专利名称：一种生产高纯度氧化苦参碱的方法
技术领域：
本发明涉及一种生产高纯度氧化苦参碱的方法。
背景技术：
苦参和苦豆子都富含苦参生物碱类和生物黄酮类活性成份，目前的研究主要集中在苦参生物碱方面，苦参生物碱是以苦参碱为代表的一类化学结构相似的生物碱，现已分离出23种生物碱，包括苦参碱、氧化苦参碱、槐果碱、氧化槐果碱、槐醇、槐定碱、安那吉碱、巴普叶碱、苦参醇碱等，苦参总碱具有多种生理活性，对于肝炎、病毒性心肌炎、肿瘤等均有抑制作用，在生物农药领域也有广阔的应用前景。国家药监局对于药用苦参碱、氧化苦参碱提出了较高的标准，均要求纯度大于98.0％，这对于苦参碱系列产品的分离提纯技术是一个挑战。
发明专利“苦豆综合利用法”(CN85108322A)通过酸处理苦豆去毒，再用酸溶液将生物碱依次反萃，但各种生物碱的物理化学性质十分接近，单纯依靠pH值的调节难以得到高纯度产品；发明专利“利用转移氢化由槐果碱制备苦参碱的方法”(ZL00118510.1)通过在氧的存在下水合肼与槐果碱反应制备苦参碱，但本身高纯度槐果碱和苦参碱的分离提纯就存在问题，由于氧化苦参碱和槐果碱的存在，所得苦参碱产品纯度必然有限；发明专利“苦豆碱的制备工艺”(CN00136814.1)和“苦豆子总碱的制备工艺”(CN1368502A)通过苦豆子总碱液直接萃取，得到苦豆碱粗品，重结晶得到纯度大于98％的苦豆碱，该过程不可能实现苦参碱、氧化苦参碱、槐果碱、氧化槐果碱、槐醇等的分离，所以98％的纯度应为生物总碱的含量，而不是单一化学组份的产品；发明专利“采用CO2超临界萃取技术制备苦参碱水剂和苦参碱粉剂的方法”(CN02103757.4)通过超临界萃取得到含量小于50％的苦参碱原粉，但葛发欢(中药材，2003，26(6)426)等人的研究表明在不用夹带剂的条件下，超临界二氧化碳对于苦参碱几乎不能提取，加入乙醇夹带剂萃取效果也不理想，需要通过氨水碱化或引入非离子表面活性剂才能得到较高的收率，但氨水对超临界装置有较强的腐蚀作用，而表面活性剂与产品的完全分离又是一个较复杂的问题。
通过中空纤维膜超滤(郑州工程学院学报，2003，24(4)56)、阳离子交换树脂(西北林学院学报，2004，11(1)113)、微滤—大孔树脂法(广东药学院学报，2003，19(4)334)、树脂纯化—柱层析法(从苦豆子提取苦参碱的生产方法，CN1583743A)分离苦参碱类生物碱的报道很多，但都存在操作成本高，生产批量小的问题。
苦参和苦豆子中生物碱主要以苦参碱、氧化苦参碱、氧化槐果碱为主，经检测，三者的含量约占苦参总碱的95％以上。目前高纯度苦参总碱系列产品的分离主要通过柱层析，工业生产存在批量小、成本高的问题。解决问题的突破口就在于催化加氢和选择性氧化，通过反应实现不同生物碱之间的转化以简化分离过程。大多数生物碱和的各种有机酸以盐的形式存在于植物体内，若直接用溶剂提取，效果不甚理想，所以在提取前需要经过一定的处理，使之脱离植物体，溶解于提取溶剂中。发明专利“从苦豆子制备苦参碱的工艺”(ZL96109730.2)直接通过碱液提取苦豆子，再通过苯、甲苯、二甲苯、二氯乙烷、三氯甲烷等萃取，镍催化加氢，离心，蒸馏，重结晶得到苦参碱。作者虽然引入了加氢的概念，但生产工艺中采用碱液直接提取生物碱的效果并不很好，同时工艺过程采用70-120℃高温，破坏了植物体内的黄酮类组份，同时使植物原料中的氧化苦参碱发生脱氧，转化为苦参碱。发明专利“一种苦参素及其制备工艺”(CN1277202A)用纯的苦参碱通过双氧水氧化、浓缩、工业乙醇溶解、蒸干、无水乙醇溶解、蒸干和丙酮回流、抽滤等得到白色苦参素，虽然引入氧化工艺，但是纯的苦参碱并不容易得到，而且，工艺工程复杂，操作成本较高。发明专利“从苦豆子制备氧化苦参碱的工艺”(CN1148370)通过提取、有机溶剂萃取、酸水反萃、加碱沉淀、催化加氢、结晶、双氧水氧化、结晶干燥等工艺，得到氧化苦参碱，但是苦参生物碱类物质在水中都有较大的溶解度，工艺中的加碱沉淀，沉淀往往很难得到，即使得到，苦参生物碱的收率也不高；酸水反萃也很难将有机溶剂中的生物碱萃取完全，而利用甲苯重结晶，除了收率较低外，完全除去毒性较大的甲苯也是一个问题。发明专利“一种无菌高纯度氧化苦参碱的制备方法”(CN1687063A)用碱溶液提取苦参生物碱，然后超临界二氧化碳从碱溶液中直接萃取得到苦参总碱，加氢、氧化、结晶，得到产品，但是实践证明超临界二氧化碳对苦参生物碱的溶解度极为有限，而苦参生物碱在水溶液中都有较大的溶解度，所以该方法得到的产品产率低，而且引入超临界技术，工艺成本高，产量受到限制。
发明内容
本发明的目的是提供一种低成本生产高纯度氧化苦参碱的方法。
本发明是以苦参或苦豆子为原料首先在超声振荡作用下用酸水提取苦参生物碱，过滤，滤渣经处理可得到生物总黄酮；滤液加酸调节pH≤3，脱脂，然后加碱调节pH≥11，有机溶剂萃取，有机相蒸发，脱色，结晶得到苦参生物总碱；苦参生物总碱通过催化加氢、双氧水氧化，重结晶得到纯度大于98.0％氧化苦参碱。
植物体内的苦参生物碱和各种有机酸结合形成盐，所以提取前需要进行碱化或酸化，使之转化为游离碱或盐，利用浓度差扩散到提取液中来；苦参生物碱都可以和酸生成盐而易溶于酸水中，而苦参或苦豆子黄酮类物质在酸性或中性水里溶解度很小，所以，利用酸水可以将苦参生物碱提取出来，而黄酮类物质保留在植物体内。超声振荡提取可以在常温下较短时间内，提取完全，不但节省时间，方便操作，而且可以保护化学性质不稳定的黄酮类物质不受破坏；结晶出来的总生物碱经液相色谱分析发现氧化苦参碱含量高达40％，氧化槐果碱达到20％，而苦参碱为20～35％。富含苦参碱、氧化苦参碱、氧化槐果碱的乙醇溶液经过催化加氢，双氧水氧化，实现氧化槐果碱和苦参碱向氧化苦参碱的转化，反应完成后得到的氧化苦参碱粗品经液相色谱分析氧化苦参碱含量高于90％，再经过两步重结晶即可得到含量大于98％的氧化苦参碱。
本发明的具体操作步骤如下(1)粒度10～120目的苦参或苦豆子原料与pH值为3～5的酸水以1∶3～10重量比例混合，在10～50℃，以19～200KHz频率超声振荡20～60min，过滤，滤渣重复提取1～3次，过滤得到的滤液合并；(2)将(1)得到的滤液加酸调节pH≤3，用非极性溶剂脱脂；(3)将(2)脱脂后的水溶液加碱调节pH≥11，用有机溶剂萃取至水相没有生物碱，有机相蒸干，加入结晶溶剂溶解，脱色，结晶；(4)将(3)得到的结晶以乙醇或甲醇溶解，加入催化剂，在0.1～0.3MPa，25～80℃，加氢反应2～3个小时，过滤，滤液浓缩；浓缩液在5～30％的双氧水水溶液中在10～50℃氧化，至氧化完全，加入还原剂还原过量的双氧水，溶液蒸干，得到氧化苦参碱粗品；(5)将(4)得到的苦氧化参碱粗品加入到结晶溶剂中进行两步法结晶，得到氧化苦参碱。
如上所述(1)步中，所述提取苦参生物碱的酸水为盐酸、硝酸、醋酸或硫酸的水溶液。
在所述(2)步中，所加入的酸为盐酸、硝酸、醋酸或硫酸。
在所述(2)步中，脱脂用的非极性溶剂为低级醚、低级酯、卤代烃、脂肪烃或芳香烃类物质。
在所述(2)步中脱脂用非极性溶剂优选乙醚、乙酸乙酯、石油醚、氯仿或甲苯。
在所述(3)步中所用碱为氢氧化钾、氢氧化钠、氢氧化钙、碳酸钠或碳酸氢钠等。
在所述(3)步中萃取用有机溶剂为卤代烃、低级酯或者芳香烃类物质，优选氯仿、乙酸乙酯和甲苯。
在所述(3)步中脱色剂为活性炭或氧化铝；结晶溶剂为酮、醚、醇或酯类物质，优选丙酮、乙醚、乙醇、甲醇或乙酸乙酯。
在所述(4)步中，所用加氢催化剂是指负载型Pt，Pd，Ni或兰尼镍；催化剂载体为硅胶、活性炭或氧化铝。
在所述(4)步中所用还原剂为硫代硫酸钠、亚硫酸钠、硫化钠或低价铁盐。
在所述(5)步中，采用两步结晶法，第一步结晶所用溶剂为低级酮、低级醚、低级酯类物质等，第二步结晶所用溶剂为乙醇、甲醇等。
在所述(5)步中所述的重结晶第一步结晶溶剂优选丙酮、乙醚，第二步结晶溶剂优选乙醇、甲醇。
本发明方法主要有以下特点1、超声常温提取，不但可以缩短提取时间，不破坏生物总黄酮类物质的结构，在得到苦参生物碱的过程中，同时得到生物总黄酮。
2、在不通过柱层析分离的基础上实现了高纯度氧化苦参碱的提纯，达到了国家药监局的苦参素质量标准，易于工业化生产，同时降低了生产成本。
3、在苦参碱系列产品分离过程中引入催化加氢、选择性氧化的概念，实现了氧化槐果碱和苦参碱向氧化苦参碱的转化，简化了分离工艺，提高了收率，缩短了生产周期。
4、氧化苦参碱纯度大于等于98.0％的具体实施方式
实施例1〔1〕10～40目的苦参粉末100g加入pH＝3的盐酸水溶液300ml，50℃超声提取30min，过滤，滤渣重复提取两次，合并滤液。
〔2〕将(1)得到的滤液加入盐酸调节pH值为0.5，加入100ml乙酸乙酯萃取脱脂，分液，如此脱脂分液三次。
〔3〕将(2)脱脂后的水溶液加入碳酸钠调节pH值至12，加入60ml乙酸乙酯萃取生物碱，分液，重复操作至无生物碱萃取出来，合并有机相，蒸干；得到生物总碱，加入10ml丙酮，加热溶解，用0.5g氧化铝脱色，热过滤，冷却结晶，得苦参总碱3.5g。
〔4〕将(3)得到的结晶溶解于乙醇，硅胶附载Ni催化加氢，控制压力为0.1大气压，80℃，通入氢气加氢3h，过滤，滤液浓缩，溶于水中，用5％双氧水氧化，温度为50℃反应至完全，加入亚硫酸钠反应过量的双氧水。
〔5〕将(4)得到的溶液减压蒸馏，干燥得到氧化苦参碱粗品3.0g。
〔6〕将(5)得到的粗品加热溶于12ml丙酮，冷却结晶；得到结晶加热溶于4ml乙醇，冷却结晶，得透明晶体2.3g，经液相色谱分析，含量为98.0％的氧化苦参碱。
实施例2〔1〕40～80目的苦参粉末100g加入pH＝4的硫酸水溶液600ml，40℃超声提取20min，过滤，滤渣重复提取两次，合并滤液。
〔2〕将(1)得到的滤液加入硫酸调节pH值为1，加入100ml氯仿萃取脱脂，分液，如此脱脂分液三次。
〔3〕将(2)脱脂后的水溶液加入碳氢酸钠调节pH值至11，加入60ml氯仿萃取生物碱，分液，重复操作至无生物碱萃取出来，合并有机相，蒸干；得到生物总碱，加入60ml乙醚，加热溶解，用0.5g氧化铝脱色，热过滤，冷却结晶，得苦参总碱3.3g。
〔4〕将(3)得到的结晶溶解于甲醇，活性炭附载Pd催化加氢，控制压力为0.3MPa，60℃，通入氢气加氢2h，过滤，滤液浓缩，溶于水中，用10％双氧水氧化，温度为30℃反应至完全，加入硫化钠反应过量的双氧水。
〔5〕将(4)得到的溶液减压蒸馏，干燥得到氧化苦参碱粗品2.8g。
〔6〕将(5)得到的粗品加热溶于40ml乙醚，冷却结晶；得到结晶加热溶于4ml甲醇，冷却结晶，得透明晶体2.5g，经液相色谱分析，含量为98.5％的氧化苦参碱。
实施例3(1)80～100目的苦参粉末100g加入pH＝5的醋酸水溶液800ml，30℃超声提取20min，过滤，滤渣重复提取两次，合并滤液。
(2)将(1)得到的滤液加入醋酸调节pH值为2，加入100ml甲苯萃取脱脂，分液，如此脱脂分液三次。
(3)将(2)脱脂后的水溶液加入氢氧化钾调节pH值至12，加入60ml甲苯萃取生物碱，分液，重复操作至无生物碱萃取出来，合并有机相，蒸干；得到生物总碱，加入4ml乙酸乙酯，加热溶解，用0.5g氧化铝脱色，热过滤，冷却结晶，得苦参总碱3.6g。
(4)将(3)得到的结晶溶解于乙醇，兰尼镍催化加氢，控制压力为0.2MPa，40℃，通入氢气加氢3h，过滤，滤液浓缩，溶于水中，用20％双氧水氧化，温度为20℃反应至完全，加入硫代硫酸钠反应过量的双氧水。
(5)将(4)得到的溶液减压蒸馏，干燥得到氧化苦参碱粗品3.2g。
(6)将(5)得到的粗品加热溶于12ml丙酮，冷却结晶；得到结晶加热溶于4ml甲醇，冷却结晶，得透明晶体2.5g，经液相色谱分析，含量为98.3％的氧化苦参碱。
实施例4
〔1〕100～120目的苦豆子粉100g加入pH＝4的硝酸水溶液1000ml，10℃超声提取60min，过滤，滤渣重复提取两次，合并滤液。
〔2〕将(1)得到的滤液加入硝酸调节pH值为3，加入150ml乙醚萃取脱脂，分液，如此脱脂分液三次。
〔3〕将(2)脱脂后的水溶液加入氢氧化钠调节pH值至13，加入60ml氯仿萃取生物碱，分液，重复操作至无生物碱萃取出来，合并有机相，蒸干；得到生物总碱，加入5ml甲醇，加热溶解，用0.1g活性炭脱色，热过滤，冷却结晶，得苦参总碱4.5g。
〔4〕将(3)得到的结晶溶解于甲醇，氧化铝附载Pt催化加氢，控制压力为0.3MPa，25℃，通入氢气加氢3h，过滤，滤液浓缩，溶于水中，用30％双氧水氧化，温度为10℃反应至完全，加入氯化亚铁反应过量的双氧水。
〔5〕将(4)得到的溶液减压蒸馏，干燥得到氧化苦参碱粗品3.6g。
〔6〕将(5)得到的粗品加热溶于10ml丙酮，冷却结晶；得到结晶加热溶于4ml乙醇，冷却结晶，得透明晶体3.1g，经液相色谱分析，含量为98.0％的氧化苦参碱。
实施例5〔1〕40～80目的苦豆子粉100g加入pH＝3的盐酸水溶液600ml，20℃超声提取30min，过滤，滤渣重复提取两次，合并滤液。
〔2〕将(1)得到的滤液加入盐酸调节pH值为0.5，加入100ml石油醚萃取脱脂，分液，如此脱脂分液三次。
〔3〕将(2)脱脂后的水溶液加入氢氧化钙调节pH至11，加入60ml的氯仿萃取生物碱，分液，重复操作至无生物碱萃取出来，合并有机相，蒸干；得到生物总碱，加入10ml丙酮，加热溶解，用0.5g氧化铝脱色，热过滤，冷却结晶，得苦参总碱4.8g。
〔4〕将(3)得到的结晶溶解于乙醇，硅胶附载Ni催化加氢，控制压力为0.2MPa，60℃，通入氢气加氢2h，过滤，滤液浓缩，溶于水中，用5％双氧水氧化，温度为50℃反应至完全，加入亚硫酸钠反应过量的双氧水。
〔5〕将(4)得到的溶液减压蒸馏，干燥得到氧化苦参碱粗品3.9g。
〔6〕将(5)得到的粗品加热溶于40ml乙醚，冷却结晶；得到结晶加热溶于4ml甲醇，冷却结晶，得透明晶体3.6g，经液相色谱分析，含量为98.8％的氧化苦参碱。
权利要求
1.一种生产高纯度氧化苦参碱的方法，其特征在于包括步骤如下(1)粒度10～120目的苦参或苦豆子原料与pH值为3～5的酸水以1∶3～10重量比例混合，在10～50℃，以19～200KHz频率超声振荡20～60min，过滤，滤渣重复提取1～3次，过滤得到的滤液合并；(2)将(1)得到的滤液加酸调节pH≤3，用非极性溶剂脱脂；(3)将(2)脱脂后的水溶液加碱调节pH≥11，用有机溶剂萃取至水相没有生物碱，有机相蒸干，加入结晶溶剂溶解，脱色，结晶；(4)将(3)得到的结晶以乙醇或甲醇溶解，加入催化剂，在0.1～0.3MPa，25～80℃，加氢反应2～3个小时，过滤，滤液浓缩；浓缩液在5～30％的双氧水水溶液中在10～50℃氧化，至氧化完全，加入还原剂还原过量的双氧水，溶液蒸干，得到氧化苦参碱粗品；(5)将(4)得到的苦氧化参碱粗品加入到结晶溶剂中进行两步法结晶，得到氧化苦参碱。
2.如权利要求1所述的一种生产高纯度氧化苦参碱的方法，其特征在于所述(1)步中的酸水为盐酸、硝酸、醋酸或硫酸的水溶液。
3.如权利要求1所述的一种生产高纯度氧化苦参碱的方法，其特征在于在所述(2)步中的酸为盐酸、硝酸、醋酸或硫酸。
4.如权利要求1所述的一种生产高纯度氧化苦参碱的方法，其特征在于在所述(2)步中的非极性溶剂为低级醚、低级酯、卤代烃、脂肪烃或芳香烃类物质。
5.如权利要求4所述的一种生产高纯度氧化苦参碱的方法，其特征在于所述(2)步中非极性溶剂为乙醚、乙酸乙酯、石油醚、氯仿或甲苯。
6.如权利要求1所述的一种生产高纯度氧化苦参碱的方法，其特征在于所述(3)步中碱为氢氧化钾、氢氧化钠、氢氧化钙、碳酸钠或碳酸氢钠。
7.如权利要求1所述的一种生产高纯度氧化苦参碱的方法，其特征在于所述(3)步中有机溶剂为卤代烃、低级酯或者芳香烃类物质。
8.如权利要求7所述的一种生产高纯度氧化苦参碱的方法，其特征在于所述的有机溶剂为氯仿、乙酸乙酯或甲苯。
9.如权利要求1所述的一种生产高纯度氧化苦参碱的方法，其特征在于所述(3)步中的脱色剂为活性炭或氧化铝。
10.如权利要求1所述的一种生产高纯度氧化苦参碱的方法，其特征在于所述的结晶溶剂为酮、醚、醇或酯类物质。
11.如权利要求10所述的一种生产高纯度氧化苦参碱的方法，其特征在于所述的结晶溶剂为丙酮、乙醚、乙醇、甲醇或乙酸乙酯。
12.如权利要求1所述的一种生产高纯度氧化苦参碱的方法，其特征在于所述(4)步中催化剂是指负载型Pt，Pd，Ni或兰尼镍；催化剂载体为硅胶、活性炭或氧化铝。
13.如权利要求1所述的一种生产高纯度氧化苦参碱的方法，其特征在于所述(4)步中还原剂为硫代硫酸钠、亚硫酸钠、硫化钠或低价铁盐。
14.如权利要求1所述的一种生产高纯度氧化苦参碱的方法，其特征在于所述(5)步中两步结晶法，第一步结晶所用溶剂为低级酮、低级醚或低级酯类物质，第二步结晶所用溶剂为乙醇或甲醇。
15.如权利要求14所述的一种生产高纯度氧化苦参碱的方法，其特征在于所述(5)步中第一步结晶溶剂为丙酮或乙醚。
全文摘要
一种生产高纯度氧化苦参碱的方法是苦参或苦豆子原料与酸水混合，频率超声提取，过滤，将滤液加酸调节pH≤3，用非极性溶剂脱脂；脱脂后的水溶液加碱调节pH≥11，用有机溶剂萃取至水相没有生物碱，结晶；结晶以乙醇或甲醇溶解，加入催化剂进行加氢反应，双氧水氧化，到氧化苦参碱粗品；进行两步法结晶，得到氧化苦参碱。本发明具有得到苦参生物碱的过程中，同时得到生物总黄酮，氧化苦参碱纯度高，简化了分离工艺，提高了收率，缩短了生产周期的优点。
文档编号C07D455/00GK1793143SQ20051004824
公开日2006年6月28日 申请日期2005年12月27日 优先权日2005年12月27日
发明者侯相林, 邓天昇, 齐永琴, 杜俊民 申请人:中国科学院山西煤炭化学研究所