MD4146C1 - Procedeu de obţinere a brevicolinei-bază din Carex brevicollis D. C. - Google Patents

Abstract

Invenţia se referă la industria farmaceutică, în particular la obţinerea brevicolinei-bază din Carex brevicollis D.C.Procedeul, conform invenţiei, include uscarea masei vegetale din plante de Carex brevicollis D.C. până la umiditatea de cel mult 5…7%; mărunţirea ulterioară a acesteia într-un concasor cu ciocane cu dimensiunile orificiilor de 5x25 mm; tratarea masei vegetale mărunţite cu soluţie de acid sulfuric de 1% la temperatura de 80...85°C şi presiunea de 16·103...20·103 Pa; extragerea în regim staţionar într-un sistem de extragere, format din cel puţin trei capacităţi de tip pâlnie unite consecutiv şi amplasate vertical, cu o soluţie de acid sulfuric de 1% la temperatura de 80...85°C timp de 24...48 ore; unirea extractelor; neutralizarea şi alcalinizarea extractului acid până la pH 8…9; extragerea cu solvenţi organici cu agitarea intensă timp de 3…5 min; concentrarea extractului până la reziduu uscat; tratarea rezidiului uscat cu acetonă în raport de 1:3 respectiv; fierberea suspensiei cu reflux la amestecare timp de 10…15 min; răcirea până la -5…0°C; filtrarea; spălarea cu acetonă rece şi uscarea.

Description

Invenţia se referă la industria farmaceutică, în particular la obţinerea brevicolinei-bază din Carex brevicollis D.C.

Carex brevicollis D.C. este o plantă cu conţinut înalt de alcaloizi, vast răspândită în Moldova. Alcaloizii pe care îi conţine partea ierboasă a Carex brevicollis D.C. (CB) fac parte din grupul alcaloizilor indolici, în structura cărora sistemul β-carbolinic este conjugat cu ciclul pirolidinic la fel ca în structura brevicolinei.

Brevicolina-bază reprezintă materia primă pentru obţinerea preparatului farmaceutic „Brevicolin” - o soluţie de hidroclorură a brevicolinei-bază, cu următoarea formulă structurală:

Acţiunea farmacologică a preparatului se manifestă atât prin creşterea tonusului şi a forţei contracţiilor uterine, cât şi prin acţiune ganglioblocantă. Remediul dat se recomandă pentru utilizare în practica obstetrică pentru stimularea naşterii în caz de insuficienţă a contracţiilor expulzive şi la scurgerea prematură a lichidului amniotic.

În producerea preparatului de brevicolină principala etapă tehnologică este obţinerea brevicolinei-bază din materia primă vegetală de Carex brevicollis D.C. [1].

Cea mai apropiată soluţie de invenţia revendicată după totalitatea de caracteristici este metoda de obţinere a hidroclorurii de brevicolină, în care, în calitate de etapă intermediară, este descris procesul de obţinere a brevicolinei-bază (BB) [2].

Pentru obţinerea BB după metoda cunoscută în baloane cu materia primă vegetală mărunţită de CB se adaugă soluţie de H2SO4 2%.

Amestecul se menţine la temperatură constantă între 40...60°C timp de 3 ore. După aceasta, faza lichidă din primul balon se toarnă în al doilea şi, dacă este necesar, se adaugă soluţie de H2SO4. Amestecul format se lasă timp de 3 ore în aceleaşi condiţii, după care faza lichidă se toarnă în al treilea balon şi operaţia se repetă. Procesul descris de extragere în contracurent este greu de realizat din punct de vedere tehnologic în absenţa echipamentului special.

Extractele acide obţinute sunt neutralizate până la pH 8…9. Soluţiile alcaline sunt supuse extracţiei cu CHCl3. După separarea straturilor, fiecare dintre acestea se scurge prin sifonare. Din stratul de cloroform alcaloizii trec iarăşi în soluţia de acid sulfuric din care BB se precipită la adăugarea soluţiei concentrate de NH4OH până la pH 9. Precipitatul format se separă, se spală şi se usucă. Din reziduul uscat se extrage BB prin fierberea multiplă în metanol, după care substanţa se cristalizează la rece.

Dezavantajele principale ale metodei sunt: lipsa descrierii caracteristicilor masei vegetale: locul creşterii, timpul culegerii, umiditatea materiei prime uscate, gradul de mărunţire. Calitatea produsului final şi randamentul lui depind de parametrii daţi.

Problema pe care o soluţionează invenţia constă în obţinerea din masă vegetală de Carex brevicollis D.C. cu caracteristici determinate a brevicolinei-bază cu un randament deplin.

Esenţa invenţiei constă în aceea că procedeul de obţinere a brevicolinei-bază din Carex brevicollis D.C. include uscarea masei vegetale până la umiditatea de cel mult 5…7%; mărunţirea ulterioară a acesteia într-un concasor cu ciocane cu dimensiunile orificiilor de 5x25 mm; tratarea repetată a masei vegetale mărunţite cu soluţie de acid sulfuric de 1% în raportul de 1:(8…9) corespunzător la temperatura de 80...85°C timp de 3…5 min şi presiunea de 16·103...20·103 Pa, cu amestecare la presiune atmosferică. Extragerea s-a efectuat în 3 etape în regim staţionar într-un sistem de extragere, format din cel puţin trei capacităţi de tip pâlnie unite consecutiv şi amplasate vertical, cu o soluţie de acid sulfuric de 1% la temperatura de 80...85°C timp de 24...48 ore cu evacuarea la fiecare etapă a 1/6 părţi de volum de extract din ultima capacitate, înlocuirea cu aceeaşi parte de volum de extract din capacitatea precedentă şi adăugarea în prima capacitate a soluţiei de acid sulfuric; unirea extractelor; neutralizarea şi alcalinizarea extractului acid până la pH 8…9 cu extragerea ulterioară cu solvenţi organici în raport de cel puţin 4:1 respectiv cu agitarea intensă timp de 3…5 min. În continuare s-a efectuat concentrarea extractului până la reziduu uscat; tratarea rezidiului uscat cu acetonă în raport de 1:3 respectiv; fierberea suspensiei cu reflux la amestecare timp de 10…15 min; răcirea până la -5…0°C; filtrarea; spălarea cu acetonă rece şi uscarea.

Masa vegetală mărunţită conţine, în % mas.: o fracţie cu diametrul particulelor de 0,5 mm - 36%, o fracţie cu diametrul particulelor de 1,25 mm - 29%, o fracţie cu diametrul particulelor de cel puţin 2,5 mm - 35%. Conform procedeului, în calitate de solvenţi organici se utilizează diclormetan, dicloretan, cloroform.

În procedeul revendicat s-a utilizat rogozul cules în perioada mai-iunie 2010 într-un masiv forestier din raionul Ialoveni, Republica Moldova. Masa vegetală colectată a fost uscată într-o încăpere închisă şi bine ventilată până la umiditatea reziduală maximă de 5...7%, apoi supusă mărunţirii cu ajutorul unui dispozitiv pentru tăierea paielor şi măcinării unice într-un concasor cu ciocane cu diamensiunule orificiilor de 5x25 mm. Aceasta a permis de a obţine masă vegetală mărunţită cu o fracţie cu diametrul particulelor de 0,5 mm - 36%, o fracţie cu diametrul particulelor de 1,25 mm - 29% şi o fracţie cu diametrul particulelor de 2,5 mm - 35%.

Masa vegetală de Carex brevicollis D.C în stare integrală şi măcinată nu se îmbibă o perioadă îndelungată de timp, chiar după 3 ore în soluţie de H2SO4 2% la temperatura de 50...60°C. Ca rezultat, ea pluteşte şi are un grad scăzut de contact cu extragentul.

Cu scopul de a asigura umectarea integrală a masei vegetale, invenţia propusă presupune prelucrarea ei multiplă cu soluţie de H2SO4 1% sub vid.

Extragerea în 3 etape se realizează în regim staţionar într-un sistem de extragere format din cel puţin trei capacităţi de tip pâlnie, unite consecutiv şi amplasate vertical, cu o soluţie de acid sulfuric. Partea îngustă a extractorului, mai aproape de deschidere, se umple cu pietriş sau granit mărunţit, formând „zona moartă”. Volumul de lucru constituie partea cilindrică a vasului cu diametrul de 160 mm şi înălţimea de 180 mm. Într-un sac din pânză de bumbac plasat în volumul de lucru se transferă mecanic dintr-un exsicator cu vid 300...400 g de CB tratată în prealabil sub vid cu soluţie de H2SO4 1% încălzită până la 80...85°C, raportul de masă fiind 1:(8...9). La masa vegetală umectată transferată în pâlnia de extracţie se mai adaugă soluţie fierbinte de H2SO4 1% până la formarea unui strat superior mobil.

În figură este prezentat grafic sistemul de extragere.

Timpul macerării în cele trei capacităţi de tip pâlnie este de 24 ore.

Peste 24 ore se efectuează extracţia semidinamică, care presupune scurgerea din capacitatea inferioară de tip pâlnie a 500 ml de extract, care este înlocuit cu 500 ml de extract din capacitatea de mijloc, în care ulterior se scurg 500 ml din capacitatea superioară. După aceasta, în capacitatea superioară se toarnă 500 ml de extragent fierbinte. Peste 10...15 min se repetă scurgerea conform schemei descrise mai sus. Astfel procesul se repetă periodic până la scurgerea totală din capacitatea inferioară a 6...6,5 l de extract I.

Ulterior masa vegetală se supune extracţiei cu extragent proaspăt timp de 24 ore. Scurgerea extractului al II-lea se efectuează după aceeaşi metodă. După obţinerea extractului al II-lea, extragentul proaspăt adăugat poate fi lăsat, după necesitate, pentru cel mult 48 de ore.

Astfel se rezolvă una din sarcinile propuse de organizare a extracţiei eficiente a alcaloizilor şi a simplificării procesului tehnologic, care poate fi considerat drept un model al tehnologiei industriale.

Al III-lea extract se obţine în regimul scurgerii simultane succesive din toate cele trei capacităţi de extracţie. De obicei se obţin 4...4,5 l de extract.

Dezavantajul principal celei mai apropiate soluţii, este formarea precipitatului la prima neutralizare a extractului acid. Fără separarea acestuia este practic imposibilă extragerea alcaloidului cu CHCl3, CH2Cl2 sau dicloretan, deoarece se formează cel puţin 2 straturi de emulsie stabilă care nu se separă în straturi după o decantare îndelungată. S-a depistat că, cantitatea de precipitat care se sedimentează la neutralizarea extractului acid depinde de cantitatea de H2SO4 în soluţia de extragent. Cea mai mică cantitate de precipitat se formează la utilizarea soluţiei de H2SO4 1%, o cantitate mult mai mare de precipitat formându-se la utilizarea H2SO4 2% şi 3%. Din aceste considerente s-a propus efectuarea extracţiei alcaloizilor din Carex brevicollis D.C. cu soluţie de H2SO4 1%, ceea ce duce la formarea unei emulsii mai puţin stabile şi permite economisirea reactivelor.

În cazul în care extracţia se efectuează imediat după neutralizarea până la pH 8...9 se poate neglija cantitatea nesemnificativă de precipitat, iar pentru stabilitatea extractului se efectuează trecerea lui printr-un strat subţire de Al2O3 sub vid moderat.

Extracţia acidă repetată cu soluţie de H2SO4 5% a extractului din soluţia alcalină, propusă în cea mai apropiată soluţie, care la neutralizarea ei duce la formarea unui precipitat amorf greu separabil, poate fi exclusă pentru evitarea complicării procesului tehnologic.

Purificarea produsului-ţintă de produsele secundare se efectuează mai simplu din resturi formate la eliminarea totală a extragentului organic din extractul soluţiilor alcaline prin spălarea lor cu o cantitate minimă de acetonă. În cazul acesta, procesul tehnologic se simplifică, excluzându-se trei etape tehnologice, iar cantitatea de produs final este suficientă pentru obţinerea preparatului farmaceutic, precum şi pentru transformările sintetice ulterioare.

Exemplu de realizare a invenţiei

Pentru obţinerea brevicolinei-bază se utilizează masă vegetală de Carex brevicollis D.C. colectată în mai-iunie 2010 din masivul forestier aflat în raionul Ialoveni, Republica Moldova. Masa vegetală colectată se usucă într-o încăpere închisă şi bine ventilată până la umiditatea reziduală maximă de 5...7%, se supune mărunţirii cu ajutorul unui dispozitiv pentru tăierea paielor şi apoi măcinării unice într-un concasor cu ciocane cu dimensiunile orificiilor de 5 x 25 mm. Ca rezultat, se obţine masa vegetală mărunţită cu următoarele dimensiuni: o fracţie cu diametrul particulelor de 0,5 mm - 36%, o fracţie cu diametrul de 1,25 mm - 29% şi o fracţie cu diametrul particulelor de 2,5 mm şi mai mult - 35%.

Pentru realizarea extracţiei în contracurent cu soluţie de H2SO4 se utilizează trei capacităţi de tip pâlnie amplasate vertical cu diametrul volumului de lucru de 160 mm şi înălţimea de 180 mm. „Zona moartă” (partea îngustă mai aproape de deschidere, care se termină cu un robinet) se umple cu pietriş sau granit mărunţit.

Înainte de procesul de extracţie staţionară se efectuează vidarea de 3-4 ori în mediul soluţiei de H2SO4 1%. În acest scop, 330 g de masă vegetală de CB se transferă într-un exsicator sub vid, în care se adaugă la amestecare, în câteva porţiuni, soluţie de H2SO4 1% încălzită la 80...85°C. Se creează un vid de 16·103...20·103 Pa, care se menţine timp de 3...5 min, apoi se trece la presiune atmosferică. Amestecul de masă vegetală cu soluţia de H2SO4 1% se amestecă şi vidarea se repetă. După aceasta, amestecul bine umectat şi unit se transferă într-un sac din pânză de bumbac, plasat în partea cilindrică a pâlniei de extracţie, şi se adaugă 0,5 l soluţie de H2SO4 1%.

Astfel, se încarcă toate trei capacităţi de extracţie. Prima extracţie se efectuează într-un regim static timp de 24 ore. Deplasarea primului extract se efectuează prin extracţia în contracurent a alcaloizilor în regim semidinamic, care presupune următoarele etape.

Din capacitatea inferioară se evacuează 500 ml de extract, care se înlocuieşte cu 500 ml de extract din capacitatea de mijloc, în care ulterior se adaugă 500 ml din pâlnia superioară.

În capacitatea superioară se toarnă 500 ml de soluţie proaspătă de H2SO4 1% încălzită până la 80...85°C. Peste 10...15 min se repetă eliminarea conform schemei descrise mai sus. Primul extract se consideră eliminat când volumul total de extract din capacitatea inferioară constituie 6...6,5 l. După aceasta începe regimul static de extracţie a alcaloizilor în extractul al II-lea, care decurge timp de 48 ore. Separarea extractului al II-lea se efectuează după metoda aplicată pentru extractul I.

După recuperarea extractului al II-lea masa vegetală de CB poate să se afle în contact cu soluţia de H2SO4 1% timp de 24...48 ore. Separarea extractului al III-lea se efectuează concomitent din toate trei capacităţi de extracţie, obţinându-se 4...4,5 l de fază lichidă. Extractele acide pot fi păstrate cel mult 7...10 zile, în această perioadă ele trebuie neutralizate şi alcalinizate până la pH 8...9, fără decantare intermediară, şi supuse extracţiei cu solvenţi organici (CH2Cl2, CHCL2, dicloretan ş. a.).

Procesul de extracţie a alcaloizilor din soluţii alcaline se efectuează în capacităţi separatoare cu agitarea intensă a porţiunilor fracţionate ale fazelor timp de 3...5 min în raport cu soluţia alcalină de 4:1.

Dacă înaintea extracţiei cu solventul organic se separă un precipitat, soluţia deasupra precipitatului se decantează, precipitatul se lasă pentru sedimentare, după care se filtrează printr-un strat dens de pânză de bumbac, întâi prin scurgere liberă, apoi sub presiune scăzută. Faza de extract organic reprezintă de obicei o emulsie stabilă, 2/3 din care după 2...3 ore de amestecare se separă. Stratul superior al emulsiei, fiind cel mai stabil, se separă la filtrarea lentă sub vid printr-un strat subţire (3...5 mm) de Al2O3.

Extractul organic al alcaloizilor separat de faza apoasă se usucă cu CaCl2 calcinat sau Na2SO4 anhidru şi se concentrează prin distilarea extragentului. Separarea finală a solvenţilor organici se efectuează cu acetonă rece până la formarea unui reziduu uscat sub vid pe baia de apă la fierbere.

Reziduul uscat, care reprezintă o substanţă răşinoasă colorată, se diluează cu acetonă în raport de 1:3. Suspensia care se formează se fierbe cu reflux la amestecare timp de 10...15 min. Pentru separarea brevicolinei-bază suspensia se răceşte până la temperatura de 0°C. Masa răcită se diluează dacă este necesar cu cantitatea minimă de acetonă rece şi, sub formă de pastă, se trece pe un filtru, prin care, sub vid, se separă impurităţile dizolvate în acetonă. Brevicolina-bază se spală lent pe filtru cu porţiuni mici de acetonă rece. Precipitatul spălat se usucă la temperatura camerei. Brevicolina-bază reprezintă o pulbere de culoare crem-gălbui cu Tt. = 222...225°C. Randamentul constituie 0,3...0,4% de la masa materiei prime vegetale uscate la aer.

După o recristalizare dublă din CH3OH şi purificare cu cărbune activat s-a obţinut o substanţă cristalină albă cu o uşoară nuanţă cafenie cu Tt.= 225...227 °C (CH3OH), [α]D - 154,16 (CH3OH), calculat, %: C17H19N3 Mm - 265,4, %C - 77, H - 7,2, N - 15,8; determinat Mm = 269,9 (după Rast) [2], % C - 75; 79, H - 6,9; 7,0 N - 15,6; 16,0 [α]D - 154,16 (c 0,9 CH3OH), spectrul UV (λmax, nm): 245, 289, 334, 360. Rf - 0,7 în sistemul CH3OH - NH4OH (10:0,03), Silufol.

Spectrul1 H RMN (400,13 MHz, CDCl3, δ, ppm, J/Hz): 1,87-2,11 (3H, m), 2,26 (3H, s), 2,38-2,51 (2H, m), 2,76 (3H, s), 3,34-3,44 (1H, m), 3,87 (1H, t, J-8,0 Hz), 7,13 (1H, t, J-8,0 Hz), 7,43 (1H, t J-8,0 Hz), 7,56 (1H, d, J-8,0 Hz), 8,21 (1H, s), 8,31 (1H, d, J-8,0 Hz), 11,46 (1H, s). Spectrul13C RMN (100,61 MHz, CDCl3, δ, ppm, J/Hz): 20,26, 22,73, 33,07, 57,00, 67,82, 96,14, 112,12, 119,16, 121,39, 125,19, 125,55, 127,07, 129,89, 134,92, 135,90, 140,99, 141,12.

Tt. - 224...225 °C, [α]D - 145,8 (C2H5OH), spectrul UV (λmax, nm): 242, 288, 338, 360 (Бревиколлин - алкалоид осоки парвской. Издательство АН МССР, Кишинев, 1969, с.86).

Calitatea brevicolinei-bază obţinute corespunde cerinţelor pentru utilizare în industria farmaceutică şi pentru obţinerea derivaţilor sintetici.

1. Современные методы эксперимента в органической химии. Москва, Госхимиздат, 1960, с.568-569. Găsit în internet URL: <www.trwirpx.com/file 428017>

2. Лазуревский Г.В., Терентьева И.В., Шамшурин А.А. Практические работы по химии природных соединений. Москва, Высшая школа, 1966, с.197-200

Claims (3)

1. Procedeu de obţinere a brevicolinei-bază din Carex brevicollis D.C., care include uscarea masei vegetale până la umiditatea de cel mult 5…7%; mărunţirea ulterioară a acesteia într-un concasor cu ciocane cu dimensiunile orificiilor de 5x25 mm; tratarea repetată a masei vegetale mărunţite cu soluţie de acid sulfuric de 1% în raportul de 1:(8…9) corespunzător la temperatura de 80...85°C timp de 3…5 min şi presiunea de 16·103...20·103 Pa, cu amestecare la presiune atmosferică; extragerea în 3 etape în regim staţionar într-un sistem de extragere format din cel puţin trei capacităţi de tip pâlnie unite consecutiv şi amplasate vertical cu o soluţie de acid sulfuric de 1% la temperatura de 80...85°C timp de 24...48 ore cu evacuarea la fiecare etapă a 1/6 părţi de volum de extract din ultima capacitate, înlocuirea cu aceeaşi parte de volum de extract din capacitatea precedentă şi adăugarea în prima capacitate a soluţiei de acid sulfuric; unirea extractelor; neutralizarea şi alcalinizarea extractului acid până la pH 8…9 cu extragerea ulterioară cu solvenţi organici în raport de cel puţin 4:1 respectiv cu agitarea intensă timp de 3…5 min; concentrarea extractului obţinut până la reziduu uscat; tratarea rezidiului uscat cu acetonă în raport de 1:3 respectiv; fierberea suspensiei cu reflux la amestecare timp de 10…15 min; răcirea până la -5…0°C; filtrarea; spălarea cu acetonă rece şi uscarea.

2. Procedeu, conform revendicării 1, în care masa vegetală mărunţită conţine, în % mas.: o fracţie cu diametrul particulelor de 0,5 mm - 36%, o fracţie cu diametrul particulelor de 1,25 mm - 29%, o fracţie cu diametrul particulelor de cel puţin 2,5 mm - 35%.

3. Procedeu, conform revendicării 1, în care în calitate de solvenţi organici se utilizează diclormetan, dicloretan, cloroform.