CN102807473B - 广藿香醇的分离纯化方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种广藿香醇的分离纯化方法，它包括如下操作步骤：（1）取广藿香茎叶，提取挥发油；（2）在挥发油中去除酚酸类成分，得除酚酸的挥发油备用；（3）将除去酚酸的挥发油酯化，经成盐、水液萃取操作后，分离得到酯化物；（4）取步骤（3）酯化物，经水解反应后，萃取，回收溶剂后，得广藿香醇粗品；（5）广藿香醇粗品重结晶后，得广藿香醇。本发明分离纯化方法，采用化学转化的方法有效制备纯度高达99%以上的广藿香醇，且产品收率在40%以上；与传统的柱层析法相比，有效缩短了广藿香醇的生产周期，其操作步骤简单易行、溶剂消耗量少，极大地节约了生产成本，具有良好的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及广藿香醇的分离纯化方法。
背景技术
广藿香为唇形科刺蕊草属植物广藿香Pogostemon cablin(Blanco)Benth.的干燥地上部分，其味辛，性微温，归脾、胃、肺经，具有芳香化浊、开胃止呕、发表解暑的功效，是多种配方和中成药的重要组成药物。
广藿香油（patchouli oil）是广藿香的主要药用组分，随着药理活性和化学成分研究的不断深入，挥发油类的价值越来越受到关注，具有良好的抗炎、抗菌活性，以及抗氧化和镇痛等多种作用。广藿香油中的主要成分如下表所示。
广藿香醇（patchouli alcohol），又名百秋李醇，属于三环倍半萜类化合物，是广藿香挥发油的主要成分，其含量占总挥发油的30%~66%。广藿香醇具有钙离子拮抗、神经保护、抑制真菌等作用。2010年版《中国药典》一部对广藿香的质量控制以广藿香醇作为含量测定指标。
虽然广藿香醇在广藿香油中的含量较其他成分高，但由于广藿香挥发油中的成分复杂，结构较相似，因此，从其中提纯广藿香醇具有较大难度。目前关于广藿香醇的分离纯化研究不多，能够得到广藿香醇单一化合物的工艺方法主要为柱层析法，如关玲等，收集广藿香挥发油150g，进行分馏处理后，再上硅胶柱层析，以石油醚-乙醚梯度洗脱，最终得广藿香醇8g（关玲，等，广藿香化学成分的研究，中国中药杂志，1994年19卷6期）。若按《中国药典》2010版中广藿香油的标准计算，150g广藿香挥发油中含有广藿香醇应在39g以上，即上述柱层析方法中广藿香醇的收率应低于20.5%，其收率较低，不利于资源节约，同时，柱层析法周期长，溶剂耗费量大，也不利于成本的节约。
发明内容
本发明的目的在于提供一种操作简便、适用于大规模生产的广藿香醇的分离纯化方法。
本发明提供了广藿香醇的分离纯化方法，它包括如下操作步骤：
（1）取广藿香茎叶，提取挥发油；
（2）在挥发油中去除酚酸类成分，得除酚酸的挥发油备用；
（3）将除去酚酸的挥发油酯化，经成盐、水液萃取操作后，分离得到酯化物；
（4）取步骤（3）酯化物，经水解反应后，萃取，回收溶剂后，得广藿香醇粗品；
（5）广藿香醇粗品重结晶后，得广藿香醇。
其中，步骤（1）中采用水蒸气蒸馏法、超临界二氧化碳萃取法、低极性溶剂提取法，提取挥发油；
步骤（2）中，加入碱性溶液去除酚酸类成分；
步骤（3）中，加丙二酸单酰氯或草酰氯进行酯化，再加入含有钠离子或钾离子的水溶液成盐后，用有机溶剂萃取，收集水层，即得酯化物；
步骤（4）中，水解反应后，用低极性溶剂萃取。
进一步地，步骤（2）中，所述碱性溶液为氢氧化钠或氢氧化钾水溶液；
步骤（3）中，加入丙二酸单酰氯进行酯化；
步骤（4）中，加入氢氧化钠或氢氧化钾进行水解反应。
更进一步地，步骤（4）中，加入氢氧化钠或氢氧化钾后，加热回流进行水解反应。
进一步地，步骤（1）中采用水蒸气蒸馏法提取挥发油。
其中，步骤（2）中，将收集得到的挥发油用低极性溶剂溶解，加入1-3mol/LNaOH溶液，收集有机溶剂层，减压回收溶剂，得除酚酸的挥发油；
步骤（3）中，取步骤（2）除去酚酸的挥发油，用无水的弱碱性有机溶剂溶解，滴入丙二酸单酰氯，进行酯化反应，待反应完全后，加入反应液4～10倍量的10-15%w/v Na2CO3水溶液，混匀后，搅拌，再加入乙醚萃取，收集水层，即得酯化物；
步骤（4）中，向步骤（3）酯化物中加入NaOH，使NaOH浓度达到15-20%w/v左右，加热回流6小时以上，水解反应后，加入低极性溶剂萃取，收集有机溶剂层，回收溶剂后，得到广藿香醇粗品；
步骤（5）中，将得到的广藿香醇粗品用水洗至pH呈中性，然后在-30～0℃低温下重结晶，即得广藿香醇。
进一步地，步骤（3）中，加入10-15%w/v Na2CO3水溶液，混匀后，搅拌1～2小时。
进一步地，步骤（5）中，将广藿香醇粗品用水洗至pH呈中性，再溶于正己烷中，在-30～0℃低温下重结晶，即得广藿香醇。
更进一步地，步骤（5）中，所述重结晶的具体操作步骤为：
先在-10℃下重结晶，过滤后，滤液再置于-20℃下重结晶，合并固形物，即得广藿香醇。
其中，它包括如下操作步骤：
（1）取广藿香药材，加10倍量的水浸泡2～4小时，用水蒸气蒸馏法提取6～10小时，收集挥发油；
（2）将收集得到的挥发油用20倍量的石油醚溶解，加入2mol/L NaOH溶液提取挥发油中的酚酸类成分，共提取4～5次，收集有机溶剂层，减压回收溶剂，得除酚酸的挥发油；
（3）取步骤（2）得到的挥发油，用无水的弱碱性有机溶剂溶解，降温至0～5℃以下，滴加丙二酸单酰氯，滴加结束后保持温度搅拌反应3～5小时，然后升温30～35℃，再搅拌1～2小时，反应后，加入反应液4～6倍量的10%Na2CO3溶液，搅拌1～2小时，静置半小时，加入乙醚萃取2～3次，洗去未反应的挥发油，收集水层；
（4）向步骤（3）中Na2CO3溶液中加入NaOH，使NaOH浓度达到20%w/v，加热回流6小时以上，水解反应完成后，加入等量的石油醚萃取2～3次，收集有机溶剂层，回收溶剂，得到广藿香醇粗品；
（5）将得到的广藿香醇粗品用水洗至pH=7.0，然后先在-10℃下重结晶，过滤；滤液再置于-20℃下重结晶，直至无晶体析出；合并固形物，即得广藿香醇。
进一步地，步骤（2）、（4）所述低极性溶剂为石油醚；步骤（3）所述弱碱性有机溶剂为吡啶或三乙胺。
本发明分离纯化方法，采用化学转化的方法有效制备纯度高达99%以上的广藿香醇，且产品收率在40%以上；与传统的柱层析法相比，不仅大幅提高了产品收率，还有效缩短了广藿香醇的生产周期，其操作步骤简单易行、溶剂消耗量少，极大地节约了生产成本，具有良好的应用前景。
附图说明
图1广藿香醇TLC图
图2广藿香醇的GC-MS图
具体实施方式
实施例1广藿香醇的分离纯化方法
将广藿香茎叶粉碎，取2Kg，加10倍量的水浸泡2小时，用水蒸气蒸馏法提取8小时，收集挥发油15g（广藿香醇质量分数31.0%）；将收集得到的挥发油用300ml石油醚溶解，加入2mol/L NaOH溶液萃取4次，收集有机溶剂层，减压回收溶剂得挥发油10.5g；取上述处理后的挥发油，用无水吡啶150ml溶解，降温至0℃，滴加丙二酸单酰氯10g，滴加结束后保持温度搅拌反应4小时，然后升温35℃，再搅拌2小时；反应后，加入反应液4倍体积的10%Na2CO3溶液，搅拌2小时，静置半小时，加入乙醚萃取2次，洗去未反应的挥发油，收集Na2CO3溶液；向Na2CO3溶液中加入NaOH 150g，加热回流6小时。水解反应后，加入700ml石油醚萃取3次，回收溶剂得到广藿香醇粗品；将得到的广藿香醇粗品用水洗至pH=7.0，加入少量正己烷，在-10℃低温下重结晶，过滤，得纯品1.4g，剩余母液继续在-20℃低温下多次重结晶，共得到纯品560mg。产品总收率为：
纯度检查：
（a）熔点测定：显微熔点测定仪测定制备得到的纯品结晶，熔点55～56℃。
（b）TLC检查：取制备得到的纯品适量，加甲醇制成每1mL含1mg的溶液，照薄层色谱法（中国药典附录VI B）试验，吸取上述甲醇溶液，点于硅胶G薄层板上，以正己烷-丙酮（10:1）为展开剂，展开，取出，晾干，喷以15%硫酸乙醇液，在105℃加热至斑点显色清晰，样品色谱中，显单一的紫红色斑点（Rf=0.43），见图1。
（c）GC-MS测定：取制备得到的纯品适量，加甲醇制成每1mL含1mg的溶液，照气相色谱法（中国药典附录VI E）试验，色谱柱为HP-5MS型石英毛细管色谱柱（30m×0.25mm×0.25μm），柱流量1.0ml/min，载气为高纯度氦气（99.999%），柱前压7.65psi。程序升温：初始温度120℃，以每分钟1.5℃的速率升温至150℃，以每分钟1℃的速率升温至165℃，进样口温度280℃，分流比20:1。离子源为EI源，离子源温度230℃，四极杆温度150℃，电子能量70eV，发射电流34.6μA，质量范围20~800amu。取上述甲醇溶液适量，注入气相色谱仪，样品色谱中，呈现单一的色谱峰（tR=19.5min），用面积归一化法计算相对含量为99.197%，其EI-MS图谱与广藿香醇一致，见图2。
实施例2广藿香醇的分离纯化方法
将广藿香茎叶粉碎，取1.5Kg，加10倍量的水浸泡4小时，用水蒸气蒸馏法提取10小时，收集挥发油12g（广藿香醇质量分数32.3%）；将收集得到的挥发油用200ml石油醚溶解，加入1mol/L NaOH溶液萃取5次，收集有机溶剂层，减压回收溶剂得挥发油8.7g；取上述处理后的挥发油，用无水吡啶120ml溶解，降温至0℃，滴加丙二酸单酰氯约8g，滴加结束后保持温度搅拌反应5小时，然后升温30℃，再搅拌2小时；反应后，加入反应液6倍体积的12%Na2CO3溶液，搅拌2小时，静置半小时，加入乙醚萃取3次，洗去未反应的挥发油，收集Na2CO3溶液；向Na2CO3溶液中加入NaOH180g，加热回流8小时。水解反应后，加入600ml石油醚萃取2次，回收溶剂得到广藿香醇粗品；将得到的广藿香醇粗品用水洗至pH=7.0，加入少量正己烷，在-30℃低温下重结晶，过滤，得纯品1.68g。按实施例1检测方法，其纯度在99%以上，产品总收率为：
实施例3广藿香醇的分离纯化方法
将广藿香茎叶粉碎，取1.0Kg，加10倍量的水浸泡2小时，用水蒸气蒸馏法提取6小时，收集挥发油6.8g（广藿香醇质量分数29.8%）；将收集得到的挥发油用160ml石油醚溶解，加入3mol/L NaOH溶液萃取5次，收集有机溶剂层，减压回收溶剂得挥发油4.8g；取上述处理后的挥发油，用无水吡啶50ml溶解，降温至5℃，滴加丙二酸单酰氯约4g，滴加结束后保持温度搅拌反应3小时，然后升温30℃，再搅拌1小时；反应后，加入反应液4倍体积的10%Na2CO3溶液，搅拌1小时，静置半小时，加入乙醚萃取3次，洗去未反应的挥发油，收集Na2CO3溶液；向Na2CO3溶液中加入NaOH 45g，加热回流6小时。水解反应后，加入300ml正己烷萃取2次，回收溶剂得到广藿香醇粗品；将得到的广藿香醇粗品用水洗至pH=7.0，加入少量正己烷，在-20℃低温下重结晶，过滤，得纯品0.82g。按实施例1检测方法，其纯度在99%以上，产品总收率为：
实施例4本发明分离纯化方法
将广藿香茎叶粉碎，取2Kg，加10倍量的水浸泡2小时，用水蒸气蒸馏法提取8小时，收集挥发油14.6g（广藿香醇质量分数31.6%）；将收集得到的挥发油用300ml石油醚溶解，加入2mol/L NaOH溶液萃取4次，收集有机溶剂层，减压回收溶剂得挥发油10g；取上述处理后的挥发油，用无水吡啶150ml溶解，降温至0℃，滴加丁二酸单酰氯12g，滴加结束后保持温度搅拌反应4小时，然后升温35℃，再搅拌2小时；加入反应液4倍量的10%Na2CO3溶液，搅拌2小时，静置半小时，加入乙醚萃取2次，洗去未反应的挥发油，收集Na2CO3溶液；向Na2CO3溶液中加入NaOH 150g，80℃水解6小时。反应后，加入700ml石油醚萃取3次，回收溶剂得到广藿香醇粗品；将得到的广藿香醇粗品用水洗至pH=7.0，加入少量正己烷，在-10℃低温下多次结晶，过滤，共得纯品366mg，产品收率为：
实施例5本发明分离纯化方法
将广藿香茎叶粉碎，取1Kg，加10倍量的水浸泡2小时，用水蒸气蒸馏法提取8小时，收集挥发油7.3g（广藿香醇质量分数31.0%）；将收集得到的挥发油用150ml石油醚溶解，加入2mol/L NaOH溶液萃取4次，收集有机溶剂层，减压回收溶剂得挥发油5.0g；取上述处理后的挥发油，用无水吡啶70ml溶解，降温至0℃，滴加过量草酰氯7.0g，滴加结束后保持温度搅拌反应2小时，薄层检测广藿香醇完全反应；加入反应液4倍量的10%Na2CO3溶液，搅拌，薄层检测表明：酯化物迅速水解，重新生成广藿香醇，未能成盐进入碱水层，不能实现与其他挥发油成分的有效分离。因此，虽然草酰氯反应活性很高，与广藿香醇的反应速度快、产率高，但产物遇水极易水解，不适宜于广藿香醇的快速分离。
结论：
（1）综合以上方案，以实施例1-3中的技术方案最佳，在不采用柱层析的条件下，快速得到纯度高于99%的广藿香醇，同时，其收率较高，可达40%以上；
（2）关玲等采用柱层析方法分离广藿香醇时，其收率低于20.5%，且柱层析对有机溶剂的消耗量大，成本耗费高，且过柱时间长，容易造成有机溶剂的挥发，影响生产和生活环境，不利于大规模生产；本发明方法大幅提高了产品收率（高达40%），反应试剂多为常规试剂，不仅有利于对环境的保护，还有效节约生产成本，同时，本发明方法操作简便，仅在3天内就能完成一个周期的生产，有效提高了资源利用率，便于实现工业化大生产。
（3）前期试验研究中，将挥发油直接进行酯化反应，后期所得成品中广藿香醇的纯度非常低；为了提高产品纯度，在预试验中还选用多种方法进行前处理，均未对产品纯度有显著影响；实验发现，导致纯度过低的原因是由于广藿香酮等酚类成分的干扰，因此，需要在酯化反应前除去广藿香酮等酚类成分。目前常用的分离纯化方法有柱层析、化学反应法等，鉴于对成本及操作难易的考虑，本发明选择在酯化反应前若用无机碱水处理挥发油，最终实验表明，碱水处理后有效提高了成品纯度。
综上所述，本发明分离纯化方法，采用化学转化的方法有效制备纯度高达99%以上的广藿香醇，且产品收率在40%以上；与传统的柱层析法相比，有效缩短了广藿香醇的生产周期，其操作步骤简单易行、溶剂消耗量少，极大地节约了生产成本，具有良好的应用前景。
Claims (9)
1.广藿香醇的分离纯化方法，其特征在于：它包括如下操作步骤：
（1）取广藿香茎叶，采用水蒸气蒸馏法、超临界二氧化碳萃取法、低极性溶剂提取法，提取挥发油；
（2）在挥发油中加入碱性溶液去除酚酸类成分，得除酚酸类成分的挥发油备用；
（3）将除去酚酸类成分的挥发油加丙二酸单酰氯或草酰氯进行酯化，再加入含有钠离子或钾离子的水溶液成盐后，用有机溶剂萃取，收集水层，即得酯化物；
（4）取步骤（3）酯化物，经水解反应后，用低极性溶剂萃取，回收溶剂后，得广藿香醇粗品；
（5）广藿香醇粗品重结晶后，得广藿香醇；
所述低极性溶剂为石油醚或正己烷。
2.根据权利要求1所述的分离纯化方法，其特征在于：步骤（2）中，所述碱性溶液为氢氧化钠或氢氧化钾水溶液；
步骤（4）中，加入氢氧化钠或氢氧化钾进行水解反应。
3.根据权利要求2所述的分离纯化方法，其特征在于：步骤（4）中，水解反应的条件为加热回流。
4.根据权利要求3所述的分离纯化方法，其特征在于：所述加热回流的时间为6h以上。
5.根据权利要求1-4任意一项所述的分离纯化方法，其特征在于：
步骤（2）的具体操作方法如下：将收集得到的挥发油用低极性溶剂溶解，加入1-3 mol/L NaOH溶液，收集有机溶剂层，减压回收溶剂，得除酚酸类成分的挥发油；
步骤（3）的具体操作方法如下：取步骤（2）除去酚酸类成分的挥发油，用无水的弱碱性有机溶剂溶解，滴入丙二酸单酰氯，进行酯化反应，待反应完全后，加入反应液体积4～10倍量的10-15%w/v Na2CO3水溶液，混匀后，搅拌，再加入乙醚萃取，收集水层，即得酯化物；
步骤（4）的具体操作方法如下：向步骤（3）酯化物中加入NaOH，使NaOH浓度达到15-20%w/v，加热回流6小时以上，水解反应后，加入低极性溶剂萃取，收集有机溶剂层，回收溶剂后，得到广藿香醇粗品；
步骤（5）的具体操作方法如下：将得到的广藿香醇粗品用水洗至pH呈中性，再溶于有机溶剂中，在-30～0℃低温下重结晶，即得广藿香醇；
其中，步骤（2）、（4）所述低极性溶剂为石油醚或正己烷；步骤（3）所述弱碱性有机溶剂为吡啶或三乙胺。
6.根据权利要求5所述的分离纯化方法，其特征在于：步骤（3）中，搅拌时间为1～2小时。
7.根据权利要求5所述的分离纯化方法，其特征在于：步骤（5）中，所述有机溶剂为正己烷或石油醚。
8.根据权利要求5所述的分离纯化方法，其特征在于：步骤（5）中，所述重结晶的具体操作步骤为：
先在-10℃下重结晶，过滤后，滤液再置于-20℃下重结晶，合并固形物，即得广藿香醇。
9.根据权利要求5所述的分离纯化方法，其特征在于：具体操作步骤如下：
（1）取广藿香药材，加8~12倍量的水浸泡2小时以上，用水蒸气蒸馏法提取6～10小时，收集挥发油；
（2）将收集得到的挥发油用16~24倍量的石油醚溶解，加入1~3 mol/L NaOH溶液提取挥发油中的酚酸类成分，提取4次以上，收集有机溶剂层，回收溶剂，得除酚酸类成分的挥发油；
（3）取步骤（2）得到的挥发油，用无水吡啶溶解，降温至0～5℃以下，滴加丙二酸单酰氯，滴加结束后保持温度搅拌反应3～5小时，然后升温30～35℃，再搅拌1～2小时，反应后，加入反应液4～6倍量的10~15% Na2CO3溶液，搅拌1～2小时，静置后，加入乙醚萃取，收集水层；
（4）向步骤（3）中Na2CO3溶液中加入NaOH，使NaOH浓度达到18~20%w/v，加热回流6小时以上，水解反应完成后，加入石油醚或正己烷萃取，收集有机溶剂层，回收溶剂，得到广藿香醇粗品；
（5）将得到的广藿香醇粗品用水洗至pH = 7，然后先在-10℃下重结晶，过滤；滤液再置于-20℃下重结晶，直至无晶体析出；合并固形物，即得广藿香醇。
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