Способ получения усниновой кислоты

Способ получения усниновой кислоты

Реферат

Изобретение относится к химико-фармацевтической промышленности и касается получения усниновой кислоты - (2,6-диацетил-3,7,9-тригидрокси-8,9b-диметил-9bН-дибензофуран-1-она) следующей структурной формулы I:

Усниновая кислота - желтое кристаллическое вещество с остовом дибензофурана обладает высокой активностью по отношению ко многим патогенным организмам вирусной, бактериальной и грибковой природы, благодаря своим свойствам используется в косметике, стоматологии и других областях медицины. Хорошим источником усниновой кислоты являются различные виды лишайников, например лишайники родов Usnea и Cladonia, в которых это соединение является основным метаболитом.

Известны способы получения усниновой кислоты путем экстрагирования лишайника бензолом, которые отличаются стадией выделения чистого вещества из сухого экстракта.

По способу, описанному в [Моисеева Е.Н. Биохимические свойства лишайников и их практическое значение. Изд. АН СССР, 1961, с.43-47.], лишайник экстрагируется бензолом, бензол удаляется, сухой экстракт лишайника обрабатывается хлороформом, хлороформный экстракт упаривается, остаток обрабатывается холодным спиртом, выпавшие кристаллы усниновой кислоты далее еще раз растворяют в горячем хлороформе и высаживают холодным спиртом и эфиром. Таким образом, процедура извлечения усниновой кислоты из экстракта многостадийная, а достигаемый выход составляет всего 0.66%.

По изобретению [А.с. СССР 833255, МКИ3 А61К 35/82. Способ получения усниновой кислоты, БИ №20, 1981] выход целевого продукта также невысок - 0.76%. Способ заключается в экстрагировании лишайника бензолом, удалении бензола, обработки сухого остатка хлороформом, после чего извлеченная из экстракта усниновая кислота очищается с использованием силикагеля. Сначала загрязненная усниновая кислота в растворе наносится на силикагель, растворитель удаляется, а целевой продукт элюируется с силикагеля на колонке смесью бензол - хлороформ. Такой многоступенчатый способ очистки с использованием силикагеля не является технологичным и будет затруднять выделение больших количеств усниновой кислоты.

В качестве прототипа выбран способ [Моисеева Е.Н. Биохимические свойства лишайников и их практическое значение. Изд. АН СССР, 1961, с.43-47.], которому присуща совокупность признаков, наиболее близкая к совокупности существенных признаков изобретения.

Задачей изобретения является создание технологичного способа получения усниновой кислоты из доступного сырья с высоким выходом.

Поставленная задача решается способом экстракции воздушно-сухого сырья доступными растворителями при кипячении с последующим выделением чистой усниновой кислоты в виде желтых кристаллов при выдерживании раствора после частичного удаления экстрагента либо при растворении сухого экстракта при нагревании в смеси хлороформ - этиловый спирт (1:10) с последующим охлаждением раствора, причем в качестве сырья - источников усниновой кислоты - используются смеси лишайников рода Usnea, которые до сих пор являются неиспользуемым отходом при лесозаготовках, а также лишайников рода Cladonia, входящиих в состав оленьего мха, широко распространенного в тундре и горном Алтае.

Лишайники рода Usnea являются источником для выделения (+)-усниновой кислоты, лишайники рода Cladonia - для выделения (-)-усниновой кислоты. А из смеси лишайников родов Usnea и Cladonia извлекается (±)-усниновая кислота.

В качестве растворителей для извлечения усниновой кислоты используются хлороформ, четыреххлористый углерод, бензол, ацетон, гексан, петролейный эфир, нефрас и смеси перечисленных растворителей в различных соотношениях. Такой подбор растворителей для экстракции и выделения основан на том, что усниновая кислота растворима в хлороформе и бензоле, в гексане, петролейном эфире и ацетоне - растворима при нагревании, трудно растворима - в этаноле. Именно поэтому усниновая кислота хорошо кристаллизуется из частично упаренного гексанового раствора или раствора в петролейном эфире и нефрасе при охлаждении; из сконцентрированного хлороформного экстракта - высаживается спиртом, или сухой экстракт при нагревании растворяется в подобранной системе хлороформ - этанол (1:10), из которой кристаллическая усниновая кислота выпадает при охлаждении.

Исходное сырье - сумма лишайников рода Usnea - заготавливалось на Алтае, собиралось на ветках пихты и ели, на участках леса, имеющих потенциальную ценность для лесозаготовок. Образцы лишайников рода Cladonia собраны на Семинском перевале (Алтай). Собранные на ветках пихты и ели лишайники рода Usnea имеют следующий состав: Usnea hirta Web., Usnea longissima Arh. (основные виды в смеси), в меньшем количестве Usnea subfloridana Stirt., Usnea glabrescens Hav. Ap.Lynge, Usnea wasmuthii Ras., Usnea glabrata (Arh.) Vain., Usnea scabrata NyL; собранные на Алтае лишайники рода Cladonia: основные виды - Cladonia uncialis (L.) Wigg., Cladonia rangiferina (L.) Web. ex Wigg., Cladonia stellaris (Opiz) Pouzard et Vezda, в меньшем количестве - Cladonia mitis (Sandst). Hustich, Cladonia pyxidata (L.) Hoffm., Cladonia crispata (Ach.) Flot, Cladonia cariosa (Ach.) Spreng.f.cariosa, Cladonia Squamosa (Scop.) Hoffm.ssp. squamosa, Cladonia gracilis (L.) Willd. Усниновая кислота может быть извлечена как из отдельных видов лишайников родов Usnea и Cladonia, так и из смесей видов и родов лишайников, перечисленных выше.

Таким образом, предлагаемый способ получения усниновой кислоты прост в технологическом исполнении и позволяет получить чистую усниновую кислоту с высоким выходом после однократного осаждения, без дополнительной очистки, он имеет ряд преимуществ по сравнению с известными способами:

- экстракция проводится из суммы лишайников, которые могут быть достаточно легко заготовлены в отличие от сбора индивидуальных видов;

- для извлечения усниновой кислоты используются различные растворители и смеси растворителей; отогнанный из экстракта растворитель не требует дополнительной очистки или регенерации для использования в повторных экстракциях, что весьма технологично. Растворители подобраны таким образом, что осаждаемая из растворов усниновая кислота не требует дополнительной очистки и выделяется с выходом большим, чем в способах-аналогах, указанных выше. Выход целевого продукта по предлагаемому способу составляет 0.99-2.44% против 0.66% по известному способу-прототипу.

Полученное вещество представляет собой усниновую кислоту без примесей, чистота которой доказана на основании данных спектров ЯМР ¹H и высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ). Полученные кристаллы имеют т.пл. 198°С. Чистота по ВЭЖХ - 97-98%.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1. 200 г воздушно-сухой измельченной смеси лишайников рода Usnea экстрагируют последовательно два раза 1.5 л хлороформа при кипячении в течение 4 часов. Растворитель отгоняют, сухой остаток составляет 6.35 г. Экстракт растворяют при кипячении в 100 мл смеси хлороформ-этанол (1:10), после охлаждения раствора из него выпадают светло-желтые кристаллы (+)-усниновой кислоты, масса отфильтрованных высушенных кристаллов составляет 2.82 г (Выход - 1.41%). [α]_D ²⁵+395° (с 1.5, CHCl₃) ЯМР ¹Н (CDCl₃, δ, м.д.) 1.73 С^9b-СН₃, 2.03 С⁸-СН₃, 2.64 и 2.65 С¹⁰-СН₃ и С¹¹-СН₃, 5.93 Н⁴, 10.89 С⁸-ОН, 13.21 С⁶-ОН, 18.86 С³-ОН.

Пример 2. 250 г воздушно-сухой измельченной смеси лишайников рода Usnea в 2 л колбе кипятят с хлороформом дважды по 4 часа (по 1.7 л хлороформа). Растворитель удаляют до объема экстракта ˜30-50 мл, добавляют в колбу 80-100 мл этилового спирта, после чего выпадают кристаллы усниновой кислоты. Осадок отделяют на воронке Бюхнера, промывают на фильтре спиртом и сушат на воздухе. Выделяют 4.3 г (+)-усниновой кислоты. [α]_D ²⁵ +390° (с 1.4, CHCl₃). Выход целевого продукта 1.72%.

Пример 3. 292.60 г воздушно-сухого лишайника Cladonia stellaris измельчают и трехкратно экстрагируют петролейным эфиром (по 1.5 л, 3 раза по 4 часа). Полученный экстракт после удаления растворителя до 0.25 л оставляют на 4-6 часов. Выпавший осадок в виде светло-желтых игл представляет собой (-)-усниновую кислоту, массой 3.00 г (Выход - 1.03%). [α]_D ²⁵ -450° (с 1.5, CHCl₃).

Пример 4. 225 г смеси лишайников родов Cladonia и Usnea (соотношение ˜1:1) экстрагируют последовательно трижды нефрасом (по 1.5 л, по 4 часа), горячий экстракт сливают, растворитель удаляют до объема 0.2-0.3 л и оставляют стоять 4-6 часов. Выпавший осадок в виде желтых игл представляет собой рацемическую (±)-усниновую кислоту массой 2.81 г (Выход - 1.25%).

Пример 5. 81.80 г лишайника Usnea filependula экстрагируют гексаном (по 1.0 л, 3 раза по 4 часа). Полученный экстракт упаривают до объема 0.25 л. Масса (+)-усниновой кислоты, выпавшей из охлажденного экстракта, составила 2.00 г (Выход - 2.44%). [α]_D ²⁵+441° (с 1.60, CHCl₃).

Пример 6. Смесь лишайников рода Usnea массой 210 г экстрагируют при кипячении смесью ацетона и петролейного эфира ˜1:1 (по 1.5 л, 2 раза по 4 часа). Полученный экстракт упаривают досуха, затем растворяют при нагревании в ˜80 мл смеси хлороформ - этанол (1:10). После охлаждения раствора выпадают желтые кристаллы массой 2.05 г (Выход - 0.98%), которые по спектру ЯМР ¹H представляют собой усниновую кислоту. [α]_D ²⁵+416° (с 1.64, CHCl₃).

Пример 7. Смесь лишайников рода Usnea массой 190 г экстрагируют при кипячении смесью ацетона и хлороформа ˜1:1 (по 1.5 л, 2 раза по 4 часа). Полученный экстракт упаривают досуха, затем растворяют при нагревании в ˜80 мл смеси хлороформ - этанол (1:10). После охлаждения раствора выпадают желтые кристаллы массой 2.65 г (Выход - 1.39%), которые по спектру ЯМР ¹Н представляют собой усниновую кислоту. [α]₀ ²⁵+414° (с 1.60, CHCl₃).

Способ получения усниновой кислоты из лишайников путем экстракции органическим растворителем с последующим выделением целевого продукта, отличающийся тем, что в качестве лишайников используют смесь лишайников родов Usnea и Cladonia, в качестве органических растворителей - хлороформ, четыреххлористый углерод, ацетон, гексан, петролейный эфир, нефрас и их смеси, а выделение проводят путем упаривания органического растворителя и осаждения из экстракта в системе хлороформ-спирт (1:10) или из гексана.