PL161830B1 - Sposób oczyszczania wodnych lub wodno-organlcznych zanieczyszczonych roztworów skopolaminy - Google Patents

Abstract

Sposób oczyszczania w odnych lub w odno - organicznych zanieczyszczonych ro ztw o ró w skopolam iny pow stających ja k o pro du kt pośredni podczas w yd zie la n ia alkalo idu z surowca roślinnego, z n a m ie n n y ty m , ze ro ztw ó r w odno - org an iczny skopolam iny zaw ierający p o w yżej 6 0 % alkoholu alifatyczn ego C i - C3 lub acetonu, lako składnika organicznego, przepuszcza się p rzez ztoze silnie, kwaśnego katio m tu m akroporow atego, po zasorbow aniu alkalo id u na katiom cie w y m y w a się n ajp ierw substancje sm oliste 1 barw ne czystym roztw orem w odno - org an icznym o zaw artości p ow yżej 6 0 % alkoh olu lub acetonu, po czym desorpcję alkaloidu prow adzi o rg an icznym i lub w odno - org an icznym i, o zaw artości p ow yżej 10% składnika organicznego, roztw oram i substancji alkaliczn ych o p H p ow yżej 9, albo ro ztw o ram i w od nym i lub w odno - o rg anicznym i kwasów m ineralnych o p H poniżej 4, przy czym ro ztw ó r w odno - organiczny kwasu zaw iera do 90% składnika organicznego. Sposób oczyszczania wodnych lub w odno - organicznych zanieczyszczonych roztw orów ' skopolam iny pow stających ja k o pro du kt pośredni podczas w yd zielan ia alkalo idu z surowca roślinnego, z n a m ie n n y ty m , ze ro ztw ó r w'odny lub w odno - organiczny skopolam iny zaw ierający poniżej 55% alkoholu alifatyczn ego C i - C3 lub acetonu, ja k o składnika organicznego, przepuszcza się przez złoze silnie kwśnego katiom tu m akroporow atego, po zasorbow aniu alkalo idu przepuszcza się przez złoze katiom tu najpierw ro ztw ó r w odno - organiczny zaw ierający p o w yżej 60% składnika organicznego 1 desorbuje zanieczyszczenia, po czym desorpcję alkaloidu prow adzi się org an icznym i lub w odno - o rg an icznym i zaw ierającym i pow yżej 10% alkoholu lub acetonu, ro ztw o ram i substancji alkaliczn ych o pH p o w yżej 9, albo ro ztw oram i w od nym i lub w odno - organicznym i kw asó w m in eraln ych o p H poniżej 4, przy czym ro ztw ó r w odno - organiczny kwasu zaw iera do 9 0 % składnika organicznego.

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób oczyszczania wodnych lub wodno-organicznych, silnie zanieczyszczonych roztworów skopolaminy powstających jako produkt pośredni przy wydzielaniu jej z surowca roślinnego przy użyciu rozpuszczalników organicznych.

161 830

Skopolamina należy do grupy alkaloidów tropinowych występujących w licznych ziołach. Alkaloid ten wydzielany jest jednak przede wszystkim z roślin rodziny Oatura, głównie Datura innoxia i Datura tatula na drodze ekstrakcji najczęściej suszonego ziela, wodnym roztworem kwasów lub roztworami wodno-organicznymi, najczęściej wodno - metanolowymi lub wodno-acetonowymi. W ekstrakcie alkaloidy tropinowe znajdują się w niewielkim stężeniu rzędu 0,01 - 0,05% w zależności od sposobu ekstrakcji i zawartości alkaloidów w zielu. Ze względu na małe stężenie istnieje duży problem w wydzieleniu ich z możliwie dużą wydajnością.

Istnieje szereg technologii wydzielania, wszystkie jednak dążą do uzyskiwania kolejno coraz mniejszej ilości roztworów, w których z najmniejszymi stratami gromadzone będą alkaloidy zawarte w ekstrakcie pierwotnym. Przykładowo Jedna ze stosowanych w przemyśle metod polega na reekstrakcji alkaloidów z ekstraktu wodnego chloroformem. Metodą tą przeprowadza się alkaloidy do znacznie mniejszej ilości chloroformu. Następnie chloroform oddestylowuje się i otrzymuje tzw. olej skopolamlnowy stanowiący stężony roztwór wodny alkaloidów tropinowych oraz bardzo dużej ilości smolistych zanieczyszczeń. Inna metoda oparta na polskim patencie nr 141 775, polega na tym, Ze z ekstraktu wodnego sorbuje się skopolaminę na makroporowatych sorbentach niepolarnych a następnie przeprowadza ich desorpcję roztworem wodno-organicznym. Uzyskuje się eluaty zawierające alkaloidy, przeprowadzone do nich z bardzo dużą wydajnością, Jednakże zawierają one również duże ilości substancji ubocznych, a głównie smolistych substancji barwnych. Wszystkie znane obecnie metody przemysłowe po kolejnych etapach doprowadzają do małej stosunkowo ilości roztworu, w którym znajdują się alkaloidy. Roztwory te, we wszystkich znanych metodach zawierają jednak znaczne a niekiedy bardzo znaczne ilości zanieczyszczeń. Obecność w tych roztworach substancji smolistych ogromnie utrudnia dalszy przerób do uzyskania czystych alkaloidów, najczęściej jako bromowodorków. Ogólnie wiadomo, że obecność w roztworze zanieczyszczeń smolistych ogromnie utrudnia dalszą obróbkę np. krystalizację czy wytrącanie, powodując, Ze znaczna część produktu oozostaje w ługach i jest trudna do wydzielenia.

Sposób według wynalazku omija te trudności l tym samym pozwala na uzyskiwanie prostszymi metodami, znacznie większych wydajności. Umożliwia on w prosty sposób oddzielenie substancji smolistych od alkaloidów tropinowych i przeprowadzenie ich do roztworu o znacznej czystości. Sposób ten polega na tym, Ze zanieczyszczone roztwory alkaloidów tropinowych, wodne lub wodno-organiczne , przepuszcza się przez silnie kwaśne kationity makroporowate.

Stwierdzono nieoczekiwanie, że można oczyścić roztwory skopolaminy powstałe w trakcie wydzielania jej z surowca roślinnego na drodze sorpcji na złożu silnie kwaśnego kationltu makroporowatego a następnie selektywnej desorpcji roztworami wodno-organicznymi z dodatkiem kwasów lub alkalii. Według wynalazku zanieczyszczony wyjściowy roztwór skopolaminy doprowadza się do roztworu wodno-organicznego zawierającego powyżej 60% alkoholu alifatycznego C^ - Cj lub acetonu jako składnika organicznego i przepuszcza się przez złoże kationitu. Na kationicie sorbują się alkaloidy i w niewielkich tylko ilościach zanieczyszczenia, substancje smoliste. Po zakończeniu procesu sorpcji przemywa się złoże czystym roztworem wodno-organicznym powyżej 60% alkoholu lub acetonu, korzystnie roztworem wodno-metanolowym lub wodno-etanolowym o zawartości 70 - 80% alkoholu. Następnie prowadzi się desorpcję alkaloidu organicznymi lub wodnoorganicznymi roztworami substancji alkalicznych o pH powyżej 9, przy czym roztwór wodno-organiczny zawiera powyżej 10% składnika organicznego.

Oesorpcję alkaloidu można również prowadzić roztworami wodnymi lub wodno-organicznymi kwasów mineralnych o pH poniżej 4, przy czym roztwór wodno-organiczny kwasu zawiera do 90% składnika organicznego. Jako kwas stosuje się korzystnie kwas siarkowy, solny lub fosforowy, zaś jako alkalia stosuje się korzystnie amoniak, wodorotlenek sodu lub potasu.

161 830

Według wynalazku można również prowadzić sorpcję z roztworu wodnego lub wodno-organicznego o zawartości poniżej 55% alkoholu alifatycznego - Cj lub acetonu. Wówczas na jonitach zostają wychwytywane alkaloidy i większość zanieczyszczeń. Po zasorbowaniu z takiego roztworu alkaloidów tropinowych 1 zanieczyszczeń prowadzi się najpierw desorpcję zanieczyszczeń za pomocę wodno-organicznego roztworu o zawartości powyżej 60% alkoholu lub acetonu, który nie desorbuje alkaloidów, unieruchomionych na grupach funkcyjnych. Po odmyciu zanieczyszczeń przeprowadza się desorpcję alkaloidów wodnym lub wodno-organicznym roztworem substancji kwaśnych, względnie wodno-organicznym lub organicznym roztworem substancji alkalicznych. Powoduje to całkowitą desorpcję alkaloidów do eluatu, który zawiera tylko nieznaczne ilości zanieczyszczeń.

Proces sorpcji alkaloidów i początek desorpcji korzystnie jest prowadzić w układzie dwóch lub trzech kolumn wypełnionych kationitem i pracujących szeregowo. Następnie odłącza się kolumnę pracującą jako druga i dalszą desorpcję prowadzi się tylko na kolumnie pierwszej, natomiast kolumnę drugą włącza się jako pierwszą do następnego cyklu sorpcji, natomiast Jako ostatnią podłącza się kolumnę świeżo zregenerowaną.

Sposób według wynalazku pozwala na znaczne, końcowe podwyższenie wydajności wydzielania alkaloidów tropinowych w stosunku do obecnie stosowanych metod.

Przykład 1. W przykładzie użyto wodny roztwór skopolaminy, tak zwany olej skopolaminowy uzyskany jako produkt pośredni przy metodzie reekstrakcji kwaśnego ekstraktu wodnego, ziela Oatura innoxie i następnym oddestylowaniu chloroformu. Olej ten przedstawiający sobą gęstą, oleistą ciecz o barwie brunatnej rozcieńczono roztworem wodnym metanolu uzyskując roztwór, który zawierał: 70% metanolu, 8,5% alkaloidów, 2,6% substancji smolistych i resztę wody. Uzyskany roztwór przepuszczano przez dwie kolumny pracujące szeregowo wypełnione silnie kwaśnym kationitem makroporowatym z czynnymi grupami funkcyjnymi, o nazwie handlowej Wofatyt KS-10. Roztwór przepuszczano do momentu aż wyciek po kolumnie pracującej jako pierwsza, wykazał zawartość alkaloidów około 1/3 ilości początkowej. Po osiągnięciu takiego przebicia dozowanie roztworu przerwano i rozpoczęto selektywną desorpcję substancji smolistych i alkaloidów tropinowych. U tym celu przez dwie kolumny przepuszczono szeregowo 1 objętość czystego, 70%-owego wodnego roztworu metanolu. Z chwilą ukazania się ciemnego wycieku, co świadczy o desorpcji zanieczyszczeń, kolumnę 1 odłączono i dalsze roztwory przepuszczano wyłącznie przez Jedną kolumnę. Po tym dozowano metanol 70%-owy z 3 procentami NaOH (pH do 14). Po stwierdzeniu w wycieku około i% alkaloidów rozpoczęto odbierać stężony eluat alkaloidowy, aż do momentu gdy w wycieku stwierdzono wyraźny spadek stężenia alkaloidów (poniżej 1%). Po tym sorbent w kolumnie przemyto wodą do całkowitego odmycia metanolu. Wyciek kierowano do ekstraktu wodnego skopolaminy do ponownego przerobu.

Kationit w kolumnie zregenerowano znanym sposobem, uwalniając wodorowe grupy funkcyjne do nowego cyklu sorpcji. Kolumnę, która pracowała jako druga w następnym cyklu ustawia się jako pierwszą a świeżo zregenerowaną jako drugą. N przykładzie tym uzyskano 1,8 objętości głównego eluatu alkaloidowego, licząc na objętość sorbentu. Eluat ten zawierał około 16% alkaloidów i tylko 0,04% zanieczyszczeń. W bilansie z kilku cykli oczyszczania stwierdzono straty alkaloidów wynoszące około 0,3%. Podobne straty przy innych metodach wynoszą przeciętnie 8 do 12%. N cyklu pracy na dwóch kolumnach, wyciek z kolumny drugiej nie zawiera zupełnie alkaloidów a wyłącznie metanol i substancje smoliste. Wyciek ten kierowany jest do odzysku metanolu.

Przykład U. W przykładzie użyto ten sam olej skopolaminowy jak w przykładzie I. Olej rozcieńczono metanolem do stężenia około 90% alkoholu.

161 830

Etap sorpcji alkaloidów i desorpcji substancji smolistych prowadzono podobnie jak w przykładzie I. Po stwierdzeniu w wycieku po kolumnie 1 około 1/3 początkowej ilości alkaloidów przez kolumny przepuszczono 1,5 objętości 90%-owego roztworu metanolu. W wyniku czego zdesorbowano zanieczyszczenia. Następnie desorbowano alkaloid 4%-owym wodnym roztworem kwasu solnego. Z chwilę ukazania się po kolumnie 1 wycieku kwaśnego, odłączono kolumnę 2 i rozpoczęto odbierać główną frakcję eluatu alkaloidowego. Po odebraniu 2 objętości, kolumnę przemywano wodą kierując wyciek zawierający niewielkie ilości alkaloidów, do ekstraktu wodnego ziela. Otrzymano eluat zawierający około 17% alkaloidów w wodnym roztworze HC1, jako chlorowodorki. Z roztworu tego wydzielano alkaloidy znanym -sposobem.

Przykład III . W przykładzie użyto ten sam olej co w przykładzie I i II. Olej rozcieńczono wodą i acetonem do zawartości 60% acetonu. Roztwór ten przepuszczano przez układ dwóch kolumn, podobnie jak w przykładzie I ι II. Kolumny wypełnione były silnie kwaśnym kationitem o nazwie handlowej Amberlit A-15. Roztwór przepuszczano przez układ dwukolumnowy, w wyniku czego sorbowały się alkaloidy i część zanieczyszczeń smolistych, aż do wyraźnego przebicia sorbentu w pierwszej kolumnie. Po sorpcji przemywano BOH roztoorei.' acetonu z 3%-ami amoniaku w celu desorpcji alkaloidów. Po odebraniu 2 objętości eluatów, sorbent w kolumnie pierwszej przemyto wodą i przeprowadzono regenerację grup funkcyjnych znanym sposobem. Z uzyskanego eluatu wodno-acetonowego oddestylowano aceton pod zmniejszonym ciśnieniem i otrzymano koncentrat alkaloidowy o zawartości 14% skopolaminy i 0,09% zanieczyszczeń.

Przykład IV. W przykładzie użyto eluat wodno-metanolowy alkaloidów tropinowych, uzyskany jako produkt pośredni przy sorpcyjnej metodzie wydzielania alkaloidów z wodnego ekstraktu ziela. Eluat ten po częściowym odparowaniu metanolu zawierał około 0,8% alkaloidów, w tym 0,7% skopolaminy, 30% metanolu i około 2,5% substancji smolistych. Eluat bez korekty składu przepuszczano przez silnie kwaśny kationit makroporowaty o nazwie handlowej Wofatyt K5-11 w formie wodorowej. Roztwór ten przepuszczano tak długo, aż ilość skopolaminy po kolumnie 1 wynosiła 0,1%. Następnie przez kolumny przepuszczano 0,5 objętości 65%-owego wodnego roztworu metanolu, po czym kolumnę, która pracowała jako druga, odłączono. Dalsze odmywanie substancji smolistych prowadzono 75%-owym wodnym roztworem metanolu, przepuszczając ten roztwór tylko przez jedną kolumnę, tak długo, aż wyciek po tej kolumnie był lekko żółty. Następnie przeprowadzono desorpcję alkaloidów 98%-owym metanolem z 2%-ami wodorotlenku potasowego. Desorpcję prowadzono podobnie jak w przykładzie I. Uzyskano 1,9 objętości bardzo czystych eluatów metanolowych o zawartości 16% alkaloidów.

Przykład V. W przykładzie użyto eluat podobny jak w przykładzie IV z tą różnicą, że metanol został z miego całkowicie odparowany. Zawierał on wówczas około 1% alkaloidów i 2,3% substancji smolistych. Rozcieńczono go acetonem do zawartości 50% acetonu. Roztwór ten podobnie jak w przykładzie IV przepuszczono przez dwie kolumny wypełnione Wofatytem KS-11. Sorpcję alkaloidów prowadzono identycznie jak w przykładzie IV. Następnie kolumnę przemyto 60%sOtym wodnym roztworem acetonu do wycieku lekko żółtego, po czym odmyto aceton wodą. Desorpcję alkaloidów prowadzono wodnym, 4%-owym roztworem kwasu siarkowego i prowadzono ją identycznie jak w przykładzie II.

Przykład VI. W przykładzie użyto wodno-etanolowy roztwór alkaloidów tropinowych o zawartości 60% etanolu i 0,05% alkaloidów oraz znaczne ilości zanieczyszczeń. Roztwór ten stanowił ekstrakt ziela Datura ιηηοχιε. Roztwór ten przepuszczano przez kolumnę wypełnioną kationitem silnie kwaśnym o nazwie handlowej Amberlit 200. Ekstrakt przepuszczano do momentu stwierdzenia śladów alkaloidów w wycieku. Wówczas przez kolumnę przepuszczono 1,5 objętości czystego, 96%-owego etanolu z 3%-ami amoniaku. Uzyskano eluat o zawartości 3,8% alkaloidów i 0,02% zanieczyszczeń. Następnie sorbent zregenerowano.

161 830

Przykład VII . W przykładzie u2yto ten sam eluat wodno-metanolowy, jak w przy kładzie IV. Doświadczenie prowadzono w sposób podobny z tą różnicą, że do eluatu zawierającego 30Χ metanolu dolano tyle metanolu czystego (około 99H-owego), aby uzyskać stężenie metanolu w roztworze około 85¾. Po stwierdzeniu w wycieku po pierwszej kolumnie alkaloidów w ilości około 0,1¾ kolumnę przemywano od razu metanolem 95H-owym i dalej postępowano jak w przykładzie IV, z tą różnicą, że desorpcję alkaloidów przeprowadzono metanolem zawierającym 3¾ wodorotlenku sodowego. Uzyskano wyniki podobne jak w przykładzie IV.

Zakład Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz.

Cena 10 000 zł

Claims (8)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób oczyszczania wodnych lub wodno-orgamcznych zanieczyszczonych roztworów skopolaminy powstających jako produkt pośredni podczas wydzielania alkaloidu z surowca roślinnego, znamienny tym, że roztwór wodno-organiczny skopolaminy zawierający powyżej 60¾ alkoholu alifatycznego Cj - Cj lub acetonu, jako składnika organicznego, przepuszcza się przez złoże silnie kwaśnego kationitu makroporowatego, po zasorbowaniu alkaloidu na kationicie wymywa się najpierw substancję smoliste i barwne czystym roztworem wodno-organicznym o zawartości powyżej 60¾ alkoholu lub acetonu, po czym desorpcję alkaloidu prowadzi się organicznymi lub wodno-organicznymi, o zawartości powyżej 10¾ składnika organicznego, roztworami substancji alkalicznych o pH powyżej 9, albo roztworami wodnymi lub wodno-organicznymi kwasów mineralnych o pH poniżej A, przy czym roztwór wodno-organiczny kwasu zawiera do 90¾ składnika organicznego.
2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że sorpcję skopolaminy na złożu kationitowym prowadzi się z roztworu wodno-metanolowego lub wodno-etanolowego o zawartości 70 - 80¾ alkoholu.
3. 3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że w procesie desorpcji alkaloidu jako kwas stosuje się kwas solny, siarkowy lub fosforowy; a jako alkalia stosuje się amoniak, wodorotlenek sodu lub potasu.
4. 4. Sposób według zastrz. 1 albo 2 albo 3, znamienny tym, że proces prowadzi się w układzie dwu lub trzech kolumn wypełnionych kationitem i pracujących szeregowo.
5. 5. Sposób oczyszczania wodnych lub wodno-orgamcznych zanieczyszczonych roztworów skopolaminy powstających jako produkt pośredni podczas wydzielania alkaloidu z surowca roślinnego, znamienny tym, że roztwór wodny lub wodno-organiczny skopolaminy zawierający poniżej 55¾ alkoholu alifatycznego C^ - Cj lub acetonu, jako składnika organicznego, przepuszcza się przez złoże silnie kwaśnego kationitu makroporowatego, po zasorbowaniu alka loidu przepuszcza się przez złoże kationitu najpierw roztwór wodno-organiczny zauierający powyżej 60¾ składnika organicznego i desorbuje zanieczyszczenia, po czym desorpcję alkaloidu prowadzi się organicznymi lub wodno-organicznymi zawierającymi powyżej 10¾ alkoholu lub acetonu, roztworami substancji alkalicznych o pH powyżej 9, albo roztworami wodnymi lub wodno-organicznymi kwasów mineralnych o pH poniżej 4, przy czym roztwór wodno-organiczny kwasu zawiera do 90¾ składnika organicznego.
6. 6. Sposób według zastrz. 5, znamienny tym, że proces desorpcji zanieczyszczeń ze złoża prowadzi się roztworem wodno-metanolowym lub wodno-etanolowym o zawartoś ci 70 - 80¾ alkoholu.
7. 7. Sposób według zastrz. 5, znamienny tym, że w procesie desorpcji alkaloidu jako kwas stosuje się kwas solny, siarkowy lub fosforowy, a jako alkalia stosuje się amoniak, wodorotlenek sodu lub potasu.
8. 8. Sposób według zastrz. 5 albo 6, albo 7, znamienny tym, że proces prowadzi się w układzie dwu lub trzech kolumn wypełnionych kationitem i pracujących szeregowo.