专利名称：从马铃薯叶、烟叶和/或烟杆中提取高纯化茄尼醇的方法
技术领域：
本发明涉及一种从马铃薯叶、烟叶和/或烟杆中提取高纯化茄尼 醇的方法。
背景技术：
茄尼醇Solanesol是一种多聚异戊二烯醇，分子式为C H7,0结 构简式为H[CH2C(CH:,)CHCH2]aOH，相对分子量631，纯品为白色蜡状 固体，熔点41。C 。弱极性，易溶于有机溶剂。茄尼醇是长链脂肪醇， 结构中含有多个非共轭双键，具有非常强烈的吸收自由基的性能，主 要存在于烟叶、烟杆、马铃薯叶中。茄尼醇是一种重要的医药中间体， 可用作合成维生素K2及辅酶Q,。的原料，还可作为某些抗过敏药、抗 溃疡药、降血脂药或抗癌药物的合成原料，其本身也是具有医疗效 果的物质。辅酶Q,。在医药、保健和化妆品领域中应用十分广泛，如 在医药领域中用于治疗心脑血管疾病、病毒性肝炎、十二指肠溃疡和 癌症病人减轻化疗副作用等；在保健品领域，辅酶Q,。被用于预防多 种疾病和减缓衰老等，是欧美日等国非常流行的一种保健品；在化妆 品领域，辅酶Qi。被用于却斑除皱、防止肌肤老化等方面，是高档化 妆品的原料，如欧莱雅、妮维雅等品牌的化妆品中有很多品种都含有 辅酶Q,。。此外，辅酶Qu,近年还被发现更多的适用症，如治疗老年 痴呆、先天障碍性贫血等，因此茄尼醇作为一种医药中间体具有很大 的经济应用开发价值。
茄尼醇可以通过人工合成和从天然产物中提取精制两种方法制取。
由于茄尼醇是多聚异戊二烯醇，通过聚合合成的方法很难将反应 停止在九聚体阶段，而且，单体中具有多个不饱和键，聚合的立体规 整性也是合成茄尼醇的技术必须面临的巨大挑战。茄尼醇是以两种方 式存在于烟草、烟杆或土豆叶等天然产物中的， 一种是游离态的茄尼 醇， 一种是结合态的茄尼醇。结合态的茄尼醇含量占茄尼醇的总量的 40 60%，将结合态的茄尼醇转化为游离态的茄尼醇的通用方法是在其 醇溶液中加碱皂化；由于茄尼醇含有多个非共轭双键，其化学性质不 稳定，容易在强碱条件下发生氧化反应，从而降低茄尼醇的收率，对
此，目前常用的办法是加入弱碱、惰性气体保护或加入抗氧化剂，上 述方法在一定程度上解决了皂化时的氧化的问题，却也存在如下问 题弱碱皂化，反应速度太，周期长，需要相对高的温度；惰性气体 保护使反应基本处于密封体系，容易造成压力积累，设备要求严格， 而且运行成本很高；抗氧化剂必须先于茄尼醇被氧化，消耗反应体系 中的氧，防止茄尼醇被氧化，而这又给茄尼醇和抗氧化剂的分离带来 了难题，合适的皂化工艺是提高茄尼醇收率降低成本的瓶颈所在。
只有含量在90%以上的茄尼醇才可用来生产辅酶Qw等药物，也
只有98%以上的茄尼醇才符合精品的出口要求，茄尼醇的提纯与精
制成了产业发展的技术壁垒和瓶颈所在。在茄尼醇浸膏中，存在大量 的非极性蜡状物质，它们和茄尼醇的性质相近，给茄尼醇的分离和提 纯带来很大的挑战。
茄尼醇的提纯工艺主要有柱层析法、分子蒸馏法、超临界法和溶 剂结晶法。柱层析法普遍存在溶剂耗用量大，工艺条件波动较大，生 产周期长，批量小，难于产业化等缺点。超临界法及分子蒸馏技术对 茄尼醇的分离提纯效果有限，同时，它们设备和操作成本相对较高， 难于产业化。
溶剂结晶法是提纯精制茄尼醇行之有效的方法，发明专利
CN1762940A采用醇碱皂化，活性炭除杂，醇碱液低温结晶，甲醇-丙 酮混合溶剂结晶，乙腈重结晶。由于茄尼醇极性很弱，很容易吸附在 活性炭上，所以，在除杂的过程中会损失大量茄尼醇，从而降低茄尼 醇的收率(77°/。左右)，而且这种方法除杂效果有限，没有进行针对 性的除蜡步骤，产品的茄尼醇含量较低(92%)。发明专利CN1821196 采用醇碱皂化、丙酮结晶、异丙醇重结晶的方法使茄尼醇的含量达到 95%以上，收率85%。 CN1534008A采用了皂化，水洗，正己烷结晶， 乙腈重结晶，获得含量95%以上的茄尼醇，得率0.4%。上述方法都普 遍缺少行之有效的除蜡程序，结晶和重结晶得到的产品中，仍会残留 一定量的蜡质，而且，由于皂化过程中茄尼醇的氧化副反应，使得总 体收率偏低。
发明内容
本发明的目的是提供一种收率高、纯度高的从马铃薯叶、烟叶 和/或烟杆中提取高纯化茄尼醇的方法。
本发明是以烟叶、烟杆或马铃薯叶为原料，通过提取、相转移催
化皂化、除蜡、结晶和重结晶等工艺，得到纯度在98%以上的茄尼醇 产品，并大大提高其茄尼醇的收率。
相转移催化反应是最近兴起的一种具反应与分离为一体的、绿色 环保的技术，其本质是一种水溶性的反应物质和一种油溶性的反应物 质分别溶解在水油两相体系中，在相转移催化剂的存在下，进行化学 反应。因为有相转移催化剂的存在，相转移催化反应可以保证反应速 度，不需要特殊高的温度和特殊的设备、设施，又由于茄尼醇和绝大 部分碱不在同一相中，碱催化氧化茄尼醇的副反应很少，加入的相转 移催化剂绝大部分存在于水相，不会增加茄尼醇的分离提纯难度。本 发明就是利用相转移催化反应的这些特点，加碱皂化茄尼醇浸膏，即 可保证反应周期不是太长，又可以最大限度的减少碱催化氧化茄尼醇 副反应的发生，而且碱水体系可以重复利用，不需要加酸中和除盐等 过程，使得工艺收率高，成本低，排污少。
在茄尼醇的提纯和精制过程中，采用醇-丙酮体系除蜡、甲醇或
乙腈结晶、重结晶的工艺，可以使茄尼醇的纯度达到98%以上，整个 工艺过程不存在柱层析膜分离等高成本的技术和设备，工艺简单，产 品收率高达92%以上，易于实现工业化。
本发明具体操作步骤如下
(1) 浸提将粉碎好的马铃薯叶或烟叶、烟杆原料，在提取温
度为30—9(TC用提取溶剂完全提取其中的茄尼醇，固液分离，提取 液合并蒸干，得茄尼醇浸膏；
(2) 皂化茄尼醇浸膏在有机溶剂-碱水-相转移催化剂体系中， 充分搅拌，控制温度在30—9(TC条件下进行相转移催化皂化反应， 待反应完全后，静置到分层，水相和有机相分离，有机相蒸干，得到 皂化后茄尼醇浸膏；
(3) 除蜡皂化后茄尼醇浸膏于50-75'C在醇-丙酮混合溶剂中 完全溶解，配成浸膏在醇-丙酮混合溶剂中的饱和溶液，静置，冷却 至室温，过滤；滤液重复静置、过滤操作，直至没有白色固体物析 出，滤液合并，蒸干，得到除蜡后茄尼醇浸膏；
(4) 结晶和重结晶除蜡后茄尼醇浸膏溶于回流中的甲醇或乙 腈中，配成浸膏的饱和溶液，冷冻结晶，过滤得到固体结晶；再将 固体结晶重复结晶一次，得到白色固体，干燥后，得到茄尼醇。
如步骤(1)所述的原料为粉碎好的马铃薯叶或粉碎好的烟叶、
粉碎好的烟杆中的任意一种，也可以是其中两种或三种的混合物。
如步骤(1)所述的提取溶剂为乙醇、氯仿、乙酸乙酯、石油醚、
正己烷或丙酮等。 '
如步骤(2)所述的有机溶剂为石油醚、环己垸、正己垸或芳香
烃类溶剂，芳香烃类为苯、甲苯等；所述的碱为氢氧化钠、氢氧化钾、
碳酸钠或碳酸氢钠等；所述的相转移催化剂为苄基三甲基氯化铵、四
甲基氯化铵、四丙基溴化铵或四丁基溴化铵等。
如步骤(2)所述的有机溶剂-碱水-相转移催化剂体系中水和有
机溶剂的体积比为5: 1 — 1: 4，相转移催化剂和碱的质量比为0.5
_5: 100，碱和浸膏的质量比为l一50: 100，浸膏和有机溶剂的比
为lg: 20ml —120ml。
如步骤(3)所述的醇-丙酮混合溶剂，醇-丙酮混合溶剂中醇和
丙酮的体积比为l: 5 — 10: 1，醇为甲醇或乙醇。
如步骤(4)所述的冷冻结晶的结晶温度为-18 — (TC，结晶时 间为12—48小时。
本发明制备方法生产的茄尼醇收率在92%以上、纯度在98%以上。 本发明具有如下特点
1、 皂化工艺采用相转移催化反应，反应条件温和，在保证反应速 度的前提下，副反应少，茄尼醇收率高(92%以上)，工艺简单， 运行成本低。
2、 皂化采用的碱-水相可以重复利用，不需要经过加酸中和、除盐 等过程，成本较低，减少废水排放。
3、 不需要柱层析、膜过滤等高成本技术，纯度可以达到98%以上的 含量，生产周期短，批量大，便于产业化。.
具体实施方式
实施例1
取20g粉碎好的干燥烟叶，用乙酸乙酯5(TC反复浸提直到乙 酸乙酯相中检测不到茄尼醇为止，提取液合并蒸干，得浸膏2g; 加入100ml环己烷，100ml水，0.02g氢氧化钠，O.OOlg四甲基 氯化铵，充分搅拌，5(TC水浴加热，直到有机相检测不到结合态 茄尼醇为止，分离并蒸干环己垸相，加入体积比为1: 5的乙醇-丙酮混合溶液于5(TC配成饱和的体系，回流10min，室温静置 30分钟，过滤，滤液再静置，过滤，重复静置、过滤等操作，直
到滤液中没有白色物质生成为止，蒸干滤液，得到除蜡后茄尼醇 粗品，甲醇在回流状态溶解除蜡后的茄尼醇粗品，配成饱和溶液， 在0。C结晶48小时，过滤得到的固体再用乙腈重结晶，干燥后得
到98. 9%的茄尼醇，总收率为94%。 实施例2
取30g粉碎好的干燥马铃薯叶，用乙醇3(TC渗漉提取茄尼醇 直至完全，提取液蒸干，得浸膏5g;加入100ml正己烷，25ml水， 0. 15g氢氧化钾，0.003g苄基三甲基氯化铵，充分搅拌，4(TC水 浴加热，直到有机相检测不到结合态茄尼醇为止，分离并蒸干正 己'烷相，加入体积比为l: 2的甲醇-丙酮混合溶液于55匸配成饱 和的体系，回流10min，室温静置30分钟，过滤，滤液再静置， 过滤，重复静置、过滤操作，直到滤液中没有白色物质生成为止， 蒸干滤液，得到除蜡后茄尼醇粗品，乙腈在回流状态溶解除蜡后 的茄尼醇粗品，配成饱和溶液，在-l(TC结晶24小时，过滤得到 的固体再用乙腈重结晶，干燥后得到98.7%的茄尼醇，总收率为 92%。 实施例3
取30g粉碎好的干燥烟杆，用乙醇6(TC反复超声提取茄尼醇 直至完全，提取液蒸干，得浸膏1.0g;加入30ml苯，150ml水， 0.2g碳酸钠，O.OOlg四甲基氯化铵，充分搅拌，6(TC水浴加热， 直到有机相检测不到结合态茄尼醇为止，分离并蒸干苯相，加入 体积比为h 1的乙醇-丙酮混合溶液于60。C配成饱和体系，回 流10min，室温静置30分钟，过滤，滤液再静置，过滤，重复静 置、过滤操作，直到滤液中没有白色物质生成为止，蒸干滤液， 得到除蜡后茄尼醇粗品，甲醇在回流状态溶解除蜡后的茄尼醇粗 品，配成饱和溶液，在-l(TC结晶24小时，过滤得到的固体再用 甲醇重结晶，干燥后得到98.0%的茄尼醇，总收率为95%。 实施例4
取20g粉碎好的干燥烟叶和马铃薯叶的混合物(1: 1， w/w)， 用氯仿4(TC反复浸提茄尼醇直至完全，提取液蒸干，得浸膏1. Og; 加入120ml甲苯，50ml水，0.08g碳酸氢钠，0. 0004g四丙基溴 化铵，充分搅拌，8(TC水浴加热，直到有机相检测不到结合态茄 尼醇为止，分离并蒸千甲苯相，加入体积比为2: 1的甲醇-丙酮 混合溶液于62X:配成饱和体系，回流10min，室温静置30分钟， 过滤，滤液再静置，过滤，重复静置、过滤等操作，直到滤液中 没有白色物质生成为止，蒸干滤液，得到除蜡后茄尼醇粗品，乙 腈在回流状态溶解除蜡后的茄尼醇粗品，配成饱和溶液，在0°C 结晶48小时，过滤得到的固体再用甲醇重结晶，干燥后得到99. 1% 的茄尼醇，总收率为9樣。
、 取20g粉碎好的干燥烟叶和烟杆的混合物(5: 1， w/w)，用 正己烷5(TC反复超声提取茄尼醇直至完全，提取液浓縮至150ml， 加入50ml水，0. 15g碳酸氢钠，0. 007g四丁基溴化铵，充分搅拌， 3(TC水浴加热，直到有机相检测不到结合态茄尼醇为止，分离并 蒸干正己烷相，加入体积比为3: 1的乙醇-丙酮混合溶液于7(TC 配成饱和体系，回流10min，室温静置30分钟，过滤，滤液再 静置，过滤，重复静置、过滤等操作，直到滤液中没有白色物质 生成为止，蒸干滤液，得到除蜡后茄尼醇粗品，甲醇在回流状态 溶解除蜡后的茄尼醇粗品，配成饱和溶液，在-18'C结晶24小时， 过滤得到的固体再用乙腈重结晶，干燥后得到99.6%的茄尼醇， 总收率为94%。 实施例6
取30g粉碎好的干燥马铃薯叶和烟杆的混合物(3: 1， w/w)， 用石油醚索氏提取8(TC提取茄尼醇直至完全，提取液浓縮至 100ml，加入100ml水，0. lg碳酸钠，0. 005g四丙基溴化铵，充 分搅拌，7(TC水浴加热，直到有机相检测不到结合态茄尼醇为止， 分离并蒸干石油醚相，加入体积比为4: 1的甲醇-丙酮混合溶液 于65。C配成饱和体系，回流10min，室温静置30分钟，过滤， 滤濟再静置，过滤，重复静置、过滤操作，直到滤液中没有白色 物质生成为止，蒸干滤液，得到除蜡后茄尼醇粗品，甲醇在回流 状态溶解除蜡后的茄尼醇粗品，配成饱和溶液，在-18i:结晶24 小时，过滤得到的固体再用甲醇重结晶，干燥后得到99.3%的茄 尼醇，总收率为98%。 实施例7
取30g粉碎好的干燥烟杆和烟叶的混合物(5: 1， w/w)，用 石油醚索氏提取(90°C)茄尼醇直至完全，提取液浓缩至80m， 1
加入160ml水，0. 2g碳酸氢钠，0. 008g四丁基溴化铵，充分搅拌， 9(TC水浴加热，直到有机相检测不到结合态茄尼醇为止，分离并 蒸干石油醚相，加入体积比为5: 1的乙醇-丙酮混合溶液于75°C 配成饱和体系，回流10min，室温静置30分钟，过滤，滤液再 静置，过滤，重复静置、过滤等操作，直到滤液中没有白色物质 生成为止，蒸干滤液，得到除蜡后茄尼醇粗品，乙腈在回流状态 溶解除蜡后的茄尼醇粗品，配成饱和溶液，在-1(TC结晶24小时， 过滤得到的固体再用乙腈重结晶，干燥后得到98.3%的茄尼醇， 总收率为97%。
实施例8
取20g粉碎好的干燥烟叶、马铃薯叶和烟杆的混合物(4: 1: 1， w/w/w)，用丙酮3CTC渗漉提取茄尼醇直至完全，提取液蒸干， 得浸膏2g;加入100ml环己垸，300ml水，lg碳酸钠，0. OOlg苄 基三甲基氯化铵，充分搅拌，5(TC水浴加热，直到有机相检测不 到结合态茄尼醇为止，分离并蒸干环己烷相，加入体积比为2: 3 的甲醇-丙酮混合溶液于6(TC配成饱和体系，回流10min，室温 静置30分钟，过滤，滤液再静置，过滤，重复静置、过滤等操作， 直到滤液中没有白色物质生成为止，蒸干滤液，得到除蜡后茄尼 醇粗品，甲醇在回流状态溶解除蜡后的茄尼醇粗品，配成饱和溶 液，在-18'C结晶24小时，过滤得到的固体再用乙腈重结晶，干 燥后得到98.2%的茄尼醇，总收率为99%。
权利要求
1、一种从马铃薯叶、烟叶和/或烟杆中提取高纯化茄尼醇的方法，其特征在于包括如下步骤(1)浸提将粉碎好的马铃薯叶或烟叶、烟杆原料，在提取温度为30-90℃用提取溶剂完全提取其中的茄尼醇，固液分离，提取液合并蒸干，得茄尼醇浸膏；(2)皂化茄尼醇浸膏在有机溶剂-碱水-相转移催化剂体系中，充分搅拌，控制温度在30-90℃条件下进行相转移催化皂化反应，待反应完全后，静置到分层，水相和有机相分离，有机相蒸干，得到皂化后茄尼醇浸膏；(3)除蜡皂化后茄尼醇浸膏于50-75℃在醇-丙酮混合溶剂中完全溶解，配成浸膏在醇-丙酮混合溶剂中的饱和溶液，静置，冷却，过滤；滤液重复静置、过滤操作，直至没有白色固体物析出，滤液合并，蒸干，得到除蜡后茄尼醇浸膏；(4)结晶和重结晶除蜡后茄尼醇浸膏溶于回流中的甲醇或乙腈中，配成浸膏的饱和溶液，冷冻结晶，过滤得到固体结晶；再将固体结晶重复结晶一次，得到白色固体，干燥后，得到茄尼醇。
2、 如权利要求1所述的一种从马铃薯叶、烟叶和/或烟杆中提取高纯 化茄尼醇的方法，其特征在于步骤(1)所述的原料为粉碎好的马铃 薯叶、烟叶或烟杆中的任意一种或几种。
3、 如权利要求1所述的一种从马铃薯叶、烟叶和/或烟杆中提取高纯 化茄尼醇的方法，其特征在于所述的提取溶剂为乙醇、氯仿、乙酸乙 酯、石油醚、正己烷或丙酮。
4、 如权利要求1所述的一种从马铃薯叶、烟叶和/或烟杆中提取高纯 化茄尼醇的方法，其特征在于所述的有机溶剂为石油醚、环己烷、正 己烷或芳香烃类溶剂，芳香烃类为或甲苯。
5、 如权利要求1所述的一种从马铃薯叶、烟叶和/或烟杆中提取高纯 化茄尼醇的方法，其特征在于所述的碱为氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸 钠或碳酸氢钠。
6、 如权利要求l所述的一种从马铃薯叶、烟叶和/或烟杆中提取高纯 —化茄尼醇的方法，其特征在于所述的相转移催化剂为苄基三甲基氯化 铵、四甲基氯化铵、四丙基溴化铵或四丁基溴化铵。
7、 如权利要求l所述的一种从马铃薯叶、烟叶和/或烟杆中提取高纯 化茄尼醇的方法，其特征在于所述的有机溶剂-碱水-相转移催化剂体 系中水和有机溶剂的体积比为5: 4，相转移催化剂和碱的质 量比为0.5 — 5: 100，碱和浸膏的质量比为l一50: 100，浸膏和有机溶剂的比为lg: 20ml — 120ml。
8、 如权利要求l所述的一种从马铃薯叶、烟叶和/或烟杆中提取高纯 化茄尼醇的方法，其特征在于所述的醇-丙酮混合溶剂中醇和丙酮的体积比为1: 5 — 10: 1。
9、 如权利要求8所述的一种从马铃薯叶、烟叶和/或烟杆中提取高纯化茄尼醇的方法，其特征在于所述的醇为甲醇或乙醇。
10、 如权利要求1所述的一种从马铃薯叶、烟叶和/或烟杆中提取高 纯化茄尼醇的方法，其特征在于所述的冷冻结晶是指结晶温度为-18 一0。C，结晶时间为12—48小时。
全文摘要
一种从马铃薯叶、烟叶和/或烟杆中提取高纯化茄尼醇的方法是将原料用提取溶剂提取其中的茄尼醇，固液分离得茄尼醇浸膏；茄尼醇浸膏在有机溶剂-碱水-相转移催化剂体系中，进行相转移催化皂化反应，得到皂化后茄尼醇浸膏于50-75℃在醇-丙酮混合溶剂中完全溶解，静置，冷却，过滤；滤液蒸干，得到除蜡后茄尼醇浸膏溶于回流中的甲醇或乙腈中，冷冻结晶，得到白色固体，干燥后，得到茄尼醇。本发明具有反应条件温和，工艺简单、生产周期短，批量大，茄尼醇收率和纯度高，便于产业化的。
文档编号C07C33/02GK101182284SQ20071018546
公开日2008年5月21日 申请日期2007年12月21日 优先权日2007年12月21日
发明者侯相林, 李英华, 邓天昇 申请人:中国科学院山西煤炭化学研究所