СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ДИПРОПИОНАТА БЕТУЛИНОЛА
METHOD OF PRODUCING BETULINOL DIPROPIONATE

Изобретение относится к лесохимической промышленности и переработке отходов древесины и касается получения из бересты (наружного слоя коры березы) дипропионата бетулинола.
Дипропионат бетулинола - 3β,28-дипропиокси-луп 20(29)-ен (1) является сложным эфиром пропионовой кислоты и бетулинола.
Бетулинол и его производные обладают уникальными фармакологическими свойствами - противоопухолевыми, антиоксидантными, противовирусными и другими [Толстиков Г.А., Флехтер О.Б., Шульц Э.Э., Балтина Л.А., Толстиков А.Г. Бетулин и его производные. Химия и биологическая активность. Химия в интересах устойчивого развития. 2005. №13. С.1-30]. Пропионовая кислота входит в состав некоторых лекарственных средств (ибупрофен, феноболин, напроксен и другие ненаркотические анальгетики, а также нестероидные противовоспалительные средства), душистых веществ [Зефиров Н.С., Кулов Н.Н. и др. Химическая энциклопедия. Т.4. - М.: Научное издательство «Большая российская энциклопедия», 1995. С.107-108]. Целенаправленная химическая модификация природных биологически активных соединений приводит в ряде случаев к получению веществ, которые обладают более низкой токсичностью и широким спектром фармакологической активности.
Известно, что ацилаты бетулинола проявляют противоопухолевое действие [Флехтер О.Б., Бореко Е.И., Нигматулина Л.Р., Павлова Н.И., Медведева Н.И., Николаева С.Н., Третьякова Е.В., Савинова О.В., Балтина Л.А., Карачурина Л.Т., Галин Ф.З., Зарудий Ф.С., Толстиков Г.А. Синтез и фармакологическая активность ацилированных оксимов бетулоновой кислоты и 28-оксо-аллобетулона. Химико-фармацевтический журнал. Т.38. №3. 2004. С.31-34]. Среди ацилатов бетулинола выявлены высокоактивные вещества, такие как диникотинат, бисгемисукцинат, бисгемифиалат бетулинола и другие, проявляющие гепатопротекторную и анти-ВИЧ активность. Диникотинат бетулинола способствует восстановлению уровня маркерных ферментов сыворотки крови, щелочной фосфотазы и билирубина и обладает антиоксидантными свойствами. Диацетат бетулинола [3β,28-диацетокси-луп-20(29)-ен(1)] проявляет гиполипидемические и желчегонные свойства [Василенко Ю.К., Семенченко В.Ф., Фролова Л.М. и др. Фармакологические свойства тритерпеноидов коры березы. Эксперим. и клин. фармакол. 1993. Т.56. №4. С.53-55].
Установлено, что дипропионат бетулинола в дозе 4000 мг/кг нетоксичен (испытания на токсичность были проведены в аккредитованном испытательном центре г.Красноярска).
Поэтому дипропионат бетулинола может проявлять новые фармакологические свойства. Кроме того, дипропионат бетулинола так же, как и диацетат бетулинола может являться сырьем для многих органических синтезов, таких как получение бетулиновой кислоты, серопроизводных бетулинола, синтез аминопроизводных диацетата бетулинола и других [Шелевич И.С., Рыбина А.В., Галин Ф.З., Талипов Р.Ф. Трансформация диацетата бетулина в различных средах. Тез. докл. IV Всерос. Науч. конф. «Химия и технология растительных веществ». Сыктыквар. 2006. С.453. Патент РФ 2150473. 2000].
Известен способ получения дипропионата бетулинола обработкой бетулина пропионовой кислотой при нагревании [JP 2001288222 A, 16.10.2001]. В данном способе дипропионат бетулинола получают в две стадии. На первой стадии к 200 мг бетулина добавляют 100 мл пропионовой кислоты, смесь помещают в автоклав и выдерживают при температуре 250°C в атмосфере азота 1,5 часа. Полученный промежуточный продукт охлаждают, растворяют в хлороформе, промывают водой, отделяют органический слой, сушат, фильтруют, растворитель отгоняют и получают прозрачный жидкий продукт монопропионата бетулинола. На второй стадии к 200 мг полученного моноэфира добавляют 100 мл пропионовой кислоты, смесь помещают в автоклав и выдерживают в атмосфере азота при температуре 170°C 3,5 часа. Полученный дипропионат бетулинола выделяют из смеси вышеописанным методом.
Известный способ имеет следующие недостатки.
Способ сложен технологически, т.к. длителен и многостадиен, требует предварительного выделения бетулинола из бересты березы. Сложность способа заключается также в получении дипропионата бетулинола в две стадии с выделением промежуточного моноэфира бетулинола. Кроме того, требуется наличие специального оборудования, т.к. способ осуществляют в автоклаве в атмосфере азота.
Наиболее близким к заявленному способу является способ получения дипропионата бетулинола ацилированием бересты березы, измельченной до фракции 10-20 мм, пропионовой кислотой при температуре 120-130°C в течение 4-12 часов с последующим выделением целевого продукта [RU 2415148, опубл. 27.03.2011].
Недостатки данного способа - невысокий выход продукта, большая продолжительность процесса ацилирования - до 12 часов.
Технический результат изобретения - увеличение выхода дипропионата бетулинола из бересты березы и сокращение продолжительности ацилирования.
Технический результат достигается тем, что в способе получения дипропионата бетулинола ацилированием бересты березы пропионовой кислотой при температуре 120-130°C с последующим выделением целевого продукта, согласно изобретению, измельченную бересту березы предварительно активируют водяным паром при температуре 180°C, давлении 3,4 МПа в течение 60-240 с, а ацилирование проводят в течение 0,5-4 часов.
В отличие от прототипа в предлагаемом способе бересту березы перед ацилированием предварительно активируют водяным паром при температуре 180°C, давлении 3,4 МПа в течение 60-240 с. Предварительная активация бересты приводит к разрыхлению структуры бересты и гидролизу слабых связей в ее макромолекулярной структуре, что способствует более эффективному ацилированию и снижению его продолжительности, а также повышению выхода целевого продукта.
Способ осуществляют следующим образом.
Измельченную бересту березы активируют водяным паром при температуре 180°C, давлении 3,4 МПа в течение 60-240 с («взрывной автогидролиз»). Далее активированную бересту березы помещают в круглодонную колбу с обратным холодильником и приливают пропионовую кислоту. Полученную смесь нагревают и выдерживают на масляной бане при температуре 120-130°C в течение 0,5-4 часов. Затем бересту отфильтровывают, из фильтрата на роторном испарителе отгоняют пропионовую кислоту, оставляя примерно 1/3 первоначального объема. Получившийся концентрат выливают в дистиллированную воду. Выпавший светло-серый осадок отфильтровывают и высушивают в эксикаторе в течение трех суток. Выход продукта составляет 43-54% мас. абсолютно сухой бересты (а.с.б.). Массовая доля дипропионата бетулинола в продукте составляет до 90%. Полученный порошок перекристаллизовывают. Температура плавления полученного дипропионата бетулина составляет 150-152°C.
Идентификация полученного продукта дипропионата бетулинола произведена физико-химическими методами.
Элементный состав дипропионата бетулинола
Таблица 1
Элементный состав полученного продукта, %
Теоретический состав дипропионата бетулинола [C<sub>36</sub>H<sub>58</sub>O<sub>4</sub>], %
С
Н
O
С
Н
O
77,50
11,43
11,07
77,98
10,47
11,55
Спектр ПМР (CDCl3, мд, δ): 4.71 m (1Н, =CH2); 4.61 m (1H, =CH2); 4.49 dd (J 10.75 Гц, J 5.65 Гц, H-3); 4.29 dd (1H, J 12.1 Гц, J 1.4 Гц, H-28); 3.87 d (1H, J 12.1 Гц, Н-28); 2.49 (1H, ddd, J 11.2, J 11.2, J 5.76 Гц, Н-9); 2.37 (2H, q, J 7.56 Гц, Н-32); 2.345 q, 2.347 (2H, J 35,36 7.56 Гц, H-35); 1.70s (3H, H-30); 1.18 t, 1.17t (6H, 2CH3, J 32,33-J 35,36 7.76 Гц, Н-33 и Н-36); 1.16s, 0.99s, 0.88s 0.86s, 0.86s (15H, 5CH3, H-23, H-24, H-25, H-26, H-27). См. рис.1.
13
ЯМР С дипропионата бетулинола (CDCl3,. мд, δ, импульсная последовательность jmod): 174.92, 174.30 (2С=O, C-31 и C-34; 150.17 (C20); 109.86 (=H2, C-29; 80.63 (CH, C-3); 62.56 (CH2, C-28); 55.39 (CH, C-5); 50.30 (CH, C-9); 48.91 (СН, C-18); 47.44 (CH, C-19); 46.44 (C, C-17); 42.71 (C, C-14); 40.91 (C, C-8); 38.38 (CH2, C-1); 37.89 (C, C-4), 37.57 (CH, C-13); 37.08 (C, C-10); 34.56, 34.13 (2CH2, C-22, C-7); 29.80, 29.61 (2CH2, C-16, C-21); 28.08, 27.74 (2CH2, C-35, C-32); 27.96 (CH3, C-23); 27.05 (CH2, C-15); 25.18 (CH2, C-12); 23.72 (CH2, C-2); 20.81 (СН2, C-11); 19.13 (CH3, C-30); 18.17 (CH2, C-6); 16.53, 16.15, 16.04 (3CH3, C-24, C-25, C-26); 14.75 (CH3, C-27); 9.35, 9.24 (2CH3, C-33, C-36).
-1
ИК-спектр (ν, см): 3067.02 (C=C); 2956.98; 2871.82 (C-H); 1735.79; 1641.88 (С=O); 1461.80; 1423.84; 1389.97; 1355.27 (С-С); 1276.09; 1261.10; 1185.80; 1148.72; 1105.54; 1083.88 (С-O-С). См. рис.2.
Согласно данным хромато-масс-спектрометрии установлено, что перекристаллизованный из этилового спирта продукт ацилирования активированной бересты березы содержит 95% дипропионата бетулинола.
Таблица 2
Влияние продолжительности активации и ацилирования бересты березы водяным паром на выход продуктов
№ п/п
Продолжительность
Выход продуктов, %, мас. от а.с.б.
активации, с
ацилирования, ч
из активированной бересты
без активации
1
60
0,5
43
29
2
120
2,0
47
35
3
180
2,0
50
35
4
240
4,0
54
38
Из таблицы видно, что кратковременная активация бересты березы водяным паром и последующего ацилирования пропионовой кислотой позволяет увеличить выход продукта в 1,5 раза и снизить продолжительность ацилирования до 30 минут.
Способ подтверждается конкретными примерами.
Пример 1. Измельченную бересту березы активируют перегретым водяным паром при температуре 180°C, давлении 3,4 МПа в течение 60 с. Навеску активированной бересты березы массой 5 г помещают в круглодонную колбу объемом 250 мл с обратным холодильником и добавляют 100 мл пропионовой кислоты. Раствор выдерживают на масляной бане при температуре 120°C в течение 30 минут. Затем горячую реакционную массу отфильтровывают на воронке Бюхнера. Полученный фильтрат концентрируют до 1/3 части от первоначального объема и выливают в холодную дистиллированную воду. Выпавший осадок отфильтровывают, промывают дистиллированной водой до нейтральной реакции и сушат на воздухе при комнатной температуре. Выход продукта составляет 43% от массы абсолютно сухой бересты.
Пример 2. Способ проводят аналогично примеру 1, но бересту березы активируют в течение 120 с, а ацилирование проводят в течение 2 часов. Выход продукта составляет 47% от массы абсолютно сухой бересты.
Пример 3. Способ проводят аналогично примеру 1, но бересту березы активируют в течение 180 с, а ацилирование проводят в течение 2 часов. Выход продукта составляет 50% от массы абсолютно сухой бересты.
Пример 4. Способ проводят аналогично примеру 1, но бересту березы активируют в течение 240 с, а ацилирование проводят в течение 4 часов. Выход продукта составляет 54% от массы абсолютно сухой бересты.
Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет увеличить выход дипропионата бетулинола из бересты коры березы и сократить продолжительность ацилирования.