Способ получения бетулиновой кислоты
Владельцы патента RU 2269541:
Институт химии и химической технологии СО РАН (ИХХТ СО РАН) (RU)
Изобретение относится к улучшенному способу получения биологически активных веществ из продуктов химической переработки растительной биомассы, в частности к способу получения бетулиновой кислоты из бетулина. Способ осуществляют путем окисления бетулина хромовым ангидридом в уксусной кислоте до бетулоновой кислоты, восстановление бетулоновой кислоты боргидридом натрия осуществляют в растворе диэтилового эфира без ее предварительного выделения. Технический результат изобретения - повышение выхода, упрощение технологии, сокращение продолжительности всего процесса, сокращение набора используемых растворителей.
Изобретение относится к способам получения биологически активных веществ из продуктов химической переработки растительной биомассы, в частности к способу получения из бетулина бетулиновой кислоты формулы
Бетулиновая кислота (3β-гидрокси-20(29)-лупаен-28-овая кислота) является природным биологически активным веществом, подавляющим рост меланомы и других раковых клеток. Бетулиновая кислота найдена в коре и листьях многих растений, но ее выделение мало рентабельно из-за низкого содержания (около 0,1% от сухого веса).
Известно несколько способов получения бетулиновой кислоты из бетулина, содержание которого в бересте достигает 35%. Четырехстадийный способ получения бетулиновой кислоты из бетулина заключается в блокировании обеих гидроксильных групп ацетилированием, избирательном гидролизе сложноэфирной группы первичного спирта, окислении деблокированной гидроксиметиленовой группы до карбоксильной и окончательном удалении ацетильной защитной группы (Rucicka L., Lamberton А.Н., Christle C.W. // Helv. Chim. Acta. 1938. V.21. P.1706-1717).
Недостатком данного способа является низкий выход целевого продукта (около 30%), его многостадийность, нетехнологичность, длительность протекания процесса.
Известен двухстадийный метод получения бетулиновой кислоты (Darrick S.H.L. Kim, Chen Z., Nguyen V.T., Pezzuto J.M., Qiu S., Lu Z.Z. // Syn. Comm. 1997. V.27 №9. P.1607-1612), по которому бетулин окисляют реактивом Джонса в бетулоновую кислоту, а затем восстанавливают боргидридом натрия в тетрагидрофуране в течение 12 часов при 0°С. Разложение избытка боргидрида натрия проводят разбавленной соляной кислотой. Выделение бетулиновой кислоты осуществляют путем отгонки 50% тетрагидрофурана под вакуумом, последующим разбавлением реакционной массы этилацетатом, промывки органического раствора, отгонки растворителя под вакуумом. Бетулиновую кислоту получают в виде смеси 3α и 3β гидроксиизомеров в соотношении 1:19.
Недостатками данного способа являются недостаточный выход бетулиновой кислоты (50% от исходного бетулина) и длительность проведения всего процесса, особенно первой стадии выделения и очистки бетулоновой кислоты. Ввиду низкой растворимости бетулоновой кислоты и боргидрида натрия при проведении процесса восстановления требуются значительные количества тетрагидрофурана, кроме того используется второй растворитель - этилацетат.
Наиболее близким по технологической сущности и достигаемому результату к предлагаемому изобретению является двухстадийный способ получения бетулиновой кислоты, включающий окисление бетулина до бетулоновой кислоты хромовым ангидридом в уксусной кислоте при температуре 15-20°С в течение 10 минут, экстракцию бетулоновой кислоты диэтиловым эфиром, промывку эфирного раствора 10% раствором NaCl, перевод свободной бетулоновой кислоты в ее натриевую соль при прибавлении к эфирному раствору 4 N раствора NaOH, отделением фильтрованием полученной натриевой соли бетулоновой кислоты, ее высушивание в вакууме в присутствии пятиокиси фосфора, последующую очистку натриевой соли бетулоновой кислоты от следов соединений хрома растворением ее в метиловом спирте и пропусканием полученного раствора через слой силикагеля, последующее упаривание раствора и получение натриевой соли бетулоновой кислоты (выход 59%), перевод бетулоновой кислоты в свободное состояние разложением натриевой соли бетулоновой кислоты 10%-ным раствором соляной кислоты, экстракцию свободной бетулоновой кислоты диэтиловым эфиром, промывку эфирного раствора водой, отделение эфирного раствора, его сушку над сульфатом натрия, упаривание и перекристаллизацию из метилового спирта. Вторая стадия включает восстановление бетулоновой кислоты до бетулиновой в тетрагидрофуране боргидридом натрия при температуре 0°С в течение 10 часов, разложение избытка боргидрида натрия раствором 2N соляной кислоты и концентрирование раствора путем отгонки под вакуумом 50% тетрагидрофурана, разбавление полученного концентрата этилацетатом, промывку его водой и 10% раствором NaCl, отделение этилацетатного раствора бетулиновой кислоты и высушивание над сульфатом магния, отгонку этилацетата под вакуумом, перекристаллизацию полученного продукта из метилового спирта. Выход бетулиновой кислоты составляет менее 50% в пересчете на исходный бетулин (Ле Банг Шон, Каплун А.П., Шпилевский А.А., Андия-Правдивый Ю.С., Алексеева С.Г., Григорьев Б.Б., Швец В.И. // Биоорганическая химия. 1998. Т.24. №10. С.787-793).
Недостатком данного способа является низкий выход (менее 50%), а также сложность и продолжительность процесса, так как каждая стадия включает большой набор различных видов обработки (промывки, очистки, сушки, разделения, выделения, неоднократной отгонки растворителей и т.п.). На стадии восстановления в качестве растворителя используют дорогой и дефицитный тетрагидрофуран.
Задачей изобретения является повышение выхода целевого продукта, упрощение технологии, сокращение продолжительности процесса и сокращение набора используемых растворителей.
Поставленная задача достигается тем, что в способе получения бетулиновой кислоты, включающем окисление бетулина оксидом хрома (VI) в уксусной кислоте в бетулиновую кислоту, очистку ее через натриевую соль с последующим переводом в свободную бетулоновую кислоту, экстракцию ее диэтиловым эфиром и восстановление бетулоновой кислоты боргидридом натрия до бетулиновой кислоты, согласно изобретению восстановление бетулоновой кислоты до бетулиновой проводят, используя раствор бетулоновой кислоты в диэтиловом эфире, полученный после перевода натриевой соли бетулоновой кислоты в свободную бетулоновую кислоту.
Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что отличительным от прототипа признаком является проведение восстановления боргидридом натрия в растворе диэтилового эфира, полученном после перевода натриевой соли бетулоновой кислоты в свободную бетулоновую кислоту, без ее выделения из раствора, т.е. вторую стадию проводят в том же самом растворителе, который используют на первой стадии проведения процесса. Благодаря проведению восстановления бетулоновой кислоты боргидридом натрия в растворе диэтилового эфира удалось повысить выход бетулиновой кислоты до 65% от исходного бетулина (в прототипе - 50%), а также сократить набор используемых растворителей (в прототипе - диэтиловый эфир, метиловый спирт и этилацетат). Кроме того, в предлагаемом изобретении удалось сократить несколько операций, так при очистке бетулоновой кислоты от соединений хрома в прототипе натриевую соль высушивают в присутствии пятиокиси фосфора, растворяют в метиловом спирте и пропускают через силикагель, затем упаривают раствор. В предлагаемом способе эти операции упрощены.
После восстановления натриевой соли в свободную бетулоновую кислоту ее не выделяют из раствора, т.е. сокращены операции упаривания и перекристаллизации из метилового спирта. Благодаря сокращению этих операций удалось упростить процесс и сократить его продолжительность.
Пример конкретного выполнения.
В колбу объемом 2 л загружают 15 г бетулина, добавляют 600 мл ледяной уксусной кислоты. Затем к полученной смеси одной порцией прибавляют раствор, содержащий 15 г хромового ангидрида в 20 мл уксусной кислоты и 22 мл воды, при перемешивании и температуре 15-20°С. При этом весь бетулин растворяется. Через 10 мин реакционную смесь разбавляют 600 мл 10% водного раствора NaCl. Реакционную массу экстрагируют в делительной воронке диэтиловым эфиром 2 раза по 600 мл. Эфирный экстракт промывают 4-6 раз 500 мл 10% водного раствора NaCl. В делительной воронке объемом 2 л к эфирному экстракту прибавляют 500 мл 10% раствора NaCl и 300 мл 4 N раствора NaOH, на границе раздела водного и эфирного слоев образуется хлопьевидный осадок натриевой соли бетулоновой кислоты. Водный и эфирный слои сливают из делительной воронки, а оставшуюся натриевую соль бетулоновой кислоты 2-3 раза промывают в делительной воронке 500-600 мл диэтилового эфира, затем к натриевой соли бетулоновой кислоты добавляют 1000 мл диэтилового эфира и 200 мл 10% раствора соляной кислоты, встряхивают до полного растворения бетулоновой кислоты. Эфирный слой, содержащий бетулоновую кислоту, отделяют, промывают водой, сушат над сульфатом натрия.
Вторая стадия восстановления бетулоновой кислоты. Раствор бетулоновой кислоты в диэтиловом эфире (объем около 1000 мл), полученный после перевода натриевой соли бетулоновой кислоты в свободную бетулоновую кислоту, переносят в трехгорлую 2 л колбу, снабженную мешалкой и обратным холодильником, затем постепенно в течение 2 часов при интенсивном перемешивании вносят в реакционную смесь 8 г боргидрида натрия при температуре 15-20°С и перемешивают в течение 8 часов. Ход процесса восстановления бетулоновой кислоты контролируют методом ТСХ на пластинках Silufol. Затем добавляют 20 или 30 мл 10% раствора соляной кислоты. Раствор бетулиновой кислоты в диэтиловом эфире промывают 400 мл 10% раствора NaCl и 400 мл воды. Эфирный слой отделяют, высушивают над сульфатом натрия. После удаления эфира получают бетулиновую кислоту с выходом 65%. После перекристаллизации из метанола получают белые игольчатые кристаллы бетулиновой кислоты Тпл 296-298°С.
Таким образом, предлагаемый способ получения бетулиновой кислоты позволяет повысить выход целевого продукта до 65% по отношению к исходному бетулину, а также упростить процесс, исключив несколько стадий. Кроме того, в способе используется только диэтиловый эфир, т.е. сокращен набор используемых растворителей.
Способ получения бетулиновой кислоты,
включающий окисление бетулина оксидом хрома (VI) в уксусной кислоте в бетулоновую кислоту, очистку ее через натриевую соль с последующим переводом в свободную бетулоновую кислоту, экстракцию ее диэтиловым эфиром и восстановление бетулоновой кислоты боргидридом натрия до бетулиновой кислоты, отличающийся тем, что восстановление бетулоновой кислоты до бетулиновой проводят, используя раствор бетулоновой кислоты в диэтиловом эфире, полученный после перевода натриевой соли бетулоновой кислоты в свободную бетулоновую кислоту.
