способ получения дигидрокверцетина

Формула изобретения

1. Способ получения дигидрокверцетина (ДКВ), включающий экстракцию последнего из измельченной древесины лиственницы органическим растворителем при нагревании, отгонку экстрагента, извлечение целевого продукта из водной части экстракта, его кристаллизацию из горячей воды и сушку, отличающийся тем, что экстракцию проводят водным раствором этилового спирта с содержанием органической части 75-85% при температуре 45-50°С в течение 2-3 ч при соотношении измельченной древесины и экстрагента, равном 1:(7-10), полученный после отгонки спирта водный экстракт охлаждают до 20-25°С в течение 20-30 мин для удаления смолообразных примесей, из обессмоленного экстракта повторно экстрагируют ДКВ метилтретбутиловым эфиром при соотношении 1:(0,3-0,45) в течение 2-3 ч с последующим отделением эфирной части экстракта и упариванием метилтретбутилового эфира.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что древесину лиственницы используют с влажностью не более 27%.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что экстракцию ДКВ метилтретбутиловым эфиром осуществляют при температуре 34-36°С в вакууме 0,2 МПа.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что эфирную часть экстракта, содержащую дигидрокверцетин, отделяют отстаиванием в течение 2-2,5 ч.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к химическо-фармацевтической промышленности и касается усовершенствования способа получения дигидрокверцетина (ДКВ).

Известно, что ДКВ оказывает антиоксидантное, ангиопротекторное, регенерирующее, дезинтоксикационное, противоотечное действия, обладает способностью восстанавливать эластичность кровеносных капилляров, препятствует воспалительным процессам, опухолеобразованию и т.д. В связи с широким использованием ДКВ в пищевой, медицинской, косметической промышленности задача разработки усовершенствованных способов его получения остается актуальной.

Известны различные способы переработки древесины и коры лиственницы для получения широкого ассортимента биологически активных продуктов для пищевой промышленности и медицины (Бабкин В.А., Остроухова Л.А., Иванова С.З. и др. Продукты глубокой химической переработки биомассы лиственницы. Рос. хим. ж., 2004, т.XLVIII, № 3, с.62-69). Основным действующим веществом получаемых препаратов является дигидрокверцетин (ДКВ) - флавоноид природного происхождения, обладающий широким спектром биологической активности.

Все известные способы химической переработки древесины хвойных пород деревьев условно можно разделить на три группы:

1) способы, предусматривающие получение водно-растворимых продуктов путем обработки исходного сырья водными растворами электролитов;

2) способы, предусматривающие получение неводно-растворимых продуктов - биологически активных соединений, природных смолистых веществ - обработкой сырья органическими соединениями (растворителями);

3) способы, предусматривающие получение клетчатки и целлюлозы обработкой сырья щелочами и кислотами.

Однако существующие способы получения этих продуктов характеризуются низким коэффициентом использования древесины (около 20-30%).

Известен, например, способ выделения ДКВ из древесины лиственницы путем экстракции водой при нагревании, охлаждения, фильтрования и перемешивания водного экстракта в течение 2 ч с полиамидным порошком в соотношении 1:10, отфильтровывания и высушивания полиамидного порошка, экстрагирования ДКВ с полиамидным порошком этилацетатом и последующей кристаллизацией его из горячей воды. (Патент РФ № 2000797, кл. А61К 35/78, 1993).

Основным недостатком известного способа является низкий выход целевого продукта и длительность осуществления способа.

Известен способ получения ДКВ путем предварительного удаления водорастворимых веществ в результате промывания опилок древесины лиственницы водой при обычной температуре с последующей экстракцией ДКВ смесью вода-ацетон (1:4) при обычной температуре. Выпавший после отгонки ацетона из водной части экстракта осадок ДКВ перекристаллизовывают из горячей воды. Чистота получаемого ДКВ составляет 95-97%, выход 1,75-2,0% от массы абсолютно сухой древесины (а.с.д.) (Патент РФ N 2038094, кл. А61К 35/78, опубл. 27.06.95).

Недостатками известного способа являются длительность процесса из-за осуществления стадии предварительного промывания опилок водой, снижение выхода ДКВ из-за потерь при промывании опилок водой, а также огромный расход дорогостоящего экстрагента - ацетона, который ввиду его неограниченной растворимости в воде трудно поддается регенерации.

Известен способ получения дигидрокверцетина, включающий экстракцию измельченной древесины хвойных пород при нагревании, фильтрование экстракта, его упаривание, извлечение целевого продукта, его кристаллизацию из горячей воды и сушку, отличающийся тем, что в качестве древесины хвойных пород используют лиственницу или дуглассовую пихту, экстракцию проводят этилацетатом в течение 1-5 ч при соотношении измельченной древесины лиственницы или дуглассовой пихты и этилацетата 1:(5-7), а извлечение целевого продукта из упаренного экстракта осуществляют гексаном или бензином при соотношении соответственно 1:(8-20), при этом процесс извлечения целевого продукта проводят при температуре 18-24°С в течение 15-40 мин и перемешивании, после чего гексан или бензин отгоняют. Чистота целевого продукта составляет 94-96%, выход дигидрокверцетина 0,9-1,0% от массы абсолютно сухой древесины (Патент РФ № 2082425, кл. А61К 35/78, опубл. 27.06.1997).

Недостатками известного способа являются большой расход органических реагентов и низкий выход целевого продукта.

Известен способ получения ДКВ из измельченной древесины лиственницы, включающий предварительную пропитку последней водой (при температуре 25-40°С), экстракцию этилацетатом (соотношение сырье:экстрагент 1:4), упаривание экстракта и обрабатывание бензином (или гексаном) без нагревания для удаления смолы. Обессмоленный экстракт обрабатывают горячей водой (температура 95-98°С), фильтруют от примесей. При охлаждении из водного раствора выпадают кристаллы ДКВ. Чистота получаемого продукта составляет 90-95%, выход ДКВ от массы абсолютно сухой древесины 1% (Патент РФ № 2158598, кл. А61К 35/78, опубл. 10.11.2000).

Основными недостатками известного способа являются большой расход органических экстрагентов (бензина и этилацетата), а соответственно и большой расход электроэнергии на их упаривание и нагревание при экстракции, а также низкий выход целевого продукта.

Наиболее ближайшим к заявляемому способом-прототипом является способ получения дигидрокверцетина, включающий следующие стадии (Патент РФ № 2034559, А61К 35/78, опубл. 10.05.1995 г.).

Измельченную и высушенную древесину лиственницы (относительная влажность 7%) заливают n-гексаном или бензином и кипятят с обратным холодильником в течение 1 часа. Затем растворитель сливают, а обессмоленные опилки заливают этилацетатом, нагревают до температуры кипения (77°С) и кипятят с обратным холодильником в течение одного часа. Горячий экстракт отфильтровывают от опилок, охлаждают и упаривают. Сухой экстракт заливают горячей водой (соотношение 1:10, 80°С) и выделяют дигидрокверцетин кристаллизацией из горячей воды. Выход дигидрокверцетина составляет 0,81-0,91 от массы абсолютно сухой древесины, чистота целевого продукта - 92-96%.

Недостатками известного способа являются длительность процесса, а также низкий выход целевого продукта.

Технической задачей изобретения является повышение выхода целевого продукта при сохранении его высокого качества.

Поставленная техническая задача достигается предлагаемым способом, заключающимся в следующем.

Древесину лиственницы сибирской или даурской очищают от коры, раскалывают и сушат при 40-50°С до остаточной влажности 23-27%. Высушенную древесину измельчают и загружают в экстрактор. Из измельченной древесины лиственницы экстрагируют растворимые вещества водным раствором этилового спирта с содержанием органической части не менее 75%, преимущественно 75-85% (азеотропная смесь этиловый спирт-вода), при температуре 45-50°С при соотношении сырье:экстрагент 1:(7-10). Далее экстрагент отгоняют, а опилки с остатком экстрагента подают на пресс для дополнительного возврата спирта. Затем водную часть экстракта охлаждают до 20-25°С в течение 20-30 минут для удаления сопутствующих ДКВ смолообразных примесей.

В обессмоленную водную часть экстракта (концентрат) добавляют метилтребутиловый эфир (МТБЭ) в соотношении 1:(0,3-0,45) и реэкстрагируют ДКВ при температуре 34-36°С в вакууме в течение 2-3 часов. Эфирную часть экстракта отделяют от водной части отстаиванием в течение 2-2,5 часов и подают на упаривание. После упаривания эфирной фракции к сухому остатку добавляют дистиллированную воду, нагревают водный раствор, содержащий ДКВ, до 50°С и кристаллизуют последний из горячей воды.

Предложенный способ позволяет получать ДКВ с выходом 2,2-2,5% от массы абсолютно сухой древесины со степенью чистоты 90-96%. Химический состав ДКВ доказан методами элементного анализа на С, Н, О и методом высокоэффективной жидкостной хроматографии ВЭЖХ.

Определяющими отличительными признаками заявляемого способа, по сравнению с прототипом, являются:

1. Экстракцию сырья осуществляют 75-85% этиловым спиртом при температуре 45-50°С при соотношении сырье:экстрагент, равном 1:(7-10), что позволяет существенно упростить технологию процесса, исключить из процесса стадию предварительного обессмоливания измельченной древесины неполярными углеводородами (n-гексаном или бензином), сделать процесс экономичным и более выгодным, так как температура обработки древесины снижается до 45-50°С.

2. Полученную водную часть экстракта (после отделения экстрагента) охлаждают в течение 20-30 мин до 20-25°С для осаждения смолообразных примесей, что позволяет повысить чистоту целевого продукта.

3. Из обессмоленного экстракта повторно экстрагируют ДКВ метилтретбутиловым эфиром при соотношении 1:(0,3-0,45) в течение 2-3 часов, что позволяет дополнительно очистить целевой продукт от примесей смол и масел.

Метилтретбутиловый эфир обладает ценными технологическими качествами и дешев. Он имеет благоприятную для процесса температуру кипения /52°С/, почти не растворяет воду и другие полярные вещества и очень хорошо растворяет органические соединения средней полярности, к которым относится и ДКВ. Очень важно, что метилтребутиловый эфир в отличие от известных для данного процесса эфирных растворителей, таких как диэтиловый эфир, диоксан, тетрагидрофуран, плохо образует пероксиды и поэтому более предпочтителен в аспекте взрывобезопасности.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами конкретного выполнения способа.

Пример 1.

Древесину лиственницы сибирской очищают от коры, раскалывают и сушат при 50°С до остаточной влажности 23%. Высушенную древесину измельчают сначала на рубительной машине МРН-20 до размеров технологической щепы, затем до частиц размером 1×0,1×1 мм на ножевой дробилке и загружают в экстрактор с рабочим объемом 6 куб.м.

450 кг измельченной древесины лиственницы заливают 3465 литрами 75% водного раствора этилового спирта (соотношение сырье - экстрагент 1:10) и проводят экстракцию при температуре 50°С и постоянном перемешивании в течение 3-х часов. Далее водно-спиртовой экстракт подают в вакуум-выпарной аппарат, а опилки шнековым транспортером, с остатком экстракта, подают на винтовой пресс Е8МПШ-01, где дополнительно проводят отжим экстракта, который также подают на упаривание в вакуум-выпарной аппарат. Оставшуюся массу древесины подают на гранулятор ПГ-310 для получения топливных паллетов.

Отогнанный спирт возвращают в технологический цикл, а водную часть экстракта (концентрат) сливают в емкость с «рубашкой», охлаждают в течение 30 мин до 20°С, при этом происходит осаждение смолы на дне емкости, которую убирают вручную шпателем.

Обессмоленный концентрат (220 литров) перекачивают в емкость для проведения эфирной реэкстракции, добавляют 100 литров метилтретбутилового эфира и реэкстрагируют ДКВ в вакууме 0,2 мПа при перемешивании (прокачиванием насосом по замкнутому кругу) при температуре 36°С в течение 2-х часов. Далее эфирную часть экстракта отделяют от водной части отстаиванием в течение 2,5 часов, воду сливают, а эфирную фракцию, содержащую ДКВ (95 литров), подают на упаривание.

После упаривания эфирной фракции к сухому остатку добавляют дистиллированную воду (190 литров), нагревают водный раствор, содержащий ДКВ, до 50°С и сливают в емкость, где целевой продукт кристаллизуется при охлаждении воды с 50 до 18°С в течение 2 часов. После чего ДКВ отфильтровывают на воронках Бюхнера на бумажном фильтре и далее целевой продукт с влажностью 45% сушат в шкафах при температуре 50° до остаточной влажности 7%.

Выход ДКВ составил 2,2% от массы абсолютно сухой древесины со степенью чистоты 94%.

Пример 2

Древесину лиственницы даурской очищают от коры, раскалывают и сушат при 40°С до остаточной влажности 27%. Высушенную древесину измельчают сначала на рубительной машине МРН-20 до размеров технологической щепы, затем до частиц размером 1×0,1×1 мм на ножевой дробилке и загружают в экстрактор. Из 450 кг измельченной древесины лиственницы экстрагируют растворимые вещества 85%-ным водным раствором этилового спирта при температуре 45°С при соотношении сырье - экстрагент, равном 1:7 (2300 л), при постоянном перемешивании в течение 2-х часов. По окончании экстракции откачивают водно-спиртовой экстракт вакуумным насосом и подают в вакуум-выпарной аппарат для отгонки спирта, а опилки с остатком экстракта подают на пресс. Полученный в результате отгонки спирт возвращают в технологический цикл, а водный концентрат сливают в емкость с «рубашкой», охлаждают в течение 20 мин до 25°С, при этом происходит осаждение смолы на дне емкости, которую убирают вручную шпателем.

В 300 л обессмоленного концентрата добавляют 100 л метилтребутилового эфира и реэкстрагируют ДКВ при перемешивании при температуре 34°С в вакууме 0,2 мПа в течение 3-х часов, после чего МТБЭ отделяют от водной части отстаиванием в течение 2 часов, воду сливают, а эфирную фракцию, содержащую ДКВ (95 литров), подают на упаривание.

После упаривания эфирной фракции к сухому остатку добавляют дистиллированную воду (240 литров), нагревают водный раствор, содержащий ДКВ, до 50°С и сливают в емкость, где целевой продукт кристаллизуется при охлаждении воды с 50 до 18°С в течение 2 часов. После чего ДКВ отфильтровывают и далее целевой продукт с влажностью 55% сушат в шкафах при температуре 50° до остаточной влажности 8%.

Выход ДКВ составил 2,5% от массы абсолютно сухой древесины со степенью чистоты 96%.

Использование предлагаемого способа позволит:

- повысить выход ДКВ до 2,2-2,5% при сохранении высокой степени чистоты целевого продукта;

- упростить способ, исключив из технологии длительную и трудоемкую стадию предварительного обессмоливания исходного сырья;

- повысить экологическую безопасность способа, исключив из процесса пожароопасные, токсичные растворители: этилацетат, n-гексан, бензол;

- снизить себестоимость и повысить качество целевого продукта, так как последний получают в нативной форме, имеющей ненарушенную природную структуру, т.к. процесс идет при низких температурах, в отличие от высокотемпературных аналогов, с неизбежным распадом структуры и потерями до 70% конечного продукта.

Предложенный способ позволяет получить ДКВ с высоким выходом и высокой степенью чистоты, существенно упростить технологию процесса, сократить время проведения процесса и обеспечить возможность переработки больших (сотни тонн) объемов сырья.