RU2206572C1

RU2206572C1 - Method of isolation of betulinol

Info

Publication number: RU2206572C1
Application number: RU2002106582A
Authority: RU
Inventors: М.С. Борц; Е.Г. Николаева; И.С. Лаевский
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью Химико-биологическое объединение при РАН "Фирма Вита"
Priority date: 2002-03-12
Filing date: 2002-03-12
Publication date: 2003-06-20

Abstract

FIELD: chemical technology, natural products. SUBSTANCE: invention relates to methods of isolation of biologically active substances from wood waste, namely to method of isolation of betulinol from external layer of birch bark (birch bark). Method of isolation of betulinol involves extraction of milled birch bark of fraction 0.5-5.0 mm with aliphatic hydrocarbons. Extraction is carried out with hexane for 3- 5 h and extract is treated with equal volume of water. An aqueous layer is separated and precipitate formed from hexane is filtered off. Hexane is removed completely or used repeatedly. Method ensures, in contrast to known, to obtain pure betulinol with high yield without additional purification that can be used for carrying out reactions of formation of glycosides and betulinic acid and to enhance fullness of extraction of total amount of triterpene compounds where betulinol is the main component. EFFECT: improved method of isolation, increased yield and purity, reduced time of extraction. 3 cl, 2 tbl, 2 dwg, 1 ex

Description

Изобретение относится к способам выделения биологически активных веществ из отходов древесины, а именно к способу выделения бетулинола из наружного слоя коры березы (бересты). The invention relates to methods for isolating biologically active substances from wood waste, and in particular to a method for isolating betulinol from the outer layer of birch bark (birch bark).

Бетулинол - пентациклический тритерпеновый спирт лупанового ряда (С₃₀Н₅₀О₂), белый кристаллический порошок, температура плавления 251-252^oС, нерастворим в воде, ограниченно растворим в хлороформе, четыреххлористом углероде, гексане, этаноле, изопропаноле. Бетулинол применяется в фармацевтической, парфюмерной и в пищевой промышленности как противовоспалительное средство и антиоксидант, а также как сырье для синтеза гликозидов и бетулиновой кислоты.Betulinol is a lupane-type pentacyclic triterpene alcohol (C ₃₀ H ₅₀ O ₂ ), a white crystalline powder, melting point 251-252 ^o C, insoluble in water, sparingly soluble in chloroform, carbon tetrachloride, hexane, ethanol, isopropanol. Betulinol is used in the pharmaceutical, perfumery and food industries as an anti-inflammatory and antioxidant, as well as as a raw material for the synthesis of glycosides and betulinic acid.

Известен способ получения бетулинола из бересты березы, включающий ее активацию при температуре 180-260^oС, давлении 2-5 МПа в течение 60-300 секунд одновременно со щелочным гидролизом, с последующим кипячением в этаноле в течение 2-5 минут. После фильтрации спирт отгоняют, выпавший осадок промывают и сушат (Патент РФ 2074876). Недостаток этого способа - завышенный выход бетулина 34%, что значительно выше содержания бетулина в коре различных видов берез. Общее содержание бетулинола в коре березы 10-30% от массы абсолютно сухого сырья и зависит от места и условий произрастания (Jaaskelainen P. Betulinol and its utilization /Paperi ja Puu - Pap. Och. Fra - 1981. - #10 - P. 599-603).A known method of producing betulinol from birch birch, including its activation at a temperature of 180-260 ^o With a pressure of 2-5 MPa for 60-300 seconds simultaneously with alkaline hydrolysis, followed by boiling in ethanol for 2-5 minutes. After filtration, the alcohol is distilled off, the precipitate formed is washed and dried (RF Patent 2074876). The disadvantage of this method is the increased yield of betulin 34%, which is significantly higher than the content of betulin in the bark of various types of birches. The total content of betulinol in the birch bark is 10-30% by weight of absolutely dry raw materials and depends on the location and growing conditions (Jaaskelainen P. Betulinol and its utilization / Paperi ja Puu - Pap. Och. Fra - 1981. - # 10 - P. 599 -603).

Описан способ получения бетулина, предусматривающий экстракцию 90-95% этиловым спиртом при температуре 70-75^oС, в присутствии активированного угля (Патент РФ 2172178). Известен способ получения бетулинола путем экстракции изопропиловым спиртом, предварительно измельченной в водно-щелочной среде березовой коры (АС СССР 382657). Есть способ получения бетулинола (Патент РФ 2138508) экстракцией коры березы уайт-спиритом в течение 2 часов при температуре 155^oС, с последующей обработкой экстракта водным концентрированием раствором гидроокси натрия, для отделения выпавших в осадок натровых производных жирных и тритерпеновых кислот. Выход составил 14% с чистотой основного вещества 87-88%. Для получения бетулинола высокой чистоты выпавший осадок подвергали перекристаллизации из различных растворителей. Недостатками этих способов является недостаточно высокий выход выделяемого продукта и невысокое содержание бетулинола.A method for producing betulin is described, which involves extraction with 90-95% ethyl alcohol at a temperature of 70-75 ^o C, in the presence of activated carbon (RF Patent 2172178). A known method of producing betulinol by extraction with isopropyl alcohol, previously crushed in a water-alkaline environment of birch bark (USSR AS 382657). There is a method for producing betulinol (RF Patent 2138508) by extraction of birch bark with white spirit for 2 hours at a temperature of 155 ^o С, followed by treatment of the extract with aqueous concentration with sodium hydroxy solution to separate precipitated sodium derivatives of fatty and triterpenic acids. The yield was 14% with a basic substance purity of 87-88%. To obtain high purity betulinol, the precipitate was subjected to recrystallization from various solvents. The disadvantages of these methods is the insufficiently high yield of the secreted product and the low content of betulinol.

Наиболее близкий по технической сущности и достигаемому результату способ выделения бетунола описан в работе (Eckerman Ch., Ekman R. Comparison of solvents for extraction and crystallisation of betulind arom bisch bark Waste / Paperi ja Puu. Och Tra - 1985. #3 - P. 100-106). Он предусматривает выделения бетунола из бересты путем экстракции органическими растворителями с последующей перекристаллизацией экстрактивных веществ, основным из которых является бетунол. В качестве экстрагентов опробованы простейшие спирты, диэтиловый эфир, ацетон, алифатические углеводороды и их хлорпроизводные. В частности, использован растворитель LIAV-200, представляющий собой смесь алифатических углеводородов с Ткип. 163^oС, экстракцию им проводят 8 часов, после удаления растворителя получают сухой экстракт, содержащий 71% бетулинола. После кристаллизации продукт содержит 76% бетулинола. Недостаток способа - невысокое содержание бетулинола, длительный процесс экстракции.The method of betunol isolation closest in technical essence and achieved result is described in (Eckerman Ch., Ekman R. Comparison of solvents for extraction and crystallization of betulind arom bisch bark Waste / Paperi ja Puu. Och Tra - 1985. # 3 - P. 100-106). It provides for the isolation of betunol from birch bark by extraction with organic solvents followed by recrystallization of extractive substances, the main of which is betunol. The simplest alcohols, diethyl ether, acetone, aliphatic hydrocarbons and their chlorine derivatives were tested as extractants. In particular, the solvent LIAV-200, which is a mixture of aliphatic hydrocarbons with TPP, was used. 163 ^o C, the extraction they spend 8 hours, after removal of the solvent receive a dry extract containing 71% betulinol. After crystallization, the product contains 76% betulinol. The disadvantage of this method is the low content of betulinol, a long extraction process.

Задача изобретения - получить чистый бетулинол без дополнительной очистки, сократить время экстракции. The objective of the invention is to obtain pure betulinol without additional purification, to reduce the extraction time.

Поставленная задача решается предлагаемым способом выделения бетулинола, включающим экстракцию измельченной бересты алифатическими углеводородами. При этом в качестве алифатического углеводорода используют гексан, экстракцию проводят 3-5 часов, по окончании которой экстракт обрабатывают равным объемом воды. Водный слой отделяют, а выпавший из гексана осадок отфильтровывают. Гексан удаляют полностью и используют его повторно. Для экстракции используют бересту фракции 0,5-5,0 мм. The problem is solved by the proposed method for the separation of betulinol, including the extraction of crushed birch bark with aliphatic hydrocarbons. In this case, hexane is used as an aliphatic hydrocarbon, extraction is carried out for 3-5 hours, after which the extract is treated with an equal volume of water. The aqueous layer was separated, and the precipitate formed from hexane was filtered off. Hexane is removed completely and reused. For extraction, birch bark fractions of 0.5-5.0 mm are used.

Предлагаемый способ заключается в подготовке бересты к экстракции с помощью механического измельчения на роторной ножевой мельнице и последующей экстракции гексаном в приборе Сокслета в течение 3-5 часов. The proposed method consists in preparing birch bark for extraction using mechanical grinding in a rotary knife mill and subsequent extraction with hexane in a Soxhlet device for 3-5 hours.

Полученный экстракт промывают дистиллированной водой, после расслаивания выпадает кристаллический осадок, содержащий 92-97% бетулинола. Затем воду отделяют от экстракта. Осадок отфильтровывают и высушивают. Выход этого продукта 5-8% от массы воздушно-сухой бересты, взятой для экстракции (I стадия). The extract obtained is washed with distilled water, after separation, a crystalline precipitate containing 92-97% betulinol precipitates. Then the water is separated from the extract. The precipitate is filtered off and dried. The yield of this product is 5-8% by weight of air-dry birch bark taken for extraction (stage I).

Далее экстракт упаривают, при этом выпадает осадок тритерпеновых соединений, основным из которых является бетулинол, а полученный растворитель возвращают для проведения следующего процесса экстракции. Образовавшийся осадок промывают водой и высушивают. Выход составил 15-20% от массы экстрагируемого продукта с содержанием основного вещества 60-70% (II стадия). Next, the extract is evaporated, and a precipitate of triterpene compounds precipitates, the main of which is betulinol, and the resulting solvent is returned for the next extraction process. The precipitate formed is washed with water and dried. The yield was 15-20% by weight of the extracted product with a basic substance content of 60-70% (stage II).

В предлагаемом способе удалось за счет выбора растворителя (гексан) и условий выделения (осаждения водой) без дополнительной очистки получить продукт, содержащий 92-97% бетулинола, при сокращении времени экстракции. In the proposed method, it was possible, due to the choice of solvent (hexane) and the conditions of isolation (precipitation with water), to obtain a product containing 92-97% betulinol without additional purification while reducing the extraction time.

Таким образом, предлагаемый способ является новым и позволяет получить неочевидный технический результат. Thus, the proposed method is new and allows to obtain an unobvious technical result.

Фиг.1 - хроматограмма продукта, полученного при осаждении водой (I стадия). Figure 1 - chromatogram of the product obtained by precipitation with water (stage I).

Фиг.2 - хроматограмма смеси тритерпеновых соединений (II стадия). Figure 2 is a chromatogram of a mixture of triterpene compounds (stage II).

Пример 1. 100 грамм измельченной бересты (фракция 0,5-5,0 мм) загружают в экстракционный патрон прибора Сокслета, а в приемную колбу, помещенную на водяную баню, наливают 1 литр гексана. Экстракцию ведут в течение 4 часов. Экстракт обрабатывают одним литром дистиллированной воды. При расслаивании выпадает белый кристаллический осадок. Затем отделяют воду от экстракта. Осадок отфильтровывают и высушивают. Выход продукта составляет 8 грамм с содержанием бетулинола 97% (фиг.1). Example 1. 100 grams of crushed birch bark (0.5-5.0 mm fraction) is loaded into an Soxhlet extraction cartridge, and 1 liter of hexane is poured into a receiving flask placed in a water bath. Extraction is carried out for 4 hours. The extract is treated with one liter of distilled water. Upon delamination, a white crystalline precipitate forms. Then, water is separated from the extract. The precipitate is filtered off and dried. The product yield is 8 grams with a content of betulinol 97% (figure 1).

Затем экстракт упаривают на ротационном вакуумном испарителе, при этом выпадает осадок тритерпеновых соединений, основным из которых является бетулинол (65%) (фиг. 2), а полученный растворитель возвращают для проведения следующего процесса экстракции. Выпавший осадок тритерпеновых соединений отфильтровывают, промывают и высушивают. Выход составил 20 грамм. Then, the extract is evaporated on a rotary vacuum evaporator, and the triterpene compounds precipitate, the main of which is betulinol (65%) (Fig. 2), and the resulting solvent is returned for the next extraction process. The precipitate of triterpene compounds is filtered off, washed and dried. The output was 20 grams.

Известно, что на фармакологическое действие препаратов из коры березы оказывают влияние тритерпеновые соединения в совокупности, а их взаимосвязь между действием и химическим составом препаратов изучена недостаточно. Поэтому вторая стадия получения сухого экстракта бересты, дающая продукт, представляющий собой смесь тритерпеновых соединений, не менее важна, чем первая. It is known that the triterpene compounds in the aggregate influence the pharmacological action of preparations from birch bark, and their relationship between the action and the chemical composition of drugs is not well understood. Therefore, the second stage of obtaining a dry birch bark extract, giving a product that is a mixture of triterpene compounds, is no less important than the first.

Максимальная степень извлечения достигается предварительным измельчением бересты и использованием прибора Сокслета, экстракция в котором, в течение всего процесса, осуществляется чистым растворителем. Окончание процесса экстракции определяли хроматографическим методом. The maximum degree of extraction is achieved by preliminary grinding of birch bark and using a Soxhlet device, extraction in which, during the whole process, is carried out with a pure solvent. The end of the extraction process was determined by chromatographic method.

Приводим сравнение результатов предлагаемого способа и известного (табл. 1). A comparison of the results of the proposed method and the known (table. 1).

Газохроматографический метод количественного определения бетулинола и тритерпеновых соединений в экстракте подтверждает многокомпонентность исследуемого продукта. Было идентифицировано три основных компонента: бетулинол, лупеол и метиловый эфир бетулиновой кислоты. Количественный расчет концентрации компонентов произведен программой МультиХром для Windows (фиг.1 и 2). The gas chromatographic method for the quantitative determination of betulinol and triterpene compounds in the extract confirms the multicomponent nature of the test product. Three main components have been identified: betulinol, lupeol and betulinic acid methyl ester. Quantitative calculation of the concentration of the components produced by the MultiChrom program for Windows (Fig.1 and 2).

В табл. 2 приведены результаты, полученные при экстракции бересты описанным способом, с получением чистого бетулинола и суммарного количества тритерпеновых соединений в зависимости от времени экстракции и степени измельчения бересты. Как видно из табл.1, процесс экстракции практически заканчивается через 4 часа, при этом выход чистого бетулинола (I стадия) и суммарного количества тритерпеновых соединений (II стадия) составил 28%. In the table. 2 shows the results obtained during the extraction of birch bark by the described method, with obtaining pure betulinol and the total amount of triterpene compounds depending on the extraction time and the degree of grinding of birch bark. As can be seen from table 1, the extraction process almost ends after 4 hours, while the yield of pure betulinol (stage I) and the total amount of triterpene compounds (stage II) was 28%.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет получить с достаточно высоким выходом чистый бетулинол, пригодный для проведения реакций образования гликозидов и бетулиновой кислоты, и увеличить полноту извлечения суммарного количества тритерпеновых соединений, основным компонентом которых является бетулинол, сократить время экстракции. Thus, the proposed method allows to obtain pure betulinol with a sufficiently high yield, suitable for carrying out glycoside and betulinic acid formation reactions, and to increase the completeness of extraction of the total amount of triterpene compounds, the main component of which is betulinol, to reduce the extraction time.

Claims

1. The method of separation of betulinol, including the extraction of crushed birch bark with aliphatic hydrocarbons, characterized in that the extraction is carried out with hexane for 3-5 hours, at the end of the extract is treated with an equal volume of water, then the aqueous layer is separated, the precipitate that has precipitated from hexane is filtered and then removed hexane completely.

2. The method according to claim 1, characterized in that the crushed bark of the fraction of 0.5-5.0 mm is used.

3. The method according to claims 1 and 2, characterized in that the removed hexane is reused.