CN100584355C - 一种采用超临界co2萃取高纯度大黄游离蒽醌的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种采用超临界CO₂萃取高纯度大黄游离蒽醌的方法，包括将原料用有机溶剂浸取，得到的浸取液加入无机酸，水解其中的结合蒽醌，水解反应后用无机碱或盐中和过量的酸，得到水解浸取液；将水解浸取液连续通入萃取釜进行超临界二氧化碳萃取，萃取结束后进入分离釜；分离出二氧化碳循环使用，收集分离釜中排出的大黄游离蒽醌和有机溶剂，减压蒸除有机溶剂，得到大黄游离蒽醌粉末。本发明采用液体进料，有效地控制萃取釜中原料液的酸度，防止了设备腐蚀和安全隐患；同时，通过夹带剂泵液体进料不需要装、卸萃取釜，使得萃取过程可以连续进行，极大地节省了萃取时间，提高了单位时间的产量，有利于大规模的工业化生产。

Description

一种采用超临界CO2萃取高纯度大黄游离蒽醌的方法

技术领域

本发明涉及超临界二氧化碳萃取领域，尤其是采用超临界二氧化碳流体提取大黄粉，获得高纯度大黄游离蒽醌类物质的方法。

背景技术

大黄为蓼科植物掌叶大黄Rheum palmatum L.、唐古特大黄Rheumtanguticum Maxim.ex Balf.或药用大黄Rheum officinale Baill.的干燥根及根茎，是我国中药药方中使用最为广泛的中草药之一，其主要有效成分为大黄素、大黄酚、芦荟大黄素、大黄素甲醚和大黄酸等蒽醌类化合物及其糖苷。这些成分抗菌谱广，抗菌作用强，对多种细菌和致病性真菌有较强的抗菌作用。其中以大黄酸、大黄素、芦荟大黄素等游离苷元的抗菌作用最强。

一般采用溶剂萃取法提取大黄中的蒽醌类有效成分。如中国发明专利01134161.0中将大黄饮片按1∶4-8的浓乙醇混合，回流提取三次，制成浸膏，最终得到纯度为50％以上的大黄蒽醌产品；中国发明专利00125405.7中将生大黄碾成粗粉，加6-12倍的40-95％乙醇浸泡4-20h，加热回流提取三次，回流时间为0.5-2h，滤去药渣，合并提取液，按100g生药加0.5-50mL稀酸加入酸，在35-80℃下减压浓缩，最后得大黄蒽醌浸膏，其中游离蒽醌含量＞50％；中国发明专利99114211.x中采用酸水解后用碱中和，然后进阴离子大孔树脂，洗脱液蒸去醇后用酸水解即得大黄总游离蒽醌。但采用此类方法存在有机溶剂消耗量大，操作繁琐，生产成本相对较高，且大黄蒽醌的纯度不高的缺点。

本发明人前一发明专利申请CN 200610001899.4中首次采用超临界二氧化碳流体萃取的工艺提取酸水解后的大黄粉，获得了纯度高达98.5％的游离蒽醌产品。该工艺首先采用2-6mol·L^-1的浓酸水解结合蒽醌，用碳酸钙粉末中和过量的酸，然后在超临界二氧化碳萃取釜中萃取大黄粉中的蒽醌类物质。该工艺的缺点是在中和过量酸液时，碳酸钙与大黄粉末难以混匀导致大黄粉末局部酸性过高，在高温高压时会对不锈钢萃取釜造成严重腐蚀而缩短超临界流体萃取设备的寿命，并对生产带来潜在安全隐患。中国专利申请200610057160.5也将大黄粉经盐酸溶液处理后用乙醇浸润后，放入超临界二氧化碳萃取釜中萃取以获得游离蒽醌，该工艺盐酸不经中和直接进入萃取釜，对设备的腐蚀会更严重。另外，此类萃取方法需要将大黄粉末装入萃取釜，而超临界萃取釜体积有限，故使得单批次萃取产量较低；且装、卸料的辅助时间较长，限制了该工艺的工业化。

发明内容

本发明提供一种工艺简单，操作省时，产品得率和纯度高的超临界二氧化碳流体连续萃取大黄游离蒽醌的方法。

一种采用超临界CO₂萃取高纯度大黄游离蒽醌的方法，包括如下步骤：

(1)将粒度为40-200目的干燥的原料用有机溶剂浸取，得到含有大黄游离蒽醌和结合蒽醌(糖苷型)的浸取液，浸取温度为40～70℃，原料质量与有机溶剂体积比为1∶8(g∶mL)；

(2)收集步骤(1)中的浸取液，加入无机酸，水解其中的结合蒽醌，水解条件为pH＝1～3，温度50～80℃，时间1～3h，水解反应后用无机碱或盐中和过量的酸，调至pH值为6-8，得到水解浸取液；

(3)将水解浸取液连续通入萃取釜进行超临界二氧化碳萃取，萃取结束后进入分离釜，萃取压力15～35MPa，萃取温度35～60℃，水解浸取液进料流率为20～100mL·min^-1；

(4)调节分离釜的温度和压力，分离出二氧化碳循环使用，被萃取出的大黄游离蒽醌和有机溶剂从分离釜底部排出，分离压力4～6MPa，温度-15～0℃，二氧化碳平均流量为0.2～1L·min^-1；

(5)收集分离釜中排出的大黄游离蒽醌和有机溶剂，减压蒸除有机溶剂，得到大黄游离蒽醌粉末。

得到的大黄游离蒽醌粉末纯度大于99％，其得率大于2.6％，对应于大黄蒽醌的总收率可达92.5％。

步骤(1)中所述的原料是含有大黄素及其类似物的中药材。

所述的原料可以为大黄，如掌叶大黄、西宁大黄、唐古特大黄或药用大黄等。

所述的原料还可以为虎杖、芦荟、何首乌或决明子。

本发明方法的各项工艺参数主要针对的是提取对象大黄素的物理、化学性质，因此本发明方法同样适用于其他含有大黄素及其类似物的中药材。

所述的有机溶剂为甲醇、乙醇、丙酮或水中的一种或多种，其中优选乙醇，乙醇纯度99％以上效果更佳。

步骤(1)中所述的浸取采用带有夹套的渗漉床，浸取液流速0.5-3L·h^-1。

步骤(2)中所述的无机酸为硫酸、盐酸或磷酸，所述的无机碱或盐为氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙、碳酸钠或碳酸钙。

与常规的溶剂萃取方法相比，本发明具有工艺简单，操作省时，产品得率和纯度高等优点；与现有其他超临界萃取技术相比，本发明采用液体进料，有效地控制萃取釜中原料液的酸度，防止了设备腐蚀和安全隐患；同时，通过夹带剂泵液体进料不需要装、卸萃取釜，使得萃取过程可以连续进行，极大地节省了萃取时间，提高了单位时间的产量，有利于大规模的工业化生产。

附图说明

图1本发明超临界二氧化碳萃取方法装置流程图，图中

1二氧化碳钢瓶    2气体净化器    3夹带剂罐

4二氧化碳储罐    5转子流量计    6a升压柱塞泵

6b夹带剂泵       7混合器        8萃取釜

9分离釜          10流量计       11阀门

12阀门           13阀门         14阀门

具体实施方式

实施例1

参见附图1，超临界二氧化碳流体连续萃取大黄游离蒽醌时，首先用有机溶剂对原料粉末进行浸取获得大黄浸取液；然后用稀酸对浸取液中的结合蒽醌进行水解，并随后用碱进行中和。加热萃取釜8和分离釜9到设定温度，同时开启升压柱塞泵6a对萃取釜8加压至设定压力(此时关闭分离釜9前阀门11)。将经酸水解、碱中和处理好的大黄浸取液倒入夹带剂罐3，由夹带剂泵6b以一定的流量将其连续泵入萃取釜8。此时开启分离釜9前阀门11，控制循环二氧化碳的流量，使大黄蒽醌和有机溶剂以一定的速率自萃取釜8连续流入分离釜9。通过开启分离釜9底部阀门13可以收集大黄蒽醌和有机溶剂，二氧化碳则经过阀门14进行循环萃取。通过开启萃取釜8下部阀门12收集水溶性废液。

按照上述工艺流程，取80-100目大黄生药粉250克(大黄总蒽醌2.81g/100g大黄粉)，加入φ4×80cm的渗漉床中。用甲醇在40℃下进行渗漉浸取。甲醇用量2000mL，流速0.9L·h^-1，大约2h后结束浸取，收集甲醇浸取液1750mL；

在甲醇浸取液中加入20mL浓盐酸(36％，w/w)，混匀，在60℃下水解1.5小时，经检测大黄结合蒽醌完全转化为游离型。结束反应，在反应液中加入25克碳酸钙粉末，调反应液pH值为6.5。

调节超临界二氧化碳流体萃取设备的萃取釜温度为60℃，压力为30MPa，分离釜温度为-5℃，压力为4.0MPa，将水解液以20mL·min^-1的平均速率自夹带剂罐通过夹带剂泵泵入萃取釜，调节二氧化碳平均循环流量为0.2L·min^-1。萃取过程中间歇开启萃取釜和分离釜底部阀门以收集水溶性废液(来自萃取釜)和大黄游离蒽醌的甲醇溶液(来自分离釜)，约1.5h后结束萃取。共收集到1680mL大黄蒽醌的甲醇溶液产品，经减压旋蒸，得大黄游离蒽醌粉末6.5g。经HPLC检测其纯度为98.5％，其中大黄素、大黄酚、芦荟大黄素、大黄素甲醚和大黄酸的相对含量分别为：24.2％、38.1％、8.5％、19.1％、10.1％。对应的大黄蒽醌收率为91.5％。

实施例2

按照实施例1的工艺流程，取80-100目大黄生药粉250克(大黄总蒽醌2.81g/100g大黄粉)，加入φ4×80cm的渗漉床中。用乙醇在60℃下进行渗漉浸取。乙醇用量2000mL，流速1.2L·h^-1，大约1.67h后结束浸取，收集乙醇浸取液1770mL；

在乙醇浸取液中加入20mL浓盐酸(36％，w/w)，混匀，在70℃下水解2小时，经检测大黄结合蒽醌完全转化为游离型。结束反应，在反应液中加入25克碳酸钙粉末，调反应液pH值为6.6。

调节超临界二氧化碳流体萃取设备的萃取釜温度为50℃，压力为25MPa，分离釜温度为-15℃，压力为4.0MPa，将水解液以30mL·min^-1的平均速率自夹带剂罐通过夹带剂泵泵入萃取釜，调节二氧化碳平均循环流量为0.5l·min^-1。萃取过程中间歇开启萃取釜和分离釜底部阀门以收集水溶性废液(来自萃取釜)和大黄游离蒽醌的乙醇溶液(来自分离釜)，约1h后结束萃取。共收集到1700mL大黄蒽醌的甲醇溶液产品，经减压旋蒸，得大黄游离蒽醌粉末6.6g。经HPLC检测其纯度为98.5％，对应的大黄蒽醌收率为92.5％。

实施例3

按照实施例1的工艺流程，取80-100目大黄生药粉250克(大黄总蒽醌2.81g/100g大黄粉)，加入φ4×80cm的渗漉床中。用乙醇在40℃下进行渗漉浸取。乙醇用量2000mL，流速1.0L·h^-1，大约2h后结束浸取，收集乙醇浸取液1800mL；

在乙醇浸取液中加入20mL浓盐酸(36％，w/w)，混匀，在50℃下水解2小时，经检测大黄结合蒽醌完全转化为游离型。结束反应，在反应液中加入25克碳酸钙粉末，调反应液pH值为6.8。

调节超临界二氧化碳流体萃取设备的萃取釜温度为50℃，压力为15MPa，分离釜温度为-15℃，压力为4.0MPa，将水解液以100mL·min^-1的平均速率自夹带剂罐通过夹带剂泵泵入萃取釜，调节二氧化碳平均循环流量为1l·min^-1。萃取过程中间歇开启萃取釜和分离釜底部阀门以收集水溶性废液(来自萃取釜)和大黄游离蒽醌的乙醇溶液(来自分离釜)，约0.5h后结束萃取。共收集到1680mL大黄蒽醌的甲醇溶液产品，经减压旋蒸，得大黄游离蒽醌粉末6.4g。经HPLC检测其纯度为98.7％，对应的大黄蒽醌收率为90.2％。

Claims (4)

1、一种采用超临界CO₂萃取大黄游离蒽醌的方法，其特征在于包括如下步骤：

(1)将粒度为40-200目的干燥的原料用有机溶剂浸取，得到含有大黄游离蒽醌和结合蒽醌的浸取液，浸取温度为40～70℃，原料质量与有机溶剂体积比为1∶8；

(2)收集步骤(1)中的浸取液，加入无机酸，水解其中的结合蒽醌，水解条件为pH＝1～3，温度50～80℃，时间1～3h，水解反应后用无机碱或盐中和过量的酸，调至pH值为6-8，得到水解浸取液；

(3)将水解浸取液连续通入萃取釜进行超临界二氧化碳萃取，萃取结束后进入分离釜，萃取压力15～35MPa，萃取温度35～60℃，水解浸取液进料流率为20～100mL·min^-1；

(4)调节分离釜的温度和压力，分离出二氧化碳循环使用，被萃取出的大黄游离蒽醌和有机溶剂从分离釜底部排出，分离压力4～6MPa，温度-15～0℃，二氧化碳平均流量为0.2～1L·min^-1；

(5)收集分离釜中排出的大黄游离蒽醌和有机溶剂，减压蒸除有机溶剂，得到大黄游离蒽醌粉末；

其中，所述的原料为大黄，所述的有机溶剂为乙醇或甲醇。

2、如权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(1)中所述的浸取采用带有夹套的渗漉床，浸取液流速0.5-3L·h^-1。

3、如权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(2)中所述的无机酸为硫酸、盐酸或磷酸。

4、如权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(2)中所述的无机碱或盐为氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙、碳酸钠或碳酸钙。

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