CN1033588C - 超临界流体萃取法提取青蒿素的新工艺 - Google Patents
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Abstract
一种从黄花蒿中提取青蒿素的新工艺是采用超临界二氧化碳作溶剂，在提取压力8-32MPa，提取温度30-70℃，解析压力4-8MPa，解析温度30-75℃下通CO2循环提取分离青蒿素。提取时间0.5-5小时，提取率可达92%以上。青蒿素是一种倍半萜内酯化合物，是治疗恶性疟、脑型疟及抗氯喹株疟的速效低毒药物，并且是合成蒿甲醚、蒿乙醚、青蒿酯钠、还原青蒿素的中间体。
Description
本发明属于来源植物的材料制备倍半萜内酯化合物的技术。青蒿素(Artennuin)是从黄花蒿(Artemisia annuasL)中提取分离到的一个含过氧基团的倍半萜内酯化合物，其结构式见附图1。青蒿素经大量药理临床证明，对于治疗恶性疟、脑型疟及抗氯喹株疟等病具有速效低毒的特点。以青蒿素为原料可制备其衍生物蒿甲醚、蒿乙醚、青蒿酯钠、还原青蒿素等，它们具有同等或更好的抗疟效果。
科研人员对从黄花蒿中提取分离青蒿素的工艺进行了大量研究，己有技术归纳起来，均属有机溶剂常压提取。在期刊《中草药通讯》1979，No1，P5-12报导的“抗疟药青蒿的研究”介绍的是用稀乙醇作溶剂提取，青蒿素的全流程提取率只有38～40％。在期刊《中草药通讯》1979，No，12，P11-15报导的“黄花蒿素(青蒿素)生产工艺的研究”是采用汽油或石油醚作溶剂，常压静置浸提和转动浸提，青蒿素的全流程提取率最高不超过80.48％，转动浸提法较好，以黄花蒿的枝、叶、花果混合原料提取青蒿素的全流程提取率平均为72.22％±2.78，以小枝叶混合原料提取青蒿素的全流程提取率为75.61-80.47％，平均为78.31±1.1。上述溶剂法提取过程中需要大量的有机溶剂，故成本高，提取时间长，稀乙醇法需6天左右，而汽油法至少需要60小时；在回收大量的溶剂时，由于青蒿素不稳定易造成损失使提取率降低。另外，由于用到大量的有机溶剂，易燃易爆，造成严重的环境污染。
本发明的目的是寻找一种成本低、收率高、可用于工业生产的从黄花蒿植物中提取青蒿素的新工艺。
超临界流体萃取(Supercrtical Fluid Extrac-tion，简称SFE)技术是近十年来迅速发展的一种新技术。它是利用超临界流体作溶剂进行萃取，其原理为在超临界状态的某些物质，如CO2、O2、H2O、C2H4等处于一定压力时呈气体状态，具有较低的粘度，但其密度却又近似液体，具有较高的密度，具有良好的溶剂特性，可作溶剂进行萃取，把多种天然物从其混合组分中分离出来，形成超临界负载相，然后降低载气的压力或提高载气的温度，使其溶解力减小，萃取物就沉淀出来和载气分离，从而达到分离的目的。
本发明就是应用这一原理，寻找一种理想的流体的合理的工艺条件从黄花蒿植物中提取青蒿素。
本发明是这样实现的：可用作溶剂的超临界流体文献报导有很多，如甲烷、乙烷、丙烷、二氧化碳、乙烯、丙烯、乙醚、丙酮、甲醇、水、甲苯、苯等，由于二氧化碳(CO2)有无毒、无臭、无味、无腐蚀性、不易燃、化学稳定性高、来源广、价格低等特点，并具有良好的萃取选择性，故本发明选用超临界CO2作为提取溶剂。下面见附图2，详述本发明的提取工艺。
附图2为超临界CO2萃取工艺流程图。
[1]提取釜，[2]解析釜，[3]冷却釜，[4]CO2气体瓶，[5]、[6]、[7]均为热交换器，[8]压缩泵，[9]调压阀。
[1]和[2]上分别装有压力表和温度显示仪及安全阀等附件。
操作方法：将原料黄花蒿粉碎过筛后装入[1]，开启[4]，同时开启[5]、[6]、[7]进行加热或冷却。当[1]、[2]、[3]达到所需的温度时，开启[8]并控制CO2的流速，使[1]和[2]内分别达到所需的压力，打开[9]开始循环萃取，同时关掉[4]。随时调节[9]使[1]和[2]保持恒定的压力循环萃取。当萃取达到选定时间时，停机，打开[2]的出料阀即得青蒿素的粗品。然后将粗品用有机溶剂进行重结晶，常用的有机溶剂甲醇、乙醇、异丙醇、氯仿、石油醚等均可进行重结晶。为了降低毒性和成本，用甲醇和乙醇作溶剂重结晶较佳，且重结晶时可以加活性炭脱色处理。
青蒿素能否用超临界CO2来提取并取得较好的提取率，关健在于工艺条件的选择，不同物质在超临界CO2中溶解度不同，且与系统的压力和温度两因素有直接关系。本发明所选择的提取压力为8-32MPa，解析压力为4-8MPa，提取温度为30-70℃，解析温度为35-75℃，提取时间为0.5-5小时。压力是影响青蒿素提取率的一个关键因素。一般来说，提取压力愈高时，物质在CO2中的溶解度愈高，萃取速率也愈高，但萃取的选择性则相对降低。所以过低或过高的提取压力对青蒿素的提取率均有影响，且增加压力，设备成本明显上升，本发明可用8-32MPa的提取压力4-8MPa的解析压力提取青蒿素，其提取率可达64.29％。较佳的条件是采用提取压力为10-20MPa，解析压力为4-7MPa，在此压力下，提取率可达90％以上。
提取温度和解析温度的选择对青蒿素的提取率影响很大，一般来说随着提取温度的升高，青蒿素的粗提物越多，但杂质含量也增多，影响到产品的质量。大于或小于室温的提取，常需较多的能量和额外设备，如热交换器、夹层锅、绝缘保温材料等。一般提取温度的上限不超过100℃，本发明采用提取温度30-70℃，解析温度35-75℃，较佳条件是提取温度为35-50℃，解析温度为45-70℃。
提取时间则与所通入CO2的流速、提取温度及青蒿素原料粉碎粒子的大小有关。增加CO2的流速，提高提取温度及将黄花蒿磨成小粒径投料，可减少提取时间。而CO2的流速又与提取釜和解析釜的体积大小、长度/直径比、原料装量多少、物料粒度、管路粗细有关。所以只有对特定的设备和特定的原料作多次实验才可得到最佳流速。流速上限是以不将提取釜中的出口滤板堵塞为限。只要选择一个较好的压力、温度和CO2的流速后，一般在0.5小时左右就可提取到较多的青蒿素。在5小时内基本可将青蒿素提取完全，提取率几乎可达100％。
本发明的青蒿素全流程提取率可达约83-99.5％，比已有技术溶剂常压法要高得多，比稀乙醇法提高约43-59％，比汽油法提高约11-27％。另外，提取时间也可大大缩短。一般全流程(包括重结晶)只需8小时即可完成。本工艺完全适用于工业生产。
实施例1
将原料黄花蒿晒干，粉碎过筛后称取2.5Kg投入提取釜。料装好后开始对提取釜和解析釜加热，对冷却釜冷却，同时开启CO2贮瓶阀。当提取釜温度达到40℃，解析釜温度达60℃时，开启压缩泵，将CO2以0.87L/min的流速对提取釜和解析釜进行加压，当提取釜和解析釜的压力分别达到15MPa和5MPa时，打开调压阀开始循环，并通过调压阀的控制，保持以上参数恒定，提取4小时后，停机出料得70g青蒿素粗品。然后将此粗品用甲醇溶解过滤，加入活性炭搅拌片刻，滤去活性炭，回收甲醇至近干，加入稀乙醇加热溶解，放冷析晶得青蒿素精品。纯度为99.5％。mp：156.0-158.0℃。本品与云南植物药厂纯度为100％的青蒿素标准品比较，mmp不降，两者TLC行为一致，红外光谱一致，其特征的红外吸收峰如下(溴化钾压片，cm-1)：1750(六元环内脂)，1115，881，831(过氧基团)。全流程提取率为98％。
实施例2
同例1操作，投黄花蒿2.5kg，在提取压力12MPa、解析压力5MPa，提取温度36℃、解析温度48℃，CO2流速0.87L/min下提得65的青蒿素粗品。用石油醚溶解重结晶得青蒿素精品，纯度为98.8％。全流程提取率为94％。
实施例3
同例1操作，称黄花蒿2.5kg，在提取压力15MPa、解析压力4.5MPa，提取温度42℃、解析温度65℃，CO2流速1L/min下提得68g的青蒿素粗品。用乙酸乙酯溶解重结晶得青蒿素精品，纯度为98.5％、全流程提取率为95％。
实施例4
同例1操作，称黄花蒿2.5kg，在提取压力22MPa、解析压力7.5MPa，提取温度35℃、解析温度45℃，CO2流速1.05L/min下提得61g的青蒿素粗品。用乙醇溶解重结晶得青蒿素精品，纯度为99.8％，全流程提取率为93％。
实施例5同例1操作，称黄花蒿2.5kg，在提取压力30MPa、解析压力8MPa，提取温度30℃、解析温度50℃，CO2流速1L/min下提得70g的青蒿素粗品。用甲醇溶解重结晶得青蒿素精品，全流程提取率为91.5％。
Claims (3)
1、一种从黄花蒿植物中提取青蒿素的方法，其特征是用超临界二氧化碳作溶剂，在提取压力8-32MPa，提取温度30-70℃，解析压力4-8MPa，解析温度35-75℃下通入二氧化碳循环提取分离青蒿素粗品，然后将粗品用有机溶剂重结晶。
2、根据权利要求1所述的提取青蒿素的方法，其特征是在提取压力10-20MPa，提取温度35-50℃，解析压力4-7MPa，解析温度45-70℃下提取青蒿素粗品。
3、根据权利1或2所述的提取青蒿素的方法，其特征是青蒿素粗品用甲醇或乙醇作溶剂进行重结晶。
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