CN1247558C - 紫杉烷类化合物的分离 - Google Patents

Abstract

一种从天然加拿大紫杉(Taxus canadensis)粗提物中分离高纯度紫杉烷类化合物的改进方法，该方法包括以下步骤：a)使用液相柱色谱过滤粗提物；b)通过沉淀和结晶的方法富集步骤a)中所得到的紫杉烷类化合物；c)对步骤a)中所得到的紫杉烷类化合物进行液相柱色谱分离；以及d)将分离的紫杉烷类化合物溶解于含有醇和非醇溶剂的极性有机溶剂混合物中，然后将该溶液进一步通过液相柱色谱分离，将基本上纯的紫杉醇与三尖杉宁碱分离，并且所使用的所有溶剂混合物可被回收、纯化以及不经分离直接循环使用。

Description

紫杉烷类化合物的分离

技术领域

本发明涉及一种从遍布于加拿大东部省份的加拿大紫杉(Taxus canadensis)粗提物中分离和生产紫杉烷类化合物的方法。更具体地，本发明涉及一种高产率色谱分离基本上纯的紫杉醇(Paclitaxel)、三尖杉宁碱(cephalomannine)、和13-乙酰基-9-二氢-浆果赤霉素III(浆果赤霉素III(baccatin III))的方法。

发明背景

紫杉醇是一种用于转移性癌症化学治疗的重要活性药物成分。紫杉醇抗肿瘤活性在于其对于有丝分裂的干扰作用。紫杉醇已被美国联邦药品管理局(FDA)和加拿大卫生部门的健康保护分局批准用于卵巢癌的治疗。目前正在进行的对治疗其它诸如乳腺癌、肺癌和结肠癌等癌症的临床试验的结果也是大有希望的。

紫杉醇是最初从太平洋紫杉树红豆杉(Taxus brevifolia)的树皮中分离得到的一种天然产物，在包括加拿大紫杉(Taxus canadensis)的许多其它品种的紫杉树种的树皮、针叶和树枝中，也发现含有紫杉醇。在各种植物原料中，紫杉醇的含量通常很低，小于0.1％，这使得从天然原料中分离紫杉醇的工艺变得非常复杂和困难。

相关背景技术

在Eisohly等人提出的加拿大专利申请No.2,108,265和Nair等人提出的加拿大专利申请No.2,126,698中，都公开了使用色谱方法分离紫杉醇和相关的紫杉烷类化合物的方法。然而，上述方法都只能用于分析级或实验室级的制备高效液相色谱(HPLC)，其成本高产量低。因此也就根本无法实现大规模商业生产。

其它的一些用于紫杉烷类化合物的分离制备方法还包括多步沉淀法、临界萃取或近临界萃取法、化学修饰法和反相色谱法。

在Zamir和Caron的加拿大专利No.2,213,952的所公开的多步沉淀法中，将紫杉烷类化合物溶解在极性有机溶剂中，然后逐步加入非极性有机溶剂进行沉降。这种方法需要消耗大量的非极性有机溶剂，且难以回收，以致生产成本太高。

在Castor提出的加拿大专利申请No.2,158,050中，将临界和近临界萃取法用于紫杉烷类化合物的分离。但是，该方法需要使用昂贵的生产设备。

为提高紫杉醇类化合物的产率，Pandey和Yankov在其提出的加拿大专利申请No.2,210,972中公开了将化学修饰法用于紫杉醇和三尖杉宁碱的分离。三尖杉宁碱是紫杉醇的类似物，在其侧链上有一双键。在该方法中，通过化学方法将三尖杉宁碱不可逆地转化成其溴衍生物。为了保证其反应的选择性，反应必须在避光条件下进行，但这样又存在着破坏紫杉醇的可能。此外，化学修饰法中，色谱分离仍然是其必要步骤，化学修饰法就使得分离过程的成本和劳力消耗更高。

改进色谱固定相的方法包括Rao在其提出的加拿大专利申请No.2,094,910中所述的烃包覆二氧化硅，以及Liu在其提出的加拿大专利申请No.2,258,066中所述的聚苯乙烯型树脂。这些基于反相HPLC的方法在实验室规模是有效的，但由于固定相成本较高及其低生产力，特别地，它还存在着严重的柱上吸附污染，因而也不能用于商业目的的大规模生产。

Liu在其提出的加拿大专利申请No.2,203,844中公开了一种用干柱色谱法分离紫杉烷类化合物的方法。该方法包括：至少一种紫杉的粗提物的制备，其中粗提物是通过含水乙醇溶剂萃取得到的。后续的分离过程需要冗长的初级溶剂分配过程，其中包括使用大量的挥发性有机溶剂。由于在该方法中，各步所使用的溶剂不能被容易地回收用于随后的分离，这样大大地增加了生产的成本。

因此，现有技术中从原料或粗提物中分离和纯化紫杉醇的方法都是有限的或者具有着工艺复杂、成本高和规模小等特性。因此需要开发一种比现有技术简单、成本低和更有效的方法来分离纯化有价值的化学治疗化合物紫杉醇和相关的紫杉烷类化合物。

因此也就需要提供一种成本低效率高的用于生产基本上纯的紫杉烷类化合物的方法。

发明概述

本发明提供一种从包含紫杉烷类化合物的混合物的粗提取物中分离纯化紫杉醇的方法，该紫杉烷类化合物包括紫杉醇、三尖杉宁碱、和浆果赤霉素III。该方法包括在廉价的硅胶柱上对粗提物样品进行快速色谱分离，进而得到精制浓缩的紫杉烷类化合物的混合物。然后对得到的混合物提供一系列的后续步骤进行分离，该后续步骤选自在乙醇中结晶、用极性溶剂沉淀、以及在特定的二元溶剂体系中对紫杉醇和三尖杉宁碱精制分离。该方法不需进行化学修饰而达到对紫杉烷类化合物的完全分离。

并且，所有使用的溶剂混合物可不经分离，直接回收循环使用，这就大大降低了纯的紫杉烷化合物的生产成本。在现有技术中对于溶剂废液的处理会消耗大量的成本，而本发明的方法则大大地降低了这方面的开销。

更具体地，本发明提供了一种从天然加拿大紫杉的粗提物中分离得到高纯度紫杉烷类化合物的改进方法，该方法包括以下步骤：

a)使用液相柱色谱过滤粗提物；

b)通过沉淀和结晶的方法富集步骤a)中所得到的紫杉烷类化合物；

c)对步骤a)中所得到的紫杉烷类化合物进行液相柱色谱分离；

d)将分离的紫杉烷类化合物溶解于含有醇和非醇溶剂的极性有机溶剂混合物中，然后将上述溶液进一步通过液相柱色谱分离，将基本上纯的紫杉醇与三尖杉宁碱分离，

并且所使用的所有溶剂混合物可被回收、纯化以及不经分离直接循环使用。

发明详述

附图的简要说明

在用以图解说明本发明内容的附图中：

图1到3是本发明所述方法的详细流程图。

图1到3所示的方法的流程图提供了本发明方法的实施例。

本发明的方法开始于植物原料，如遍布于东加拿大的加拿大紫杉的树皮、针叶和树枝的粗提取物。优选2至3年生紫杉树的嫩树皮或其新生树枝、针叶为原料。在加拿大的魁北克北部的Maritime省，这些植物通常高达4英尺。通过HPLC(高效液相色谱)分析可知，在这些粗提物中紫杉醇的含量约为0.6％(w/w)。其它品种紫杉的提取过程也是基本相似的。下面将描述一种从加拿大紫杉制得其粗提物的典型方法。首先将加拿大紫杉的干燥的植物原料充分粉碎(通过常规方法)然后在室温和机械搅拌下，使用甲醇萃取4小时[流程图中为50-60℃下搅拌6小时，重复2次]。过滤混合物，然后使用工业蒸发设备(蒸馏器)将滤液真空浓缩至原来体积的5％，得到粗提物。其它来源的粗提物也可使用，只要它们是从加拿大紫杉中获取得的即可。必须指出的是，这些生长在加拿大的紫杉在墨西哥、中国和美国也有。

将通过上述方法得到的粗提物溶解在极性有机溶剂中，优选乙酸乙酯或乙酸乙酯-己烷(1∶1)。应当避免直接将粗提物上样到色谱柱中，因为其高粘性将导致色谱柱的堵塞。工业玻璃色谱柱(15cm×100cm)的一端使用玻璃绒填充封闭并且将柱体垂直放置。可通过干粉或湿浆的形式填装硅胶粉(1×250目)固定相，填充高度至多为柱高的70-80％。只要所使用的硅胶是新鲜或干净的，使用干法和湿法装柱都是可以接受的。色谱柱的高度并非关键，但是硅胶粉的粒径必须保证通过该柱的流动良好。然后将均匀的紫杉醇粗提物的溶液装柱。推荐的粗提物溶液体积和总的装柱体积的体积比为1∶4-1∶6，优选较高的比例。尽管在柱的直径和柱高比为1∶6时可达到最佳的分离效果，但使用更大的1∶4的比例将更有利于增加上样量。这将能够在预分离中最大限度利用该柱。在粗提物溶液被装柱后，对色谱柱温和地加压，以使得溶液能完全地装载在硅胶层的顶部。然后洗脱该柱。也可在柱中使用相似粒径的氧化铝作为固定相，或将其作为部分或全部固定相。

在25±5psi压力下，使用乙酸乙酯-己烷(1∶1，v/v)混合物洗脱该柱。该混合物的其它优选比例也可以为7∶3至5∶5，更优选6∶4。如果有稳定连续的溶剂泵送系统，也可以使用梯度洗脱。在这种情况下，乙酸乙酯-己烷的体积比可从2∶8开始到8∶2结束。但梯度洗脱不建议用于不稳定的间断的泵送操作，因为由于拖尾成分会降低分离效果。柱过滤操作在100-150mL/min的流速进行。可使用薄层液相色谱TLC或高效液相色谱HPLC对洗脱物进行监测和分析，并对含有紫杉烷类化合物的部分分别收集。对于有经验的操作人员来说，也可直接通过玻璃柱上的色谱带来监测紫杉烷部分。通过TLC检测确定含有紫杉烷类化合物的部分被完全洗脱后，停止洗脱。收集到的洗脱部分可在50±5℃和25±10mmHg的真空下使用旋转蒸发仪进行浓缩。据文献报导，当高温时(如＞60℃)，将会引发紫杉烷类化合物的副反应。浓缩后的部分含约10％的紫杉醇。根据粗提物中紫杉烷类化合物的浓度可以对柱过滤过程重复一次。一般来讲，二次柱过滤后，紫杉醇的含量可富集到30％左右。

当通过旋转蒸发基本上除去所有溶剂后，将富集后的残留物溶解于醇溶剂(甲醇或乙醇)中，其量为原体积的3-5倍。将所得溶液静置过夜，9-二氢-13-乙酰基-浆果赤霉素III作为结晶沉淀，将其从醇溶液中滤出。9-二氢-13-乙酰基-浆果赤霉素III晶体的纯度约为90％，可以容易地通过重结晶将其进一步纯化。

向紫杉烷化合物的醇溶液中滴加相当于原有体积约40％的去离子水或蒸馏水。并且优选在机械搅拌或磁力搅拌条件下进行操作。将所得溶液静置过夜。将所得到的沉淀过滤并用乙酸乙酯-己烷(1∶2v/v)混合物洗涤。通过HPLC分析可知该固体基本上是含有紫杉醇(～70％)、三尖杉宁碱(～25％)和少量的其它紫杉烷类化合物(5％)的混合物。

如前所述，为了分离紫杉醇和三尖杉宁碱，传统方法使用化学修饰法。在本发明方法中，将该固体混合物溶解于极性有机溶剂中，如二氯甲烷然后将其载于硅胶柱(100cm×10cm)中。上样体积与柱体积的比最好为1∶10至1∶20。使用醇溶剂和极性有机溶剂的混合物进行洗脱。该特定的二元溶剂系统由醇溶剂(选自甲醇、乙醇或异丙醇)和非醇溶剂(选自氯仿、二氯甲烷、二甲苯或甲苯)构成。例如，甲醇(5％)和二氯甲烷(95％)的混合物是合适的。可使用TLC或HPLC对洗脱物进行监测和分析。并对含有紫杉醇和三尖杉宁碱的部分分别收集。由于使用了合适的二元溶剂系统，可以简单直接地达到分离。收集到的紫杉烷类化合物部分在丙酮-己烷(4∶6)溶剂混合物中重结晶进一步纯化以得到纯的化合物。所得的结晶在50℃下在真空下、在炉中干燥过夜。经HPLC分析可知，所得紫杉醇的纯度为～100％，三尖杉宁碱的纯度～99％。

很明显，所使用的溶剂混合物可在回收后直接循环使用，而无需将其分离为单独的溶剂，本发明方法之所以可行的一方面的原因是因为使用了二元溶剂混合物。

以下实施例可进一步举例说明本发明容。根据实施例的指引，该方法可容易地放大以用于商业规模的生产。

实施例

所有使用的化学品均为市售，并且在使用前经分析检测。所有玻璃色谱柱和硅胶均从中国远东医药仪器有限公司购得，工业溶剂从加拿大的Stanchen公司购得，HPLC所使用的标准品，如紫杉醇、三尖杉宁碱、9-二氢-13-乙酰基-浆果赤霉素III从美国Hauser公司购得，荧光硅胶TLC薄板从美国Waters公司购得，Dionex 500型HPLC系统被用于分析本发明方法中的各成分。

将源自加拿大紫杉针叶的粗提物(0.5kg)溶解于4L乙酸乙酯中。将该溶液装载于工业级玻璃色谱柱(15cm×100cm)中，柱中此前已填装了约70％柱高的硅胶粉(1×250目)。在25±5psi压力下，使用乙酸乙酯-己烷(1∶1，v/v)进行洗脱。流速控制在约100-150mL/min。

利用TLC监测并将含有紫杉烷化合物的部分合并，其总体积共15升。将其真空(50±5℃，15～25mmHg)旋转蒸发浓缩后，所得残留物为第一次分离物，将其再次溶解在乙酸乙酯中，然后对其进行第二次色谱分离，然后旋转蒸发干燥。将所得的富集后的紫杉烷类化合物残留物溶解在甲醇(200mL)，在室温下静置过夜，得到13-乙酰基-9-二氢-浆果赤霉素III晶体(15g)。

剧烈搅拌下向紫杉烷类化合物的甲醇溶液中加入蒸馏水(～40％体积)。将溶液在室温下静置过夜。过滤所形成的沉淀(5g，～70％紫杉醇、～25％三尖杉宁碱、～5％杂质)。

将所得的紫杉烷化合物的混合物溶于50mL的二氯甲烷中，然后将其置于硅胶柱(10cm×100cm)中，使用含甲醇(5％)和二氯甲烷的混合物洗脱。洗脱物使用TLC或HPLC分析。含有紫杉醇和三尖杉宁碱的部分被分别收集。旋转蒸发去除溶剂后，将分离出的紫杉醇和三尖杉宁碱用纯的丙酮-己烷(4∶6v/v)混合物进一步重结晶，得到白色针状结晶的紫杉醇(3g，～100％)和三尖杉宁碱(1g，～99％)。

对本发明所述的内容可进行各种改变对任何一个本领域熟练技术人员都是显而易见的，并且所有显而易见的等同物和类似物均落入本申请说明书和权利要求书的范围之内。说明书仅用于解释权利要求而不是对其限制。

Claims (15)

1.一种从天然加拿大紫杉的粗提取物中分离高纯度紫杉烷类化合物的改进方法，该方法包括以下步骤：

a)使用液相柱色谱过滤该粗提物；

b)通过沉淀和结晶的方法富集步骤a)中所得到的紫杉烷类化合物；

c)对步骤a)中所得到的紫杉烷类化合物进行液相柱色谱分离；和

d)将分离的紫杉烷类化合物溶解于含有醇和非醇溶剂的极性有机溶剂混合物中，然后将该溶液通过液相柱色谱进一步分离，通过重结晶将基本上纯的紫杉醇与三尖杉宁碱分离，其中所述有机溶剂为乙酸乙酯或乙酸乙酯-己烷混合物；

并且所使用的所有溶剂混合物可被回收、纯化以及不经分离直接循环使用。

2.根据权利要求1的方法，其中对粗提物的过滤(a)至少经过一次柱分离。

3.根据权利要求2的方法，其中的柱分离是在25±5psi压力下，100-150ml/min流速条件下进行的。

4.根据权利要求2的方法，其中所述的柱分离还包括如下步骤：将粗提物加至已填装好的色谱柱中，将该柱用有机溶剂洗脱，收集含有紫杉烷类化合物的部分并浓缩该部分，其中所述有机溶剂为乙酸乙酯和己烷以5∶5至7∶3体积比的混合物。

5.根据权利要求4的方法，其中所述的色谱柱为15cm×100cm的工业级玻璃柱，其内部填装1×250目的干硅胶微粒。

6.根据权利要求4的方法，其中所述的含有紫杉烷类化合物的部分的浓缩是通过低于50℃的温度、减压下旋转蒸发进行的。

7.根据权利要求1的方法，其中所述的沉淀和结晶(b)还包括以下步骤：配备紫杉烷类化合物的醇溶液，向该紫杉烷类化合物的醇溶液中加入极性溶剂，将该溶液静置过夜，过滤沉淀，洗涤所得结晶，其中所述的极性溶剂为去离子水或蒸馏水。

8.根据权利要求7的方法，其中所述紫杉烷类化合物的醇溶液是甲醇或乙醇溶液。

9.根据权利要求7的方法，其中所述结晶的洗涤使用1∶2的乙酸乙酯-己烷来进行。

10.根据权利要求9的方法，其中所述对紫杉烷类化合物的分离(c)还包括以下步骤：将洗涤后的结晶的溶液加至色谱柱中，使用二元有机溶剂系统进行洗脱，分别收集含有紫杉醇、三尖杉宁碱、13-乙酰基-9-二氢-浆果赤霉素III的部分，浓缩这些部分，对该紫杉烷类化合物重结晶，干燥该晶体，其中所述二元有机溶剂系统由醇溶剂和非醇溶剂组成，该醇溶剂为选自甲醇、乙醇和异丙醇的有机溶剂，该非醇溶剂是选自氯仿、二氯甲烷、甲苯和二甲苯的有机溶剂。

11.根据权利要求10的方法，其中所述的色谱柱为10cm×100cm的工业级玻璃柱，其内部填装1×250目的干硅胶微粒。

12.根据权利要求10的方法，其中所述的二元有机溶剂体系中醇与非醇溶剂的体积比为2∶98至10∶90。

13.根据权利要求10的方法，其中所述对各部分的浓缩在低于约50℃温度下、约25mmHg减压下、使用旋转蒸发仪进行。

14.根据权利要求10的方法，其中所述紫杉烷类化合物的重结晶在体积比约为2∶3的丙酮-己烷混合物中进行。

15.根据权利要求10的方法，其中所述对晶体的干燥是在约50℃温度下和约10cmHg压力下在真空炉中进行的。

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