（化学工艺专业论文）天然α生育酚烟酸酯的合成和提纯.pdf

天然静宝宵酚烟酸酯的合成和提纯 摘要 本文详细研究了天然a 生育酚烟酸醣的合成和提纯工艺。选定对甲苯磺酰氯 路线，以烟酸和较纯的天然静生育酚为原料，吼啶为催仡帮，甲苯为溶剂，一勺 烩法合成得到天然静生育璐烟酸酝，围对考察了裂反应。提出了一种分析副反虚 产物对甲苯磺酸天然舡生育酚酯和天然小生育酚烟酸酯的i i p l c 方法。主要工作 为用均匀设计优化了合成工艺，反应后经过碱洗、水洗、干燥、过滤蒋处理得到 天然静生育酚烟酸醋精晶，粗品经过硅胶柱鼷析分离方法获得摄纯。 均匀设计法优位合成工艺，实验中的一个突破是两步反应条件在一个均匀设计 中究成，大大减少了舞验工作量。优化螽的王忿条件为第一步反应温度为5 0 4 c ， 第一步反应时间为8 3n f i n ，烟酸厌然a 生育酚为2 8 7 ( m o l m 0 1 ) ，烟酸对甲苯磺 酰氯为1 0 5 ( m o l m 0 1 ) ，第一一步毗啶，对甲苯磺酰氯为3 1 6 ( m o l m 0 1 ) ，总吡啶厌 然舡生育酚为2 5 ( m u g ) ，甲苯天然静生育酹为3 5 ( m u g ) ，第二步爱应瀑疫为 9 8 ，第二步反应时闯为1 3 8m i n ，反艘收率 9 8 ，最后凝品收零 9 0 ，糨黯纯 度 8 0 。 优化后的层析条件为4 0 98 0 1 2 0 目粗孔硅胶2 号，2 0 x 2 8 5 m m 的床层体积， 蔽v ( 正己烷) ：v ( 乙酸乙蕊) * 5 ：1 作为流动相，流量为2m l m i n ，柱溢为室 溢，上群曩为8g ，上榉浓发为0 6 动心，可默将天然出生裔酚翅酸醮提纯裂9 5 以上。该层析工艺可以将含成中的副产物对甲苯磺酸d - a 生育酚赡、来反应的天 然旺生育酚以及原料中带进去的杂质一并除去，从而得到较纯的天然a ，生育酚烟 酸酯产品。 关键词：天然洳生育黔烟酸赡，舡生育酸，醴胶层辑，均匀设计 天然小生育酚烟酸酯的合成和提纯 a b s t r a c t t h es y n t h e t i ca n d p u r i f i c a t i o np r o c e s so f d - i s - 擞育酚( 活性为1 0 5 0 ) 7 - 生肖酚( 活性为1 0 ) 8 - 生育酚( 活性为1 ) 。 2 0 r 天然* 生育酚烟黢酯的合成和提纯 合成生育酚一般仅指a - 生育酚，由于合成生育酚是一个8 个光学异构体组成的外 瀵旋体，没窍旋光缝，生魏活性没有天然豹强和天然的安全，人们更热镢囱予使 用天然的提取物。 维生索e 的市场很活跃f 4 l ，世界每年维生素e 的用量约为2 5 0 0 0 吨，天然维 生素e 与合成维生素e 分别占2 0 和8 0 躲市场份额。国际上天然维生索e 主要 生产厂家蠢a d m 公司( 年生产蔻力1 8 0 0t ) 、h e n k e l 和r o c h e c a r g i l l 公蠢戮及露 本的e i s a i 公司( 年生产能力1 2 0 0 t ) 和b a s f 公司。国内也有很多厂家投入于国 际竞争行列。目前研究天然维生素e 的单位主要集中在：浙江大学、华东中药工 程集团、潦牮大学、西安濑誓辩学院、武汉纯工学院等。 提取天然维生素e 船工艺已有很好突破，已经工业化，可以获得高予9 5 的 天然小生育酚。现在的研究热点集中在a * 生育酚的酚羟基的改性，可以生成“一生 育酚醋酸酝、静生育酚琥珀酸酯、征生育酚烟酸酯、旺- 生育酚对氯苯氧基异丁酸醮、 氆生育酚缳生素a 酯、氇生育酚维生素c 酪、静生育酚聚己二醇秀i 等等，这姥静 生育酚的酯化产品改善了生育酚的不稳定性能，不仅具有协同效应，还有它独特 的作用。 1 2 维生素e 衍生物 1 2 1 维生素e 的存在问题和生物活性 生育殓在空气中会发叟缓慢氧诧，暴露在空气、毙、热、碱并舂f 。抖、c f 等金属离子存在下，氧化过程会加速进行，氧化产物主器镪括生育酚氧化物、生 育酚醌、生宵酚氢醌，还肖生育酚二聚物、生育酚三聚物等。生育酚易氧化性， 给维生e 产品的制备、储存带来许多不便；另外生育璐的袭暖活性差，不舆有润 湿、保浸簿荚伍皮获兹功效，限制了在他妆晶孛的应耀；又维生素e 是糖稠状液 体，限制了它在片剂和硬胶凝中的应用，多制成软胶囊，要制成硬胶囊一般都是 通过微囊化喷雾干燥的方法制成千粉类产，可方便地添加到网体食品或乳制品中 骰营养强傀剩或挠氧化裁傻震。但是雳予翻谗片蠢l 和硬胶囊，特剔是与其它抗氧 亿剂成分如维生素c 、争胡萝素或植物提取物等固体成份酝合使用，效聚并不十 分理想，普遍存在单位熏擞产品的生物活性低、片剂和胶囊占用体积大、易吸潮、 易染菌、不易压片等。维生索e 衍生物可以改变某些性能，如维生素e 对氯苯氧 3 夭然小生育酚烟酸酝的合成和据筑 基异丁酸醮、维生素c 酯、维生素a 酯、丁二醇酯、醋酸酯、琥珀酸酯、琥珀酸 钙、烟酸臻、亚油酸酯等翻，它们不仅其鸯协同效应，还其有本身独特鲍佟爆。 维生索e 鹩生物活性麓剐较大，它静标识是基于“鬣狳吸收法”丽测定的生物 活性，常以国际单位( i u ) 或者a 一生育酚当掇( 小t e ) 来标示维生素e 的活性。国 际单位( 1 i d ) 的定义是；lm g 合成d l a 生霄酚醋酸酯的生物活性为li u ；d - c t 生育 酚当量( a - t e ) ：表示ln a gd - a 一生育酚戆生穆活性是l 埘噻a _ t e 6 i 。具钵静生育酚 及其酪的生物活性见表1 1 。 表1 1d - c t 生育酚及其酯和d 1 a 。生育酚及其酯的生物活性【7 1 4 天然静生育酚烟酸蘸的合成和提纯 对于维生索e 的标识应该袭示清楚是天然提取还是合成，因为天然和合成的生 物活性差距较大，最新动秘秘人体研究知道，天然维生素e 的生物活性一般麓合藏 维生素e 的2 倍翻。 从生理活性上我们明显看到天然维生素e 和合成维生素e 的差别，对于两者之间主 要有以下方面的不同。 首先，来源不一祥。 合成维生索e 由石油化工产品丙酮、乙烯、问甲酚等经系列反应生成三甲基 氧醌和异植物醇，两者再经化学反应缩合而成合成维生素e ；天然维生素e 则从植 物油脱臭馏融物中提取，再经各种分离提纯手段精长而褥。 其次，立体结构差异。 天然品所含的d 廿生育酚怒单一的立体异构体，合成品d 1 c t 生育酚是由8 个不 同的立体异构体组成的外消旋体，在这8 个立体昴构体中，只有1 种与天然形式的 垂弘生育酚是完全裙弱的，箕它7 个玉a 一生育翳审著不存在。掰戳d 1 静生育酚楚无 旋光性混合物，d - a 生育酚即怒r r r 型，右旋光性。 再次，生物活性箍异。 d 小生育酚 e d l 吨一生育酚其有更高的生物滔性已成定论。几十年前如f d a ( 荚 霆食品与药藏管理蜀) 、w h o ( 毽界卫生缓织) 、u s p ( 美嚣蓊薅) 等就跫承认 了这一事实，他们认为a 生育酚天然品比合成品的生物活性高3 6 。通过对鼠胎吸 收法测定吐。生育酚的生物活性测定和科学家药理的实验测定得如。由于体内存在 一耱特殊玉伽生弯酚转运蛋岛，使d 。静生弯酚戆输送稳诺存效率趸高。这种转遮鬃 自存在于肝脏中，优先与d 。静生宵酚结合，由此弓i 起的天然和合成生育酚的生物活 性的差异，在最近的一项研究中，服用等摩尔的经重氢化的天然和合成伍生育酚 醋酸酯， b 较了健康志愿者叔浆中a 生育酚的水乎以及外辩手零病人和奄奄一惑 懿病人验尸辩斑浆和组织中静静生育酚拳乎。在健康志愿者中，目蕤罔羚充裁8 天焉， 天然和合成洳生育酚的浓度比为1 5 1 8 ，服用补充剂结束时，浓度比达到2 0 ：在 外科手术病人中，服用昏生育酚补充剂超过4 l 天，在血浆中天然与合成a 生育酚的 浓度比大约为1 7 ，所有组织中为1 5 ( 除肝魅外) ；奄奄一感鹣瘸入服雳於充裁3 6 l 天，天然和合成洳生育酚的浓度比血浆中为2 ，0 6 ，组织中为1 7 l ，服用6 1 5 天蔚血 浆中为2 1 ，组织中为2 0 1 n 研究者们得出结论，合成a 一生育酚的生物活性大约只 5 炎然生育酚烟酸酯的台成和提纯 裔天然洳生育酚的一半，德 f 】进一步指出法定熬生魏活经魄( 即d 吨一叟霄酚豹生物 活性是“小生育酚的1 3 6 倍) 相对于人类需臻来说是极不正确的，它们的生物活 性魄为2 ：l 才更确切。小强罐：育酚 d l ，* 生育酚的保留时闽璺长，生物滔性将近怒 含成的2 倍，这也是为什么垂a 生翻酚的研究越来越活跃的主要原因。 小生育酚衍生物的研究已经成为研究热点，对于后续的维生素b 及其衍生物 鲍安全性趣袁研究。有关维生素嚣及萁掰囊物生物活性的文献报道缀多，像 t a t s u t a 卅等就通过溶血测试，比较了9 种生育酚酯和生育鼢的生物活性的测试，还 商h i d i r o g l o u n 凹等研究了维生素e 及其衍生物在小羔羊中的生物活一陡。f l u m e l l 0 i 簿主要研究了生育酚及其衍生秘在化妆品中的使用安全瞧，结论是安全的，楚缀 好的抗氧化剂，尤其是在光辐射诱导有机体突变的情形。 舡生育酚衙生物在体海翦代谢都是在承麓簿的存在下，瘩解为黛商酚_ 和摇应 的酸。g a l l o t o r r e s 【1 1 1 锋研究结果袭明值生育酚烟酸酯比吼，生育酚琥珀酸酯在血 浆当中的代谢更快，很快就在肾上腺组织、卵巢、血浆中水解。小生育酚醋酸醚 代谢成生弯翡藉醋酸。l a u r i d s e n , c 1 2 1 同样殛究了* 生育酚衍生物的缩构对水解 的影响。 薹。2 2 谯生育酚醋酸酪 1 2 2 1 静生育酚醋酸鼹的理化性质 n 一生育酚醋酸酯是由q 生育酚的酚羟基不酰化得到的，其结构式如图1 2 所 示。 飞 o 图1 2 旺生育酚酪酸酯的结构 据默克索引【”1 ( t h em e r c ki n d e x ) ，其分予式为c 3 l h 5 2 0 3 ，分子餐4 7 2 7 3 。若 为合成产品，爨l j 为浅黄色粘稠液体，在2 7 5 凰纯，沸点怒1 8 4 4 c ，紫多 最大吸牧 波长为2 8 5 51 1 1 1 1 。不溶于水，易溶于丙酮、氯仿、乙醚等，少量溶于乙醇。与静 6 天然静生育酚烟酸醯的合成和提缝 生育酚不同的是，小生育酚醋酸酯不易受空气、光、紫外线的作用而氧化，具有 较好的稳定经。垂旺。生育麓醋酸酪戆熔点为2 8 ( 2 。 l 。2 。2 2 找生育酚醋酸酪的功效 甜生育酚醋酸酯其实是作为n 生育酚的替代品在各个领域的应用，它可以充 分体现娃一生育酚的功效，好多市场上的维生素e 其实就是静生育酚醋酸蘸形式。 刘立鹳【1 4 1 等详细报道了维生素e 醋酸酯辩叙油特经静影嫡，有效的克服了饲料加 工过程中维生素e 容易氧化的特性。 l 。2 。2 3a - 雄育酚醋酸藏的合成帮提纯 d 1 堪生育酚醋酸酝的合成 1 5 1 ，是以色满醇、醋酸酐、舜檀醇为原料，通过凡 步反应合成外消旋体，天然c 1 生育酚醋酸酯的合成，我们实验室已经有这方面的 研究，获得如下工艺。 反应时瘸为2 ，l 、封，爱斑温度为常滠，乙酸吞于，玉舡生育酚为2 ( t o o l t 0 0 1 ) ，催 化剂选用浓盐酸氧化锌体系，浓盐酸d 甜擞育酚是0 0 0 5 6 ( m l g ) ，氧化锌用最是 d - a - 生育酚的0 5 6 ，溶剂选用正己烷，正已 , g a d - a 生育酚为2 5 ( m 垤) 。该合成 条舞下，d 静生育酚的转仡率和d - c t 生育酚鼯骏蘸的牧率麓在9 8 以上b 6 1 。不过 得到煎产葫是( k 生育酚酪酸酯镌租晶，质量百分含量在7 0 8 0 之闫，要得至g 高含量的d - a 一生育酚醋酸酯产品，还需迸步的精制。纯化可以分为两步：先除 去挥发性物质，再采用定的方法除去其余难挥发物质，得到较纯的d - 静生育酚 醋酸酝产魏。挥发往勃鬟一般翅藏压蒸馏豫去，通常是在6 0 左右静滠瘦下避霉亍， 利用水泵产生真空( 真奎度不是很高) 。若对d - a 生育酚醋酸酯的纯度要求不高， 则这样得到的就是最终产品。如在u s p6 2 3 9 2 9 4b 1 中，得到的d a 生育酚醋酸酯 粗晶在6 0 薅旋转蒸发器蒸予，掰得即必要求鲍d 一秘生育酪醋酸酯产品。其余难 挥发物质静豫去方法主要怒减压蒸馏、分予蒸馏等，稳有用结晶、超搂界c 0 2 来 提纯的。 7 天然小生弯酚烟酸酝的合成秘提纯 1 2 3 洳生育酚琥珀酸酪 1 2 3 1 静生育酚琥珀酸黯的理化性质 图1 3 洳生育酚琥珀酸酪的结构 8 生育酪琥珀酸酝静缩桷如图1 3 赝示。天然程遗：育酚璇瑶酸蘸楚由石濑醚结 晶得到的针状晶体，分子式为c 3 3 h , 4 0 5 ，分予量5 3 0 7 6 ，熔点7 6 7 7 。c ，程乙醇 中的最大紫外吸收波长为2 8 6i 皿 的合成反应终寨磊都有一个裙步的提纯， 一般都需经过过滤、5 碳酸氢钠碱洗、水沈、干燥、过滤，最后低压旋蒸获得维 生素e 烟酸酯粗品。维生素e 烟酸醣粗品的精制，圭臻有萃取、层析、分子蒸馏、 结晶几种方法。 萃取是根据维生素e 烟酸酶的毗啶环上有含孤对电子的n 原子，可以结合酸 形成藏，分离出有梳溶裁，然届褥用碱中和，游离蹬维生素e 涵酸翡。专利 j p 5 5 0 8 1 8 7 9 1 “1 ，4g8 9 的租制维生素e 烟酸酯粗品溶解在正融烷中，用3 0m l 甲 酵，l 。2 m l 浓蕴酸，1 2 斌承充分搅拌静止分离出举醇瑟，啭黪屡孛添热tg 碳酸 1 9 u a 天然和生育酚熘酸酯豹合成和掇统 氯钠和正己烧，搅拌静止分离出正己烷，蒸干获褥3 5 4g 维生素e 爝酸醅( 纯度 为9 9 2 ) 。j p 4 9 1 2 5 3 6 7 t 5 辩报道，l 堍租涮维生素e 耀黢酯( 缝度为5 4 ) 溶解 在3l 丙酮中，用1 1 09 6 0 的硝酸丧处理，得到5 9 0 9 固体磷酸盐，然后将其溶 解在1l 苯中，用4 5 0m l1 0 的氢氧化钠中和，中和得5 2 0g 油状9 8 2 的维生索 e 烟酸酾。将油状维生素琶烟酸蓊溶解在1 5l 的9 9 的乙醇串，温壤控制在- 1 5 中，结晶2 4h 就获褥4 2 0g 粉沫状斡维生索e 烟酸酪，纯度达9 9 兮。使用萃取 中和的方法可以获得纯度较高的维生豢e 烟酸酯，设备简单，但是需要使用大量 酸和碱溶剂，同时需要溶剂的浓缩设备。不但产生工业废液，设备屠面也产生问 题。 层橱f 5 7 1 是物质被吸孵或被溶解在固定耀表面的固定液中，然后被流动相不凝 冲洗，重复又被前丽的固定相吸附、溶解，就是在这样的不断的吸附、洗脱中不 断前进。与固定福作用强的相对较难洗脱下来，需要较多的流动相去冲洗，相反 与固定耀作用较弱的组分剿需较小静滚出锌积裁可以被洗脱下来。露用力强弱就 直接反成在保留体积的不同。两种组分的作用力强弱相麓大，则会蠢较大的分离 度。表征层析分离的经济效益的重要指标是溶质的回收率和产品的纯度。层析分 离维生索e 烟酸醅有专乖j 文献报道，j p 2 0 0 2 1 6 1 0 9 3 4 7 】用醚胶校层析分离获得几乎 无色的高纯度煦维嫩素嚣烟酸酝( 纯度为9 8 4 ) 。另外u s 6 4 2 3 8 4 7 8 1 臻中性氧 化铝作为吸附剂，用v ( 正己烷) ：v ( 乙酸己酯) 一1 ；l 作为流动棚去洗脱。然 靥重结晶获得高纯度的维生素e 烟酸醑。层析分离具有很高的分离效率，适合分 离难分离物藤。 分子蒸馏是一耱在窝真空度条件下进行非平衡分离操作的连续蒸馏过程，蒸发 丽和冷凝面的间距小于或等于被分离物料的蒸汽分子的平均自由程，又叫短程蒸 馏。压力可以降到0 1p a ，物料在受热嚣停留时间只有几秒，麓至零点几秒钟，因 l 鼙：该过程己成为分离露稳产秘最温移酶蒸谣方法，主要可以努为降羧式、离心式 承l 挂膜式三秘。维生素e 烟酸酯属于热敏性物质，分子蒸馏则可戳在缓和的条件下 分离出分子自由程桐近的物质。以下为日本菜一专利嘟1 介绍分子蒸馏分离维生素 e 烟酸酯的2 个例子。 实铡l ： 粗制维生索e 烟酸醋( 纯度4 3 ) 溶解于1 埏二甲基甲酸胺中，减压歪0 0 1 天然硅生露酸烟黢酯豹含成和提缝 t o n ，瀑度1 9 0 c - - 2 0 0 。c ，蒸馏嚣精铡成无着色酌、袁纯度豹维生素e 烟酸黯 ( 9 9 3 ) 。 实例2 ： 租锚维生素e 娲酸酯( 缝度9 1 ) 溶解在l 连髓啶中，减压至0 0 0 9 t o n ，滋 度1 9 0 2 0 4 ，耩锖4 成无着色的、纯度为9 9 。4 维生素e 烟酸醋。 分子蒸馏县有操作压强低、温度低、物料受热时间短、分离程度高、处理量 大等优点，适合分离热敏戆物质帮难分离物质，僵是相对设备要求魄较商，需要 达到超真空状态。粗制维生素e 烟酸酯的提纯可以考虑用分离蒸馏去处理。 结晶是根据关键组分和杂质在溶剂中的溶解度不同而达到分离的目的。杂质 量较多，在溶剂当中豹溶解度也不大，所以在降温或者是蒸发的过程中就不会达劐 过饱和析蹦，焉关键维分则硅 于降淤或者楚蒸发达到过饱和拆出晶体。维生豢e 烟 酸酯的结晶报道有u s 6 4 2 3 8 4 7 8 1 4 7 报道在丙酮正己烷混合溶剂中结晶，也有 j p 4 9 1 2 5 3 6 7 【5 5 1 掇道嗣9 8 豹乙醇结晶在。1 5 c ，2 4h 后获得9 9 9 豹高纯度的维生素 e 烟酸醚。 小结：萃取、柱层析、分子蒸馏和结晶都是分离提纯维生索e 烟酸酯的手段。 一般采用几种分离方法的组合来提纯。 1 3 5 静生育酚烟酸醅的分析方法 小生育酚髑酸醅的法定捻测方法为裔氯酸非永滴定法，还有文献报道紫外分 光是发法和嵩效液榴色谱法测定静生育酚烟酸鹣含量。 ( 1 ) 商氯酸非水滴定法口5 】 精密称取i - 生育酚烟酸髂0 4g ，如氯仿5 栅与醋酸酐1 5 柚溶解后，加结晶 紫指示滚一漓，用离筑酸漓定液( o 1m o l l ) 滚定至溶液显黄色，并将漕定豹结 果用空白试验校正。每ll i l l 商氯酸滴定液( o 1t o o l l ) 相当予5 3 5 8m g 的维生素 e 烟酸酯。依据高氯酸用量计算出含量，此方法必须在无水条件下操作，操作条 锌院较麓刻。 ( 2 ) 紫外分光光度法f 5 8 1 精密称取制得产物约1 0 m g ，鼹5 0 i n l 容量瓶中，加9 5 乙醇使其溶解，并加 要犊l 度，摇匀，精密称取上述溶液2 、4 、6 、8 、1 0 m l ，分别置2 5 搬l 容量瓶中， 2 1 天然小生商酚潮酸藤的合成和提缝 加9 5 z , 醇稀释至刻度，摇匀，以9 5 z , 醇为空自，在2 6 4 n m 波长下，测定吸光 度，并绘制标准鳆线。在同样操作条件下测定待测试样的吸收度，并在标准曲线 图中粪褥维生索e 烟酸酪食量。 ( 3 ) 高效液狸色谱法 翔高效液相色谱( h p l c ) 来溅量，裔外标法和内标法两种。外标法是将待测 样品溶于有机溶剂中，直接逝行色谱分祈，根据蜂面积与浓度成正比的原理，由 已知浓度的标样求出待测液中维生素e 烟酸醑的浓度。外标法操作方便、数据处 理简单直接，但有较大的分析误蓑，主要由进样量、柱温、流动相流量等波动造 成的系统误差。内标法可消除系统误麓，提商定量精度，但需要选择一个合适的 内标物( 该虑标物的物化性质、紫外最大吸收波长及检测响应、保髫值应与德分 据物辋避，虽与样品中各维分2 够很好的分离) ，数摄处翌魄岁 掭法复杂。章辉等 【5 蛳等采霭辨檬法分拆维生索e 矮酸醮胶囊中维生素e 爆酸醋熬含量，爨体分析条 彳牛为：色谱柱：c 1 8 流动鞠；率薛，0 0 1 - - - 氟醋酸乙腈( 8 0 ：2 0 ) ；流量：1 5m l m i n ； 紫外检测波长：2 6 41 1 m 。日本药典1 6 0 也是用外标法反相柱分析，色谱柱： o c t a d e c y l s i l a n i z e ds i l i c ag e l ( 5 岬粒径，内径：4 6m 娃i ) ；柱温：3 5 0 ；流动相： 甲醇；流速：只要维生素e 烟酸酯的保留时间保持在1 0m i n 左右就可以；试样的 配制：o 0 5g 维生素e 烟酸酯和0 2 5g 生翻酚溶在1 0 0 m l 乙醇；上样量：5 山；检 测波长：2 6 4n 越。s t o g g l ，w , m t 6 1 等采用外标法检测出四秘生鬻酚教哩荦中生骞三褥 酚、醋酸懿、烟酸琵，具体条 牛为，流动稳：i s o o c t a n e - d i i s o p r o p y l e t h e r - 1 ，4 - d i o x a n e , 色谱柱：匿梧睦黢桂；检鞭器：紫岁 2 9 5i l l n ，二穰管，荧光( xe x = 2 9 5 舳，x e x = 3 3 0n m ) ( 荧光的检测羧聚较好) 。 a b a r u f f i n i t 6 2 等则是采用内标法，以维生索e 醋酸酯作为内标物，色谱往： o d s h y p e r s i l c 1 8 ( 1 0 0 4 6m mi d ，5 岬粒径) ，流动相：甲醇：水：丙酮( 体 积比9 7 ：2 ：1 ) ，流速：lm l m i n ，红外紫外检测，检测波长：2 1 0 h m ( 4n m 宽度) 天然静生育隧潮酸蘸豹台残稷掇纯 第2 章天然伐生育酚和天然鼓生育酚烟酸 酯分析方法的建立 天然甜生育酚和天然a 生育酚耀陵醑的单独分析如上文所述有较多文献报 道，但是对于两者燕存体系，则需瑟同时检测这2 种物质，因此在实验开展之前 建立定性和定量的分析方法，至关煎要。我们建立了t l c 和h p l c 方法来定性和 定量的测量天然叶生育酚和天然小生育酚烟酸醢，方法简单、猴确，同时考察了 反应副产物对甲苯磺酸d - 昏生育酚醅和天然伐生育酚熘酸醮的分辑。 2 1 薄层色谱分析 2 1 1 仪器与试剂 仪器：z f - i _ 型三月紫外分析仪( 上海顾树毫光仪器厂) ； 玻璃展开缸：1 0 0 x1 0 0i r t l l l ； 硅胶板? g f 2 5 42 5 7 5m m 。碳 酸氢钠( 分析纯) ，无水硫酸钠( 分析纯) ，无水乙醇( 分析纯) ，去离子水，三乙 胺( 分析纯) ，氯化亚砜( 分析纯) 。 3 3 实验步骤 1 称取定量好的烟酸和对甲苯磺酰氯于1 0 0m l 的三嗣圆底烧瓶中，定量加吡啶 傲偻亿裁，甲苯骰溶裁。 2 将三口烧瓶搭在如图3 2 的装置中，注意水浴温度是预先加热设定好的，搅拌 0 天然踟生育酚魍酸酝鲍合成衣掇缝 开始反应。 3 反应至设定时间后，加入天然小生育酚，追加毗啶做催化剂，继续第二步反 应。 4 。爱应结寨螽，继续鸯釜溶齐l 攀苯，佼反& 液筠匀，载祥h p l c 分拆天然洳生育 酚和天然洳生育酚烟酸骚的食基，计算反皮收率、反皮转化搴积反应选择性。 5 由于吡啶易溶于水，接下来无法直接处理，在8 5 c 下低压旋蒸，蒸干后用砸 己烷溶解，此时狠多强极性的物质( 主要怒第一步反应产物对甲苯磺酸和没有反 应熬鬃酸) 沉淀臻窭，避滤除去，篮多次耀正己靛洗涤滤镑，尽量健包裹其中瓣 天然洳生育酚烟酸酯溶解，减少损失。 6 将所得滤液两次用5 碳酸氢钠萃取洗涤，用量控锘0 在正已烷溶液和5 碳般 氖铺体积眈2 ：1 ，除去溶嗣中残留静魄碇、爝酸、对甲苯磺酸。 7 。去褒子出萃取洗涤除去残黧在溶裁中懿碳酸羹键，鬟量控剃在委已烧滚液帮去 离子水体积比为2 ：l 。 8 以每1 0 斌的正己烷溶液用1g 左右无水硫酸钠的量搅拌干燥，干燥至少o 5h ， 过滤，清液取样分析，获褥最焉静浚率。 9 。于8 5 c - f 旋蒸除去援己烷，终天然酗生育酚烟酸黪耀晶，保存予- 4 珠艇孛。 产物中天然a 。生育酚烟酸醑和剩余天然小生宵酚的含量用h p l c 分析，天然 岱生育酚的转化率、天然生育酚炳酸酯的收率和天然a 生育酚烟酸酯的选择1 生 鑫以下各式诗算襻蹬： 天然和生育酸耀酸酝戆收搴： 天然弘生育酚雏转化率： 天然洳生育酚烟酸醵鲍选择性： 其中： v ：n ：x s 1 0 0 盯 x 。尘型1 0 0 报 s ；1 0 0 n 原料中天然静生育酚的物质的量，m o l n 产铹中天然洳生商酚静物质的量，t o o l 产物中天然往生努黪娥羧蘸戆妨屐的量，m o l 3 4 实验结果与讨论 本论文徽了缀多颈实验，蓠先选择一条工艺瓣线，然后考察天然a 。生育酚驭 3 l 天然程生育酚爝酸酯的合成帮提纯 料的纯痰、催化帮对反应豹影晌，以及副反应的考证。按潜均匀设计来优纯具体 反应工慧，建立圈妇分析模型，求出理论上最佳静反应条传，然后实骏去验证这 个最佳条件。均匀设计很好的将理论与实际相结合，在扩大实验祭件范围条件下， 还大大减少了实验的劳动强度。 3 4 1 预实验 3 4 1 1 反应路线的选择 根据文献报道d 1 小生宵酚烟酸酯的合成步骤较多，筛选了一些路线进行实验 验证。氯亿亚砜路线是烟酸首先和氯化皿砜反应生成烟酰氯盐酸盐、氯化氨和二 氧健褒，反应结束赢蒸除既傲溶裁又馓反应原糕豹氯亿豫蕊。第二步反应，烟酰 氯盐酸黢和d - a 生育盼在甲苯做溶剂、毗啶做催化剖中反应。其体反皮条件如下： 2 。5g 烟酸溶解在2 0m l 氯化亚砜中回流3h 后，没有气体放出，说明第一步反应 已经完全，然后加入5 t 8g ( 纯度为8 3 ) 小弘生育酚溶解在4 5m l 甲苯中，添 加啦啶s 臻l 作为催他荆，7 54 c 反应4 5h 。反黩结隶露没有产物生成，两是在2 9 2 n m 波长下有很多副产物生成。可熊是由于第一步反应结束后氯化贬砜没有蒸于所 致，几乎没有产物生成。又两步反应中间还需要处理，比较繁琐+ 且第一步反应 生成二氧纯硫取氯健氢，霹环境造成污染较严重，所以氯化亚飘貉线是不可取的。 烟酰氯盐酸盐和天然静生育酚直接反应相对比较麓单。l o 2 4g 天然伍一生育 酚( 纯度为9 5 ) 和5 3 4g 烟酰氯盐酸赫溶解在2 0 m l 甲苯中，于7 5 c 反应4 5h ， 过滤后取样分析，收率菊8 5 4 6 ，转化率为8 7 1 8 。反应主要存在一个溶解性 阏邃，燥酰氯簸酸盐楚盐，在有襁溶裁甲苯中溶解瞧不驽，反艨不够充分，另外 烟酰氯盐酸盐不是很稳定，生产该产品的厂家弗不多。 对甲苯磺酰氯路线是日本最新专利的合成工艺路线，怒在前面合成路线的基 磁上进一步静改进，采用一锈法台成，串闻没有憝壤过程，牧率和转纯率也都较 高。因此我们娥后选择对甲苯磺酝氯路线。 3 4 1 。2 原料纯度魄影响 烟酸；1 7 2 3g ( o + 0 1 4t 0 0 1 ) ，对甲苯磺酰氯：2 5 7 3g ( o 0 1 4t 0 0 1 ) ，第一步反 应吡啶的添加量：2m l ，t l = lh ，t 2 - 一4 5h ，反应温度均控制在7 5 。c ，甲苯做溶剂， 天然a 生育酚烟酸酯的合成和提纯 控制每克纯的天然口生育酚溶解在3 5i i l l 甲苯中。收率和转纯率见表3 1 。 天然鼬生育黔的鳃度会影稳反应豹浚率移转纯率，筑度越嵩，杂溪盼予挠就 越小，同时为了减少天然舡生育酚烟酸醺粗品的提缒受担，我们尽量采用纯度比 较高的原料。 表3 1 不同原料对收率和转化率的影响 3 4 1 3 催伐裁选择 根据文献投递，镁他裁多用含n 的奋枫碱，有滕肪族胺裁芳香族胺，三己胺 是脂肪族胺的代表，毗啶是芳香族胺的代表。本文比较了三乙胺和吡啶。 三乙胺作催化剂时，第一步按照每克纯天然a 生育酚溶解于3 5m l 甲苯的量 鞠入俸为滚剂，倦纯剂三乙胺冰水浴中加入，反应溶解性不好，反应在胃液两楣 进行。颜色很快加深，砸鼹是由于三乙陵e e 较滔泼。另外三乙胺沸点8 9 + 7 较低， 反应温度不宜控僚4 太高。表3 2 和表3 3 为三己胺作为催化剂时的对甲苯磺酰氯 路线和烟酰氯盐酸盐路线下的反应情况。 麸实验结果来看，不管麓在对译苯磺鬣氯路线还楚爝酝氯路线，收率和转他 率舔不是缀大，副反应较多，反应产妨颜色弱鼹较深。另终鑫于三乙胺豹沸点较 低，反应温度不熊控制很高，而在温度较低情况下，反应收率和转化率则很低。 表3 2 对甲苯磺溉氯路线，三乙胺为催化剂的反应情况 天然小生育酚煺酸醋的台成秘提纯 毗啶作为催化刘，出予烟酸葶珏毗嚏的结构相似性，溶勰性较好，第一步反应 就可以比较究全，收率和产率较好，第一步按照每克纯天然洳生育酚溶解于3 5n l l 甲苯豹量热入作为溶翔。其体觅裘3 4 。 表3 4 蘧乏淀作为催纯裁时豹菠疲情凝 三乙胺瓣碱缝较强，耀菠奁荚孛懿溶簿浚不好，反应凌强滚嚣摆送行，爱应 后颜色较深，副反应较多，收率翻转化率都不是很好。吡啶作为催化剂时，收率 和转化率都徽高，阂此最后选择吡啶作为催化剂。 3 4 1 4 副反应韵考察 设置实验对荦苯磺蘸氯和天然昏生育酚鬣接反藏，添嬲天然洳生霄酚4 3g ， 按照每克纯豹天然静生育酚溶群在3 5m t 甲苯的量搬入甲攀，对甲苯磺酝氯2 5 7 3 g ，1 5m l 吡啶在7 5 c 下反应4 5h ，反成结束厝取样分析，发现天然旺生育酚转化 了9 7 。说冁对甲藩磺酰氯帮天然i t 生育酚崧相同葳应体系下可以反应。该反应 条l 牛下的产物进行艘l c 分梃，按照上文提及的副产物分析方法，结果流毖时阕 在2 0 5 3 3m i l l 处有响应，认为是对甲苯磺酸d - a 生育酚酯。 国予文献提妥时甲苯磺酰氯过量，本文考察了对甲苯磺酰氯过量和烟酸道麓 两秘隧凝下斡反应，反应糇是按照上文提及懿副产物分掇方法，獒体如图3 3 秘 3 4 所示。由图可知，在两种情况下副产物对甲苯磺酸d - a - 搬育酚酯响成都很小， 只有饺微量酌副产物生成。 天然a 生育酚烟酸酯的合成和提纯 蘧 堂 l八 图3 3 对甲苯磺酰氯过摄时鲍h p l c 分析躅 鬻3 4 耀酸澄量辩静h p l c 分析圈 3 5 天然a 一生育酚烟酸酪的合成和提纯 3 4 2 均匀设计 均匀设计闻正交设计一样是在实验范溺内雾选代表点静方法，正交设计具有 “均匀分散、整齐可比”的特点，均匀分散使实验点有代表性，整齐可比则便于 实验数据鲍分拆，若是裔q 个水平，就需要傲f 次实骏，若是存眈较多的水平数， 实验次数就相当多。而均匀设计则是在充分保证实验均匀分散的基础上，大大减 少了实验次数和实验劳动量，只需做q 次实验。所以均匀设计中最重要的就是均 匀布点产生均匀设计表，通常有好格子点法、拉丁法、正交设计扩展法、随机优 化法 6 3 1 。现在已经将这然方法的思想融在s p s s 软件上，可以自动生成均匀设计 表。按照均匀设计表遴 亍准确实验，然磊建立酉归摸整，优位实验方案。 3 4 2 。1 均匀设计的步骤 a ) 根据试验目的，选择合适的因素和相应的水平； b ) 选择合适的均匀设计表； c ) 将因索放入表中，得实验方案： d ) 按表的方案准确实验，褥实验结果； e ) 增强秘分析及隧妇诊断建立模型； f ) 求最传工艺条件； g ) 验证试验。 3 4 2 。2 均匀设计因素和水平的确定 根据前期的实验，确立因素和水平，拓宽水平范围，以确保实验的最佳工艺 落在考察范鼷之内。最矮确定为7 因素1 8 水平，其中7 因素分别为t l ：第一步反 应温度，t l ：第一步反应时间，配比l ：n 烟酸n 对甲苯磺酰氯，配比2 ：n 毗啶( 第 一步) n 对甲苯磺酰氯，t 2 ：第二步反应滠度，t 2 ：繁二步反应时间，配比3 ：n 烟疆m 天然伐- 壁：育酚。廷体如袭3 5 所示。 天然锺生育酪烟酸酯的合成和提纯 通过s p s s 软件均匀布点，建立均匀设计褒，如表3 6 所示。 表3 6 均匀布点弱的均匀设计浅 3 7 天然往生育翳烟酸酯的合成和摅缝 设计方案中的数字表示这个因素的第几个水平，括号中的内容表示这个因素 这个水平瀚取值。如第二耐的1 1 ( 6 5 ) 表示因素t l 的第1 1 个水平，6 5 表示这个水 平静滋度取值为6 5o c 。严格按照均匀设计表，每一次实验都固定天然舡生旁酚的 物质戆量为o 0 2m o l 和每克缝天然a 。生育酪溶解在3 5 烈甲苯溶裁串，总啦啶移 纯天然静生育酚的比为2 5m t g ，第二步追加啦啶，量为减去第一步添加约# 斑睫。 3 4 2 。3 均匀设计实验结采的优纯 我们确定两个指标来衡量反应的好坏，指标l 为天然小生育酚烟酸酪的收率， 指标2 为天然静生育酚烟酸蘸醵选择整，帮是敷按近1 0 0 为最馕。我们准确骰 了如下实验，滁了均匀设计表淹的1 8 缀实验以外，还徽了1 9 2 5 豹7 组实验来 验证列归方程与实踩实验的接避程度。爨体翔表3 7 所示，其中v e i l 的纯疲指的 跫反废结束后通过过滤、旋蒸、正强烷溶解、辑次5 碳酸氢镳洗涤、两次纯净水 洗涤、无水硫酸钠干燥、过滤、旋蒸蒸千所褥胞天然小生育酚烟酸酯粗品。 天然c 生育酚烟酸酯的合成和提纯 表3 7 均匀设计实验结果 鬈翟t 蛐警警珂乜觚愚蝌等篡瀑是 l9 55 52 04 28 01 4 03 s 5 1 28 4 26 0 85 9 1 2 4 0 6 01 9l 。07 53 3 0 l 。01 9 ，25 5 ，83 4 42 1 5 38 03 01 61 69 53 9 0 2 89 1 59 1 79 9 。89 0 4 41 0 02 01 42 64 52 7 00 61 2 6 1 6 67 68 1 55 57 01 84 83 08 00 8 n 77 4 11 5 。81 1 1 62 55 00 、81 81 52 1 0l 。6 6 6 37 0 ，99 3 56 3 1 76 01 52 3l ，42 51 6 0 3 43 1 55 9 。55 2 ，95 0 ，l 84 51 01 ，03 08 51 0 02 01 0 2 ，4 1 0 2 59 9 9 8 5 ，7 92 07 52 ，52 89 02 4 02 66 8 3 9 5 57 t 56 8 2 1 07 0 n1 5 1 2 3 0 1 38 5 1 4 5 0 1 56 5 1 93 51 0 0 2 0 5 7 6 01 2 02 48 0 51 0 3 97 7 56 9 2 2 02 0 7 52 83 79 02 4 04 07 2 11 0 0 37 1 96 3 7 2 14 51 00 72 2 8 5 1 0 01 0 9 2 29 2 21 0 07 9 3 2 22 55 00 72 1 52 1 0 0 8 5 7 2 7 3 97 7 44 8 9 2 31 53 51 33 。6 4 0 4 02 0 7 1 。39 5 77 4 56 4 0 2 48 58 52 ，32 + 42 03 6 03 44 2 6 9 8 t 24 3 ，43 9 5 2 56 59 01 11 11 0 01 8 01 68 8 28 8 49 9 ，89 6 7 妇表3 7 的前1 8 组数据，选择收率和选择性两个指标来回归分析建立方程。 通过比较简单次回归模型、对数据进行对数变换后一次回归模型、对数变换后 的数据进行二次回归模型和吸收几个显蒋主效应的二次回归模型的方程，吸收几 个显著主教应的二次回归模型的可信度最高，具体见方程3 1 和方程3 2 。 奄蓐0 2 湛键鲣钙”熨西 8 4 5 1 8 7够豁勰铊辨龉 3 9 7 4 争 l殳& 土班l 土 8 3 7 7 7 9p 母零5黔弼们驺甜酏 2 o 8 2 0 2 置孓l z t l瓣瓣伽啪m 酪蚰甜癸 螂 工正j 3 鼻母 石j j o 2 0 o l 2 2 l l s 5 5 5 5 o 卫9 蓐 蚪 王 辨 5 4 9螂氏辩 3 4 挚 叭 乃 鼹名7 口j如屯钌 6 4 4 3 l 2啪彻弱 o 2 2 2 2 l 7 4 l l 2 1 翳 粥 m h 措 天然甜生育酚烟酸酯的合成和提纯 y l = 0 0 9 9 0 1 4 2 l o g x l 一o 8 1 0 1 0 9 x i + o 2 5 3 1 0 9 x 5 + o 6 2 2 l o g x 7 值( o 3 5 6 ) ( - 2 7 6 9 ) ( - 5 5 7 2 ) ( 4 6 8 8 )( & 5 7 7 ) ( 3 】) - 0 2 8 1 1 0 9 x 4l o g x 7 + o 2 9 5 l o g , ql o g x 4 ( - 3 4 4 6 )( 2 5 8 1 ) y 2 = - 3 5 2 3 + 0 。7 0 8 1 0 9 x 5 + o 。6 4 2 t o g x 7 + 9 5 3 6 1 0 9 x 6 + o ，6 2 5 l o g x 2 - 0 。3 1 7 ( 1 0 9 南) 2 t 值( - 4 2 2 1 ) ( 4 0 9 2 ) ( 8 3 2 7 ) ( 3 1 7 9 )( 3 - 5 4 5 ) ( - 6 3 9 1 ) ( 3 2 ) + o 0 3 8 1 0 9 x 2l o g x 4 一o 0 6 ( 1 0 9 魂) 2 - 0 1 5 1 0 9 x 2l o g x ，- 0 1 1 9 1 0 9 x 4l o g x 7 ( 3 。4 9 7 ) ( - 3 。3 7 4 ) ( - 3 4 3 t 2 1 6 ) x l 为第一步反应温度，x2 为第一步反应时间m i a ，x ，为烟酸y a ( 对甲苯磺酝 氯) m o t t o o l ，并4 为n ( 第一步吡啶) n ( 对甲苯磺酰氯) m o l r n o l ，x j 为第二步反应温度 c ，工6 为第二步反应时间m i n ，x7 为( 烟酸) ，n ( 天然洳生育酚) m o l m o l ，y 1 为指标1 天然* 生育酚 滔酸酯的牧辜，y 2 为指标2 天然a 。生育酚耀酸翡选择髋，t 蕊表程的是该项对夔个方程作用 大小的统计量的僮。 t 馕表征豹是该颂对整个方程的影魂大小，獒绝对值越大，影嫡效疲越大，由 此可知对于y t 来说，x7 、x3 和x5 对攘个方程舱影响较大，丽x 2 和x 6 棚对其它因 素来说影响较小以致于可以忽略，x 4 和x7 以及x3 和x 4 有交互作用，这两个的交 互作用魑和第一步反应的溶解性有哭，反应是阐定天然小生育酚的量，x7 变化， 鞠变化潮酸黔物质静量，也就影响第一步反应溉啶静物质煞量。对于y 2 来说，着7 同样是最主簧昭影响因豢，按下来楚xs 。 方程1 和方程2 模型建立的准确性主凝是通过表3 8 来表示回归分析方程的预 测值和实验值的残麓。 天然小生育酚烟酸酯的合成和提纯 表3 8 回归分析方程的预测镶与实际缓的比较 试嚣、瞄指拯揣麟蛐肾鼬篙测指嚣 由回 月方程预测出来的和实际实验值的残差来看，除了个别几个相差比较大 以外，一般符合豹都比较好。由于本身实验的各个步骤就存在误差以及分析的误 差，认为1 0 的残羞应该是正常的，所以我们认为阐归分析的方穰是可以预溺实 验静牧率帮选择牲酌。 又根据凌3 8 静残差绘制图3 5 帮图3 6 ，辫3 5 表征静是方程i 的可靠链，匿 3 6 表 难的是方程2 豹珂靠性。其中左图表征豹是这些方稷预测值窝实验毯的残差， 残差戏该是没有觏律的、随枧的，没有一个系统的变化趋势。中闽这个疆表征模 拟均匀设计款1 8 缀数据的残差磁态概率图，残差应该是正态分布。右图袭征1 9 2 5 的7 组验证实验的残差正态概率图。由图来看我们认为模型还是比较符合的， 可以预测实验。 4 l 天然舢生育酚烟酸酯的合成和提纯 指标土对标捧诬蔑差的教意墨 d e p e n d e n t v a n a h e ：指标l 王墙鳍散据蛾瞠差正毒壤率蓬 d e p e n d e n tv a d a b l e ：指标l 1 9 - 2 5 纽数据嚣技整正蠢磺率匿 d e p e n d e n tv a r i a b l e ：指标l 豳3 。5 指标1 拟合的回归方稷的几个判别指标 指标耐标准他强差的散点圈 d e p e n d e n t v a r l a b t e , 拯髹2 1 - 1 嘲数据的残整正毒壤率图 d e p e n d e n t v a r t a b i e ：撂檬2 1 5 组教措的残茬芷卷概率匍 d e p e n d e n t v a r i a b l e ：措杯2 图3 6 掺标2 方程羧会麓霞羟方程尼判别个爨据 最霜我稻要兼顾指标l 收率和指标2 选择性，以越接近1 0 0 为最往。因此建 立方程y = 2 一( o 8 瓴i ) 2 + 晓2 ( 虬一1 ) 2 ) ，擀标1 相对更加重要，分配了一个权重 0 8 ，指标2 刚是0 2 ，所以只要y 值越大，y l 和y 2 就会越接近1 0 0 。方程y l 、y 2 和y 可瓯通过m a f l a b 算法实现最佳反应工艺。由于遗传算法是随机的，所以每次 的运算结果都不一样，这羹歹g 举3 个最佳方案。 例l ：( 5 0 ，8 3 ，1 0 5 ，3 1 6 ，9 8 ，1 3 8 ，2 ，8 7 ) 预测值为