CN101830965A - 金属离子催化水解天然苷类化合物的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明发现金属离子可以催化水解天然苷类化合物，公开了一般金属离子催化水解多糖基苷类化合物(皂苷类和黄酮苷类)的方法，可使苷类化合物的糖基部分或全部去掉，转化生成次生低糖基苷或苷元。催化水解的金属离子可重复使用，制备成本低，整个制备过程操作简单安全，适合大批量生产，对皂苷破坏小且无污染，产品可广泛应用于医药临床、保健品、化妆品以及食品添加剂的开发。
Description
技术领域：
本发明涉及一种制备低糖基次生苷类化合物的方法，尤其是一种操作简单、成本低、适合大批量生产、对皂苷破坏小且无污染的金属离子催化水解天然苷类化合物的方法。
背景技术：
天然苷类化合物是天然药物中活性成分的重要组成部分，来源(植物特别是中草药)广泛。自然界，无论植物或其它天然产物中，苷类化合物在含量和分布上都是第一大生物质(Biomass)源，在药用资源方面具有重要的地位和意义。
研究表明，许多苷类化合物都是以天然前药或天然活性化合物的形式存在，苷元上带有多个糖基，表现出低活性甚至无活性。而在作为用药进入人体后，经过消化***和肠道菌的作用，转化生成次生低糖基苷或苷元后，吸收才更容易，并且药效更大。如薯蓣属中草药中含量较高的薯蓣皂苷、双葡萄糖皂苷和延龄草苷，每个分子中都含有三个糖基，药效低、又具有溶血性。但是在去掉部分或者全部糖基，转化成一个糖基的薯蓣皂苷和苷元时，药效高，溶血性低。因此，为提高天然苷类化合物的药效，现有方法是去掉多糖基苷的部分糖基，甚至完全“脱去”糖外衣，转化为活性更高的次生低糖基苷或苷元。以往常采用酸碱水解法，但是酸碱水解法反应剧烈，反应选择性差，对皂苷破坏大且副产物多，同时会对环境造成污染。近几年兴起的微生物酶转化法得到了较大的发展，但是微生物对培养条件要求严格，尤其酶具有专一性(一种酶只能水解一类糖苷键)，应用范围受到限制。
发明内容：
本发明为了解决现有技术所存在的上述技术问题，提供一种操作简单、成本低、适合大批量生产、对皂苷破坏小且无污染的金属离子催化水解天然苷类化合物的方法。
本发明的技术解决方案是：一种金属离子催化水解天然苷类化合物的方法，其特征是采用金属离子催化，水解天然苷类化合物的糖基，制备活性更高的低糖基次生苷类化合物。
所述金属离子为Fe3+、Fe2+、Mg2+、Cu2+、Zn2+、Co2+、Al3+、Ba2+、Pb2+、Ca2+、Mn2+、Li+、Na+或K+。
所述天然苷类化合物为皂苷类或黄酮苷类；所述皂苷类为原人参二醇类皂苷、原人参三醇类皂苷、绞股蓝皂苷、黄芪皂苷、薯蓣皂苷、白头翁皂苷、朱砂根皂苷、柴胡皂苷、麦冬皂苷、虎眼万年青皂苷或甘草皂苷；所述黄酮苷类为芦丁、金丝桃苷、柚皮苷、橙皮苷、淫羊藿黄酮苷、大豆异黄酮苷或黄芩苷。
所述金属离子催化水解反应条件是：底物浓度为0.4％～5.0％，金属离子浓度为2mmol/L～4000mmol/L，温度20℃～80℃，反应时间小于或等于24小时。
水解反应后，反应液采用大孔吸附树脂吸附，水洗除去金属离子，再醇洗得到水解产物天然苷类化合物的低糖基次生苷或/和苷元。
所述醇的浓度为20％～95％。
本发明发现金属离子可以催化水解天然苷类化合物，建立了一般金属离子催化水解多糖基苷类化合物(皂苷类和黄酮苷类)的方法，可使苷类化合物的糖基部分或全部去掉，转化生成次生低糖基苷或苷元。催化水解的金属离子可重复使用，制备成本低，整个制备过程操作简单安全，适合大批量生产，对皂苷破坏小且无污染，产品可广泛应用于医药临床、保健品、化妆品以及食品添加剂的开发。
一般金属离子(Fe3+、Fe2+、Mg2+、Cu2+、Zn2+、Co2+、Al3+、Ba2+、Pb2+、Ca2+、Mn2+、Li+、Na+或K+)都可催化水解皂苷类、黄酮苷类：
(一).皂苷类
(1)人参、三七参等中含量较高的PPD皂苷(Rb类、Rc、Rd)水解生成稀有皂苷Rg3和少量的F2、K1、Rg5、Rh2、C-K；含量较高的PPT皂苷(Re)主要转化生产稀有皂苷Rg2和少量的Rg1、Rg4、Pg6、Rh1；
(2)五个糖基的白头翁皂苷转化生成3-o-Ara-(28-o-Glc-)双糖白头翁皂苷、3-o-Ara-单糖白头翁皂苷、28-o-Glc-单糖白头翁皂苷以及苷元；
(3)多糖基柴胡皂苷水解生成单糖基柴胡皂苷和苷元；
(4)多糖基绞股蓝皂苷主要水解生成人参皂苷Rg3；
(5)二个糖基的黄芪皂苷水解生成黄芪甲苷；
(6)四个糖基的朱砂根皂苷水解生成二个糖基朱砂根皂苷、单糖基朱砂根皂苷和苷元；(7)薯蓣皂苷水解生成单糖基薯蓣皂苷和苷元；(8)多糖基虎眼万年青皂苷水解生成次生低糖基虎眼万年青皂苷。
(二).黄酮苷类：
(1)芦丁水解生成异槲皮素和槲皮素；
(2)金丝桃苷水解生成槲皮素；
(3)橙皮苷水解生成7-葡萄糖-橙皮素和橙皮素；
(4)柚皮苷水解生成柚皮素。
具体实施方式：
实施例1：Fe3+催化水解原人参二醇类皂苷
取270.3克Fecl3·6H2O，完全溶解于1000毫升水中，配制成Fe3+溶液。大孔吸附树脂分离纯化得到的14克原人参二醇皂苷Rb类、Rc、Rd的混合物，溶解于1000毫升水中，配制成皂苷溶液。上述两种溶液充分混合后，于20～80℃温度下，搅拌反应14小时。反应结束后，反应液经300毫升体积的大孔吸附树脂吸附皂苷，用2400毫升的水洗除去盐离子以及糖等杂质后，再用20％～95％乙醇洗脱皂苷。收集乙醇洗脱液，干燥后得到产物9.5克。或者1000毫升反应液加入400毫升水饱和正丁醇，摇匀后静止2小时，分离正丁醇层，上述正丁醇萃取操作重复4次，合并正丁醇层，用600毫升去离子水洗正丁醇除去Fe3+等杂质，上述水洗操作重复4次，正丁醇层经减压浓缩干燥后得到产物9克。经高效液相色谱法分析(文献1)，底物中Rb类、Rc几乎完全转化，Rd大部分转化，总的转化率达到80％～90％。产物主要是Rg3和少量的F2、K1、Rg5、Rh2、C-K，其中Rg3含量70％以上。
实施例2：Al3+催化水解原人参三醇类皂苷
取666g克Al2(SO4)3·18H2O，完全溶解于1000毫升水中，配制成Al3+溶液。硅胶柱分离纯化得到的14克原人参三醇皂苷Re单体，溶解于1000毫升水中，配制成皂苷溶液。上述两种溶液充分混合后，于40～60℃温度下，搅拌反应14小时。反应结束后，反应液经大孔吸附树脂，吸附皂苷，水洗除去盐离子以及糖等杂质后，再用20％～95％乙醇洗脱皂苷。收集乙醇洗脱液，干燥后得到产物10.5克。或者采用实施例1的水饱和正丁醇萃取法获得水解产物。经高效液相色谱法分析(文献1)，底物80％～90％主要转化生成稀有皂苷Rg2和少量的Rg1、Rg4、Pg6、Rh1，其中Rg2含量50％以上。
实施例3：Zn2+催化水解白头翁皂苷
取143.5g克ZnSO4·H2O，完全溶解于500毫升水中配制Zn2+溶液。经硅胶柱分离纯化获得的7克五个糖基的白头翁皂苷，溶解于500水中，配制成皂苷溶液。上述两种溶液充分混合后，于40℃温度下，搅拌反应14小时。反应结束后，大孔吸附树脂吸附皂苷，水洗除去盐离子以及糖等杂质后，再用20％～95％乙醇洗脱皂苷。收集乙醇洗脱液，干燥后得到4.3克产物。或者采用实施例1的水饱和正丁醇萃取法获得水解产物。用薄层层析法检测(文献2)，结果85％以上五个糖基的白头翁皂苷转化生成3-o-Ara-(28-o-Glc-)两个糖基白头翁皂苷、3-o-Ara-单糖基白头翁皂苷、28-o-Glc-单糖基白头翁皂苷以及皂苷元。
实施例4：Cu2+催化水解柴胡皂苷
取125g克CuSO4·5H2O，完全溶解于500毫升水中配制Cu2+溶液。柴胡总皂苷提取物经硅胶柱分离纯化，得到的7克多糖基柴胡皂苷(三糖基柴胡皂苷、柴胡皂苷B、柴胡皂苷A的混合物)，溶解于500毫升水中，配制成皂苷溶液。上述两种溶液充分混合后，于40～60℃温度下，搅拌反应14小时。反应结束后，反应液经大孔吸附树脂吸附皂苷，水洗除去盐离子以及糖等杂质后，再用20％～95％乙醇洗脱皂苷。收集乙醇洗脱液，干燥得到产物3.9克。或者采用实施例1的水饱和正丁醇萃取法获得水解产物。经薄层层析检测(文献3)，底物大部分转化为单糖基柴胡皂苷和苷元，转化率达到70％～85％。
实施例5：Mn2+催化水解绞股蓝皂苷
取198g克Mncl2·4H2O，完全溶解于1000毫升水中配制Mn2+溶液。绞股蓝总皂苷提取物经硅胶柱分离纯化，得到的14克多糖基绞股蓝皂苷，溶解于1000毫升水中，配制成皂苷溶液。上述两种溶液充分混合后，于40～60℃温度下，搅拌反应14小时。反应结束后，反应液经大孔吸附树脂吸附皂苷，水洗除去盐离子以及糖等杂质后，再用20％～95％乙醇洗脱皂苷。收集乙醇洗脱液，干燥得到产物8.4克。或者采用实施例1的水饱和正丁醇萃取法获得水解产物。经薄层层析检测(文献1)，结果多糖基绞股蓝皂苷几乎全部转化，转化率达到90％以上，产物主要为人参皂苷Rg3。
实施例6：Li+催化水解黄芪皂苷
取64g克Li2SO4·H2O，完全溶解于500毫升水中配制Li+溶液。经分离纯化得到的二糖基黄芪皂苷7克，溶解于500毫升水中，配制成皂苷溶液。上述两种溶液充分混合后，于40～60℃温度下，搅拌反应15小时。反应结束后，反应液经大孔吸附树脂吸附皂苷，水洗除去盐离子以及糖等杂质后，20％～95％乙醇洗脱皂苷。收集乙醇洗脱液，干燥后得到产物4.6克。或者采用实施例1的水饱和正丁醇萃取法获得水解产物。经薄层层析检测(文献4)，二个糖基的黄芪皂苷明显转化为黄芪甲苷，转化率为70％以上。
实施例7：Co2+催化水解薯蓣皂苷
取119g克Cocl2·6H2O，完全溶解于500毫升水中配制Co2+溶液。经硅胶柱分离纯化获得的7克薯蓣皂苷，溶解于500毫升水中，配制成皂苷溶液。上述两种溶液充分混合后，于40～60℃温度下，搅拌反应15小时。反应结束后，反应液经大孔吸附树脂吸附皂苷，水洗除去盐离子以及糖等杂质后，再用20％～95％乙醇洗脱皂苷。收集乙醇洗脱液，干燥后得到产物4.4克。或者采用实施例1的水饱和正丁醇萃取法获得水解产物。薄层层析法检测(文献5)，结果75％以上的薯蓣皂苷转化成单糖薯蓣皂苷和皂苷元。
实施例8：Mg2+催化水解朱砂根皂苷
取246g克MgSO4·7H2O，完全溶解于1000毫升水中配制Mg2+溶液。经硅胶柱分离纯化获得的14克四个糖基的朱砂根皂苷，溶解于1000毫升水中，配制成皂苷溶液。上述两种溶液充分混合后，于40～60℃温度下，搅拌反应15小时。反应结束后，反应液经大孔吸附树脂吸附皂苷，水洗除去盐离子以及糖等杂质后，20％～95％乙醇洗脱皂苷。收集乙醇洗脱液，干燥得到产物9.5克。或者采用实施例1的水饱和正丁醇萃取法获得水解产物。产物经薄层层析法检测(文献6)，结果显示底物转化生成二糖基朱砂根皂苷、单糖基朱砂根皂苷和皂苷苷元，转化率为40％～60％。
实施例9：K+催化水解虎眼万年青皂苷
取74.5g克KCl，完全溶解于1000毫升水中配制K+溶液。14克虎眼万年青总皂苷，溶解于1000毫升水中，配制成皂苷溶液。上述两种溶液充分混合后，于40～60℃温度下，搅拌反应17小时。反应结束后，反应液经大孔吸附树脂吸附皂苷，水洗除去盐离子以及糖等杂质后，再用20％～95％乙醇洗脱皂苷。收集乙醇洗脱液，干燥得到9.8克产物。或者采用实施例1的水饱和正丁醇萃取法获得水解产物。用薄层层析法检测(文献7)，结果50％以上的多糖基虎眼万年青皂苷转化生成次生低糖基虎眼万年青皂苷。
实施例10：Ba2+催化水解麦冬皂苷
取315.5g克Ba(OH)2·8H2O，完全溶解于1000毫升水中配制Ba2+溶液。14克麦冬总皂苷，溶解于1000毫升水中，配制成皂苷溶液。上述两种溶液充分混合后，于40～60℃温度下，搅拌反应18小时。反应结束后，反应液经大孔吸附树脂吸附皂苷，水洗除去盐离子以及糖等杂质后，再用20％～95％乙醇洗脱皂苷。收集乙醇洗脱液，干燥后得到8.9克产物。或者采用实施例1的水饱和正丁醇萃取法获得水解产物。用薄层层析法(文献8)检测结果45％～60％的多糖基麦冬皂苷转化成次生低糖基麦冬皂苷。
实施例11：Na+催化水解芦丁
取58.5g克NaCl，完全溶解于1000毫升水中配制Na+溶液。取9克芦丁单体溶解于1000毫升水中，配制芦丁溶液。上述两种溶液充分混合，于40～60℃温度下，搅拌反应15小时。反应结束后，反应液经大孔吸附树脂吸附黄酮苷，水洗除去盐离子以及糖等杂质后，再用20％～95％乙醇洗脱黄酮苷。收集乙醇洗脱液，干燥得到6克产物。或者采用实施例1的水饱和正丁醇萃取法获得水解产物。经高效液相色谱法(文献9)测定，底物转化率95％以上，产物主要为异槲皮素和槲皮素，其中异槲皮素含量在80％以上。
实施例12：Ca2+催化水解金丝桃苷
取111g克CaCl2，完全溶解于1000毫升水中配制Ca2+溶液。取10克金丝桃苷单体溶解于1000毫升水中，配制金丝桃苷溶液。上述两种溶液充分混合，于40～60℃温度下，搅拌反应15小时。反应结束后，反应液经大孔吸附树脂吸附黄酮苷，水洗除去盐离子以及糖等杂质后，再用20％～95％乙醇洗脱黄酮苷。收集乙醇洗脱液，干燥得到7.2克产物。或者采用实施例1的水饱和正丁醇萃取法获得水解产物。经高效液相色谱法(文献9)测定，底物转化率达到90％以上，槲皮素含量在85％以上。
实施例13：Fe2+催化水解橙皮苷
取199g克Fecl2·4H2O，完全溶解于1000毫升水中配制Fe2+溶液。取10克橙皮苷单体溶解于1000毫升水中，配制橙皮苷溶液。上述两种溶液充分混合，于40～60℃温度下，搅拌反应20小时。反应结束后，反应液经大孔吸附树脂吸附黄酮苷，水洗除去盐离子以及糖等杂质后，再用20％～95％乙醇洗脱黄酮苷。收集乙醇洗脱液，干燥得到6.5克产物。或者采用实施例1的水饱和正丁醇萃取法获得水解产物。经高效液相色谱法(文献10)测定，底物转化为7-葡萄糖-橙皮素和少量橙皮素，转化率达到75％～90％。
实施例14：Pb2+催化水解柚皮苷
取379g克Pb(CH3COO)2·3H2O，完全溶解于1000毫升水中配制pb2+溶液。取10克柚皮苷单体溶解于水中，配制柚皮苷溶液。上述两种溶液充分混合，于40～60℃温度下，搅拌反应24小时。反应结束后，反应液经大孔吸附树脂吸附黄酮苷，水洗除去盐离子以及糖等杂质后，再用20％～95％乙醇洗脱黄酮苷。收集乙醇洗脱液，干燥得到6.1克柚皮素。或者采用实施例1的水饱和正丁醇萃取法获得水解产物。经高效液相色谱法(文献10)测定，底物转化率达到80％以上。
参考文献
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Claims (6)
1.一种金属离子催化水解天然苷类化合物的方法，其特征是采用金属离子催化，水解天然苷类化合物的糖基，制备活性更高的低糖基次生苷类化合物。
2.根据权利要求1所述金属离子催化水解天然苷类化合物的方法，其特征是所述金属离子为Fe3+、Fe2+、Mg2+、Cu2+、Zn2+、Co2+、Al3+、Ba2+、Pb2+、Ca2+、Mn2+、Li+、Na+或K+。
3.根据权利要求1所述的金属离子催化水解天然苷类化合物的方法，其特征是所述天然苷类化合物为皂苷类或黄酮苷类；所述皂苷类为原人参二醇类皂苷、原人参三醇类皂苷、绞股蓝皂苷、黄芪皂苷、薯蓣皂苷、白头翁皂苷、朱砂根皂苷、柴胡皂苷、麦冬皂苷、虎眼万年青皂苷或甘草皂苷；所述黄酮苷类为芦丁、金丝桃苷、柚皮苷、橙皮苷、淫羊藿黄酮苷、大豆异黄酮苷或黄芩苷。
4.根据权利要求1或2或3所述金属离子催化水解天然苷类化合物的方法，其特征是金属离子催化水解反应条件是：底物浓度为0.4％～5.0％，金属离子浓度为2mmol/L～4000mmol/L，温度20℃～80℃，反应时间小于或等于24小时。
5.根据权利要求4所述金属离子催化水解天然苷类化合物的方法，其特征是水解反应后，反应液采用大孔吸附树脂吸附，水洗除去金属离子，再醇洗得到水解产物天然苷类化合物的低糖基次生苷或/和苷元；或者反应液采用水饱和正丁醇萃取法，分离得到水解产物天然苷类化合物的低糖基次生苷或/和苷元。
6.根据权利要求5所述金属离子催化水解天然苷类化合物的方法，其特征是所述醇的浓度为20％～95％。
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