CN106860492B - 一种大麻酚类化合物的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种大麻酚类化合物的制备方法，该方法筛选工业大麻植物材料，烘干，超微粉碎，置于具有搅拌功能的超声波提取装置中，加入弱极性或非极性有机溶剂和弱酸，超声波辅助提取，过滤，滤液中加入活性炭，过滤，蒸干溶剂，获得工业大麻提取物的浸膏，采用强极性有机溶剂充分溶解浸膏，冷冻，封存，过滤，蒸干溶剂，得到工业大麻提取物的初级品，再在初级品中边搅拌，边缓慢加入碱溶液，离心，过滤，在滤液中缓慢加入酸溶液，分离，得到富含大麻酚类化合物的工业大麻提取物产品。该方法提取效率高、成本低、产品杂质少、污染小，易于工业化实现。
Description
技术领域
本发明涉及生物医药材料制备技术领域，特别涉及一种大麻酚类化合物的高效制备方法。
背景技术
大麻属一年生草本植物，俗称线麻、汉麻和火麻。大麻在我国至少有6000多年的历史，主要分布在云南、贵州、广西、四川、安徽、山东、山西、河南、河北、黑龙江、吉林、辽宁、内蒙和新疆等地。由于大麻中含有一种致幻物质四氢大麻酚(THC)，易被不法分子用来提炼毒品，造成社会危害，所以很多国家对该植物的使用做出了相应的规定。
20世纪90年代，欧盟根据大麻植株花叶干物质中四氢大麻酚(THC)含量高低，将大麻分为药用型(THC＞0.5％)、中间型(0.3％＜THC＜0.5％)和纤维型(THC＜0.3％)。其中，纤维型大麻THC的含量极低，不具有毒品利用价值，又被称为“工业大麻”。国际禁毒组织也将THC含量低于0.3％的大麻称作工业大麻，可以进行规模化种植与工业化利用。从上个世纪90年代起，以欧美为代表的发达国家均致力于开发和利用低毒工业大麻。鉴于低毒工业大麻的多种用途，我国相关的部分省份如云南、黑龙江等地正在逐渐解除对工业大麻的限制，培育出了具有自主知识产权的低毒工业大麻品种，在国家禁毒委和地方禁毒部门与合法大麻专营单位的统一监管下，在云南、山东、山西、安徽、辽宁等省种植、开发和利用低毒工业大麻。
工业大麻浑身是宝，具有较高的应用价值,工业大麻植物可用于开发无毒涂料、上光剂、润滑油、柴油、化妆品、肥皂、香波、浴波和动物蛋白饲料等，目前全世界已开发出25000多种大麻产品，大麻及其制品被广泛地应用于人们生活及工、农业生产中。大麻营养成分丰富，含有20～25％的蛋白质，20～30％的碳水化合物和10～15％的可溶性纤维；含有丰富的矿物质，特别是磷、钾、镁、钙、铁和锌等，富含油酸、亚油酸、亚麻酸、花生四烯酸等人体必需的多聚不饱和脂肪酸。
大麻酚类化合物是一类萜烯酚类化合物，研究证实，工业大麻植株中含有多种大麻酚类化合物，现已分离得到70多种以上，其中主要的大麻酚类化合物有大麻二酚、大麻酚、大麻萜酚、大麻环酚、大麻环萜酚、脱氢大麻二酚，以及大麻酚酸、大麻二酚酸和四氢大麻酚酸等，具有抗炎、杀菌、抗焦虑、抗氧化等作用，特别是具有抗精神病、神经保护、减少肠道蠕动等作用，可用于治疗癫痫、多发性动脉硬化与帕金森病、青光眼、截瘫、多发性硬化症病人的痉挛状态、癌痛、神经痛、偏头痛、预防心肌梗死等疾病。
治疗癫痫是大麻酚类化合物的重要用途之一。据世界卫生组织报道，癫痫是全球最常见的神经系统疾病之一，目前全世界约有5000万癫痫患者，在美国约有300万例患者，在中国大约有1000万例癫痫患者，占全国总人口的0.7％。目前癫痫的治疗方法主要包括西医疗法和中医疗法，西医疗法包括药物治疗、手术治疗、神经调控治疗等，但是长期服用会产生副作用和抗药性，还有可能导致脑细胞缺氧、水肿、记忆力下降、性格改变，反映迟钝等问题。中医疗法常采用定痫熄风、平肝泻火、祛痰开窍、活血化瘀为治疗方法，有时治疗效果并不明显，而且大约有30％的患者使用市售抗癫痫药物无法控制病情。
英国GW制药公司是全球开发并上市首个含有大麻二酚等大麻酚类化合物的工业大麻提取物处方药的公司，主要用于治疗婴儿严重肌阵挛性癫痫和治疗多发性硬化症引起的痉挛疾病，已被美国FDA和欧洲药品评审局认定为孤儿药，现已在英国、西班牙、德国、丹麦、意大利、瑞典、奥地利等多个欧盟国家上市，并且获得了进军澳大利亚、新西兰、亚洲(除了日本、中国大陆及香港)、中东(除了以色列)和非洲等国家的上市权。
目前用于工业大麻植株比如工业大麻花叶的提取方法主要是超临界二氧化碳萃取法(Muller A.Supercritical CO2extraction of tetrahydrocannabinol andcannabidiol from cannabis plant material[P].CA.2424356)。原理是利用在不同的压力和温度下，超临界二氧化碳对某些天然产物活性物质溶解能力的不同，把高沸点、低挥发度、易热解的物质在其沸点温度以下萃取出来。超临界二氧化碳萃取技术是近几十年发展起来的一种新型绿色、高效的物质分离、精制技术，具有高效率、低能耗、高选择性、无污染和不破坏提取物中的活性成分等特点。但是超临界二氧化碳萃取技术所用的设备是高压设备，该工艺技术要求较高，设备一次性投资较大，对设备以及整个管路系统的耐压性能要求较高，而且对于成分复杂、极性较高，分子量较大的混合物，必须使用夹带剂或者在较高的压力和温度下进行。目前大多集中在小规模生产和实验室研究高附加值的产品的应用，工业化特别是大规模生产中的应用比较少。
含有大麻二酚等活性成分的大麻酚类化合物的纯化方法，目前主要集中在采用色谱填料层析、洗脱纯化的方法。色谱纯化的方法虽然产品的纯度非常高，但是对于工业化生产而言，难度较大，技术工艺复杂，用时较长，消耗溶剂量较大，环境污染较严重，有时目标产物难以进行有效控制，工序不太稳定，规模化生产的成本比较高。
发明内容
本发明在针对现有技术如工业化制备成本高、技术难度大等不足的基础上，提供了一种一种大麻酚类化合物的制备方法，本发明适宜规模化、简便高效生产。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种大麻酚类化合物的制备方法，包括如下步骤：
(1)筛选工业大麻植物材料，所述工业大麻植物材料包括工业大麻花叶、种子或者果实材料，70～140℃烘干至含水量低于5wt％，粉碎，避光保存；然后将粉碎材料置于具有搅拌功能的超声波提取装置中，加入工业大麻植物材料2～20倍质量的弱极性或非极性有机溶剂，再加入相当于弱极性或非极性有机溶剂添加质量的0.1～2％的弱酸，超声波频率20～40KHz，超声波功率100～2000W，20～100℃下超声波辅助提取0.1～5h，过滤，获得工业大麻提取物滤液，在滤液中加入相当于工业大麻植物材料0.01～0.8倍质量的活性炭，吸附脱色10～80min，过滤，蒸干溶剂，获得工业大麻提取物的浸膏；
(2)加入强极性有机溶剂充分溶解浸膏，冷冻至-20+10℃下封存24～60h，过滤，除去不溶物，蒸干溶剂，得到工业大麻提取物的初级品，再在初级品中边搅拌，边加入强碱溶液至pH为9～12，将大麻酚类化合物转化为酚盐形式，离心，过滤，除去不溶物，在滤液中加入弱酸至pH为2～5，将酚盐转化为游离的大麻酚类化合物，并从溶液中析出，分离，得到富含大麻酚类化合物的工业大麻提取物。
进一步地：所述弱极性或非极性有机溶剂选自石油醚、乙酸乙酯、乙醚、丙酮、苯、氯仿、C3～C10的烷烃。
进一步地：所述弱酸选自甲酸、乙酸、磷酸。
进一步地：所述的具有搅拌功能的超声波提取装置，可以为浴槽式超声波发生器，也可以采用探头式超声波发生装置，超声波频率优选为40KHz，超声波功率优选为800W，优选40～70℃下超声波辅助提取50min。
进一步地：所述活性炭的加入量优选为工业大麻植物材料0.5倍质量。
进一步地：所述吸附脱色过程可以采用水浴控制温度，且水浴温度为50～100℃，吸附脱色时间为10～80min。
进一步地：所述强极性有机溶剂选自C1～C5的醇，且加入量相当于工业大麻提取物浸膏2～10倍质量。
进一步地：所述的强碱溶液选自NaOH、KOH，且强碱溶液的质量浓度为10～30％。
本发明的有益效果如下：
1、易于工业化实现。本发明使用常规易得的有机溶剂，而且提取过程中采用超声波加以辅助强化，超声波强化提取与有机溶剂循环提取相结合，相对于目前已有的方法而言，操作方便，成本低、提取速度快、提取效率高、产品纯度高、溶剂残留少、污染小且回收方便，便于工业化生产应用；
2、原料和设备利用率高。超声波强化提取可降低提取温度、缩短提取时间、提高提取率、增大生产能力、节省溶剂和降低能耗。如：提取温度一般可降低30℃以上，提取时间缩短50％以上，提取率一般能提高5％～10％，溶剂消耗减少10％～20％，且有效成分不易破坏。本发明在较低温度和较短时间内实现对工业大麻提取物中的大麻二酚等大麻酚类化合物进行超声波辅助提取分离，能耗低，保证了大麻酚类化合物的结构的稳定，不需使用特殊高温高压设备，提高了原料和设备利用率；
3、提取效果好。采用非极性或者弱极性有机溶剂提取粉碎的植株原料，强极性有机溶剂溶解中间的浸膏产品，强极性和弱极性溶剂相结合，协调使用，既可以对产品进行有效深度纯化，除去一些难以去除的杂质，又可以缩短生产时间，提高效率；
4、产品品质稳定。本发明在工业大麻植株原料提取过程中，利用特定频率的超声波的空化作用，使有机溶剂在更缓和的条件下，快速渗透到工业大麻植物细胞的细胞壁内，使大麻二酚等活性成分更充分快速地溶解分散到有机溶剂中，保证活性成分的品质稳定；
5、纯化效率高。工业大麻提取物滤液、浸膏中含有的色素、杂质及不溶物，比如蜡、蜡脂、甘油酯、胡萝卜素类、类黄酮类等，如果不及时去除，有时会严重损害最终产品的品质，使得产品无法快速结晶形成粉末、吸湿性增强，产品应用过程中，添加到药物等终端产品中，会导致终端产品的保质期变短，品质变差，影响使用效果。相对于目前已有的纯化技术而言，本发明采用添加合适比例的活性炭、冷冻过滤、强弱极性有机溶剂搭配的方法去除这些不溶物，再辅以酸、碱沉淀相结合的方法进行产品纯化，成本低，效率高。
具体实施方式
实施例1
取1kg工业大麻植物原料火麻仁，脱壳，在100℃下烘干至含水量低于5％，超微粉碎，加入2L弱极性有机溶剂己烷，再加入100mL乙酸，在40℃温度下超声波辅助提取50min，过滤，滤液中加入50g活性炭，在60℃水浴温度下搅拌吸附30min，过滤，低压回收溶剂，得到工业大麻提取物的粗浸膏，再加入1000mL无水乙醇溶解粗浸膏，冷冻至-20℃下，封存40h，过滤，低压回收溶剂，得到工业大麻提取物初级品，在初级品中缓慢加入浓度为15％的NaOH水溶液，搅拌，至pH＝12，静置，离心，过滤，在滤液中缓慢加入浓度为15％的乙酸水溶液，搅拌，至pH＝3，分离，70℃蒸馏去除水分等溶剂，得到富含大麻酚类化合物的工业大麻提取物产品10.91g。
实施例2
取1kg工业大麻植物原料火麻仁，脱壳，在100℃下烘干至含水量低于5％，超微粉碎，加入20L弱极性有机溶剂己烷，再加入100mL乙酸，在40℃温度下超声波辅助提取40min，过滤，滤液中加入60g活性炭，在60℃水浴温度下搅拌吸附30min，过滤，低压回收溶剂，得到工业大麻提取物的粗浸膏，再加入1000mL无水乙醇溶解粗浸膏，冷冻至-20℃下，封存40h，过滤，低压回收溶剂，得到工业大麻提取物初级品，在初级品中缓慢加入浓度为15％的NaOH水溶液，搅拌，至pH＝12，静置，离心，过滤，在滤液中缓慢加入浓度为15％的乙酸水溶液，搅拌，至pH＝3，分离，70℃蒸馏去除水分等溶剂，得到富含大麻酚类化合物的工业大麻提取物产品12.12g。
实施例3
取1kg工业大麻植物原料火麻仁，脱壳，在100℃下烘干至含水量低于5％，超微粉碎，加入6L弱极性有机溶剂己烷，再加入100mL乙酸，在40℃温度下超声波辅助提取30min，过滤，滤液中加入70g活性炭，在60℃水浴温度下搅拌吸附30min，过滤，低压回收溶剂，得到工业大麻提取物的粗浸膏，再加入1000mL无水乙醇溶解粗浸膏，冷冻至-20℃下，封存40h，过滤，低压回收溶剂，得到工业大麻提取物初级品，在初级品中缓慢加入浓度为15％的NaOH水溶液，搅拌，至pH＝12，静置，离心，过滤，在滤液中缓慢加入浓度为15％的乙酸水溶液，搅拌，至pH＝3，分离，70℃蒸馏去除水分等溶剂，得到富含大麻酚类化合物的工业大麻提取物产品10.47g。
实施例4
取1kg工业大麻植物原料火麻仁，脱壳，在100℃下烘干至含水量低于5％，超微粉碎，加入6L弱极性有机溶剂石油醚，再加入100mL乙酸，在40℃温度下超声波辅助提取40min，过滤，滤液中加入60g活性炭，在60℃水浴温度下搅拌吸附30min，过滤，低压回收溶剂，得到工业大麻提取物的粗浸膏，再加入1000mL无水乙醇溶解粗浸膏，冷冻至-20℃下，封存40h，过滤，低压回收溶剂，得到工业大麻提取物初级品，在初级品中缓慢加入浓度为15％的NaOH水溶液，搅拌，至pH＝12，静置，离心，过滤，在滤液中缓慢加入浓度为15％的乙酸水溶液，搅拌，至pH＝3，分离，70℃蒸馏去除水分等溶剂，得到富含大麻酚类化合物的工业大麻提取物产品10.99g。
实施例5
取1kg工业大麻植物原料火麻仁，脱壳，在100℃下烘干至含水量低于5％，超微粉碎，加入6L弱极性有机溶剂乙醚，再加入100mL乙酸，在40℃温度下超声波辅助提取50min，过滤，滤液中加入50g活性炭，在60℃水浴温度下搅拌吸附30min，过滤，低压回收溶剂，得到工业大麻提取物的粗浸膏，再加入1000mL无水乙醇溶解粗浸膏，冷冻至-20℃下，封存40h，过滤，低压回收溶剂，得到工业大麻提取物初级品，在初级品中缓慢加入浓度为15％的NaOH水溶液，搅拌，至pH＝12，静置，离心，过滤，在滤液中缓慢加入浓度为15％的乙酸水溶液，搅拌，至pH＝3，分离，70℃蒸馏去除水分等溶剂，得到富含大麻酚类化合物的工业大麻提取物产品10.05g。
实施例6
取1kg工业大麻植物原料火麻仁，脱壳，在100℃下烘干至含水量低于5％，超微粉碎，加入6L弱极性有机溶剂己烷，再加入100mL乙酸，在40℃温度下超声波辅助提取300min，过滤，滤液中加入50g活性炭，在60℃水浴温度下搅拌吸附40min，过滤，低压回收溶剂，得到工业大麻提取物的粗浸膏，再加入1000mL无水甲醇溶解粗浸膏，冷冻至-20℃下，封存40h，过滤，低压回收溶剂，得到工业大麻提取物初级品，在初级品中缓慢加入浓度为15％的NaOH水溶液，搅拌，至pH＝12，静置，离心，过滤，在滤液中缓慢加入浓度为15％的乙酸水溶液，搅拌，至pH＝3，分离，70℃蒸馏去除水分等溶剂，得到富含大麻酚类化合物的工业大麻提取物产品10.78g。
实施例7
取1kg工业大麻植物原料火麻仁，脱壳，在100℃下烘干至含水量低于5％，超微粉碎，加入6L弱极性有机溶剂己烷，再加入100mL乙酸，在40℃温度下超声波辅助提取10min，过滤，滤液中加入50g活性炭，在60℃水浴温度下搅拌吸附50min，过滤，低压回收溶剂，得到工业大麻提取物的粗浸膏，再加入1000mL无水甲醇溶解粗浸膏，冷冻至-20℃下，封存40h，过滤，低压回收溶剂，得到工业大麻提取物初级品，在初级品中缓慢加入浓度为15％的NaOH水溶液，搅拌，至pH＝12，静置，离心，过滤，在滤液中缓慢加入浓度为15％的乙酸水溶液，搅拌，至pH＝3，分离，70℃蒸馏去除水分等溶剂，得到富含大麻酚类化合物的工业大麻提取物产品10.56g。
实施例8
取1kg工业大麻植物原料火麻仁，脱壳，在100℃下烘干至含水量低于5％，超微粉碎，加入6L弱极性有机溶剂石油醚，再加入100mL乙酸，在40℃温度下超声波辅助提取40min，过滤，滤液中加入90g活性炭，在60℃水浴温度下搅拌吸附40min，过滤，低压回收溶剂，得到工业大麻提取物的粗浸膏，再加入1000mL无水乙醇溶解粗浸膏，冷冻至-20℃下，封存40h，过滤，低压回收溶剂，得到工业大麻提取物初级品，在初级品中缓慢加入浓度为15％的NaOH水溶液，搅拌，至pH＝12，静置，离心，过滤，在滤液中缓慢加入浓度为15％的乙酸水溶液，搅拌，至pH＝3，分离，70℃蒸馏去除水分等溶剂，得到富含大麻酚类化合物的工业大麻提取物产品10.24g。
实施例9
在1kg脱壳、烘干、粉碎后的火麻仁中，加入6000ml弱极性有机溶剂石油醚，再加入100mL乙酸，在40℃温度下超声波辅助提取60min，过滤，滤液中加入50g活性炭，在60℃水浴温度下搅拌吸附10min，过滤，低压回收溶剂，得到工业大麻提取物的粗浸膏，再加入1500mL无水乙醇溶解粗浸膏，冷冻至-20℃下，封存40h，过滤，低压回收溶剂，得到工业大麻提取物初级品，在初级品中缓慢加入浓度为15％的NaOH水溶液，搅拌，至pH＝12，静置，离心，过滤，在滤液中缓慢加入浓度为15％的乙酸水溶液，搅拌，至pH＝3，分离，70℃蒸馏去除水分等溶剂，得到富含大麻酚类化合物的工业大麻提取物产品11.28g。
实施例10
在1kg脱壳、烘干、粉碎后的火麻仁中，加入6000ml弱极性有机溶剂己烷，再加入100mL乙酸，在40℃温度下超声波辅助提取60min，过滤，滤液中加入50g活性炭，在60℃水浴温度下搅拌吸附80min，过滤，低压回收溶剂，得到工业大麻提取物的粗浸膏，再加入1500mL无水乙醇溶解粗浸膏，冷冻至-20℃下，封存40h，过滤，低压回收溶剂，得到工业大麻提取物初级品，在初级品中缓慢加入浓度为15％的NaOH水溶液，搅拌，至pH＝12，静置，离心，过滤，在滤液中缓慢加入浓度为15％的乙酸水溶液，搅拌，至pH＝3，分离，70℃蒸馏去除水分等溶剂，得到富含大麻酚类化合物的工业大麻提取物产品11.71g。
以上所述，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案和技术构思做出其他各种相应的改变，而所有这些改变都应属于本发明权利要求的保护范围。
Claims (8)
1.一种大麻酚类化合物的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)筛选工业大麻植物材料，所述工业大麻植物材料包括工业大麻花叶、种子或者果实材料，70～140℃烘干至含水量低于5wt％，粉碎，避光保存；然后将粉碎材料置于具有搅拌功能的超声波提取装置中，加入工业大麻植物材料2～20倍质量的弱极性或非极性有机溶剂，再加入相当于弱极性或非极性有机溶剂添加质量的0.1～2％的弱酸，超声波频率20～40KHz，超声波功率100～2000W，20～100℃下超声波辅助提取0.1～5h，过滤，获得工业大麻提取物滤液，在滤液中加入相当于工业大麻植物材料0.01～0.8倍质量的活性炭，吸附脱色10～80min，过滤，蒸干溶剂，获得工业大麻提取物的浸膏；
(2)加入强极性有机溶剂充分溶解浸膏，冷冻至-20+10℃下封存24～60h，过滤，除去不溶物，蒸干溶剂，得到工业大麻提取物的初级品，再在初级品中边搅拌，边加入强碱溶液至pH为9～12，将大麻酚类化合物转化为酚盐形式，离心，过滤，除去不溶物，在滤液中加入弱酸至pH为2～5，将酚盐转化为游离的大麻酚类化合物，并从溶液中析出，分离，得到富含大麻酚类化合物的工业大麻提取物。
2.根据权利要求1所述的一种大麻酚类化合物的制备方法，其特征在于：所述弱极性或非极性有机溶剂选自石油醚、乙酸乙酯、乙醚、丙酮、苯、氯仿、C3～C10的烷烃。
3.根据权利要求1所述的一种大麻酚类化合物的制备方法，其特征在于：所述弱酸选自甲酸、乙酸、磷酸。
4.根据权利要求1所述的一种大麻酚类化合物的制备方法，其特征在于：所述的具有搅拌功能的超声波提取装置为浴槽式超声波发生器或采用探头式超声波发生装置，超声波频率为40KHz，超声波功率为800W，40～70℃下超声波辅助提取50min。
5.根据权利要求1所述的一种大麻酚类化合物的制备方法，其特征在于：所述活性炭的加入量为工业大麻植物材料0.5倍质量。
6.根据权利要求1所述的一种大麻酚类化合物的制备方法，其特征在于：所述吸附脱色过程采用水浴控制温度，且水浴温度为50～100℃，吸附脱色时间为10～80min。
7.根据权利要求1所述的一种大麻酚类化合物的制备方法，其特征在于：所述强极性有机溶剂选自C1～C5的醇，且加入量相当于工业大麻提取物浸膏2～10倍质量。
8.根据权利要求1所述的一种大麻酚类化合物的制备方法，其特征在于：所述的强碱溶液选自NaOH、KOH，且强碱溶液的质量浓度为10～30％。
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