. Все операции проводят, как в примере 1, но с добавлением гексана 10% об. Выход экстракта из установки углекислотной экстракции (после отгонки гексана) 10,6 г. Выход полипренолов 8,3 г. Чистота не менее 95% по спектру ПМР.

Пример 3. Все операции проводят, как в примере 1, но с добавлением гексана 3% об. Выход экстракта из установки углекислотной экстракции (после отгонки гексана) составляет 9,8 г, а выход полипренолов 5,1, что составляет около 60% от количества полипренолов. Чистота не менее 95% по спектру ПМР.

Пример 4. Все операции проводят, как в примере 1, но с добавлением гексана 15% об. Выход экстракта из установки углекислотной экстракции (после отгонки гексана) 29,5 г. Очистка полипренолов усложняется, приходится дополнительно делать хроматографию. Выход полипренолов 7,8 г. Чистота не менее 95% по спектру ПМР.

Пример 5. Все операции проводят, как в примере 1, но с использованием ацетона вместо гексана. Выход продукта 8,0 г. Чистота не менее 95% по спектру ПМР.

Пример 6. Все операции проводят, как в примере 1, но с использованием хлороформа вместо гексана. Выход продукта 8,0 г. Чистота не менее 95% по спектру ПМР.

Пример 7. Все операции проводят, как в примере 1, но с использованием диэтилового эфира вместо гексана. Выход продукта 8,0 г. Чистота не менее 95% по спектру ПМР.

Пример 8. Все операции проводят, как в примере 1, но с использованием этилацетата вместо гексана. Выход продукта 8,0 г. Чистота не менее 95% по спектру ПМР.

Пример 9.

Все операции проводят, как в примере 1, но в качестве сырья используют древесную зелень ели. Выход продукта 3 г. Чистота не менее 95% по спектру ПМР.

Пример 10.

Все операции проводят, как в примере 1, но в качестве сырья используют древесную зелень сосны. Выход продукта 5,2 г. Чистота не менее 95% по спектру ПМР.

Пример 11.

Все операции проводят, как в примере 1, но в качестве сырья используют древесную зелень кедра. Выход продукта 3,4 г. Чистота не менее 95% по спектру ПМР.

Пример 12.

Все операции проводят, как в примере 1, но время экстракции сжиженной углекислотой составляет 2,5 часа. При этом выход продуктов экстракции - эфирных масел меньше, чем при времени экстракции 3 часа. Выход конечного продукта 10,1 г. Чистота 89% по спектру ПМР (продукт загрязнен недоэкстрагированными эфирными маслами).

Пример 13.

Все операции проводят, как в примере 1, но время экстракции сжиженной углекислотой с добавлением гексана составляет 1,5 часа. Выход продукта 6,8 г. Чистота не менее 95% по спектру ПМР.

Пример 14.

Все операции проводят, как в примере 1, но с использованием гептана вместо гексана. Выход продукта 8,0. Чистота не менее 95% по спектру ПМР.

Пример 15.

Все операции проводят, как в примере 1, но с использованием петролейного эфира 80-100 С вместо гексана. Выход продукта 8,0. Чистота не менее 95% по спектру ПМР.

Пример 16.

Все операции проводят, как в примере 1, но с использованием метилэтилкетона вместо гексана. Выход продукта 8,0. Чистота не менее 95% по спектру ПМР.

Продукт, получаемый по примеру 1-16, имеет вид бледно-желтого подвижного масла, чистота полипренолов определялась по спектру ПМР в растворе дейтерированного хлороформа в сравнении с эталонными образцами полипренолов. На хроматограмме, получаемой с помощью высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ) обнаружен типичный для полипренолов набор пиков, отвечающих отдельным изопренологам от С50 до С100 с относительным содержанием, следы, 0.1, 0.5, 1.1, 2.9, 13.2, 38.2, 26Д 68, 1, 2, 0.5 и 0,2 соответственно. Условия анализа обеспечиваются на основе метода ВЭЖХ с помощью микроколоночного жидкостного хроматографа "Милихром" (колонка 6,3×0,2 см, заполненная сорбентом Nucleosil С-18100-5, элюент смесь метанола и гексана (7:3), ультрафиолетовая детекция при длине волны 210 нм).

Компонентами эфирных масел, удаляемых при экстракции сжиженной углекислотой, являются сантен, Q-пинен, камфен, β-пинен, карен, лимонен, β-мирцен, β-феландрен, Y-трепинен, борнилацетат, борнеол и др.

Таким образом, предлагаемый способ получения полипренолов позволяет более простым способом, селективно, с высоким выходом и чистотой получать полипренолы.

1. Способ получения полипренолов, включающий экстракцию древесной зелени хвойных пород сжиженной углекислотой при комнатной температуре, с выводом экстракта, содержащего компоненты эфирных масел, последующую экстракцию обработанного сырья сжиженной углекислотой с добавлением углеводородного растворителя в количестве 5-10 об.%, обеспечивающим вывод ацетатов полипренолов в экстракт без сопутствующих компонентов, выделение полипренолов из экстракта гидролизом и хроматографией.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что экстракцию сырья сжиженной углекислотой осуществляют при давлении 64-72 атм.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что экстракцию сырья сжиженной углекислотой осуществляют не менее 3 ч при комнатной температуре.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве углеводородного растворителя используют алифатические углеводороды или галогенуглеводороды, простые или сложные эфиры, или кетоны.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве углеводородного растворителя используют гексан, или ацетон, или хлороформ, или диэтиловый эфир, или этилацетат.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что экстракцию обработанного сырья сжиженной углекислотой и углеводородным растворителем осуществляют не менее 2 ч при комнатной температуре.