本发明涉及医药原料生产技术领域，尤其涉及一种以蔗蜡制备高级脂肪伯醇混合物的方法及应用。
背景技术：
蔗蜡是一种甘蔗表皮上的蜡质，甘蔗经压榨后，附着于甘蔗表皮的蔗蜡，除残留在蔗渣部分者外，约40％的蔗蜡流入汁液中，其中约95％为过滤时的滤泥所吸附。因此，糖厂的滤泥是蔗蜡的主要来源。
多廿烷醇(又称多廿醇)是从蔗蜡中提取的有效成分制成的、含8种脂肪伯醇的天然化学药物，化学式为CH3(CH2)nCH2OH，链长从24至34个碳原子。多廿醇具有可抑制胆固醇合成、提高低密度脂蛋白(LDL)的血液清除率、有效降低低密度脂蛋白胆固醇(LDL-C)水平、提高高密度脂蛋白胆固醇(HDL-C)水平、明显抑制血小板聚集等功效，是一种安全有效、更易耐受的新型降脂剂。
中国专利CN1100744C公布了一种由蔗蜡制取高级脂肪伯醇混合物的方法：将蔗蜡在丁醇溶液中均相皂化1-3h，酸化，分出有机相，加氢氧化钙及活性炭脱色，过滤，回收丁醇至干，得粗品，再用乙醇脱色重结晶，加二氯乙烷处理，过滤，60-65℃烘干至恒重，即得高级脂肪伯醇混合物。该专利先经皂化反应生成相应的羧酸盐和高级脂肪伯醇，然后酸化得到羧酸和高级脂肪伯醇，经氢氧化钙中和反应生成的羧酸为羧酸钙盐，即操作历程为皂化、酸化、中和、结晶，工艺复杂，且丁醇沸点高达117℃，工业化生产时存在着能源消耗大的缺陷。
中国专利CN102795960B公开了一种高纯度二十八烷醇、三十烷醇的规模化制备方法，属于动植物蜡的综合利用。该方法依次包括以下步骤：按重量份配比氧化钙或氢氧化钙并与水混合，然后在温度为200-250℃与天然蜡反应8-10h，冷却，得固体产物；再用乙醇萃取、温度70-78℃、时间1-2h，获得长链脂肪醇；接着将所得长链脂肪醇在真空度为5-20Pa、温度为175-270℃预分馏10-12h，收集175-270℃的馏份；再进行柱式分子蒸馏，得到相应的二十八烷醇或三十烷醇。该专利皂化反应温度高，反应时间长。
综上所述，现有的以蔗蜡为原料制备高级脂肪伯醇混合的方法存在着反应时间长，反应温度高，操作流程复杂，不利于工业化生产的缺陷，因此，提出一种适宜于工业化生产的方法很有意义。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种以蔗蜡制备高级脂肪伯醇混合物的方法，该方法具有工艺简单，耗时少，反应温度低，成本低等优点。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种以蔗蜡制备高级脂肪伯醇混合物的方法，包括将蔗蜡用有机溶剂溶解后，在碱、相转移催化剂的作用下进行皂化反应的步骤。
本发明先将蔗蜡溶解后再进行皂化反应，与现有技术中报道的熔融法溶解蔗蜡相比，蔗蜡在溶剂中溶解更加充分，且相转移催化剂的加入能够将体系中的碱带入有机相中，使得蔗蜡与碱能够充分接触，皂化反应更加完全，收率更高。
本发明采用的相转移催化剂优选为聚乙二醇，进一步优选分子量为200-2000的聚乙二醇，最优选为聚乙二醇400，聚乙二醇600，聚乙二醇800，聚乙二醇1000，聚乙二醇1500中的一种或几种。与高分子量(如4000-20000)的聚乙二醇相比，本发明采用低分子量(200-2000)的聚乙二醇在有机溶剂中具有更好的溶解度，催化活性更高。
在具体的实施方式中，例如可以采用聚乙二醇600，或聚乙二醇200，或聚乙二醇400，或聚乙二醇1000，或聚乙二醇400与聚乙二醇600的混合物等作为相转移催化剂。聚乙二醇类的链接可以折叠成螺旋状并自由滑动的链，其能够与反应试剂中的碱金属、碱土金属生成稳定的配合物，此时，氧原子位于内侧，形成7～8个氧原子处于同一平面的假状环结构，其余氧原子则弯伸于平面的一侧，溶于有机相中，从而使亲核试剂裸露出来，使之具有较高的反应活性。
相转移催化剂的用量可按照本领域公知常识进行添加，本发明优选的添加量为碱的摩尔量的1-6％，进一步优选为2-3％。
本发明溶解蔗蜡的有机溶剂优选采用氯代烷烃类溶剂或醇类溶剂，醇类溶剂优选采用碳原子数1-4的醇。
具体而言，可采用二氯甲烷、氯仿、二氯乙烷、甲醇、乙醇、正丙醇、正丁醇中的一种，本发明最优选采用二氯甲烷和乙醇作为反应溶剂，此类溶剂具有极佳的溶解蔗蜡的能力。有机溶剂的用量以能够完全溶解蔗蜡为宜，本发明优选有机溶剂的用量为2-8L/kg蔗蜡。
所述碱可采用皂化反应常用的无机碱，本发明优选所述碱选自氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙中的一种或几种，在具体的实施方式中，例如可单独采用氢氧化钠，或采用氢氧化钙和氢氧化钠的混合物作为碱。进一步优选地，所述碱的用量为蔗蜡重量的0.1-0.3倍。
本发明所述的蔗蜡可以为粗蔗蜡或精制后的蔗蜡。
进行皂化反应的反应体系中还可以含有水，即水为皂化反应的可选添加组分，添加水时，水的加入量优选为碱重量的1-3倍。
当反应体系中不含有水时，将碱和相转移催化剂直接加入溶解后的蔗蜡中即可；当反应体系中含有水时，可以先将碱溶解于水中形成碱液，然后将相转移催化剂加入碱液中形成混合溶液，最后将该混合溶液加入溶解后的蔗蜡中。
所述皂化反应的条件为：于40-80℃搅拌反应30-100min。其中搅拌的转速优选为100-300rpm。
具体而言，所述皂化反应的操作为：按照每kg蔗蜡使用2-8L有机溶剂的比例，用溶剂将蔗蜡溶解，然后加入蔗蜡重量0.05-0.3倍的碱和占碱摩尔量的1-6％的聚乙二醇相转移催化剂，于40-80℃搅拌反应30-100min。
本发明对蔗蜡进行皂化反应的温度为40-80℃，反应时间为30-100min，且反应中水为可添加组分，反应体系近乎于均相，反应温度、反应时间均低于现有技术，收率稳定在30％左右，具有生产成本低，节约能源的优势，非常适宜于工业化生产。
本发明所述的方法还包括对皂化反应后的反应液进行后处理的步骤，所述后处理为：用水洗涤反应液，分出有机相，用活性炭对所述有机相脱色后，回收溶剂至干得粗品，用乙醇对所述粗品进行重结晶即得。
其中，所述脱色为：向有机相中加入占蔗蜡重量2％-5％的活性炭，于70-80℃脱色30-50min。
所述重结晶为：按每克粗品加入5-20mL乙醇的比例，向所述粗品中加入乙醇，并于55-78℃溶解，冷却至室温，静置析晶即得。
重结晶使用的乙醇优选体积浓度为90％-100％的乙醇水溶液。
具体而言，所述后处理的操作为：用水洗涤皂化反应后的反应液，分离出有机相，向有机相中加入占蔗蜡重量2％-5％的活性炭，于70-80℃搅拌脱色30-50min，然后除去有机溶剂得到干燥的粗品；按每克粗品加入5-20mL乙醇的比例，向所述粗品中加入乙醇，并于55-78℃溶解，冷却至室温，静置析晶即得纯品。
优选地，当反应溶剂采用乙醇时，反应结束后，可回收部分溶剂后，直接进行一次结晶操作；然后再用乙醇进行二次重结晶，产品纯度更高。
本发明还提供采用上述任意一种方法制备得到的高级脂肪伯醇混合物。
优选地，所述高级脂肪伯醇混合物中含有0.5-1.5％wt的1-二十四烷醇，5-10％wt的1-二十六烷醇，1-5％wt二十七烷醇，60-75％wt的1-二十八烷醇，5-15％wt的1-三十烷醇，3-8％wt的1-三十二烷醇。
进一步优选地，所述高级脂肪伯醇混合物中含有0.5-1％wt的1-二十四烷醇，6-8％wt的1-二十六烷醇，2-4％wt二十七烷醇，65-72％wt的1-二十八烷醇，7-11％wt的1-三十烷醇，3-6％wt的1-三十二烷醇。
本发明还提供上述任意一种方法制备得到的高级脂肪伯醇在制备治疗降血脂和/或降胆固醇药物中的应用。
在具体应用时，可以所述高级脂肪伯醇混合物为主要活性成分，将其制备成药物组合物。或者加入药学上可接受的载体和/或辅料，将其制备成本领域常用的制剂，如片剂、胶囊剂、颗粒剂、丸剂、注射剂等。其中，所述载体、辅料为本领域技术人员所知晓，本发明对此不做进一步限定。
本发明首先用有机溶剂将蔗蜡溶解，然后在相转移催化剂的作用下发生皂化反应生成高级脂肪伯醇混合物，与现有的采用熔融法溶解蔗蜡，不使用相转移催化剂相比，具有皂化反应温度低，反应时间短，收率高的优势。反应温度的降低，反应时间的缩短，能够节约能源，降低企业成本。本发明经过皂化和后处理两步反应即可得到产物，工艺方法简单，操作方便，有利于工业化生产。
在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可以相互组合，即得本发明各较佳实施例。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。本发明涉及的原料或试剂均可市购获得，涉及的操作均为本领域常规技术手段。
实施例1
一种以蔗蜡制备高级脂肪伯醇混合物的方法，称取100Kg蔗蜡溶于300L二氯甲烷中加入到反应罐中，将20Kg氢氧化钠溶于30Kg水中，将9Kg聚乙二醇600溶于氢氧化钠溶液中，一起加入到反应罐中，控制搅拌速度为180转/分，于40℃回流反应100min。皂化反应结束后，放出反应液，使用120L蒸馏水分三次洗涤有机相，静置分层，取下层有机层。向有机层中加入3Kg活性炭回流脱色40min，趁热过滤，回收溶剂，得到粗品34.9Kg。用95％乙醇170.5L在加热温度为70℃的条件下溶解粗品，待全部溶解后，停止加热，冷却至室温，静置析晶，干燥得到高级脂肪伯醇混合物31.4Kg，收率为31.4％。
实施例2
一种以蔗蜡制备高级脂肪伯醇混合物的方法，称取100Kg蔗蜡溶于300L正丁醇中加入到反应罐中，将22Kg氢氧化钾溶于22Kg水中，将6.3Kg聚乙二醇800溶于氢氧化钠溶液中，一起加入到反应罐中，控制搅拌速度为180转/分，于80℃反应100min。皂化反应结束后，放出反应液，使用120L蒸馏水分三次洗涤有机相，静置分层，取下层有机层。向有机层中加入3Kg活性炭回流脱色40min，趁热过滤，回收溶剂，得到粗品32.7Kg。用95％乙醇157L在加热温度为70℃的条件下溶解粗品，待全部溶解后，停止加热，冷却至室温，静置析晶，干燥得到高级脂肪伯醇混合物29.9Kg，收率为29.9％。
实施例3
一种以蔗蜡制备高级脂肪伯醇混合物的方法，称取100Kg蔗蜡溶于400L乙醇中加入到反应罐中，将16Kg氢氧化钠、4.8Kg聚乙二醇400一起加入到反应罐中，搅拌速度为180转/分，79℃回流100min。皂化反应结束后，放出反应液，用1mol/l的盐酸调节Ph至中性，向其中加入3.5Kg活性炭回流脱色40min，趁热过滤，回收溶剂至原体积的1/4，静置析晶得到粗品33.1Kg。用95％乙醇165.5L在加热温度为70℃的条件下溶解粗品，待全部溶解后，停止加热，冷却至室温，静置析晶，干燥得到高级脂肪伯醇混合物30.1Kg，收率为30.1％。
实施例4
一种以蔗蜡制备高级脂肪伯醇混合物的方法，称取100Kg蔗蜡溶于300L二氯甲烷中加入到反应罐中，将20Kg氢氧化钾溶于20Kg水中，和7.14Kg聚乙二醇1000一起加入到反应罐中，搅拌速度为220转/分，40℃回流100min。皂化反应结束后，放出反应液，趁热过滤，使用150L蒸馏水分三次洗涤有机相。分离出有机相，向其中加入2.5Kg活性炭回流脱色40min，趁热过滤，回收溶剂，得到粗品31.5Kg。用无水乙醇148L在加热温度为70℃的条件下溶解粗品，待全部溶解后，停止加热，冷却至室温，静置析晶，干燥得到高级脂肪伯醇混合物27.8Kg，收率为27.8％。
实施例5
一种以蔗蜡制备高级脂肪伯醇混合物的方法，称取100Kg精制蔗蜡溶于300L二氯甲烷中加入到反应罐中，将20Kg氢氧化钠溶于10Kg水中，将2.5Kg聚乙二醇600溶于氢氧化钠溶液中，一起加入到反应罐中，控制搅拌速度为180转/分，于40℃回流反应100min。皂化反应结束后，放出反应液，使用120L蒸馏水分三次洗涤有机相，静置分层，取下层有机层。向有机层中加入3Kg活性炭回流脱色40min，趁热过滤，回收溶剂，得到粗品55.4Kg。用95％乙醇170.5L在加热温度为70℃的条件下溶解粗品，待全部溶解后，停止加热，冷却至室温，静置析晶，干燥得到高级脂肪伯醇混合物51.6Kg，收率为51.6％。
对比例1
称取100Kg蔗蜡加入到反应罐中，于110-115℃熔解，将20Kg氢氧化钠溶于200L水中，加入到反应罐中，搅拌速度为180转/分，100℃回流3h。皂化反应结束后，放出反应液，冷却至室温，加入300L氯仿分三次每次100L萃取多廿醇，合并有机相，向其中加入3Kg活性炭回流脱色40min，趁热过滤，回收溶剂，得到粗品24.9Kg。用95％乙醇124.5L在加热温度为70℃的条件下溶解粗品，待全部溶解后，停止加热，冷却至室温，静置析晶，干燥得到高级脂肪伯醇混合物21.4Kg，收率为21.4％。
对比例2
一种以蔗蜡制备高级脂肪伯醇混合物的方法，称取100Kg蔗蜡溶于300L二氯甲烷中加入到反应罐中，将20Kg氢氧化钠溶于30Kg水中，将9Kg聚乙二醇4000溶于氢氧化钠溶液中，一起加入到反应罐中，控制搅拌速度为180转/分，于40℃回流反应100min。皂化反应结束后，放出反应液，使用120L蒸馏水分三次洗涤有机相，静置分层，取下层有机层。向有机层中加入3Kg活性炭回流脱色40min，趁热过滤，回收溶剂，得到粗品25.5Kg。用95％乙醇122.4L在加热温度为70℃的条件下溶解粗品，待全部溶解后，停止加热，冷却至室温，静置析晶，干燥得到高级脂肪伯醇混合物22.1Kg，收率为22.1％。
对比例3
一种以蔗蜡制倍高级脂肪伯醇混合物的方法，称取100Kg蔗蜡溶于300L二氯甲烷中加入到反应罐中，将20Kg氢氧化钠溶于30Kg水中，将9Kg聚乙二醇10000溶于氢氧化钠溶液中，一起加入到反应罐中，控制搅拌速度为180转/分，于40℃回流反应100min。皂化反应结束后，放出反应液，使用120L蒸馏水分三次洗涤有机相，静置分层，取下层有机层。向有机层中加入3Kg活性炭回流脱色40min，趁热过滤，回收溶剂，得到粗品24.3Kg。用95％乙醇116.6L在加热温度为70℃的条件下溶解粗品，待全部溶解后，停止加热，冷却至室温，静置析晶，干燥得到高级脂肪伯醇混合物20.9Kg，收率为20.9％。
对比例4
一种以蔗蜡制倍高级脂肪伯醇混合物的方法，称取100Kg蔗蜡溶于300L二氯甲烷中加入到反应罐中，将20Kg氢氧化钠溶于30Kg水中，将9Kg18冠6溶于氢氧化钠溶液中，一起加入到反应罐中，控制搅拌速度为180转/分，于40℃回流反应100min。皂化反应结束后，放出反应液，使用120L蒸馏水分三次洗涤有机相，静置分层，取下层有机层。向有机层中加入3Kg活性炭回流脱色40min，趁热过滤，回收溶剂，得到粗品34.1Kg。用95％乙醇170.5L在加热温度为70℃的条件下溶解粗品，待全部溶解后，停止加热，冷却至室温，静置析晶，干燥得到高级脂肪伯醇混合物30.9Kg，收率为30.9％。
对比例5
一种以蔗蜡制备高级脂肪伯醇混合物的方法，称取100Kg蔗蜡溶于300L二氯甲烷中加入到反应罐中，将5Kg氢氧化钠溶于30Kg水中，将750g聚乙二醇600溶于氢氧化钠溶液中，一起加入到反应罐中，控制搅拌速度为180转/分，于40℃回流反应100min。皂化反应结束后，放出反应液，使用120L蒸馏水分三次洗涤有机相，静置分层，取下层有机层。向有机层中加入3Kg活性炭回流脱色40min，趁热过滤，回收溶剂，得到粗品7.96Kg。用95％乙醇38.2L在加热温度为70℃的条件下溶解粗品，待全部溶解后，停止加热，冷却至室温，静置析晶，干燥得到高级脂肪伯醇混合物7.53Kg，收率为7.53％。
采用气相色谱法和如下计算公式测定实施例1-5，对比例1-5产物中各组分的含量，结果如表1所示：
色谱条件：色谱柱：InertCap 5MS/NP(30m×0.25mm,0.25μm)；检测器：氢火焰离子化检测器；检测器温度280℃；进样口温度：250℃；柱箱升温程序：柱温箱起始温度为60℃保持1min后以8℃每分钟升温至280℃，保持10min；载气：氦气；流速：3mL/min；进样量1μL。
各醇含量的定量分析
准确称取25mg的1-二十八烷醇标准样品于50mL容量瓶中，加入少量氯仿，放置温水内，超声波下溶解，约10min，冷却至室温，定容。分别吸取1mL、2mL、3mL、4mL、5mL、6mL于10mL容量瓶中，加入氯仿定容，分别吸取1μl进样检测，以1-二十八烷醇的质量为横坐标，以色谱峰面积为纵坐标制备标准曲线。
其他各醇含量的定量分析方法与1-二十八烷醇的定量分析方法相同。
a.多廿烷醇收率(％)＝[(多廿醇重量×总醇含量)/蔗蜡重量]×100；
b.总醇含量(％)＝各醇含量的总和
c.各醇含量的检测方法
表1实施例1-5，对比例1-5实验结果
从上述结果可以看出，采用本发明的方法能够高收率地得到高级脂肪伯醇混合物，以粗蔗蜡为原料时，收率为27.8％-31.4％之间，以精制蔗蜡为原料时，收率为51.6％，高于其他对比例的收率。虽然对比例4的收率为30.9％，但冠醚价格昂贵，毒性较大，不适宜于工业化生产。
效果试验
高脂饲料：普通饲料83％，猪油10％，鸡蛋黄5％，胆固醇1.6％，丙基硫氧嘧啶0.2％，胆酸盐0.2％。
灌胃溶液：将多廿醇、洛伐他汀按实验要求用2％羧甲基纤维素钠配制成相应浓度的混悬液。
选取Wistar纯种大鼠，90只，雌雄各半，清洁级，体重160～180g。实验前将此90只Wistar纯种大鼠在标准实验环境下喂饲基础饲料，禁食12h后眼眶静脉采血，制备血清，测定各组大鼠血清的TC(总胆固醇)、LDL-C(低密度脂蛋白胆固醇)、HDL-C(高密度脂蛋白胆固醇)、TG(甘油三酯)。将Wistar纯种大鼠随机分成2组，空白对照组(15只)，高脂模型组(75只)。空白对照组喂饲基础饲料喂饲4周，高脂模型组，用高脂饲料喂饲4周，开始建立大鼠饮食性高脂血症模型，禁食12h后眼眶静脉采血分别测定两组大鼠的血清的TC(总胆固醇)、LDL-C(低密度脂蛋白胆固醇)、HDL-C(高密度脂蛋白胆固醇)、TG(甘油三酯)。
第5-12周，将高脂模型组(75只)随机分为5组，每组15只，一组为多廿醇A组(采用实施例1制备得到的产物)，一组为多廿醇B组(采用实施例2制备得到的产物)，一组为多廿醇C组(采用实施例5制备得到的产物)，一组为洛伐他丁组，一组为多廿烷醇片组，5组在喂饲基础饲料的同时，添加按大鼠体重相应的药物，并每周称量一次体重，以方便给药，给药方式为灌胃，药量为每日每Kg体重多廿醇6mg，洛伐他丁组每日每Kg体重6mg，多廿烷醇片组药量为每日每Kg体重6mg。第12周结束后，禁食12h眼眶静脉采血测定大鼠的血清的TC(总胆固醇)、LDL-C(低密度脂蛋白胆固醇)、HDL-C(高密度脂蛋白胆固醇)、TG(甘油三酯)，结果如表2所示：
表2动物实验结果对比
TC：总胆固醇；LDL-C：低密度脂蛋白胆固醇；HDL-C：高密度脂蛋白胆固醇；TG：甘油三酯。
各项指标数据均以mmol/l表示，表示多廿醇A组，多廿醇B组，多廿醇C组，洛伐他汀组，多廿烷醇片组的各组数据与高脂模型组比较有显著差异性(P<0.05)，高脂模型与空白对照组比较有显著差异性(P<0.05)。
从表2的结果可以看出：本发明所得高级脂肪醇在降低总胆固醇、低密度脂蛋白胆固醇和甘油方面优于洛伐他汀，高密度脂蛋白胆固醇有显著升高，而洛伐他汀升高高密度脂蛋白胆固醇的效果并不明显。而与市售药物多廿烷醇片在降低总胆固醇、低密度脂蛋白胆固醇和甘油方面，以及升高高密度脂蛋白胆固醇具有相近的效果。
虽然，上文中已经用一般性说明、具体实施方式及试验，对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。