CN101440081B - 一种从混合生育酚中分离D-α-生育酚的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种从混合生育酚中分离D-α-生育酚的方法，该方法以离子液体或者由离子液体与极性溶剂组成的二元混合溶剂为萃取剂，采用分馏萃取法高效地从含有D-α-生育酚、D-β-生育酚、D-γ-生育酚和D-δ-生育酚的混合生育酚中分离D-α-生育酚。该方法具有分离效率高、溶剂消耗少、生产成本低、安全环保、易于工业化生产等优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种从混合生育酚中分离D-α-生育酚的方法，具体涉及一种以离子液体或离子液体与极性溶剂组成的复合溶剂为介质从混合生育酚中选择性分离D-α-生育酚的方法，属于化学工程技术领域。
背景技术
天然维生素E(Natural Vitamin E)，是一种常用药品及保健品，目前已成为国际市场上用途广泛、产销量很大的重要维生素品种，与维生素C、维生素A一起成为维生素系列的三大支柱产品。天然维生素E是一种混合物，主要由从母育酚(Tocol)衍生而来的四种生育酚同系物组成，包括：D-α-生育酚、D-β-生育酚、D-γ-生育酚和D-δ-生育酚，它们都带有饱和的C16侧链，仅在苯环上甲基的数目和位置上存在着差异。虽然它们的结构极其相似，但生物活性却不相同，其中：D-α-生育酚(活性为100)＞D-β-生育酚(活性为10～50)＞D-γ-生育酚(活性为10)＞D-δ-生育酚(活性为1)。因此，生育酚中最具生物活性的是D-α-生育酚。D-α-生育酚作为药品和保健品，可预防动脉硬化、脑溢血、糖尿病、心脏病以及肝脏疾病等；它还是天然的抗氧化剂，广泛地应用于油脂、食品、化妆品及饲料等行业。
D-α-生育酚的制备一般以大豆馏出物等为原料，通过提取得到含有各种同系物的混合生育酚。然而提取得到的混合生育酚中，D-α-生育酚占总生育酚的比例非常低(通常≤10％)，因此必须经过适当的处理，才能得到高纯度的D-α-生育酚。目前从混合生育酚中获得高纯度D-α-生育酚主要有两类方法，一是化学转型法，二是吸附分离法。
专利US 2486539、US 2486542、EP 0159018、US 4239691、EP 0178400、特开昭60-237085均采用转型反应将D-β-生育酚、D-γ-生育酚和D-δ-生育酚转化成D-α-生育酚，得到高纯度的D-α-生育酚，但由于在生产过程中存在化学反应，降低了D-α-生育酚产品的比旋光度，部分破坏了D-α-生育酚原有的生理活性和天然属性，只能称之为“半天然”生育酚。
美国专利US 3122565、US 3402183、US 2005/131240均采用离子交换树脂分离生育酚，得到了高纯度的D-α-生育酚、D-γ-生育酚和D-δ-生育酚，由于各个生育酚同系物结构差异很小，需消耗大量的树脂和溶剂，分离成本太高，无法实现工业化；美国专利US 4480108、US 4602098、US 4607111等根据D-α-生育酚、D-β-生育酚、D-γ-生育酚和D-δ-生育酚的酯类衍生物进行脱酰反应的难易程度不同，采用脱酰反应与色谱分离或蒸馏过程相结合，实现各个生育酚同系物的分离。这类方法并不是直接以生育酚作为分离原料，而且过程较为复杂，因此也不易于工业应用。
离子液体是一类新型的绿色溶剂。与传统溶剂相比，离子液体具有以下一些独特性质：(1)几乎没有蒸汽压，不挥发、不可燃，因而有助于工艺安全、环保；(2)热稳定性和化学稳定性良好；(3)结构和功能可调，可通过设计离子液体的阴、阳离子部分以达到某种特定的功能特性；(4)具备多种分子间相互作用方式，可兼具π-π、偶极、氢键等多种分子作用并易于调节。
发明内容
萃取分离作为一种低成本、易于工业化的分离技术，其核心在于萃取剂的选择。在目前的混合生育酚分离制备D-α-生育酚的技术中，之所以没有适合的萃取分离方法，原因在于传统的有机溶剂难以具备对各个生育酚同系物的选择性萃取能力。本发明发现离子液体这一新型分离介质，由于其具有多重分子间作用力且性质可控，对生育酚同系物具有很高的选择性分离能力，可用于混合生育酚的萃取分离。
本发明提供了一种从混合生育酚中分离得到D-α-生育酚的方法，该方法以离子液体或由离子液体与极性溶剂组成的复合溶剂为萃取剂，通过多级分馏萃取，得到D-α-生育酚。
一种从混合生育酚中分离D-α-生育酚的方法，将原料混合生育酚溶于有机溶剂，配制成原料液，以离子液体或由离子液体与极性溶剂组成的二元混合溶剂为萃取剂，以与原料液中相同的有机溶剂为洗涤剂，进行分馏萃取，得到萃余液，收集萃余液，通过水洗、真空浓缩得到D-α-生育酚。
所述原料混合生育酚主要由D-α-生育酚、D-β-生育酚、D-γ-生育酚和D-δ-生育酚组成，其中D-α-生育酚、D-β-生育酚、D-γ-生育酚和D-δ-生育酚的总含量≥40％(重量百分比)。
D-α-生育酚产品的纯度与原料中生育酚的总含量有关，当原料中D-α-生育酚、D-β-生育酚、D-γ-生育酚和D-δ-生育酚的总含量为40～90％(重量百分比)时，产品中D-α-生育酚的纯度在75％以上；当所述原料生育酚中D-α-生育酚、D-β-生育酚、D-γ-生育酚和D-δ-生育酚的总含量大于90％(重量百分比)时，产品中D-α-生育酚的纯度在95％(重量百分比)以上。
原料液中D-α-生育酚、D-β-生育酚、D-γ-生育酚和D-δ-生育酚的总浓度为0.5～100克/升。浓度过高会降低分配比和选择性，浓度过低则会降低生产能力。
所述离子液体由阳离子M+和阴离子N-两部分组成，其中阳离子M+为具有取代基的咪唑阳离子、具有取代基的吡啶阳离子、具有取代基的铵类阳离子中的一种；阳离子M+上的取代基团包括烷烃类、烯烃类、芳烃类等有机基团，取代数目可以为单取代、二取代、三取代等类型，多取代时不同位点上的取代基可以相同也可以不同；阴离子N-为氯离子(Cl-)、溴离子(Br-)、碘离子(I-)、氢氧根(OH-)、四氟硼酸根(BF4 -)、六氟磷酸根(PF6 -)、三氟甲磺酸根(CF3SO3 -)、三氟乙酸根(CF3COO-)、氨基酸根(RCH(NH2)-COO-，R为可变基团)中的一种。
二元混合溶剂中离子液体的摩尔分数为1～90％，极性溶剂为水、甲醇、乙腈、二甲基亚砜、二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮、碳酸丙烯酯、环丁砜、乙二醇中的一种。
在离子液体中添加极性溶剂不仅可以降低萃取剂的粘度，促进两相传递过程的进行，而且减少了离子液体的用量，降低了生产成本。
所述洗涤剂和原料溶剂选用同种有机溶剂，在对生育酚具有较好溶解能力的同时，能与萃取剂形成液液两相体系，可选用正己烷、正庚烷、正辛烷、乙酸乙酯、沸程为60～90℃石油醚、沸程为90～120℃的石油醚中的一种。如果选用不适合的有机溶剂作为原料溶剂和洗涤剂，既会导致生产能力下降，又会降低分离效率。
进行分馏萃取时，综合考虑产品质量、生产成本等因素，萃取剂、洗涤剂、原料液三者的流比优选为2～6∶1～5∶1～2。
分馏萃取的操作温度以20～50℃为宜。如果温度过低，原料液、萃取剂、洗涤剂的粘度都会变大，不利于生产操作；温度过高则会降低分配比和选择性。而且过低或过高的温度都需要由更大的能量消耗来实现，导致生产成本的增加。
分馏萃取过程分为萃取段和洗涤段，萃取剂从萃取段第一级进入分馏萃取体系，原料液从萃取段的最后一级进入分馏萃取体系，洗涤剂从洗涤段的第一级进入分馏萃取体系，在萃取段最后一级合并料液一起进入萃取段，萃取相和洗涤相进行多级逆流接触，从萃取段的第一级流出富集D-α-生育酚的萃余液，收集萃余液通过水洗、真空浓缩得到D-α-生育酚产品。从洗涤段的第一级流出富集D-β-生育酚、D-γ-生育酚和D-δ-生育酚的萃取液。
本发明的优点在于：
1.本发明采用分馏萃取技术，化工材料的消耗量少、产能高、成本低；
2.本发明中D-α-生育酚的回收率均在98％以上；
3.本发明采用离子液体或者含有离子液体的二元混合溶剂作为萃取剂，对结构相似的生育酚同系物具有较高的选择性分离能力，提高了对D-α-生育酚的分离效率；同时采用该类萃取剂不仅便于回收和利用，而且减少了对环境的污染，具有广阔的应用前景。
具体实施方式
实施例1
原料混合生育酚(其中D-α-生育酚、D-β-生育酚、D-γ-生育酚和D-δ-生育酚的总含量为98％)溶解在正己烷中，配制成D-α-生育酚、D-β-生育酚、D-γ-生育酚和D-δ-生育酚的总浓度为15.3克/升的原料液。以1-丁基-3-甲基咪唑三氟甲磺酸盐([bmim]CF3SO3)为萃取剂，以正己烷为洗涤剂，萃取剂、洗涤剂、原料液三者的流比为2∶1∶1.5，在35℃下进行分馏萃取，收集萃余液，经过水洗和真空浓缩后得到D-α-生育酚产品，其纯度为97％，收率为99％。
实施例2
混合原料生育酚(其中D-α-生育酚、D-β-生育酚、D-γ-生育酚和D-δ-生育酚的总含量为96％)溶解在正庚烷中，配制成D-α-生育酚、D-β-生育酚、D-γ-生育酚和D-δ-生育酚的总浓度为2.2克/升的原料液。以1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐([emim]BF4)-乙腈混合溶剂为萃取剂([emim]BF4摩尔分数90％)，以正庚烷为洗涤剂，萃取剂、洗涤剂、原料液三者的流比为2∶2∶1，在30℃下进行分馏萃取，收集萃余液，经过水洗和真空浓缩后得到D-α-生育酚产品，其纯度为97％，收率为98％。
实施例3
原料混合生育酚(其中D-α-生育酚、D-β-生育酚、D-γ-生育酚和D-δ-生育酚的总含量为97％)溶解在乙酸乙酯中，配制成D-α-生育酚、D-β-生育酚、D-γ-生育酚和D-δ-生育酚的总浓度为4.8克/升的原料液。以1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐([bmim]BF4)-二甲基甲酰胺混合溶剂为萃取剂([bmim]BF4摩尔分数80％)，以乙酸乙酯为洗涤剂，萃取剂、洗涤剂、原料液三者的流比为3∶2∶2，在20℃下进行分馏萃取，收集萃余液，经过水洗和真空浓缩后得到D-α-生育酚产品，其纯度为96％，收率为98％。
实施例4
原料混合生育酚(其中D-α-生育酚、D-β-生育酚、D-γ-生育酚和D-δ-生育酚的总含量为94％)溶解在沸程为(60～90)℃的石油醚中，配制成D-α-生育酚、D-β-生育酚、D-γ-生育酚和D-δ-生育酚的总浓度为100克/升的原料液。以氯化1-丁基-3-甲基咪唑([bmim]Cl)-二甲基亚砜混合溶剂为萃取剂([bmim]Cl摩尔分数1％)，以沸程为(60～90)℃的石油醚为洗涤剂，萃取剂、洗涤剂、原料液三者的流比为4∶2.5∶1.5，在35℃下进行分馏萃取，收集萃余液，经过水洗和真空浓缩后得到D-α-生育酚产品，其纯度为96％，收率为99％。
实施例5
原料混合生育酚(其中D-α-生育酚、D-β-生育酚、D-γ-生育酚和D-δ-生育酚的总含量为91％)溶解在正己烷中，配制成D-α-生育酚、D-β-生育酚、D-γ-生育酚和D-δ-生育酚的总浓度为72克/升的原料液。以氯化1-丙基-2，3-二甲基咪唑([pdmim]Cl)-甲醇混合溶剂为萃取剂([pdmim]Cl摩尔分数60％)，以正己烷为洗涤剂，萃取剂、洗涤剂、原料液三者的流比为2∶2∶1，在30℃下进行分馏萃取，收集萃余液，经过水洗和真空浓缩后得到D-α-生育酚产品，其纯度为95％，收率为99％。
实施例6
原料混合生育酚(其中D-α-生育酚、D-β-生育酚、D-γ-生育酚和D-δ-生育酚的总含量为80％)溶解在正己烷中，配制成D-α-生育酚、D-β-生育酚、D-γ-生育酚和D-δ-生育酚的总浓度为11克/升的原料液。以溴化丁基吡啶([bpy]Br)-乙二醇混合溶剂为萃取剂([bpy]Br摩尔分数10％)，以正己烷为洗涤剂，萃取剂、洗涤剂、原料液三者的流比为3∶2.5∶1，在40℃下进行分馏萃取，收集萃余液，经过水洗和真空浓缩后得到D-α-生育酚产品，其纯度为90％，收率为99％。
实施例7
原料混合生育酚(其中D-α-生育酚、D-β-生育酚、D-γ-生育酚和D-δ-生育酚的总含量为40％)溶解在沸程为(90～120)℃的石油醚中，配制成D-α-生育酚、D-β-生育酚、D-γ-生育酚和D-δ-生育酚的总浓度为0.5克/升的原料液。以四乙基氯化铵([N2222]C1)-水混合溶剂为萃取剂([N2222]Cl摩尔分数20％)，以沸程为(90～120)℃的石油醚为洗涤剂，萃取剂、洗涤剂、原料液三者的流比为6∶5∶1，在50℃下进行分馏萃取，收集萃余液，经过水洗和真空浓缩后得到D-α-生育酚产品，其纯度为75％，收率为98％。
实施例8
原料混合生育酚(其中D-α-生育酚、D-β-生育酚、D-γ-生育酚和D-δ-生育酚的总含量为68％)溶解在沸程为(60～90)℃的石油醚中，配制成D-α-生育酚、D-β-生育酚、D-γ-生育酚和D-δ-生育酚的总浓度为30克/升的原料液。以氢氧化1-丁基-3-甲基咪唑([bmim]OH)为萃取剂，以沸程为(60～90)℃的石油醚为洗涤剂，萃取剂、洗涤剂、原料液三者的流比为3∶3∶1，在25℃下进行分馏萃取，收集萃余液，经过水洗和真空浓缩后得到D-α-生育酚产品，其纯度为82％，收率为99％。
实施例9
原料混合生育酚(其中D-α-生育酚、D-β-生育酚、D-γ-生育酚和D-δ-生育酚的总含量为96％)溶解在正辛烷中，配制成D-α-生育酚、D-β-生育酚、D-γ-生育酚和D-δ-生育酚的总浓度为1.0克/升的原料液。以1-己基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐([hmim]PF6)为萃取剂，以正辛烷为洗涤剂，萃取剂、洗涤剂、原料液三者的流比为4∶3∶1，在30℃下进行分馏萃取，收集萃余液，经过水洗和真空浓缩后得到D-α-生育酚产品，其纯度为97％，收率为99％。
实施例10
原料混合生育酚(其中D-α-生育酚、D-β-生育酚、D-γ-生育酚和D-δ-生育酚的总含量为95％)溶解在正己烷中，配制成D-α-生育酚、D-β-生育酚、D-γ-生育酚和D-δ-生育酚的总浓度为50克/升的原料液。以1-乙基-3-甲基咪唑甘氨酸盐([emim]Gly)-二甲基甲酰胺混合溶剂为萃取剂([emim]Gly摩尔分数5％)，以正己烷为洗涤剂，萃取剂、洗涤剂、原料液三者的流比为3∶2∶1，在30℃下进行分馏萃取，收集萃余液，经过水洗和真空浓缩后得到D-α-生育酚产品，其纯度为98％，收率为99％。
实施例11
原料混合生育酚(其中D-α-生育酚、D-β-生育酚、D-γ-生育酚和D-δ-生育酚的总含量为75％)溶解在乙酸乙酯中，配制成D-α-生育酚、D-β-生育酚、D-γ-生育酚和D-δ-生育酚的总浓度为80克/升的原料液。以氯化1-烯丙基-3-甲基咪唑([Amim]Cl)-碳酸丙烯酯混合溶剂为萃取剂([Amim]Cl摩尔分数55％)，以乙酸乙酯为洗涤剂，萃取剂、洗涤剂、原料液三者的流比为5∶3∶2，在40℃下进行分馏萃取，收集萃余液，经过水洗和真空浓缩后得到D-α-生育酚产品，其纯度为85％，收率为99％。
Claims (5)
1.一种从混合生育酚中分离D-α-生育酚的方法，将原料混合生育酚溶于有机溶剂，配制成原料液，以离子液体或由离子液体与极性溶剂组成的二元混合溶剂为萃取剂，以与原料液中相同的有机溶剂为洗涤剂，进行分馏萃取，得到萃余液，通过水洗、真空浓缩得到D-α-生育酚；
所述离子液体由阳离子M+和阴离子N-两部分组成，其中阳离子M+为具有单个或多个取代基的咪唑阳离子、具有单个或多个取代基的吡啶阳离子、具有单个或多个取代基的铵类阳离子中的一种，所述的取代基为烷基、烯烃基或芳烃基；阴离子N-为氯离子、溴离子、碘离子、氢氧根、四氟硼酸根、六氟磷酸根、三氟甲磺酸根、三氟乙酸根、氨基酸根中的一种；
所述二元混合溶剂中离子液体的摩尔分数为1～90％，极性溶剂为水、甲醇、乙腈、二甲基亚砜、二甲基甲酰胺、碳酸丙烯酯、乙二醇中的一种；
所述有机溶剂为正己烷、正庚烷、正辛烷、乙酸乙酯、沸程为60～90℃石油醚、沸程为90～120℃的石油醚中的一种。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述原料混合生育酚中D-α-生育酚、D-β-生育酚、D-γ-生育酚和D-δ-生育酚的总的重量百分含量≥40％。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述原料液中D-α-生育酚、D-β-生育酚、D-γ-生育酚和D-δ-生育酚的总浓度为0.5～100克/升。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于：分馏萃取过程中，萃取剂、洗涤剂、原料液三者的流比为2～6∶1～5∶1～2。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于：分馏萃取的操作温度为20～50℃。
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