NO780722L - Fremgangsmaate ved ekstraksjon og rensing av thebain - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en forbedret fremgangsmåte

ved ekstraksjon av thebain fra valmueplantemateriale som Papaver bracteatum, i høyt utbytte og med høy renhet egnet for anvendelse ved fremstillingen av farmasøytika. Ekst raksjons - og rensnings-fremgangsmåten består i det vesentlige av å bringe plantematerialet i partikkelform i kontakt med et ekst raksjonsmiddel inneholdende methanol, vann og svak base, og rense ekstraktet.

Thebain er blitt et viktig utgangsmateriale for syntesen av forskjellige farmasøytika, innbefattende codein, oxycodon og hydro-codon. Thebain er naturlig tilstede i forskjellige valmueplante-materialer i relativt lave konsentrasjoner. Følgelig er utvinning av thebain fra slike materialer vanskelig, tids- og energikrevende, og dyrt.

Opprinnelig ble thebain erholdt som et biprodukt ved ekstraksjon av morfin fra Papaver somniferum. Det ble så funnet at thebain er tilstede i høyere konsentrasjoner i Papaver bracteatum enn i andre valmueplant er som somnif erum-variant en. Oppmerksom-heten er således nylig vendt på bracteatum-varianten som en kilde til thebain. Selv i Papaver bracteatum er imidlertid thebain tilstede i konsentrasjoner på bare 3-6% i modnede frøbelger, og endog lavere konsentrasjoner i andre plantedeler. Viktigheten av å ut-vikle en effektiv fremgangsmåte for ekstraksjon av thebain i høye utbytter og renhet er således åpenbar.

En av de tidligste fremgangsmåter utviklet for ekstraksjon av thebain fra Papaver bracteatum er beskrevet i østtysk patent nr. 112 648 bevilget den 20. april 1975 til H. Bohm et al. Bohms prosess involverer høsting, tørring av røtter og/eller valmuehoder, tørrmaling av plantedelene til et pulver, fukting av pulveret med natriumcarbonatoppløsning, og ekstraksjon med met hylenklorid under tilbakeløp, inndampning av ekstraktet til tørrhet under vakuum, om- røring av residuet med 1%-ig svovelsyre, filtrering av vannfasen, innstilling av pH på ca. 9 - 10 med ammoniakk og filtrering av bunnfallet. Svovelsyre-ammoniakk-filt reringsbehandlingen gjentaes, og bunnfallet tørres så. Filtratene ekstraheres med ether for å gjenvinne thebain som ikke er felt av ammoniakken. Det erholdte produkt er råthebain som må renses ytterligere før anvendelse ved fremstilling av farmasøytika.

Ytterligere utviklinger på dette område av Fairbairn<p>g Caldwell er publisert i United Nations Reports. Fairbairn beskriver en analytisk metode for bestemmelse av thebain i Papaver bracteatum (U.S. Reports, ST/SOA/SER. j/3 ; 16. oktober 1973) og går ut fra Papaver bracteatum-plantemateriale som lufttørres og pulveriseres. Han ekstraherer så fire ganger med progressivt mindre mengder av MeOH/NH^OH (98=2), oppsamler de fraskilte overstående væsker, konsentrerer de overstående væsker ved inndampning, fortynner konsentratet med eddiksyre, avkjøler, filtrerer og vasker filteret med ytterligere eddiksyre. Filtratene forenes, gjøres alkaliske med ammoniumhydroxyd, ekstraheres tre ganger med kloro-form, og de forenede kloroformekstrakt er inndampes til tørrhet.

Det således fremstilte thebain er så ferdig for kromatografisk analyse.

Caldwell beskriver en annen bestemmelsesmetode for å bestemme thebain i Papaver bracteatum som ligner Fairbairns metode ved at begge anvender et MeOH/NH^OH (98:2) ekst raksjonsmiddel. Caldwell bare omrører plantemateriale med MeOH/NH^OH-ekst raksjonsmidlet i 20 minutter under leilighetsvis ultralydbehandling, skiller ved sentrifugering og analyserer så prøver av det flytende skikt på thebaininnhold ved væskekromatografi.

Foreliggende fremgangsmåte gir store forbedringer over tidligere kjente fremgangsmåter, særlig med hensyn til prosesseffekt iv - itet og renhet av produktet. Dessuten eliminerer foreliggende fremgangsmåte mange av ulempene ved de tidligere kjente fremgangsmåter med hensyn til mat er ia Ibeha ndl i ng ,. arbeidssikkerhet og helse hos personale som håndterer produksjonsutstyret, og miljøeksponering.

Foreliggende fremgangsmåte anvender samtidig maling og ekstraksjon av plantematerialene, innbefattende kapslene, og, eventuelt de øvre stilker av Papaver bracteatum. Ekst raksjons - stadiet utføres motstrøms, hvorved problemene med oppløsnings- middelbehandling og gjenvinning reduseres, og tillater også anvend-elsen av mindre kar. Ekstraksjonseffektiviteten nærmer seg 99%,

og tot alutbyttene av rent- produkt overstiger 80%. Et prosess-diagram for totalprosessen ér vist nedenfor.

Foreliggende fremgangsmåte utnytter mot strøms-satsekst raksjon av thebain fra plantemateriale med samtidig maling og utlutning» Papaver bracteatum males i et flytende medium til en partikkel-størrelse på under 1,25 mm i diameter under anvendelse av en høy-intensitets-blander som kutter og river opp plantevevene mens temperaturen holdes under 50°C. Samtidig fremmer den høye grad av turbulens hurtig masseoverføring av thebain fra det indre av plantematerialet til overflaten og over væskefilmgrensen inn i hoved-delen av ekst raksjonsvæsken. Meise- og eksplosjonsfarer som finnes ved tørrmalingsmetoder og investering i støvoppsamlings-utstyr, unngåes ved denne våtmalingsmetode.

Ekst raksjonsoppløsningsmidlet er methanol. En liten konsentrasjon av svak base med en pK^på 1,4~5tilsettes for å frigjøre den del av thebainet som øyensynlig er løst bundet til et surt substrat i plantevevet. Ammoniakk og calciumhydroxyd foretrekkes. Ekst raksjonseffektiviteten er betraktelig forbedret ved inkluder-ingen av 5-15% vann i oppløsningsmiddelblandingen.

Thebainet isoleres i halvren form ved overføring til et vandig medium som sulfat saltet, frafiltering av syreuoppløselige forurensninger og feining med base.

Den endelige rensning oppnåes vanligvis ved gjenoppløsning av thebainet i fortynnet svovelsyre, behandling med aktivert trekull og fornyet felning med base. Det rene thebain isoleres ved filtrering. Om nødvendig, fåes ultrarent thebain ved gjenoppløsning i fortynnet syre og gjentatt trekullbehandling.

Følgende skjematiske diagram viser foreliggende fremgangsmåte:

Refererende til ovenstående skjema utføres fremgangsmåten

som følger (alle deler og prosenter er i•vekt hvor annet ikke spesielt er anført):

Trinn 1

Plantedelene er på forhånd mark- eller ovnstørret slik at de inneholder under 20% vann. Kapslene med frøene fjernet, og eventuelt den Øvre del av stilken, innføres i et høy int ensit et s blandekar,

som en industriell laboratorieblander, forsynt med en med kappe

forsynt beholder for fjernelse av mekanisk varme ved vannavkjøling, eller et lignende konstruert industrielt kar, som en "Daymax" blander. Blandingen holdes ved en temperatur under 50°C. 3 til 6 vektdeler oppløsningsmiddel bestående i det vesentlige av methanol og 0,1 - 2% av en base, fortrinnsvis ammonium- eller calciumhydroxyd, tilsettes. Det foretrekkes at dette oppløsnings-middel også inneholder 5-15% vann. Por å øke arbeidseffektivi-teten og totalomkostningene, vil dette oppløsningsmiddel ha vært anvendt i den annen ekstraksjon av en forutgående sats av kapsler og vil inneholde ca. 0,3 til 0,5% thebain. Denne blanding røres i ca . 5 til 25 minutter, fortrinnsvis ca. 15 minutter, for å danne en oppslemning i løpet av hvilken tid- plantematerialet vil bli redusert i partikkelstørreise slik at det passerer en 10 mesh sikt (U.S. Series nr. 10 sikt; 2 mm åpning), idet det meste av par-tiklene er under 0,5 mm i størrelse. Efter den opprinnelige størrelsereduksjon i en høyintensitetsblander, pumpes den dannede oppslemning gjennom en i rekken anbrakt våtpulverisator eller desintegrator forsynt med en sikt med 0,5 mn til 1,25 mm diameter perforeringer. Dette vil sikre at ingen partikler over en slik diameter vil overleve. Dette er særlig viktig fordi efter ekstra-hering vil mindre partikler inneholde betraktelig mindre gjenværende thebain enn større partikler. Oppslemningen føres så til en kurvsentrifuge eller filter for å skille fra det delvis utlutede, malte plantemateriale fra oppløsningsmidlet.

Trinn 2

Filterkaken fra trinn 1 føres tilbake til blandekaret hvor det forenes med vaskevæske fra den tidligere sats. Erstatningsvann, base og alkohol tilsettes for å gi det ovenfor angitte konsentra-sjonsområde. Blandingen omrøres som før i 5 til 25 minutter. Betraktelig ytterligere thebain ekstraheres selv om der er relativt liten størrelsereduksjon. Eventuelt kan oppslemningen føres gjennom pulveri sat oren som før og filtreres. Dette filtrat settes til side for å tjene som opprinnelig ekst raksjonsmedium for den neste sats av kapsler.

Trinn 3

Den dannede pulp eller mask gies en sluttvask i et blandekar i 2 til IO minutter med 3 til 6 deler methanol pr. del opprinnelig tørrkapselsats. Oppslemningen filtreres igjen, og masken vaskes med methanol. Det forenede filtrat og vaskevæske tjener som en del av ekst raksjonsmediet for den annen ekstraksjon av neste sats av kapsler som behandles. Det utlutede plantemateriale inneholder nu mindre enn 0,2 deler thebain pr. 100 deler tørr mask. Ut-byttet, beregnet på 4% thebain i den opprinnelige sats, er over 95%. Den våte kake kan tørres for å gjenvinne methanol, den kan brennes for å dra fordel av dens høye brennverdi, eller den våte eller tørrede kake kan komposteres.

Trinn' 4

Ekstraktet fra trinn 1 surgjøres til en pH på 4 "til 7, fortrinnsvis 4"til 5, med fortynnet syre, fortrinnsvis svovelsyre, og filtreres for å fjerne utfelte ammonium- eller calciumsalter og eventuelt findelt plantemateriale.

Trinn 5

Methanolen fjernes ved vakuumdestillasjon, fortrinnsvis i en f raks joneringskolonne. All eller en del- av.varmen og vannet som trenges for å fortrenge methanolen kan tilsettes ved direkte injeksjon av damp. Vannet tilsettes for å få en fortynning på ea. 50 deler vann pr. del forventet thebain, og pH innstilles til området 2 ,0 til 4 ,0 ved tilsetning, om nødvendig, av en vannopp-løselig syre med en pK apå 5,0 eller mindre.

Trinn 6

Diatoméjord-filterhjelpemiddel tilsettes i en mengde på 1 til 5 deler pr. 100 deler oppløsning, og oppløsningen filtreres for å fjerne syre-uoppløselige pigmenter.

Trinn 7

Halvren thebain felles ved å innstille pH på 9 til 10 ved tilsetning av en vandig base som et aIkalimet a 1lhydroxyd eller ammoniumhydroxyd. En 10%-ig oppløsning av nat riumhydroxyd fore-t rekkes.

Trinn 8

Thebainet oppsamles på et filter og vaskes med litt vann.

Trinn 9

Det våte thebain oppløses i en vandig syre med en pK på 5,0 eller mindre, som svovelsyre, ved en pH på 3 til 5. En pH på 4,0 foretrekkes. Vann tilsettes til å gi en konsentrasjon på

ca. 50 deler vann pr. del thebain.

Tri nn 10

En halv del aktivert trekull, som "Darco" G-60, pr. del thebain tilsettes for å adsorbere de gjenværende forurensninger. Blandingen omrøres i 10 minutter til 30 minutter. 15 minutter foretrekkes. En halv del diat oméjord-f ilt erh jelpemiddel pr. del thebain tilsettes med fordel og dispergeres, og oppløsningen fil-t reres.

Trinn 11- 13

Filtratets pH innstilles på 9 til 10 som i trinn 7- Det utfelte thebain oppsamles, vaskes med vann og tørres. Ovenstående rensning kan gjentaes om nødvendig for å få thebain med meget høy renhet, over 99%.

Eksempel 1

Ekstraksjon av råthebain fra Papaver bracteatum

De følgende materialer ble innført i en "Waring Blender" forsynt med et rustfritt st ål-blandekammer forsynt med kappe, 100 deler P. bracteatum kapsler inneholdende 3,5% thebain 366 deler methanol

46 deler va nn

3,6 deler kons. ammoniumhydroxyd.

Blandingen ble blandet ved høy hastighet i 15 minutter med kjøle-vann strømmende gjennom kappen for å absorbere mekanisk varme. Oppslemningen ble sentrifugert og filtratet oppsamlet. Den sentri-fugerte kake ble igjen pulpet i en blander i 15 minutter med en identisk annen sats av oppløs ningsmiddelblanding, igjen sentrifugert og derpå igjen pulpet en tredje gang i 450 deler methanol. Efter en endelig sent rifugeringsfilt rering ble alle filtratene forenet.

Den fuktige filterkake ble vakuumtørret ved 60°C. Den tørre kake veiet 74 deler og viste ved analyse et innhold på 0,04% thebain. En beregning viser at 99% av det opprinnelige thebain var ekstrahert.

De forenede filtrater som veiet 106l deler, ble surgjort til en pH på 4,5 med 16,3 deler 25%-ig svovelsyre og inndampet i vakuum for å fjerne met ha noi. under samtidig tilsetning av 300 deler vann. Det vandige residuum ble surgjort til pH 2, og filtrert gjennom diatoméjord for å få en klar, ravfarvet oppløsning. Syre- uoppløselig residuum og alkaloider utgjørende 1,69 deler ble fjernet ved filtreringen.

Oppløsningens pH ble innstilt på 9,5 ved gradvis tilsetning under omrøring av 17,2 deler 10%-ig nat riumhydroxyd, hvorved råthebain ble utfelt. De faste stoffer ble oppsamlet på et filter og tørret til en vekt på 3,143 deler, hvilket ble bestemt som 92,3% thebain. Det beregnede totalutbytte var 83% basert på innholdet av de opprinnelige kapsler.

Eksempel 2

De følgende materialer ble innført i en "Waring Blender" og omrørt ved høy hastighet i 15 minutter ved 32 - 34°C:

100 deler P. bracteatum kapsler, 3,5% thebain

356 deler methanol

48 deler vann

2 deler calciumhydroxyd.

Oppslemningen ble sentrifugert, derpå reekstrahert ytterligere to ganger med identiske blandinger av friske oppløsningsmidler og calciumhydroxyd. De forenede filtrater ble surgjort til en pH på 4,5 med 4,6 deler 25%-ig svovelsyre, inndampet under vakuum under tilsetning av 300 deler vann, filtrert gjennom diatoméjord for å fjerne 0,6 deler faste forurensninger og innstilt på en pH på 9,5 ved tilsetning av 6,4 deler 10%-ig nat riumh<y>drox<yd>. Det dannede råthebain, veiet efter oppsamling på et filter og tørring,

3,09 deler og analyserte 98% thebain. Det beregnede totalutbytte var 86,5%.

Den tørrede pulp veiet 81 deler og analyserte 0,13% thebain.

Det ble beregnet at 97% av thebainet var ekstrahert fra kapslene.

Eksempel 3

Mot st røms- sat sekstrahering

I en "Daymax" høyintensitetsblander ble innført 4,55 deler kapsler av P. bracteatum valmue (som analyserte 3,5% thebain), l6,84 deler filtrat (som analyserte 0,17% thebain) fra den annen ekstraksjon av en foregående sats av kapsler, og 1,36 deler erstatningsmethanol. Blandingen ble blandet i 15 minutter ved 13 - 15 C og derpå tømt ut gjennom en "Rietz"-desintegrator for å redusere størrelsen og ble sentrifugert. Det delvis ekstraherte valmuemel ble så igjen ekstrahert i 15 minutter med 17,1-8 deler vaskevæske fra den tredje ekstraksjon av den forutgående sats av kapsler inneholdende spormengder av thebain, pluss 1,18 deler ytterligere vann og 0,64 deler konsentrert vandig ammoniakk, og sentrifugert. For en siste ekstraksjon ble pulpen blandet med 15,9 deler ren methanol, sentrifugert og renset i den roterende sentrifuge med 2,27 deler frisk methanol. 6,23 deler våt pulp,

som ble tørret til 2,95 deler og analyserte 0,15% thebain, ble utvunnet. En beregning viser at 97% av det opprinnelige thebain i kapslene var fjernet.

Eksempel 4

10 deler råthebain, fremstilt som i eksempel 1 og som analyserte 92% rent, ble tilsatt til 9l6 deler vann i et beger.

6,5 deler 25%-ig svovelsyre ble så tilsatt. Efter kort omrøring fikk man en klar ravfarvet oppløsning av sulfatsaltet av thebain. Filterhjelpemiddel og "Darco" G-6o avfarvende trekull ble tilsatt. Blandingen ble omrørt i 15 minutter og filtrert. Filtratet ble gjort alkalisk til pH 9,5 ved langsom tilsetning av 10%-ig nat riumhydroxyd. Det dannede bunnfall ble oppsamlet på et filter, vasket med litt vann og tørret. Man fikk 8,79 deler av nesten hvitt produkt som oppviste et smeltepunkt på 194°C, hvilket indikerte en renhet på over 98%-

Claims (8)

1. Fremgangsmåte ved ekstraksjon og rensning av thebain fra Papaver bracteatum, karakterisert ved i det vesentlige at Papaver bracteatum plantemateriale i partikkelform bringes i kontakt med et ekst raksjonsoppløsningsmiddel bestående i det vesentlige av methanol, 5 til 15 vekt% vann og en mindre mengde svak base mens temperaturen holdes under 50°C.

2. Fremgangsmåte ifølge kravl, karakterisert ved at Papaver bracteatum males og ekstraheres samtidig i et høyintensitets blandeapparat.

3- Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at der som svak base anvendes en med pKfe på 1,4 til 5.

4- Fremgangsmåte ifølge krav 1-3, karakterisert ved at der som svak base anvendes ammoniumhydroxyd eller calciumhydroxyd.

5- Fremgangsmåte ifølge krav 1 - 4, karakterisert ved at ekst raksjonen utføres som en fleretrinns, mot strøms-sat sekst raksjon.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 1 - 5, karakterisert ved at ekst raksjonen utføres som en tretrinns, mot strøms-sat sekst raksjon.

7- Fremgangsmåte ifølge krav 1-6, karakterisert ved at Papaver bracteatum plantematerialet er i pa rtikkelform med en partikkelstørrelse på under 1,25 mm diameter, og en thebainsaltoppløsning dannes ved at thebainet som fåes fra kontakten, surgjøres til en pH på 4~7 med en fortynnet vandig syre med en pKa på 5 eller lavere, at syre-uoppløselige forurensninger filtreres fra oppløsningen, at den filtrerte oppløsning bringes i kontakt med aktivert trekull, at trekullet fjernes, at oppløsningens pH innstilles på ca. 9-10, og at thebainet således felles.

8. Fremgangsmåte ifølge krav 1 ved utvinning av Papaver bracteatum fra plantemateriale, karakterisert ved at der dannes en thebainsaltoppløsning ved å surgjøre thebainet som fåes ved kontakten, til en PH på 4-7 med fortynnet vandig syre med en pK a på 5 eller ^lavere, frafiltrere syre-uoppløselige forurensninger fra oppløsningen, bringe den filtrerte oppløsning i kontakt med aktivert trekull, fjerne trekullet, innstille oppløs-ningens pH på 9-10, og fraskille det således utfelte thebain.