Способ получения мальтола

 

Изобретение относится к химико-фармацевтической промышленности и касается получения мальтола (3-гидрокси-2-метил-γ-пирона) из хвои пихты сибирской (Abies sibirica L.). Мальтол относится к группе природных пиронов и используется в фармацевтической промышленности в качестве терапевтического средства против ожирения и старения, а также против возбудителей ряда особо опасных инфекций. Кроме того, он широко используется в пищевой и парфюмерной промышленности как антиоксидант и стабилизатор аромата. Описывается усовершенствованный способ получения высокочистого мальтола с высоким выходом. Эффективность экстракции повышается за счет двухкратной экстракции горячей водой после обработки хвои пихты углекислым газом при температуре 20 - 60^oC и повышенном давлении 40 - 60 атм в течение 2 - 6 ч. Обработку горячей водой проводят при 90 - 95^oC в течение двух суток, а затем концентрируют водный экстракт обработкой его диэтиловым эфиром и экстрагируют хлороформом. Этот способ позволяет увеличить выход мальтола в 1,5 раза и получить высокочистый мальтол (99%) за счет предварительной экстракции перед возгонкой мальтола сырца диэтиловым эфиром.

Изобретение относится к химико-фармацевтической промышленности и касается получения мальтола (3-гидрокси-2- метил -γ- пирона) из хвои пихты сибирской (Abies sibirica L.). Мальтол относится к группе природных пиронов и по известным литературным данным может использоваться в фармацевтической промышленности в качестве терапевтического средства против ожирения и старения (Feng Liming, Pan Huazhen. Pharmaceutical compositions containing maltol for therapeutic use. Pat. PI CN 1090755. 1994), а также против возбудителей ряда особо опасных инфекций (Н.А. Тюкавкина, С.А.Медведева, С.З.Иванова, Г.В.Коровкина, А. Д. Сафонова. Способ выделения 2-метил-3-окси -γ- -пирона. А.С. N 515744, Б. И. 20, 1976), кроме того он широко используется в пищевой и парфюмерной промышленности как антиоксидант и стабилизатор аромата (H.Beitter. Uber Maltol/. Brot und Geback. - Bd.17. - H.7. - 1963, S. 132.; Le Blanc, D. T. Akers, A.Hugh. Maltol and ethyl maltol: from the Larch tree to successful food additive / Food technology. - V.43. - N .4. - P. 78. - 1989).

Известен способ выделения мальтола из хвои пихты сибирской (Н.А. Тюкавкина, С.А.Медведева, С.З.Иванова, Г.В.Коровкина, А.Д.Сафонова. Способ выделения 2-метил-3-окси -γ- пирона. А.С. N 515744, Б.И. 20, 1976) путем двухкратной экстракции измельченной хвои горячей водой (90-95^oC) в течение 1 часа. Водный экстракт пропускают через колонку с полиамидным сорбентом с целью удаления механических примесей и окрашивающих веществ фенольного характера. Мальтол выделяют элюированием водой с полиамидного сорбента. После концентроирования элюата до 1/10 первоначального объема мальтол при стоянии в течение 36-48 часов выделяется в виде кристаллического осадка с выходом 0,6% от хвои в пересчете на абсолютно сухой вес хвои (а.с.в.). Степень чистоты полученного мальтола составляет 97%.

Недостатками этого способа являются использование полиамидного сорбента, не получившего промышленного производства в РФ, недостаточно высокий выход мальтола - 0,6% от а.с.в. хвои или 60% от его содержания в хвое и недостаточно высокая чистота мальтола - 97%.

Наиболее близким к заявляемому по технической сущности и достигаемому эффекту является способ получения мальтола из коры пихты сибирской (В.М.Ушакова, А. В.Зиганшин, С.М. Репях. Выделение мальтола из коры пихты сибирской углекислотным методом. Химия природных соединений. N 1. - 1998. - С. 131), в котором мальтол наряду с другими биологически активными веществами экстрагируют из коры хвойных пород углекислым газом при повышенном давлении (56-65 атм) и температуре 18-22^oC в течение 4 - 5 часов. Полученный углекислотный экстракт разделяют на липидную и водную части. Водную часть экстрагируют хлороформом для извлечения мальтола-сырца, хлороформ отгоняют и целевой продукт сублимируют. Степень извлечения мальтола составляет 0,26-0,30 от содержания его в абсолютно сухом сырье.

Недостатком метода является низкая степень извлечения мальтола - всего 0,26-0,30 от его содержания в абсолютно сухой коре.

Описывается усовершенствованный способ получения высокочистого мальтола с высоким выходом. Эффективность экстракции повышается за счет двухкратной экстракции горячей водой после обработки хвои пихты углекислым газом при повышенном давлении и температуре, а чистота конечного продукта - за счет предварительной экстракции перед возгонкой частично упаренного водного экстракта мальтола диэтиловым эфиром.

Техническим результатом данного изобретения является увеличение выхода мальтола из хвои пихты сибирской и чистоты конечного продукта. Данный результат достигается тем, что хвою пихты сибирской после обработки углекислым газом при повышенном давлении и температуре дважды экстрагируют горячей водой. Водный экстракт концентрируют при пониженном давлении и обрабатывают сначала диэтиловым эфиром с целью удаления легколетучих и терпеноидных соединений, а потом - хлороформом для извлечения мальтола-сырца, хлороформ отгоняют в вакууме и мальтол сублимируют из сухого остатка.

Для получения мальтола в качестве сырья использовали хвою пихты сибирской, которая является отходом лесоперерабатывающей промышленности. Содержание мальтола в хвое в весенне-летний период достигает 2%. Нами использована хвоя ноябрьского сбора, в которой содержание мальтола составляет 1%. Извлечение водой экстрактивных веществ из хвои затруднено, что связано с биологической приспособленностью пихты к низким зимним температурам и минимальному испарению влаги, которая реализуется за счет воскового покрытия хвои. Предварительная обработка хвои углекислым газом при повышенном давлении приводит к механическому повреждению хвои и способствует более легкому последующему извлечению мальтола и сопутствующих ему экстрактивных веществ, в том числе легколетучих, которые могут возгоняться вместе с мальтолом и снижать степень его чистоты. Обработка частично упаренного водного экстракта диэтиловым эфиром позволяет извлечь легколетучие вещества и тогда возгонка мальтола приводит к получению высокочистого целевого продукта.

Поставленная цель достигается тем, что увлажненную хвою пихты (1:2) предварительно обрабатывали углекислым газом во вращающемся автоклаве при повышенном давлении (40-60 атм), температуре (20-60^oC) в течение 2-6 часов. Далее хвою экстрагировали дважды горячей водой (90-95^oC), осуществляя смену растворителя через сутки, водный экстракт концентрировали при пониженном давлении до 1/10 первоначального объема, концентрат обрабатывали последовательно диэтиловым эфиром и хлороформом. Хлороформенный экстракт упаривали при пониженном давлении и мальтол сублимировали при температуре 120-140^oC.

Чистоту мальтола контролировали методом ВЖХ по отношению к образцу мальтола, перекристаллизованному из хлороформа, спирта и дважды возогнанному. Выделенные образцы мальтола характеризовали данными УФ-спектроскопии, масс-спектрометрии, определяли температуру плавления и элементный состав.

Следующие примеры иллюстрируют данное изобретение: Пример 1. 270 г хвои пихты (влажность 37%) заливали водой в соотношении 1: 2 и обрабатывали во вращающемся автоклаве углекислым газом под давлением 50 атм, температуре 22^oC, в течение 4 часов. Затем водную часть декантировали, отделяя от хвои, фильтровали и фильтрат экстрагировали хлороформом. Хлороформ отгоняли на роторном испарителе при пониженном давлении и 30^oC, сухой остаток взвешивали для определения выхода мальтола-сырца и мальтол сублимировали при 120-140^oC. Выход мальтола-сырца составил 0,17 г или 0,1% от а. с.в. хвои. Выход мальтола после возгонки 0,14 г (0,08% от а.с.в. хвои или 8% от содержания мальтола в хвое). Чистота продукта 98%. М 126 (масс-спектрометрия); T_пл 158-159^oC; λ_max 277 (lg E 3,91);% C 57,21; %H 5,84.

Пример 2. 340 г хвои пихты (влажность 37%) экстрагировали горячей водой при 90^oC в аппарате Сокслета. Водный экстракт экстрагировали хлороформом для извлечения мальтола-сырца. Хлороформ отгоняли при пониженном давлении и температуре 30^oC на роторном испарителе. Из сухого остатка мальтол сублимировали при 120-140^oC. Выход мальтола-сырца составил 1,47 г или 0,69% от веса хвои пихты в пересчете на абсолютно сухой вес (а.с.в.). Выход мальтола перекристаллизованного из метанола 1.27 г (0,59% от а.с.в. хвои или 59% от содержания мальтола в хвое). Чистота продукта 97%. М 126 (масс-спектрометрия); T_пл 157-158^oC; λ_max 277 (lg E 3,90);% C 56,87, %H 5,94.

Пример 3. 435 г хвои пихты (влажность 37%) заливали водой в соотношении 1: 2 и обрабатывали во вращающемся автоклаве углекислым газом под давлением 50 атм, температуре 22^oC, в течение 5 часов. Затем хвою экстрагировали водой при 90-95^oC (модуль 1:5) настаиванием в течение двух суток со сменой растворителя через сутки. Водный экстракт фильтровали, концентрировали на пленочном испарителе до 1/10 первоначального объема. Водный концентрат обрабатывали последовательно диэтиловым эфиром и хлороформом, хлороформ отгоняли при пониженном давлении и 30^oC. Выход сухого остатка - мальтола-сырца 3,28 г или 1,2% от а.с.в. хвои. После сублимирования мальтола-сырца при 140^oC выход чистого мальтола составил 2,3 г (0,84% от а.с.в. хвои или 84% от содержания его в хвое). Чистота продукта 99%. М 126 (масс-спектрометрия); T^пл 159^oC; λ_max 277 (lg E 3,93); %C 57,47; %H 5,28.

Пример 4. 842 г хвои пихты (влажность 37%) заливали водой в соотношении 1: 2 и обрабатывали во вращающемся автоклаве углекислым газом под давлением 50 атм, температуре 50^oC в течение 4 часов. В дальнейшем условия обработки те же, что и в примере 3. Выход мальтола-сырца составил 7,2 г или 1,36% от а. с. в. хвои. Выход мальтола после сублимирования - 4,77 г (0,90% от а.с.в. хвои или 90% от содержания его в хвое). Чистота продукта 99%. М 126 (масс-спектрометрия); T_пл 159^oC; λ_max 277 (lg E 3,93);% C 57,58; %H 5,68.

Предлагаемый способ сохраняет достоинства прототипа и характеризуется следующими преимуществами: увеличен выход мальтола из хвои пихты в 1,5 раза за счет двухкратной экстракции хвои горячей водой после обработки углекислым газом при повышенном давлении и температуре получен высокочистый мальтол (99%) за счет предварительной экстракции перед возгонкой мальтола-сырца диэтиловым эфиромь

Формула изобретения

Способ получения мальтола из растительного сырья пихты, включающий обработку его углекислым газом при повышенном давлении с последующей экстракцией продукта хлороформом и очисткой его методом сублимации, отличающийся тем, что хвою пихты обрабатывают углекислым газом при температуре 20-60^oС и давлении 40-60 атм в течение 2-6 ч с последующей обработкой ее горячей водой при температуре 90-95^oС в течение двух суток, концентрацией водного экстракта, обработкой его диэтиловым эфиром и экстракцией хлороформом.