專利名稱:金屬離子催化水解天然苷類化合物的方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及一種制備低糖基次生苷類化合物的方法,尤其是一種操作簡單、成本 低、適合大批量生產(chǎn)、對皂苷破壞小且無污染的金屬離子催化水解天然苷類化合物的方法。
背景技術(shù):
天然苷類化合物是天然藥物中活性成分的重要組成部分,來源(植物特別是中草 藥)廣泛。自然界,無論植物或其它天然產(chǎn)物中,苷類化合物在含量和分布上都是第一大生 物質(zhì)(Biomass)源,在藥用資源方面具有重要的地位和意義。研究表明,許多苷類化合物都是以天然前藥或天然活性化合物的 形式存在,苷元 上帶有多個糖基,表現(xiàn)出低活性甚至無活性。而在作為用藥進入人體后,經(jīng)過消化系統(tǒng)和腸 道菌的作用,轉(zhuǎn)化生成次生低糖基苷或苷元后,吸收才更容易,并且藥效更大。如薯蕷屬中 草藥中含量較高的薯蕷皂苷、雙葡萄糖皂苷和延齡草苷,每個分子中都含有三個糖基,藥效 低、又具有溶血性。但是在去掉部分或者全部糖基,轉(zhuǎn)化成一個糖基的薯蕷皂苷和苷元時, 藥效高,溶血性低。因此,為提高天然苷類化合物的藥效,現(xiàn)有方法是去掉多糖基苷的部分 糖基,甚至完全“脫去”糖外衣,轉(zhuǎn)化為活性更高的次生低糖基苷或苷元。以往常采用酸堿 水解法,但是酸堿水解法反應(yīng)劇烈,反應(yīng)選擇性差,對皂苷破壞大且副產(chǎn)物多,同時會對環(huán) 境造成污染。近幾年興起的微生物酶轉(zhuǎn)化法得到了較大的發(fā)展,但是微生物對培養(yǎng)條件要 求嚴格,尤其酶具有專一性(一種酶只能水解一類糖苷鍵),應(yīng)用范圍受到限制。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了解決現(xiàn)有技術(shù)所存在的上述技術(shù)問題,提供一種操作簡單、成本低、適 合大批量生產(chǎn)、對皂苷破壞小且無污染的金屬離子催化水解天然苷類化合物的方法。本發(fā)明的技術(shù)解決方案是一種金屬離子催化水解天然苷類化合物的方法,其特 征是采用金屬離子催化,水解天然苷類化合物的糖基,制備活性更高的低糖基次生苷類化 合物。所述金屬離子為Fe3+、Fe2+、Mg2+、Cu2+、Zn2+、Co2+、Al3+、Ba2+、Pb2+、Ca2+、Mn2+、Li+、Na+ 或K+。所述天然苷類化合物為皂苷類或黃酮苷類;所述皂苷類為原人參二醇類皂苷、原 人參三醇類皂苷、絞股藍皂苷、黃芪皂苷、薯蕷皂苷、白頭翁皂苷、朱砂根皂苷、柴胡皂苷、麥 冬皂苷、虎眼萬年青皂苷或甘草皂苷;所述黃酮苷類為蘆丁、金絲桃苷、柚皮苷、橙皮苷、淫 羊藿黃酮苷、大豆異黃酮苷或黃芩苷。所述金屬離子催化水解反應(yīng)條件是底物濃度為0. 4% 5. 0%,金屬離子濃度為 2mmol/L 4000mmol/L,溫度20°C 80°C,反應(yīng)時間小于或等于24小時。水解反應(yīng)后,反應(yīng)液采用大孔吸附樹脂吸附,水洗除去金屬離子,再醇洗得到水解 產(chǎn)物天然苷類化合物的低糖基次生苷或/和苷元。所述醇的濃度為20% 95%。
本發(fā)明發(fā)現(xiàn)金屬離子可以催化水解天然苷類化合物,建立了一般金屬離子催化水 解多糖基苷類化合物(皂苷類和黃酮苷類)的方法,可使苷類化合物的糖基部分或全部去 掉,轉(zhuǎn)化生成次生低糖基苷或苷元。催化水解的金屬離子可重復(fù)使用,制備成本低,整個制 備過程操作簡單安全,適合大批量生產(chǎn),對皂苷破壞小且無污染,產(chǎn)品可廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥臨 床、保健品、化妝品以及食品添加劑的開發(fā)。一般金屬離子(Fe3+、Fe2+、Mg2+、Cu2+、Zn2+、Co2+、Al3+、Ba2+、Pb2+、Ca2+、Mn2+、Li+、Na+ 或K+)都可催化水解皂苷類、黃酮苷類(一)·皂苷類(1)人參、三七參等中含量較高的PPD皂苷(Rb類、Re、Rd)水解生成稀有皂苷Rg3 和少量的F2、K1, Rg5, Rh2, C-K ;含量較高的PPT皂苷(Re)主要轉(zhuǎn)化生產(chǎn)稀有皂苷Rg2和少 量的 Rg” RgpPgpRh1 ;(2)五個糖基的白頭翁皂苷轉(zhuǎn)化生成3-0-Ara-(28-0-Glc-)雙糖白頭翁皂苷、 3-o-Ara-單糖白頭翁皂苷、28-o-Glc-單糖白頭翁皂苷以及苷元;(3)多糖基柴胡皂苷水解生成單糖基柴胡皂苷和苷元;(4)多糖基絞股藍皂苷主要水解生成人參皂苷Rg3 ;(5) 二個糖基的黃芪皂苷水解生成黃芪甲苷;(6)四個糖基的朱砂根皂苷水解生成二個糖基朱砂根皂苷、單糖基朱砂根皂苷和 苷元;(7)薯蕷皂苷水解生成單糖基薯蕷皂苷和苷元;(8)多糖基虎眼萬年青皂苷水解生成 次生低糖基虎眼萬年青皂苷。(二)·黃酮苷類(1)蘆丁水解生成異槲皮素和槲皮素;(2)金絲桃苷水解生成槲皮素;(3)橙皮苷水解生成7-葡萄糖_橙皮素和橙皮素;(4)柚皮苷水解生成柚皮素。
具體實施例方式實施例1 :Fe3+催化水解原人參二醇類皂苷取270. 3克Fecl3 ·6Η20,完全溶解于1000毫升水中,配制成Fe3+溶液。大孔吸附 樹脂分離純化得到的14克原人參二醇皂苷Rb類、Rc、Rd的混合物,溶解于1000毫升水中, 配制成皂苷溶液。上述兩種溶液充分混合后,于20 80°C溫度下,攪拌反應(yīng)14小時。反應(yīng) 結(jié)束后,反應(yīng)液經(jīng)300毫升體積的大孔吸附樹脂吸附皂苷,用2400毫升的水洗除去鹽離子 以及糖等雜質(zhì)后,再用20% 95%乙醇洗脫皂苷。收集乙醇洗脫液,干燥后得到產(chǎn)物9. 5 克?;蛘?000毫升反應(yīng)液加入400毫升水飽和正丁醇,搖勻后靜止2小時,分離正丁醇層, 上述正丁醇萃取操作重復(fù)4次,合并正丁醇層,用600毫升去離子水洗正丁醇除去Fe3+等 雜質(zhì),上述水洗操作重復(fù)4次,正丁醇層經(jīng)減壓濃縮干燥后得到產(chǎn)物9克。經(jīng)高效液相色譜 法分析(文獻1),底物中Rb類、Rc幾乎完全轉(zhuǎn)化,Rd大部分轉(zhuǎn)化,總的轉(zhuǎn)化率達到80% 90%。產(chǎn)物主要是Rg3和少量的F2, K” Rg5, Rh2, C-K,其中Rg3含量70%以上。實施例2 =Al3+催化水解原人參三醇類皂苷取6668克六12604)3 · 18H20,完全溶解于1000毫升水中,配制成Al3+溶液。硅膠柱分離純化得到的14克原人參三醇皂苷Re單體,溶解于1000毫升水中,配制成皂苷溶液。 上述兩種溶液充分混合后,于40 60°C溫度下,攪拌反應(yīng)14小時。反應(yīng)結(jié)束后,反應(yīng)液經(jīng) 大孔吸附樹脂,吸附皂苷,水洗除去鹽離子以及糖等雜質(zhì)后,再用20% 95%乙醇洗脫皂 苷。收集乙醇洗脫液,干燥后得到產(chǎn)物10. 5克?;蛘卟捎脤嵤├?的水飽和正丁醇萃取法 獲得水解產(chǎn)物。經(jīng)高效液相色譜法分析(文獻1),底物80% 90%主要轉(zhuǎn)化生成稀有皂苷 Rg2和少量的Rg1、Rg4、Pg6、Rh1,其中含量50%以上。實施例3 =Zn2+催化水解白頭翁皂苷取143. 5g克ZnSO4 -H2O,完全溶解于500毫升水中配制Zn2+溶液。經(jīng)硅膠柱分離 純化獲得的7克五個糖基的白頭翁皂苷,溶解于500水中,配制成皂苷溶液。上述兩種溶液 充分混合后,于40°C溫度下,攪拌反應(yīng)14小時。反應(yīng)結(jié)束后,大孔吸附樹脂吸附皂苷,水洗 除去鹽離子以及糖等雜質(zhì)后,再用20% 95%乙醇洗脫皂苷。收集乙醇洗脫液,干燥后得 到4. 3克產(chǎn)物?;蛘卟捎脤嵤├?的水飽和正丁醇萃取法獲得水解產(chǎn)物。用薄層層析法檢 測(文獻2),結(jié)果85%以上五個糖基的白頭翁皂苷轉(zhuǎn)化生成3-o-Ara-(28-o-GlC-)兩個糖 基白頭翁皂苷、3-o-Ara-單糖基白頭翁皂苷、28-o-Glc-單糖基白頭翁皂苷以及皂苷元。
實施例4 =Cu2+催化水解柴胡皂苷取125g克CuS04*5H20,完全溶解于500毫升水中配制Cu2+溶液。柴胡總皂苷提取 物經(jīng)硅膠柱分離純化,得到的7克多糖基柴胡皂苷(三糖基柴胡皂苷、柴胡皂苷B、柴胡皂苷 A的混合物),溶解于500毫升水中,配制成皂苷溶液。上述兩種溶液充分混合后,于40 60°C溫度下,攪拌反應(yīng)14小時。反應(yīng)結(jié)束后,反應(yīng)液經(jīng)大孔吸附樹脂吸附皂苷,水洗除去鹽 離子以及糖等雜質(zhì)后,再用20 % 95 %乙醇洗脫皂苷。收集乙醇洗脫液,干燥得到產(chǎn)物3. 9 克?;蛘卟捎脤嵤├?的水飽和正丁醇萃取法獲得水解產(chǎn)物。經(jīng)薄層層析檢測(文獻3), 底物大部分轉(zhuǎn)化為單糖基柴胡皂苷和苷元,轉(zhuǎn)化率達到70% 85%。實施例5 =Mn2+催化水解絞股藍皂苷取198g克Mncl2 · 4H20,完全溶解于1000毫升水中配制Mn2+溶液。絞股藍總皂苷 提取物經(jīng)硅膠柱分離純化,得到的14克多糖基絞股藍皂苷,溶解于1000毫升水中,配制成 皂苷溶液。上述兩種溶液充分混合后,于40 60°C溫度下,攪拌反應(yīng)14小時。反應(yīng)結(jié)束后, 反應(yīng)液經(jīng)大孔吸附樹脂吸附皂苷,水洗除去鹽離子以及糖等雜質(zhì)后,再用20% 95%乙醇 洗脫皂苷。收集乙醇洗脫液,干燥得到產(chǎn)物8. 4克。或者采用實施例1的水飽和正丁醇萃 取法獲得水解產(chǎn)物。經(jīng)薄層層析檢測(文獻1),結(jié)果多糖基絞股藍皂苷幾乎全部轉(zhuǎn)化,轉(zhuǎn)化 率達到90%以上,產(chǎn)物主要為人參皂苷Rg3。實施例6 =Li+催化水解黃芪皂苷取64g克Li2SO4 -H2O,完全溶解于500毫升水中配制Li+溶液。經(jīng)分離純化得到的二糖基黃芪皂苷7克,溶解于500毫升水中,配制成皂苷溶液。上述兩種溶液充分混合后, 于40 60°C溫度下,攪拌反應(yīng)15小時。反應(yīng)結(jié)束后,反應(yīng)液經(jīng)大孔吸附樹脂吸附皂苷,水 洗除去鹽離子以及糖等雜質(zhì)后,20 % 95 %乙醇洗脫皂苷。收集乙醇洗脫液,干燥后得到產(chǎn) 物4. 6克。或者采用實施例1的水飽和正丁醇萃取法獲得水解產(chǎn)物。經(jīng)薄層層析檢測(文 獻4),二個糖基的黃芪皂苷明顯轉(zhuǎn)化為黃芪甲苷,轉(zhuǎn)化率為70%以上。實施例7 =Co2+催化水解薯蕷皂苷取119g克Cocl2 · 6H20,完全溶解于500毫升水中配制Co2+溶液。經(jīng)硅膠柱分離純化獲得的7克薯蕷皂苷,溶解于500毫升水中,配制成皂苷溶液。上述兩種溶液充分混合 后,于40 60°C溫度下,攪拌反應(yīng)15小時。反應(yīng)結(jié)束后,反應(yīng)液經(jīng)大孔吸附樹脂吸附皂苷, 水洗除去鹽離子以及糖等雜質(zhì)后,再用20% 95%乙醇洗脫皂苷。收集乙醇洗脫液,干燥 后得到產(chǎn)物4. 4克?;蛘卟捎脤嵤├?的水飽和正丁醇萃取法獲得水解產(chǎn)物。薄層層析法 檢測(文獻5),結(jié)果75%以上的薯蕷皂苷轉(zhuǎn)化成單糖薯蕷皂苷和皂苷元。實施例8 =Mg2+催化水解朱砂根皂苷取246g克MgSO4 · 7H20,完全溶解于1000毫升水中配制Mg2+溶液。經(jīng)硅膠柱分離純化獲得的14克四個糖基的朱砂根皂苷,溶解于1000毫升水中,配制成皂苷溶液。上述兩 種溶液充分混合后,于40 60°C溫度下,攪拌反應(yīng)15小時。反應(yīng)結(jié)束后,反應(yīng)液經(jīng)大孔吸 附樹脂吸附皂苷,水洗除去鹽離子以及糖等雜質(zhì)后,20% 95%乙醇洗脫皂苷。收集乙醇洗 脫液,干燥得到產(chǎn)物9. 5克?;蛘卟捎脤嵤├?的水飽和正丁醇萃取法獲得水解產(chǎn)物。產(chǎn) 物經(jīng)薄層層析法檢測(文獻6),結(jié)果顯示底物轉(zhuǎn)化生成二糖基朱砂根皂苷、單糖基朱砂根 皂苷和皂苷苷元,轉(zhuǎn)化率為40 % 60 %。 實施例9 =K+催化水解虎眼萬年青皂苷取74. 5g克KC1,完全溶解于1000毫升水中配制K+溶液。14克虎眼萬年青總皂 苷,溶解于1000毫升水中,配制成皂苷溶液。上述兩種溶液充分混合后,于40 60°C溫度 下,攪拌反應(yīng)17小時。反應(yīng)結(jié)束后,反應(yīng)液經(jīng)大孔吸附樹脂吸附皂苷,水洗除去鹽離子以及 糖等雜質(zhì)后,再用20% 95%乙醇洗脫皂苷。收集乙醇洗脫液,干燥得到9. 8克產(chǎn)物?;?者采用實施例1的水飽和正丁醇萃取法獲得水解產(chǎn)物。用薄層層析法檢測(文獻7),結(jié)果 50%以上的多糖基虎眼萬年青皂苷轉(zhuǎn)化生成次生低糖基虎眼萬年青皂苷。實施例10 =Ba2+催化水解麥冬皂苷取315. 5g克Ba (OH)2 ·8Η20,完全溶解于1000毫升水中配制Ba2+溶液。14克麥冬 總皂苷,溶解于1000毫升水中,配制成皂苷溶液。上述兩種溶液充分混合后,于40 60°C 溫度下,攪拌反應(yīng)18小時。反應(yīng)結(jié)束后,反應(yīng)液經(jīng)大孔吸附樹脂吸附皂苷,水洗除去鹽離子 以及糖等雜質(zhì)后,再用20% 95%乙醇洗脫皂苷。收集乙醇洗脫液,干燥后得到8. 9克產(chǎn) 物?;蛘卟捎脤嵤├?的水飽和正丁醇萃取法獲得水解產(chǎn)物。用薄層層析法(文獻8)檢 測結(jié)果45% 60%的多糖基麥冬皂苷轉(zhuǎn)化成次生低糖基麥冬皂苷。實施例11 :Na+催化水解蘆丁取58. 5g克NaCl,完全溶解于1000毫升水中配制Na+溶液。取9克蘆丁單體溶解 于1000毫升水中,配制蘆丁溶液。上述兩種溶液充分混合,于40 60°C溫度下,攪拌反應(yīng) 15小時。反應(yīng)結(jié)束后,反應(yīng)液經(jīng)大孔吸附樹脂吸附黃酮苷,水洗除去鹽離子以及糖等雜質(zhì) 后,再用20% 95%乙醇洗脫黃酮苷。收集乙醇洗脫液,干燥得到6克產(chǎn)物?;蛘卟捎脤?施例1的水飽和正丁醇萃取法獲得水解產(chǎn)物。經(jīng)高效液相色譜法(文獻9)測定,底物轉(zhuǎn)化 率95%以上,產(chǎn)物主要為異槲皮素和槲皮素,其中異槲皮素含量在80%以上。實施例12 =Ca2+催化水解金絲桃苷取Illg克CaCl2,完全溶解于1000毫升水中配制Ca2+溶液。取10克金絲桃苷單體溶解于1000毫升水中,配制金絲桃苷溶液。上述兩種溶液充分混合,于40 60°C溫度 下,攪拌反應(yīng)15小時。反應(yīng)結(jié)束后,反應(yīng)液經(jīng)大孔吸附樹脂吸附黃酮苷,水洗除去鹽離子以 及糖等雜質(zhì)后,再用20% 95%乙醇洗脫黃酮苷。收集乙醇洗脫液,干燥得到7. 2克產(chǎn)物?;蛘卟捎脤嵤├傻乃柡驼〈驾腿》ǐ@得水解產(chǎn)物。經(jīng)高效液相色譜法(文獻9)測定,底物轉(zhuǎn)化率達到90%以上,槲皮素含量在85%以上。實施例13 =Fe2+催化水解橙皮苷取199g克Fecl2 · 4H20,完全溶解于1000毫升水中配制Fe2+溶液。取10克橙皮 苷單體溶解于1000毫升水中,配制橙皮苷溶液。上述兩種溶液充分混合,于40 60°C溫度 下,攪拌反應(yīng)20小時。反應(yīng)結(jié)束后,反應(yīng)液經(jīng)大孔吸附樹脂吸附黃酮苷,水洗除去鹽離子以 及糖等雜質(zhì)后,再用20% 95%乙醇洗脫黃酮苷。收集乙醇洗脫液,干燥得到6. 5克產(chǎn)物。 或者采用實施例1的水飽和正丁醇萃取法獲得水解產(chǎn)物。經(jīng)高效液相色譜法(文獻10)測 定,底物轉(zhuǎn)化為7-葡萄糖-橙皮素和少量橙皮素,轉(zhuǎn)化率達到75% 90%。 實施例14 =Pb2+催化水解柚皮苷取379g克Pb(CH3C00)2 · 3H20,完全溶解于1000毫升水中配制pb2+溶液。取10 克柚皮苷單體溶解于水中,配制柚皮苷溶液。上述兩種溶液充分混合,于40 60°C溫度下, 攪拌反應(yīng)24小時。反應(yīng)結(jié)束后,反應(yīng)液經(jīng)大孔吸附樹脂吸附黃酮苷,水洗除去鹽離子以及 糖等雜質(zhì)后,再用20% 95%乙醇洗脫黃酮苷。收集乙醇洗脫液,干燥得到6. 1克柚皮素。 或者采用實施例1的水飽和正丁醇萃取法獲得水解產(chǎn)物。經(jīng)高效液相色譜法(文獻10)測 定,底物轉(zhuǎn)化率達到80 %以上。參考文獻1、張樹臣主編中國人參,上??萍冀逃霭嫔?,1992,p. 110-1412、Hongshan Yu, et al (魚紅閃等)J. Ginseng Res.,1999,23 (1),50-54.3、宋海妹等柴胡皂苷的提取與鑒定,大連輕工業(yè)學(xué)報,2005,24 (1),15-18.4、劉景利等大孔吸附樹脂純化黃芪皂苷生物轉(zhuǎn)化物質(zhì)的研究,大連輕工業(yè)學(xué)報, 2007,26(2),128-1315、張彩霞等纖維素酶在穿山龍?zhí)崛≈械膽?yīng)用,基層中藥雜志,2000,14(2), 32 33ο ·6、尤曉宏等朱砂根皂苷的提取,大連輕工業(yè)學(xué)報,2007,26 (2),23-257、馮芳俠等虎眼萬年青各組織部位中皂苷的分布,大連輕工業(yè)學(xué)報,2008, 27(1),15-188、王何等提取麥冬皂苷用酶的微生物篩選及其產(chǎn)酶條件,大連輕工業(yè)學(xué)報, 2007,26 (3),221-2249、岳建民等架棚化學(xué)成分的研究,云南植物研究,1994,16(1),81-8410、謝貞建等=RP-HPLC法測定不同產(chǎn)地枳實中的柚皮苷、橙皮苷及新橙皮苷,西 華大學(xué)學(xué)報,2009,28 (2),65-6權(quán)利要求
一種金屬離子催化水解天然苷類化合物的方法,其特征是采用金屬離子催化,水解天然苷類化合物的糖基,制備活性更高的低糖基次生苷類化合物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述金屬離子催化水解天然苷類化合物的方法,其特征是所述金屬 離子為 Fe3+、 Fe2+、 Mg2+、Cu2+、Zn2-、 Co2+、 Al3+、Ba2-、Pb2+、Ca2-、 Mn2.、Li+、Na+ 或 K+。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬離子催化水解天然苷類化合物的方法,其特征是所述天 然苷類化合物為皂苷類或黃酮苷類;所述皂苷類為原人參二醇類皂苷、原人參三醇類皂苷、 絞股藍皂苷、黃芪皂苷、薯蕷皂苷、白頭翁皂苷、朱砂根皂苷、柴胡皂苷、麥冬皂苷、虎眼萬年 青皂苷或甘草皂苷;所述黃酮苷類為蘆丁、金絲桃苷、柚皮苷、橙皮苷、淫羊藿黃酮苷、大豆 異黃酮苷或黃芩苷。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述金屬離子催化水解天然苷類化合物的方法,其特征 是金屬離子催化水解反應(yīng)條件是底物濃度為0. 4% 5. 0%,金屬離子濃度為2mmol/L 4000mmol/L,溫度20°C 80°C,反應(yīng)時間小于或等于24小時。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述金屬離子催化水解天然苷類化合物的方法,其特征是水解反應(yīng) 后,反應(yīng)液采用大孔吸附樹脂吸附,水洗除去金屬離子,再醇洗得到水解產(chǎn)物天然苷類化合 物的低糖基次生苷或/和苷元;或者反應(yīng)液采用水飽和正丁醇萃取法,分離得到水解產(chǎn)物 天然苷類化合物的低糖基次生苷或/和苷元。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述金屬離子催化水解天然苷類化合物的方法,其特征是所述醇的 濃度為20% 95%。
全文摘要
本發(fā)明發(fā)現(xiàn)金屬離子可以催化水解天然苷類化合物,公開了一般金屬離子催化水解多糖基苷類化合物(皂苷類和黃酮苷類)的方法,可使苷類化合物的糖基部分或全部去掉,轉(zhuǎn)化生成次生低糖基苷或苷元。催化水解的金屬離子可重復(fù)使用,制備成本低,整個制備過程操作簡單安全,適合大批量生產(chǎn),對皂苷破壞小且無污染,產(chǎn)品可廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥臨床、保健品、化妝品以及食品添加劑的開發(fā)。
文檔編號C07D311/30GK101830965SQ20101017052
公開日2010年9月15日 申請日期2010年5月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月13日
發(fā)明者劉廷強, 金鳳燮, 魚紅閃 申請人:金鳳燮