CN108690113A - 一种超声辅助分步结晶制备高纯度豆甾醇的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种超声辅助分步结晶制备高纯度豆甾醇的方法，其包括，富集：将植物甾醇加入有机溶剂中，升温，平衡，降温，养晶，干燥，得到豆甾醇粗品；精制：将所述豆甾醇粗品加入有机溶剂中，平衡，超声预处理，降温，养晶，干燥，得到所述豆甾醇。本发明通过先后使用不同有机溶剂对豆甾醇进行富集和精制，并在精制过程中辅以超声处理，大大缩短养晶时间，提高豆甾醇的精制得率，能够得到99％纯度以上豆甾醇。
Description
技术领域
本发明属于植物甾醇单体分离技术领域，具体涉及一种超声辅助分步结晶制备高纯度豆甾醇的方法。
背景技术
植物甾醇是一种以环戊烷全氢菲为基本骨架的天然活性甾族化合物，属于脂质中的不皂化物，其中菜油甾醇(Campesterol)、豆甾醇(Stigmasterol)和β-谷甾醇(Sitosterol)是植物甾醇中含量最高的甾醇单体。植物甾醇具有降低血脂、低密度胆固醇、抗肿瘤、增强免疫等生理功能。目前，豆甾醇多用于合成肾上腺皮质激素和黄体激素，主要是通过从植物甾醇中进一步分离富集得到较高纯度的豆甾醇，通过化学法从C-22位双键切断，再进行结构修饰后制备得到产品。用豆甾醇合成药物时，同样要求其具备较高的纯度，以利于控制反应条件及性质，以期达到产品的良好疗效。随着甾体药物需求量的不断增加，意味着豆甾醇的原料需求量也同步增长；且谷甾醇和菜油甾醇作为肾上腺皮质激素和黄体激素的医药合成并无价值，且会产生副作用和反应障碍，若在豆甾醇的富集精制过程中，若不预先除去这些无价值的植物甾醇，则影响所生产的药物疗效，因此，如何获得更高纯度的豆甾醇是目前研究的重要方向。
豆甾醇与β-谷甾醇、菜油甾醇均具有相同的甾体结构，结构上的不同之处在于其侧链结构的差异，豆甾醇和菜油甾醇在C-22位上主要是有无氢键和C-24位上有无甲基方面的结构差异；而豆甾醇和β-谷甾醇则仅在C-22位上有无氢键存在结构差异。由于结构上的微小差异，从植物甾醇中分离去除β-谷甾醇和菜油甾醇，得到较高纯度的豆甾醇单体是一件困难且繁琐的工作。美国专利US2520143介绍利用豆甾醇侧链中的双键经溴化加成后形成豆甾醇乙酰四溴化物，再经选择性氧化、脱溴、结晶等分离处理后得到纯的豆甾醇，但此方法需高温高压，操作过于繁琐，难于工业化生产。专利CN1374319A将二氯乙烷和正庚烷为结晶溶剂反复重结晶得到较高纯度豆甾醇，但二氯乙烷为氯系溶剂，毒性大，对环境污染大。
发明内容
本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。
鉴于上述的技术缺陷，提出了本发明。
因此，本发明克服现有技术中存在的不足，提供一种超声辅助分步结晶制备高纯度豆甾醇的方法。
为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：一种超声辅助分步结晶制备高纯度豆甾醇的方法，其包括，
富集：将植物甾醇加入有机溶剂中，升温，平衡，降温，养晶，干燥，得到豆甾醇粗品；
精制：将所述豆甾醇粗品加入有机溶剂中，平衡，超声预处理，降温，养晶，干燥，得到所述豆甾醇。
作为本发明所述的超声辅助分步结晶制备高纯度豆甾醇的方法的一种优选方案：所述富集，其中，所述有机溶剂包括环己酮、异丁醇、正戊醇中的一种。
作为本发明所述的超声辅助分步结晶制备高纯度豆甾醇的方法的一种优选方案：所述富集，其中，所述植物甾醇与所述有机溶剂的质量体积比为1：3～1：5。
作为本发明所述的超声辅助分步结晶制备高纯度豆甾醇的方法的一种优选方案：所述精制，其中，所述有机溶剂包括丙酮。
作为本发明所述的超声辅助分步结晶制备高纯度豆甾醇的方法的一种优选方案：所述精制，其中，所述植物甾醇与所述有机溶剂的质量体积比为1：20～1：30。
作为本发明所述的超声辅助分步结晶制备高纯度豆甾醇的方法的一种优选方案：所述富集，其中，所述升温，其温度为60～70℃；所述平衡，为恒温平衡15～60min；所述降温，其降温速率为5～10℃/h，温度降至20～35℃；所述养晶，温度为20～35℃，时间为8～24h。
作为本发明所述的超声辅助分步结晶制备高纯度豆甾醇的方法的一种优选方案：所述干燥，为真空干燥4～6h，真空度为0.06MPa，干燥温度为65～70℃。
作为本发明所述的超声辅助分步结晶制备高纯度豆甾醇的方法的一种优选方案：所述精制，其中，所述平衡，为恒温平衡15～60min；所述降温，为自然降温至20～35℃；所述养晶，温度为20～35℃，时间为4～8h。
作为本发明所述的超声辅助分步结晶制备高纯度豆甾醇的方法的一种优选方案：所述超声预处理，超声处理时间为1～3min，超声频率为75～100Hz。
本发明的有益效果：本发明重结晶次数少，纯度高，回收率高，溶剂消耗量少，通过先后使用不同有机溶剂对豆甾醇进行富集和精制，并在精制过程中辅以超声处理，大大缩短养晶时间，提高豆甾醇的精制得率，能够得到99％纯度以上豆甾醇。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：
图1为实施例1混合植物甾醇经富集和精制后得到的豆甾醇单体的GC-MS色谱图。
图2为实施例2混合植物甾醇经富集和精制后得到的豆甾醇单体的GC-MS色谱图。
图3为本发明富集过程中不同溶剂制得的豆甾醇粗品的纯度图。
图4为本发明精制过程中不同溶剂制得的豆甾醇产品的纯度图。
图5为超声时间对本发明豆甾醇得率的影响图。
图6为超声预处理频率对豆甾醇得率的影响图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合具体实施例对本发明的具体实施方式做详细的说明。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。
实施例1：
富集：称取100g植物甾醇(纯度98.3％，其中豆甾醇含量26.99％)于500mL结晶夹层反应釜中，加入350mL分析纯正戊醇中65℃混合溶解，搅拌均匀后平衡30min，利用低温水浴槽进行程序降温至25℃，降温速率为10℃/h，恒温养晶8h，得滤饼，置于真空干燥器内65℃干燥4h，真空度为0.06MPa，重复以上条件5次得到95％以上纯度豆甾醇粗品；
精制：称取豆甾醇粗品10g于250mL结晶夹层反应釜中，加入200mL分析纯丙酮中60℃混合溶解，搅拌均匀后平衡30min，转移至超声水浴锅内，超声预处理1.5min，超声频率设置为85Hz，再置于室温下自然冷却至25℃，养晶4h，得滤饼，置于真空干燥器内65℃干燥4h，真空度为0.06MPa，重复以上条件2次得到99％以上纯度豆甾醇。
下表1中列出了豆甾醇纯度的测定结果，纯度测定是用气相色谱法。
表1豆甾醇重结晶的纯度和得率
图1为实施例1混合植物甾醇经富集和精制后得到的豆甾醇单体的GC-MS色谱图，图中保留时间为13.87min的色谱峰为豆甾醇，经峰面积归一化法测得纯度为99.15％。
实施例2：
富集：称取100g植物甾醇(纯度98.3％，其中豆甾醇含量26.99％)于500mL结晶夹层反应釜中，加入300mL分析纯异丁醇中70℃混合溶解，搅拌均匀后平衡30min，利用低温水浴槽进行程序降温至25℃，降温速率为8℃/h，恒温养晶12h，得滤饼，置于真空干燥器内65℃干燥4h，真空度为0.06MPa，重复以上条件6次得到94％以上纯度豆甾醇粗品。
精制：称取豆甾醇粗品10g于250mL结晶夹层反应釜中，加入200mL分析纯丙酮中60℃混合溶解，搅拌均匀后平衡30min，转移至超声水浴锅内，超声预处理2min，超声频率设置为75Hz，再置于室温下自然冷却至25℃，养晶8h，得滤饼，置于真空干燥器内65℃干燥4h，真空度为0.06MPa，重复以上条件3次得到99％以上纯度豆甾醇。
下表2中列出了豆甾醇纯度的测定结果，纯度测定是用气相色谱法。
表2豆甾醇重结晶的纯度和得率
图2为实施例2混合植物甾醇经富集和精制后得到的豆甾醇单体的GC-MS色谱图，图中保留时间为13.87min的色谱峰为豆甾醇，经峰面积归一化法测得纯度为99.03％。
实施例3：
富集：称取100g植物甾醇(纯度98.3％，其中豆甾醇含量26.99％)于500mL结晶夹层反应釜中，加入350mL分析纯环己酮中55℃混合溶解，搅拌均匀后平衡30min，利用低温水浴槽进行程序降温至35℃，降温速率为4℃/h，恒温养晶24h，得滤饼，置于真空干燥器内65℃干燥4h，真空度为0.06MPa，重复以上条件6次得到95.50％以上纯度豆甾醇粗品。
精制：称取豆甾醇粗品3g于250mL结晶夹层反应釜中，加入180mL分析纯丙酮中60℃混合溶解，搅拌均匀后平衡30min，转移至超声水浴锅内，超声预处理4min，超声频率设置为90Hz，再置于室温下自然冷却至25℃，养晶4h，得滤饼，置于真空干燥器内65℃干燥2h，真空度为0.06MPa，重复以上条件2次得到98.59％以上纯度豆甾醇。
表3豆甾醇重结晶的纯度和得率
实施例4：
富集：称取50g植物甾醇(纯度98.3％，其中豆甾醇含量26.99％)于250mL结晶夹层反应釜中，加入175mL分析纯环己酮中65℃混合溶解，搅拌均匀后平衡30min，利用低温水浴槽进行程序降温至25℃，降温速率为10℃/h，恒温养晶24h，得滤饼，置于真空干燥器内65℃干燥4h，真空度为0.06MPa，重复以上条件5次得到95.58％以上纯度豆甾醇粗品。
精制：称取豆甾醇粗品3g于250mL结晶夹层反应釜中，加入240mL分析纯丙酮中60℃混合溶解，搅拌均匀后平衡30min，转移至超声水浴锅内，超声预处理2min，超声频率设置为70Hz，再置于室温下自然冷却至25℃，养晶4h，得滤饼，置于真空干燥器内65℃干燥2h，真空度为0.06MPa，重复以上条件2次得到98.89％以上纯度豆甾醇。
表4豆甾醇重结晶的纯度和得率
实施例5：
富集：称取100g植物甾醇(纯度98.3％，其中豆甾醇含量26.99％)于500mL结晶夹层反应釜中，加入300mL分析纯环己酮中70℃混合溶解，搅拌均匀后平衡30min，利用低温水浴槽进行程序降温至25℃，降温速率为5℃/h，恒温养晶16h，得滤饼，置于真空干燥器内65℃干燥4h，真空度为0.06MPa，重复以上条件6次得到94.58％以上纯度豆甾醇粗品。
精制：称取豆甾醇粗品3g于250mL结晶夹层反应釜中，加入180mL分析纯丙酮中60℃混合溶解，搅拌均匀后平衡30min，转移至超声水浴锅内，超声预处理4min，超声频率设置为90Hz，再置于室温下自然冷却至25℃，养晶4h，得滤饼，置于真空干燥器内65℃干燥2h，真空度为0.06MPa，重复以上条件3次得到99.50％以上纯度豆甾醇。
表5豆甾醇重结晶的纯度和得率
图3为本发明富集过程中不同溶剂制得的豆甾醇粗品的纯度。图4为本发明精制过程中不同溶剂制得的豆甾醇产品的纯度。图5为超声时间对本发明豆甾醇得率的影响图，从图5可以看出，超声预处理后豆甾醇的得率随时间的增加而提高，但当超声时间超过5min时，得率开始下降。超声预处理4min相较于未进行超声预处理所得的精制豆甾醇得率显著提升。图6为超声预处理频率对豆甾醇得率的影响图，从图6可以看出，超声频率提高，豆甾醇精制所得得率越高，但高于90Hz时，则得率下降，可见90hz为豆甾醇精制的最优超声频率。
本发明重结晶次数少，纯度高，回收率高，溶剂消耗量少，通过先后使用不同有机溶剂对豆甾醇进行富集和精制，并在精制过程中辅以超声处理，大大缩短养晶时间，提高豆甾醇的精制得率，能够得到99％纯度以上豆甾醇。分步结晶法操作简单，选择性好，产品成本较低，豆甾醇得率较高，使高纯度豆甾醇的制备得以实现，且工业化生产前景广阔。本发明超声处理与分步结晶法协同作用，有效促进晶体成核，改变溶液中晶体的生长速率，防止晶体聚结，缩短结晶时间并提高结晶产率；同时，超声处理能够改变晶体粒度，缩短结晶过滤周期，加快晶体干燥速度，大大缩短豆甾醇的生产工艺周期，同时溶剂的选择也尤为关键，使得本发明在获得高纯度豆甾醇的同时显著提高了得率。
应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (9)
1.一种超声辅助分步结晶制备高纯度豆甾醇的方法，其特征在于：包括，
富集：将植物甾醇加入有机溶剂中，升温，平衡，降温，养晶，干燥，得到豆甾醇粗品；
精制：将所述豆甾醇粗品加入有机溶剂中，平衡，超声预处理，降温，养晶，干燥，得到所述豆甾醇。
2.如权利要求1所述的超声辅助分步结晶制备高纯度豆甾醇的方法，其特征在于：所述富集，其中，所述有机溶剂包括环己酮、异丁醇、正戊醇中的一种。
3.如权利要求1或2所述的超声辅助分步结晶制备高纯度豆甾醇的方法，其特征在于：所述富集，其中，所述植物甾醇与所述有机溶剂的质量体积比为1：3～1：5。
4.如权利要求1或2所述的超声辅助分步结晶制备高纯度豆甾醇的方法，其特征在于：所述精制，其中，所述有机溶剂包括丙酮。
5.如权利要求1或2所述的超声辅助分步结晶制备高纯度豆甾醇的方法，其特征在于：所述精制，其中，所述植物甾醇与所述有机溶剂的质量体积比为1：20～1：30。
6.如权利要求1或2所述的超声辅助分步结晶制备高纯度豆甾醇的方法，其特征在于：所述富集，其中，所述升温，其温度为60～70℃；所述平衡，为恒温平衡15～60min；所述降温，其降温速率为5～10℃/h，温度降至20～35℃；所述养晶，温度为20～35℃，时间为8～24h。
7.如权利要求6所述的超声辅助分步结晶制备高纯度豆甾醇的方法，其特征在于：所述干燥，为真空干燥4～6h，真空度为0.06MPa，干燥温度为65～70℃。
8.如权利要求1、2或7任一所述的超声辅助分步结晶制备高纯度豆甾醇的方法，其特征在于：所述精制，其中，所述平衡，为恒温平衡15～60min；所述降温，为自然降温至20～35℃；所述养晶，温度为20～35℃，时间为4～8h。
9.如权利要求1、2或7任一所述的超声辅助分步结晶制备高纯度豆甾醇的方法，其特征在于：所述超声预处理，超声处理时间为1～3min，超声频率为75～100Hz。
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