CN102516292A

CN102516292A - 一种天然L-α-甘油磷脂酰胆碱及其制备方法

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Publication number: CN102516292A
Application number: CN2011103497277A
Authority: CN
Inventors: 张小里; 李红亚; 张甜甜; 豆坤坤; 赵彬侠
Original assignee: Northwest University
Current assignee: Northwest University
Priority date: 2011-11-08
Filing date: 2011-11-08
Publication date: 2012-06-27
Anticipated expiration: 2031-11-08
Also published as: CN102516292B

Abstract

本发明公布了一种天然L-α-甘油磷脂酰胆碱及其制备方法，制得的天然L-α-甘油磷脂酰胆碱由以下原料按质量比制成：卵磷脂∶低碳醇∶催化剂＝1∶5～20∶0.1～0.4。制备如下：向带冷凝回流的三口烧瓶中加入卵磷脂，用低碳醇将其溶解后，置于集热式恒温加热磁力搅拌器中加热至20℃～100℃；再加入配方量的催化剂搅拌反应2h～15h；将反应后混合液蒸发；将产物用低碳醇溶解再用非极性溶媒沉淀，得到以GPC或者以GPC为主的天然磷脂脱酰基物。本发明反应条件温和、时间短、产物纯度高，且非离子型有机胺类催化剂特别是沸点低的胺易分离且无毒，使得生产工艺过程易于处理，简化了制备工艺，同时保障了所得产物用于功能食品添加剂、保健品及药品的安全性。

Description

一种天然L-α-甘油磷脂酰胆碱及其制备方法

技术领域

本发明涉及医药、保健品和功能性食品行业领域，具体而言涉及一种天然L-α-甘油磷脂酰胆碱及其制备方法。

背景技术

L-α-甘油磷脂酰胆碱(L-α-glycerophosphocholine，以下简称GPC)是人体内天然存在的一种重要的磷脂前体和神经递质，也是一种独特的细胞保护剂，可以支持细胞膜的流动性和完整性。多年的试验研究及临床应用表明，GPC及其他天然磷脂脱酰基物(如GPE、GPS)不仅可以提高人们的记忆力和认知能力，对大脑循环衰退和老年痴呆也具有显著的疗效，还可以抵抗肌肉萎缩，保护血管等，因此可被广泛用于医药、保健品及功能性食品行业。

目前国外已经出现了一些含有GPC及其他天然磷脂脱酰基物的功能性保健品，如：GreenMedica，Now Foods，Life Extension，Doctor’s Best，Source Naturals等，但国内市场尚处于空白，仅有的几家GPC生产厂家也主要采用的是化学合成的方法，工艺复杂、收率低、使用有毒化学原材料，作为人们食用的物质远不如天然来源的产品安全，因此，应用比较受限。

上述化学合成GPC工艺的情况如相关专利所述。EP0486100和EP0502357公开的方案分别以异亚丙基甘油为原料来制备GPC，前者通过与2-氧-2-氯-1，3-二环氧磷戊烷反应后再与三甲胺开环缩合，此过程所用的原料制备工艺复杂且不稳定，同时反应过程中需要加压操作，条件苛刻；后者先与对甲苯磺酰氯在0℃下反应18h得到异亚丙基甘油对甲苯磺酸酯，再与磷酸胆碱四甲基铵盐进行缩合反应后水解，该反应工艺复杂，成本较高。WO2007145476公开的方案是在异丙胺存在的条件下，利用2，3-环氧-1-丙醇与磷酸胆碱进行亲核加成来制备GPC，此过程对原料纯度要求较高，反应收率不高。CN101544667A公开的方案是先将缩水甘油制成缩水甘油对甲苯磺酸酯后，再与磷酸胆碱四乙基铵盐缩合来制备GPC，避免了原料缩水甘油纯化难的缺陷，但反应工艺比较复杂，总收率较低。依据这些工艺生产的产品均存在食用上的安全隐患。

GPC及其他天然磷脂脱酰基物作为一种医药、保健品及功能性食品添加剂，更有利的途径是从大豆卵磷脂或蛋黄卵磷脂等天然原料经分解去除脂肪侧链而得到，与化学法相比，副反应较少，产物更天然、健康。然而，可在温和条件下分解脂肪酰酯键的催化剂筛选是关键点和难点，因为分子结构中存在需要保护的磷酰酯键。US2864848公开的方案采用水溶性汞盐作催化剂、对磷脂乳化液在沸腾条件下水解，产物收率低，分离有毒的汞盐工艺复杂，且产物安全性存在问题。文献[Chem.Phys.lipid.4.104(1970)]报道了以氢氧化四丁基铵为酯交换反应催化剂的工艺，虽然较之汞盐温和，但仍具有一定毒性，且不易从产物中分离去除，不得已以氯化镉结晶分离产物，更加加重了产品的食用安全性，故也仅限于化学合成应用。JP02101086A公开了在醇溶液中以金属钠或醇钠催化酯交换反应制备GPC及其他磷脂脱酰基物的方法，但由于单质钠和醇钠的危险性，用于工业生产亦存在问题。

发明内容

针对上述现有技术中存在的缺陷或不足，本发明在大量实验研究的基础上，提出了一种天然L-α-甘油磷脂酰胆碱及其制备方法，该制备方法以非离子型有机胺类为催化剂，通过天然卵磷脂与低碳醇进行酯交换反应制备L-α-甘油磷脂酰胆碱。本发明的反应条件温和、时间短、产物纯度高，且反应中的非离子型有机胺类催化剂特别是沸点较低的胺较易分离且无毒，使得生产工艺过程易于处理，简化了制备工艺，同时保障了所得产物用于功能食品添加剂、保健品及药品的安全性；此外，此类催化剂还可回收再利用，增加了原料的利用率，减少了生产成本。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术解决方案：

一种天然L-α-甘油磷脂酰胆碱，其特征在于：制得的天然L-α-甘油磷脂酰胆碱由以下原料按质量比制成：卵磷脂∶低碳醇∶催化剂＝1∶5～20∶0.1～0.4。

进一步的，制得的L-α-甘油磷脂酰胆碱由以下原料按质量比制成：卵磷脂∶低碳醇∶催化剂＝1∶8～12∶0.2～0.3。

进一步的，所述的低碳醇选择甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、异丁醇中的一种。

进一步的，所述的催化剂选择非离子型有机胺中的一种。所述的非离子型有机胺选择三丁胺，三丙胺，三乙胺，乙二胺，二乙胺，丙胺，丁胺，叔丁胺，1，4-丁二胺，1，3-丙二胺，1，2-丙二胺或异丙胺。

上述天然L-α-甘油磷脂酰胆碱的制备方法，其特征在于：具体包括如下步骤：

1)向带冷凝回流的三口烧瓶中加入配方量的卵磷脂，用配方量的低碳醇将其溶解后，将三口烧瓶置于集热式恒温加热磁力搅拌器中加热至20℃～100℃；

2)待反应液温度恒定后，加入配方量的催化剂搅拌反应2h～15h；

3)将步骤2)反应后的混合液进行真空旋转蒸发，蒸发温度为40℃～60℃；将真空旋转蒸发得到的产物用1～2倍体积的低碳醇溶解，再用2～10倍体积的非极性溶媒进行沉淀，沉淀完全后弃去上清液，再进行2～3次用低碳醇溶解并用非极性溶媒进行沉淀的操作；

4)将步骤3)得到的产物在五氧化二磷存在的条件下进行真空干燥除去残留的溶剂，得到以GPC或者以GPC为主的天然磷脂脱酰基物。

进一步的，所述步骤1)中加热温度至30℃～70℃。

进一步的，所述步骤2)中搅拌反应时间为2h～15h。

进一步的，当采用的催化剂为沸点为90～220℃的非离子型有机胺时，所述步骤3)如下：向步骤2)反应后的混合液中加入2～10倍体积的非极性溶媒进行沉淀，将沉淀物用1～2倍体积的低碳醇溶解后，再进行2～3次用非极性溶媒沉淀和低碳醇溶解的操作。

进一步的，当采用的卵磷脂中磷脂酰胆碱含量高于80％时，将步骤4)的产物通过离子交换树脂进行分离，然后在五氧化二磷存在的条件下进行真空干燥处理；再在适量担体存在的条件下，通过极性溶媒与非极性溶媒的混合液在4℃条件下结晶，得到L-α-甘油磷脂酰胆碱晶体。

大量实验研究证明，非离子胺在一定条件下不仅可有效催化脂肪酰基的转移反应，而且可以保持原料组分中磷酰酯键的稳定性，从而维持天然磷脂所特有的立体结构，易于制备出以GPC为主的天然磷脂脱酰基物。

本发明所述的磷脂脱酰基物包括甘油磷脂酰胆碱(GPC)、甘油磷脂酰乙醇胺(GPE)和甘油磷脂酰丝氨酸(GPS)，当反应原料中的卵磷脂的磷脂酰胆碱含量小于80％时，本发明的制备方法得到以GPC为主的磷脂脱酰基物；而卵磷脂的磷脂酰胆碱含量为80％以上时，得到纯度较高的GPC。本发明的反应原理如下：

其中，R表示低级脂肪烃，R1和R2表示C13-C25的脂肪烃：R3表示(H₂C)₂-N(CH₃)₃、

和

中的一种，得到的三种物质分别为甘油磷脂酰胆碱(GPC)、甘油磷脂酰乙醇胺(GPE)和甘油磷脂酰丝氨酸(GPS)，它们在一般条件下不太容易分离，且由于三者性质类似，因此在行业内用作医药、保健品及功能性食品的添加剂时，可将三者配合在一起使用。

具体实施方式

本发明的天然L-α-甘油磷脂酰胆碱，制得的天然L-α-甘油磷脂酰胆碱由以下原料按质量比制成：卵磷脂∶低碳醇∶催化剂＝1∶5～20∶0.1～0.4。优选的原料质量比为卵磷脂∶低碳醇∶催化剂＝1∶8～12∶0.2～0.3。

其中，卵磷脂来自大豆、蛋黄或动物内脏的提取物，本发明中采用的卵磷脂中磷脂酰胆碱含量为10％～99％。

低碳醇选择甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、异丁醇等沸点较低的脂肪醇类中的一种；催化剂选择非离子型有机胺中的一种，非离子型有机胺选择三丁胺，三丙胺，三乙胺，乙二胺，二乙胺，丙胺，丁胺，叔丁胺，1，4-丁二胺，1，3-丙二胺，1，2-丙二胺或异丙胺。

本发明的天然L-α-甘油磷脂酰胆碱的制备方法具体包括如下步骤：

1)向带冷凝回流的三口烧瓶中加入配方量的卵磷脂，用配方量的低碳醇将其溶解后，将三口烧瓶置于集热式恒温加热磁力搅拌器中加热至20℃～100℃。

2)待反应液温度恒定后，加入配方量的催化剂搅拌反应2h～15h。

3)将步骤2)反应后的混合液进行真空旋转蒸发，蒸发温度为40℃～60℃，目的是除去其中未反应完全的低碳醇和催化剂。将真空旋转蒸发得到的产物用1～2倍体积的低碳醇溶解，再用2～10倍体积的非极性溶媒进行沉淀，沉淀完全后弃去上清液，再进行2～3次用低碳醇溶解并用非极性溶媒进行沉淀的操作，以彻底除去其中的残留的卵磷脂、催化剂以及反应中生成的脂肪酸甲酯；通过真空旋转蒸发得到的低碳醇和催化剂可回收循环利用；

另外，当采用的催化剂为沸点为90～220℃的非离子型有机胺时，也可直接向步骤2)反应后的混合液中加入2～10倍体积的非极性溶媒进行沉淀，将沉淀物用1～2倍体积的低碳醇溶解后，再进行2～3次用非极性溶媒沉淀和低碳醇溶解的操作，目的是除去未反应的卵磷脂、催化剂及反应中生成的脂肪酸甲酯。

5)当卵磷脂中磷脂酰胆碱含量高于80％时，步骤4)得到的产物几乎是纯的GPC，将产物进一步通过离子交换树脂进行分离，然后在五氧化二磷存在的条件下进行真空干燥处理；再在适量担体(如硅藻土、硅胶)存在的条件下，通过极性溶媒(无水乙醇)与非极性溶媒(乙醚)的混合液在4℃条件下结晶，得到L-α-甘油磷脂酰胆碱晶体。

由于对人体具有安全性优势，本发明制得的天然磷脂脱酰基物既可直接应用于医药、保健品和功能食品领域，也可作为半合成磷脂的前体，用于制备药物制剂所需合成磷脂。

以下是本发明的L-α-甘油磷脂酰胆碱的制备方法的若干实施例：

实施例1

向带冷凝回流的三口烧瓶中加入2g磷脂酰胆碱含量为90％的大豆卵磷脂，用20mL无水甲醇将其溶解后，置于恒温水浴锅中加热至60℃，再加入0.01mol低沸点(沸点为30～90℃)的催化剂，搅拌反应6小时。

反应结束后，用真空旋转蒸发器在60℃条件下对反应后的混合液进行蒸发；将容器底部的油状沉淀物用5mL无水甲醇溶解，并加入20mL乙醚进行沉淀，沉淀完全后弃去上清液，再进行3次用甲醇溶解并用乙醚沉淀的操作，得到无色油状产物L-α-甘油磷脂酰胆碱，将得到的无色油状产物在五氧化二磷存在的条件下进行真空干燥，最后得到GPC。真空旋转蒸发得到的低碳醇和催化剂可回收循环利用。

在本实施例的各种条件不变的情况下，使用的催化剂的类型不同，GPC的收率也不同，具体结果见表1。

表1低沸点催化剂下GPC的收率

催化剂类型	三乙胺	二乙胺	丙胺	丁胺	叔丁胺	异丙胺
							GPC质量/g	0.283	0.416	0.553	0.602	0.523	0.568
GPC收率/％	44.1	64.8	86.1	93.8	81.5	88.5

从表1看出，选用二乙胺、丙胺、丁胺、叔丁胺或异丙胺作为催化剂效果较优。

实施例2

本实施例与实施例1的区别在于，在反应阶段选用了高沸点(沸点为90～220℃)的非离子型有机胺类的一种作为催化剂。反应结束后进行真空旋转蒸发的温度为40℃。

在本实施例的各种条件不变的情况下，使用的催化剂的类型不同，GPC的收率也不同，具体结果见表2。

表2高沸点催化剂下GPC的收率

催化剂类型	三丁胺	三丙胺	乙二胺	1，4-丁二胺	1，3-丙二胺	1，2-丙二胺
							GPC质量/g	0.196	0.227	0.403	0.532	0.549	0.536
GPC收率/％	30.5	35.4	62.8	82.9	85.5	83.5

实施例3

本实施例与实施例1的区别在于，在反应阶段，参加反应的催化剂用量为0.01mol，且催化剂选用了高沸点(沸点为90～220℃)的非离子型有机胺的一种。

反应结束后，直接向反应后的混合液中加入80mL乙醚进行沉淀，将得到的油状沉淀物用5mL甲醇溶解，再用20mL的乙醚进行沉淀，沉淀完全后弃去上清液，再进行2次用甲醇溶解并用乙醚沉淀的操作，得到无色油状产物，并在在五氧化二磷存在的条件下进行真空干燥，最后得到GPC。

在本实施例的各种条件不变的情况下，使用的高沸点催化剂的类型不同，GPC的收率也不同，具体结果见表3。

表3高沸点催化剂下GPC的收率

催化剂类型	三丁胺	三丙胺	乙二胺	1，4-丁二胺	1，3-丙二胺	1，2-丙二胺
							GPC质量/g	0.179	0.211	0.388	0.518	0.523	0.512
GPC收率/％	27.9	32.9	60.5	80.7	81.5	79.8

从表3看出，选用乙二胺、1，4-丁二胺、1，3-丙二胺或1，2-丙二胺作为催化剂效果较优。

实施例4

本实施例与实施例1的区别在于，卵磷脂中磷脂酰胆碱含量为95％，催化剂采用0.008mol丁胺。本实施例得到0.608g外观为无色油状产物GPC，在以正丙醇∶5M氨水＝65∶35为展开剂的薄层层析中，其比移值为0.23。

由于本实施例采用了磷脂酰胆碱的含量很高，得到的产物GPC纯度较高，因此将产物通过阳离子交换树脂进行分离，然后在五氧化二磷存在的条件下进行真空干燥处理，并在硅藻土存在的条件下，利用15mL体积比为6∶4的无水乙醇与乙醚的混合液在4℃下结晶，得到GPC晶体0.496g。熔点132-133℃，

(10％的水溶液)，以氘代甲醇为溶剂，¹H NMR谱图中主要峰的位置：4.36(m，2H)，3.92(m，2H)，3.81(m，1H)，3.61(m，2H)，3.56(m，2H)，3.25(s，9H)。元素分析结果为：C，37.3％；H，7.88％；N，5.44％。

实施例5

本实施例与实施例1的区别在于，卵磷脂中磷脂酰胆碱的含量为60％，催化剂采用0.008mol丁胺，搅拌反应时间为4小时。本实施例得到0.502g外观为无色的以GPC为主的天然磷脂脱酰基物(即GPC、GPE和GPS的混合物)，经检测，其中GPC的含量占产物总质量的67％。

实施例6

本实施例与实施例1的区别在于，卵磷脂中磷脂酰胆碱的含量为10％，催化剂采用0.008mol丁胺，搅拌反应时间为6小时。本实施例得到0.162g外观为无色的以GPC为主的天然磷脂脱酰基物(即GPC、GPE和GPS的混合物)，经检测，其中GPC的含量占产物总质量的42％。

实施例7

本实施例与实施例1的区别在于，催化剂采用0.002mol丁胺，在100℃条件下搅拌反应6小时。本实施例得到0.522g外观为无色的油状产物GPC。

实施例8

本实施例与实施例7的区别在于，催化剂采用量为0.008mol丙胺，反应温度为70℃，反应时间为2h。本实施例得到0.393g外观为无色的油状产物GPC。

实施例9

本实施例与实施例7的区别在于，甲醇用量为50mL，催化剂采用0.005mol叔丁胺，在30℃条件下搅拌反应4小时。本实施例得到0.376g外观为无色的油状产物GPC。

实施例10

本实施例与实施例7的区别在于，本实施例的低碳醇为30mL乙醇，催化剂采用0.005mol二乙胺，在20℃条件下搅拌反应15小时。本实施例得到0.157g外观为无色的油状产物GPC。

实施例11

本实施例与实施例10的区别在于，本实施例的低碳醇为30mL正丙醇，催化剂采用0.008mol异丙胺，在70℃条件下搅拌反应6小时。本实施例得到0.209g外观为无色的油状产物GPC。

实施例12

本实施例与实施例11的区别在于，本实施例的低碳醇为30mL正丁醇，在30℃条件下搅拌反应10小时。本实施例得到0.226g外观为无色的油状产物GPC。

Claims

1.一种天然L-α-甘油磷脂酰胆碱，其特征在于：制得的天然L-α-甘油磷脂酰胆碱由以下原料按质量比制成：卵磷脂∶低碳醇∶催化剂＝1∶5～20∶0.1～0.4。

2.如权利要求1所述的天然L-α-甘油磷脂酰胆碱，其特征在于：制得的L-α-甘油磷脂酰胆碱由以下原料按质量比制成：卵磷脂∶低碳醇∶催化剂＝1∶8～12∶0.2～0.3。

3.如权利要求1所述的天然L-α-甘油磷脂酰胆碱，其特征在于：所述的低碳醇选择甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、异丁醇中的一种。

4.如权利要求1所述的天然L-α-甘油磷脂酰胆碱，其特征在于：所述的催化剂选择非离子型有机胺中的一种。

5.如权利要求4所述的非离子型有机胺选择三丁胺，三丙胺，三乙胺，乙二胺，二乙胺，丙胺，丁胺，叔丁胺，1，4-丁二胺，1，3-丙二胺，1，2-丙二胺或异丙胺。

6.权利要求1所述的天然L-α-甘油磷脂酰胆碱的制备方法，其特征在于：具体包括如下步骤：

4)将步骤3)得到的产物在五氧化二磷存在的条件下进行真空干燥除去残留的溶剂，得到GPC或者以GPC为主的天然磷脂脱酰基物。

7.如权利要求6所述的天然L-α-甘油磷脂酰胆碱的制备方法，其特征在于：所述步骤1)中加热温度至30℃～70℃。

8.如权利要求6所述的天然L-α-甘油磷脂酰胆碱的制备方法，其特征在于：所述步骤2)中搅拌反应时间为2h～15h。

9.如权利要求6、7或8所述的天然L-α-甘油磷脂酰胆碱的制备方法，其特征在于：当采用的催化剂为沸点为90～220℃的非离子型有机胺时，所述步骤3)如下：向步骤2)反应后的混合液中加入2～10倍体积的非极性溶媒进行沉淀，将沉淀物用1～2倍体积的低碳醇溶解后，再进行2～3次用非极性溶媒沉淀和低碳醇溶解的操作。

10.如权利要求6、7、8或9所述的天然L-α-甘油磷脂酰胆碱的制备方法，其特征在于：当采用的卵磷脂中磷脂酰胆碱含量高于80％时，将步骤4)的产物通过离子交换树脂进行分离，然后在五氧化二磷存在的条件下进行真空干燥处理；再在适量担体存在的条件下，通过极性溶媒与非极性溶媒的混合液在4℃条件下结晶，得到L-α-甘油磷脂酰胆碱晶体。