CN101365711A - 纯化鹅去氧胆酸的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种纯化鹅去氧胆酸(3α，7α－二羟基－5β－胆酸)的方法。尤其，本发明涉及一种以高产率和高纯度、由低等级的鹅去氧胆酸混合物纯化鹅去氧胆酸的方法。
Description
技术领域
本发明涉及一种纯化鹅去氧胆酸(3α，7α-二羟基-5β-胆酸)的方法。尤其，本发明涉及一种以高产率和高纯度、由猪胆汁固体中含有的低等级鹅去氧胆酸混合物纯化鹅去氧胆酸的方法。
背景技术
鹅去氧胆酸通常含在牛、猪、熊或家禽，例如鸡或鹅的胆汁中，也含在人的胆汁中。鹅去氧胆酸是制备熊去氧胆酸的原料，熊去氧胆酸能够有效缓解胆汁系统的疾病、高脂血症、胆石病和慢性肝病，本领域已知的制备熊去氧胆酸的常用方法如下所示。
制备鹅去氧胆酸的常用方法包括步骤：用甲基酯化胆酸(3α，7α，12α-三羟基胆酸)；用无水乙酸对3α和7α位上的羟基进行乙酰化作用以对其进行保护；使用铬酸将12α位上的羟基氧化为羰基，然后通过Wolff-kichner还原反应除去羰基；水解所得产物并脱保护以得到鹅去氧胆酸。上述方法需要将反应维持在高于200℃的温度下，而且原料的供应可能由于牛海绵状脑病等而被中断。
家禽的胆汁中含有鹅去氧胆酸、石胆酸和少量的胆酸。因此，从家禽制备鹅去氧胆酸的方法是本领域公知的，但是由于原料供应减少和产率低的原因这种方法在经济上并不可行[参见，Windhaus等人，IPhysiol.Chem.，140，177～185(1924)]。
美国专利No.4,186,143公开了一种从来自天然猪胆汁的鹅去氧胆酸混合物完全分离和纯化鹅去氧胆酸的方法。该方法包括以下主要步骤：通过胆汁的皂化作用而预处理除去3α-羟基-6-氧代-5β-胆酸；胆汁酸的酯化；胆汁酸酯的乙酰化；使用非极性有机溶剂除去中间产物；对式I的乙酰化的酯进行结晶；脱保护；和利用在有机溶剂中的结晶来制备式I化合物。但是，该专利没有描述用于式I的乙酰化酯的HPLC内容物，而且由于特有的旋光性为[α]D 25+13.8°(c＝1，CHCl3)，熔点为119～121℃[STD：[α]D 25+15.2°(c＝1，CHCl3)，熔点127～129℃]，因此终产物的纯度非常低。而且，经结晶纯化终产物需要非常长的时间(即，16-48小时)，并且整个过程有八个(8)步骤之复杂。因此，当使用上述方法纯化式I化合物时，终产物的产物变低，反应时间长达12天。因此，该方法经济上不可行。
尤其，当上述方法用于本发明中所用的含有35～55wt％鹅去氧胆酸的猪胆汁固体时，搅拌过滤是困难的，因为所需的化合物与杂质一起沉淀和凝结。
为了克服上述问题，本发明的目的是提供一种以高纯度和高产率纯化式I和II化合物的方法，同时还缩短整个方法所需的时间。
发明内容
本发明提供一种纯化式I化合物的方法，
[式I]
该方法包括下述步骤：预处理猪胆汁；胆汁酸的酯化；胆汁酸酯的乙酰化；使用非极性有机溶剂除去中间产物；乙酰化胆汁酸酯的结晶；和脱保护；其中该方法的特征在于
1)作为预处理步骤，将含有35～55wt％鹅去氧胆酸的猪胆汁固体溶解在含有盐的有机溶剂中；
2)作为结晶步骤，在15～25℃的温度范围内，使从预处理步骤获得的产物在C1-4醇中进行结晶；和
3)作为脱保护步骤，通过加入碱使从结晶步骤获得的产物脱保护，并通过加入酸使脱保护的产物在水存在下结晶。
发明详述
在本说明书中，措词“猪胆汁固体”代表来自猪胆汁的固体，其含有式I～IV的鹅去氧胆酸的混合物。
[式I]
其中，式I化合物代表鹅去氧胆酸(3α，7α-二羟基-5β-胆酸，CDCA)；式II化合物代表猪去氧胆酸(3α，6α-二羟基-5β-胆酸，HDCA)；式III化合物代表猪胆酸(3α，6α，7α-三羟基-5β-胆酸，HCA)；和式IV化合物代表3α-羟基-6-氧代-5β-胆酸(keto)。
下文中将举例详细说明根据本发明的纯化鹅去氧胆酸的每个步骤。
步骤1：猪胆汁固体的预处理
为了在纯化步骤中使用含有35～55wt％鹅去氧胆酸的猪胆汁固体，搅拌所有的猪胆汁固体并在回流下将其溶解在有机溶剂中。然后，将混合物冷却至室温，再搅拌1～2小时。之后使用滤纸，优选滤纸和硅藻土从混合物中除去不溶的物质。减压除去有机溶剂得到剩余物(例如，CDCA、HDCA、HCA和keto)，将其用在下一步骤中。可以任意选择该步骤中使用的盐，只要其不影响反应物中的化合物。优选，该盐为选自氯化钠、无水硫酸镁(MgSO4)和无水硫酸钠中的至少一种，更优选氯化钠。基于有机溶剂的量，该步骤中所用的盐的量优选为5～10wt％。如果盐的量小于5wt％，则不能充分除去猪胆汁固体中的水和不溶性物质(例如脂肪酸等)，其使过滤发生困难并且降低产率和酯化反应的速度。如果盐的量大于10wt％，则过量的盐残留成为杂质，使纯化发生困难。优选可以从能溶解猪胆汁固体中的鹅去氧胆酸并且没有不利影响的溶剂中任意选择有机溶剂。更优选，溶剂为乙酸乙酯或丙酮。
步骤2：鹅去氧胆酸的酯化
向前面步骤所获得的剩余物鹅去氧胆酸混合物中加入醇，之后回流搅拌溶液直至剩余物完全溶解。然后将溶液冷却至0～5℃。将酸催化剂加入到溶液中，在室温下搅拌溶液直至鹅去氧胆酸混合物的酯化反应进行完全。当反应完全时，加入碱中和溶液，随后进行过滤。用醇洗涤滤出的物质并减压浓缩，得到剩余物鹅去氧胆酸酯混合物(例如，CDCA-Me、HDCA-Me、HCA-Me和keto-Me)。对于用在该步骤中的醇没有特别限制，但是为了容易进行酯化反应优选具有1～4个碳原子的低级醇，更优选甲醇。该步骤中使用的酸催化剂优选为硫酸或者对甲苯磺酸(PTSA)，碱为碳酸氢钠、碳酸钠或碳酸钾。
步骤3：鹅去氧胆酸酯的乙酰化
在回流下向前面步骤中获得的剩余物中加入无水乙酸和弱碱，使鹅去氧胆酸酯混合物中的所有羟基发生乙酰化作用。当反应完全时，在回流搅拌下向反应溶液中加入甲苯。然后减压浓缩反应溶液以除去无水乙酸、乙酸和反应后剩余的碱，从而获得剩余物乙酰化鹅去氧胆酸酯混合物(例如，CDCA-diAc-Me、HDCA-diAc-Me、HCA-triAc-Me和keto-Ac-Me)。该步骤中使用的弱碱优选为无水乙酸钠或吡啶，更优选无水乙酸钠。
步骤4：式III和IV中间产物的除去
将非极性溶剂加入到剩余物中。回流搅拌混合物直至剩余物溶解并冷却至室温。将溶剂的温度保持在20～25℃，使式III和IV的中间产物和一部分式II的中间产物(例如，HCA-triAc-Me、keto-Ac-Me和部分HDCA-diAc-Me)结晶并将其过滤除去。用非极性溶剂额外洗涤滤过的物质，之后减压浓缩过滤和洗涤的溶液并真空干燥。该步骤中使用的非极性溶剂优选为己烷、庚烷、辛烷、异辛烷等，更优选己烷或庚烷。
步骤5：乙酰化式I化合物的酯的制备
为了制备式V的鹅去氧胆酸-二乙酸酯-甲酯(CDCA-diAc-Me)，其为制备式I化合物的中间产物，将醇溶剂加入到从前面步骤获得的产物中，之后将混合物在15℃～25℃，优选20℃～25℃下放置2～3小时以使式V化合物结晶。如果温度低于15℃，则由于式V化合物发生凝结而使搅拌和过滤发生困难，而如果温度高于25℃，则结晶作用不充分。当式V化合物发生结晶时，使用过滤从溶剂中除去式II的中间产物。用醇溶剂洗涤如此过滤出的物质，并真空干燥以获得粗产物式V的鹅去氧胆酸-二乙酸酯-甲酯。为了以高纯度，优选99％或更高含量地纯化式V化合物，优选加入醇溶剂并将混合物在0℃～15℃，优选0℃～5℃下放置2～3小时。如果温度低于0℃，则式V化合物的含量降低，而如果温度高于15℃，即使进行重结晶式V化合物的含量仍降低。考虑到式V化合物的含量，结晶所用的醇溶剂优选为具有1～4个碳原子的直链或支链低级醇，更优选乙醇、甲醇或异丙醇，最优选甲醇。结晶所用的醇的量为剩余物量的0.5～3倍，优选1.0～2.0倍。如果该量低于0.5倍，则由于晶体彼此凝结而难以过滤。如果该量高于3倍，则式V化合物的含量不受该量的影响。
步骤6：鹅去氧胆酸的脱保护和结晶
在碱存在下对在前面步骤中获得的式I化合物的中间产物-式V化合物进行脱保护，并在酸性条件下将反应的pH调节至4或更低，优选2～3，以形成式I的鹅去氧胆酸。同时，在水存在下使反应溶液保持在35～45℃，优选35～40℃，以使式I化合物结晶。过滤反应溶液、用水洗涤并真空干燥以完全精制鹅去氧胆酸。对用于脱保护的碱没有特别地限制，但是为了后处理步骤而优选氢氧化钠或氢氧化钾。如果pH大于4，则不形成晶体，如果pH小于2，则由于过量的酸而使终产物的纯度降低。如果在水中的结晶温度低于35℃，则式I化合物的纯度降低，而如果温度高于45℃，则由于来自式I化合物的晶体彼此凝结而难以过滤。对用于中和反应溶液的酸没有特别限制，但是为了后处理步骤而优选盐酸或硫酸。由于来自前面步骤的剩余物含有99％或更多的式V化合物，由于杂质含量低，因而无需使用有机溶剂进行附加的结晶作用就可以完全精制式I化合物。含有根据本发明的、从水中结晶的式I化合物的产物适合于工业制备方法，因为与在有机溶剂中结晶的式I化合物相比，其熔点高出约20℃，并且具有更小的体积。
下列实施例将更详细地阐释本发明。但是，应该理解下列实施例的意图是说明本发明，并不以任何方式限制本发明的范围。
分析方法
使用HPLC来确定每个步骤分离出来的中间产物，试验条件如下：
柱：Capcell pak UG120 C18(4.6 X 250mm，Shiseido)
流动相：乙腈/水(85:15)
检测器：紫外分光计(210nm)
流速：1.0ml/min
注入：20μl
实施例
步骤1：猪胆汁固体的预处理
将600g含有35～40wt％鹅去氧胆酸的猪胆汁固体和240g氯化钠在2400ml乙酸乙酯中搅拌回流1小时，以溶解所有的猪胆汁固体。然后，将混合物冷却至20～25℃，搅拌1小时并用硅藻土过滤，用240ml乙酸乙酯洗涤如此过滤的物质。减压浓缩过滤出的物质以除去有机溶剂，从而获得剩余物鹅去氧胆酸混合物(CDCA、HDCA、HCA和keto)。
步骤2：鹅去氧胆酸的酯化
向得自前面步骤的剩余物中加入1500ml甲醇，回流搅拌混合溶液30分钟直至剩余物完全溶解。将溶液冷却至0～10℃，在搅拌下将19.5ml硫酸加入到溶液中，之后通过在20～25℃下搅拌2小时而使鹅去氧胆酸混合物的酯化反应进行完全。当酯化反应完成后，用53.9g碳酸氢钠中和溶液，之后过滤。用600ml甲醇洗涤如此过滤的物质，并减压浓缩而获得534g剩余物鹅去氧胆酸酯混合物(CDCA-Me、HDCA-Me、HCA-Me和keto-Me)。
步骤3：鹅去氧胆酸酯的乙酰化
向534g得自前面步骤的鹅去氧胆酸酯混合物中加入80g无水乙酸钠和800ml无水乙酸。在120～140℃下回流混合溶液5小时，之后立即减压浓缩。向反应溶液中加入100ml甲苯，回流搅拌15分钟并减压浓缩以彻底除去无水乙酸和乙酸，从而获得剩余物乙酰化鹅去氧胆酸酯混合物(CDCA-diAc-Me、HDCA-diAc-Me、HCA-triAc-Me和keto-Ac-Me)。剩余物的HPLC结果(RT)：HCA-triAc-Me(8.76min)、keto-Ac-Me(9.05min)、CDCA-diAc-Me(12.21min)和HDCA-diAc-Me(12.81min)。
步骤4：式III和IV中间产物的除去
向得自前面步骤的剩余物中加入非极性溶剂(2670ml己烷)，之后将混合溶液搅拌回流30分钟。然后，将己烷溶剂冷却至25～35℃，搅拌3小时，随后过滤。用534ml己烷额外洗涤如此过滤的物质(HCA-triAc-Me和keto-Ac-Me)，并减压浓缩经过滤和洗涤的溶液，从而获得剩余物式I和II的中间产物(CDCA-diAc-Me、HDCA-diAc-Me)。剩余物的HPLC结果(RT)：CDCA-diAc-Me(12.21min)和HDCA-diAc-Me(12.81min)。
步骤5：鹅去氧胆酸-二乙酸酯-甲酯的制备
向得自前面步骤的剩余物中加入801ml甲醇，并将混合溶液搅拌回流30分钟，冷却至20～25℃，再搅拌2小时，之后过滤。用267ml甲醇洗涤过滤出的物质(CDCA-diAc-Me)，在60℃下真空干燥获得95～98％含量的粗产物。然后，向粗产物中加入288ml甲醇，并在0～5℃下重结晶2小时，以获得99％含量的鹅去氧胆酸-二乙酸酯。产率为143g(113.8g+29.2g母液)。m.p.：128～129℃。剩余物的HPLC结果(RT)：CDCA-diAc-Me(12.21min)。
步骤6：鹅去氧胆酸的脱保护和结晶
向1425ml水中加入143g鹅去氧胆酸-二乙酸酯-酯和171g氢氧化钠，之后将溶液搅拌回流4小时。使用342ml盐酸将溶液的pH调节至2～3。之后在35～45℃下搅拌溶液1小时，然后过滤。用142ml水洗涤过滤出的物质并在70℃下真空干燥得到113.8g纯鹅去氧胆酸。m.p.：160～161℃，[α]D 25+13.0°(c＝1，CHCl3)。
对比例
步骤1：胆汁的预处理
将150g浓缩的猪胆汁溶解在1000ml热水中。然后加入100g氢氧化钠，搅拌回流溶液20小时。将该溶液冷却至25℃。向溶液中加入1500ml水，使溶液保持冷却1天。将10g硅藻土加入到反应溶液中，然后搅拌并过滤以除去沉淀的、式IV的3α-羟基-6-氧代胆酸钠。使用浓硫酸将滤出液的pH调节至8，之后加入5g连二亚硫酸钠，然后搅拌15分钟。随后将400ml乙酸乙酯加入到溶液中，再使用稀释的硫酸将pH调节至5。将溶液搅拌30分钟，通过层分离而从中除去水层。向有机层中加入7g硅藻土和7g活性炭，然后搅拌30分钟并过滤。用50ml乙酸乙酯洗涤如此过滤出的物质，并减压浓缩。
步骤2：胆汁酸的酯化
将得自前面步骤的剩余物溶解在300ml甲醇中。将4.0ml浓硫酸加入到溶液中，在室温下搅拌1天。之后用碳酸氢钠(pH 7)中和溶液、过滤，然后减压浓缩。
步骤3：式II的甲酯的除去
将得自前面步骤的剩余物溶解在320ml热苯中，将混合溶液浓缩至225ml并保持低温1天。然后过滤溶液；用苯洗涤如此过滤出的物质(式II的甲酯苯加合物)，减压浓缩苯-过滤和洗涤的溶液。
步骤4：胆汁酸酯的乙酰化
向得自前面步骤的剩余物中加入75ml无水乙酸和7.5g无水乙酸钠，之后将混合溶液搅拌回流5小时。通过蒸馏无水乙酸、加入35ml甲醇，之后搅拌回流15分钟，随后减压蒸馏而除去剩余的无水乙酸。
步骤5：式III的乙酰化酯的除去
在200ml己烷溶剂中回流得自前面步骤的剩余物，在20℃下将溶液贮存1天；并过滤。用己烷洗涤如此过滤出的物质(HDCA-triAc-Me的粗晶体)，并减压蒸馏经过滤和洗涤的溶液。
步骤6：式V化合物的分离
将得自前面步骤的剩余物溶解在46ml热乙醇中，之后保持冷却1天。过滤该溶液，用27ml冷乙醇洗涤如此过滤出的物质，并在60℃下真空干燥。使用乙醇对21.5g式V的化合物进行3次重结晶，以获得18.5g产物。m.p.119～121℃；[α]D 25+10.4°(c＝1，二氧杂环己烷)；[α]D 25+13.8°(c＝1，CHCl3)。
步骤7：皂化和中和
向185ml水中加入18.5g鹅去氧胆酸-二乙酸酯-甲酯和18.5g氢氧化钠，之后将混合溶液搅拌回流14小时，然后使用浓硫酸将溶液的pH调节至4.5。
步骤8：式I化合物的制备
使用乙酸乙酯萃取反应溶液，从中弃去水层。用6％的盐水洗涤溶液中的乙酸乙酯层，并将溶液蒸馏至约90ml。冷却该溶液，加入90ml己烷，之后保持冷却1天并过滤。用20ml己烷洗涤如此过滤出的物质，并在60℃下真空干燥以制备12.7g鹅去氧胆酸。m.p.142～145℃；[α]D 25+13.0°(c＝1，CHCl3)。
工业实用性
本发明可以从猪胆汁固体中高产率和高纯度地纯化式I的鹅去氧胆酸。而且，本发明由于缩短纯化时间而适合用于工业纯化。
Claims (8)
1.一种纯化式I化合物的方法，
[式I]
该方法包括以下步骤：猪胆汁的预处理；胆汁酸的酯化；胆汁酸酯的乙酰化；使用非极性有机溶剂除去中间产物；乙酰化胆汁酸酯的结晶；和脱保护；其中该方法的特征在于：
1)作为预处理步骤，将含有35～55wt％鹅去氧胆酸的猪胆汁固体溶解在含有盐的有机溶剂中；
2)作为结晶步骤，在15～25℃的温度范围内，使从预处理步骤获得的产物在C1-4醇中进行结晶；和
3)作为脱保护步骤，通过加入碱使从结晶步骤获得的产物脱保护，并通过加入酸使脱保护的产物在水存在下结晶。
2.根据权利要求1的方法，其中用在预处理步骤中的盐为选自下列的至少一种盐：氯化钠、无水硫酸镁和无水硫酸钠。
3.根据权利要求2的方法，其中基于有机溶剂的总重量计，盐的量为5～10wt％。
4.根据权利要求1的方法，其进一步包括在结晶步骤之后于0～15℃的温度范围内在C1-4醇中进行重结晶，其中该重结晶产物含有99％或更多的式V化合物
5.根据权利要求1的方法，其中结晶步骤在20～25℃的温度范围内进行。
6.根据权利要求1的方法，其中结晶步骤中所用的醇的量为从中间产物除去步骤获得的剩余物的量的0.5～3倍。
7.根据权利要求1的方法，其中脱保护步骤的pH为4或更小。
8.根据权利要求1的方法，其中在水存在下的结晶于35～45℃的温度范围内进行。
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