СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ БОРНЕОЛА ИЗ ОТХОДОВ ЭКСТРАКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ ДРЕВЕСНОЙ ЗЕЛЕНИ ПИХТЫ
METHOD FOR PREPARING BORNEOL FROM WASTE FIR WOOD GREEN EXTRACTIVES

Изобретение относится к способам получения биологически активных веществ из возобновляемого растительного сырья, конкретно борнеола, из отходов от экстракции древесной зелени пихты.
Борнеол представляет интерес как исходное вещество для синтеза камфоры, а также является перспективным агентом для использования в медицинских целях. Для борнеола, в частности, известно защитное действие при церебральной ишемии [Не, Xiaojing; Zhao, Limei; Liu, Yulan Guangdong Yaoxueyuan Xuebao, 22(2), 171-173], антиспазматическое действие [CN 1679623 A 12]. Борнеол также используется в косметических композициях [US 7851425] и парфюмерии.
Известен способ получения борнеола из терпеновых фракций древесной зелени пихты, представляющих собой пихтовое масло [Г.А.Рудаков. Химия и технология камфоры. М.: «Лесная промышленность», 1976, с.150]. Способ включает получение пихтового масла из пихтовой лапки методом пародистилляции, с последующей отгонкой монотерпеновых углеводородов, ректификацию остатка с получением смеси борнилацетата и сесквитерпеноидов в соотношении ~7:3, вакуумную дистилляцию этой смеси с освобождением от сесквитерпеноидов. При этом получают концентрат борнилацетата, омыление которого проводят водным раствором едкого натра, а последующее отделение технического борнеола - центрифугированием. Данный способ является прототипом заявляемого способа.
Недостатками способа-прототипа являются следующие:
- При использовании в качестве сырья пихтового масла, другие ценные компоненты вещества древесной зелени (ДЗ) пихты (тритерпеновые кислоты, малолетучие нейтральные компоненты, водорастворимые вещества) не извлекаются и попадают в отвал с пихтовой лапкой после пародистилляции.
- Пихтовое масло, используемое как сырье, является ценным потребительским продуктом.
- Многостадийность, техническая сложность, энерго- и трудозатратность используемых процессов (ректификация, вакуумная дистилляция).
Задачей настоящего изобретения является:
создание технологичного способа получения борнеола из полученных при переработке растительного сырья терпеновых фракций, содержащих борнеол или его производные, с использованием доступного стандартного технологического оборудования.
Поставленная задача решается способом, по которому в качестве сырья для производства борнеола используют терпеновую фракцию, содержащую борнеол и борнилацетат, являющуюся отходом от производства суммы тритерпеновых кислот - препарата «Новосил», (сумма летучих компонентов, отделяемых гидродистилляцией от фракции липидов, RU 2108803, RU 2336889), которую гидролизуют спиртовой щелочью и очищают кристаллический борнеол от примесей фильтрацией, промывкой и кристаллизацией.
Предлагаемый способ заключается в следующем.
Терпеновую фракцию, являющуюся отходом от производства препарата Новосил (сумма летучих компонентов, отделяемых гидродистилляцией от фракции липидов, RU 2108803, RU 2336889), содержащую сумму борнилацетата и борнеола >50 вес.%, смесь монотерпенов, сесквитерпенов, обрабатывают спиртовой щелочью, при этом борнилацетат в смеси гидролизуется до борнеола. Смесь концентрируют отгонкой спирта и легколетучих примесей, промывают остаток горячей водой и при охлаждении кристаллизуют борнеол. Для удаления нелетучих примесей промывают кристаллы петролейным эфиром или бензином, при этом получают продукт с содержанием основного вещества >94%, который дополнительно кристаллизуют из смеси этилацетата с петролейным эфиром 1:5 с получением продукта с содержанием основного вещества >99%.
Заявляемый способ отличается следующим:
- В качестве терпеновой фракции древесной зелени пихты для производства борнеола используется гидродистиллят от липидной части экстракта древесной зелени, (содержащий сумму борнеола и борнилацетата ~50 вес.%) - фракция экстрактивных веществ отхода от производства препарата Новосил, что позволяет осуществлять комплексную переработку сырья.
- Гидролиз терпеновой фракции, содержащей сумму борнеола и борнилацетата 50%, + осуществляют спиртовым раствором неорганического основания.
- Очистка от примесей кристаллического борнеола (монотерпенов, сесквитерпенов) осуществляется после стадии гидролиза в отличие от способа-прототипа, где борнилацетат пихтового масла перед гидролизом очищают от монотерпенов и сесквитерпенов, что требует использования дистилляции и вакуумной ректификации.
Преимущества заявляемого способа.
- Использование гидродистиллята нейтральной фракции экстракта древесной зелени пихты - отхода от производства «Новосил» для получения борнеола позволяет повысить степень использования перерабатываемого сырья, снизить количество отходов, что обусловливает экологические преимущества заявляемого способа.
- Экономические преимущества связаны с использованием по заявляемому способу в качестве сырья гидродистиллята липидной фракции экстракта древесной зелени, представляющего собой отход от производства препарата «Новосил», тогда как пихтовое масло, используемое по способу-прототипу, - готовый потребительский продукт.
- Технологические преимущества заявляемого способа связаны с использованием очистки кристаллического продукта борнеола промывкой и кристаллизацией, тогда как по способу-прототипу используются технически сложные и энергозатратные вакуумная перегонка и дистилляция борнилацетата пихтового масла перед омылением, а также центрифугирование продукта после омыления.
Заявляемый способ иллюстрируется примером.
Пример. Объединенные фракции гидродистиллята от суммы липидов, получаемые по [RU 2108803, RU 2336889], с суммарным содержанием борнилацетата и борнеола не менее 50 вес.% в количестве 50 кг загружают в стальной эмалированный аппарат вместимостью 100 л, снабженный механической мешалкой и рубашкой для обогрева, и добавляют 20 кг спиртового раствора щелочи, содержащего 15% едкого кали и 80% этанола. Смесь реагентов нагревают до температуры 50-60°С подачей горячей воды или пара в рубашку аппарата и выдерживают в течение ~1 час при перемешивании.
f
f
Контроль окончания омыления борнилацетата осуществляют методом ТСХ на пластинках Силуфол или Сорбфил. Элюент - смесь 20% этилацетата и 80% петролейного эфира или гексана. R борнилацетата - 0.63, R борнеола - 0.36. Проявитель - концентрированная серная кислота (малиновое окрашивание после нагревания пластинки) или 3%-ный раствор ванилина и серной кислоты в этиловом спирте (окрашивание пятен после нагревания пластинки: светло-коричневое - борнилацетат, синеватое - борнеол).
Спирт и часть летучих продуктов гидролиза (~25-30 кг) отгоняют при температуре 40-60°С в техническом вакууме (0.2-0.3 ата). Горячий кубовый остаток промывают в аппарате горячей водопроводной водой (4 раза по 10 л), каждый раз перемешивая массу в течение 1-2 минут. Промывку прекращают при достижении рН водного слоя 7-8. После отстоя в течение 10-15 минут сливают нижний водный слой, затем 30-33 кг кубовой жидкости с содержанием борнеола до 70% (выход 85-90% от теоретического).
3
Кристаллизацией при охлаждении кубовой жидкости (расплава) до температуры 0÷(-7)°С получают сырой борнеол (содержание основного вещества >85%) в виде светло-желтого кристаллического вещества с последующим отделением жидкой фазы, содержащей примеси, фильтрацией на нутч-фильтре в техническом вакууме. Технический борнеол (содержание основного вещества>94%) получают промыванием сырого продукта на нутч-фильтре петролейным эфиром или бензином с выходом 72.4-74.3% от теоретического в расчете на содержание борнилацетата в омыляемой смеси, или 10-15% в расчете на сумму экстрактивных веществ ДЗ пихты, или 1.0-1.5% на вес воздушно-сухой ДЗ пихты. Жидкую фазу, отделяемую фильтрацией от кристаллического борнеола на нутч-фильтре, и упаренные бензиновые промывные растворы накапливают и используют для получения дополнительных количеств целевого продукта. Продукт представляет собой бесцветные или слегка желтоватые кристаллы-пластинки, малорастворимые в воде (0,075 г/100 мл), но хорошо растворимые в большинстве органических растворителей - гексане, трет-бутилметиловом эфире, спирте, изопропаноле, ацетоне, этилацетате. Удельный угол вращения  продукта до перекристаллизации (содержание основного вещества >94%) составляет - 34±3° (с=40-50 мг/см, в ЕOtН, лит. данные: - 35.6°), после перекристаллизации (содержание основного вещества >99%) - -37.0±0,5°.
1
3
3
Н
Борнеол с содержанием основного вещества>99% получают с выходом 72.0% перекристаллизацией технического продукта из смеси этилацетата и петролейного эфира (1:5). Спектр Н ЯМР (в CDCl) δ 0.81, 0.82 и 0.83 м.д., все синглеты по 3Н (три СН-группы); δ 3.96 м.д., 1Н, д.д.д., J=10.0, 3.4 и 1.6 Гц, (-С-ОН), характерные для эндо-борнеола. Сухой остаток, полученный после удаления смеси растворителей из маточного раствора, содержит 40-50% борнеола, который может быть выделен дополнительно с выходом до 20% к весу сухого остатка.