Способ получения дигидрокверцетина

Изобретение относится к фармацевтике и касается усовершенствования способа получения дигидрокверцетина (ДКВ). Изобретение заключается в предварительном отделении летучих неполярных соединений с паром, при быстром изменении давления от 0.1 до 0.3 МПа в реакторе, перед стадией экстракции, сокращением времени проведения стадии экстракции сырья, проводимой без измельчения древесины в условиях мягкого механохимического воздействия без разрушения древесины, происходящем при быстром изменении давления от 0.1 до 0.5 МПа, с использованием смеси с водой полярных растворителей или их смесей в качестве экстрагента. Изобретение обеспечивает сокращение времени экстракции при интенсификации и оптимизации процесса выделения ДКВ, позволяет сократить общую продолжительность процесса от 60-75 минут до 7-9 минут, упростить технологию при проведении процесса без измельчения древесины.

 

Изобретение относится к медицине, а именно к химико-фармацевтической промышленности, и касается усовершенствования способа получения дигидрокверцетина (ДКВ).

Дигидрокверцетин является флавоноидом природного происхождения, обладает широким спектром биологической активности и извлекается из древесины лиственницы экстракцией.

Известен ряд способов получения ДКВ:

1) Предлагающий измельчение древесины лиственницы, двукратную экстракцию, лиофильную сушку и доочистку полифенольной фракции методом препаративной хроматографией (Общество с ограниченной ответственностью “ПлУГ”, Пат RU №2135510, С 07 Н 1/08).

К недостаткам способа нужно отнести многостадийность процесса, что приводит к снижению выхода ДКВ, т.к. неизбежно связано с потерями на каждой стадии процесса, используемой для разделения.

2). Наиболее близким к предлагаемому является способ получения ДКВ путем совмещения экстракции древесины лиственницы и процесса измельчения древесины, применение ступенчатой экстракции смесью полярных растворителей с водой, упаривания, отделения смолообразных веществ, при контролируемых значениях рН и кристаллизации целевого продукта (Хуторянский В.А., Юревич В.П., Пат RU N 2184561, А 61 К 35/78).

К основным недостаткам процесса прототипа следует отнести измельчение древесины, проведение стадий экстракции в течение 60-75 мин, отсутствие стадии предварительного отделения мешающих кристаллизации неполярных соединений.

Техническим результатом заявленного изобретения является сокращение времени экстракции при интенсификации и оптимизации процесса выделения ДКВ. Предварительное отделение летучих с водяным паром соединений.

Технический результат достигает предварительным отделением летучих неполярных соединений терпенового ряда с водяным паром, при быстром изменении давления в реакторе от 0.1 до 0.3 МПа в реакторе, перед стадией экстракции. Экстракцией ДКВ при мягком механохимическом воздействии, без изменения размера экстрагируемой древесины, происходящей при быстром изменении давления в реакторе от 0.1 до 0.5 МПа.

Предлагаемый процесс периодического действия, без ограничения степени влажности исходной древесины, нагревании, фильтровании экстракта, его упаривания, кристаллизации продукта и сушку. Способ предусматривает использование в качестве древесины технологическую щепу лиственницы (размером 30-50 мм), совмещение процесса экстракции с механохимическим воздействием, в течение 10-15 мин, многократную смену растворителя, фильтрование, упаривание, отделение смолообразных веществ и извлечение продукта после охлаждения и кристаллизации.

В качестве экстрагента используют смесь с водой полярных растворителей (водно-ацетоновые или водные растворы спиртов: этилового и метилового, этилацетата) или их смесь.

Совокупность признаков позволяет сократить общую продолжительность процесса от 60-75 мин до 7-9 мин, упростить технологию при проведении процесса без измельчения древесины, сократить общее время выделения ДКВ.

Водный остаток перекристаллизовывают, после отгонки легкокипящего растворителя и водный раствор упаривают до концентрации, отделяют смолообразные вещества и кристаллизуют.

Изложенная выше совокупность признаков приводит к достижению заявленного технического результата, с выделением продукта со степенью чистоты 94-96% и выходом ДКВ не менее 94-95% от исходного содержания в древесине.

Способ осуществляют следующим образом.

Древесину лиственницы Сибирской (возраст не менее 40 лет, влажность 25-30%, размерами 30-50 мм, в качестве которой можно использовать технологическую щепу), помещают в реактор, в течение 10 с. Реактор предварительно нагревают до температуры 110-120°С. Реактор закрывают и пускают в него пар для достижения температуры 135°С за 25-30 с и давления 0,3 МПа. Постоянное давление в реакторе в течение всего процесса экстракции поддерживают дополнительной подачей пара рубашку реактора. Через 30 с, после достижения давления 0,3 МПа, проводят сдувку - открывают шаровой кран в приемный циклон, для удаления летучих неполярных соединений терпенового ряда. Кран перекрывают и подают пар для достижения давления 0,3 МПа. Эту операцию проводят трижды. После отгонки фракции летучих соединений открывают кран для соединения с обратным холодильником. Затем в реактор в течение 10 с подают в полярный растворитель (ацетон, метиловый, этиловый спирт, этилацетат, их смесь или их смесь с водой, с содержанием органической части не менее 80%). Объемный модуль щепа растворитель 1:1, весовой 1:3. Температуру снижают до 50°С. Кран перекрывают и температуру поднимают (до 110°С для метанола, 115°С для ацетона, этилацетата и 125°С для этанола) и давления 0,5 МПа. После выдерживания в течение 90 с проводят декомпрессию, открывают кран на атмосферу. Под воздействием ударной волны, возникающей при резком снижении давления “выстреле” увеличивается скорость диффузии, а при увеличении давления после перекрывания крана с атмосферой облегчается проникновение экстрагента в поры древесины. Это приводит к быстрому установлению равновесной концентрации ДКВ в системе щепа-экстрагент после проведения четырех выстрелов. Полученную суспензию фильтруют в течение 10 с под остаточным давление системы через сетку выпускного канала и процесс экстракции проводят троекратно для достижения максимального извлечения ДКВ. Проэкстрагированное сырье промывают экстрагентом в количестве 10% от общего его объема. Остаточная концентрация ДКВ в щепе не превышает 1,5-2,0% от исходного содержания. Смыв и фильтраты объединяют.

Общее время экстракции не превышает 9-11 мин.

Полученный горячий экстракт упаривают в роторном испарителе при температуре 35-45°С и остаточном давлении 0,03-0,01 МПа, до содержания ДКВ не менее 10%.

Полученный водный остаток, содержащий воду, смолу и ДКВ нагревают до температуры 90-98°С, декантируют от выпавшей смолы, промывают горячей водой при температуре 90-98°С. Смыв и раствор объединяют.

При охлаждении до комнатной температуры и перемешивании проводят кристаллизацию, отделяют кристаллы ДКВ фильтрованием, промывают ледяной водой и сушат при температуре 105-110°С в течение 1-2 ч.

Способ иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1. 500 г свежеприготовленной технологической щепы комлевой части Сибирской лиственницы (размером 30-50 мм, влажностью 28,5%, содержащей 7.69 г ДКВ или 2,15% от веса абсолютно сухой древесины) помещают в реактор, обрабатывают паром (температура 110-120°С) в течение 15 мин (до влажности 50-60% от веса абсолютно сухой древесины). Экстрагируют трижды, приливая по 1100 мл полярного растворителя в качестве экстрагента, с температурой 56°С (объемный модуль 1:1, весовой 1:3) и после перемешивания в течение 15-20 мин при 45°С декантируют. Осадок промывают 300 мл экстрагента. Объединенные экстракты фильтруют, экстракт упаривают в роторном испарителе. Водный раствор 680 мл упаривают до 35 мл или 10% содержания ДКВ, нагревают до 90-98°С, при перемешивании и декантируют от выпавшей смолы. Выпавшую смолу (10,86 г) промывают 2 мл дистиллированной воды. Смыв и декантированный раствор охлаждают до комнатной температуры, отфильтровывают выпавшие кристаллы ДКВ, промывают 2 мл ледяной воды и сушат при 105-110°С в течение 2 ч.

Выпадает смолообразных соединений 14,62 г. Анализ хлороформенного экстракта смолообразных соединений весовым и масс-спектрометрическим методом показал: наличие бициклических и непредельных соединений массой от 136 до 286, составляющих 18,5% от массы смолообразных соединений. Выход ДКВ по данным ВЭЖХ 6,402 г (89,6% от содержания в исходной древесине или 1,79% от абсолютно сухой древесины). Степень чистоты 94,7%.

Общее время экстракции не превышает 40-45 мин.

Пример 2. 500 г технологической щепы лиственницы, отвечающей условиям примера 1, помещают в реактор, предварительно нагретый до 110-120°С, обрабатывают паром в условиях примера 1. После обработки паром, открывают кран для соединения с обратным холодильником и подают полярный растворитель. Объемный модуль щепа-экстрагент, как в примере 1. Температуру снижают до 50°С. Кран с холодильником перекрывают и температуру поднимают до давления 0,5 МПа, в зависимости от типа растворителя. После выдерживания в течение 90 с проводят декомпрессию, открывая кран на атмосферу. Эту операцию проводят три раза. Полученную суспензию, фильтруют через сетку выпускного канала. Процесс экстракции проводят троекратно для достижения максимального извлечения ДКВ. Суспензию проэкстрагированного сырья промывают. Смыв и фильтраты объединяют.

Общее время экстракции не превышает 18 мин.

Экстракт упаривают, кристаллизуют и сушат в условиях примера 1. В результате выделяют: смолообразных соединений 14,71 г. Анализ хлороформенного экстракта смолообразных соединений весовым и масс-спектрометрическим методом показал: наличие бициклических и непредельных соединений массой от 136 до 286, составляющих 21% от массы смолообразных соединений. ДКВ 6,939 г (90,2% от содержания в исходной древесине или 1,94% от абсолютно сухой древесины). Степень чистоты 95,1% по данным ВЭЖХ.

Пример 3. 500 г технологической щепы лиственницы, отвечающей условиям примера 1, помещают в реактор, предварительно нагретый до 110-120°С, реактор закрывают и пускают в него пар для достижения температуры 135°С за 25-30 с.

Постоянное давление в реакторе в течение всего процесса экстракции поддерживают дополнительной подачей пара. Через 30 с, после достижения давления 0,3 МПа, проводят сдувку - открывают шаровой кран в приемный циклон для удаления летучих неполярных соединений терпенового ряда. Кран перекрывают и подают пар для достижения давления 0,3 МПа. Эту операцию проводят трижды. После отгонки фракции летучих соединений, открывают кран для соединения с обратным холодильником и проводят экстракцию, в условиях примера 2. Остаточная концентрация ДКВ в щепе не превышает 1,5-2,0% от исходного содержания.

Общее время экстракции не превышает 7 мин.

Далее экстракт упаривают, кристаллизуют и сушат в условиях примера 1 и отделяют: 10,84 г смолы, и выделяют 7,0825 г ДКВ (92,1% от содержания в исходной древесине или 1,98% от абсолютно сухой древесины). Степень чистоты по данным ВЭЖХ 95,3%.

Водно-органическую фракцию из приемного циклона экстрагируют исчерпывающе хлороформом. Анализ хлороформенного экстракта смолообразных соединений весовым и масс-спектрометрическим методом показал: наличие бициклических и непредельных соединений массой от 136 до 286, составляющих 25,8% от массы смолообразных соединений.

Пример 4. 500 г технологической щепы лиственницы, отвечающей условиям примера 1, обрабатывают в условиях примера 3. Каждую порцию последовательно экстрагируют в условиях примера 3. На стадии экстракции время выдержки 90 с.

Общее время экстракции не превышает 9 мин.

Объединенные экстракты и смыв со смолы обрабатывают далее в условиях примера 1 и выделяют: 11,23 г смолы. Анализ хлороформенного экстракта смолообразных соединений в условиях примера 3 весовым и масс-спектрометрическим методом показал: наличие бициклических и непредельных соединений массой от 136 до 286, составляющих 23,2% от массы смолообразных соединений.

Выход ДКВ 7,259 г (94,4% от содержания в исходной древесине или 2,03% от абсолютно сухой древесины). Степень чистоты 95,8% по данным ВЭЖХ.

Водно-органическую фракцию из приемного циклона экстрагировали исчерпывающе хлороформом. Анализ хлороформенного экстракта смолообразных соединений весовым и масс-спектрометрическим методом показал: наличие бициклических и непредельных соединений массой от 136 до 286, составляющих 18,5% от массы смолообразных соединений.

Пример 5. 500 г технологической щепы лиственницы, отвечающей условиям примера 1, обрабатывают в условиях примера 3. Каждую порцию последовательно экстрагируют в условиях примера 3. На стадии экстракции время выдержки 300 с.

Общее время экстракции не превышает 18 мин.

В результате кристаллизации отделяют 13,17 г смолы. Анализ хлороформенного экстракта смолообразных соединений в условиях примера 3 весовым и масс-спектрометрическим методом показал: наличие бициклических и непредельных соединений массой от 136 до 286, составляющих 10,2% от массы смолообразных соединений.

Выход ДКВ составляет 7,190 г (93.5% от содержания в исходной древесине или 2,01% от абсолютно сухой древесины). Степень чистоты по данным ВЭЖХ 96,1%.

Водно-органическую фракцию из приемного циклона экстрагировали исчерпывающе хлороформом. Анализ хлороформенного экстракта смолообразных соединений весовым и масс-спектрометрическим методом показал: наличие бициклических и непредельных соединений массой от 136 до 286, составляющих 18,5% от массы смолообразных соединений.

Сравнение результатов примера 1, 2 показывает, что, как и следовало ожидать, экстракция в условиях мягкой декомпрессии снижает более чем в два раза время установления равновесия между сырьем и экстрагентом.

Введение стадии отгонки летучих соединений (примеры 2 и 3) незначительно увеличивает продолжительность процесса, но облегчает процесс очистки ДКВ и снижает выход смолообразных продуктов на 18-23%.

Как видно из примеров 3, 4 и 5, варьирование времени выдержки при экстракции от 30 до 300 с показывает, что полная экстракция ДКВ протекает при задержке 90 с.

Применение декомпрессии в предложенных условиях не приводит к деструкции древесины, снижает выход смолообразных продуктов на стадии очистки от смолы, при сохранении полноты экстракции целевого продукта и высокой степени чистоты, сокращает время проведения стадии экстракции, а летучие неполярные соединения представляют интерес, как отдельный товарный продукт.

Таким образом, заявленный способ получения дигидрокверцетина позволяет повысить скорость извлечения ДКВ, отделить неполярные соединения до стадии кристаллизации, оптимизировать процесс.

Качественный и количественный анализ содержания дигидрокверцетина в исходном нативном сырье и конечном продукте проводился методом высокоэффективной жидкостной хроматографии на хроматографе Милихром. Колонка 64×2 мм, сорбент Нуклеосил 5C₁₈, подвижная фаза - ацетонитрил - 0,1% трифторуксусная кислота (30:70 об.%), аналитическая длина волны - 290 нм. Относительная ошибка единичного определения при уровне значимости 95% не превышала 3%.

Качественный и количественный анализ неполярных соединений перегоняемых с паром проводился на масс-спектрометре HP 5890/HP 5971 A (Hewlett-Packard). Колонка Ultra-2, длиной 25 метров. В качестве внутреннего стандарта использовался пирен.

Способ получения дигидрокверцетина, включающий термообработку водяным паром древесины лиственницы, многократную экстракцию полярным растворителем при объемном соотношении с растворителем 1:1, фильтрование растворителя, упаривании экстракта до 10% содержания ДКВ, кристаллизации целевого продукта, его фильтрования и сушки, отличающийся тем, что летучие неполярные соединения терпенового ряда предварительно отделяют с паром при быстром изменении давления от 0.1 до 0.3 МПа в реакторе, перед стадией экстракции, экстракцией ДКВ при мягком механохимическом воздействии без изменения размера экстрагируемой древесины, происходящей при быстром изменении давления в реакторе от 0.1 до 0.5 МПа, с использованием смеси с водой полярных растворителей или их смесей в качестве экстрагента.