JP2014503489A - ジヒドロクエルセチンを製造する方法 - Google Patents

Abstract

本発明は化学工業及び製薬工業に関する。本発明の本質は、シベリア又はダフリアカラマツ木から該樹皮を除去し、該木をチップ化し、かつ４０〜５０℃で１５〜２５％の残留水分に乾燥させることにある。該乾燥木を磨砕し、かつ該可溶性物質を、該鋸屑からエチルアルコールの７５％水溶液を用いて４０〜５０℃の温度で１：（６〜７）の原料対抽出剤の比で抽出する。該抽出剤を次いで留去し、かつ該抽出物の水性部分を、該ＤＨＱに付随する重質の樹脂状不純物の除去（沈降）のために２０〜３０分の期間にわたって３８〜４２℃に冷却する。該樹脂不含の水性ＤＨＱ抽出物を、疎水性ポリビニルベンゼン系収着剤LPS 500が充填されたクロマトグラフィーカラム中へ供給する。所望の生成物を、エチルアルコールの３２〜４０％溶液で溶出させる。該溶出液を一つに集めるか又は得られた該生成物（ＤＨＱ）の必要とされる純度に応じて、２又は３つのフラクションに分ける。各フラクションを、該エチルアルコールを完全に除去するまで蒸発させ、該残留物を脱イオン水から結晶化させる。所望の生成物が、９５．５〜９９．５％の純度レベル及び絶対乾燥木の質量の１．５〜２．５％の収率で得られる。該技術的効果は、該方法を簡素化し、その生態学的な適合性を増加させ、かつその期間を減少させるのに対し、得られた生成物の純度を９９．５％に増加させることを含む。

Description

本発明は、化学工業及び製薬工業、特に、高い酸化防止活性を有するジヒドロクエルセチン（ＤＨＱ）の製造に関する。

ＤＨＱは、還元されたフラボノイドの種類に属しており、かつフラバノン−３−オールの群の一員である。その化学構造によれば、ＤＨＱはポリフェノール（３，３′，４′，５，７−ペンタヒドロキシフラバノン）であり、かつヒトにおける変異原活性が全く存在することなく、３．３〜０．３μｍｏｌ／ｌの濃度ですらその酸化防止活性を示す。薬剤ＤＨＱは、酸化防止活性を有し、ヒトにおける生命活動を保証する極めて重要なビタミンＰである、それというのも、特に、多様な病理学及びウイルス性疾患に抵抗する生体の能力の要因だからである。ＤＨＱは、毛細血管強化薬(capillary-strengthening drug)、毛細血管保護薬(capillary-protecting drug)、及びヘモレオロジー薬(haemorheologic drug)として使用される。薬理学において、ビタミン欠乏症、虚血性心疾患及びアテローム性動脈硬化症の併用療法のために推奨され、肝臓の機能状態に積極的に作用し、気管支の排出機能及び呼吸のバイオメカニズムの回復に寄与し、かつ心機能を改善する。ＤＨＱは、糖尿病、肝臓及び胆嚢、胃腸管、前立腺、腎臓及び膀胱の疾患、並びに心血管疾患の予防及び処置のためのフィトコンセントレートの成分である。ＤＨＱは幅広い範囲の活性を有する：ＤＨＱは、代謝プロセスを調節し、かつ多様な疾患の併用療法に使用することができ、人体の事実上全ての内器官の生命機能に積極的に作用する。ＤＨＱは、腫瘍疾患（腫瘍学疾患を含む）の予防及び療法に、ＨＩＶ感染、自己免疫疾患、慢性のウイルス性及び細菌性の炎症プロセスの場合に及び後天性の病理学の場合に、使用される。

しかしながら、ＤＨＱの幅広い導入は、その基礎原料（ブドウ、ユーカリ、サクラ、バラ花弁等）の限られた利用可能性のための高い商業的価値及びエネルギー及び資源の要件、その複雑性並びに該植物原料からのその抽出に使用される生態学的に問題のある技術により妨げられる。ＤＨＱの該製造のための代替原料は、シベリア及び極東において成長するシベリアカラマツ及びダフリアカラマツの根及び根元であり、その際にこれらの樹木の木は、主にＤＨＱ、クエルセチン、ジヒドロケンペロール及びナリンゲニンであるフラボノイドを２．５％まで含有する[N.A. Tyukavkina, K.I. Lapteva, S.A. Medvedeva, "Fenol'nye ekstraktivnye veshchestva roda Larix (obzor)" ["Phenol substances extracted from the genus Larix (review)"]、"Khimiya drevesiny" ["The chemistry of wood"], 1973, 13th edition, p. 3 - 17]から。

カラマツ木からＤＨＱを製造する公知の全ての方法は、９０〜９７％の純度レベルに達する。その不純物は一般的に、関連した構造を有する他のフラボノイド化合物である。これらの不純物の除去は、これらの化合物の物理的及び化学的性質（溶解度、収着能力等）がＤＨＱのそれらに類似しているという事実により複雑になる。

カラマツ木からジヒドロクエルセチンを製造する、大多数の公知の方法は、多様な溶剤でのその抽出、特に、水及び水性有機混合物での該抽出に基づく。該公知方法の主な欠点は、該抽出剤を再生するための大量の廃水及び高いエネルギー消費である。

湿式磨砕カラマツ木を有機溶剤、すなわち、酢酸エチルで抽出し、その後に該抽出物を蒸発により濃縮し、熱水で処理し、該水溶液を不純物の除去のためにろ過し、それから該ジヒドロクエルセチンを結晶化することにある、ジヒドロクエルセチンを製造する方法が知られており、その際に該磨砕木は該抽出の直前に水で飽和され、蒸発された抽出物は、ヘキサン又はベンジンで脱脂され、かつ結晶化前に、不純物は、該ジヒドロクエルセチン水溶液からろ過により除去される（ロシア国特許第2158598号明細書、2000年11月10日公開）。

該公知方法の欠点は、該原料の調製の困難さ及び該抽出剤の高い消費にある。

多様な収着剤上へのＤＨＱの収着、続いて適した溶離剤を用いる脱着を含んでなるＤＨＱの単離方法は知られている。

例えば、熱い（９８〜１００℃）水を用いるカラマツ木の鋸屑の抽出、続いて冷却された抽出物のポリアミド収着剤を用いる精製により、ＤＨＱを製造する方法が知られている（ロシア国特許第2000797号明細書、1993年10月15日公開）。

該公知方法の欠点は、国内工業により生産されない比較的高価なポリアミド収着剤が使用される必要であること、大量の廃水、及び該水を加熱するための高いエネルギー消費にある。

９６．５％エチルアルコールを使用して磨砕カラマツ木を抽出し、続いてプロピレングリコール（プロパンジオール−１，２）で再抽出し、プロピレングリコール抽出物を塩化ナトリウム水溶液と混合し、該樹脂及び該精油を除去し、該ジヒドロクエルセチンを含有する該原料をポリアミド収着剤に適用し、該収着剤を洗浄し、かつ該バイオフラバノイド混合物を９６．５％エチルアルコールで溶離し、該アルコールを蒸発させ、該生成物を結晶化及び乾燥させることによる、バイオフラボノイド複合体中のジヒドロクエルセチンを製造する方法が知られている（ロシア国特許第２１８６０９７号明細書、2002年7月27日公開）。

しかしながら、この方法は、個々の成分としてのジヒドロクエルセチンの単離を可能にしない。

沸騰水でのカラマツ木の予備処理、続いてアセトン水溶液での抽出及び移動相としてトリフルオロ酢酸の０．１％水溶液中の３０〜５０％アセトン溶液を用いる５〜１０μｍの粒度を有するタイプSpherisorb C2-C18の逆相の収着剤での液体クロマトグラフィーによる該水−アセトン抽出物の精製、及び蒸発による該アセトンの除去を含んでなる、ＤＨＱを単離する方法が知られている。該技術的効果は、９９．５％を超える、極めて高い純度レベルのジヒドロクエルセチンを得ることにある（ロシア国特許第2114631号明細書、1998年7月10日公開）。

該公知方法の欠点は、その複雑性及び費用のかかるＨＰＬＣ収着剤の使用にあり、該理由のために、高度に精製されたジヒドロクエルセチンの大規模な工業的製造に効率的に適合されることができない。

極性溶剤中の該ジヒドロクエルセチンを含有する原料の溶液の調製、疎水性収着剤が充填されたカラムへの得られた該溶液の試料の適用及び３０〜５０℃でのサーモスタット制御を伴う少なくとも１回のクロマトグラフィーサイクル、液体移動相での該収着剤の溶離、該溶出液の蒸発、得られた該生成物の乾燥を含んでなる、ジヒドロクエルセチンを含有する原料から高度に精製されたジヒドロクエルセチンを製造する方法が知られており、その際に極性溶剤として、脂肪族Ｃ₁〜Ｃ₃アルコールの水溶液が使用され、該試料の適用が、２０体積％のアルコールの最大濃度で行われ、かつ移動相として同じアルコールの水溶液が使用され、その際に該溶液中の該アルコールの濃度が、該試料の適用のために使用される該溶液中の該アルコールの濃度を少なくとも３％だけ、しかし３０体積％以下だけ上回る。好ましくは、該カラム上での該試料の適用は、１〜２０体積％にわたる該溶液中の該アルコールの濃度で行われ、その際に該溶離は、１２〜３０体積％の該溶液中の該アルコールの濃度で行われる（ロシア国特許第2349330号明細書、2009年3月20日公開）。該方法は、９７．１〜９９．５％の純度及び８９〜９３％の収率での該ＤＨＱの製造を提供する。

該公知方法の欠点は、有毒な溶離剤（メチルアルコール）の使用、該加熱のため及び該クロマトグラフィーカラムの温度を一定のレベルで維持するための高いエネルギー消費、及び該方法が工業的な規模での適用のために考慮されないという事実にある。更に、ジヒドロクエルセチンを含有する原料として、該ＤＨＱを８８〜９６％の量で含有する既製製剤"Lavitol"及び"Sibel"が使用される。

本方法に最も近い先行技術は、以下のＤＨＱを製造する方法である。シベリア又はダフリアカラマツ木から該樹皮が除去され、該木がチップ化され、かつ４０〜５０℃で２３〜２７％の残留水分に乾燥される。該乾燥木は磨砕され、該可溶性物質は、エチルアルコールの７５〜８５％水溶液を用いて４５〜５０℃の温度で１：（７〜１０）の原料対抽出剤の比で抽出される。該抽出剤は次いで蒸発され、かつ該鋸屑はアルコールの追加の回収のためにプレスに供給される。次いで、該抽出物の水性部分は、該ＤＨＱに付随する樹脂状不純物の除去のために２０〜３０分の期間にわたって２０〜２５℃に冷却される。該抽出物の樹脂不含の水性部分に、メチル−ｔ−ブチルエーテル（ＭＴＢＥ）が１：（０．３〜０．４５）の比で添加され、かつＤＨＱは２〜３時間再抽出される。該抽出物のエーテル部分は、該水性部分から、２〜２．５時間の期間にわたる沈降により分離される。次いで該ＭＴＢＥは蒸発され、かつ所望の生成物が熱水から結晶化される（特許第2330677号明細書、2008年8月10日公開）。該発明は、９０〜９６％の純度レベルで、絶対乾燥木の質量の２．２〜２．５％の収率でＤＨＱを与える。

該公知方法の主な欠点は、該ＤＨＱの不十分な純度レベル、該プロセスの複雑性及び期間、大量の廃水、及び該抽出剤の再生のための高いエネルギー消費にある。更に、メチル−ｔ−ブチルエーテルの使用は、深刻な生態学的な問題をまねきうる。

本発明の技術的課題は、該公知方法を簡素化し、かつ該抽出剤の再生のための廃水の量及びエネルギー消費の低下によりその生態学的な適合性を高め、並びに有毒な抽出剤（メチル−ｔ−ブチルエーテル）を回避することにある。

前記の技術的課題は、以下の本方法により達成される。

シベリア又はダフリアカラマツ木から該樹皮を除去し、該木をチップ化し、かつ４０〜５０℃で１５〜２５％の残留水分に乾燥させる。該乾燥木を磨砕し、かつ該可溶性物質を、該鋸屑からエチルアルコールの７５％水溶液を用いて４０〜５０℃の温度で１：（６〜７）の原料対抽出剤の比で抽出する。該抽出剤を次いで留去し、該鋸屑を、機械的なプレスのため及びアルコールの追加の回収のためにスクリュープレスに供給する。次いで、該抽出物の水性部分を、該ＤＨＱに付随する樹脂状不純物の除去のために２０〜３０分の期間にわたって３８〜４２℃に冷却する。３８〜４２℃の温度を有する該抽出物の樹脂不含の水性部分を、７００〜９００ｍ²／ｇの比表面積及び７５〜１００μｍの微小粒子径を有するポリジビニルベンゼン系の疎水性収着剤LPS-500が充填された８００ｍｍの直径及び３００Ｌの容積を有するクロマトグラフィーカラム中へ供給する。所望の生成物を、エチルアルコールの３２〜４０％水溶液で溶離する。該溶出液を、所望の生成物（ＤＨＱ）の必要とされる純度に応じて、１つに集めるか又は２〜３つのフラクションに分ける。各フラクションを、該エチルアルコールを完全に除去するまで蒸発させ、かつ該残留物を脱イオン水から結晶化させる。ＤＨＱは、第一フラクションから９９〜９９．５％の純度レベルで、第二フラクションから９７〜９８％の純度レベルで、かつ第三フラクションから９５〜９６％の純度レベルで得られる。該カラムを、９６％エチルアルコールで洗浄することにより清浄にし、次いで蒸発した水性粗抽出物の更なる部分を負荷するために水で充填する。該クロマトグラフィーカラム中の該収着剤は、品質損失なしに、複数回、すなわち３００回以上、使用される。

本方法は、絶対乾燥木の質量の１．５〜２．５％の収率及び９５．５〜９９．５％の純度レベルで所望の生成物を得ることを提供する。

最も近い先行技術と比較して、本方法の確定的で本質的で特徴付ける特徴は、以下にある：
・７００〜９００ｍ²／ｇの比表面積及び７５〜１００μｍの微小粒子径を有するポリジビニルベンゼン系の疎水性収着剤LPS-500での高性能液体クロマトグラフィー（ＨＰＬＣ）による所望の生成物の精製、該特徴は実質的に本方法を簡素化し、その期間を減少させ、かつ所望の生成物の純度を増加させる；
・水性ジヒドロクエルセチン抽出物を、該クロマトグラフィーカラム中へ供給する、該特徴は、エチルアルコール中へ溶解させる追加の工程を削減し、かつ所望の生成物の損失を減少させることを可能にする；
・溶離を、エチルアルコールの３２〜４０％溶液を用いて行う、該特徴は付随する不純物及び類似のフラボノイドからの該ＤＨＱの分離の最大効率を可能にする；
・該溶出液を、一つに集めるか又は２又は３つのフラクションへ分け、その際に各フラクションを、該エチルアルコールを完全に除去するまで蒸発させ、かつ該残留物を脱イオン水から結晶化させる、該特徴は該溶剤エチルアルコールの残留物の存在の可能性を完全に排除し、かつ該ＤＨＱの使用者のニーズ（化粧品、食品又は製薬工業）に応じて多様な純度レベルを有する所望の生成物を得ることを可能にする。

その結果、所望の生成物が、工業的な規模で、その主成分であるＤＨＱの９５．５〜９９．５％の純度で得られる。

本発明は、その具体的な実施のために次の例により説明される。

例１
シベリア又はダフリアカラマツ木から該樹皮を除去し、該木をチップ化し、かつ４０℃で１５〜１７％の残留水分に乾燥させる。該乾燥木を磨砕し、該可溶性物質を、エチルアルコールの７５％水溶液を用いて５０℃の温度で１：６の原料対抽出剤の比で抽出する。次いで該抽出剤を留去し、該鋸屑を、機械的なプレスのため及びアルコールの追加の回収のためにスクリュープレスに供給する。次いで、該抽出物の水性部分を、該ＤＨＱに付随する重質の樹脂状不純物の除去のために３０分の期間にわたって３８℃に冷却する。３８℃の温度を有する１５０Ｌの量の樹脂不含の水性ＤＨＱ抽出物を、７００ｍ²／ｇの比表面積及び７５μｍの微小粒子径を有するポリジビニルベンゼン系の疎水性収着剤LPS-500が充填された８００ｍｍの直径及び３００Ｌの容積を有するクロマトグラフィーカラム中へ供給する。所望の生成物を、エチルアルコールの４０％溶液で溶離する。該溶出液を一つに集め、これを、該エチルアルコールを完全に除去するまで蒸発させ、該残留物を脱イオン水から結晶化させる。次いで該ＤＨＱを、酸化を回避するために窒素流中で４５〜５０℃の温度で１０〜１２時間、５〜７％の水分に乾燥させる。所望の生成物の収率は２．５％である。該ＤＨＱは９６％の純度レベルかつ５．５ｋｇの量で得られる。該カラムを、９６％のエチルアルコールで洗浄することにより清浄にし、次いで蒸発した水性粗抽出物の更なる部分の負荷のために水で充填する。

例２
シベリア又はダフリアカラマツ木から該樹皮を除去し、該木をチップ化し、かつ５０℃で２０〜２５％の残留水分に乾燥させる。乾燥木を磨砕し、該可溶性物質を、エチルアルコールの７５％水溶液を用いて４０℃の温度で１：７の原料対抽出剤の比で抽出する。次いで該抽出剤を留去し、該鋸屑を、機械的なプレスのため及びアルコールの追加の回収のためにスクリュープレスに供給する。次いで該抽出物の水性部分を、該ＤＨＱに付随する樹脂状不純物の除去のために２０分の期間にわたって４２℃に冷却する。４２℃の温度を有する１５０Ｌの量の樹脂不含の水性ＤＨＱ抽出物を、９００ｍ²／ｇの比表面積及び１００μｍの微小粒子径を有するポリジビニルベンゼン系の疎水性収着剤LPS-500が充填された８００ｍｍの直径及び３００Ｌの容積を有するクロマトグラフィーカラム中へ供給する。該原料の適用後に、該カラムをアルコールで溶離する。溶離をエチルアルコールの３２％溶液で行う。該溶出液を３つのフラクションへ分け、それらのそれぞれを、エチルアルコールを完全に除去するまで蒸発させ、該残留物を脱イオン水から結晶化させる。次いで該ＤＨＱを、酸化を回避するために窒素流中で、４５〜５０℃の温度で１０〜１２時間、５〜７％の残留水分に乾燥させる。所望の生成物の収率は１．５％である。該ＤＨＱは、第一フラクションから９９．５％の純度レベル及び３．２ｋｇの量で、第二フラクションから９８％の純度レベル及び１．７ｋｇの量で、及び第三フラクションから９５．５％の純度レベル及び０．５ｋｇの量で得られる。該カラムを、９６％エチルアルコール７５０Ｌで洗浄することにより清浄にし、次いで蒸発した水性粗抽出物の更なる部分の負荷のために水３００Ｌで充填する。

本方法の使用は、次の効果を提供する：
・ＤＨＱの高収率を維持しながら、得られる生成物の純度の９９．５％への増加；
・メチル−ｔ−ブチルエーテルの使用を伴う２〜３時間にわたる該ＤＨＱの繰り返しの抽出及びその後の２〜２．５時間にわたる沈降による該水性部分からの該抽出物のエーテル部分の分離及び該メチル−ｔ−ブチルエーテルの蒸発の、長くて労働集約的な操作の削減による該方法の簡素化；
・該プロセスからの可燃性で有毒な試薬メチル−ｔ−ブチルエーテルの使用の削減による、並びに廃水の量及びエネルギー消費の減少による、該プロセスの生態学的な適合性の増加；
・１種のみの溶剤（エチルアルコール）を使用することによる、かつ該製造のために必要とされる装置の量（貯蔵、沈降、混合、溶解のためのかさばる装置）が実質的に減少することによる、得られるＤＨＱのコストの減少；
・主成分ＤＨＱの８８％未満の濃度を有する中間生成物の単離及びそれを該クロマトグラフィーカラムへ供給するためのその処理の操作の削減、ゆえに時間及びエネルギー消費が減少する。

本方法は、高収率及び高純度レベルでＤＨＱを得ること、該プロセスの技術の実質的な簡素化、該プロセスに必要とされる時間の減少、該製造のコストの減少、及び大量の原料（数百トン）の処理の可能性を提供する。

Claims (3)

1. 乾燥及び磨砕カラマツ木を、加熱しながらエチルアルコールの水溶液で抽出し、該エチルアルコールを蒸留し、かつ油及び樹脂の除去のために該抽出物の水性部分を冷却することを含んでなる、ジヒドロクエルセチンを製造する方法であって、該磨砕カラマツ木の前記抽出を、１：（６〜７）の原料対抽出剤の比で行い、その際に該ジヒドロクエルセチン抽出物の該水性部分を３８〜４２℃に冷却し、ポリジビニルベンゼン系の疎水性収着剤が充填されたクロマトグラフィーカラム中へ供給し、その際に所望の生成物の溶離を、３２〜４０％エチルアルコールで行い、該溶出液を一つに集めるか又は２〜３つのフラクションに分け、各フラクションを蒸発乾固させ、該残留物を水から結晶化させ、かつ該カラムを９６％エチルアルコールで洗浄することにより清浄にし、次いで水性抽出物の更なる部分の負荷のために水で充填する
   ことを特徴とする、ジヒドロクエルセチンを製造する方法。
2. 該磨砕カラマツ木の該抽出を、４０〜５０℃の温度でエチルアルコールの７５％水溶液を用いて行う、請求項１記載の方法。
3. 収着剤として７００〜９００ｍ²／ｇの比表面積及び７５〜１００μｍの微小粒子径を有するLPS-500を使用する、請求項１記載の方法。