專利名稱：水解天然糖苷類化合物制備苷元的方法
技術領域：
本發明涉及一種天然糖苷類化合物水解的綠色工藝，尤其涉及采用樹脂型固體酸 為催化劑，以水作溶劑，催化在熱水中有一定溶解度的糖苷水解為相應苷元的方法。
背景技術：
天然糖苷類化合物(蘆丁、柚皮苷等所有黃酮苷、虎杖苷、甘草酸等)廣泛存在于 自然界中，目前已有研究表明，其水解所得苷元擁有較苷類化合物更廣泛的藥理活性，以下 僅以黃酮苷和虎杖苷為例。黃酮類化合物具有廣譜的藥理活性和較低的毒性，其生理活性主要表現在抗氧化 性、抗腫瘤、對心血管系統的影響和免疫調節作用等方面[h]。大部分糖苷型的黃酮化合物 在人體內不能通過小腸壁進入到血液中，而是被腸內微生物通過雜環裂解的方式降解和代 謝，其中僅有小部分黃酮在結腸中益生菌(乳酸菌和雙歧桿菌)分泌的水解酶的作用下，產 生苷元再重新吸收進入血液。因此，黃酮苷在動物體內的生物利用率遠低于苷元型黃酮M。 研究表明，黃酮苷元清除人體氧自由基的生物活性明顯優于黃酮糖苷，黃酮苷元的效價是 黃酮糖苷效價的7倍。水解大豆和葛根提取物、槐米提取物、黃芩苷、蘆丁、橙皮苷、42. 4% 大豆苷等黃酮苷后，發現其抗氧化能力都有了不同程度的提高，其中蘆丁、大豆苷水解后所 得苷元的抗氧化活性提高了 3倍[5]。虎杖苷存在于中藥材虎杖中，其水解產物為白藜蘆醇。目前已有研究證實白藜蘆 醇具有良好的抗癌、降血脂以及抗炎等生物活性。Kshitij等研究了白藜蘆醇對酪氨酸蛋白 激酶(PTK)的抑制作用，發現其具有較好的抑制活性，而當羥基被保護后抑制活性幾乎消
失氣因此，將天然糖苷類化合物水解為苷元型化合物是發揮其良好生理活性的關鍵步
馬聚ο目前文獻已報道天然產物糖苷類(以蘆丁為例)的水解方法主要有以下幾種質 子酸催化、酶催化、固定床固體酸催化以及固定床離子液體催化等，其中所涉及到的溶劑均 為有機試劑。以上方法均有不同程度的工業化缺陷，質子酸催化對反應設備要求較高；酶催 化中操作繁瑣且生物酶價格高，易失活，適應性差；固定床酸催化最高收率僅為88% ；固定 床離子液體催化純度僅為80%。以上水解方法均以有機試劑為反應溶劑，所產生的酸液、有 機廢棄物等會對環境產生污染，不符合綠色化學工藝概念。

發明內容
本發明的目的是提供一種用于高效水解天然糖苷類化合物制備相應苷元的綠色 環保工藝。本發明所述的水解天然糖苷類化合物制備苷元的方法包括以天然糖苷類化合物 為原料的催化水解反應，其特征在于該反應以樹脂型固體酸為催化劑。本法的上述反應中所述的溶劑為水。
本發明的上述催化水解反應中，原料與催化劑的質量比為1 0.5 1 5，原料 與溶劑的質量比為1 15 1 100。催化水解反應的投料比優選為原料與催化劑的質量比為1 0.5 1 5，原料與 溶劑的質量比為1 15 1 100。反應溫度60 100°C，反應時間2. 5 10h。上述本發明的水解天然糖苷類化合物制備苷元的方法中，以樹脂型固體酸為催化 劑、以水為溶劑的催化水解反應是其核心，經發明人摸索試驗發現，優選用于本發明的樹脂 型固體酸是大孔強酸型樹脂A-15和CT-450樹脂，這兩種樹脂均可通過普通途徑購買現有 商品。上述本發明的催化水解反應在60 100°C，其中優選90 100°C，因此對反應原 料的要求是在上述反應溫度條件下在溶劑，即水中有一定溶解度的天然糖苷類化合物，可 以是單一糖苷類化合物或通過常規天然產物提取手段提取所得的糖苷類化合物的混合物。 經過實驗證明，蘆丁、柚皮苷、橙皮苷、虎杖苷、甘草酸等均能采用本發明的方法進行有效的 水解，進而得到相應的苷元。本發明所述的水解天然糖苷類化合物制備苷元的方法除了主要包括上述的催化 水解反應步驟，還包括反應后對產物的處理，即在反應完成后，待樹脂沉降至底部，傾出含 有產物的上層反應液，并以水充分洗滌樹脂；合并傾出的反應液和洗滌液，過濾，所得濾餅 即為苷元產物，糖分子則留于濾液中。本發明的技術方案相對于現有技術，具有以下突出的特點(1)該反應以樹脂型固體酸，尤其是大孔強酸型樹脂A-15或CT-450替換現有技術 中的質子酸催化劑，并且可以進行催化劑循環套用，減少了對環境的污染，同時使反應成本 相應降低。(2)反應溫度控制在60-100°C，易于實施，且條件溫和，反應時間短，節省能源。(3)反應溶劑為水，價廉易得，對環境無污染，符合綠色化學工藝概念要求，水解收 率最高可達98.6%，反應母液靜置冷卻，未轉化原料可析出，方便回收。產品經過HPLC檢 測，純度最高可達98%。因此可見，本發明以天然糖苷類化合物為原料，經過樹脂型固體酸催化，以水為溶 劑，經過水解反應得到其苷元，收率最高可達98. 6%，其純度最高可達98%。并且該反應操 作簡單，可行性強，環境友好，催化劑可循環套用，進一步降低了反應成本。具體實施方法下面將結合實施例詳細描述本發明，該實施例不應解釋為對本發明的限制。如無 特殊說明，本部分所涉及的主要儀器和藥品來源包括實驗中所用樹脂均購自天津威德國 際貿易有限公司和鎮江九天化工有限公司；實驗中所用糖苷類化合物均購自陜西嘉禾植物 化工有限公司和陜西惠豐制藥有限公司；實驗中所用50L玻璃反應器來自河南鞏義予華儀 器廠。實施例1取1. 5g蘆丁，以及3. 0g(干重，第0次循環套用)A_15加入反應燒瓶中，并加 入150ml水，反應器內溫度為100°C，磁力攪拌，加熱回流，15min后即出現沸騰現象。 每隔15min取樣一次，利用TLC檢測反應進度，展開劑為乙酸乙酯石油醚乙酸= 10 10 1。2h45min后，反應完全，停止反應，將反應液傾入500mL燒杯中，樹脂留于反應瓶中，先后使用IOOmL水洗滌樹脂，洗滌液并入反應液，過濾。將得到的槲皮素濾餅干燥至 恒重后稱重，產率為82.4%。實施例2取1.5g蘆丁，4.0g A_15(干重，第4次循環套用)加入反應燒瓶中，并加入50mL 水，磁力攪拌。反應器內部100°c回流以及TLC檢測展開條件同實施例1。2h35min后反應 完全，停止反應，將反應液傾出，樹脂留于反應瓶中，用25mL水洗滌樹脂，洗滌液并入反應 液，過濾。將得到的槲皮素濾餅干燥至恒重后稱重，計算產率為98. 6%。實施例3取1.58蘆丁，4.(^ CT_450(干重，第3次循環套用)加入反應燒瓶中，并加入50mL 水，磁力攪拌。反應器內部100°c回流以及TLC檢測展開條件同實施例1。2h45min后反應 完全，停止反應，將反應液傾出，樹脂留于反應瓶中，用20mL水洗滌樹脂，洗滌液并入反應 液，過濾，50mL水洗濾餅將得到的槲皮素濾餅干燥至恒重后稱重，計算產率為98. 6%。實施例4取1. Og柚皮苷，2. Og A_15(干重，第3次循環套用)加入反應燒瓶中，并加入50mL 水，磁力攪拌。油浴控溫，反應器內部100°c回流。每隔15min取樣一次，利用TLC檢測反 應進度，展開劑為乙酸乙酯石油醚甲醇=10 10 1。9h25min后，反應完全，停止反 應，將反應液傾出，樹脂留于反應瓶中，先后使用IOOmL水洗滌樹脂，洗滌液并入反應液，過 濾。將得到的柚皮素濾餅干燥至恒重后稱重，計算產率為93. 6%。實施例5取0.58橙皮苷，2.(^ CT_450(干重，第0次循環套用)加入反應瓶中，并加入50mL 水，磁力攪拌。油浴控溫，反應器內部100°c回流。每隔15min取樣一次，利用TLC檢測反應 進度，展開劑為乙酸乙酯丙酮=7 3。》i5min后，反應完全，停止反應，將反應液傾出， 樹脂留于反應瓶中，先后使用IOOmL水洗滌樹脂，洗滌液并入反應液，過濾。將得到的橙皮 素濾餅干燥至恒重后稱重，計算產率為85. 7%。實施例6取1.258虎杖苷，4.(^ A_15(干重，第2次套用)加入反應燒瓶中，并加入50mL水， 氮氣保護，磁力攪拌。油浴控溫，內部反應溫度75°C。每隔15min取樣一次，利用TLC檢測 反應進度，展開劑為乙酸乙酯石油醚甲醇=10 10 1。Mi5min后，停止反應，將反 應液傾出，樹脂留于反應瓶中，先后使用IOOmL水洗滌樹脂，洗滌液并入反應液，過濾。將得 到的白藜蘆醇濾餅干燥至恒重后稱重，計算產率為67. 1%。實施例7取1. Og甘草酸，3. Og A-15 (干重，第0次循環套用)加入反應瓶中，并加入IOOmL 水，磁力攪拌。油浴控溫，反應器內部100°c回流。每隔15min取樣一次，利用TLC檢測反應 進度，展開劑為乙酸乙酯石油醚=2 1。9h50min后，反應完全，停止反應，將反應液傾 出，樹脂留于反應瓶中，先后使用IOOmL水洗滌樹脂，洗滌液并入反應液，過濾。將得到的甘 草次酸濾餅干燥至恒重后稱重，計算產率為77. 9%。實施例8取60. Og蘆丁，162. 67g CT-450 (干重，第0次循環套用)，加入2L反應燒瓶中，并 加入600mL水，機械攪拌，油浴控溫，反應器內部100°C回流以及TLC檢測展開條件同實施例
51。4h25min后反應完全，停止反應。將反應液傾出，樹脂留于反應瓶中，先后共用SOOmL水 洗樹脂以及濾餅，并將洗滌液并入濾液。將得到的槲皮素濾餅干燥至恒重后稱重，計算產率 為 97. 9%。實施例9取蘆丁 1. 27kg，2. 7kgA-15 (干重，第0次循環套用)以及25L去離子水加入50L反 應釜，機械攪拌，轉速200 220r/min。油浴控溫100°C，內部溫度93°C。反應時間》i50min， TLC檢測條件同實施例1，反應完全后停止反應，將反應液傾入50L不銹鋼桶中，樹脂沉于底 部，過濾上層反應液，并以大量去離子水充分洗滌樹脂，過濾，所得產物槲皮素真空干燥至 恒重，計算產率為88.3%。實施例10 取蘆丁 1. Okg,實施例9中回收的A-15 (循環套用第1次)以及28L去離子水加入 50L反應釜，機械攪拌，轉速200 220r/min。油浴控溫100°C，內部溫度92°C。反應時間 9h30min, TLC檢測條件同實施例1，反應完全后停止反應，將反應液傾入50L不銹鋼桶中，樹 脂沉于底部，過濾上層反應液，并以大量去離子水充分洗滌樹脂，過濾，所得產物槲皮素真 空干燥至恒重，計算產率為96. 8%。實施例11取蘆丁 1. 02kg,實施例10中回收的A-15 (循環套用第2次)以及27L去離子水加 入50L反應釜，機械攪拌，轉速200 220r/min。油浴控溫130°C，內部溫度95°C。反應時 間^!，TLC檢測條件同實施例1，反應完全后停止反應，將反應液傾入50L不銹鋼桶中，樹脂 沉于底部，過濾上層反應液，并以大量去離子水充分洗滌樹脂，過濾，所得產物槲皮素真空 干燥至恒重，計算產率為96. 1 %。實施例12取蘆丁 1. 02kg,實施例9中回收的A-15 (循環套用第3次)以及27. 5L去離子水 加入50L反應釜，機械攪拌，轉速200 220r/min。油浴控溫130°C，內部溫度97°C。反應 時間^!50min，TLC檢測條件同實施例1，反應完全后停止反應，將反應液傾入50L不銹鋼桶 中，樹脂沉于底部，過濾上層反應液，并以大量去離子水充分洗滌樹脂，過濾，所得產物槲皮 素真空干燥至恒重，計算產率為98. 5%。
權利要求
1.水解天然糖苷類化合物制備苷元的方法，包括以天然糖苷類化合物為原料的催化水 解反應，其特征在于該反應以樹脂型固體酸為催化劑。
2.權利要求1所述的水解天然糖苷類化合物制備苷元的方法，其特征在于所述的催化 水解反應溶劑為水。
3.權利要求2所述的水解天然糖苷類化合物制備苷元的方法，其特征在于所述的催化 水解反應中原料與催化劑的質量比為1 0.5 1 5，原料與溶劑的質量比為1 15 1 100。
4.權利要求3所述的水解天然糖苷類化合物制備苷元的方法，其特征在于所述的催化 水解反應溫度60 100°C，反應時間2. 5 IOh。
5.權利要求1 4中任一權利要求所述的水解天然糖苷類化合物制備苷元的方法，其 特征在于所述的樹脂型固體酸是大孔強酸型樹脂A-15和CT-450樹脂。
6.權利要求5所述的水解天然糖苷類化合物制備苷元的方法，其特征在于所述的原料 是在40 100°C水中有一定溶解度的天然糖苷類化合物。
7.權利要求5或6所述的水解天然糖苷類化合物制備苷元的方法，其特征在于所述的 原料是單一糖苷類化合物或提取所得糖苷混合物。
全文摘要
本發明公開一種水解天然糖苷類化合物制備苷元的方法，包括以天然糖苷類化合物為原料的催化水解反應，該反應以樹脂型固體酸為催化劑。此外，本方法以水為溶劑，常壓水解得到相應苷元化合物，催化劑可循環使用。所采用的工藝操作簡單，成本低廉，溶劑溫和環保，有效避免了傳統水解工藝中無機酸對設備的腐蝕以及對環境的污染。采用本發明的方法水解天然糖苷類化合物得到苷元的收率最高可達98.6％，純度可達98％。
文檔編號B01J31/08GK102070590SQ201110000358
公開日2011年5月25日 申請日期2011年1月4日 優先權日2011年1月4日
發明者張嫻, 李悅青, 趙偉杰, 韓天佼, 高志剛 申請人:大連理工大學