CN105273034A - 一种微波辅助酸性离子液体催化制备薯蓣皂苷元的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种微波辅助酸性离子液体催化制备薯蓣皂苷元的新方法，属于农产品深加工及医药技术领域。所述方法是先用乙醇水溶液提取盾叶薯蓣或其他薯蓣科植物根茎中的总皂苷，然后在微波反应罐中经微波和酸性离子液体共同作用将皂苷催化水解为薯蓣皂苷元。反应液冷却后过滤。滤渣烘干后用石油醚提取薯蓣皂苷元。滤液除去水分后可得离子液体。回收的离子液体可循环使用。该发明使用酸性离子液体代替传统水解方法中的无机酸，解决了排放大量高酸度、含氯污水的问题；克服了生物转化法和酶法耗时长、生产工艺复杂的问题。微波辅助技术明显缩短反应时间。同时离子液体可回收利用降低了生产成本。该方法是一种高效、绿色环保的制备薯蓣皂苷元的方法。

Description

一种微波辅助酸性离子液体催化制备薯蓣皂苷元的方法

技术领域

本发明涉及一种微波辅助酸性离子液体催化制备薯蓣皂苷元方法，具体说是以从薯蓣科植物干燥根茎中提取出来的皂苷为原料，在酸性离子液体体系中，经微波辅助催化生成薯蓣皂苷元。属于农产品深加工及医药技术领域。

背景技术

盾叶薯蓣(DioscoreaZingiberensisC.H.Wright)是一种重要的药源植物，富含薯蓣皂苷元。薯蓣皂苷元是一种合成激素药物的基础原料和起始中间体，以它为基础几乎可以合成所有的甾体激素药物。在药物家族中，甾体激素药物是仅次于抗生素的第二大类药物。我国己利用薯蓣皂苷元合成了100多种药物，除激素、消炎、降血脂、抗病毒、抗过敏、避孕等用途外，还利用其合成镇痛药、麻醉药、冠心病药等，利用前景广阔。现在薯蓣皂苷元还在调节人体机能、防病抗衰老、减肥、补钙、调节脑神经等保健用品、日用化学品等方面获得广泛应用。近年来有研究表明薯蓣皂苷元有抗肿瘤作用。

薯蓣皂苷元是薯蓣属植物中薯蓣皂苷的配基，主要以薯蓣皂苷的形式与纤维素结合存在于细胞壁中，需要物理、化学方法将薯蓣皂苷元从植物根茎中分离出来。目前我国薯蓣皂苷元的工业生产应用，主要还是采用直接酸水解法。该方法水解耗酸量大，对环境污染严重，产生的废水废渣多，且副产品淀粉和鼠李糖无法利用。这种方法需要使用大量的盐酸或硫酸进行水解，水解后的残渣又需要大量的水进行冲洗，直至中性。在整个生产过程中要排放大量的工业废水，同时这些废水中有机物含量很高，远远超出国家排放标准，酸度高，呈酱黄色，处理难度极大。

近来酶法和生物转化方法已在薯蓣皂苷元产业中尝试。但是生物转化方法需要筛选能够水解皂苷的菌种，且需要培养微生物，耗时长，生产工艺复杂，不适合大规模生产；酶法需要分离纯化特定的酶系，成本高，反应时间长，生产转化效率低下。

随着医药、化工行业对薯蓣皂苷元需求的不断增大，以及对环境保护的日趋重视，使得直接酸水解法、酶法和生物转化方法暴露出越来越多的问题。

离子液体是完全由离子组成，在低于100摄氏度时呈液体状态的熔盐。它们具有蒸汽压小、不易燃、稳定性好、热容大、导电性好、具有“可设计”性、对许多无机盐和有机物有特殊溶解性、可回收循环利用等特点，广泛地应用于绿色化学与催化领域、功能材料、光热与光电材料和生命科学等领域。酸性离子液体具有能够释放质子的酸性基团，是一种良好的水解反应催化剂。

发明内容

本发明的目的是提供一种微波辅助酸性离子液体催化制备薯蓣皂苷元的新方法，解决了排放大量高酸度、含氯污水的问题，克服了生物转化法和酶法耗时长、生产工艺复杂的问题。

本发明的技术方案：用乙醇水溶液从薯蓣科植物干燥根茎中提取出总皂苷。乙醇可回收再利用，提取完的残渣可以用来发酵产酒精。而且该过程避免了根茎中大量淀粉被水解，实现综合利用。然后将酸性离子液体用蒸馏水稀释成2-8mol/L，按照料液比1∶5-1∶25(g/mL)比例与皂苷混匀后加入微波反应罐中，温度设定为80-120℃，启动微波，反应5-30min后停止反应，反应液冷却至室温、过滤。滤液旋转蒸发除去水分、真空干燥回收得到酸性离子液体。滤渣50℃烘干后用石油醚(60-90℃)提取薯蓣皂苷元。减压回收石油醚至干得到薯蓣皂苷元产品。

上述反应体系中，酸性离子液体指1-丁基-3-甲基咪唑硫酸氢盐[BMIm]HSO₄或1-丁基磺酸-3-甲基咪唑硫酸氢盐[BHSO₃MIm]HSO₄等具有酸性基团的酸性离子液体。

本发明的有益效果：本发明所提供的制备薯蓣皂苷元的新方法同时具备了微波加热和酸性离子液体催化反应的优点，能够克服常规方法的许多不足，达到传统方法所不具备的效果。微波辐射能使反应体系均匀受热，体系升温速度快，温度稳定，可明显加快反应速度，提高反应产率，大大缩短反应时间。酸性离子液体取代传统无机酸，从而克服排放大量污水的问题，且可回收再利用，从而提供一种高效、快速、绿色环保的新工艺。

具体实施方式

以下给出实施例，对本发明作进一步说明。

实施例1

取盾叶薯蓣(DioscoreaZingiberensisC.H.Wright)干燥粉末100g，按照料液比1∶10(g/mL)比例加入体积比为50％乙醇回流提取3次，每次1小时。提取后离心，取上清液。合并上清液，回收乙醇得含皂苷的水溶液。该水溶液经饱和正丁醇按1∶1(V∶V)萃取两次后，合并正丁醇部分。减压回收正丁醇至干得到总皂苷。用去离子水稀释酸性离子液体，配成2mol/L的离子液体溶液。按照料液比1∶10(g/mL)比例与皂苷混匀后加入微波反应罐中。反应温度设为80℃，在微波下反应20min后，反应液冷却至室温、过滤。滤液旋转蒸发去除水分，再在真空干燥箱内30℃干燥50min后得酸性离子液体。滤渣在50℃烘干后用石油醚提取薯蓣皂苷元。减压回收石油醚至干得到薯蓣皂苷元产品。经高效液相色谱检测薯蓣皂苷元得率为1.1％。

实施例2

取盾叶薯蓣(DioscoreaZingiberensisC.H.Wright)干燥粉末200g，按照料液比1∶15(g/mL)比例加入体积比为70％乙醇回流提取2次，每次2小时。合提取后离心，取上清液。合并上清液，回收乙醇得含皂苷的水溶液。该水溶液经饱和正丁醇按1∶1(V∶V)萃取两次后，合并正丁醇部分。减压回收正丁醇至干得到总皂苷。用去离子水稀释酸性离子液体，配成4mol/L的离子液体溶液。按照料液比1∶10(g/mL)比例与皂苷混匀后加入微波反应罐中。反应温度设为100℃，在微波下反应15min后，反应液冷却至室温、过滤。滤液旋转蒸发去除水分，再在真空干燥箱内50℃干燥30min后得酸性离子液体。滤渣在50℃烘干后用石油醚提取薯蓣皂苷元。减压回收石油醚至干得到薯蓣皂苷元产品。经高效液相色谱检测薯蓣皂苷元得率为1.4％。

实施例3

取盾叶薯蓣(DioscoreaZingiberensisC.H.Wright)干燥粉末300g，按照料液比1∶20(g/mL)比例加入体积比为80％乙醇回流提取2次，每次1小时。提取后离心，取上清液。合并上清液，回收乙醇得含皂苷的水溶液。该水溶液经饱和正丁醇按1∶1(V∶V)萃取两次后，合并正丁醇部分。减压回收正丁醇至干得到总皂苷。用去离子水稀释酸性离子液体，配成6mol/L的离子液体溶液。按照料液比1∶20(g/mL)比例与皂苷混匀后加入微波反应罐中。反应温度设为110℃，在微波下反应10min后，反应液冷却至室温、过滤。滤液旋转蒸发去除水分，再在真空干燥箱内60℃干燥20min后得酸性离子液体。滤渣在50℃烘干后用石油醚提取薯蓣皂苷元。减压回收石油醚至干得到薯蓣皂苷元产品。经高效液相色谱检测薯蓣皂苷元得率为1.2％。

Claims (6)

1.一种微波辅助酸性离子液体催化制备薯蓣皂苷元的新方法，按照下述步骤进行：

(1)取干燥薯蓣根茎，粉碎过60目筛。按照料液比1∶5-1∶25(g/mL)比例加入体积比为50-90％乙醇回流提取1-3次，每次1-3小时。提取后离心，取上清液。合并上清液，回收乙醇得含皂苷的水溶液。该水溶液经过饱和正丁醇按1∶1(V∶V)萃取两次后，合并正丁醇部分。减压回收正丁醇至干得到总皂苷。

(2)用去离子水稀释酸性离子液体，配成2-8mol/L离子液体溶液。按照料液比1∶5-1∶25(g/mL)比例与总皂苷混匀后加入微波反应罐中。

(3)反应温度设为80-120℃，开启微波反应5-30min后，反应液冷却至室温、过滤。滤液旋转蒸发去除水分，在真空干燥箱内保持30-60℃干燥20-60min后回收得到酸性离子液体。

(4)滤渣50℃烘干后用石油醚(60-90℃)提取薯蓣皂苷元。减压回收石油醚至干得到薯蓣皂苷元产品。

2.根据权利要求1所述的微波辅助酸性离子液体催化制备薯蓣皂苷元的方法，其特征在于步骤(1)中的料液比是1∶5-1∶25(g/mL)，乙醇为体积比50-90％，回流提取次数为1-3次，每次提取时间为1-3小时。

3.根据权利要求1所述的微波辅助酸性离子液体催化制备薯蓣皂苷元的方法，其特征在于步骤(2)中的酸性离子液体是1-丁基-3-甲基咪唑硫酸氢盐[BMIm]HSO₄或1-丁基磺酸-3-甲基咪唑硫酸氢盐[BHSO₃MIm]HSO₄等具有酸性基团的酸性离子液体。

4.根据权利要求1所述的微波辅助酸性离子液体催化制备薯蓣皂苷元的方法，其特征在于步骤(2)中离子液体浓度为2-8mol/L。皂苷与离子液体混合比例为1∶5-1∶25(g/mL)。

5.根据权利要求1所述的微波辅助酸性离子液体催化制备薯蓣皂苷元的方法，其特征在于步骤(3)中反应温度为80-120℃，反应时间为5-30min。

6.根据权利要求1所述的微波辅助酸性离子液体催化水解薯蓣中皂苷为薯蓣皂苷元的方法，其特征在于步骤(3)中回收离子液体真空干燥箱温度为30-60℃，干燥时间为20-60min。