CN108358769A - 一种双相体系中由根皮苷水解制备根皮素的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种根皮素的制备方法。以根皮苷为原料，通过两相酸水解，得到95%产率的根皮素纯品。本发明与现有的半制备根皮素生产方法相比，解决了根皮苷转化率低，副产物多，产品纯度低的难题。整个反应和分离纯化操作简单，条件温和，催化剂在水相里可循环利用，有机溶剂可回收使用，绿色环保，适合工业化生产。

Description

一种双相体系中由根皮苷水解制备根皮素的方法
技术领域
本发明提供了一种根皮素的制备方法，具体是涉及双相体系中酸水解根皮苷制备根皮素的方法，属于化学合成领域。
背景技术
根皮素(Phloretin)系统命名为3-(4'-羟基苯基)-1-(2,4,6-三羟基苯基)-1-丙酮，分子式为C15H14O5，分子量为274.27。其纯品为浅粉红色，易溶于甲醇、乙醇、丙酮、二甲基亚砜等有机溶剂，可溶于碱溶液，微溶于氯仿，难溶于石油醚、苯、水，熔点为230～231℃。以其糖苷-根皮苷的形式广泛存在于苹果、梨等水果和多种蔬菜的根茎或根皮中。
根皮素属于二氢查尔酮类化合物，具有4个酚羟基，其中苯环邻位羟基与酮羰基可形成氢键。根皮素独特的化学结构决定了其具有强的抗氧化活性和抗紫外吸收作用，可有效保护皮肤免受细胞代谢产生的自由基和紫外线造成的损伤；根皮素还竞争性抑制皮肤黑色素细胞中的酪氨酸酶活性，干扰黑色素的合成，防止褐色素聚集和生成。以上性能使根皮素成为高级美白和防紫外线化妆品常见成分之一，具有消除皮肤细纹、抗色素沉着、淡化色斑、抗紫外线的功能，在化妆品领域中具有较大的市场前景。根皮素还对常见的致病细菌如对单增李斯特菌、金黄色葡萄球菌、枯草芽孢杆菌、荧光假单胞菌、大肠杆菌及鼠伤寒沙门氏菌具有较强的抑制作用，因此可开发为一种食品防腐剂。根皮素同时还具有抗病毒、抑制肿瘤、调节葡萄糖转运、改善血管内皮功能紊乱及障碍、免疫抑制等良好的生物活性，故在药品、保健品等领域中也具有一定的市场前景。
根皮素的制备方法很多，主要分为三大类：天然产物提取分离制备，全合成化学方法制备，半合成化学方法制备。常规天然产物提取分离制备根皮素是以苹果属等植物的根、皮、叶为材料，溶剂提取后，大孔树脂、硅胶、聚酰胺或Sephadex柱分离得到纯品的。根皮素在天然植物中的含量相对较低，其提取纯化工艺繁琐、费时并因不可持续原料和固体基质吸附剂而造成提取率低、成本高，环境污染严重，不利于工业化生产。全合成制备：以间苯三酚、羟基苯丙酸为原料，在BF3·Et2O为催化剂的条件下合成根皮素；或以2'-羟基-4',6'-双(甲氧甲氧基)苯乙酮和对甲氧基苯甲醛为原料经羟醛缩合，催化氢化，脱保护基得到根皮素等。上述全合成路线较长，生产成本较高，同样对生产环境造成污染，也不利于工业化生产。半合成制备：利用根皮苷经酸水解或酶水解制备根皮素，或以柚皮苷为原料，催化氢化得氢化柚皮苷，再在酸性条件下水解制得根皮素。目前从湖北海棠叶以水为溶剂工业化即可制备根皮苷，使得根皮苷来源便利，价格便宜。但常规以根皮苷水解半合成工艺制备根皮素仍存在副产物多、转化率低、产品收率和纯度低等缺点。因此开发或探索根皮素新的制备工艺具有重要意义，其经济方面的价值更是不言而喻。
发明内容
本发明提供了一种制备根皮素的方法。该方法是在水和与水不相混溶的有机溶剂组成双相体系中，根皮苷酸水解制备根皮素。本发明克服了传统根皮素制备中生产周期长、收率低、产品纯度低、环境污染等技术问题，适用于工业生产。该制备方法包括以下步骤：
a.水解：将根皮苷加入到酸水和与水不相混溶的有机溶剂组成双相系统中，加热，搅拌，至水解反应完全；
b.分离：反应结束后，停止加热，冷却至室温，静置分层，酸水液回收套用；有机层用水、碱水、饱和食盐水洗至弱酸性或中性，减压蒸馏回收有机溶剂得根皮素粗品，有机溶剂套用。
c.纯化：根皮素粗品加入醇/水，活性炭脱色，重结晶，干燥得到根皮素纯品。
上述步骤a中酸水为0.5～5％盐酸、硫酸、磷酸水溶液，优选2～4％盐酸溶液和1～3％硫酸水溶液。
上述步骤a中有机溶剂为丁醇、戊醇、己醇、甲基异丁基甲酮中的任一种，优选正丁醇和甲基异丁基甲酮。
上述步骤a中酸水和有机溶剂体积比为5:1～1:5，优选2:1～1:2，所用酸水和有机溶剂的质量为根皮苷的5～20倍。
上述步骤a中加热水解温度为50～120℃，优选60～100℃，时间为0.5～6h。
上述所述步骤b中碱水中的碱为氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾、碳酸氢钠、碳酸氢钾中的任一种，优选碳酸氢钠。
上述所述步骤c中重结晶：重结晶溶剂为醇/水，醇包括甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇，醇：水的体积比为2:1～1:4。
本发明采用上述方法后，主要有以下效果：
1.本发明的制备过程基于互不相混溶的水-有机溶剂组成的双相体系，原料根皮苷因易溶于热水保留在酸性的水相中反应；产物根皮素因极难溶于水，易溶于低级和中级醇类和酮类有机溶剂中。故选用与水不相混溶，但根皮素易溶的有机溶剂，形成萃取有机相，在反应过程中产物根皮素不断地从酸水反应相中萃取转移到有机相中。
2.本发明的制备过程使用双相体系，原料根皮苷保留在酸水相中，保证了其在反应相中的浓度，加快反应速度，同时减少了反应体积，特别是酸水相的体积。
3.本发明的制备过程使用双相体系，产物根皮素不断从酸水反应相转移至萃取有机相，(1)打破了平衡，阻止产物对反应的抑制，缩短了反应时间；(2)阻止产物在反应相中沉淀析出包裹未反应的原料，提高了原料的转化率；(3)阻止了产物析出覆盖或堆积在反应器皿的侧面或底部，成为热绝缘体，导致热导性差的缺点。
4.本发明的制备过程使用双相体系，反应-分离耦合，产物根皮素不断从酸水相转移至有机相，减少了根皮素与酸水的接触时间，减少了副产物的产生，提高了产物的纯度。
5.本发明的制备过程使用双相体系，反应-分离耦合，省去反应完成后的萃取步骤，分离纯化步骤少，后处理简单，缩短生产时间，提高了生产效率。
6.本发明的制备过程条件温和，酸水液、水洗涤液及有机溶剂均可采用循环回收利用，无废物排放，在降低生产成本的同时，达到了环境友好清洁生产的目的。
7.本发明制备过程中，仅使用加热、搅拌、萃取、洗涤、蒸馏、重结晶等通用设备及工艺，生产过程简单、安全，生产成本低，适合工业化生产。
8.本发明可广泛应用于制备根皮素，采用本发明制备出的根皮素可应用于化妆品、食品、药品、保健品等行业中。
具体实施方式
下面结合实施例来进一步说明本发明，但本发明要求保护的范围并不局限于实施例表述的范围。
实施例1
向50mL两口瓶中加入4.00g根皮苷、20mL 3％的盐酸溶液、20mL正丁醇，搅拌溶解；升温至80℃，保温反应3h，TLC(氯仿：甲醇：乙酸＝7:1:0.1)检测根皮苷水解完全。冷却至室温，静置分层。酸水层回收套用，正丁醇层依次用20mL蒸馏水(与酸水层合并)、20mL1％碳酸氢钠溶液、20mL饱和食盐水洗涤。减压蒸馏回收正丁醇套用，根皮素粗品用乙醇：水(体积比1:2)重结晶，得浅粉色的根皮素2.34g，产率为93.08％。
实施例2
向50mL两口瓶中加入4.00g根皮苷、20mL 2％的硫酸水溶液、20mL正丁醇，搅拌溶解；升温至100℃，保温反应1.5h，TLC(氯仿：甲醇：乙酸＝7:1:0.1)检测根皮苷水解完全。冷却至室温，静置分层。酸水层回收套用，正丁醇层依次用20mL蒸馏水(与酸水层合并)、20mL 1％碳酸氢钠溶液、20mL饱和食盐水洗涤。减压蒸馏回收正丁醇套用，根皮素粗品用乙醇：水(体积比1:2)重结晶，得浅粉色的根皮素2.38g，产率为94.67％。
实施例3
向50mL两口瓶中加入4.00g根皮苷、20mL 3％的盐酸溶液、20mL正戊醇，搅拌溶解，升温至100℃，保温反应1h，TLC(氯仿：甲醇：乙酸＝7:1:0.1)检测根皮苷水解完全。自然冷却至室温，静置分层。酸水层回收套用，正戊醇层依次用20mL蒸馏水、20mL 0.5％碳酸钠溶液、20mL饱和食盐水洗涤。减压蒸馏回收正戊醇，根皮素粗品用乙醇：水(体积比1:1)重结晶，得浅粉色的根皮素2.03g，产率为80.75％。
实施例4
向50mL两口瓶中加入4.00g根皮苷、20mL 2％的硫酸溶液、20mL正己醇，搅拌溶解，升温至100℃，保温反应1h，TLC(氯仿：甲醇：乙酸＝7:1:0.1)检测根皮苷水解完全。自然冷却至室温，静置分层。酸水层回收套用，正戊醇层依次用20mL蒸馏水、20mL 0.5％碳酸钠溶液、20mL饱和食盐水洗涤。减压蒸馏回收正己醇，根皮素粗品用乙醇：水(体积比1:1)重结晶，得浅粉色的根皮素2.08g，产率为82.64％。
实施例5
向50mL两口瓶中加入4.00g根皮苷、20mL 2.5％的盐酸溶液、20mL甲基异丁基甲酮，搅拌溶解，升温至80℃加热，保温反应3h，TLC(氯仿：甲醇：乙酸＝7:1:0.1)检测根皮苷水解完全。自然冷却至室温，静置分层。酸水层回收套用，甲基异丁基甲酮层依次用20mL蒸馏水、20mL 1％碳酸氢钠溶液、20mL饱和食盐水洗涤。减压蒸馏回收甲基异丁基甲酮，根皮素粗品用乙醇：水(体积比1:2)重结晶，得浅粉色的根皮素2.40g，产率为95.47％。
实施例6
向50mL两口瓶中加入4.00g根皮苷、20mL 2.5％的硫酸水溶液、20mL甲基异丁基甲酮，搅拌溶解，升温至85℃，保温反应2h，TLC(氯仿：甲醇：乙酸＝7:1:0.1)检测根皮苷水解完全。自然冷却至室温，静置分层。酸水层回收套用，甲基异丁基甲酮层依次用20mL蒸馏水、20mL 1％碳酸氢钠溶液、20mL饱和食盐水洗涤。减压蒸馏回收甲基异丁基甲酮，根皮素粗品用乙醇：水(体积比1:1)重结晶，得浅色的根皮素1.90g，产率为75.58％。

Claims (7)

1.一种根皮苷水解制备根皮素的方法，其特征在于，包括以下步骤：
a.水解：将根皮苷加入到酸水和有机溶剂组成的双相体系中，加热，搅拌，至水解反应完全；
b.分离：反应结束后，停止加热，冷却至室温，静置分层，酸水液回收套用；有机层依次用水、碱液、饱和食盐水洗至弱酸性或中性，减压蒸馏回收有机溶剂得根皮素粗品，有机溶剂套用；
c.纯化：根皮素粗品加入醇/水，活性炭脱色，重结晶，干燥得到根皮素纯品。
2.根据权利要求1所述的制备根皮素的方法，其特征在于：所述步骤a中酸水为质量分数为0.5～5%盐酸、硫酸、磷酸水溶液；优选质量分数为1～4.5溶液或质量分数为1～3%硫酸水溶液。
3.根据权利要求1所述的制备根皮素的方法，其特征在于：所述步骤a中有机溶剂包括与水不相混溶的丁醇、戊醇、己醇、甲基异丁基甲酮中任意一种。
4.根据权利要求1所述的制备根皮素的方法，其特征在于：所述步骤a中酸水：有机溶剂体积比为5:1～1:5，优选体积比1:1；酸水和有机溶剂的质量分别为根皮苷的5～20倍。
5.根据权利要求1所述的制备根皮素的方法，其特征在于：所述步骤a中加热水解温度为50～120℃，优选60～100℃，水解时间为0.5～6h。
6.根据权利要求1所述的制备根皮素的方法，其特征在于：所述步骤b的碱溶液为质量分数为0.1-2%的氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾、碳酸氢钠、碳酸氢钾溶液中的任意一种，优选1%的碳酸氢钠溶液。
7.根据权利要求1所述的制备根皮素的方法，其特征在于：所述步骤c中重结晶溶剂为醇/水，醇包括甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇，醇：水的体积比为2:1～1:4。
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