专利名称：水解天然糖苷类化合物制备苷元的方法
技术领域：
本发明涉及一种天然糖苷类化合物水解的绿色工艺，尤其涉及采用树脂型固体酸 为催化剂，以水作溶剂，催化在热水中有一定溶解度的糖苷水解为相应苷元的方法。
背景技术：
天然糖苷类化合物(芦丁、柚皮苷等所有黄酮苷、虎杖苷、甘草酸等)广泛存在于 自然界中，目前已有研究表明，其水解所得苷元拥有较苷类化合物更广泛的药理活性，以下 仅以黄酮苷和虎杖苷为例。黄酮类化合物具有广谱的药理活性和较低的毒性，其生理活性主要表现在抗氧化 性、抗肿瘤、对心血管系统的影响和免疫调节作用等方面[h]。大部分糖苷型的黄酮化合物 在人体内不能通过小肠壁进入到血液中，而是被肠内微生物通过杂环裂解的方式降解和代 谢，其中仅有小部分黄酮在结肠中益生菌(乳酸菌和双歧杆菌)分泌的水解酶的作用下，产 生苷元再重新吸收进入血液。因此，黄酮苷在动物体内的生物利用率远低于苷元型黄酮M。 研究表明，黄酮苷元清除人体氧自由基的生物活性明显优于黄酮糖苷，黄酮苷元的效价是 黄酮糖苷效价的7倍。水解大豆和葛根提取物、槐米提取物、黄芩苷、芦丁、橙皮苷、42. 4% 大豆苷等黄酮苷后，发现其抗氧化能力都有了不同程度的提高，其中芦丁、大豆苷水解后所 得苷元的抗氧化活性提高了 3倍[5]。虎杖苷存在于中药材虎杖中，其水解产物为白藜芦醇。目前已有研究证实白藜芦 醇具有良好的抗癌、降血脂以及抗炎等生物活性。Kshitij等研究了白藜芦醇对酪氨酸蛋白 激酶(PTK)的抑制作用，发现其具有较好的抑制活性，而当羟基被保护后抑制活性几乎消
失气因此，将天然糖苷类化合物水解为苷元型化合物是发挥其良好生理活性的关键步
马聚ο目前文献已报道天然产物糖苷类(以芦丁为例)的水解方法主要有以下几种质 子酸催化、酶催化、固定床固体酸催化以及固定床离子液体催化等，其中所涉及到的溶剂均 为有机试剂。以上方法均有不同程度的工业化缺陷，质子酸催化对反应设备要求较高；酶催 化中操作繁琐且生物酶价格高，易失活，适应性差；固定床酸催化最高收率仅为88% ；固定 床离子液体催化纯度仅为80%。以上水解方法均以有机试剂为反应溶剂，所产生的酸液、有 机废弃物等会对环境产生污染，不符合绿色化学工艺概念。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于高效水解天然糖苷类化合物制备相应苷元的绿色 环保工艺。本发明所述的水解天然糖苷类化合物制备苷元的方法包括以天然糖苷类化合物 为原料的催化水解反应，其特征在于该反应以树脂型固体酸为催化剂。本法的上述反应中所述的溶剂为水。
本发明的上述催化水解反应中，原料与催化剂的质量比为1 0.5 1 5，原料 与溶剂的质量比为1 15 1 100。催化水解反应的投料比优选为原料与催化剂的质量比为1 0.5 1 5，原料与 溶剂的质量比为1 15 1 100。反应温度60 100°C，反应时间2. 5 10h。上述本发明的水解天然糖苷类化合物制备苷元的方法中，以树脂型固体酸为催化 剂、以水为溶剂的催化水解反应是其核心，经发明人摸索试验发现，优选用于本发明的树脂 型固体酸是大孔强酸型树脂A-15和CT-450树脂，这两种树脂均可通过普通途径购买现有 商品。上述本发明的催化水解反应在60 100°C，其中优选90 100°C，因此对反应原 料的要求是在上述反应温度条件下在溶剂，即水中有一定溶解度的天然糖苷类化合物，可 以是单一糖苷类化合物或通过常规天然产物提取手段提取所得的糖苷类化合物的混合物。 经过实验证明，芦丁、柚皮苷、橙皮苷、虎杖苷、甘草酸等均能采用本发明的方法进行有效的 水解，进而得到相应的苷元。本发明所述的水解天然糖苷类化合物制备苷元的方法除了主要包括上述的催化 水解反应步骤，还包括反应后对产物的处理，即在反应完成后，待树脂沉降至底部，倾出含 有产物的上层反应液，并以水充分洗涤树脂；合并倾出的反应液和洗涤液，过滤，所得滤饼 即为苷元产物，糖分子则留于滤液中。本发明的技术方案相对于现有技术，具有以下突出的特点(1)该反应以树脂型固体酸，尤其是大孔强酸型树脂A-15或CT-450替换现有技术 中的质子酸催化剂，并且可以进行催化剂循环套用，减少了对环境的污染，同时使反应成本 相应降低。(2)反应温度控制在60-100°C，易于实施，且条件温和，反应时间短，节省能源。(3)反应溶剂为水，价廉易得，对环境无污染，符合绿色化学工艺概念要求，水解收 率最高可达98.6%，反应母液静置冷却，未转化原料可析出，方便回收。产品经过HPLC检 测，纯度最高可达98%。因此可见，本发明以天然糖苷类化合物为原料，经过树脂型固体酸催化，以水为溶 剂，经过水解反应得到其苷元，收率最高可达98. 6%，其纯度最高可达98%。并且该反应操 作简单，可行性强，环境友好，催化剂可循环套用，进一步降低了反应成本。具体实施方法下面将结合实施例详细描述本发明，该实施例不应解释为对本发明的限制。如无 特殊说明，本部分所涉及的主要仪器和药品来源包括实验中所用树脂均购自天津威德国 际贸易有限公司和镇江九天化工有限公司；实验中所用糖苷类化合物均购自陕西嘉禾植物 化工有限公司和陕西惠丰制药有限公司；实验中所用50L玻璃反应器来自河南巩义予华仪 器厂。实施例1取1. 5g芦丁，以及3. 0g(干重，第0次循环套用)A_15加入反应烧瓶中，并加 入150ml水，反应器内温度为100°C，磁力搅拌，加热回流，15min后即出现沸腾现象。 每隔15min取样一次，利用TLC检测反应进度，展开剂为乙酸乙酯石油醚乙酸= 10 10 1。2h45min后，反应完全，停止反应，将反应液倾入500mL烧杯中，树脂留于反应瓶中，先后使用IOOmL水洗涤树脂，洗涤液并入反应液，过滤。将得到的槲皮素滤饼干燥至 恒重后称重，产率为82.4%。实施例2取1.5g芦丁，4.0g A_15(干重，第4次循环套用)加入反应烧瓶中，并加入50mL 水，磁力搅拌。反应器内部100°c回流以及TLC检测展开条件同实施例1。2h35min后反应 完全，停止反应，将反应液倾出，树脂留于反应瓶中，用25mL水洗涤树脂，洗涤液并入反应 液，过滤。将得到的槲皮素滤饼干燥至恒重后称重，计算产率为98. 6%。实施例3取1.58芦丁，4.(^ CT_450(干重，第3次循环套用)加入反应烧瓶中，并加入50mL 水，磁力搅拌。反应器内部100°c回流以及TLC检测展开条件同实施例1。2h45min后反应 完全，停止反应，将反应液倾出，树脂留于反应瓶中，用20mL水洗涤树脂，洗涤液并入反应 液，过滤，50mL水洗滤饼将得到的槲皮素滤饼干燥至恒重后称重，计算产率为98. 6%。实施例4取1. Og柚皮苷，2. Og A_15(干重，第3次循环套用)加入反应烧瓶中，并加入50mL 水，磁力搅拌。油浴控温，反应器内部100°c回流。每隔15min取样一次，利用TLC检测反 应进度，展开剂为乙酸乙酯石油醚甲醇=10 10 1。9h25min后，反应完全，停止反 应，将反应液倾出，树脂留于反应瓶中，先后使用IOOmL水洗涤树脂，洗涤液并入反应液，过 滤。将得到的柚皮素滤饼干燥至恒重后称重，计算产率为93. 6%。实施例5取0.58橙皮苷，2.(^ CT_450(干重，第0次循环套用)加入反应瓶中，并加入50mL 水，磁力搅拌。油浴控温，反应器内部100°c回流。每隔15min取样一次，利用TLC检测反应 进度，展开剂为乙酸乙酯丙酮=7 3。》i5min后，反应完全，停止反应，将反应液倾出， 树脂留于反应瓶中，先后使用IOOmL水洗涤树脂，洗涤液并入反应液，过滤。将得到的橙皮 素滤饼干燥至恒重后称重，计算产率为85. 7%。实施例6取1.258虎杖苷，4.(^ A_15(干重，第2次套用)加入反应烧瓶中，并加入50mL水， 氮气保护，磁力搅拌。油浴控温，内部反应温度75°C。每隔15min取样一次，利用TLC检测 反应进度，展开剂为乙酸乙酯石油醚甲醇=10 10 1。Mi5min后，停止反应，将反 应液倾出，树脂留于反应瓶中，先后使用IOOmL水洗涤树脂，洗涤液并入反应液，过滤。将得 到的白藜芦醇滤饼干燥至恒重后称重，计算产率为67. 1%。实施例7取1. Og甘草酸，3. Og A-15 (干重，第0次循环套用)加入反应瓶中，并加入IOOmL 水，磁力搅拌。油浴控温，反应器内部100°c回流。每隔15min取样一次，利用TLC检测反应 进度，展开剂为乙酸乙酯石油醚=2 1。9h50min后，反应完全，停止反应，将反应液倾 出，树脂留于反应瓶中，先后使用IOOmL水洗涤树脂，洗涤液并入反应液，过滤。将得到的甘 草次酸滤饼干燥至恒重后称重，计算产率为77. 9%。实施例8取60. Og芦丁，162. 67g CT-450 (干重，第0次循环套用)，加入2L反应烧瓶中，并 加入600mL水，机械搅拌，油浴控温，反应器内部100°C回流以及TLC检测展开条件同实施例
51。4h25min后反应完全，停止反应。将反应液倾出，树脂留于反应瓶中，先后共用SOOmL水 洗树脂以及滤饼，并将洗涤液并入滤液。将得到的槲皮素滤饼干燥至恒重后称重，计算产率 为 97. 9%。实施例9取芦丁 1. 27kg，2. 7kgA-15 (干重，第0次循环套用)以及25L去离子水加入50L反 应釜，机械搅拌，转速200 220r/min。油浴控温100°C，内部温度93°C。反应时间》i50min， TLC检测条件同实施例1，反应完全后停止反应，将反应液倾入50L不锈钢桶中，树脂沉于底 部，过滤上层反应液，并以大量去离子水充分洗涤树脂，过滤，所得产物槲皮素真空干燥至 恒重，计算产率为88.3%。实施例10 取芦丁 1. Okg,实施例9中回收的A-15 (循环套用第1次)以及28L去离子水加入 50L反应釜，机械搅拌，转速200 220r/min。油浴控温100°C，内部温度92°C。反应时间 9h30min, TLC检测条件同实施例1，反应完全后停止反应，将反应液倾入50L不锈钢桶中，树 脂沉于底部，过滤上层反应液，并以大量去离子水充分洗涤树脂，过滤，所得产物槲皮素真 空干燥至恒重，计算产率为96. 8%。实施例11取芦丁 1. 02kg,实施例10中回收的A-15 (循环套用第2次)以及27L去离子水加 入50L反应釜，机械搅拌，转速200 220r/min。油浴控温130°C，内部温度95°C。反应时 间^!，TLC检测条件同实施例1，反应完全后停止反应，将反应液倾入50L不锈钢桶中，树脂 沉于底部，过滤上层反应液，并以大量去离子水充分洗涤树脂，过滤，所得产物槲皮素真空 干燥至恒重，计算产率为96. 1 %。实施例12取芦丁 1. 02kg,实施例9中回收的A-15 (循环套用第3次)以及27. 5L去离子水 加入50L反应釜，机械搅拌，转速200 220r/min。油浴控温130°C，内部温度97°C。反应 时间^!50min，TLC检测条件同实施例1，反应完全后停止反应，将反应液倾入50L不锈钢桶 中，树脂沉于底部，过滤上层反应液，并以大量去离子水充分洗涤树脂，过滤，所得产物槲皮 素真空干燥至恒重，计算产率为98. 5%。
权利要求
1.水解天然糖苷类化合物制备苷元的方法，包括以天然糖苷类化合物为原料的催化水 解反应，其特征在于该反应以树脂型固体酸为催化剂。
2.权利要求1所述的水解天然糖苷类化合物制备苷元的方法，其特征在于所述的催化 水解反应溶剂为水。
3.权利要求2所述的水解天然糖苷类化合物制备苷元的方法，其特征在于所述的催化 水解反应中原料与催化剂的质量比为1 0.5 1 5，原料与溶剂的质量比为1 15 1 100。
4.权利要求3所述的水解天然糖苷类化合物制备苷元的方法，其特征在于所述的催化 水解反应温度60 100°C，反应时间2. 5 IOh。
5.权利要求1 4中任一权利要求所述的水解天然糖苷类化合物制备苷元的方法，其 特征在于所述的树脂型固体酸是大孔强酸型树脂A-15和CT-450树脂。
6.权利要求5所述的水解天然糖苷类化合物制备苷元的方法，其特征在于所述的原料 是在40 100°C水中有一定溶解度的天然糖苷类化合物。
7.权利要求5或6所述的水解天然糖苷类化合物制备苷元的方法，其特征在于所述的 原料是单一糖苷类化合物或提取所得糖苷混合物。
全文摘要
本发明公开一种水解天然糖苷类化合物制备苷元的方法，包括以天然糖苷类化合物为原料的催化水解反应，该反应以树脂型固体酸为催化剂。此外，本方法以水为溶剂，常压水解得到相应苷元化合物，催化剂可循环使用。所采用的工艺操作简单，成本低廉，溶剂温和环保，有效避免了传统水解工艺中无机酸对设备的腐蚀以及对环境的污染。采用本发明的方法水解天然糖苷类化合物得到苷元的收率最高可达98.6％，纯度可达98％。
文档编号B01J31/08GK102070590SQ201110000358
公开日2011年5月25日 申请日期2011年1月4日 优先权日2011年1月4日
发明者张娴, 李悦青, 赵伟杰, 韩天佼, 高志刚 申请人:大连理工大学