Способ получения бетулина
Владельцы патента RU 2340624:
Институт химии и химической технологии СО РАН (ИХХТ СО РАН) (RU)
Изобретение относится к улучшенному способу получения ценного органического соединения - бетулина, используемого в медицинской, химической и парфюмерной промышленности. Способ осуществляют тем, что бересту березы предварительно измельчают до частиц размером 1-3 мм и подвергают щелочному гидролизу в присутствии гидроксида калия или гидроксида натрия при следующих условиях: концентрация щелочи от 15 до 25%, гидромодуль 5-6, температура 100°С, продолжительность гидролиза 1-2 ч. Бетулин выделяют из гидролизованной реакционной массы экстракцией низшими алифитическими спиртами - метиловым, этиловым или изопропиловым. Способ прост в исполнении, дает высокий выход и улучшает качество бетулина. 2 табл. 1 ил.
Изобретение относится к выделению ценных химических продуктов из отходов переработки древесины, а именно к способу получения бетулина формулы (I) из бересты березы, используемого в медицинской и парфюмерной промышленности.
Известен способ получения бетулина, заключающийся в том, что бересту предварительно измельчают в водной щелочи и экстрагируют изопропиловым спиртом. Выход бетулина 26% от веса сухой бересты (SU 382657, опубл. 1973).
Измельчение бересты в водном растворе щелочи является сложным в технологическом плане, так как производится механическим путем и поэтому требует больших затрат. Кроме того, недостатком данного способа является длительность операции извлечения и, вследствие этого, малая эффективность процесса.
Известен также способ получения бетулина путем обработки бересты водным раствором щелочи, сушки полученного продукта и последующей вакуумной разгонки сухого щелочного гидролизата при 230-245°С и остаточном давлении 10-14 мм рт.ст. Выход бетулина 50% от содержания его в бересте (Штанько И.Г. Получение бетулина и синтез сложноэфирных пленкообразователей на его основе. Диссертация на соискание ученой степени к.т.н. - М., 1953, МХТИ им. Д.И.Менделеева).
Недостатками описанного выше способа является низкий выход целевого продукта (до 26% от веса сухой бересты или не более 60% от его содержания в бересте), низкое качество бетулина (во всех случаях бетулин получается серого или желтого цвета и не приводится его температура плавления), длительность операций извлечения и вследствие этого малая эффективность процесса.
Наиболее близким по технологической сущности и достигаемому результату является способ получения бетулина из бересты, заключающийся в том, что активацию бересты и ее щелочной гидролиз проводят одновременно в условиях неизобарного парокрекинга (взрывного автогидролиза) при температуре 180-260°С, давлении 2-5 МПа в течение до 300 с (RU 2131882, опубл. 20.06.99).
Данный способ проведения взрывного гидролиза бересты в присутствии щелочи является очень сложным в техническом и технологическом исполнении. Процесс взрывного автогидролиза в настоящее время осуществляется на небольших экспериментальных установках объемом до нескольких литров и в настоящее время не может быть реализован в значительных объемах.
Задачей изобретения является упрощение технологии процесса, повышение выхода и улучшение качества целевого продукта.
Поставленная задача решается тем, что в способе получения бетулина из бересты березы экстракцией низшими алифатическими спиртами согласно изобретению бересту предварительно гидролизуют в водном растворе 15-25%-ной щелочи при гидромодуле 5-6, температуре 100°С в течение 1-2 ч.
Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что отличительным от прототипа признаком является проведение щелочного гидролиза бересты при атмосферном давлении, температуре кипения 15-25%-ной водной щелочи (около 100°С), гидромодуле 5-6 в течение от 1,5-2,0 ч.
Способ осуществляют следующим образом.
Бересту измельчают до частиц размером от 1 до 3 мм, затем подвергают щелочному гидролизу в присутствии гидроксида калия или натрия при следующих условиях: водный раствор 15-25%-ной щелочи, гидромодуль 5-6, температура 100°С, продолжительность процесса 1-2 ч.
При проведении щелочного гидролиза в указанных условиях береста полностью гидролизуется. Далее, щелочной гидролизат экстрагируют метиловым, этиловым или изопропиловым спиртом и выделяют бетулин.
Предлагаемый способ позволяет достичь 98-99%-ной степени извлечения бетулина из бересты (табл.1, 2). Предлагаемый способ щелочного гидролиза бересты для этих целей ранее не использовался.
Пример конкретного выполнения.
В колбу объемом 3 л, снабженную обратным холодильником, загружают 60 г бересты, предварительно измельченной до частиц размером от 1 до 3 мм, заливают 400 мл 20%-ного раствора гидроксида калия и кипятят в течение 1,5 ч. Щелочной гидролизат охлаждают до температуры 70-75°С, добавляют 2 л этилового спирта и кипятят в течение 10-15 минут, для того чтобы весь бетулин перешел в раствор. Горячий раствор отделяют фильтрованием, отгоняют спирт, выпавший в осадок бетулин отделяют фильтрованием, затем промывают на фильтре водой до нейтральных промывных вод, высушивают. Выход 32,3% от веса абсолютно сухой бересты. Степень извлечения бетулина составляет 98% от его содержания в бересте. Температура плавления 255-256°С.
Бетулин, полученный по предлагаемому способу, представляет собой порошок белого цвета с температурой плавления 255-256°С высокой чистоты, что подтверждает его ЯМР Н1 спектр без перекристаллизации приведенный ниже (см. чертеж).
Выход бетулина при экстракции метиловым, этиловым и изопропиловым спиртами из бересты, гидролизованной в присутствии гидроксида калия, приведен в таблице 1, а при гидролизе в присутствии гидроксида натрия - в таблице 2.
Таким образом, предлагаемый способ позволяет упростить технологию получения бетулина с высокой степенью извлечения, а также повысить его качество.
| Таблица 1 | |||||||||
| Концентрация, % КОН | Продолжительность гидролиза, ч | ||||||||
| 1,0 | 1,5 | 2,0 | |||||||
| Выход бетулина, % от аб.с.б. (степень извлечения бетулина, %) при экстракции | |||||||||
| метанолом | этанолом | изопропанолом | метанолом | этанолом | изопропанолом | метанолом | этанолом | изопропанолом | |
| 15 | 30,1 | 30,4 | 30,4 | 31,7 | 31,7 | 32,0 | 31,7 | 32,0 | 32,0 |
| (93) | (92) | (92) | (96) | (96) | (97) | (96) | (97) | (97) | |
| 20 | 31,0 | 31,0 | 31,4 | 32,0 | 32,3 | 32,3 | 32,3 | 32,7 | 32,3 |
| (94) | (94) | (95) | (97) | (98) | (98) | (98) | (99) | (98) | |
| 25 | 31,4 | 31,7 | 32,0 | 32,7 | 32,7 | 32,3 | 32,7 | 32,7 | 32,3 |
| (95) | (96) | (97) | (98) | (99) | (98) | (99) | (99) | (98) |
| Таблица 2 | |||||||||
| Концентрация, % NaOH | Продолжительность гидролиза, ч | ||||||||
| 1,0 | 1,5 | 2,0 | |||||||
| Выход бетулина, % от аб.с.б. (степень извлечения бетулина, %) при экстракции | |||||||||
| метанолом | этанолом | изопропанолом | метанолом | этанолом | изопропанолом | метанолом | этанолом | изопропанолом | |
| 15 | 30,0 | 29,7 | 30,0 | 31,0 | 31,4 | 31,4 | 31,4 | 31,0 | 31,7 |
| (91) | (90) | (92) | (94) | (95) | (98) | (95) | (94) | (96) | |
| 20 | 30,7 | 30,4 | 30,1 | 31,7 | 31,7 | 32,0 | 32,0 | 32,3 | 32,0 |
| (93) | (92) | (93) | (96) | (96) | (97) | (97) | (98) | (97) | |
| 25 | 31,0 | 31,0 | 31,4 | 32,3 | 32,3 | 32,3 | 32,3 | 32,3 | 32,3 |
| (94) | (94) | (95) | (98) | (98) | (98) | (98) | (98) | (98) |
Способ получения бетулина формулы
из бересты березы экстракцией низшими алифатическими спиртами, отличающийся тем, что бересту предварительно гидролизуют в водном растворе 15-25%-ной щелочи при гидромодуле 5-6, температуре 100°С в течение 1-2 ч.
