一種微波輔助酸性離子液體催化制備薯蕷皂苷元的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種微波輔助酸性離子液體催化制備薯蕷皂苷元方法，具體說是以從薯蕷科植物干燥根莖中提取出來的皂苷為原料，在酸性離子液體體系中，經(jīng)微波輔助催化生成薯蕷皂苷元。屬于農(nóng)產(chǎn)品深加工及醫(yī)藥技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]盾葉薯裁(D1scorea Zingiberensis C.H.Wright)是一種重要的藥源植物，富含薯蕷皂苷元。薯蕷皂苷元是一種合成激素藥物的基礎(chǔ)原料和起始中間體，以它為基礎(chǔ)幾乎可以合成所有的留體激素藥物。在藥物家族中，留體激素藥物是僅次于抗生素的第二大類藥物。我國己利用薯蕷皂苷元合成了 100多種藥物，除激素、消炎、降血脂、抗病毒、抗過敏、避孕等用途外，還利用其合成鎮(zhèn)痛藥、麻醉藥、冠心病藥等，利用前景廣闊?，F(xiàn)在薯蕷皂苷元還在調(diào)節(jié)人體機能、防病抗衰老、減肥、補鈣、調(diào)節(jié)腦神經(jīng)等保健用品、日用化學(xué)品等方面獲得廣泛應(yīng)用。近年來有研究表明薯蕷皂苷元有抗腫瘤作用。
[0003]薯蕷皂苷元是薯蕷屬植物中薯蕷皂苷的配基，主要以薯蕷皂苷的形式與纖維素結(jié)合存在于細胞壁中，需要物理、化學(xué)方法將薯蕷皂苷元從植物根莖中分離出來。目前我國薯蕷皂苷元的工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用，主要還是采用直接酸水解法。該方法水解耗酸量大，對環(huán)境污染嚴重，產(chǎn)生的廢水廢渣多，且副產(chǎn)品淀粉和鼠李糖無法利用。這種方法需要使用大量的鹽酸或硫酸進行水解，水解后的殘渣又需要大量的水進行沖洗，直至中性。在整個生產(chǎn)過程中要排放大量的工業(yè)廢水，同時這些廢水中有機物含量很高，遠遠超出國家排放標(biāo)準，酸度高，呈醬黃色，處理難度極大。
[0004]近來酶法和生物轉(zhuǎn)化方法已在薯蕷皂苷元產(chǎn)業(yè)中嘗試。但是生物轉(zhuǎn)化方法需要篩選能夠水解皂苷的菌種，且需要培養(yǎng)微生物，耗時長，生產(chǎn)工藝復(fù)雜，不適合大規(guī)模生產(chǎn)；酶法需要分離純化特定的酶系，成本高，反應(yīng)時間長，生產(chǎn)轉(zhuǎn)化效率低下。
[0005]隨著醫(yī)藥、化工行業(yè)對薯蕷皂苷元需求的不斷增大，以及對環(huán)境保護的日趨重視，使得直接酸水解法、酶法和生物轉(zhuǎn)化方法暴露出越來越多的問題。
[0006]離子液體是完全由離子組成，在低于100攝氏度時呈液體狀態(tài)的熔鹽。它們具有蒸汽壓小、不易燃、穩(wěn)定性好、熱容大、導(dǎo)電性好、具有“可設(shè)計”性、對許多無機鹽和有機物有特殊溶解性、可回收循環(huán)利用等特點，廣泛地應(yīng)用于綠色化學(xué)與催化領(lǐng)域、功能材料、光熱與光電材料和生命科學(xué)等領(lǐng)域。酸性離子液體具有能夠釋放質(zhì)子的酸性基團，是一種良好的水解反應(yīng)催化劑。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的是提供一種微波輔助酸性離子液體催化制備薯蕷皂苷元的新方法，解決了排放大量高酸度、含氯污水的問題，克服了生物轉(zhuǎn)化法和酶法耗時長、生產(chǎn)工藝復(fù)雜的問題。
[0008]本發(fā)明的技術(shù)方案:用乙醇水溶液從薯蕷科植物干燥根莖中提取出總皂苷。乙醇可回收再利用，提取完的殘渣可以用來發(fā)酵產(chǎn)酒精。而且該過程避免了根莖中大量淀粉被水解，實現(xiàn)綜合利用。然后將酸性離子液體用蒸餾水稀釋成2-8mol/L，按照料液比1:5-1: 25 (g/mL)比例與皂苷混勻后加入微波反應(yīng)罐中，溫度設(shè)定為80-120°C，啟動微波，反應(yīng)5-30min后停止反應(yīng)，反應(yīng)液冷卻至室溫、過濾。濾液旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)除去水分、真空干燥回收得到酸性離子液體。濾渣50°C烘干后用石油醚^0-9(TC)提取薯蕷皂苷元。減壓回收石油醚至干得到薯蕷皂苷元產(chǎn)品。
[0009]上述反應(yīng)體系中，酸性離子液體指1- 丁基-3-甲基咪唑硫酸氫鹽[BMInJHSO4或1-丁基磺酸-3-甲基咪唑硫酸氫鹽[BHSO3MIm]HSO4等具有酸性基團的酸性離子液體。
[0010]本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明所提供的制備薯蕷皂苷元的新方法同時具備了微波加熱和酸性離子液體催化反應(yīng)的優(yōu)點，能夠克服常規(guī)方法的許多不足，達到傳統(tǒng)方法所不具備的效果。微波輻射能使反應(yīng)體系均勻受熱，體系升溫速度快，溫度穩(wěn)定，可明顯加快反應(yīng)速度，提高反應(yīng)產(chǎn)率，大大縮短反應(yīng)時間。酸性離子液體取代傳統(tǒng)無機酸，從而克服排放大量污水的問題，且可回收再利用，從而提供一種高效、快速、綠色環(huán)保的新工藝。
【具體實施方式】
[0011]以下給出實施例，對本發(fā)明作進一步說明。
[0012]實施例1
[0013]取盾葉薯裁(D1scoreaZingiberensis C.H.Wright)干燥粉末 10g,按照料液比I: 10 (g/mL)比例加入體積比為50%乙醇回流提取3次，每次I小時。提取后離心，取上清液。合并上清液，回收乙醇得含皂苷的水溶液。該水溶液經(jīng)飽和正丁醇按1: 1(V: V)萃取兩次后，合并正丁醇部分。減壓回收正丁醇至干得到總皂苷。用去離子水稀釋酸性離子液體，配成2mol/L的離子液體溶液。按照料液比1: 10(g/mL)比例與皂苷混勻后加入微波反應(yīng)罐中。反應(yīng)溫度設(shè)為80°C，在微波下反應(yīng)20min后，反應(yīng)液冷卻至室溫、過濾。濾液旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)去除水分，再在真空干燥箱內(nèi)30°C干燥50min后得酸性離子液體。濾渣在50°C烘干后用石油醚提取薯蕷皂苷元。減壓回收石油醚至干得到薯蕷皂苷元產(chǎn)品。經(jīng)高效液相色譜檢測薯蕷皂苷元得率為1.1%。
[0014]實施例2
[0015]取盾葉薯裁(D1scoreaZingiberensis C.H.Wright)干燥粉末 200g,按照料液比I: 15 (g/mL)比例加入體積比為70%乙醇回流提取2次，每次2小時。合提取后離心，取上清液。合并上清液，回收乙醇得含皂苷的水溶液。該水溶液經(jīng)飽和正丁醇按1: 1(V: V)萃取兩次后，合并正丁醇部分。減壓回收正丁醇至干得到總皂苷。用去離子水稀釋酸性離子液體，配成4mol/L的離子液體溶液。按照料液比1: 10 (g/mL)比例與皂苷混勻后加入微波反應(yīng)罐中。反應(yīng)溫度設(shè)為100°C，在微波下反應(yīng)15min后，反應(yīng)液冷卻至室溫、過濾。濾液旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)去除水分，再在真空干燥箱內(nèi)50°C干燥30min后得酸性離子液體。濾渣在50°C烘干后用石油醚提取薯蕷皂苷元。減壓回收石油醚至干得到薯蕷皂苷元產(chǎn)品。經(jīng)高效液相色譜檢測薯蕷皂苷元得率為1.4%。
[0016]實施例3
[0017]取盾葉薯裁(D1scoreaZingiberensis C.H.Wright)干燥粉末 300g,按照料液比I: 20 (g/mL)比例加入體積比為80%乙醇回流提取2次，每次I小時。提取后離心，取上清液。合并上清液，回收乙醇得含皂苷的水溶液。該水溶液經(jīng)飽和正丁醇按1: l(v: V)萃取兩次后，合并正丁醇部分。減壓回收正丁醇至干得到總皂苷。用去離子水稀釋酸性離子液體，配成6mol/L的離子液體溶液。按照料液比1: 20(g/mL)比例與皂苷混勻后加入微波反應(yīng)罐中。反應(yīng)溫度設(shè)為ll〇°C，在微波下反應(yīng)lOmin后，反應(yīng)液冷卻至室溫、過濾。濾液旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)去除水分，再在真空干燥箱內(nèi)60°C干燥20min后得酸性離子液體。濾渣在50°C烘干后用石油醚提取薯蕷皂苷元。減壓回收石油醚至干得到薯蕷皂苷元產(chǎn)品。經(jīng)高效液相色譜檢測薯蕷皂苷元得率為1.2%。
【主權(quán)項】
1.一種微波輔助酸性離子液體催化制備薯蕷皂苷元的新方法，按照下述步驟進行: (1)取干燥薯蕷根莖，粉碎過60目篩。按照料液比1: 5-1: 25(g/mL)比例加入體積比為50-90%乙醇回流提取1-3次，每次1-3小時。提取后離心，取上清液。合并上清液，回收乙醇得含皂苷的水溶液。該水溶液經(jīng)過飽和正丁醇按1: 1(V: V)萃取兩次后，合并正丁醇部分。減壓回收正丁醇至干得到總皂苷。 (2)用去離子水稀釋酸性離子液體，配成2-8mol/L離子液體溶液。按照料液比1:5-1: 25 (g/mL)比例與總皂苷混勻后加入微波反應(yīng)罐中。 (3)反應(yīng)溫度設(shè)為80-120°C，開啟微波反應(yīng)5-30min后，反應(yīng)液冷卻至室溫、過濾。濾液旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)去除水分，在真空干燥箱內(nèi)保持30-60°C干燥20-60min后回收得到酸性離子液體。 (4)濾渣50°C烘干后用石油醚出0-90°0提取薯蕷皂苷元。減壓回收石油醚至干得到薯裁阜苷兀產(chǎn)品。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微波輔助酸性離子液體催化制備薯蕷皂苷元的方法，其特征在于步驟(1)中的料液比是1: 5-1: 25 (g/mL)，乙醇為體積比50-90%，回流提取次數(shù)為1-3次，每次提取時間為1-3小時。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微波輔助酸性離子液體催化制備薯蕷皂苷元的方法，其特征在于步驟(2)中的酸性離子液體是1-丁基-3-甲基咪唑硫酸氫鹽[810!11]肥04或1-丁基磺酸-3-甲基咪唑硫酸氫鹽[BHS03MIm]HS04等具有酸性基團的酸性離子液體。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微波輔助酸性離子液體催化制備薯蕷皂苷元的方法，其特征在于步驟(2)中離子液體濃度為2-8mol/L。皂苷與離子液體混合比例為1: 5_1: 25 (g/mL)。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微波輔助酸性離子液體催化制備薯蕷皂苷元的方法，其特征在于步驟(3)中反應(yīng)溫度為80-120°C，反應(yīng)時間為5-30min。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微波輔助酸性離子液體催化水解薯蕷中皂苷為薯蕷皂苷元的方法，其特征在于步驟(3)中回收離子液體真空干燥箱溫度為30-60°C，干燥時間為20_60mino
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種微波輔助酸性離子液體催化制備薯蕷皂苷元的新方法，屬于農(nóng)產(chǎn)品深加工及醫(yī)藥技術(shù)領(lǐng)域。所述方法是先用乙醇水溶液提取盾葉薯蕷或其他薯蕷科植物根莖中的總皂苷，然后在微波反應(yīng)罐中經(jīng)微波和酸性離子液體共同作用將皂苷催化水解為薯蕷皂苷元。反應(yīng)液冷卻后過濾。濾渣烘干后用石油醚提取薯蕷皂苷元。濾液除去水分后可得離子液體?；厥盏碾x子液體可循環(huán)使用。該發(fā)明使用酸性離子液體代替?zhèn)鹘y(tǒng)水解方法中的無機酸，解決了排放大量高酸度、含氯污水的問題；克服了生物轉(zhuǎn)化法和酶法耗時長、生產(chǎn)工藝復(fù)雜的問題。微波輔助技術(shù)明顯縮短反應(yīng)時間。同時離子液體可回收利用降低了生產(chǎn)成本。該方法是一種高效、綠色環(huán)保的制備薯蕷皂苷元的方法。
【IPC分類】C07J71/00
【公開號】CN105273034
【申請?zhí)枴緾N201410227653
【發(fā)明人】王洪新, 汪朋, 馬朝陽, 婁在祥, 呂文平
【申請人】江南大學(xué)
【公開日】2016年1月27日
【申請日】2014年5月28日