CS231912B1 - Způsob izolace cholesterolu z lanolinu - Google Patents

Abstract

Způsob izolace cholesterolu z lanolinu technického nebo surového, založený na alkalické hydrolýze lanolinu, prováděné 20% hydroxidem draselným v 90% ethanolu, při teplotě varu reakční směsi. Potom se reakční směs zředí vodou a ethanolem tak, aby výsledný poměr vody a ethanolu byl 0,8 až 1,2 : 0,8 až 1,2, s výhodou 1:1a celkové množství vodného ethanolu k výchozímu lanolinu bylo v poměru 3,3 : 1 až 2,6 : 1, s výhodou 2,9 ku 1 /ml/g/. Extrakce lanolinalkoholového podílu sé provádí extrakčním benzínem, následující Izolace surového cholesterolu z lanolinalkoholového podílu je pomocí tvorby adlční sloučeniny cholesterolu s chloridem vápenatým a krystalizace cholesterolu se provádí z methanolu.

Description

Vynález se týká způsobu izolace cholesterolu z lanolinu, získávaného z odpadních vod z přádelen vlny. Cholesterol, základní a nejrozšířenější živočišný sterol, je sám o sobě velmi důležitou surovinou chemického a farmaceutického průmyslu. Používá se při výrobě některých steroidních léčiv a vitamínu cholekalciferolu, při výrobě mastí, jako emulgátor v kosmetice a některé jeho estery a ethery mají uplatnění v elektrotechnice. Vzhledem k významu cholesterolu byly intenzívně studovány suroviny s jeho obsahem /mícha, živočišné tuky atd./.

Nejnadějnějším zdrojem cholesterolu je lanolin, dostupný ve značném množství při praní surové ovčí vlny, u které slouží jako přirozená ochranná impregnace proti povětrnostním vlivům. Obsah cholesterolu v lanolinu se pohybuje zpravidla v rozmezí 10 až 15 % v závislosti jednak na čistotě lanolinu, jednak i na geografické poloze oblastí pěstování ovcí.

Izolace cholesterolu z lanolinu různého stupně čistoty /surového, technického a čistého/ je předmětem velkého zájmu řady pracovníků po několik desetiletí. Pro všechny postupy získávání cholesterolu z lanolinu jsou společné tyto základní operace:

1. hydrolýza lanolinu,

2. extrakce lanolinalkoholového podílu,

3. izolace surového cholesterolu z lanolinalkoholového podílu,

4. rafinaoe surového cholesterolu.

Odpady po izolaci cholesterolu, tj. lanolinkyselinový podíl a zbývající lanolinalkoholový podíl jsou cennými meziprodukty kosmetického a tukového průmyslu.

Hydrolýza lanolinu je prvním a nezbytným stupněm izolačního procesu, protože cholesterol je z převážné části vázán esterovou vazbou s vyššími mastnými kyselinami. Hydrolýza se provádí obvykle hydroxidy alkalických kovů za zvýšené teploty. Používá se vodný roztok hydroxidu sodného /DR patent 559 632, US patent 2 579 986/, vodně alkoholický nebo alkoholický roztok hydroxidu sodného /US patent 2 619 495, Brabeneo: Vnitřní zpráva VÚOS č. 37, 1960, Niewiadomski a spol.: Przemysl Chemiozny 44, 213, 1965/, vodný či vodně alkoholický roztok hydroxidu draselného /Barnes a spol.: Australian J. Applied Sci. 3, 88, 1952, US patent 2 499 877/, hydroxid barnatý /US patent 2 306 679/ atd. Je popsána i enzymatická hydrolýza pomocí některých mikroorganismů /Chem. Abstr. 78, P 96 093, ibid. 78, P 96 088/.

Extrakce lanolinalkoholového /nezmýdelnitelného/ podílu po hydrolýze lanolinu slouží k oddělení neutrální frakce lanolinu od frakce kyselé, tj. od solí směsi mastných kyselin.

K této extrakci se používají nejrůznější inertní organická rozpouštědla, jako je např. benzín /Barnes a spol.: Australian J. Applied Sci. 3, 88, 1952, US patent 2 619 495, Niewiadomski a spol.: Przemysl Chemiczny 44, 213, 1965/, benzen /Truter: Manufacturing Chemist 1955, 531/, hexan /Chem. Abstr. 89, 152 705/, aceton /US patent 2 579 986/, ethanol /US patent 2 306 679/, methanol /ibid./, methylethylketon /ibid./, dichlorethan /US patent 2 499 877/ atd. Je rovněž možné provést po skončené alkalické hydrolýze neutralizaci kyselinou a pak extrahovat lanolinalkoholový podíl ze směsi volných mastných kyselin /Brabenec: Vnitřní zpráva VÚOS č. 37,

1960, US patent 2 499 877/.

Izolace cholesterolu z lanolinalkoholového podílu se provádí nejčastěji pomocí tvorby adlční sloučeniny cholesterolu se selektivním činidlem, jako je např. bezvodá kyselina šťavelová /US patent 2 362 605/, kyselina jantarová /brit. patent 613 778/, kyselina glutarová a maleinová /US patent 2 598 468/, bezvodý chlorovodík /US patent 2 822 906/, pyridin s kysličníkem sírovým /Sobel a spol.: J. Biol. Chem. 115, 88l, 1936/, močovina /US patent 2 559 158/, acetoxim /US patent 2 540 047/, piperazin, 2-methylpiperazin a 2,5-dimethylpiperazin /US patent 3 092 624/ a různé kovové soli /Hackmann: Rec. Trav. Chim. 69, 433, 1950, brit. patent 607 309/, z nichž jako nejvýhodnější se jeví chlorid zinečnatý bezvodý /Niewiadomski a spol.: Przemysl Chemiczny 44, 213, 1965, Truter: Manufacturing Chemist 1955, 531/, bromid vápenatý /DDR patent 124 989/ a chlorid vápenatý at bezvodý či s obsahem krystalové vody /Chem. Abstr. 85, P 80 033, ibid. 81, P 96 126/.

Krystalizace surového cholesterolu získaného rozkladem adiční sloučeniny se pak provádí pomocí různých organických rozpouštědel, jako je např. ethanol /brit. patent 646 227, ibid. 690 879, US patent 2 306 676/, methanol /Chem. Abstr. 89, 152 705, Japan Kokai 77 71 500/, octan methylnatý /ibid./, kyselina octová /ibid./, aceton /Niewiadomski a spol.: Przemysl Chemiczny 44, 213, 1965/ atd.

Je popsána rovněž přímá izolace cholesterolu z lanolinalkoholového podílu bez využití adiční sloučeniny, a to zpravidla postupnou krystalizací buá z jednoho, nebo z několika různých rozpouštědel, čímž se selektivně odstraní různé složky lanolinalkoholového podílu, nebo z jednoho rozpouštědla při určité teplotě /US patent 2 306 679, brit. patent 646 227, ibid. 690 879, Chem. Abstr. 89, 152 705, ibid. 83, 183 255, Barnes a spol.: Australian J. Applied Sci. 3, 88, 1952/.

Jednotlivé stupně izolace cholesterolu z lanolinu mají určité nevýhody. Tak např. hydrolýza lanolinu hydroxidem sodným vede ke vzniku směsi lanolinalkoholového podílu a sodných solí mastných kyselin, která je tuhé konzistence a činí potíže při extrakci lanolinalkoholového podílu s obsahem cholesterolu. Totéž platí ještě ve větší míře pro hydrolýzu nákladným a jedovatým hydroxidem barnatým, nebo levným, ale ještě obtížněji extrahovatelnou směs poskytujícím hydroxidem nebo kysličníkem vápenatým.

Enzymatická hydrolýza lanolinu má význam spíše teoretický bez možnosti uplatnění v technologickém měřítku. Rovněž hydrolýza hydroxidem draselným vyžaduje určité podmínky, aby následující extrakce nečinila potíže. Tak např. hydrolýza lanolinu hydroxidem draselným ve vodě nebo v alkoholu prakticky znemožňuje extrakci lanolinalkoholového podílu benzínem, který se jeví pro extrakci jako velmi výhodný, a je nutné najít vhodný poměr vody a alkoholu, aby dělení lanolinalkoholové a lanolinkyselinové fáze probíhalo hladce.

Řadu nevýhod mají rozpouštědla používaná k extrakci lanolinalkoholového podílu. Některá mají omezenou rozpouštěcí schopnost pro cholesterol /nižší alkoholy/, jsou toxická /benzen/, extrahují kromě cholesterolu i četné balasty, čímž se komplikují další čisticí operace /aceton, methylethylketon, chlorované uhlovodíky/, nebo jsou nákladná /hexan/. Velmi často pro tyto účely používaný benzín vyžaduje vhodné složení směsi rozpouštědel po hydrolýze /viz předchozí odstavec/.

Rovněž řada činidel používaných pro tvorbu adičních sloučenin s cholesterolem má různé nevýhody. Některá činidla jsou nákladná, jiná vyžadují striktně bezvodé prostředí nebo nejsou pro cholesterol selektivní a reagují i s dalšími složkami lanolinalkoholového podílu. Některá rozpouštědla používaná pro krystalizaci surového cholesterolu, získaného rozkladem adiční sloučeniny, mají nedostatečnou čisticí schopnost nebo při jejich použití krystaluje cholesterol s dalšími sloučeninami podobného charakteru, např. s lanosterolem. Pracovní postupy, které jsou založeny na přímé izolaci cholesterolu z lanolinalkoholového podílu, tj. bez využití tvorby adiční sloučeniny, jsou obvykle komplikované, vyžadují bud pracnou frakční krystalizaci spojenou s poklesem výtěžků, nebo použití směsí rozpouštědel, což omezuje nebo znemožňuje jejich regeneraci, popř. je nutné provádět krystalizaci v úzce vymezeném rozmezí teploty, což při technologickém využití je spojeno s obtížemi.

Řadu uvedených nevýhod odstraňuje způsob izolace cholesterolu podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že lanolin technický nebo surový se hydrolyzuje vodně ethanolovým roztokem hydroxidu draselného, vzniklý hydrolyzát se zředí vodou a ethanolem v určitém poměru, extrahuje se benzínem, izolovaný lanolinalkoholový podíl se zpracuje chloridem vápenatým a získaný surový cholesterol se krystaluje z nižšího alifatického alkoholu.

Hydrolýza lanolinu se provádí hydroxidem draselným ve vodném ethanolu při teplotě bodu varu rozpouštědla za atmosférického tlaku. Po skončené hydrolýze se směs zředí vodou a ethanolem /výsledný poměr vody a ethanolu je 1 : 1/ a extrahuje za zvýšené teploty benzínem. Za tohoto uspořádání izolačního procesu umožňuje směs lanolinalkoholového podílu a draselných solí mastných kyselin snadné rozmíohávání s extrakčním rozpouštědlem, přičemž přítomnost vody ve výsledné směsi má za následek poměrně hladké oddělování benzínové fáze od zbylého hydrolyzátu, sestávajícího z vodného roztoku draselných solí mastných kyselin. Rozpustnost lanolinalkoholového podílu s obsahem cholesterolu je v benzínu značná, takže k téměř úplné extrakci lanolinalkoholového podílu dochází rychle za použití únosného množství benzínu.

Pro izolaci surového cholesterolu z extrakcí získaného lanolinalkoholového podílu se používá snadno dostupný chlorid váoenatý, přičemž nezáleží na tom, je-li bezvodý či obsahuje-li krystalovou vodu. Jako rozpouštědlo slouží s výhodou aceton, ve kterém je adiční sloučenina cholesterolu s chloridem vápenatým prakticky nerozpustná a který lze snadno regenerovat. Rozložením adiční sloučeniny vodou se získá surový cholesterol, který se krystaluje z nižšího alifatického alkoholu, s výhodou z methanolu. Cholesterol je v nižších alifatických alkoholech málo rozpustný, přičemž jejich čistící schopnost je tak značná, že cholesterol lze získat v uspokojivém výtěžku a kvalitě.

Postup umožňuje i snadnou izolaci odpadů. Po hydrolýze lanolinu a extrakci lanolinalkoholověho podílu zbývají ve vodné fázi draselné soli vyšších mastných kyselin, v benzínu nerozpustné, které lze okyselením převést na směs mastných kyselin. Tato směs je hledanou surovinou pro potřeby tukového a chemického průmyslu. Stejné využití má i zbylý lanolinalkoholový podíl, získaný odpařením acetonu při tvorbě a zpracování adiční sloučeniny cholesterolu s chloridem vápenatým a z matečných louhů po krystalizaci surového cholesterolu.

Při provedení postupu podle vynálezu se postupuje tak, že lanolin technický nebo surový se hydrolyzuje 208 roztokem hydroxidu draselného v 90% vodném ethanolu při teplotě varu reakční směsi po dobu 3 hodin. Reakční směs se zředí vodou a ethanolem tak, aby výsledný poměr vody a ethanolu byl 0,8 až 1,2 : 0,8 až 1,2, s výhodou 1:1a celkové množství vodného ethanolu k výchozímu lanolinu bylo v poměru 3,3 : 1 až 2,6 : 1, s výhodou 2,9 : 1 /ml/g/.

Směs se pak extrahuje opakovaně extrakčním benzínem při teplotě 50 až 60 °C. Spojené benzínové extrakty lanolinalkoholového podílu se odpaří k suchu, odparek se rozpustí v acetonu a přidá se pevný chlorid vápenatý, načež vzniklá směs se zahřívá na teplotu kolem 40 °C 30 minut. Vyloučená adiční sloučenina cholesterolu s chloridem vápenatým se odsaje, vysuší a krystaluje z alifatického alkoholu s 1 až 4 atomy uhlíku, s výhodou methanolu.

Dále uvedené příklady provedení blíže objasňují postup podle vynálezu.

Přikladl

500 g lanolinu technického se roztaví při teplotě 50 až 60 °C a přidá se roztok 50 g hydroxidu draselného v 250 ml 90% ethanolu. Směs se vaří pod zpětným chladičem za míchání 3 hodiny a pak se zředí 700 ml vody a 500 ml ethanolu a nechá vychladnout na teplotu 50 až 60 °C. Za míchání se přidá 1,6 litru extrakčního benzínu, směs se míchá 5 minut při vnitřní teplotě kolem 55 °C, míchání se přeruší a po oddělení obou fází se benzínová fáze převede do sběrné nádoby.

Extrakce benzínem se opakuje za stejných podmínek ještě devětkrát vždy s 800 ml benzínu. Spojené benzínové extrakty se oddestilují k suchu. Zbylý lanolinalkoholový podíl /240 g/ se rozpustí v 1,7 litru acetonu a k roztoku se přidá 105 g dihydrátu chloridu vápenatého. Směs se míchá 30 minut při 40 °C. Vyloučená adiční sloučenina cholesterolu s chloridem vápenatým se odsaje, promyje acetonem a suspenduje v 1,5 litru vo.dy. Surový cholesterol se odsaje, vysuší a krystaluje z 1 litru methanolu. Vykrystalovaný 1. podíl se odsaje, promyje a vysůší. Matečné louhy se zahustí a. jejich zpracováním se získá 2. podíl. Celkem Se získá 35 g cholesterolu /7 %/, teplota tání 145 až 147 °C, čistota podle plynové chromatografie 98 %.

Příklad 2

Postupuje se stejně jako v příkladu 1, ale jako výchozí surovina se použije 500 g lanolinu surového. Výtěžek cholesterolu je 25 g /5 %/, teplota tání 144 až 146 °C.

Příklad 3

Postupuje se stejně jako v příkladu 1, ale místo dihydrátu chloridu vápenatého se použije 90 g chloridu vápenatého bezvodého. Výtěžek a Čistota cholesterolu jsou stejné jako v příkladu 1.

Příklad 4

Postupuje se stejně jako v příkladu 1, ale před extrakcí benzinem se hydrolyzovaný lanolin zředí 625 ml vody a 425 ml ethanolu. Výtěžek a čistota cholesterolu jsou stejné jako v příkladu 1.

Příklad!?

Postupuje se stejně jako v příkladu 1, ale před extrakcí benzinem se hydrolyzovaný lanolin zředí 800 ml vody a 600 ml ethanolu. Výtěžek a čistota cholesterolu jsou stejné jako v příkladu 1. ‘

Claims (5)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU

   1. Způsob izolace cholesterolu z lanolinu, vyznačující se tím, že lanolin technický nebo surový se hydrolyzuje vodné ethanolickým roztokem hydroxidu draselného o koncentraci 15 až 25 % hmot. obj., za teploty 90 až 110 °C, načež se hydrolyzát zředí vodným ethanolem, vzniklá směs se extrahuje benzinem, získaný lanolinalkoholový podíl se rozpustí v acetonu a po přidání chloridu vápenatého se izoluje adiční sloučenina cholesterolu s chloridem vápenatým, která po rozkladu vodou poskytne surový cholesterol, který se čistí krystalizací.
2. 2. Způsob podle bodu 1, vyznačující se tím, že se k hydrolýze lanolinu používá 20% hydroxid draselný v 90% ethanolu, přičemž objem vodné ethanolického roztoku hydroxidu draselného odpovídá poloviční hmotnosti lanolinu.
3. 3. Způsob podle bodu 1, vyznačující se tím, že se hydrolýza lanolinu provádí při teplotě varu reakční směsi.
4. 4. Způsob podle bodu 1, vyznačující se tím, že hydrolyzovaný lanolin se před extrakcí benzinem zředí vodou a ethanolem tak, aby poměr ethanolu a vody byl 0,8 až 1,2 : 0,8 až 1,2, s výhodou 1 : 1, a celkové množství rozpouštědla k lanolinu v ml/g bylo v poměru 3,3 : 1 až 2,6 : 1, s výhodou 2,9 : 1.
5. 5. Způsob podle bodu 1, vyznačující se tím, že ke krystalizaci surového cholesterolu se používá alifatický alkohol s 1 až 4 atomy uhlíku, s výhodou methanol.