专利名称：金属离子催化水解天然苷类化合物的方法
技术领域：
本发明涉及一种制备低糖基次生苷类化合物的方法，尤其是一种操作简单、成本 低、适合大批量生产、对皂苷破坏小且无污染的金属离子催化水解天然苷类化合物的方法。
背景技术：
天然苷类化合物是天然药物中活性成分的重要组成部分，来源(植物特别是中草 药)广泛。自然界，无论植物或其它天然产物中，苷类化合物在含量和分布上都是第一大生 物质(Biomass)源，在药用资源方面具有重要的地位和意义。研究表明，许多苷类化合物都是以天然前药或天然活性化合物的 形式存在，苷元 上带有多个糖基，表现出低活性甚至无活性。而在作为用药进入人体后，经过消化系统和肠 道菌的作用，转化生成次生低糖基苷或苷元后，吸收才更容易，并且药效更大。如薯蓣属中 草药中含量较高的薯蓣皂苷、双葡萄糖皂苷和延龄草苷，每个分子中都含有三个糖基，药效 低、又具有溶血性。但是在去掉部分或者全部糖基，转化成一个糖基的薯蓣皂苷和苷元时， 药效高，溶血性低。因此，为提高天然苷类化合物的药效，现有方法是去掉多糖基苷的部分 糖基，甚至完全“脱去”糖外衣，转化为活性更高的次生低糖基苷或苷元。以往常采用酸碱 水解法，但是酸碱水解法反应剧烈，反应选择性差，对皂苷破坏大且副产物多，同时会对环 境造成污染。近几年兴起的微生物酶转化法得到了较大的发展，但是微生物对培养条件要 求严格，尤其酶具有专一性(一种酶只能水解一类糖苷键)，应用范围受到限制。
发明内容
本发明为了解决现有技术所存在的上述技术问题，提供一种操作简单、成本低、适 合大批量生产、对皂苷破坏小且无污染的金属离子催化水解天然苷类化合物的方法。本发明的技术解决方案是一种金属离子催化水解天然苷类化合物的方法，其特 征是采用金属离子催化，水解天然苷类化合物的糖基，制备活性更高的低糖基次生苷类化 合物。所述金属离子为Fe3+、Fe2+、Mg2+、Cu2+、Zn2+、Co2+、Al3+、Ba2+、Pb2+、Ca2+、Mn2+、Li+、Na+ 或K+。所述天然苷类化合物为皂苷类或黄酮苷类；所述皂苷类为原人参二醇类皂苷、原 人参三醇类皂苷、绞股蓝皂苷、黄芪皂苷、薯蓣皂苷、白头翁皂苷、朱砂根皂苷、柴胡皂苷、麦 冬皂苷、虎眼万年青皂苷或甘草皂苷；所述黄酮苷类为芦丁、金丝桃苷、柚皮苷、橙皮苷、淫 羊藿黄酮苷、大豆异黄酮苷或黄芩苷。所述金属离子催化水解反应条件是底物浓度为0. 4% 5. 0%，金属离子浓度为 2mmol/L 4000mmol/L，温度20°C 80°C，反应时间小于或等于24小时。水解反应后，反应液采用大孔吸附树脂吸附，水洗除去金属离子，再醇洗得到水解 产物天然苷类化合物的低糖基次生苷或/和苷元。所述醇的浓度为20% 95%。
本发明发现金属离子可以催化水解天然苷类化合物，建立了一般金属离子催化水 解多糖基苷类化合物(皂苷类和黄酮苷类)的方法，可使苷类化合物的糖基部分或全部去 掉，转化生成次生低糖基苷或苷元。催化水解的金属离子可重复使用，制备成本低，整个制 备过程操作简单安全，适合大批量生产，对皂苷破坏小且无污染，产品可广泛应用于医药临 床、保健品、化妆品以及食品添加剂的开发。一般金属离子(Fe3+、Fe2+、Mg2+、Cu2+、Zn2+、Co2+、Al3+、Ba2+、Pb2+、Ca2+、Mn2+、Li+、Na+ 或K+)都可催化水解皂苷类、黄酮苷类(一)·皂苷类(1)人参、三七参等中含量较高的PPD皂苷(Rb类、Re、Rd)水解生成稀有皂苷Rg3 和少量的F2、K1, Rg5, Rh2, C-K ；含量较高的PPT皂苷(Re)主要转化生产稀有皂苷Rg2和少 量的 Rg” RgpPgpRh1 ；(2)五个糖基的白头翁皂苷转化生成3-0-Ara-(28-0-Glc-)双糖白头翁皂苷、 3-o-Ara-单糖白头翁皂苷、28-o-Glc-单糖白头翁皂苷以及苷元；(3)多糖基柴胡皂苷水解生成单糖基柴胡皂苷和苷元；(4)多糖基绞股蓝皂苷主要水解生成人参皂苷Rg3 ；(5) 二个糖基的黄芪皂苷水解生成黄芪甲苷；(6)四个糖基的朱砂根皂苷水解生成二个糖基朱砂根皂苷、单糖基朱砂根皂苷和 苷元；(7)薯蓣皂苷水解生成单糖基薯蓣皂苷和苷元；(8)多糖基虎眼万年青皂苷水解生成 次生低糖基虎眼万年青皂苷。(二)·黄酮苷类(1)芦丁水解生成异槲皮素和槲皮素；(2)金丝桃苷水解生成槲皮素；(3)橙皮苷水解生成7-葡萄糖_橙皮素和橙皮素；(4)柚皮苷水解生成柚皮素。
具体实施例方式实施例1 :Fe3+催化水解原人参二醇类皂苷取270. 3克Fecl3 ·6Η20，完全溶解于1000毫升水中，配制成Fe3+溶液。大孔吸附 树脂分离纯化得到的14克原人参二醇皂苷Rb类、Rc、Rd的混合物，溶解于1000毫升水中， 配制成皂苷溶液。上述两种溶液充分混合后，于20 80°C温度下，搅拌反应14小时。反应 结束后，反应液经300毫升体积的大孔吸附树脂吸附皂苷，用2400毫升的水洗除去盐离子 以及糖等杂质后，再用20% 95%乙醇洗脱皂苷。收集乙醇洗脱液，干燥后得到产物9. 5 克。或者1000毫升反应液加入400毫升水饱和正丁醇，摇勻后静止2小时，分离正丁醇层， 上述正丁醇萃取操作重复4次，合并正丁醇层，用600毫升去离子水洗正丁醇除去Fe3+等 杂质，上述水洗操作重复4次，正丁醇层经减压浓缩干燥后得到产物9克。经高效液相色谱 法分析(文献1)，底物中Rb类、Rc几乎完全转化，Rd大部分转化，总的转化率达到80% 90%。产物主要是Rg3和少量的F2, K” Rg5, Rh2, C-K，其中Rg3含量70%以上。实施例2 =Al3+催化水解原人参三醇类皂苷取6668克六12604)3 · 18H20，完全溶解于1000毫升水中，配制成Al3+溶液。硅胶柱分离纯化得到的14克原人参三醇皂苷Re单体，溶解于1000毫升水中，配制成皂苷溶液。 上述两种溶液充分混合后，于40 60°C温度下，搅拌反应14小时。反应结束后，反应液经 大孔吸附树脂，吸附皂苷，水洗除去盐离子以及糖等杂质后，再用20% 95%乙醇洗脱皂 苷。收集乙醇洗脱液，干燥后得到产物10. 5克。或者采用实施例1的水饱和正丁醇萃取法 获得水解产物。经高效液相色谱法分析(文献1)，底物80% 90%主要转化生成稀有皂苷 Rg2和少量的Rg1、Rg4、Pg6、Rh1，其中含量50%以上。实施例3 =Zn2+催化水解白头翁皂苷取143. 5g克ZnSO4 -H2O,完全溶解于500毫升水中配制Zn2+溶液。经硅胶柱分离 纯化获得的7克五个糖基的白头翁皂苷，溶解于500水中，配制成皂苷溶液。上述两种溶液 充分混合后，于40°C温度下，搅拌反应14小时。反应结束后，大孔吸附树脂吸附皂苷，水洗 除去盐离子以及糖等杂质后，再用20% 95%乙醇洗脱皂苷。收集乙醇洗脱液，干燥后得 到4. 3克产物。或者采用实施例1的水饱和正丁醇萃取法获得水解产物。用薄层层析法检 测(文献2)，结果85%以上五个糖基的白头翁皂苷转化生成3-o-Ara-(28-o-GlC-)两个糖 基白头翁皂苷、3-o-Ara-单糖基白头翁皂苷、28-o-Glc-单糖基白头翁皂苷以及皂苷元。
实施例4 =Cu2+催化水解柴胡皂苷取125g克CuS04*5H20，完全溶解于500毫升水中配制Cu2+溶液。柴胡总皂苷提取 物经硅胶柱分离纯化，得到的7克多糖基柴胡皂苷(三糖基柴胡皂苷、柴胡皂苷B、柴胡皂苷 A的混合物)，溶解于500毫升水中，配制成皂苷溶液。上述两种溶液充分混合后，于40 60°C温度下，搅拌反应14小时。反应结束后，反应液经大孔吸附树脂吸附皂苷，水洗除去盐 离子以及糖等杂质后，再用20 % 95 %乙醇洗脱皂苷。收集乙醇洗脱液，干燥得到产物3. 9 克。或者采用实施例1的水饱和正丁醇萃取法获得水解产物。经薄层层析检测(文献3)， 底物大部分转化为单糖基柴胡皂苷和苷元，转化率达到70% 85%。实施例5 =Mn2+催化水解绞股蓝皂苷取198g克Mncl2 · 4H20,完全溶解于1000毫升水中配制Mn2+溶液。绞股蓝总皂苷 提取物经硅胶柱分离纯化，得到的14克多糖基绞股蓝皂苷，溶解于1000毫升水中，配制成 皂苷溶液。上述两种溶液充分混合后，于40 60°C温度下，搅拌反应14小时。反应结束后， 反应液经大孔吸附树脂吸附皂苷，水洗除去盐离子以及糖等杂质后，再用20% 95%乙醇 洗脱皂苷。收集乙醇洗脱液，干燥得到产物8. 4克。或者采用实施例1的水饱和正丁醇萃 取法获得水解产物。经薄层层析检测(文献1)，结果多糖基绞股蓝皂苷几乎全部转化，转化 率达到90%以上，产物主要为人参皂苷Rg3。实施例6 =Li+催化水解黄芪皂苷取64g克Li2SO4 -H2O,完全溶解于500毫升水中配制Li+溶液。经分离纯化得到的二糖基黄芪皂苷7克，溶解于500毫升水中，配制成皂苷溶液。上述两种溶液充分混合后， 于40 60°C温度下，搅拌反应15小时。反应结束后，反应液经大孔吸附树脂吸附皂苷，水 洗除去盐离子以及糖等杂质后，20 % 95 %乙醇洗脱皂苷。收集乙醇洗脱液，干燥后得到产 物4. 6克。或者采用实施例1的水饱和正丁醇萃取法获得水解产物。经薄层层析检测(文 献4)，二个糖基的黄芪皂苷明显转化为黄芪甲苷，转化率为70%以上。实施例7 =Co2+催化水解薯蓣皂苷取119g克Cocl2 · 6H20,完全溶解于500毫升水中配制Co2+溶液。经硅胶柱分离纯化获得的7克薯蓣皂苷，溶解于500毫升水中，配制成皂苷溶液。上述两种溶液充分混合 后，于40 60°C温度下，搅拌反应15小时。反应结束后，反应液经大孔吸附树脂吸附皂苷， 水洗除去盐离子以及糖等杂质后，再用20% 95%乙醇洗脱皂苷。收集乙醇洗脱液，干燥 后得到产物4. 4克。或者采用实施例1的水饱和正丁醇萃取法获得水解产物。薄层层析法 检测(文献5)，结果75%以上的薯蓣皂苷转化成单糖薯蓣皂苷和皂苷元。实施例8 =Mg2+催化水解朱砂根皂苷取246g克MgSO4 · 7H20,完全溶解于1000毫升水中配制Mg2+溶液。经硅胶柱分离纯化获得的14克四个糖基的朱砂根皂苷，溶解于1000毫升水中，配制成皂苷溶液。上述两 种溶液充分混合后，于40 60°C温度下，搅拌反应15小时。反应结束后，反应液经大孔吸 附树脂吸附皂苷，水洗除去盐离子以及糖等杂质后，20% 95%乙醇洗脱皂苷。收集乙醇洗 脱液，干燥得到产物9. 5克。或者采用实施例1的水饱和正丁醇萃取法获得水解产物。产 物经薄层层析法检测(文献6)，结果显示底物转化生成二糖基朱砂根皂苷、单糖基朱砂根 皂苷和皂苷苷元，转化率为40 % 60 %。 实施例9 =K+催化水解虎眼万年青皂苷取74. 5g克KC1，完全溶解于1000毫升水中配制K+溶液。14克虎眼万年青总皂 苷，溶解于1000毫升水中，配制成皂苷溶液。上述两种溶液充分混合后，于40 60°C温度 下，搅拌反应17小时。反应结束后，反应液经大孔吸附树脂吸附皂苷，水洗除去盐离子以及 糖等杂质后，再用20% 95%乙醇洗脱皂苷。收集乙醇洗脱液，干燥得到9. 8克产物。或 者采用实施例1的水饱和正丁醇萃取法获得水解产物。用薄层层析法检测(文献7)，结果 50%以上的多糖基虎眼万年青皂苷转化生成次生低糖基虎眼万年青皂苷。实施例10 =Ba2+催化水解麦冬皂苷取315. 5g克Ba (OH)2 ·8Η20，完全溶解于1000毫升水中配制Ba2+溶液。14克麦冬 总皂苷，溶解于1000毫升水中，配制成皂苷溶液。上述两种溶液充分混合后，于40 60°C 温度下，搅拌反应18小时。反应结束后，反应液经大孔吸附树脂吸附皂苷，水洗除去盐离子 以及糖等杂质后，再用20% 95%乙醇洗脱皂苷。收集乙醇洗脱液，干燥后得到8. 9克产 物。或者采用实施例1的水饱和正丁醇萃取法获得水解产物。用薄层层析法(文献8)检 测结果45% 60%的多糖基麦冬皂苷转化成次生低糖基麦冬皂苷。实施例11 :Na+催化水解芦丁取58. 5g克NaCl，完全溶解于1000毫升水中配制Na+溶液。取9克芦丁单体溶解 于1000毫升水中，配制芦丁溶液。上述两种溶液充分混合，于40 60°C温度下，搅拌反应 15小时。反应结束后，反应液经大孔吸附树脂吸附黄酮苷，水洗除去盐离子以及糖等杂质 后，再用20% 95%乙醇洗脱黄酮苷。收集乙醇洗脱液，干燥得到6克产物。或者采用实 施例1的水饱和正丁醇萃取法获得水解产物。经高效液相色谱法(文献9)测定，底物转化 率95%以上，产物主要为异槲皮素和槲皮素，其中异槲皮素含量在80%以上。实施例12 =Ca2+催化水解金丝桃苷取Illg克CaCl2，完全溶解于1000毫升水中配制Ca2+溶液。取10克金丝桃苷单体溶解于1000毫升水中，配制金丝桃苷溶液。上述两种溶液充分混合，于40 60°C温度 下，搅拌反应15小时。反应结束后，反应液经大孔吸附树脂吸附黄酮苷，水洗除去盐离子以 及糖等杂质后，再用20% 95%乙醇洗脱黄酮苷。收集乙醇洗脱液，干燥得到7. 2克产物。或者采用实施例ι的水饱和正丁醇萃取法获得水解产物。经高效液相色谱法(文献9)测定，底物转化率达到90%以上，槲皮素含量在85%以上。实施例13 =Fe2+催化水解橙皮苷取199g克Fecl2 · 4H20,完全溶解于1000毫升水中配制Fe2+溶液。取10克橙皮 苷单体溶解于1000毫升水中，配制橙皮苷溶液。上述两种溶液充分混合，于40 60°C温度 下，搅拌反应20小时。反应结束后，反应液经大孔吸附树脂吸附黄酮苷，水洗除去盐离子以 及糖等杂质后，再用20% 95%乙醇洗脱黄酮苷。收集乙醇洗脱液，干燥得到6. 5克产物。 或者采用实施例1的水饱和正丁醇萃取法获得水解产物。经高效液相色谱法(文献10)测 定，底物转化为7-葡萄糖-橙皮素和少量橙皮素，转化率达到75% 90%。 实施例14 =Pb2+催化水解柚皮苷取379g克Pb(CH3C00)2 · 3H20,完全溶解于1000毫升水中配制pb2+溶液。取10 克柚皮苷单体溶解于水中，配制柚皮苷溶液。上述两种溶液充分混合，于40 60°C温度下， 搅拌反应24小时。反应结束后，反应液经大孔吸附树脂吸附黄酮苷，水洗除去盐离子以及 糖等杂质后，再用20% 95%乙醇洗脱黄酮苷。收集乙醇洗脱液，干燥得到6. 1克柚皮素。 或者采用实施例1的水饱和正丁醇萃取法获得水解产物。经高效液相色谱法(文献10)测 定，底物转化率达到80 %以上。参考文献1、张树臣主编中国人参，上海科技教育出版社，1992，p. 110-1412、Hongshan Yu, et al (鱼红闪等)J. Ginseng Res.，1999，23 (1)，50-54.3、宋海妹等柴胡皂苷的提取与鉴定，大连轻工业学报，2005，24 (1)，15-18.4、刘景利等大孔吸附树脂纯化黄芪皂苷生物转化物质的研究，大连轻工业学报， 2007，26(2)，128-1315、张彩霞等纤维素酶在穿山龙提取中的应用，基层中药杂志，2000，14(2)， 32 33ο ·6、尤晓宏等朱砂根皂苷的提取，大连轻工业学报，2007，26 (2)，23-257、冯芳侠等虎眼万年青各组织部位中皂苷的分布，大连轻工业学报，2008， 27(1)，15-188、王何等提取麦冬皂苷用酶的微生物筛选及其产酶条件，大连轻工业学报， 2007，26 (3)，221-2249、岳建民等架棚化学成分的研究，云南植物研究，1994，16(1),81-8410、谢贞建等=RP-HPLC法测定不同产地枳实中的柚皮苷、橙皮苷及新橙皮苷，西 华大学学报，2009，28 (2)，65-6权利要求
一种金属离子催化水解天然苷类化合物的方法，其特征是采用金属离子催化，水解天然苷类化合物的糖基，制备活性更高的低糖基次生苷类化合物。
2.根据权利要求1所述金属离子催化水解天然苷类化合物的方法，其特征是所述金属 离子为 Fe3+、 Fe2+、 Mg2+、Cu2+、Zn2－、 Co2+、 Al3+、Ba2-、Pb2+、Ca2－、 Mn2.、Li+、Na+ 或 K+。
3.根据权利要求1所述的金属离子催化水解天然苷类化合物的方法，其特征是所述天 然苷类化合物为皂苷类或黄酮苷类；所述皂苷类为原人参二醇类皂苷、原人参三醇类皂苷、 绞股蓝皂苷、黄芪皂苷、薯蓣皂苷、白头翁皂苷、朱砂根皂苷、柴胡皂苷、麦冬皂苷、虎眼万年 青皂苷或甘草皂苷；所述黄酮苷类为芦丁、金丝桃苷、柚皮苷、橙皮苷、淫羊藿黄酮苷、大豆 异黄酮苷或黄芩苷。
4.根据权利要求1或2或3所述金属离子催化水解天然苷类化合物的方法，其特征 是金属离子催化水解反应条件是底物浓度为0. 4% 5. 0%，金属离子浓度为2mmol/L 4000mmol/L，温度20°C 80°C，反应时间小于或等于24小时。
5.根据权利要求4所述金属离子催化水解天然苷类化合物的方法，其特征是水解反应 后，反应液采用大孔吸附树脂吸附，水洗除去金属离子，再醇洗得到水解产物天然苷类化合 物的低糖基次生苷或/和苷元；或者反应液采用水饱和正丁醇萃取法，分离得到水解产物 天然苷类化合物的低糖基次生苷或/和苷元。
6.根据权利要求5所述金属离子催化水解天然苷类化合物的方法，其特征是所述醇的 浓度为20% 95%。
全文摘要
本发明发现金属离子可以催化水解天然苷类化合物，公开了一般金属离子催化水解多糖基苷类化合物(皂苷类和黄酮苷类)的方法，可使苷类化合物的糖基部分或全部去掉，转化生成次生低糖基苷或苷元。催化水解的金属离子可重复使用，制备成本低，整个制备过程操作简单安全，适合大批量生产，对皂苷破坏小且无污染，产品可广泛应用于医药临床、保健品、化妆品以及食品添加剂的开发。
文档编号C07D311/30GK101830965SQ20101017052
公开日2010年9月15日 申请日期2010年5月13日 优先权日2010年5月13日
发明者刘廷强, 金凤燮, 鱼红闪 申请人:金凤燮