KR100600520B1 - 솔라네솔의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 용제 추출법으로 담배잎으로부터 솔라네솔을 제조하는 방법에 있어서, 마른 담배잎을 유기용제에 침지시킨 후 농축하여 얻은 솔라네솔 함량 12~18%인 솔라네솔 1차 조결정을 얻고 이를 유기용제에 용해시킨 후 재결정시켜 솔라네솔 함량이 50~65%인 2차 조결정을 얻고 이 조결정을 유기용제와 염기 수용액에 가하여 담배잎 추출액 중의 식물성 지방성분을 상온에서 1~3시간 가수분해 시켜 식물성 지방산 염으로 전환시키고 여기에 탈수제를 가한 후 여과하여 얻은 여액을 40~50℃에서 감압농축하거나 결정용매를 이승하여 솔라네솔함량 85~89% 결정을 얻고 이를 결정용매중에서 재결정시켜 솔라네솔함량 90% 이상의 결정상 솔라네솔을 제조하는 방법에 관한 것이다.

본 발명의 방법은 고가의 관 크로마토그래피 설비나 고진공증류방법을 이용하지 않으면서 간단한 방법으로 식물잎으로부터 고순도의 솔라네솔을 얻을 수 있는 효과가 있다.

솔라네솔, 담배잎, 용제추출법, 가수분해

Description

솔라네솔의 제조방법{Process for the manufacture of solanesol}

본 발명은 다음 구조식[Ⅰ]로 표시되는 솔라네솔(solanesol)의 제조방법에 관한 것이다.

[Ⅰ]

솔라네솔은 분자량(631.07)이 매우 큰 이소프레노이드 알콜(isoprenoid alcohol)의 일종으로서 자연계에는 담배잎, 감자잎, 뽕잎 등에 존재하며 비타민 K₂(Vitamin K₂)제조시의 중간체(intermediate)나 보효소 Q₁₀(Coenzyme Q ₁₀, 화학명 Ubiquinone)제조원료로 유용하게 사용되고 있는 물질이다.

상기 구조식[Ⅰ]에서 보는 바와 같이 솔라네솔은 이소프렌 불포화 탄화수소 단위로 구성된 알콜로 이소프렌 구조의 입체적 구조가 (E), (Z) 형태가 기하이성질체로 유지 되어야 하므로 화학적으로 합성하여 대량 생산하기에는 기술적으로나 경제적으로 매우 어려운 화합물이다.

솔라네솔의 외관은 흰색 왁스와 비슷하나 녹는점이 41.5~42.5℃로 매우 낮은 고체로서 유기용매에 잘 용해되며 물에 불용성이다. 이러한 솔라네솔은 주로 담배잎이나 감자잎에서 추출, 분리, 정제하여 생산되고 있다.

그러나 담배잎이나 감자잎과 같은 식물잎 중에 지질성분으로 존재하는 솔라네솔을 식물잎으로부터 추출하는데 있어서는 식물잎 중의 지질(脂質)성분 중 다른 유사한 지질성분이 함께 추출되기 때문에 다양한 지질성분중 솔라네솔만을 분리하는데는 어려운 점이 많으며 그 결과 솔라네솔의 손실율이 높아지게 되어 수율이 떨어지게 되는 문제가 따른다.

지금까지 알려진 식물잎으로부터 솔라네솔을 분리, 정제방법은 다음과 같다. 담배나 감자잎을 유기용매로 2~3일 추출하여 농축하고 여기에 물을 가한 후 헥산(hexane), 헵탄(heptane)이나 염화메틸렌, 테트라히드로 후란, 초산에틸 등과 같이 물에 불용성인 용매를 사용하여 재추출하여 조결정인 솔라네솔을 얻는다. 이 때 솔라네솔의 함량은 약 12~18%정도 이다.

고순도의 솔라네솔을 얻기위해서는 상기 조결정인 솔라네솔을 관 크로마토그래피(column chromatography)를 이용하여 솔라네솔만을 분리해내거나 1.0×10^-2mmHg이하의 고진공 상태와 200℃정도에서 감압증류하여 고순도의 솔라네솔을 얻는 방법이 있다.

그러나 이 방법은 높은 순도의 솔라네솔을 얻을 수는 있으나 시간이 오래 걸리고 대량생산이 어려우며 솔라네솔은 200℃정도의 고온상태에서 쉽게 분해되는 성 질이 있어 높은온도에서는 정제가 어려우며 수율이 떨어지게 되어 제조비용이 높아지게 되므로 상업적 생산방법으로 적용하기에 적절하지 못한 문제가 있다.

따라서 이 분야에서는 설비투자비가 큰 관 크로마토그래피나 고진공 고온증류방법을 이용하지 않으면서 고순도의 솔라네솔을 제조할 수 있는 방법의 개발이 요망되는 실정에 있다.

본 발명의 목적은 비교적 단순한 방법으로 담배잎과 같은 식물잎으로부터 고순도의 솔라네솔을 제조할 수 있는 방법을 제공하는데 있다. 본 발명자는 유기용제를 사용하여 담배잎과 같은 식물잎으로부터 솔라네솔을 함유하는 1차 추출물을 얻고 유기용제를 사용함으로 2차 정제하여 순도가 50~60%인 2차 추출물을 얻는다. 이 2차 추출물은 다양한 종류의 지질을 함께 함유하고 있으므로 솔라네솔만을 분리,정제하는데 있어서 솔라네솔은 알콜류인데 비하여 다른 지질들은 대부분 식물성 지방인점에 착안하여 이들 지방들을 염기 수용액에서 가수분해시켜 지방산염으로 변화시킨다. 이 지방산염들은 유기용매에 불용성이므로 이 불용성물질을 여과하여 제거시켜주면 비교적 간단한 방법으로 솔라네솔만을 쉽게 분리,정제할 수 있는 것을 확인하고 본 발명을 완성하게 되었다.

이하 본 발명을 구체적으로 설명한다. 담배잎을 유기용매인 메탄올, 에탄올, 이소프로판올과 같은 알콜류와 n-헥산, n-헵탄 등과 같은 탄화수소계 용매나 에테르, 테트라히드로 후란, 이소프로필에테르 등과 같은 에테르계 용매나 초산에틸, 아세톤 및 아세토니트릴과 같은 용매를 사용하거나 위 용매를 두 개 이상 혼합하여 상온에서 추출하여 농축하면 솔라네솔 함량 12~18%인 시럽상태의 솔라네솔 농축물을 얻을 수 있으며 수득율은 마른 담배잎 600g에서 45~55g정도의 농축물을 얻을 수 있다.

다음 솔라네솔의 순도를 높여주기 위해 상기 농축물을 위에서 열거한 유기 용매로 재추출한다. 이때 가장 좋은 용매로는 알코올성용매와 아세톤, 아세토니트릴, 초산에틸등의 혼합용매를 사용하고, 추출온도는 20℃전후의 상온에서 약 1-2일간 추출하여 추출액을 활성탄 처리 후 -10~15℃로 냉각하여 생성된 결정을 여과하면 1차 추출물 100g에서 45~50g정도의 습체2차조결정을 얻을 수 있으며 고속 액체크로마토그래피 (High Performance Liquid Chromatography : 이하 HPLC라 한다.)분석으로 순도가 50~65%였다. 이 솔라네솔 2차조결정에는 솔라네솔과 불순물로 식물성지방성분들이 다량 포함되어 있는 것을 알 수 있었으며 솔라네솔과 식물성지방성분들은 모두 왁스와 비슷한 성질이 있으며 여러 유기용매와 물 등에 용해도성질도 매우 유사함으로 이를 분리하기 위해서 종래에는 크로마토그래피 법이나 감압증류에 의해 솔라네솔을 분리하였다. 그러나 본 발명에서는 식물성지방성분을 염기 수용액에서 가수분해시킨 후 식물성 지방산염으로 전환시키고 생성된 지방산염결정을 여과하여 솔라네솔과 식물성 지방산성분을 분리시킨다. 식물성 지방산염은 솔라네솔과 물리·화학적성질이 다르므로 석출된 지방산염을 쉽게 분리시킬 수 있다.

이 과정을 좀더 상세히 설명하면 1차 조결정을 메탄올, 에탄올, 이소프로판올등의 알코올성 용매나 아세톤, 아세토니트릴, 테트라히드로 후란과 같은 용매나 이들 2개이상의 혼합용매에 용해시키고 수산화나트륨, 수산화칼륨, 수산화리튬, 수산화칼슘 이나 수산화바륨을 물에 용해시켜 가하고 상온에서 1~3시간 동안 가수분해시키면 지방산들이 석출되며 가수분해 용액에 무수황산마그네슘이나 무수황산나트륨 등을 가하여 수분을 제거시키고 여과하면 지방산염 고체가 제거된다. 여액을 감압하에서 농축시킨다. 농축액에 결정용매를 가하여 추출하고 0~5℃로 냉각하여 결정물을 얻는다. 이때 사용되는 결정용매는 아세톤 : 아세토니트릴, 아세톤 : 초산에틸 이나 아세톤 : 알코올성 용매를 혼합하여 사용할 때 가장 좋은 결과를 얻었다. 솔라네솔 2차 조결정 100g을 사용하면 순도가 85~89%인 솔라네솔 15~20g을 얻을 수 있으며 추출 후 남은 찌꺼기는 용기용제에 용해시켜 1차 조결정으로 회수하여 사용하였다.

이하 실시 예를 들어 본 발명을 구체적으로 설명한다.

<솔라네솔 농축액의 제조>

메탄올 : 염화메틸렌(1:1 혼합액)용액 10ℓ에 마른담배잎 1200g을 가하고, 실온에서 2일간 교반한다. 담뱃잎을 여과하여 제거하고 여액을 45~50℃에서 감압농축하면 순도 12~18%의 솔라네솔 1차조결정 100g을 얻을 수 있다.

<실시예 1>

상기 솔라네솔 1차조결정 100g에 메탄올 : 에틸아세테이트 (2:1 혼합액) 460㎖를 가하고 15~25℃에서 12시간 동안 재추출한다. 추출액과 찌꺼기(sludge)를 여 과하여 분리한다. 찌꺼기에 메탄올 : 에틸아세테이트(2:1 혼합액) 200~250㎖를 가하여 12시간동안 15~25℃에서 12시간 동안 추출한다. 이들 추출액을 합하고 추출액에 활성탄 10g을 가하고 1시간 교반 후 활성탄을 여과하여 제거한다. 여액을 3시간 동안 온도를 서서히 낮추고 -12~-18℃로 조절하여 1시간 교반 후 여과하면 솔라네솔이 50~65%정도인 습체 2차조결정 52~55g을 얻는다.

삭제

상기의 솔라네솔 농도 50~65%인 솔라네솔 습체2차조결정 50g에 이소프로필 알코올 200~300㎖를 가하여 녹인 후 40% NaOH수용액 10~15㎖를 가하고 15~25℃에서 1~2시간 교반한다. 무수 황산마그네슘 75g을 가하여 30분간 교반하고 여과한다. 여액을 45~50℃에서 감압농축(진공도 : 10~20㎜Hg이하)하여 농축물에 아세톤 : 아세토니트릴(1:1 혼합액)500~600㎖를 가하고 25℃에서 1~2시간동안 추출한다. 이때 식물지방산염들은 유기용제에 불용성이므로 불용성물질이 제거된다. 추출액에 활성탄 4g을 가하고 1시간 동안 교반한다. 활성탄을 제거하고 온도를 2시간동안 -5℃로 서서히 조절하여 1시간동안 교반하여 여과하여 순도 85%의 솔라네솔을 얻었다. 이를 결정용매 중에서 재결정하면 순도 90%이상의 솔라네솔 10g정도를 얻을 수 있다.

또한, 습체2차결정을 아세톤이나 아세톤 : 아세토니트릴, 아세톤 : 메탄올 및 아세톤 : 초산에틸 혼합용액에서 가수분해하고 황산마그네슘과 활성탄을 가하여 여과하고 결정화하여도 같은 결과를 얻을 수 있다.

삭제

상기 솔라네솔 1차조결정 100g에 아세톤 300~400㎖를 가하고 15~25℃에서 12 시간 동안 재추출한다. 추출액과 찌꺼기(sludge)를 여과하여 분리한 후 찌꺼기에 아세톤 150~200㎖를 가하여 15~25℃에서 12시간 동안 추출한다. 이들 추출액을 합하고 아세토니트릴 500~600㎖를 가하여 30분간 교반후 여과한다. 여액에 30% NaOH 수용액 25~30㎖를 가하고 15~25℃에서 1시간~2시간 교반한다. 생겨난 찌꺼기와 용액을 분리하여 용액에 무수황산마그네슘 54g과 활성탄 7g을 가하고 1시간동안 교반한다. 활성탄과 무수황산마그네슘을 제거하고 온도를 -5℃로 서서히 조절하여 1시간동안 교반후 여과하여 순도 80%의 솔라네솔을 얻는다. 이를 결정용매 중에서 재결정하면 순도 90%이상의 솔라네솔 10g정도를 얻을 수 있다.

본 발명의 방법은 고가의 관 크로마토그래피 설비나 고진공 증류방법을 이용하지 않으면서 간단한 방법으로 식물잎으로부터 고순도의 솔라네솔을 얻을 수 있는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 용제 추출법으로 담배잎으로부터 솔라네솔을 제조하는 방법에 있어서, 마른 담배잎을 유기용제에 침지시킨 후 농축하여 솔라네솔 함량 12~18%인 솔라네솔 1차 조결정을 얻고, 이 1차 조결정을 유기용제로 추출, 농축하여 솔라네솔의 순도가 50~65%인 2차 조결정을 얻으며, 이 2차 조결정을 유기용제와 염기 수용액에 가하여 담배잎 추출액 중의 식물성 지방 성분을 상온에서 1~3시간 가수분해 시켜 식물성 지방산 염으로 전환시키고 여기에 탈수제를 가한 후 여과하여 얻은 여액을 40~50℃에서 감압농축하거나 결정용매를 이용하여 솔라네솔함량 85~89%의 결정을 얻고 이를 결정용매중에서 재결정시켜 솔라네솔함량 90% 이상의 결정상 솔라네솔을 제조하는 방법.
2. 제 1항에 있어서, 유기용제가 메탄올, 에탄올, 이소프로판올, N-헥산, N-헵탄, 테트라하이드로 퓨란, 이소프로필에텔, 염화메틸렌, 클로로포름, 사염화탄소 디클로로에탄초산에틸, 아세톤 아세토니트릴 중에서 선택된 어느 하나이거나 이들의 혼합용제인 솔라네솔의 제조방법.
3. 제1항에 있어서, 염기가 수산화나트륨, 수산화칼륨, 수산화리튬, 수산화칼 슘, 수산화 바륨중에서 선택된 것이고, 탈수제가 무수황산 마그네슘, 무수황산 나트륨 중에서 선택되는 것인 솔라네솔 제조방법.
4. 제 1항에 있어서, 2차 조결정의 침전을 생성시키지 않고 염기를 가하여 가수분해한후 결정용매를 가하는 솔라네솔의 제조방법.