一种使用植物甾醇制备骨化二醇的工艺及其应用的制作方法

本发明属于化学产品制备及其应用领域，具体涉及一种使用植物甾醇作为原料制备骨化二醇的工艺及其在动物饲料、药品中的应用。

背景技术：

1、骨化二醇（calcifediol）又名25-羟基维生素d3。维生素d3进入人或动物机体内后，必须先经肝脏转化为25-羟基维生素d3，然后经肾脏代谢后转化为1α,25-羟基维生素d3，才能激化小肠的钙、磷转运系统，促进钙、磷的吸收和沉积。就是说，骨化二醇是维生素d3的活性代谢物，不需要经过肝脏的代谢，比维生素d3具有更强的生理活性，因此骨化二醇还被称为活性维生素d3。

2、现有技术中，已经存在一些骨化二醇的生产制备工艺，例如：以羊毛脂中获得的复合胆固醇为原料，从中分离出甾体化合物，并进一步得到25-羟基胆固醇，再由25-羟基胆固醇合成得到骨化二醇。又例如：通过生物发酵方法得到5,7,24-三烯胆固醇，然后通过环氧化、还原工艺等化学合成法获得骨化二醇的前体25-羟基-7-去氢胆固醇，进一步通过光化反应得到骨化二醇。又例如：以麦角固醇或者维生素d2为原料，通过多步骤的线性合成制备骨化二醇。又例如：中国专利cn103898004a公开了已维生素d3为原料，通过假诺卡氏菌发酵生产骨化二醇的方法。还可以通过化学合成方法分别合成骨化二醇中的a环和cd环，再经horner-wadsworth-emmons反应合成骨化二醇。

3、上述已知的骨化二醇的制备方法中，有些方法是采用动物来源的原料，制备得到的产品存在动物病毒等生物安全风险，原料来源受限并且价格较高。生物发酵法存在制备产率低、分离困难、发酵中的污染等问题。从合成纯粹的化学合成方法步骤冗长，效率低下，并不适合大规模生产等。

4、美国专利us20220204547a1公开了以豆甾醇为起始原料通过数十步合成反应制备得到25-羟基胆固醇，在经过数步化学反应制备得到骨化二醇。该专利中记载的骨化二醇合成工艺可以采用植物来源广泛的豆甾醇为起始原料，但是其化学反应步骤特别复杂冗长，其在工业中大规模生产利用的可能性较小。

5、骨化二醇在食品、保健品、药品、饲料等领域有着广泛的应用。在药品领域，骨化二醇适用于骨质疏松症、佝偻病、骨软化等代谢性骨病的治疗，是目前肝功能不全患者治疗骨质疏松症的主要有效药物，还可用于血液透析所致的低血钙症。在保健品领域，骨化二醇具有调节维生素d水平、促进小肠钙磷吸收、提高骨密度、预防骨质疏松等功效。骨化二醇在禽类、牲畜中作为药品、饲料添加剂等使用，具有促进骨骼发育、增强免疫力、增加产蛋率、改善生产性能等多方面的作用。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题包括：解决现有技术中骨化二醇原料来源受限、制备工艺复杂、价格高昂等缺陷，提供一种以植物甾醇为原料制备获得骨化二醇的高效制备合成方法。

2、本发明在于提供一种使用植物甾醇作为原料制备骨化二醇的工艺，包括如下步骤：

3、s01：酰化反应：以吡啶为溶剂和催化剂，将植物甾醇和过量的乙酸酐在25-60℃条件下，在反应釜中搅拌反应8-24h，生成产物中包括化合物2；

4、s02：溴代反应：将步骤s01获得的产物在环己烷溶剂中，加入n-溴代琥珀酰亚胺（nbs），冷凝回流反应1-3h，生成产物中包括化合物3；

5、s03：消除反应：在步骤s02的反应液中加入1-3当量的0.1m bu4nf/thf ，在25-45℃下反应10-24h ，生成产物中包括化合物4；

6、s04：脱乙酰基反应：在反应釜中，有机溶剂中，步骤s03获得产物在加入强碱试剂、20-40℃的条件下反应1.5-3h，生成产物包括化合物5；

7、s05：开环反应：将步骤s04的反应产物转移到紫外光催化反应釜中进行紫外光光照反应，在0.1%丁基羟基茴香醚（bha）存在下，温度保持在25-50℃反应3-6h；随后转移到冷凝回流反应釜中加热冷凝回流1-2h，生成产物包括化合物6；

8、s06：脱支链反应：随后将步骤s05的产物在连续搅拌塔式电反应器中，以5%-20%当量的乙酸钯为催化剂，加入乙酸钯同等当量的1,2-二苯亚磺酰基乙烷（cas号为6099-21-4）作为配体，在30-60℃下反应24-36h，生成产物包括化合物7即维生素d3，柱层析分离回收乙酸钯催化剂；

9、s07：羟基化反应：在连续搅拌塔式电反应器中，将步骤s06的反应产物加入1-2当量的过氧化氢以及0.5-1.5当量的乙酸，室温条件下反应1-3h，生成目标产物骨化二醇；

10、本发明所述的植物甾醇为β-谷甾醇、菜油甾醇中的至少一种，或者为包含β-谷甾醇、菜油甾醇中的至少一种的植物甾醇的混合物；

11、当植物甾醇为混合物时，所述的当量是以将植物甾醇混合物当作β-谷甾醇进行估算。

12、进一步地，步骤s07步骤之后还包括柱层析分离获得纯化的骨化二醇的步骤。

13、进一步地，步骤s01中的反应温度为40-50℃，优选为45℃，反应时间为13-18h，优选为15h；

14、进一步地，步骤s02中n-溴代琥珀酰亚胺（nbs）的用量为1-3当量，优选为2当量，反应时间为2h；

15、进一步地，步骤s03中的0.1m bu4nf/thf的用量为2当量，反应温度30℃，反应时间12h。

16、进一步地，步骤s04中的有机溶剂为二氯甲烷/甲醇的混合溶剂，强碱试剂为甲醇钠。

17、进一步地，步骤s05中紫外光波长为260-300nm，优选为280nm；紫外光光照反应温度25-40℃，优选为25℃；紫外光光照反应时间为4h。

18、进一步地，步骤s06中乙酸钯用量为10%当量，反应温度为45℃，反应时间为24h。

19、进一步地，步骤s07中的过氧化氢的用量为1.1-1.5当量，优选为1.2当量，乙酸的用量为1.1-1.5当量，优选为1.2当量。

20、具体地，本发明通过植物甾醇作为原料制备骨化二醇所涉及的化学反应如下所示：

21、

22、此外，本发明还提供了一种使用植物甾醇作为原料制备得到的骨化二醇在制备动物药品、饲料中的应用。

23、具体地，包括将制备获得的骨化二醇用于增强骨骼强度、增强免疫力、提高产蛋能力或者提高生产繁育性能的动物饲料、药品中。

24、具体地，所述的动物包括禽类、牲畜类，例如鸡、鸭、鹅、猪、牛羊、马等。

25、本发明所达到的有益效果包括：

26、（1）本发明首先实现了以植物甾醇（β-谷甾醇、菜油甾醇中的至少一种，或者为包含β-谷甾醇、菜油甾醇中的至少一种的植物甾醇的混合物）为原料制备获得骨化二醇，植物来源的植物甾醇原料安全且廉价易得，解决了现有技术中骨化二醇制备原料中动物来源原料的安全性风险、价格过高等问题。

27、（2）本发明的制备骨化二醇的工艺路线中，以含有β-谷甾醇和/或菜甾醇的混合植物甾醇为起始原料，还可以以单一的植物甾醇如β-谷甾醇或菜油甾醇为原料，其工艺步骤简洁，产率高，能够实现工业化的连续生产。

28、（3）本发明制备获得的骨化二醇活性高，能够应用于动物饲料、药品中，具有增强骨骼强度、增强免疫力、提高产蛋能力或者提高生产繁育性能等。