CN100548954C - 从马铃薯叶、烟叶和/或烟杆中提取高纯化茄尼醇的方法 - Google Patents

Abstract

一种从马铃薯叶、烟叶和/或烟杆中提取高纯化茄尼醇的方法是将原料用提取溶剂提取其中的茄尼醇，固液分离得茄尼醇浸膏；茄尼醇浸膏在有机溶剂-碱水-相转移催化剂体系中，进行相转移催化皂化反应，得到皂化后茄尼醇浸膏于50-75℃在醇-丙酮混合溶剂中完全溶解，静置，冷却，过滤；滤液蒸干，得到除蜡后茄尼醇浸膏溶于回流中的甲醇或乙腈中，冷冻结晶，得到白色固体，干燥后，得到茄尼醇。本发明具有反应条件温和，工艺简单、生产周期短，批量大，茄尼醇收率和纯度高，便于产业化的。

Description

从马铃薯叶、烟叶和/或烟杆中提取高纯化茄尼醇的方法

技术领域

本发明涉及一种从马铃薯叶、烟叶和/或烟杆中提取高纯化茄尼醇的方法。

背景技术

茄尼醇Solanesol是一种多聚异戊二烯醇，分子式为C₄₅H₇₄O结构简式为H[CH₂C(CH₃)CHCH₂]₉OH，相对分子量：631，纯品为白色蜡状固体，熔点41℃。弱极性，易溶于有机溶剂。茄尼醇是长链脂肪醇，结构中含有多个非共轭双键，具有非常强烈的吸收自由基的性能，主要存在于烟叶、烟杆、马铃薯叶中。茄尼醇是一种重要的医药中间体，可用作合成维生素K₂及辅酶Q₁₀的原料，还可作为某些抗过敏药、抗溃疡药、降血脂药或抗癌药物的合成原料，其本身也是具有医疗效果的物质。辅酶Q₁₀在医药、保健和化妆品领域中应用十分广泛，如在医药领域中用于治疗心脑血管疾病、病毒性肝炎、十二指肠溃疡和癌症病人减轻化疗副作用等；在保健品领域，辅酶Q₁₀被用于预防多种疾病和减缓衰老等，是欧美日等国非常流行的一种保健品；在化妆品领域，辅酶Q₁₀被用于却斑除皱、防止肌肤老化等方面，是高档化妆品的原料，如欧莱雅、妮维雅等品牌的化妆品中有很多品种都含有辅酶Q₁₀。此外，辅酶Q₁₀近年还被发现更多的适用症，如治疗老年痴呆、先天障碍性贫血等，因此茄尼醇作为一种医药中间体具有很大的经济应用开发价值。

茄尼醇可以通过人工合成和从天然产物中提取精制两种方法制取。

由于茄尼醇是多聚异戊二烯醇，通过聚合合成的方法很难将反应停止在九聚体阶段，而且，单体中具有多个不饱和键，聚合的立体规整性也是合成茄尼醇的技术必须面临的巨大挑战。茄尼醇是以两种方式存在于烟草、烟杆或土豆叶等天然产物中的，一种是游离态的茄尼醇，一种是结合态的茄尼醇。结合态的茄尼醇含量占茄尼醇的总量的40~60％，将结合态的茄尼醇转化为游离态的茄尼醇的通用方法是在其醇溶液中加碱皂化；由于茄尼醇含有多个非共轭双键，其化学性质不稳定，容易在强碱条件下发生氧化反应，从而降低茄尼醇的收率，对此，目前常用的办法是加入弱碱、惰性气体保护或加入抗氧化剂，上述方法在一定程度上解决了皂化时的氧化的问题，却也存在如下问题：弱碱皂化，反应速度太，周期长，需要相对高的温度；惰性气体保护使反应基本处于密封体系，容易造成压力积累，设备要求严格，而且运行成本很高；抗氧化剂必须先于茄尼醇被氧化，消耗反应体系中的氧，防止茄尼醇被氧化，而这又给茄尼醇和抗氧化剂的分离带来了难题，合适的皂化工艺是提高茄尼醇收率降低成本的瓶颈所在。

只有含量在90％以上的茄尼醇才可用来生产辅酶Q₁₀等药物，也只有98％以上的茄尼醇才符合精品的出口要求，茄尼醇的提纯与精制成了产业发展的技术壁垒和瓶颈所在。在茄尼醇浸膏中，存在大量的非极性蜡状物质，它们和茄尼醇的性质相近，给茄尼醇的分离和提纯带来很大的挑战。

茄尼醇的提纯工艺主要有柱层析法、分子蒸馏法、超临界法和溶剂结晶法。柱层析法普遍存在溶剂耗用量大，工艺条件波动较大，生产周期长，批量小，难于产业化等缺点。超临界法及分子蒸馏技术对茄尼醇的分离提纯效果有限，同时，它们设备和操作成本相对较高，难于产业化。

溶剂结晶法是提纯精制茄尼醇行之有效的方法，发明专利CN1762940A采用醇碱皂化，活性炭除杂，醇碱液低温结晶，甲醇-丙酮混合溶剂结晶，乙腈重结晶。由于茄尼醇极性很弱，很容易吸附在活性炭上，所以，在除杂的过程中会损失大量茄尼醇，从而降低茄尼醇的收率(77％左右)，而且这种方法除杂效果有限，没有进行针对性的除蜡步骤，产品的茄尼醇含量较低(92％)。发明专利CN1821196采用醇碱皂化、丙酮结晶、异丙醇重结晶的方法使茄尼醇的含量达到95％以上，收率85％。CN1534008A采用了皂化，水洗，正己烷结晶，乙腈重结晶，获得含量95％以上的茄尼醇，得率0.4％。上述方法都普遍缺少行之有效的除蜡程序，结晶和重结晶得到的产品中，仍会残留一定量的蜡质，而且，由于皂化过程中茄尼醇的氧化副反应，使得总体收率偏低。

发明内容

本发明的目的是提供一种收率高、纯度高的从马铃薯叶、烟叶和/或烟杆中提取高纯化茄尼醇的方法。

本发明是以烟叶、烟杆或马铃薯叶为原料，通过提取、相转移催化皂化、除蜡、结晶和重结晶等工艺，得到纯度在98％以上的茄尼醇产品，并大大提高其茄尼醇的收率。

相转移催化反应是最近兴起的一种具反应与分离为一体的、绿色环保的技术，其本质是一种水溶性的反应物质和一种油溶性的反应物质分别溶解在水油两相体系中，在相转移催化剂的存在下，进行化学反应。因为有相转移催化剂的存在，相转移催化反应可以保证反应速度，不需要特殊高的温度和特殊的设备、设施，又由于茄尼醇和绝大部分碱不在同一相中，碱催化氧化茄尼醇的副反应很少，加入的相转移催化剂绝大部分存在于水相，不会增加茄尼醇的分离提纯难度。本发明就是利用相转移催化反应的这些特点，加碱皂化茄尼醇浸膏，即可保证反应周期不是太长，又可以最大限度的减少碱催化氧化茄尼醇副反应的发生，而且碱水体系可以重复利用，不需要加酸中和除盐等过程，使得工艺收率高，成本低，排污少。

在茄尼醇的提纯和精制过程中，采用醇-丙酮体系除蜡、甲醇或乙腈结晶、重结晶的工艺，可以使茄尼醇的纯度达到98％以上，整个工艺过程不存在柱层析膜分离等高成本的技术和设备，工艺简单，产品收率高达92％以上，易于实现工业化。

本发明具体操作步骤如下：

(1)浸提：将粉碎好的马铃薯叶或烟叶、烟杆原料，在提取温度为30-90℃用提取溶剂完全提取其中的茄尼醇，固液分离，提取液合并蒸干，得茄尼醇浸膏；

(2)皂化：茄尼醇浸膏在有机溶剂-碱水-相转移催化剂体系中，充分搅拌，控制温度在30-90℃条件下进行相转移催化皂化反应，待反应完全后，静置到分层，水相和有机相分离，有机相蒸干，得到皂化后茄尼醇浸膏；

(3)除蜡：皂化后茄尼醇浸膏于50-75℃在醇-丙酮混合溶剂中完全溶解，配成浸膏在醇-丙酮混合溶剂中的饱和溶液，静置，冷却至室温，过滤；滤液重复静置、过滤操作，直至没有白色固体物析出，滤液合并，蒸干，得到除蜡后茄尼醇浸膏；

(4)结晶和重结晶：除蜡后茄尼醇浸膏溶于回流中的甲醇或乙腈中，配成浸膏的饱和溶液，冷冻结晶，过滤得到固体结晶；再将固体结晶重复结晶一次，得到白色固体，干燥后，得到茄尼醇。

如步骤(1)所述的原料为粉碎好的马铃薯叶或粉碎好的烟叶、粉碎好的烟杆中的任意一种，也可以是其中两种或三种的混合物。

如步骤(1)所述的提取溶剂为乙醇、氯仿、乙酸乙酯、石油醚、正己烷或丙酮等。

如步骤(2)所述的有机溶剂为石油醚、环己烷、正己烷或芳香烃类溶剂，芳香烃类为苯、甲苯等；所述的碱为氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠或碳酸氢钠等；所述的相转移催化剂为苄基三甲基氯化铵、四甲基氯化铵、四丙基溴化铵或四丁基溴化铵等。

如步骤(2)所述的有机溶剂-碱水-相转移催化剂体系中水和有机溶剂的体积比为5∶1-1∶4，相转移催化剂和碱的质量比为0.5-5∶100，碱和浸膏的质量比为1-50∶100，浸膏和有机溶剂的比为1g∶20ml-120ml。

如步骤(3)所述的醇-丙酮混合溶剂，醇-丙酮混合溶剂中醇和丙酮的体积比为1∶5-10∶1，醇为甲醇或乙醇。

如步骤(4)所述的冷冻结晶的结晶温度为-18-0℃，结晶时间为12-48小时。

本发明制备方法生产的茄尼醇收率在92％以上、纯度在98％以上。本发明具有如下特点

1、皂化工艺采用相转移催化反应，反应条件温和，在保证反应速度的前提下，副反应少，茄尼醇收率高(92％以上)，工艺简单，运行成本低。

2、皂化采用的碱-水相可以重复利用，不需要经过加酸中和、除盐等过程，成本较低，减少废水排放。

3、不需要柱层析、膜过滤等高成本技术，纯度可以达到98％以上的含量，生产周期短，批量大，便于产业化。

具体实施方式

实施例1

取20g粉碎好的干燥烟叶，用乙酸乙酯50℃反复浸提直到乙酸乙酯相中检测不到茄尼醇为止，提取液合并蒸干，得浸膏2g；加入100ml环己烷，100ml水，0.02g氢氧化钠，0.001g四甲基氯化铵，充分搅拌，50℃水浴加热，直到有机相检测不到结合态茄尼醇为止，分离并蒸干环己烷相，加入体积比为1∶5的乙醇-丙酮混合溶液于50℃配成饱和的体系，回流10min，室温静置30分钟，过滤，滤液再静置，过滤，重复静置、过滤等操作，直到滤液中没有白色物质生成为止，蒸干滤液，得到除蜡后茄尼醇粗品，甲醇在回流状态溶解除蜡后的茄尼醇粗品，配成饱和溶液，在0℃结晶48小时，过滤得到的固体再用乙腈重结晶，干燥后得到98.9％的茄尼醇，总收率为94％。

实施例2

取30g粉碎好的干燥马铃薯叶，用乙醇30℃渗漉提取茄尼醇直至完全，提取液蒸干，得浸膏5g；加入100ml正己烷，25ml水，0.15g氢氧化钾，0.003g苄基三甲基氯化铵，充分搅拌，40℃水浴加热，直到有机相检测不到结合态茄尼醇为止，分离并蒸干正己烷相，加入体积比为1∶2的甲醇-丙酮混合溶液于55℃配成饱和的体系，回流10min，室温静置30分钟，过滤，滤液再静置，过滤，重复静置、过滤操作，直到滤液中没有白色物质生成为止，蒸干滤液，得到除蜡后茄尼醇粗品，乙腈在回流状态溶解除蜡后的茄尼醇粗品，配成饱和溶液，在-10℃结晶24小时，过滤得到的固体再用乙腈重结晶，干燥后得到98.7％的茄尼醇，总收率为92％。

实施例3

取30g粉碎好的干燥烟杆，用乙醇60℃反复超声提取茄尼醇直至完全，提取液蒸干，得浸膏1.0g；加入30ml苯，150ml水，0.2g碳酸钠，0.001g四甲基氯化铵，充分搅拌，60℃水浴加热，直到有机相检测不到结合态茄尼醇为止，分离并蒸干苯相，加入体积比为1∶1的乙醇-丙酮混合溶液于60℃配成饱和体系，回流10min，室温静置30分钟，过滤，滤液再静置，过滤，重复静置、过滤操作，直到滤液中没有白色物质生成为止，蒸干滤液，得到除蜡后茄尼醇粗品，甲醇在回流状态溶解除蜡后的茄尼醇粗品，配成饱和溶液，在-10℃结晶24小时，过滤得到的固体再用甲醇重结晶，干燥后得到98.0％的茄尼醇，总收率为95％。

实施例4

取20g粉碎好的干燥烟叶和马铃薯叶的混合物(1∶1，w/w)，用氯仿40℃反复浸提茄尼醇直至完全，提取液蒸干，得浸膏1.0g；加入120ml甲苯，50ml水，0.08g碳酸氢钠，0.0004g四丙基溴化铵，充分搅拌，80℃水浴加热，直到有机相检测不到结合态茄尼醇为止，分离并蒸干甲苯相，加入体积比为2∶1的甲醇-丙酮混合溶液于62℃配成饱和体系，回流10min，室温静置30分钟，过滤，滤液再静置，过滤，重复静置、过滤等操作，直到滤液中没有白色物质生成为止，蒸干滤液，得到除蜡后茄尼醇粗品，乙腈在回流状态溶解除蜡后的茄尼醇粗品，配成饱和溶液，在0℃结晶48小时，过滤得到的固体再用甲醇重结晶，干燥后得到99.1％的茄尼醇，总收率为94％。

实施例5

取20g粉碎好的干燥烟叶和烟杆的混合物(5∶1，w/w)，用正己烷50℃反复超声提取茄尼醇直至完全，提取液浓缩至150ml，加入50ml水，0.15g碳酸氢钠，0.007g四丁基溴化铵，充分搅拌，30℃水浴加热，直到有机相检测不到结合态茄尼醇为止，分离并蒸干正己烷相，加入体积比为3∶1的乙醇-丙酮混合溶液于70℃配成饱和体系，回流10min，室温静置30分钟，过滤，滤液再静置，过滤，重复静置、过滤等操作，直到滤液中没有白色物质生成为止，蒸干滤液，得到除蜡后茄尼醇粗品，甲醇在回流状态溶解除蜡后的茄尼醇粗品，配成饱和溶液，在-18℃结晶24小时，过滤得到的固体再用乙腈重结晶，干燥后得到99.6％的茄尼醇，总收率为94％。

实施例6

取30g粉碎好的干燥马铃薯叶和烟杆的混合物(3∶1，w/w)，用石油醚索氏提取80℃提取茄尼醇直至完全，提取液浓缩至100ml，加入100ml水，0.1g碳酸钠，0.005g四丙基溴化铵，充分搅拌，70℃水浴加热，直到有机相检测不到结合态茄尼醇为止，分离并蒸干石油醚相，加入体积比为4∶1的甲醇-丙酮混合溶液于65℃配成饱和体系，回流10min，室温静置30分钟，过滤，滤液再静置，过滤，重复静置、过滤操作，直到滤液中没有白色物质生成为止，蒸干滤液，得到除蜡后茄尼醇粗品，甲醇在回流状态溶解除蜡后的茄尼醇粗品，配成饱和溶液，在-18℃结晶24小时，过滤得到的固体再用甲醇重结晶，干燥后得到99.3％的茄尼醇，总收率为98％。

实施例7

取30g粉碎好的干燥烟杆和烟叶的混合物(5∶1，w/w)，用石油醚索氏提取(90℃)茄尼醇直至完全，提取液浓缩至80m，l加入160ml水，0.2g碳酸氢钠，0.008g四丁基溴化铵，充分搅拌，90℃水浴加热，直到有机相检测不到结合态茄尼醇为止，分离并蒸干石油醚相，加入体积比为5∶1的乙醇-丙酮混合溶液于75℃配成饱和体系，回流10min，室温静置30分钟，过滤，滤液再静置，过滤，重复静置、过滤等操作，直到滤液中没有白色物质生成为止，蒸干滤液，得到除蜡后茄尼醇粗品，乙腈在回流状态溶解除蜡后的茄尼醇粗品，配成饱和溶液，在-10℃结晶24小时，过滤得到的固体再用乙腈重结晶，干燥后得到98.3％的茄尼醇，总收率为97％。

实施例8

取20g粉碎好的干燥烟叶、马铃薯叶和烟杆的混合物(4∶1∶1，w/w/w)，用丙酮30℃渗漉提取茄尼醇直至完全，提取液蒸干，得浸膏2g；加入100ml环己烷，300ml水，1g碳酸钠，0.001g苄基三甲基氯化铵，充分搅拌，50℃水浴加热，直到有机相检测不到结合态茄尼醇为止，分离并蒸干环己烷相，加入体积比为2∶3的甲醇-丙酮混合溶液于60℃配成饱和体系，回流10min，室温静置30分钟，过滤，滤液再静置，过滤，重复静置、过滤等操作，直到滤液中没有白色物质生成为止，蒸干滤液，得到除蜡后茄尼醇粗品，甲醇在回流状态溶解除蜡后的茄尼醇粗品，配成饱和溶液，在-18℃结晶24小时，过滤得到的固体再用乙腈重结晶，干燥后得到98.2％的茄尼醇，总收率为99％。

Claims (2)

1、一种从马铃薯叶、烟叶和/或烟杆中提取茄尼醇的方法，其特征在于包括如下步骤：

(1)浸提：将粉碎好的马铃薯叶、烟叶或烟杆中的任意一种或几种原料，在提取温度为30-90℃用提取溶剂完全提取其中的茄尼醇，固液分离，提取液合并蒸干，得茄尼醇浸膏；

(2)皂化：茄尼醇浸膏在有机溶剂-碱水-相转移催化剂体系中，充分搅拌，控制温度在30-90℃条件下进行相转移催化皂化反应，待反应完全后，静置到分层，水相和有机相分离，有机相蒸干，得到皂化后茄尼醇浸膏；

(3)除蜡：皂化后茄尼醇浸膏于50-75℃在醇-丙酮混合溶剂中完全溶解，配成浸膏在醇-丙酮混合溶剂中的饱和溶液，静置，冷却，过滤；滤液重复静置、过滤操作，直至没有白色固体物析出，滤液合并，蒸干，得到除蜡后茄尼醇浸膏；

(4)结晶和重结晶：除蜡后茄尼醇浸膏溶于回流中的甲醇或乙腈中，配成浸膏的饱和溶液，冷冻结晶，过滤得到固体结晶；再将固体结晶重复结晶一次，得到白色固体，干燥后，得到纯度在98％以上的茄尼醇；

所述的提取溶剂为乙醇、氯仿、乙酸乙酯、石油醚、正己烷或丙酮；

所述的有机溶剂为石油醚、环己烷、正己烷、苯或甲苯；

所述的相转移催化剂为苄基三甲基氯化铵、四甲基氯化铵、四丙基溴化铵或四丁基溴化铵；

所述的醇-丙酮混合溶剂中醇和丙酮的体积比为1∶5-10∶1，醇为甲醇或乙醇；

所述的碱为氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠或碳酸氢钠；

所述的有机溶剂-碱水-相转移催化剂体系中水和有机溶剂的体积比为5∶1-1∶4，相转移催化剂和碱的质量比为0.5-5∶100，碱和浸膏的质量比为1-50∶100，浸膏和有机溶剂的比为1g∶20ml-120ml。

2、如权利要求1所述的一种从马铃薯叶、烟叶和/或烟杆中提取茄尼醇的方法，其特征在于所述的冷冻结晶是指结晶温度为-18-0℃，结晶时间为12-48小时。