CN1594350A - 羊毛脂中分离提取胆甾醇的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的羊毛脂粗品中分离提取胆甾醇的方法，包括以下步骤：1)粗品羊毛脂用表面活性剂水溶液洗涤；2)碱性条件下，将经洗涤的羊毛脂或精制羊毛脂在醇溶液中进行皂化反应；3)以乙酸乙酯、丙酮、甲苯、烷烃或卤代烷烃为提取剂提取皂化物中的羊毛醇，获得羊毛醇的烃或卤代烷烃溶液；4)室温下，将羊毛醇烃或卤代烷烃溶液用醇溶液洗涤，洗涤后分去醇溶液层，蒸发除去羊毛醇溶液中的烃或卤代烃，得到含胆甾醇的膏状羊毛醇；5)将膏状羊毛醇在醇类溶剂中选择性结晶获得粗胆甾醇，重结晶得胆甾醇晶体。该方法所用设备简单，所用溶剂都可回收利用，不但降低了化学品消耗，还减轻了三废处理负荷。且胆甾醇提取率高，纯度可达90％以上，符合药物生产要求。
Description
技术领域
本发明涉及羊毛脂中分离提取胆甾醇的方法。
背景技术
胆甾醇是生产维生素D3和人工牛黄的主要原料，同时也是一种性能优良的液晶材料。
胆甾醇具有如下所示的分子结构：
胆甾醇分子结构中含有多个手性碳原子，不易由化学合成方法获得。胆甾醇存在于动物脏器、脑、骨和动植物油脂等天然产物中，但一般含量较低，所以掌握高效的从天然产物中，尤其是从天然产物加工过程中产生的废料中提取甾类化合物的技术显得尤其重要。
上世纪80～90年代，捷克专利CZ 237,195(1983)、波兰专利PL 164,762(1994)公开了利用甾醇类化合物与钙、锌等金属离子形成配合物的性质，从羊毛脂中分离甾醇，其主要过程为：羊毛脂在碱(如氢氧化钠等)的醇水溶液中皂化，有机溶剂提取羊毛醇。溶剂中，羊毛醇用氯化钙或氯化锌处理使其中的甾醇以配合物的形式获得分离。分解配合物后，重结晶获得甾醇。
90年代中期，捷克专利CZ 279,996(1995)引入分子蒸馏技术从羊毛脂中提取胆固醇。其主要过程为：羊毛脂在碱醇水溶液中皂化后，用矿物酸中和皂化液，100℃及常压下蒸馏除去皂化液中的醇和水。蒸馏剩余物进行分子蒸馏得到70％的馏出物和30％的蒸馏残渣。馏出物用氧化钙处理后用丙酮或苯提取，蒸馏除去过滤液中溶剂得甾醇混合物。
90年代日本专利JP 07,278,181(1995)提出用环糊精分离羊毛脂中甾醇化合物。其主要过程是：裂解原料油脂后，加入一定量的环糊精使之与胆甾醇形成加合物。在60～90℃下，在加合物的水溶液中鼓泡，甾醇与环糊精的加合物分解后的游离胆甾醇粘附于泡沫上而获得分离。国际专利WO 96 16,712(1996)联合使用吸附和超临界技术从油脂中分离提取胆甾醇。而我国中国科学院广州化学研究所在90年代申请的专利技术CN 1063449C采用柱色谱法从海洋植物中国南海海棉Stellettas SP中分离提取胆甾醇。其过程包括工业乙醇提取、浓缩海棉Stellettas SP中甾醇，然后用乙酸乙酯等溶剂萃取，再经硅胶柱层析，最后在丙酮-甲醇溶剂中重结晶得无色针状胆甾醇晶体。
综上所述，现存羊毛脂中分离提取胆甾醇方法主要可为三类，加合物法、分子蒸馏法和色谱或吸附法。
加合物法是在有机溶剂中实现的。它应用甾醇易与一些金属离子形成加合物的性质分离羊毛脂中甾醇。其优点是对设备要求不高，操作相对简单。但该法除使用大量有机溶剂外，还需使用较多诸如氯化钙、氯化锌等化学品，使甾醇以加合物的形式获得分离。但在分解加合物过程中氯化钙和氯化锌也同时转化为其它化合物而不能直接套用。所以，该法不但过程较长，同时还消耗较多化学辅料。
环糊精法可认为是一种广义的加合物法，环糊精分子特殊的空间结构使之形成一定体积的疏水性空腔内环境，当空腔体积适当时，可包裹疏水的甾体化合物而选择性地分离甾醇。其优点是分离效率高，选择性好，能获得高纯度的甾体化合物。但由于环糊精价格昂贵，一般适宜于少量甾体化合物的制备。分子蒸馏法(molecular distillation)是近代发展起来的一种分离技术，它是在高真空下进行液-液分离操作的连续蒸馏过程。在高真空度下，分子蒸馏器的加热面和冷凝面之间的距离小于或等于被分离物质分子的平均自由程时，分子在加热面上形成液膜并蒸发，分子间相互不发生碰撞，无阻拦地向冷凝面运动而被棱凝。在温度和压力一定时，轻分子的平均自由程大于重分子，如果冷凝面和蒸发面的间距小于轻分子的平均自由程而大于重分子的平均自由程，即可使轻分子在冷凝面上冷凝收集，而重分子回到蒸发面，从而实现分离过程。该技术应用于羊毛脂中胆甾醇提取时，可大幅降低有机溶剂的使用量相。但在蒸馏操作前，仍须使用一定量的其它化学辅料处理羊毛脂皂化物。同时，该法对设备要求较高，并需要根据被分离物质的分子量差异设计蒸发面和冷凝面的间距。
超临界色谱法也是近代发展的一种分离技术。它应用不同化合物在超临界状态的CO2中的溶解度不同而获分离。其优点是使用几乎无毒的CO2，为洁净工艺。但须在高压下操作，对设备要求高，投资大。
而柱色谱法是基于不同化合物在两相(固定相和流动相)的分配不同而分离化合物。一般适宜于较小规模的制备。
发明内容
本发明的目的是提供一种从洗毛废水回收获得的羊毛脂粗品中分离提取胆甾醇的方法。
本发明的羊毛脂粗品中分离提取胆甾醇的方法，包括以下步骤：
1)粗品羊毛脂用等体积的0.2％聚氧化乙烯表面活性剂水溶液洗涤，洗涤温度60～80℃，洗涤时间2～4小时，静置分层后分去水层得色泽改善的羊毛脂；
2)碱性条件下，将上述经洗涤的羊毛脂或精制羊毛脂在50～95％的醇溶液中进行皂化反应，反应温度为40～80℃，羊毛脂与碱重量比为10∶1.5～3.0，羊毛脂与醇溶液体积比为1∶2～2.5，反应结束后常压下蒸出80～90％的溶剂，并在100～110℃下或真空干燥，冷却后得棕色固体皂化物；
3)以乙酸乙酯、丙酮、甲苯、烷烃或卤代烷烃为提取剂提取上述皂化物中的羊毛醇，提取剂总用量为皂化物重量的8～16倍，在20～60℃下提取剂分2～3批加入皂化物中，每批搅拌30～60分钟，过滤，合并滤液得羊毛醇溶液，当使用乙酸乙酯、丙酮或甲苯提取羊毛醇时，提取完成后蒸发除去提取剂，蒸馏剩余物中加入烃或卤代烃类溶剂转换成羊毛醇的烃或卤代烷烃溶液；
4)室温下，上述羊毛醇烃或卤代烷烃溶液用等体积的60～95％醇溶液洗涤，洗涤后分去醇溶液层，蒸发除去羊毛醇溶液中的烃或卤代烃，剩余物冷却后为含胆甾醇的膏状羊毛醇；
5)将步骤4)所得膏状羊毛醇在醇类溶剂中选择性结晶胆甾醇，膏状物与醇溶剂体积比为1∶1～5，50～60℃下溶解膏状物后缓慢降温，结晶8～24小时得针状晶体，过滤，洗涤后得淡黄色胆甾醇粗品，粗胆甾醇在醇中重结晶得白色针状胆甾醇晶体。
本发明中，所说的聚氧化乙烯是可以是平平加和/或OP-10非离子型表面活性剂。烷烃提取剂可以采用己烷、庚烷、辛烷、石油醚或溶剂油。卤代烷烃提取剂可以采用二氯甲烷，三氯甲烷或二氯乙烷。
上述步骤2)所说的碱为氢氧化钠或氢氧化钾。步骤5)所说的选择性结晶和重结晶醇溶剂可以是甲醇、乙醇或异丙醇及其水溶液。
本发明方法与现有羊毛脂中分离提纯甾醇方法比较，具有以下优点：
1)本发明在羊毛脂中分离提纯甾醇过程中不采用加合物方法分离甾醇，而是应用选择性结晶直接从羊毛醇中结晶出甾醇，使得整个工艺过程除有机溶剂外，很少使用其它化学品。不但降低了化学品的消耗，还减轻了三废处理负荷。
2)传统工艺通过甾醇和金属形成加合物分离胆甾醇，而羊毛脂中其它甾醇在相同条件下也形成相似的加合物，分解加合物后获得混合甾体化合物，其纯度还不能满足药物生产的要求。而本发明获得的胆甾醇含量达到90％以上，符合药物生产要求。
3)传统工艺通过加合物分离甾醇，由于许多因素会影响配合物的形成，所以传统工艺对原料羊毛脂品质要求较高，一般羊毛脂需精制后才可适用。而本发明对原料羊毛脂适应性广，品质较差或贮藏时间较长的羊毛指均能适用，并且仍能获得满意的胆甾醇提取率。
4)分子蒸馏法提取羊毛脂中甾醇方法除设备要求较高外，仍须对羊毛脂进行一系列的前处理，其中需使用一定量的无机钙预先分离羊毛酸。本发明对设备要求不高，尽管使用溶剂量大于分子蒸馏工艺，但所有溶剂都直接回收利用，并且基本不使用其它化学辅料。所以整个工艺过程中本发明产生的废料更少，对羊毛脂中其它成分破坏程度更轻。
具体实施方式
实施例1.
在装置有温度计、冷凝器和搅拌器的1000ml三口瓶中加入精制羊毛脂200克，30克固体氢氧化钠(工业级)和500毫升60％甲醇(工业级)。升温至60℃后开动搅拌，该温度下搅拌2.0小时停止反应，将反应装置改成蒸馏装置蒸出大部分溶剂。剩余物在105℃下干燥2小时，冷却后得浅棕色固体220克。该皂化物用1800毫升乙酸乙酯室温下分三批提取其中的羊毛醇(包括胆甾醇)，过滤得到1700毫升滤液。蒸发除去滤液中的乙酸乙酯后，剩余物用1400毫升正己烷溶解。在正己烷溶液中加入500毫升70％甲醇，室温下搅拌30分钟后静置分层。分去甲醇层，重复上述操作两次。蒸发除去所正己烷，冷却后得50克浅色膏状物。用150毫升工业甲醇加热溶解膏状物，缓慢冷却至室温，12小时后过滤，结晶用甲醇洗涤一次。干燥后得15克浅黄色短针状胆甾醇粗品。该粗品用100毫升工业甲醇重结晶。过滤得白色胆甾醇13.5克，重结晶胆甾醇纯度大于90％，收率82％。
实施例2.
装置有温度计、冷凝器和搅拌器的1000ml三口瓶中加入粗羊毛脂200克及200毫升0.2％OP-10水溶液。60℃下搅拌2小时后静置分层，分去水层后，加入50克固体氢氧化钾(工业级)和500毫升80％乙醇(工业级)。升温至60℃后开动搅拌，该温度下搅拌3.0小时，以后按实施例1方法处理皂化物得210克棕色皂化物。在40℃下，用1800毫升沸程为60~90℃石油醚分三次提取皂化物中羊毛醇，过滤得1700毫升滤液。室温下用1600毫升80％乙醇分3次洗涤滤液。分去乙醇后，蒸发除去石油醚得深色膏状物45克。按实施例1的结晶操作最后得白色胆甾醇晶体8.2克，重结晶胆甾醇纯度大于90％，收率80％。
实施例3.
羊毛脂粗品预处理同实施例2，其中0.2％OP-10水溶液改用0.2％平平加水溶液，皂化反应及后处理同实施例1。50℃下，900毫升二氯乙烷分三次提取皂化物中羊毛醇。室温下，提取液用900毫升80％甲醇分三次洗涤提取液。分去甲醇层后，蒸发除去二氯乙烷得深色膏状物46克。使用工业乙醇按实施例1结晶操作最后得到白色胆甾醇8克，胆甾醇纯度90％，收率81％。
实施例4
羊毛脂粗品预处理和皂化及其后处理同实施例2。获得的皂化物用1400毫升丙酮分三次提取羊毛醇。蒸发除去提取液中丙酮，加入1500毫升120#溶剂油，搅拌溶解羊毛醇后，按实施例2洗涤及处理得到膏状羊毛醇。按实施例1进行选择性结晶和重结晶得胆甾醇晶体7.6克，胆甾醇纯度大于90％，收率75％。
实施例5
用甲苯代替实施例4中的丙酮，其它操作同实施例4，获得胆甾醇晶体7.1克，胆甾醇纯度大于90％，收率70％。
Claims (6)
1.羊毛脂粗品中分离提取胆甾醇的方法，其特征是包括以下步骤：
1)粗品羊毛脂用等体积的0.2％聚氧化乙烯表面活性剂水溶液洗涤，洗涤温度60～80℃，洗涤时间2～4小时，静置分层后分去水层得色泽改善的羊毛脂；
2)碱性条件下，将上述经洗涤的羊毛脂或精制羊毛脂在50～95％的醇溶液中进行皂化反应，反应温度为40～80℃，羊毛脂与碱重量比为10∶1.5～3.0，羊毛脂与醇溶液体积比为1∶2～2.5，反应结束后常压下蒸出80～90％的溶剂，并在100～110℃下或真空干燥，冷却后得棕色固体皂化物；
3)以乙酸乙酯、丙酮、甲苯、烷烃或卤代烷烃为提取剂提取上述皂化物中的羊毛醇，提取剂总用量为皂化物重量的8～16倍，在20～60℃下提取剂分2～3批加入皂化物中，每批搅拌30～60分钟，过滤，合并滤液得羊毛醇溶液，当使用乙酸乙酯、丙酮或甲苯提取羊毛醇时，提取完成后蒸发除去提取剂，蒸馏剩余物中加入烃或卤代烃类溶剂转换成羊毛醇的烃或卤代烷烃溶液；
4)室温下，上述羊毛醇烃或卤代烷烃溶液用等体积的60～95％醇溶液洗涤，洗涤后分去醇溶液层，蒸发除去羊毛醇溶液中的烃或卤代烃，剩余物冷却后为含胆甾醇的膏状羊毛醇；
5)将步骤4)所得膏状羊毛醇在醇类溶剂中选择性结晶胆甾醇，膏状物与醇溶剂体积比为1∶1～5，50～60℃下溶解膏状物后缓慢降温，结晶8～24小时得针状晶体，过滤，洗涤后得淡黄色胆甾醇粗品，粗胆甾醇在醇中重结晶得白色针状胆甾醇晶体。
2.根据权利要求1所述的羊毛脂粗品中分离提取胆甾醇的方法，其特征是所说的聚氧化乙烯是平平加和/或OP-10非离子型表面活性剂。
3.根据权利要求1所述的羊毛脂粗品中分离提取胆甾醇的方法，其特征是步骤2)所说的碱为氢氧化钠或氢氧化钾。
4.根据权利要求1所述的羊毛脂粗品中分离提取胆甾醇的方法，其特征是所说的烷烃提取剂为己烷、庚烷、辛烷、石油醚或溶剂油。
5.根据权利要求1所述的羊毛脂粗品中分离提取胆甾醇的方法，其特征是所说的卤代烷烃提取剂为二氯甲烷，三氯甲烷或二氯乙烷。
6.根据权利要求1所述的羊毛脂粗品中分离提取胆甾醇的方法，其特征是步骤5)所说的选择性结晶和重结晶醇溶剂为甲醇、乙醇或异丙醇及其水溶液。
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