陳 曉,趙辛元,王 偉,陳紅光
(1.湖北科技學(xué)院醫(yī)藥研究院,湖北咸寧437100;2.咸寧市中心醫(yī)院)
茄尼醇是含9個異戊二烯單元的一種萜類烯醇,具有抗菌、消炎、治療心血管疾病及抗?jié)兊茸饔?。它還是一種重要的藥用中間體,主要用于合成輔酶 Q10、維生素 K2、抗癌增效劑 SDB等[1,2],因其碳鏈較長、合成步驟多而無法進行人工合成,目前主要從煙草中提取。目前許多發(fā)達國家已生產(chǎn)和廣泛應(yīng)用的輔酶Q10(治療心臟病和保健藥物)均須依賴高純度的茄尼醇作為原料,但由于高純度茄尼醇的生產(chǎn)工藝技術(shù)長期被日本壟斷,造成我國只能生產(chǎn)附加值很低的粗品茄尼醇(含量17%以下)。
銀離子絡(luò)合法是基于銀離子與不飽和有機物碳碳雙鍵形成極性絡(luò)合物反應(yīng)的分離方法。銀離子能與高度不飽和有機物中碳碳雙鍵形成絡(luò)合物,雙鍵越多,絡(luò)合作用越強,絡(luò)合物越穩(wěn)定。在AgNO3水溶液中,銀離子可與碳烯比小于等于6的、含不同類型碳碳雙鍵且沒有空間位阻的不飽和有機物在一定條件下進行絡(luò)合反應(yīng),茄尼醇碳烯比為 5,且沒有空間位阻,符合以上條件[3,4]。
茄尼醇浸膏(45.2%),江蘇淮安億唐生物工程有限公司;茄尼醇標品(純度92.4%),美國SIGMA公司;真空薄膜旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀,德國Heidolph公司;色譜柱,Phenomenex C18柱;Agilent 1100高效液相色譜系統(tǒng),德國安捷倫公司;電熱真空干燥箱,天津市天宇試驗儀器有限公司;傅立葉VECT-CR22紅外光譜儀,日本島津制造所。
準確稱取10g 45.2%的粗品茄尼醇浸膏,溶于30ml環(huán)己烷中,加入30ml 4mol/L的硝酸銀溶液,室溫下避光磁力攪拌0.5~2.0h,離心收集沉淀。將沉淀減壓干燥并稱重后加入40ml環(huán)己烷∶水=1∶1的溶液,50℃ 下水浴振蕩30min,分液得上層環(huán)己烷溶液,無水硫酸鈉取出水分,減壓干燥得固體茄尼醇。
精確稱取0.0250g茄尼醇標準品,用乙睛:異丙醇=55∶45(v/v)溶解,25ml容量瓶定容,超聲波助溶后,分別取標品、樣品,溶于乙睛∶異丙醇(55∶45)中,以溶劑作空白,20μl進樣,213nm 紫外檢測器檢測。
取待測樣品0.5~2.0mg于瑪瑙研缽中,加入100~200mg干燥的KBr,混合均勻后研成粉末,加入壓膜內(nèi),制成直徑13mm的薄片,然后將此薄片放入Bruker Vector 22傅利葉變換紅外光譜儀光束中測定(量程400 ~4000cm-1)。
通過實驗可觀察到,大量的原不溶于水的酯溶性茄尼醇逐漸轉(zhuǎn)移到水相,原來透明澄清的Ag-NO3水溶液變成懸濁液,逐漸形成大量沉淀。這些原不溶于水的茄尼醇化合物之所以能夠絡(luò)合進入水相,完全是因為絡(luò)合上去的Ag+強親水性所造成的。由于茄尼醇分子量較大,碳鏈較長(碳烯比為5),與Ag+絡(luò)合進入水相后,不能溶于水,而是形成沉淀。將分離得到的沉淀溶于水后,50℃水浴加熱,絡(luò)合的Ag+重新回到水相中,茄尼醇與Ag+發(fā)生解離,重新回到有機相中。
不同濃度的硝酸銀絡(luò)合茄尼醇的試驗結(jié)果見圖1,隨著硝酸銀濃度的增加,茄尼醇收率先很快增加,當硝酸銀濃度達到4mol/L時,增加趨勢變得緩慢;茄尼醇的純度先增加后減小,在硝酸銀濃度達4mol/L時達到最大值89.9%。
如圖2所示,隨著攪拌時間的延長,茄尼醇收率先快速增長再緩慢降低,在攪拌時間為60min時,達到最大值。而攪拌時間對茄尼醇純度的影響不是很明顯,但適度的攪拌能夠使絡(luò)合反應(yīng)更加充分,使原料和硝酸銀水溶液中的銀離子實現(xiàn)最大絡(luò)合,提高濃縮產(chǎn)品得率實現(xiàn)最高的生產(chǎn)效率。
圖1 硝酸銀濃度對茄尼醇純度、收率的影響
圖2 攪拌時間對茄尼醇收率、純度的影響
如圖3所示,增加絡(luò)合次數(shù),茄尼醇收率也增加,但茄尼醇的純度卻一直減小,結(jié)合茄尼醇收率與純度情況看,以絡(luò)合兩次較好。
圖3 絡(luò)合次數(shù)對茄尼醇純度、收率的影響
高效液相色譜顯示,圖4、5茄尼醇出峰時間皆為8.341min,說明兩者為同一物質(zhì),樣品比標品多一雜峰,純度比標品略低。
如圖6所示,圖(a)、(b)、(c)分別為茄尼醇標品、樣品紅外掃描圖譜及標品與樣品紅外掃描圖譜的比較。通過比較得知,兩者紅外掃描所出現(xiàn)特征峰波數(shù)基本一致,可判定所提取的樣品與標品為同一物質(zhì),銀離子絡(luò)合提取對茄尼醇分子結(jié)構(gòu)并無任何影響。
圖4 茄尼醇標品高效液相色譜圖
圖5 茄尼醇樣品液相色譜圖
圖6 茄尼醇紅外光譜圖
對于粗品茄尼醇的銀離子絡(luò)合萃取法提純,初步主要討論硝酸銀濃度、攪拌時間、絡(luò)合次數(shù)對茄尼醇的純度與收率的影響,實驗表明,硝酸銀濃度為4mol/L時,純度達到最大值,收率不再增長;攪拌60min時,收率達到最大值,而純度變化不大;絡(luò)合次數(shù)達兩次時,純度與收率比較適合。在上述條件下對茄尼醇進行硝酸銀絡(luò)合試驗,所得茄尼醇純度為89.9%,二次絡(luò)合收率為92.1%。但實驗過程也需注意,硝酸銀本身還原性較強,不飽和物質(zhì)中的雙鍵容易被硝酸銀還原,因此需注意避光、避免過熱、避免長時間放置。
目前高純度茄尼醇制備工藝所采用的多為柱層析分離法。柱層析分離得到的茄尼醇純度較高,且總收率也比較高,但是從工業(yè)成本而言,硅膠價格比較貴,且回收比較困難,因此柱層析是制約工業(yè)化的瓶頸,采用柱層析的工藝很難大規(guī)模生產(chǎn)[5]。銀離子絡(luò)合萃取法應(yīng)用于本實驗中,所得茄尼醇純度為89.9%,二次絡(luò)合收率為92.1%,而且硝酸銀絡(luò)合有其自身的優(yōu)點:硝酸銀雖然很昂貴,但回收比較容易,一般采用電解法回收,成本相對而言反而比柱層析的低;硝酸銀絡(luò)合不需要很多的有機溶劑,只需少量溶解茄尼醇的溶劑以及溶解硝酸銀的水,有機溶劑的損耗很低;銀離子絡(luò)合萃取法所需要的條件比較簡單,也大大降低了茄尼醇提純的工業(yè)成本。因此對于茄尼醇的精制純化,可以考慮采用銀離子絡(luò)合萃取法取代柱層析法。
[1]岑波,段文貴,趙樹凱.從廢次煙草中提取茄尼醇的新工藝研究[J],廣西大學(xué)學(xué)報,2002(9):23
[2]Narosionha Rao CV,chakraborty MK.Solanesol from tobacco waste[J].Research and Industry,1979,24(2):83
[3]劉卓華,劉書成,田樹良,等.銀離子絡(luò)合萃取法濃縮金槍魚多不飽和脂肪酸的研究[J].湛江海洋大學(xué)學(xué)報,2004,24(4):33
[4]陳文利,余龍江,歐陽貽德,等.銀離子絡(luò)合萃取法純化油脂中花生四烯酸[J].武漢化工學(xué)院學(xué)報,2003,25(2):16
[5]王非,鄭珩,王磊,等.高純度茄尼醇的現(xiàn)狀與市場前景[J].精細與專用化學(xué)品,2005,13(10),30