CN101531563A - 化学络合定向分离纯化法制备高纯度的β-榄香烯原料药 - Google Patents

化学络合定向分离纯化法制备高纯度的β-榄香烯原料药 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种从低含量(1%以上)榄香烯原料制备高纯度β-榄香烯的方法,可以简化工艺操作步骤,提高从起始原料到高纯度β-榄香烯的生产效率,降低生产成本。本发明与现有技术相比主要不同点在于:将含量为1%以上的榄香烯原料在硅胶柱色谱的作用下,除去极性大的挥发油成分,再将剩余油相通过硝酸银络合萃取法或硝酸银键合的硅胶柱色谱方法去除极性小的杂质成分,最后经过减压蒸馏或精馏得到含量在95.0%~99.9%的β-榄香烯,该原料药不仅可以制成口服给药制剂:乳口服液和胶囊剂等;而且可以做成非肠道给药制剂:乳注射液、水针剂、透皮吸收剂、肺部喷雾制剂、以及栓剂等。本发明实验方法设计新颖;操作步骤简洁;收率明显提高;生产成本降低。

Description

化学络合定向分离纯化法制备高纯度的β-榄香烯原料药
技术领域:
本发明涉及一种化学络合定向分离纯化法制备高纯度的β-榄香烯原料药。
背景技术:
榄香烯是莪术油、香茅油中的分离出来的,现已被广泛的用于治疗癌症,最早应用的抗癌药物是用莪术油制成莪术油注射液,该注射液只能用局部瘤体给药的方式治疗子宫颈癌,其疗程较长、给药操作不便,而对于其它各种癌症则无法用此注射液进行有效治疗。为了解决莪术油注射液使用局限性的问题,人们从莪术油、香茅油中将具有固定配比成分的榄香烯分离出来,制成榄香烯注射液。该乳注射液除可局部瘤体给药、区域性给药外,还可静脉注射,可治疗子宫颈癌、脑瘤、消化道恶性肿瘤、恶性胸腔积液、恶性腹腔积液和白血病等多种癌症,临床应用范围较广。
榄香烯发挥抗肿瘤作用的主要有效成分是β-榄香烯,β-榄香烯的拉丁名为β-Elemenum、英文名为β-elemene、化学名为(1S,2S,4R)1-甲基-1-乙烯基2,4-二异丙烯基环己烷,结构式为:
Figure A200910010366D00041
分子量为204;其含量大小直接关系到治疗作用的好坏,因此人们都在寻求制备高纯度β-榄香烯的方法。专利号为93110091.7采用硅胶柱色谱对莪术油进行分离,得到药用榄香烯,其中总的榄香烯成分在85%以上,但这种标准远达不到目前榄香烯原料药的要求;专利号为200310121760.X采用两次精馏结合硅胶柱色谱的方法对含量为80%-92%β-榄香烯进行纯化,虽然得到了平均含量在98%~99.9%的β-榄香烯,但实验证明获得含量在98%~99.9%的β-榄香烯几率很小,因为此种方法中对β-榄香烯的同分异构体很难分离,此外该专利对原料来源讲的也很模糊;同样对榄香烯原料药其它方面的专利分析后可知:大部分专利文献是根据β-榄香烯的沸点不同,采用精馏柱分离,分离效率低,耗时长,操作条件很不稳定,并且得到的β-榄香烯一般为榄香烯同分异构体的混合物。
Ag是IB族元素,其价电子外层结构为4d105s1,它很容易失去电子而呈现+1价氧化态,Ag的离子半径为126pm。目前,对银离子与碳碳双键的成键,普遍采用Dewar-Chatt-Duncanson模型(DCD模型),该模型认为银离子与碳碳双键的成键作用中包含相互依赖的两个方面:其一,碳碳双键中不饱和电子与银离子的5s轨道形成一个σ配位键,这是双键到Ag+的键合;其二,Ag+反过来给出一对d电子到碳碳双键的π*反键轨道上,形成反馈π键,这是Ag+到双键的键合。Ag+络合萃取法是基于银离子与不饱和有机物碳碳双键络合反应的分离方法。在AgNO3水溶液中,银离子可与碳烯比小于等于6的、含不同类型碳碳双键且没有空间位阻的不饱和有机物在一定条件下进行络合反应。由于化学反应的专一性,这一方法选择性强,但适用范围小。本专利便是利用这一规律从挥发油中对β-榄香烯进行定向提取。
本专利是根据β-榄香烯中含有三个末端双键的结构特征,将β-榄香烯从其同分异构体的混合物中分离出来,继而采用真空蒸馏或精馏的方法将β-榄香烯中的银或银离子去除,从而有效的保证了β-榄香烯的纯度,这是本专利的一个重要特点。
发明内容:
本发明的目的是为了克服现有技术中所存在的高含量β-榄香烯原料来源局限、生产设备复杂且造价昂贵以及仪器设备提取稳定性差等问题,提供了一种以低含量β-榄香烯为起始原料,制备高纯度β-榄香烯原料药的新型方法。本发明重大突破在于从抗癌活性化合物β-榄香烯含有三个末端双键的结构特点出发,采用硝酸银水溶液络合萃取或硝酸银键合的硅胶柱色谱法从含有β-榄香烯的同分异构体混合物中将β-榄香烯有效单一的分离出来,实现了从低含量的β-榄香烯制备95.0%~99.9%高纯β-榄香烯,突破了传统提取纯化方法中仅从β-榄香烯沸点的角度来对其进行分离纯化的局限,实现了β-榄香烯与同分异构体的分离,同时此方法制备工艺简单,分离纯化重现性好,生产效率明显提高。
本发明的技术解决方案是:不同天然植物来源的含量在1%以上的β榄香烯原料通过硅胶柱色谱将极性大的部分除去,继而通过硝酸银络合萃取或硝酸银键合的硅胶柱色谱法除去其它极性小的同分异构体杂质;最终在真空蒸馏或精馏下得到含量在95.0%~99.9%的β-榄香烯产品。与以前方法比较,该方法原料来源广泛,仪器设备简单,操作步骤简洁且收率较高,生产效率明显提高。
化学络合定向分离纯化法制备高纯度的β-榄香烯原料药包括如下步骤:
a.以天然植物来源的含有1%以上的β-榄香烯为原料;
b.将以上原料经过硅胶柱色谱,除去极性大的部分,收集极性小的部分;
c.将b步骤所得极性小的部分用等体积浓度为1.0~4.0mol/L硝酸银的水溶液萃取三次,分液取下层水相,继续用等体积的正己烷萃取二至五次,优选萃取三次,将上层正己烷减压浓缩,得到无色油状液体;或将b步骤所得极性小的部分采用硝酸银键合的硅胶柱色谱进行分离,用极性小的溶剂进行洗脱,收集含有β-榄香烯的流份备用;
d..将c步骤所得β-榄香烯样品为原料,在高真空度条件下进行减压蒸馏或精馏,控制真空度为1~7mm Hg,塔釜温度为115℃~126℃,收集温度为63℃~80℃的馏分,得到含量在95.0%~99.9%的β-榄香烯。
本发明步骤a中所用的天然植物原料有莪术的块茎或块根,香茅草的叶片,一枝黄花的根茎叶花籽中的一种或几种等。
本发明步骤b中极性大的部分是指GC或HPLC检测条件下保留时间比β-榄香烯小的成分;极性小的成分是指保留时间比β-榄香烯大的成分和β-榄香烯。
步骤b中硅胶柱色谱所用的洗脱溶剂有石油醚(60~90℃),环己烷,乙醚等低极性的溶剂;硅胶柱色谱得到的极性小的成分需要经过GC或HPLC检测,确定比β-榄香烯保留时间小的杂质成分(即为极性大的成分)均除去,若这部分还有残余,应重复此步操作;
附图说明:
图1是本专利实施的工艺流程图,其中a是不同天然植物来源的含有1.0%以上的β-榄香烯原料;b是硅胶柱分离装置;c是硝酸银萃取装置;d是有机溶剂萃取装置;e是真空精馏装置;f是真空蒸馏装置;g是高纯终产品;h和i是有机溶剂回收装置;j是硝酸银键合的硅胶柱色谱分离装置;(1)是指采用真空精馏的方法;(2)是指采用真空蒸馏的方法;(1)与(2)两种平行的方法,采用两者其一均可达到要求。
具体实施方式:
实施例1:
a.采用水蒸气蒸馏从莪术块茎中提取出挥发油,其中β-榄香烯的含量为8.1%,取100g的该挥发油为原料;
b.将以上原料在-4℃的冰箱冷冻过滤后,剩余油相与100g的100~200目的硅胶拌样,采用湿法装柱,将拌好的样品上于1000g的200~300目硅胶柱上,用石油醚(60~90℃)洗脱,收集极性小的流份,采用GC或HPLC检测,发现极性大的成分基本除净,β-榄香烯含量为68.2%;
c.将b步骤所得68.2%的β-榄香烯用等体积浓度为1.0mol/L硝酸银的水溶液萃取三次,分液取下层水相,继续用等体积的正己烷萃取三次,将上层正己烷减压浓缩,得到无色油状液体;
d.将c步骤所得无色油状物为原料,采用高真空度油泵进行减压蒸馏,控制真空度为1~2mm Hg,塔釜温度为115℃~116℃,收集温度为63℃~64℃的馏分,得到含量在96.0%的β-榄香烯。
实施例2:
a、取爪哇香茅草的鲜叶为原料,将其通过水蒸气蒸馏得到爪哇挥发油,继续真空精馏后得到含量为16.5%的β-榄香烯,取800g为原料。
b、将以上原料与1500g的100~200目的硅胶拌样,采用湿法装柱,将拌好的样品上于15000g的200~300目硅胶柱上,用环己烷洗脱,收集极性小的流份,采用GC或HPLC检测,发现极性大的成分基本除净,β-榄香烯含量为70.5%。
c、将b步骤所得70.5%的β-榄香烯用等体积浓度为1.8mol/L硝酸银的水溶液萃取三次,分液取下层水相,继续用等体积的正己烷萃取三次,将上层正己烷减压浓缩,得到无色油状液体。
d.将c步骤所得无色油状物为原料,采用高真空度油泵进行减压蒸馏,控制真空度为4~5mm Hg,塔釜温度为120℃~121℃,收集温度为70℃~71℃的馏分,得到含量在95.8%的β-榄香烯。
实施例3:
a、取一枝黄花的鲜叶为原料,将其通过二氧化碳超临界流体萃取得到一枝黄花挥发油,其中β-榄香烯的含量为14.3%,继续精馏后得到含量为40.6%的β-榄香烯,取500g为原料。
b、将以上原料与800g的100~200目的硅胶拌样,采用湿法装柱,将拌好的样品上于8000g的200~300目硅胶柱上,用石油醚进行洗脱,收集极性小的成分,GC或HPLC检测发现:极性大的成分还有一些未除去;将含有β-榄香烯的成分收集起来,再次过硅胶柱,经GC或HPLC检测极性大的成分完全除去,β-榄香烯含量为85.6%。
c、将b步骤所得85.6%的β-榄香烯用等体积浓度为2.0mol/L硝酸银的水溶液萃取三次,分液取下层水相,继续用等体积的正己烷萃取三次,将上层正己烷减压浓缩,得到无色油状液体。
d.将c步骤所得无色油状物为原料,采用高真空度油泵进行减压精馏,控制真空度为3~4mm Hg,塔釜温度为117℃~118℃,回流比为:1:1,收集温度为66℃~67℃的馏分,得到含量在99.9%的β-榄香烯。
实施例4:
a、将药材莪术块根通过水蒸气蒸馏得到莪术挥发油,其中β-榄香烯的含量为7.5%,再经过分子蒸馏得到含量为60.2%的β-榄香烯,取500g备用。
b、将以上原料与1000g的100~200目的硅胶拌样,采用湿法装柱,将拌好的样品上于15000g的200~300目硅胶柱上,用乙醚洗脱,收集极性小的流份,采用GC或HPLC检测,发现极性大的成分基本除净,β-榄香烯含量为87.2%。
c、将b步骤所得87.2%的β-榄香烯用等体积浓度为1.0mol/L硝酸银的水溶液萃取三次,分液取下层水相,继续用等体积的正己烷萃取三次,将上层正己烷减压浓缩,得到无色油状液体。
d.将c步骤所得无色油状物为原料,采用高真空度油泵进行减压蒸馏,控制真空度为1~2mm Hg,塔釜温度为116℃~117℃,收集温度为64℃~65℃的馏分,得到含量在99.1%的β-榄香烯。
实施例5
a、将药材莪术块根通过水蒸气蒸馏得到莪术挥发油,其中β-榄香烯的含量为7.5%,再经过分子蒸馏得到含量为60.2%的β-榄香烯,取700g备用。
b、将以上原料与1300g的100~200目的硅胶拌样,采用湿法装柱,将拌好的样品上于17000g的200~300目硅胶柱上,用乙醚洗脱,收集极性小的流份,采用GC或HPLC检测,发现极性大的成分基本除净,β-榄香烯含量为85.3%。
c、将b步骤所得85.3%的β-榄香烯溶于适量的石油醚中,缓缓滴加到硝酸银键合的硅胶柱上层,待样品完全吸附后,加入少量硅胶以保护柱液面,然后用石油醚进行洗脱,收集含有β-榄香烯的流份并浓缩得到无色油状液体。
d.将c步骤所得无色油状物为原料,采用高真空度油泵进行减压蒸馏,控制真空度为3~4mm Hg,塔釜温度为118℃~119℃,收集温度为67℃~68℃的馏分,得到含量在99.3%的β-榄香烯。
实施例6:
β-榄香烯脂质体制备:采用乙醇注入法制备脂质体,(1)称取胆固醇2.0g,大豆卵磷脂5.0g及β-榄香烯原料药0.75g于小烧杯中后加入适量无水乙醇搅拌使其溶解形成油相。(2)量取100ml PBS缓冲液置于三颈瓶中,在水浴温度50℃,转速30r/min磁力搅拌下用注射器将油相缓慢注入水相中,然后抽真空10min,即得含药7.5mg/ml的产品。或(3)在上述β-榄香烯脂质体混悬液中加入25%海藻糖,经冷冻干燥即得β-榄香烯脂质体粉末,临用前用水稀释即可迅速溶解。该制备方法得到的脂质体粒径约为100nm,可用于口服或注射给药。
实施例7:
β-榄香烯乳剂制备:(1)称取大豆油180g,蛋黄磷脂15g,TPGS 35g,β-榄香烯原料药10g置于水浴中加热搅拌熔融,保持温度70℃,作为油相;(2)称取Poloxamer 188 3.0g及聚乙二醇400 50g加入到适量注射用水中,加热搅拌使其溶解,保持温度70℃,作为水相。在搅拌下将水相滴入油相中,继续搅拌,形成初乳;(3)初乳经700bar高压乳匀2次,迅速冷却固化即可得到10mg/mL的β-榄香烯乳液,该乳剂的粒度小于100nm,可用于口服或注射给药。
实施例8:
注射用β-榄香烯微乳剂制备:(1)称取中链油(MCT)100g,大豆磷脂15g,油酸2.5g,β-榄香烯原料药8.5g置于水浴中加热搅拌熔融,保持温度75℃,作为油相;(2)称取Poloxamer1883.0g,吐温-802.0g及甘油85g加入到适量注射用水中,加热搅拌使其溶解,保持温度75℃,作为水相。在搅拌下将水相滴入油相中,继续搅拌,即形成β-榄香烯微乳;或(3)在上述β-榄香烯微乳液中加入20%葡萄糖,经冷冻干燥即得注射用β-榄香烯微乳固体粉末,临用前用水稀释即可迅速溶解。
实施例9:
β-榄香烯纳米脂质载体制备:(1)称取单硬脂酸甘油酯62.5g,大豆油25.5g,HS-1575g,油酸1.0g,β-榄香烯5.0g置于水浴中加热搅拌熔融,保持温度75℃,作为油相;(2)称取poloxamer1885.0g加入到适量注射用水中,加热搅拌使其溶解,保持温度75℃,作为水相。在搅拌下将水相滴入油相中,继续搅拌,形成初乳;(3)初乳经1200bar高压乳匀6次,迅速冷却固化即可得到β-榄香烯纳米脂质载体混悬液;或(4)在上述β-榄香烯纳米脂质载体混悬液中加入15%甘露醇,经喷雾干燥即得注射用β-榄香烯纳米脂质载体固体粉末,临用前用水稀释即可迅速溶解。喷雾干燥条件:入口温度150℃,出口温度85℃,风量100%,流速0.01%,产率37.8%。该制剂可用于口服或注射给药,具有一定的缓释效应。
实施例10:
β-榄香烯固体脂质纳米粒制备:(1)称取硬脂酸95.0g,大豆磷脂25g,油酸3.0g,β-榄香烯原料药7.5g,置于水浴中加热搅拌熔融,保持温度85℃,作为油相;(2)称取Poloxamer188
5.0g,TPGS 18g加入到适量注射用水中,加热搅拌使其溶解,保持温度85℃,作为水相。在搅拌下将水相滴入油相中,继续搅拌,形成初乳;(3)初乳经800bar高压乳匀7次,迅速冷却固化即可得到β-榄香烯固体脂质纳米粒混悬液;或(4)在上述β-榄香烯固体脂质纳米粒混悬液中加入15%蔗糖,经真空冷冻干燥即得注射用β-榄香烯固体脂质纳米粒固体粉末,临用前用水稀释即可迅速溶解。该制剂可用于口服或注射给药,具有一定的缓释效应。
实施例11:
β-榄香烯自乳化软胶囊剂制备:称取β-榄香烯原料药10.0g加入丙二醇30.0g,40℃超声使其溶解后,加入油酸乙酯25.0g,吐温-8545.0g搅拌均匀后制成软胶囊。
实施例12:
β-榄香烯透皮贴剂制备:称取β-榄香烯5.0g,复合促渗剂氮酮15g,薄荷脑30g,丙二醇50g作为潜溶剂,研磨均匀后,加入丙烯酸酯共聚物至100%,研磨均匀后涂布在80μm厚的PVC膜上,70℃干燥后成透明固体分散薄片。
实施例13:
β-榄香烯栓剂制备:称取硬脂酸18g和半合成脂肪酸酯25g,在65℃水浴中加热熔化。称取β-榄香烯9.5g分三次加入熔化的基质中,不断搅拌使药物均匀分散,待此混合物呈粘稠状态时,灌入已涂有润滑剂的模型内,冷却凝固后削去模口上溢出部分,脱模,即得。
实施例14:
β-榄香烯纳米微球制备:称取β-榄香烯5.0g加入到浓度为7%的聚乳酸或乳酸-羟基乙酸共聚物的二氯甲烷溶液中,超声分散制成混悬液,然后将混悬液缓慢滴加到浓度为2.5%的聚乙二醇水溶液中,室温下2h使二氯甲烷挥发完全,通过真空抽滤收集微球,蒸馏水洗涤5次,于室温下真空干燥48h后即得β-榄香烯微球半成品,与其他溶剂复配后即可制成注射剂或植入剂。
实施例15:
β-榄香烯纳米脂质体滴鼻剂制备:称取大豆卵磷脂2.0g,胆固醇1.0g,胆酸钠0.01g及β-榄香烯0.85g溶于40mL氯仿溶液中,65℃减压蒸发形成类脂膜,加入40mL的磷酸缓冲液震荡溶解,调节pH值为6.0,加入0.1g硬脂酸胺,0.05g吐温-80,得到β-榄香烯脂质体分散液,经800bar高压乳匀机匀质7次后,得到粒径小于100nm的脂质体混悬液,向其中加入0.8g磷脂酰甘油后即得到鼻腔给药制剂。
实施例16:
β-榄香烯脂质体喷雾剂制备:称取大豆卵磷脂37.5g,胆固醇2.5g,油酸0.3g,氮酮0.01g,维生素E0.03g,薄荷油0.3g,β-榄香烯8.0g加入40mL乙醇,加热搅拌至完全溶解,将乙醇药物溶液加入高速搅拌(3000r/min)的160mL水中,在氮气保护的条件下持续搅拌30min后,经700bar高压乳匀机匀质5次,即得到β-榄香烯脂质体溶液。用干燥的G6垂熔玻璃滤器过滤,分装至喷雾剂瓶中,即得β-榄香烯脂质体喷雾剂。

Claims (9)

1、化学络合定向分离纯化法制备高纯度的β-榄香烯原料药,其特征在于将含量为1%以上的榄香烯原料在硅胶柱色谱的作用下去除极性大的挥发油成分,继而剩余油相通过硝酸银络合萃取或硝酸银键合的硅胶柱色谱法除去其它极性小的杂质,最终将所得油相通过减压蒸馏或精馏后得到含量在95.0%~99.9%的β-榄香烯原料药。
2、根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于实现方法包含以下步骤:
a.以天然植物来源的含有1%以上的β-榄香烯为原料;
b.将以上原料经过硅胶柱色谱,除去极性大的部分,收集极性小的部分;
c.将b步骤所得极性小的部分用等体积浓度为1.0~4.0mol/L硝酸银的水溶液萃取二至五次,优选萃取三次,分液取下层水相,继续用等体积的正己烷萃取二至五次,优选萃取三次,将上层正己烷减压浓缩,得到无色油状液体;或将b步骤所得极性小的部分采用硝酸银键合的硅胶柱色谱进行分离,用极性小的溶剂进行洗脱,收集含有β-榄香烯的流份备用;
d.将c步骤所得β-榄香烯样品为原料,在高真空度条件下进行减压蒸馏或精馏,控制真空度为1~7mmHg,塔釜温度为115℃~126℃,收集温度为63℃~80℃的馏分,得到含量在95.0%~99.9%(重量百分比)的β-榄香烯。
3、根据权利要求2所述的制备方法,其特征在于:
1%以上β-榄香烯的天然植物来源包括莪术的块茎或块根、香茅草的叶片和一枝黄花的根、茎、叶、花和籽;1%以上的β-榄香烯是通过对以上天然植物不同部位进行水蒸气蒸馏,超声提取,有机溶剂萃取,超临界流体萃取或进一步经过减压真空精馏,分子蒸馏等方法提取纯化而获得;1%指的是重量百分比,以下所有未注明的β-榄香烯含量均指重量百分比。
4、根据权利要求2所述的制备方法,其特征在于:
步骤b中硅胶柱色谱所用的洗脱溶剂有石油醚(60~90℃),环己烷,乙醚等低极性的溶剂;硅胶柱色谱得到的极性小的成分需要经过GC或HPLC检测,确定比β-榄香烯保留时间小的杂质成分(即为极性大的成分)均除去,若这部分还有残余,应重复此步操作。
5、根据权利要求2所述的制备方法,其特征在于:
步骤c中萃取所用方法为硝酸银水溶液络合萃取和正己烷反萃取方法相结合;萃取所用硝酸银的浓度为1.0~4.0mol/L;此步全程氮气保护;萃取所用的正己烷可以换成石油醚,乙醚等极性小的有机溶剂。
6、根据权利要求2所述的制备方法,其特征在于:
步骤c中所提到的硝酸银键合的硅胶是用以下方法做成:称取200~300目的硅胶100g,加入含有10g硝酸银的水溶液160mL(使其浸没硅胶),在沸水浴中加热30min(时加搅拌)。冷却、抽滤后,在120℃的真空干燥箱内活化20h,备用。
7、根据权利要求2所述的制备方法,其特征在于:
步骤c也可以在步骤b所得样品基础上,经过硝酸银键合的硅胶柱对其进行分离,采用非极性溶剂做为洗脱溶剂,非极性溶剂主要包括石油醚,环己烷,正己烷等,收集含有β-榄香烯的馏分。
8、根据权利要求2所述的制备方法,其特征在于:
步骤d是在c步骤所得样品基础上,经过减压蒸馏或精馏操作来纯化;蒸馏塔或精馏塔的温度为115℃~126℃;收集馏分的温度为63℃~80℃;
各步骤萃取方法中均进行萃取二至五次,优选萃取三次;最终制备所得β-榄香烯的含量为95.0%~99.9%。
9、根据权利要求2所述的制备方法,制得的原料可与药学上可以接受的辅料制成口服给药常规以及缓、控释制剂,非胃肠道给药的常规或缓控释、靶向制剂。
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