Способ получения дигидрокверцетина из древесины лиственницы сибирской
Владельцы патента RU 2629770:
Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный исследовательский центр "Красноярский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук" (ФИЦ КНЦ СО РАН, КНЦ СО РАН) (RU)
Изобретение относится к химико-фармацевтической промышленности и касается способа получения дигидрокверцетина, который является биологически активным средством. Способ получения дигидрокверцетина заключается в том, что древесину лиственницы, предварительно измельченную до частиц размером 1-3 мм, высушивают до влажности менее 1% и подвергают механохимической обработке в мельнице-активаторе в течение 2-3 мин, экстрагируют 10-25%-ным водным раствором этилового спирта при кипячении в течение 0,5 ч при гидромодуле 15, экстракт фильтруют, концентрируют под вакуумом, охлаждают и смешивают с этиловым спиртом, высаживая арабиногалактан, оставшийся раствор концентрируют до образования сухого остатка, который растворяют в этиловом спирте, добавляют активированный уголь и раствор перемешивают в течение 10 мин, фильтруют, концентрируют под вакуумом и получают дигидрокверцетин. 4 пр.
Изобретение относится к способу переработки древесины лиственницы в ценные химические продукты, в частности к способу получения дигидрокверцетина формулы
Дигидрокверцетин (ДКВ) обладает высокой биологической активностью и антиоксидантными свойствами, используется в химико-фармацевтической промышленности, медицине, парфюмерии и пищевой промышленности.
Известен способ выделения дигидрокверцетина из древесины лиственницы путем экстракции водой при нагревании, охлаждения, фильтрования и перемешивания водного экстракта в течение 2 ч с полиамидным порошком в соотношении 1:10, отфильтровывания и высушивания полиамидного порошка, экстрагирования дигидрокверцетина этилацетатом с полиамидным порошком и последующей кристаллизации его из горячей воды [RU 2000797, опубл. 15.10.1993].
Недостатками способа являются: многостадийность процесса, длительность осуществления способа, а также использование дорогостоящего полиамидного сорбента.
Известен способ получения дигидрокверцетина путем предварительного удаления водорастворимых веществ в результате промывания опилок древесины лиственницы водой при обычной температуре с последующей экстракцией целевого продукта смесью вода-ацетон (1:4) при обычной температуре. Выпавший после отгонки ацетона из водной части экстракта осадок дигидрокверцетина перекристаллизовывают из горячей воды. Чистота получаемого дигидрокверцетина составляет 95-97%, выход 1,75-2,0% от массы абсолютно сухой древесины [RU 2038094, опубл. 27.06.1995].
Недостатками известного способа являются:
- длительность процесса,
- снижение выхода дигидрокверцетина из-за потерь при промывании опилок водой,
- огромный расход экстрагента.
Известен способ получения дигидрокверцетина, включающий экстракцию измельченной древесины хвойных пород при нагревании, фильтрование экстракта, его упаривание, извлечение целевого продукта, его кристаллизацию из горячей воды и сушку, отличающийся тем, что в качестве древесины хвойных пород используют лиственницу или дуглассовую пихту, экстракцию проводят этилацетатом в течение 1-5 ч при соотношении измельченной древесины лиственницы или дуглассовой пихты и этилацетата 1:(5-7), а извлечение целевого продукта из упаренного экстракта осуществляют гексаном или бензином при соотношении соответственно 1:(8-20), при этом процесс извлечения целевого продукта проводят при температуре 18-24°С в течение 15-40 мин и перемешивании, после чего гексан или бензин отгоняют. Чистота целевого продукта составляет 94-96%, выход дигидрокверцетина 0,9-1,0% от массы абсолютно сухой древесины [RU 2082425, опубл. 27.06.1997].
Недостатками известного способа являются: многостадийность процесса, а также большой расход органических реагентов.
Известен способ получения дигидрокверцетина из измельченной древесины лиственницы, включающий предварительную пропитку последней водой (при температуре 25-40°С), экстракцию этилацетатом (соотношение сырье : экстрагент 1:4), упаривание экстракта и обработку бензином (или гексаном) без нагревания для удаления смолы. Обессмоленный экстракт обрабатывают горячей водой (температура 95-98°С), фильтруют от примесей. При охлаждении из водного раствора выпадают кристаллы дигидрокверцетина. Чистота получаемого продукта составляет 90-95%, выход 1% от массы абсолютно сухой древесины [RU 2158598, опубл. 10.11.2000].
Основными недостатками известного способа являются: сложность технологии и большой расход органических экстрагентов (бензина и этилацетата), и соответственно, большой расход электроэнергии на их упаривание и нагревание при экстракции.
Известен способ получения дигидрокверцетина, заключающийся в том, что древесину лиственницы сибирской или даурской очищают от коры, раскалывают и сушат при 40-50°С до остаточной влажности 23-27%. Высушенную древесину измельчают и загружают в экстрактор. Из измельченной древесины лиственницы экстрагируют растворимые вещества водным раствором этилового спирта с содержанием органической части не менее 75%, преимущественно 75-85%) (азеотропная смесь этиловый спирт-вода), при температуре 45-50°С при соотношении сырье : экстрагент 1:(7-10). Далее экстрагент отгоняют, а опилки с остатком экстрагента подают на пресс для дополнительного возврата спирта. Затем водную часть экстракта охлаждают до 20-25°С в течение 20-30 минут для удаления сопутствующих дигидрокверцетину смолообразных примесей. В обессмоленную водную часть экстракта (концентрат) добавляют метилтретбутиловый эфир (МТБЭ) в соотношении 1:(0,3-0,45) и реэкстрагируют дигидрокверцетин при температуре 34-36°С в вакууме в течение 2-3 часов. Эфирную часть экстракта отделяют от водной части отстаиванием в течение 2-2,5 часов и подают на упаривание. После упаривания эфирной фракции к сухому остатку добавляют дистиллированную воду, нагревают водный раствор, содержащий дигидрокверцетин, до 50°С и кристаллизуют последний из горячей воды [RU 2330677, опубл. 10.08.2008].
Недостатками известного способа являются: сложность аппаратурного оформления, длительность процесса, использование легковоспламеняющегося метилтретбутилового эфира.
Наиболее близким к предлагаемому способу по технологической сущности и назначению является способ получения дигидрокверцетина, заключающийся в том, что древесину лиственницы, измельченную до частиц размером от 1 до 3 мм, подвергают экстракции 10-25%-ным водным раствором этилового спирта при кипячении в течение 1-2 часов при гидромодуле 10-15, экстракт фильтруют, концентрируют под вакуумом, охлаждают и смешивают с 4-5-кратным объемом этилового спирта, осаждая арабиногалактан, оставшийся раствор концентрируют до образования сухого остатка, который разбавляют этиловым спиртом при соотношении 1:50-70 соответственно, добавляют активированный уголь и кипятят в течение 10-15 минут, раствор фильтруют через слой оксида алюминия, концентрируют под вакуумом с последующим удалением растворителя и выделением дигидрокверцетина [RU 2454410, опубл. 27.06.2012].
Недостатками известного способа являются:
- длительность экстракции древесины лиственницы (2 ч) водным раствором этанола;
- продолжительность нагревания древесины в водном растворе спирта в присутствии кислорода воздуха, что приводит к частичному окислению дигидрокверцетина, находящегося в растворе, в кверцетин;
Задача изобретения - интенсификация процесса, увеличение выхода дигидрокверцетина.
Технический результат изобретения - сокращение продолжительности процесса в четыре раза с 2 ч до 0,5 ч, увеличение выхода.
Технический результат достигается тем, что в способе получения дигидрокверцетина из древесины лиственницы сибирской, включающем ее измельчение до частиц размером 1-3 мм, экстракцию 10-25%-ным водным раствором этилового спирта при гидромодуле 15, концентрирование экстракта под вакуумом, разбавление концентрата 4-кратным объемом 96%-ного этилового спирта, выделение арабиногалактана, концентрирование фильтрата до образования сухого остатка, растворение его в 96%-ном этиловом спирте с добавкой активированного угля, фильтрацию раствора, его концентрирование под вакуумом, согласно изобретению предварительно проводят механохимическую активацию измельченной до 1-3 мм древесины лиственницы с влажностью менее 1% в мельнице-активаторе в течение 2-3 мин, а экстракцию активированной древесины проводят при интенсивном перемешивании в течение 0,5 ч.
Способ получения дигидрокверцетина подтверждается конкретными примерами.
Пример 1. Древесину лиственницы, предварительно высушенную до влажности менее 1% и измельченную до частиц размером от 1 до 3 мм, подвергают механохимической обработке в шаровой виброцентробежной мельнице типа ВЦМ-50 при ускорении мелющих тел 80 м/с2 и продолжительности 2 мин. В результате древесина лиственницы превращается в тонкоизмельченный порошок (муку). Затем 50 г измельченной древесины, содержащей 2,1% дигидрокверцетина, загружают в двугорлую колбу объемом 1 л, снабженную мешалкой и обратным холодильником. Заливают 750 мл 15%-ного водного раствора этанола и при интенсивном перемешивании кипятят на водяной бане в течение 0,5 ч. Затем раствор отделяют от опилок древесины фильтрованием и концентрируют под вакуумом на ротационном испарителе до 35-40 мл, разбавляют при перемешивании 150 мл этилового спирта. Выпавший в осадок арабиногалактан отделяют фильтрованием, промывают на фильтре 20-30 мл этанола и высушивают при комнатной температуре. Выход арабиногалактна составил 18,6% от массы абсолютно сухой древесины. Маточный раствор в объеме 200-220 мл, оставшийся после выделения арабиногалактана, концентрируют под вакуумом до полного удаления растворителя. Затем сухой остаток растворяют в 180-200 мл 96%-го этанола, добавляют осветляющий активированный уголь, перемешивают в течение 10 минут, отделяют от активированного угля фильтрованием. Полученный раствор концентрируют под вакуумом на ротационном испарителе до полного удаления этанола. После удаления растворителя получают дигидрокверцетин в виде рыхлого порошка светло-желтого цвета. Выход дигидрокверцетина составил 0,97 г или 92% от его содержания в абсолютно сухой древесине лиственницы. Степень чистоты дигидрокверцетина 95%.
Пример 2. Процесс выделения дигидрокверцетина проводят аналогично примеру 1, отличие в том, что экстракцию древесины лиственницы проводят 10%-ным водным раствором этанола. Выход дигидрокверцетина - 0,73 г или 69,5% от его содержания в а.с.д., выход арабиногалактана 18,8%.
Пример 3. Процесс выделения дигидрокверцетина проводят аналогично примеру 1, отличие в том, что механоактивацию древесины проводят в течение 3 мин. Выход дигидрокверцетина 0,97 г или 92% от его содержания в а.с.д., выход арабиногалактана составил 18,7% от массы а.с.д.
Пример 4. Выделение дигидрокверцетина проводят аналогично примеру 1, отличие в том, что экстракцию древесины лиственницы г или 93% от его содержания в а.с.д. Степень чистоты дигидрокверцетина 94%. Выход арабиногалактана 16,9%.
Пример 5. Выделение дигидрокверцетина проводят аналогично примеру 1, отличие в том, что экстракцию древесины лиственницы проводят 25%-ным водным раствором этанола. Выход дигидрокверцетина 0,99 г или 94% от его содержания в а.с.д. Степень чистоты дигидрокверцетина 95%. Выход арабиногалактана 15,2%.
Проведение механоактивации древесины лиственницы более 2 мин не приводит к существенному изменению выхода извлекаемых продуктов, а экстракция древесины лиственницы водными растворами, содержащими более 25% этанола, нецелесообразна, т.к. выход дигидрокверцетина при этом практически не увеличивается, а выход второго по значимости продукта переработки древесины лиственницы - арабиногалактана падает существенно.
Таким образом, в предлагаемом изобретении впервые использован метод механохимической предобработки древесины лиственницы, что позволило существенно интенсифицировать ее последующую экстракцию водно-спиртовым раствором с 2 ч до 0,5 ч, а также снизить степень окисления дигидрокверцетина в кверцетин в процессе экстракции.
Способ получения дигидрокверцетина из древесины лиственницы сибирской, включающий ее измельчение до частиц размером 1-3 мм, экстракцию 10-25%-ным водным раствором этилового спирта при гидромодуле 15, концентрирование экстракта под вакуумом, разбавление концентрата 4-кратным объемом 96%-ного этилового спирта, выделение арабиногалактана, концентрирование фильтрата до образования сухого остатка, растворение его в 96%-ном этиловом спирте с добавкой активированного угля, фильтрацию раствора, его концентрирование под вакуумом, отличающийся тем, что предварительно проводят механохимическую активацию измельченной до 1-3 мм древесины лиственницы с влажностью менее 1% в мельнице-активаторе в течение 2-3 мин, а экстракцию активированной древесины проводят при интенсивном перемешивании в течение 0,5 ч.
