（化学工艺专业论文）天然维生素e烟酸酯的精制工艺研究.pdf

天然维生素e 烟酸酯的精制工艺研究 摘要 本文的研究工作主要是将制备的天然维生素e 烟酸酯通过柱层析、结晶等方 法进行分离纯化。 对于天然维生素e 烟酸酯的制备采用对甲苯磺酰氯反应路线，以烟酸和天然 a 生育酚为原料，吡啶为催化剂，甲苯为溶剂，一锅法合成得到纯度大于8 0 的 天然生育酚烟酸酯，同时考察了副反应。 考虑到树脂在工业上的再生和重复利用性，本文主要采用大孔9 号吸附树脂 作为层析柱固定相。本文尝试了多种流动相的洗脱效果，最后选择甲醇正己烷梯 度洗脱剂2 作为流动相。考察了包括流速、柱温、上样量等条件对于层析的影响。 得到的优化条件为：2 0 3 5 0 衄层析柱，大孔9 号吸附树脂填充床层体积约为 9 0m l ，流速为1 5m i n ，柱温为4 0 ，上样量为3g 。在该层析条件下，将天然 维生素e 烟酸酯粗品从纯度为8 5 左右提高至9 3 以上时回收率达到9 5 左右， 提高至9 5 时回收率达到8 4 左右。 本文还测定了维生素e 烟酸酯在甲醇、乙醇、正丙醇以及异丙醇中不同温度下 的溶解度，并进行指数曲线拟合，建立溶解度曲线。为结晶工艺提供了一定的理 论基础。根据溶解度曲线，天然维生素e 烟酸酯的结晶方法确定为冷却结晶。 通过考察结晶溶剂、料液配比等工艺条件来确定天然维生素e 烟酸酯的结晶 条件。最后确定以无水乙醇作为结晶溶剂，料液配比为8 0 9 0m 咖l ，程序降温至 一1 6 ，养晶时间2 4h 左右，最后通过氮气干燥得到晶体，得到样品纯度达到9 9 以上。 关键词：天然维生素e 烟酸酯；树脂柱层析：溶解度；结晶 天然维生素e 烟酸酯的精制工艺研究 引言 维生素e ( v i t a m i ne ) 又名生育酚( t 0 c o p h e r 0 1 ) ，是无毒天然的抗氧化剂，具 有抗衰老、提高免疫力的作用，因此在医药、食品、饲料等多个领域有广泛的应 用。自发现以来，各国对维生素e 的研究异常活跃。 维生素e 可分为天然植物分离提纯和人工石油产品合成两大类，其中以天然 维生素e 的生理活性为佳，这是由于天然产品具有右旋光性，而合成生育酚则是 外消旋体，没有旋光性，生理活性较弱。 由于天然a 生育酚结构上有一个酚羟基，容易被氧化，且运输不便，给维生 素e 的制备和储存带来许多不便，同时生育酚的表面活性较差，不具有润湿、保 湿等美化皮肤的功效，限制了在化妆品行业中的应用。但生育酚的衍生物，如醋 酸酯、烟酸酯、琥珀酸酯改善了生育酚的物理性质，在人体吸收后水解为生育酚 和相应的酸，增加了生育酚在体内的停留时间，增加了它的药理性能，因此其应 用非常广泛。本论文研究的a 生育酚烟酸酯具有降低冠心病、降血脂、治疗心肌 梗塞、治疗眼科疾病等药理性能，是重要的心血管药物和微循环活化剂。其不仅 具有单独使用q 一生育酚和烟酸的叠加作用，还具有协同效应，体内代谢、浓度可 以维持更长时间，具有缓释、安全无毒副作用。 目前，关于合成d 1 a 生育酚烟酸酯的文献报道较多，其合成途径可以分为以 a 生育酚为原料和以异植醇为原料，其中以伍生育酚为原料的途径又可以分为烟 酸、烟酰氯盐酸盐、烟酰胺等不同路线；而关于合成天然a 生育酚烟酸酯的文献 报道很少，缺乏深入系统的研究，由于天然a 生育酚烟酸酯的生物活性和安全性 都优于合成d 1 仅生育酚烟酸酯，所以对于天然a 生育酚烟酸酯的合成和纯化的工 艺研究具有极高的理论价值和现实意义。 天然维生素e 烟酸酯的精制工艺研究 1 文献综述 1 1 维生素e 综述 维生素e 又名生育酚，生育酚存在于含油种子、叶、以及其它高等植物的绿 色部分中【1 1 。生育酚在植物中以a ，p ，丫，6 一四种同系物存在，但各生育酚的 含量、比例随植物的种类、产地不同而变化。例如【l 】，美国小麦油中的生育酚是 a 体为主要成份，而欧洲小麦油则以p 体为主要成份，玉米油则富含丫体，大豆油 则以6 体为主要成份。 动物体中缺乏生育酚将不能生育。生育酚不仅与生殖系统，而且与中枢神经 系统、消化系统、心血管系统和筋肉系统的正常代谢都有密切关系。生育酚能够 治疗冠心病、动脉粥样硬化、贫血、脑软化、肝症、癌症等病症。 1 1 1 维生素e 的结构与命名 生育酚有天然与合成之分。天然生育酚同系物的结构式见图1 1 。所有生育酚 都是2 甲基2 ( 4 ，8 ，1 2 三甲基十三烷基) 一6 色满醇( 又称母育酚，t o c 0 1 ) 苯环上 不同位置和个数的甲基取代化合物。分子结构中有三个( 2 ，4 ，8 ) 手性碳原子， 对于全合成生育酚每个化合物都可能有8 种光学异构体。天然存在的生育酚由四 种仅含右旋光学异构体的同系物组成。分别为d a 生育酚( d q - t o c o p h e r 0 1 ) 、d - b - 生育酚( d b t o c o p h e r 0 1 ) 、d - y - 生育酚( d - y t o c 叩h e r 0 1 ) 和d - 6 - 生育酚( d - 6 一t o c o p h e r 0 1 ) 。 h a 一生育酚( 0 【t o c o p h e r 0 1 ) 2 天然维生素e 烟酸酯的精制工艺研究 合成生育酚( 彳肛，口c 一仅生育酚) 主要指全消旋洳生育酚，由三甲基氢醌与异 植物醇合成得到，含8 种光学异构体。 表1 2 合成生育酚的名称 n 臌c r 虺名称曾用名 备注 彳限m c 吨生育酚 明- a 生育酚由三甲基氢醌与异植物醇合成 【1 0 1 9 1 - 4 1 一o 】 2 d l ，4 d l ，8 d l - a - 生育酚得到，含8 种光学异构体 ( 田敞) 一q 一生育酚k 一生育酚由三甲基氢醌与天然植物醇合 2 l 4 d ，8 d c 【生育酚成得到 ( - ) - q 一生育酚 2 印f 0 【生育酚 2 - 口m 6 d - a - 生育酚 弘o 【 生育 酚 由僻艘) 一a 一生育酚和( 跚敞) a 生 2 d l ，4 d ，8 d a 一生育酚育酚等摩尔混合得到 ( 士) 0 【生育酚 1 1 2 维生素e 的物理化学性质 常温下，a 一生育酚为淡黄色粘稠状透明液体，无臭，无味。( 剧己r ) a 一生育 酚熔点2 5 3 5 。q - 生育酚易溶于油类、乙醇、氯仿、丙酮，不溶于水。 ( r 艘) 吨一生育酚的光学活性很小。比旋光度( 2 ，2 ，年三甲基戊烷中) 仅为 4 天然维生素e 烟酸酯的精制工艺研究 + o 1 6 。乙醇中比旋光度b 】象。为+ 0 3 2 。( 艘尺) 吨生育酚被碱性铁氰化钾氧化后， 可得到一种化合物，比旋光度为k 】苫为+ 3 1 5 。由于合成口肛厂口饨生育酚及其相 应氧化物没有旋光性，所以可用此方法区分( 剧敞) 与口肛，口c 型。 p 生育酚是淡黄色粘稠状透明液体，压力为0 1m m h g 时的沸点为2 0 0 2 1 0 ，比旋光度k 】象，为+ 2 9 。( c = 7 1 5 ，乙醇中) 。不溶于水，易溶于油脂、丙酮、 乙醇、氯仿及乙醚等。在光照下颜色会逐渐变深。 丫一生育酚是淡黄色粘稠状透明液体，压力0 1m m h g 时沸点为2 0 0 2 l o ，比 旋光度k 】篡。为+ 2 2 。( c = 9 3 2 ，乙醇中) ，光照下颜色会逐渐变深。溶解度类似于 b 生育酚。 6 生育酚是淡黄色粘稠状透明液体。比旋光度k 】篡。为+ 3 4 。( c = 1 5 5 ，乙醇 中) 。溶解度类似于d 生育酚。 天然混合生育酚浓缩物是一种红色至淡黄色接近无臭的透明粘性油液，可有 少量的微晶状的蜡状物质。不溶于水，溶于乙醇，混溶于丙酮、氯仿、乙醚和植 物油中。具有热稳定性和抗氧化性，在空气中以及光照条件下缓慢氧化变黑。 游离生育酚非常活泼。它们的酯类衍生物如乙酸酯、琥珀酸酯则稳定得多。 生育酚是强抗氧化剂，本身很容易被氧化。这是在生育酚提取、纯化和储存过程 中必须要注意的。生育酚的氧化过程被光催化。在不饱和脂肪酸、金属离子、碱 存在下氧化加速。 仅生育酚被三氧化二铬等强氧化剂氧化时，氧化产物相对简单，得到二甲基 马来酸酐、2 ，3 丁二酮、丙酮、一种c 1 6 酸、一种c 1 8 酮和一种c 2 1 内酯。f 朗【1 1 1 0 k 1 9 3 8 年即根据这些氧化产物正确地提出了a 生育酚的结构。 在温和的条件下，如在过氧化物、单线态氧、氧气等存在下，生育酚的氧化 途径和产物非常复杂。不同生育酚的氧化途径和产物不同。氧化过程还受光照、 金属离子、底物、溶剂、生育酚浓度、温度、p h 等影响。 1 1 3 天然维生素e 和合成维生素e 的差别 天然生育酚从植物油脱臭馏出物中提取，经分离提纯精制得到。合成生育酚 5 天然维生素e 烟酸酯的精制工艺研究 主要指全消旋a 生育酚，由三甲基氢醌与异植物醇合成得到，含8 种光学异构体。 两者来源不同。 天然小n 生育酚为单一右旋光性，合成品d 1 a 生育酚为无旋光性混合物，两 者立体结构具有差异。天然出口生育酚被碱性铁氰化钾氧化后，可得到一种化合 物，比旋光度为k 信为+ 3 1 5 。可以通过旋光性的测定，来区分天然小仅生育酚 和合成品d l a 一生育酚。 一般天然小a 维生素e 的生物利用度为合成维生素e 的2 8 倍，更易于被人体吸 收。科学实验发现天然维生素e 被人体吸收的份量是合成维生素e 的3 5 倍以上。 合成生育酚生物活性没有天然强和天然的安全。f d a ( 美国食品与药品管理 局) 、w h o ( 世界卫生组织) 、u s p ( 美国药典) 等就已承认了这一事实，他们 认为仅生育酚天然品比合成品的生物活性高3 6 。因此现今市场上更倾向于使用 天然0 l 生育酚。研究者们得出结论，合成a 生育酚的生物活性大约只有天然a 生 育酚的一半，同时小0 【生育酚比d 1 a 生育酚在人体内的保留时间要长。 1 1 4 维生素e 的用途 由于天然生育酚的生理活性大大高于合成生育酚，价格也较高，所以天然生 育酚的用途主要在医药、食品、化妆品等与人体有关的方面。而合成生育酚用于 饲料和塑料等行业。 艘尺吨生育酚是细胞内抗氧化剂，能够抑制有毒的脂类过氧化物的生成，使 不饱和酸稳定，提高刺激性辅酶q 的免疫性反应。对脑垂体一中脑系统有调节作用， 促进腺激素的产生，预防细胞生理衰老，防止致癌物游离基的产生。它在动脉硬 化、冠心病、血栓、习惯性流产、妇女不育症、月经失调、内分泌机能衰退、肌 肉萎缩、贫血、脑软化、肝病、癌症等许多方面，均有很好的医用价值，被人们 称为“西方人参”。 天然生育酚主要用作脂肪和含油食品的抗氧化剂，保持加工食品稳定持久的 新鲜风味。由于主要用的是其抗氧化性，所以主要用混合生育酚。已广泛应用于 食用油、乳制品、烘烤食品、婴儿食品、饮料等食品中。 香肠的原料肉中加入o 0 5 生育酚可保持香肠新鲜防腐。生育酚是一种良好 6 天然维生素e 烟酸酯的精制工艺研究 的除臭剂，在口香糖中加入1 的生育酚可以快速除去口中臭味。生育酚更适用于 生产各种功能保健强化食品，特别是用作婴幼儿食品的抗氧化剂、营养强化剂等。 作为食用油脂抗氧化剂，生育酚有着很多优点，比如沸点高、对热稳定，因此很 适用于需经加热保存的食品，如方便面、人造奶油、奶粉等。 天然生育酚具有干扰自由基产生和防止色斑形成的作用，它易被皮肤吸收， 能促进皮肤的新陈代谢和防止色素沉积， x 天然维生素e 烟酸酯的精制工艺研究 c h 3 图1 3a 一生育酚烟酸酯结构 q 生育酚烟酸酯( 2 一( 4 ，8 ，1 2 一t r i m e t h y l t r i d e c y l ) - 2 ，5 ，7 ，8 - t e t r a m e t h y l 一6 一c h r o m 锄胡 n i c o t i n a t e ) 与a 生育酚一样有天然与合成之分。d 1 a 生育酚烟酸酯( m a t o c o p h e r o l n i c t i n a t e ) 是白色或微黄色蜡酯状结晶，极易溶于丙酮、乙醚氯仿和苯，易溶于乙 醇，在水中几乎不溶，微有特臭，是d 1 吨一生育酚的酚羟基酯化衍生物，熔点4 0 4 7 ，在2 6 4n m 处有最大吸收峰，分子式为c 3 5 h 5 3 n 0 3 ，分子量为5 3 5 8 1 。d a 生 育酚烟酸酯( d a - t o c o p h e r o li l i c t i n a t e ) 与d 1 a 生育酚烟酸酯的物理化学性质相似，但 是生物活性和安全性能差别较大。日本s a i t 0 ，h i r o y u l 【i 【3 】等人于2 0 0 0 年对于a 生育 酚烟酸酯的物理化学结构性能进行了检测，化学结构通过n m r 检测证实，u v s p e c t l l i m 表明，在2 6 4n m 处有最佳吸收峰，在e l c m l 的具体吸收是8 3 5 ，红外 光谱的具体吸收波数为1 7 4 2 ，1 5 9 0 ，1 4 6 2 ，1 2 4 1 ，1 0 9 9 c m l ，含水量为o 0 3 ， 熔点为4 3 9 ，含量的分析是通过h p l c 检测的，杂质含量为o 9 1 ，已经达到n m s 的标准。 1 2 2a 一生育酚烟酸酯的药理性质和应用 a 生育酚烟酸酯它是微循环活化剂，不但具有q 生育酚和烟酸各自的生理作 用，消除了因单独使用小生育酚或烟酸所引起的毒副作用，而且有比两者合用更 稳定更持久的药理作用。 h i g a s h i 【4 】等人研究在过氧化氢引起的血小板的凝聚作用，k 锄i m 啪【5 】等人研 究了维生素e 烟酸酯与维生素e 醋酸酯、烟酸在促进微循环中的不同作用。维生 素e 烟酸酯很多都是和其它成分一起起作用，如制成止脱生发制剂。c n l 6 4 0 3 8 l “6 1 公开声明了一种止脱生发制剂，包括胸腺肽、荨麻提取物、银杏叶提取物、维生 素e 烟酸酯、防腐剂、异丙醇、乙醇和水，可以治疗多种原因引起的脱发及脂溢 9 天然维生素e 烟酸酯的精制工艺研究 k a w a s h i m a ，y 【2 0 】等研究如何从维生素e 烟酸酯的结晶产物制成片剂。有关维 生素e 烟酸酯的后续加工还有文献报道添加添加剂的药丸，维生素e 烟酸酯粉末 是油状维生素e 烟酸酯中加多孔硅胶钙( f l r ) 或者是胶状硅胶( a e r ) 的结果， 这样不仅可以改善颜色，还可以增加脆性、强度、多孔性以及维生素e 烟酸酯的 溶解性等【2 1 1 。 李丽【2 2 】等研制维生素e 烟酸酯自乳化软胶囊，处方为v e n ：油酸乙酯： e l 广2 0 ：们n s c u t o l = l ：o 7 5 ：1 3 5 ：o 9 ( 质量比) 。以市售普通胶囊为参比制剂，对 研制的v e n 自乳化软胶囊在b e a 9 1 e 犬体内进行了药物动力学研究，v e n 自乳化软 胶囊相对于市售普通胶囊的生物利用度为1 1 9 5 3 。 国家药品监督管理局w s l x g 2 0 0 2 有对维生素e 烟酸酯和维生素e 烟酸酯 胶囊的规定f 1 6 j ，原料药维生素e 烟酸酯的相关规定如表1 3 所示。维生素e 烟酸 酯胶囊的标准，内容物为白色或者微黄色的粉末，为标示量的9 0 o 1 1 0 0 。 表1 3 维生素e 烟酸酯的企业标准和国家药品标准 1 2 天然维生素e 烟酸酯的精制工艺研究 d 1 q 生育酚烟酸酯已经商品化，北京赛科制药有限公司( 原北京第二制药 厂) 、杭州爱大制药有限公司、东北制药总厂、北京嘉德鸿盛生物化学科技有限公 司等都有d 1 a 生育酚烟酸酯胶囊的出售。d 1 q 生育酚烟酸酯胶囊为周围血管扩 张药，能直接作用于血管壁，具有促进血液循环、持续稳定地增加血流量的作用， 并能抑制胆固醇的生物合成。用于高血压、脑动脉硬化、脑中风、脑震荡及脑外 伤后遗症，头痛头晕、中心视网膜炎等血管障碍性疾病，也可用于脂质代谢异常、 冠状动脉不全和循环障碍引起的各种疾病。经过大量的临床证明，维生素e 烟酸 酯不仅在心脑血管病领域具有广阔的应用前景，而且在手于老年病的治疗和预防 中也具有显著疗效。 1 3a 一生育酚烟酸酯的制备 维生素e 烟酸酯的合成其实就是酚羟基的改性，一个酯化反应，具体反应物 和产物如图1 4 所示。 o c h 3 r 2 ) 3c h m c h 2 ) 3c h m e ( c h 2 ) 3c h m e 2 图1 4 维生素e 烟酸酯的合成过程 这个反应其实是在氧原子上引入酰基的过程，也可以称作o 酰化反应，是酰 基c + 进攻负电性较强的o ，是亲电取代反应。尺+ 伽+ r z r c d 锨+ 舷 其中j r c 叩为酰化剂，z 可以代表叫，x ，锨，d 足，朋豫。等。实际根据酯化反 应选择羧酸、羧酸酐、酰氯等作为亲电试剂。除了常用的醇和酚的酯化外，还可 以选用酯交换法，腈或酰胺和醇的酯化法。作为酰化剂羧酸、酸酐和酰氯的活性 天然维生素e 烟酸酯的精制工艺研究 反应时间：6 0 保持3 0m i n ；反应温度：9 0 ；反应时间：5h ： 溶剂：吡啶2 0 0g ：反应温度：6 0 9 0 ；收率9 6 。 口5 31 1 6 3 8 0 【2 7 】 原料：维生素e8 6g 和烟酸2 6g ；溶剂：2 0m l 二氯甲烷； 催化剂：6g2 一氯吡啶碘酸盐( 2 一c h l o r o p 蛐d i n j u mi o d i d e ) 和o 0 4m o l 三乙胺； 反应温度：5 0 ； 反应时间：4h ； 收率：获得l o 2g 维生素e 烟酸酯，收率为9 5 2 9 。 j p 5 4 0 6 6 6 8 2 【2 8 l 原料：1 2 9 2ga - 生育酚， 4 4 3g 烟酸； 溶剂：二氯甲烷； 催化剂：1 0 7 9gl m e t h y l 一2 一c h l o r o p 妒d i i l i 啪m e t h y l s u l f a t e ，6 8 8g 三乙胺； 反应温度：室温； 反应时间：6h ； 收率：9 3 ，纯度：9 8 。 j p 2 0 0 2 1 6 1 0 9 3 【2 9 】 第一步：5 1 7g 烟酸， 7 7 2g 对甲苯磺酰氯，4 6 2m 1 吡啶； 温度：7 3 7 8 ；搅拌：lh ； 第二步：添加1 3 0 3g 维生素e ；温度：7 3 7 8 ； 反应时间：4 5h 。 提取工艺：冷却反应液一加入2 0m l 异丙醚( 口e ) 和2 0m l 水，边搅拌边添加碳 酸氢钠1 7g 一添加异丙醚4 0m l 一分液后添加水、5 重碳酸钠、水顺序洗净一硫 酸钠干燥一减压下除去溶媒一1 6 3 4g 淡黄色的反应生成物一硅胶柱层析分离一精 制得1 5 4 7g 产品。 最后收率：9 5 4 ，纯度：9 8 2 。 吡啶控制在l 3 倍摩尔量的对甲苯磺酰氯，过多，容易引起副反应，生成对 甲苯磺酸a 生育酚酯，过少则第一步反应不能很好的溶解和接触，加溶媒可以很 好的使反应物充分混合。反应副产物少，提取工艺相对比较简单。维生素e 与对 甲苯磺酰氯摩尔比为o 7 o 8 。 小结：从反应原料来看，第一步采用烟酸和氯化亚砜首先反应生成烟酰氯盐 酸盐，第二步加维生素e 反应，两步反应中间还需要处理，比较繁琐，且第一步 反应生成二氧化硫和氯化氢，对环境造成污染较严重，所以氯化亚砜路线不可取。 对甲苯磺酰氯路线是日本最新专利的合成工艺路线，是在前面合成路线的基础上 天然维生素e 烟酸酯的精制工艺研究 进一步的改进，采用一锅法合成，中间没有处理过程，收率和转化率也都较高。 该反应简单、副反应少、收率较高，为较理想的合成路线。 2 烟酰氯作为原料 u s 6 4 2 3 8 4 7 【3 0 】 3 4 6g 天然a 生育酚溶于l o om l 甲苯中，1 3 6g 烟酰氯盐酸盐溶于v ( 甲苯) ： v ( 吡啶) = 1 ：1 的l o om l 混合溶剂。室温下反应一个晚上，然后用1 0 0m 1 甲 苯和5 碳酸氢钠稀释，继续5 碳酸氢钠碱洗、水系、无水硫酸钠干燥，低压蒸 发，过1k g 中性氧化铝柱，v ( 醋酸) ：v ( 正己烷) = 1 ：l 作为流动相洗脱，浓 缩，最后丙酮正己烷重结晶，不过最后没有谈及收率和纯度的具体值。 j p 4 7 0 0 0 0 6 2 【3 1 】 原料：4 5g ( o 0 1m 0 1 ) p 一生育酚溶在5 0 m l 苯中； 5 5g ( o 0 3m 0 1 ) 烟酰氯盐酸盐溶解在l o om l 苯中； 温度：室温；反应时间：持续搅拌5h ； 收率：4 9g 产品b - 生育酚烟酸酯，收率为8 6 9 。 小结：以烟酰氯盐酸盐作为原料的合成于室温下完成，反应一步到位。 3 酯交换 j p 5 3 0 5 9 6 7 2 【3 2 】 原料：1 4 1g 维生素e 醋酸酯和4 7 9g 烟酸乙酯溶于2 0 0m l 二甲苯中 催化剂：甲基钠；温度：1 7 0 ： 反应时间：6h ； 经由水洗、干燥、蒸馏、分子蒸馏得1 2 3 9g 产品； 计算得收率为7 7 5 ，熔点为3 6 3 8 。 小结：酯交换的原料不同，是维生素e 的醋酸酯代替了易氧化的维生素e ， 不用烟酸为原料，就可以用极性较弱的溶剂溶解。 4 离子交换树脂反应【3 3 1 6 5g 维生素e 和2 2g 烟酸； 离子交换树脂：a m b e r l i t e 瓜一1 2 0 ( h + t y p e ) 树脂1 0 0g ： 回流1 2h ；收率：7 0 5 。 5 以异植醇为原料由三步反应组成，反应步骤如图1 6 所示。 第一步： 1 6 天然维生素e 烟酸酯的精制工艺研究 h 3 c 第二步： h 茹 o c h 3 一_ i c h 3 第三步： o + h s 邺 三氯甲烷 氢氧化钠 h 3 c 氯仿甲醇混合溶 剂 o o h 维生素e 烟酸 酯 图1 6 以异植醇为原料合成维生素e 烟酸酯的反应步骤 具体例子如j p 5 2 0 4 2 8 8 4 【3 4 】，3 5g 吡啶，1 0g2 ，3 ，6 三甲基对苯二酚，2 9 3g 烟 酰氯盐酸盐在三氯甲烷溶剂中反应一个晚上，生成2 2 6g 白色结晶，然后在三氯 甲烷甲醇体系中用8m 15 氢氧化钠甲醇溶液处理，获得1 5 5g 第一步产物，再加 入7 4g 异植醇醋酸溶液中添加2m l 浓硫酸，在8 0 下反应2h ，最后收率为8 2 天然维生素e 烟酸酯的精制工艺研究 还有专利j p 5 1 0 4 3 7 6 3 1 3 5 】也有相关报道。 1 4 粗制q 一生育酚烟酸酯的纯化 维生素e 烟酸酯( a 生育酚烟酸酯) 的合成反应结束后都有一个初步的提纯， 一般都需经过过滤、5 碳酸氢钠碱洗、水洗、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 烟酸酯粗品的精制，主要有萃取、层析、分子蒸馏、 结晶几种方法。 萃取是利用物质在两种不互溶( 或微溶) 溶剂中溶解度或分配比的不同来达 到分离、提取或纯化目的的一种操作。应用萃取可以从固体或液体混合物中提取 出所需物质，也可以用来洗去混合物中少量杂杂质。根据维生素e 烟酸酯的吡啶 环上有含孤对电子的n 原子，可以结合酸形成盐，分离出有机溶剂，然后再用碱 中和，游离出维生素e 烟酸酯。 专利j p 5 5 0 8 1 8 7 9 【3 6 】，4g8 9 的粗制维生素e 烟酸酯粗品溶解在正己烷中，用 3 0m l 甲醇，1 2m l 浓盐酸，1 2m l 水充分搅拌静止分离出甲醇层，甲醇层中添加 lg 碳酸氢钠和正己烷，搅拌静止分离出正己烷，蒸干获得3 5 4g 维生素e 烟酸酯 ( 纯度为9 9 2 ) 。j p 4 9 1 2 5 3 6 7 【3 7 j 报道，1 蚝粗制维生素e 烟酸酯( 纯度为5 4 ) 溶解在3l 丙酮中，用1 1 09 6 0 的硝酸去处理，得到5 9 0g 固体硝酸盐，然后将 其溶解在1l 苯中，用4 5 0m 1 1 0 的氢氧化钠中和，中和得5 2 0g 油状9 8 2 的维 生素e 烟酸酯。将油状维生素e 烟酸酯溶解在1 5l 的9 8 的乙醇中，温度控制 在1 5 中，结晶2 4h 就获得4 2 0g 粉末状的维生素e 烟酸酯，纯度达9 9 9 。 使用萃取中和的方法可以获得纯度较高的维生素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，设备层面 也产生问题。 层析【3 8 1 是物质被吸附或被溶解在固定相表面的固定液中，然后被流动相不断 冲洗，重复又被前面的固定相吸附、溶解，就是在这样的不断的吸附、洗脱中不 断前进。与固定相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 与固定相作用较弱的组分则需较小的流出体积就可以被洗脱下来。作用力强弱就 直接反应在保留体积的不同。两种组分的作用力强弱相差大，则会有较大的分离 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。 层析分离维生素e 烟酸酯有专利文献报道，j p 2 0 0 2 1 6 1 0 9 3 【2 9 】用硅胶柱层析分 天然维生素e 烟酸酯的精制工艺研究 离获得几乎无色的高纯度的维生素e 烟酸酯( 纯度为9 8 4 ) 。另外u s 6 4 2 3 8 4 7 8 1 用中性氧化铝作为吸附剂，用v ( 正己烷) ：v ( 乙酸乙酯) = l ：1 作为流动相去 洗脱，然后重结晶获得高纯度的维生素e 烟酸酯。层析分离具有很高的分离效率， 适合分离难分离物质。 分子蒸馏是一种在高真空度条件下进行非平衡分离操作的连续蒸馏过程，蒸发 面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 ，物料在受热区停留时间只有几秒，甚至零点几秒钟，因 此该过程已成为分离目的产物最温和的蒸馏方法，主要可以分为降膜式、离心式 和挂膜式三种。维生素e 烟酸酯属于热敏性物质，分子蒸馏则可以在缓和的条件下 分离出分子自由程相近的物质。 以下为r 本某一专利【3 9 1 介绍分子蒸馏分离维生素e 烟酸酯的2 个例子。 实例1 ： 粗制维生素e 烟酸酯( 纯度4 3 ) 溶解于lk g 二甲基甲酰胺中，减压至o 0 l t o f r ，温度1 9 0 2 0 0 ，蒸馏后精制成无着色的、高纯度的维生素e 烟酸酯 ( 9 9 3 ) 。 实例2 ： 粗制维生素e 烟酸酯( 纯度9 l ) 溶解在1k g 吡啶中，减压至0 0 0 9t o r r ，温 度1 9 0 2 0 4 ，精制成无着色的、纯度为9 9 4 维生素e 烟酸酯。 分子蒸馏具有操作压强低、温度低、物料受热时间短、分离程度高、处理量 大等优点，适合分离热敏性物质和难分离物质，但是相对设备要求比较高，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 量较少，在溶剂当中的溶解度也不大，所以在降温或者是蒸发的过程中就不会达 到过饱和析出，而关键组分则由于降温或者是蒸发达到过饱和析出晶体。维生素e 烟酸酯的结晶报道有u s 6 4 2 3 8 4 7 b i 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 吲报道用9 8 的乙醇结晶在1 5 ，2 4h 后获得9 9 9 的高纯度的维生 素e 烟酸酯。 萃取、柱层析、分子蒸馏和结晶都是分离提纯维生素e 烟酸酯的手段。一般 采用几种分离方法的组合来提纯。 1 9 天然维生素e 烟酸酯的精制工艺研究 1 5q 一生育酚烟酸酯的分析方法 a 生育酚烟酸酯的法定检测方法为高氯酸非水滴定法，还有文献报道用紫外 分光光度法和高效液相色谱法测定a 生育酚烟酸酯含量。 ( 1 ) 高氯酸非水滴定法【1 6 1 精密称取0 【生育酚烟酸酯0 4g ，加氯仿5m l 与醋酸酐1 5m l 溶解后，加结晶 紫指示液一滴，用高氯酸滴定液( o 1m o 儿) 滴定至溶液显黄色，并将滴定的结 果用空白试验校正。每1m l 高氯酸滴定液( 0 1m o l l ) 相当于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 件比较苛刻。 ( 2 ) 紫外分光光度法 精密称取制得产物约l om g ，置5 0m l 容量瓶中，加9 5 乙醇使其溶解，并加 到刻度，摇匀，精密称取上述溶液2 、4 、6 、8 、1 0m l ，分别置2 5m 1 容量瓶中， 加9 5 乙醇稀释至刻度，摇匀，以9 5 乙醇为空白，在2 6 4 m 波长下，测定吸光 度，并绘制标准曲线。在同样操作条件下测定待测试样的吸收度，并在标准曲线 图中查得维生素e 烟酸酯含量。 ( 3 ) 高效液相色谱法 用高效液相色谱( h p l c ) 来测量，有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，直接进行色谱分析，根据峰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 烟酸酯的浓度。外标法操作方便、数据处 理简单直接，但有较大的分析误差，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差，提高定量精度，但需要选择一个合适的 内标物( 该内标物的物化性质、紫外最大吸收波长及检测响应、保留值应与待分 析物相近，且与样品中各组分能够很好的分离) ，数据处理比外标法复杂。章辉等 【4 l 】等采用外标法分析维生素e 烟酸酯胶囊中维生素e 烟酸酯的含量，具体分析条 件为：色谱柱：c l g ：流动相：甲醇o 0 1 三氟醋酸乙腈( 8 0 ：2 0 ) ；流量：1 5m i n ； 紫外检测波长：2 6 4 衄。日本药典【4 2 1 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 锄i z e ds i l i c ag e l ( 5 岬1 粒径，内径：4 6m m ) ；柱温：3 5 ；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：0 0 5g 维生素e 烟酸酯和o 2 5g 生育酚溶在1 0 0m l 乙醇；上样量：5p l ：检 天然维生素e 烟酸酯的精制工艺研究 测波长：2 6 4n m 。s t o g g l ，w m 【4 3 1 等采用外标法检测出四种生育酚和四种生育三稀 酚、醋酸酯、烟酸酯，具体条件为，流动相：i s o o c t 趾e - d i i s o p r o p y l e t l l e r 1 ，4 一d i o x 孤e ； 色谱柱：正相硅胶柱；检测器：紫外2 9 51 1 i i l ，二极管，荧光( 入c x = 2 9 5 胁，入 e x = 3 3 0m ) ( 荧光的检测效果较好) 。 a b a m 瓶n i 【删等则是采用内标法，以维生素e 醋酸酯作为内标物，色谱柱： o d s h ) ，p e r s i l c 1 8 ( 1 0 0 4 6n 蚰i d ，5 岬粒径) ，流动相：甲醇：水：丙酮( 体 积比9 7 ：2 ：1 ) ，流速：lm i n ，红外紫外检测，检测波长：2 1 0 姗( 4 耻宽度) 1 6 本课题研究意义及研究内容 实验室前期已做了较多工作，选定对甲苯磺酰氯路线，以烟酸和较纯的天然a 生育酚为原料，吡啶为催化剂，甲苯为溶剂，一锅法合成得到天然a 生育酚烟酸 酯，并用均匀设计优化了合成工艺，反应后经过碱洗、水洗、干燥、过滤等处理 得到天然a 生育酚烟酸酯粗品，粗品经过硅胶柱层析分离方法获得提纯，可以将 天然生育酚烟酸酯提纯到9 5 以上。但是硅胶极性太强，杂质被吸上后很难脱 附，这使得硅胶在工业上的应用受到限制。这就需要采用其它的吸附材料。而且 实验室得到的产品为熔融态物质，这就需要对产品外观进行改进。 本课题以高纯度d q 生育酚烟酸酯固态产品为目标，从天然a 生育酚出发， 通过对甲苯磺酰氯反应路线酯化合成d 仅生育酚烟酸酯酯。采用柱层析法对其进 行精制纯化，建立优化的柱层析条件。再采用冷却结晶来获得固态样品。通过这 一系列有效的纯化工艺除去粗品中的杂质，得到高纯度符合生产工艺的d a 一生育 酚烟酸酯产品。 具体内容包括： 1 按照实验室前期优化的合成方法，用高纯度天然a 生育酚与烟酸进行酯化反应， 制备办甜生育酚烟酸酯粗品。 2 采用树脂作为层析固定相，对于合成粗品进行精制纯化，通过考察层析条件 得到优化，使得产品含量提高。 3 溶解度是一个很重要的物理量，它的大小决定着结晶的方式、产品的收率，并 对晶型有一定的影响。影响溶解度的因素很多，如温度、溶剂、杂质等，对气体 溶质，还要受压力的影响。这就需要研究溶剂和温度对溶解度的影响，所以欲测 定维生素e 烟酸酯在多种溶剂中的溶解度。 2 l 天然维生素e 烟酸酯的精制工艺研究 4 通过选择合适的溶剂、最佳的料液配比等条件的摸索，对结晶工艺进行初步的 研究。 天然维生素e 烟酸酯的精制工艺研究 2 天然维生素e 烟酸酯的合成及分析 根据文献以及实验室前期工作结果，采用对甲苯磺酰氯反应路线，以吡啶为 催化剂，甲苯为溶剂【4 5 1 ：昼任毕士谜鉴公薹垂；：洚嚏； 雾一攀! 萋 汨篓爵； 霉塞 妻 主 蓬； | 墓鞘主烈羹冀 鼙塞| 诺篓 x t s 。- - ，丢蓄 壅垦 雾錾 奏 季主薹i - 塞薹 萋垂| 薹 霎 艿 复霎霎 ； 蚕嚣羹蠡雩 薹霎i 囊 鋈蔷； 析仪器 实验装置比较简单，以三口圆底烧瓶作为反应器，水浴加热和温度计控制温 度，机械搅拌使反应混合物混合充分均匀，具体见图2 2 。 图2 2a 生育酚烟酸酯反应的实验装置 w a t e r s 高效液相色谱系统，包括7 l7p l u sa u t o s 锄p l e r ，515 唧l cp l l i i l p ，2 4 8 7 d u a l 九a b s o r b a n ced e t e c t o r ，a u t os c m n c ea t - 1 3 0t e m p e r a t i l r ec o n t r o l l e r ，a u t o s c 匝n c ea r 1 3 0co l l m mh e a t e r 。 天然维生素e 烟酸酯的精制工艺研究 甲苯磺酰氯( 分析纯) ，吡啶( 分析纯) ，甲苯( 分析纯) ，正己烷( 分析纯) ，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。 d 1 a 生育酚对照品( 东京化成工业株式会社，含量9 8 ) ，合成d 1 a 生育酚 烟酸酯对照品( 美国s i 舯a 公司，含量9 9 ) ，甲醇( 色谱纯) 。 2 1 2 反应实验装置及分析仪器 实验装置比较简单，以三口圆底烧瓶作为反应器，水浴加热和温度计控制温 度，机械搅拌使反应混合物混合充分均匀，具体见图2 2 。 图2 2a 生育酚烟酸酯反应的实验装置 w a t e r s 高效液相色谱系统，包括7 1 7p l u sa u t o s 锄p l e r ，5 1 5 唧l cp l l i i l p ，2 4 8 7 d u a l 九a b s o r b a n c ed e t e c t o r ，a u t os c m n c ea t - 1 3 0t e m p e r a t i l r ec o n t r o l l e r ，a u t o s c 匝n c ea r 13 0c o l l m mh e a t e r 。 2 2 实验步骤 2 2 1 粗品的制备 反应主要分两步进行，采用一锅法合成，中间没有处理过程。反应完成之后 需要对反应液进行后处理。具体实验步骤如下： 天然维生素e 烟酸酯的精制工艺研究 1 取定量好的烟酸和对甲苯磺酰氯于2 5 0m i 的三口圆底烧瓶中，固定实验反应装 置。定量加吡啶做催化剂，甲苯做溶剂。水浴温度为5 0 ，搅拌反应。 2 第一步反应时间为8 3m i n ，反应完成后加入天然a 生育酚，追加吡啶做催化剂， 反应在已预热的水浴中进行，反应温度为9 8 ，搅拌继续第二步反应。 3 第二步反应结束，反应液由褐色变为橘黄色。将反应液在8 5 下低压旋蒸，除 去多余的吡啶。这是由于吡啶易溶于水，所以接下来无法直接处理。蒸干后用正 己烷溶解，此时很多强极性的物质( 主要是第一步反应产物对甲苯磺酸和没有反 应的烟酸) 沉淀析出，过滤除去，且多次用正己烷洗涤滤饼，尽量使包裹其中的 天然小生育酚烟酸酯溶解，减少损失。 4 所得滤液两次用5 碳酸氢钠萃取洗涤，用量控制在正己烷溶液和5 碳酸氢钠 体积比2 ：1 ，除去溶剂中残留的吡啶、烟酸、对甲苯磺酸。 5 多次用去离子水萃取洗涤除去残留在溶剂中的碳酸氢钠，每次用量控制在正己 烷溶液和去离子水体积比为2 ：1 。 6 每l om l 的正己烷溶液用lg 左右无水硫酸钠的量搅拌干燥，干燥至少o 5h ， 过滤，然后于8 5 下旋蒸除去正己烷，得天然a 生育酚烟酸酯粗品，低温保存。 2 2 2 含量的分析 1 标样的配制：准确称取o 2g 左右m - q 一生育酚和o 3g 左右d l q - 生育酚烟酸酯对 照品置于5 0m l 容量瓶中，然后用无水乙醇稀释定容，分别取1m l 、2m l 、2 5m 1 、 5m 1 、l om l 该溶液于2 5m 1 容量瓶中稀释定容。配成5 组系列浓度。 2 样品溶液配制：准确称取实验室自制的天然a 一生育酚烟酸酯粗品，用无水乙醇 稀释成含天然仅生育酚烟酸酯约1 2m 咖l 的溶液。 3 色谱条件如下： 色谱柱：w a t e r sc o 巾o r a t i o ns y n l i l l e 仃yc 1 8 柱( 3 9i 砌1 5 0m m ，5 岬) ； 检测波长：双波长2 9 2 姗( 检测a 生育酚) 和2 6 4 姗( 检测a 生育酚烟酸酯) ； 流动相：甲醇；流速：1 5m i n ：进样量：1 0p l ；柱温：3 5 。 天然维生素e 烟酸酯的精制工艺研究 2 3 实验结果与分析 2 3 1 色谱柱的分离性能和色谱图 标准品的典型色谱图见图2 3 。 图2 3 标样的典型色谱图 由图可知a 生育酚的保留时间为3 2 4 5m i l l ，a 生育酚烟酸酯的保留时间为 4 4 9 5m i n ，两者分离度为3 2 4 ，理论塔板数为3 5 3 7 ( 以仅生育酚计) 。 合成粗品的典型色谱图如图2 4 所示。 天然维生素e 烟酸酯的精制工艺研究 图2 4 合成粗品的典型色谱图 由图可知在2 9 2 姗图谱中保留时间为3 2 4 5m i n 处出现一个小峰，所以在合 成的粗品中还有少量天然a 生育酚存在。在保留时间为4m i n 左右时还有一个明 显的杂质峰。 2 3 2 合成粗品中杂质的分析 由于反应过程中含有甲苯、烟酸、烟酰氯盐酸盐和对甲苯磺酰氯等试莉，考 察了这些物质的保留时间，以判断其对目标化合物天然a 生育酚和天然仅生育酚 烟酸酯的干扰情况。通过分析纯甲苯、烟酸、烟酰氯盐酸盐、对甲苯磺酰氯，得 到它们的保留时间在1 0 1 5l l l i n 之间，故不会对天然a 生育酚和天然a 生育酚烟 酸酯的分析产生影响。 根据文献报道，反应体系中可能会有副反应产物对甲苯磺酸d q 生育酚酯， 实验设计对甲苯磺酰氯和d 吨生育酚酯化反应所得产物，在上面的分析方法中分 析，与天然d q 生育酚酯烟酸酯具有相近的流出时间。需要重新建立分析方法去 分开对甲苯磺酸d a 生育酚酯才能定量天然a 生育酚酯烟酸酯的含量。通过多次 摸索，建立分析方法如下：流动相为v ( 甲醇) ：v ( 水) = 9 7 ：3 ，流速为lm i n ， 2 7 天然维生素e 烟酸酯的精制工艺研究 柱温为3 5 ，进样量为l o 山，色谱柱仍是w 缸e r sc o 印o r a l i 6 ns y h 吼哪c 1 8 柱( 3 9 1 5 0 咖，5 岬) 。色谱图如图2 5 所示，其中在1 2 5 0 lm i n 和1 8 7 2 3r n i n 流出的 分别为d a 生育酚和d a 生育酚烟酸酯，紧跟d a 生育酚烟酸酯的在2 0 9 3 4m i l l 流出的小峰是对甲苯磺酸d a 生育酚酯。该方法很好地分离了副产物对甲苯磺酸 d - 0 【一生育酚酯和d a 生育酚烟酸酯，可以更加准确地定量目标产物。 0 h i 矗 0 h i n 图2 5 流动相为v ( 甲醇) ：v ( 水) = 9 7 ：3 的h p l c 分析图 所以在合成粗品中的杂质包括烟酸、烟酰氯盐酸盐、对甲苯磺酰氯、未反应 天然维生素e 烟酸酯的精制工艺研究 的天然a 生育酚、天然a 生育酚原料( a 生育酚的含量为9 0 左右) 中的杂质以 及对甲苯磺酸d a 生育酚酯。其中烟酸、烟酰氯盐酸盐、对甲苯磺酰氯等强极性 的物质在合成后处理过程中已基本除去。所以要提高天然维生素e 烟酸酯纯度主 要将天然仅生育酚原料中的杂质、未反应的天然a 一生育酚以及对甲苯磺酸d 吨生 育酚分离出来。 2 3 3 粗品制备结果 对天然维生素e 烟酸酯的合成反应路线的选择，催化剂的选择实验室前期都 做了大量工作，并采用均匀设计，通过均匀布点实验与回归方程模拟，优化了合 成工艺【4 5 】。实验中原料配比