способ получения бетулина

Формула изобретения

Способ получения бетулина из бересты путем экстракции органическим растворителем, обработки экстракта щелочью, отличающийся тем, что в качестве органического растворителя используется метил-трет-бутиловый эфир, а обработанный щелочью экстракт промывают водой, высушивают, удаляют растворитель и перекристаллизовывают полученный бетулин из этилацетата.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к способу выделения из внешнего слоя коры (бересты) белоствольных берез бетулина (3,28-дигидроксилуп-20,29-ена, луп-20,29-ен-3,28-диола) (1).

Бетулин обладает широким спектром биологической активности и является синтетическим предшественником большого количества тритерпеноидов лупанового и олеананового рядов, обладающих ценными фармакологическими свойствами.

Результаты изобретения могут быть использованы в химии, медицине, фармации.

Известные способы выделения бетулина делятся на две группы.

Первая - это экстракция бересты растворителями спиртового типа в присутствии NaOH [1], экстракция водноспиртовой щелочью при температуре кипения растворителя или при нагревании под давлением (спирт - метиловый, этиловый, изопропиловый) [2]; экстракция толуолом с последующим промыванием экстракта щелочью, концентрированием фильтрата и кристаллизацией из него бетулина [3]; экстракция бензолом с последующим промыванием экстракта раствором КОН, ацетилированием полученного продукта уксусным ангидридом и выделением бетулина в виде диацетата методом колоночной хроматографии [4]. Щелочная обработка используется для отделения кислотных компонентов экстракта переводом их в водорастворимые соли.

Другая группа методов заключается в экстракции бересты растворителями различных типов без обработки суммарного экстракта щелочью. Экстракцию проводят при температуре кипения экстрагента хлороформом в присутствии силикагеля [5], 90-95% этиловым спиртом в присутствии активированного угля [6], толуолом [7], смесью петролейный эфир (70-100°С) - толуол [8], ацетоном [9], экстракт фильтруют, охлаждают, концентрируют и далее кристаллизацией выделяют продукт, содержание бетулина в котором составляет 89-93%.

Основным недостатком большинства рассмотренных способов является выделение бетулина с квалификацией, не достаточной для проведения синтетических работ и исследования биологической активности.

Для получения индивидуальной субстанции с чистотой 95-97%, используемой для синтеза производных [10] или изучения биологической активности [5], требуется многократная перекристаллизация (от одного до пяти раз), что существенно снижает выход бетулина (5-11%) и повышает трудозатраты.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ [11] извлечения бетулина из внешнего слоя коры березы с использованием уайт-спирита, который заключается в следующем. Бересту экстрагируют уайт-спиритом при температуре 150-155°С, горячий экстракт сливают с бересты, обрабатывают 20%-ным раствором гидроокиси натрия, отфильтровывают образовавшийся осадок натриевых солей кислотных компонентов экстракта, фильтрат охлаждают до комнатной температуры, выпавший из фильтрата осадок отфильтровывают и высушивают. Получают с выходом 14-22% (от веса сухой бересты) продукт, массовая доля бетулина в котором составляет 88-95%. Для получения бетулина высокой степени чистоты (с массовой долей 97.5-99.5%) полученный экстракт перекристаллизовывают, используя смеси С₂-С₄-спиртов с водой.

К недостаткам рассматриваемого метода можно отнести применение для экстракции высококипящего растворителя, что приводит к увеличению балластных веществ в суммарном экстракте, отсутствие данных о числе ступеней перекристаллизации, за которое удается достичь высокой степени чистоты бетулина, отсутствие сведений о выходе бетулина указанной квалификации, отсутствие данных о методе контроля за чистотой получаемого бетулина.

Задача настоящего изобретения заключается в разработке способа получения бетулина в виде индивидуальной субстанции (с содержанием основного вещества не ниже 95%), пригодного для проведения синтетических модификаций и изучения биологической активности.

В заявленном способе в качестве экстрагента бересты используется метил-трет-бутиловый эфир (МТБЭ), а последующая перекристаллизация полученного продукта проводится из этилацетата (EtOAc). Результатом изобретения является получение бетулина с чистотой >95% с выходом 15% (в пересчете на вес сухой бересты).

МТБЭ обладает рядом ценных для экстрагента характеристик: прежде всего в изучаемом объекте он селективно растворяет природные соединения умеренной полярности, плохо смешивается с водой, имеет невысокую температуру кипения (52°С), не образует пероксидов (в отличие от других, широко применяемых для экстракци природных соединений, растворителей эфирного типа), малотоксичен, имеет низкую стоимость, доступен.

Сущность изобретения состоит в следующем. Измельченную бересту (влажность >5%) экстрагируют МТБЭ при температуре кипения экстрагента, экстракт охлаждают до комнатной температуры, затем обрабатывают 4N водным раствором NaOH для удаления натриевых солей кислотных компонентов экстракта, далее промывают водой и высушивают осушителем, раствор отфильтровывают, фильтрат упаривают. Полученный твердый остаток перекристаллизовывают из этилацетата и получают с выходом 15% (по отношению к весу сухой бересты) бетулин с чистотой >95%.

Таким образом, предлагаемый способ получения бетулина с использованием в качестве экстрагента МТБЭ позволяет с высокой селективностью извлекать бетулин из растительного сырья, что значительно упрощает его дальнейшую очистку, необходимую для получения субстанции с квалификацией (содержание основного вещества >95%), удовлетворяющей требованиям при проведении синтетических исследований и биологических испытаний.

Сущность изобретения подтверждается следующими примерами.

Пример 1

Кипятят 10 г измельченной (3-5 мм×7-10 мм) бересты 2 ч со 100 мл МТБЭ, охлаждают экстракт до комнатной температуры и отфильтровывают, затем к бересте добавляют 80 мл МТБЭ и кипятят 40 мин (последнюю процедуру повторяют 4 раза). Объединенные экстракты промывают 4N водным раствором NaOH (25 мл×3), затем водой, высушивают MgSO₄, раствор фильтруют, растворитель упаривают на роторном испарителе досуха, получают 2.0 г твердого продукта белого цвета, который растворяют при кипячении в 110 мл EtOAc, раствор охлаждают до 25°С, выпавший осадок отфильтровывают, промывают EtOAc и еще раз перекристаллизовывают из EtOAc. Получают 1.5 г (15% на вес сухой бересты) бетулина, индивидуального по данным ТСХ, ЯМР ¹H и ¹³ С.

Бетулин: Т. пл. 255-257°С (EtOAc); [] _D ²⁰+20° (с 0.016, пиридин) (лит. [12] Т. пл. 254-256°С, EtOH), [] _D ²⁰+20° (пиридин). ЯМР ¹ Н (, м.д.): 0.76 с (3Н, 24-СН₃); 0.83 с (3Н, 23-СН ₃); 0.97 (3Н, СН₃); 0.98 с (3Н, 26-СН₃ ); 1.03 с (3Н, 25-СН₃); 1.69 с (3Н, 30-СН₃ ); 3.20дд (1Н, 3-Н, J 10.7 Гц, 5.0 Гц); 3.35 д (1Н, 28-Н _а J 5.4 Гц); 3.80 д (1Н, 28-Н_б J 5.4 Гц); 4.59 с (1Н, 29-Н_а); 4.69 с (1Н, 29-Н_б). ЯМР ¹³С (, м.д.): 14.73; 15.; 15.96; 16.06; 16.28; 19.06; 20.60; 25.16; 27.03; 27.35; 27.96; 29.15; 29.72; 33.94; 34.21; 37.14; 37.27; 38.67; 38.64; 40.69; 42.66; 47.77; 47.77; 48.73; 50.37; 55.26; 60.50 (28-С); 78.96 (3-С); 109.66 (29-С); 150.45 (20-С).

Пример 2

Кипятят 200 г внешней коры березы с 2.0 л МТБЭ в течение 2 ч, затем температуру раствора доводят до комнатной, раствор отфильтровывают. Экстракт промывают 4N NaOH (100 мл×2), затем водой, высушивают MgSO₄, фильтруют, растворитель отгоняют и используют для последующих ступеней экстракции. Повторяют процедуру экстракции еще 4 раза. В результате описанной выше последовательности операций получают 40 г (20% по отношению к весу сухой бересты) продукта в виде порошка белого цвета, который далее перекристаллизовывают дважды из EtOAc (см. пример 1). Получают 30.0 г (15% по отношению к весу сухой бересты) бетулина, идентичного образцу, описанному выше.