專利名稱：金屬離子催化水解天然苷類化合物的方法
技術領域：
本發明涉及一種制備低糖基次生苷類化合物的方法，尤其是一種操作簡單、成本 低、適合大批量生產、對皂苷破壞小且無污染的金屬離子催化水解天然苷類化合物的方法。
背景技術：
天然苷類化合物是天然藥物中活性成分的重要組成部分，來源(植物特別是中草 藥)廣泛。自然界，無論植物或其它天然產物中，苷類化合物在含量和分布上都是第一大生 物質(Biomass)源，在藥用資源方面具有重要的地位和意義。研究表明，許多苷類化合物都是以天然前藥或天然活性化合物的 形式存在，苷元 上帶有多個糖基，表現出低活性甚至無活性。而在作為用藥進入人體后，經過消化系統和腸 道菌的作用，轉化生成次生低糖基苷或苷元后，吸收才更容易，并且藥效更大。如薯蕷屬中 草藥中含量較高的薯蕷皂苷、雙葡萄糖皂苷和延齡草苷，每個分子中都含有三個糖基，藥效 低、又具有溶血性。但是在去掉部分或者全部糖基，轉化成一個糖基的薯蕷皂苷和苷元時， 藥效高，溶血性低。因此，為提高天然苷類化合物的藥效，現有方法是去掉多糖基苷的部分 糖基，甚至完全“脫去”糖外衣，轉化為活性更高的次生低糖基苷或苷元。以往常采用酸堿 水解法，但是酸堿水解法反應劇烈，反應選擇性差，對皂苷破壞大且副產物多，同時會對環 境造成污染。近幾年興起的微生物酶轉化法得到了較大的發展，但是微生物對培養條件要 求嚴格，尤其酶具有專一性(一種酶只能水解一類糖苷鍵)，應用范圍受到限制。
發明內容
本發明為了解決現有技術所存在的上述技術問題，提供一種操作簡單、成本低、適 合大批量生產、對皂苷破壞小且無污染的金屬離子催化水解天然苷類化合物的方法。本發明的技術解決方案是一種金屬離子催化水解天然苷類化合物的方法，其特 征是采用金屬離子催化，水解天然苷類化合物的糖基，制備活性更高的低糖基次生苷類化 合物。所述金屬離子為Fe3+、Fe2+、Mg2+、Cu2+、Zn2+、Co2+、Al3+、Ba2+、Pb2+、Ca2+、Mn2+、Li+、Na+ 或K+。所述天然苷類化合物為皂苷類或黃酮苷類；所述皂苷類為原人參二醇類皂苷、原 人參三醇類皂苷、絞股藍皂苷、黃芪皂苷、薯蕷皂苷、白頭翁皂苷、朱砂根皂苷、柴胡皂苷、麥 冬皂苷、虎眼萬年青皂苷或甘草皂苷；所述黃酮苷類為蘆丁、金絲桃苷、柚皮苷、橙皮苷、淫 羊藿黃酮苷、大豆異黃酮苷或黃芩苷。所述金屬離子催化水解反應條件是底物濃度為0. 4% 5. 0%，金屬離子濃度為 2mmol/L 4000mmol/L，溫度20°C 80°C，反應時間小于或等于24小時。水解反應后，反應液采用大孔吸附樹脂吸附，水洗除去金屬離子，再醇洗得到水解 產物天然苷類化合物的低糖基次生苷或/和苷元。所述醇的濃度為20% 95%。
本發明發現金屬離子可以催化水解天然苷類化合物，建立了一般金屬離子催化水 解多糖基苷類化合物(皂苷類和黃酮苷類)的方法，可使苷類化合物的糖基部分或全部去 掉，轉化生成次生低糖基苷或苷元。催化水解的金屬離子可重復使用，制備成本低，整個制 備過程操作簡單安全，適合大批量生產，對皂苷破壞小且無污染，產品可廣泛應用于醫藥臨 床、保健品、化妝品以及食品添加劑的開發。一般金屬離子(Fe3+、Fe2+、Mg2+、Cu2+、Zn2+、Co2+、Al3+、Ba2+、Pb2+、Ca2+、Mn2+、Li+、Na+ 或K+)都可催化水解皂苷類、黃酮苷類(一)·皂苷類(1)人參、三七參等中含量較高的PPD皂苷(Rb類、Re、Rd)水解生成稀有皂苷Rg3 和少量的F2、K1, Rg5, Rh2, C-K ；含量較高的PPT皂苷(Re)主要轉化生產稀有皂苷Rg2和少 量的 Rg” RgpPgpRh1 ；(2)五個糖基的白頭翁皂苷轉化生成3-0-Ara-(28-0-Glc-)雙糖白頭翁皂苷、 3-o-Ara-單糖白頭翁皂苷、28-o-Glc-單糖白頭翁皂苷以及苷元；(3)多糖基柴胡皂苷水解生成單糖基柴胡皂苷和苷元；(4)多糖基絞股藍皂苷主要水解生成人參皂苷Rg3 ；(5) 二個糖基的黃芪皂苷水解生成黃芪甲苷；(6)四個糖基的朱砂根皂苷水解生成二個糖基朱砂根皂苷、單糖基朱砂根皂苷和 苷元；(7)薯蕷皂苷水解生成單糖基薯蕷皂苷和苷元；(8)多糖基虎眼萬年青皂苷水解生成 次生低糖基虎眼萬年青皂苷。(二)·黃酮苷類(1)蘆丁水解生成異槲皮素和槲皮素；(2)金絲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。
具體實施例方式實施例1 :Fe3+催化水解原人參二醇類皂苷取270. 3克Fecl3 ·6Η20，完全溶解于1000毫升水中，配制成Fe3+溶液。大孔吸附 樹脂分離純化得到的14克原人參二醇皂苷Rb類、Rc、Rd的混合物，溶解于1000毫升水中， 配制成皂苷溶液。上述兩種溶液充分混合后，于20 80°C溫度下，攪拌反應14小時。反應 結束后，反應液經300毫升體積的大孔吸附樹脂吸附皂苷，用2400毫升的水洗除去鹽離子 以及糖等雜質后，再用20% 95%乙醇洗脫皂苷。收集乙醇洗脫液，干燥后得到產物9. 5 克。或者1000毫升反應液加入400毫升水飽和正丁醇，搖勻后靜止2小時，分離正丁醇層， 上述正丁醇萃取操作重復4次，合并正丁醇層，用600毫升去離子水洗正丁醇除去Fe3+等 雜質，上述水洗操作重復4次，正丁醇層經減壓濃縮干燥后得到產物9克。經高效液相色譜 法分析(文獻1)，底物中Rb類、Rc幾乎完全轉化，Rd大部分轉化，總的轉化率達到80% 90%。產物主要是Rg3和少量的F2, K” Rg5, Rh2, C-K，其中Rg3含量70%以上。實施例2 =Al3+催化水解原人參三醇類皂苷取6668克六12604)3 · 18H20，完全溶解于1000毫升水中，配制成Al3+溶液。硅膠柱分離純化得到的14克原人參三醇皂苷Re單體，溶解于1000毫升水中，配制成皂苷溶液。 上述兩種溶液充分混合后，于40 60°C溫度下，攪拌反應14小時。反應結束后，反應液經 大孔吸附樹脂，吸附皂苷，水洗除去鹽離子以及糖等雜質后，再用20% 95%乙醇洗脫皂 苷。收集乙醇洗脫液，干燥后得到產物10. 5克。或者采用實施例1的水飽和正丁醇萃取法 獲得水解產物。經高效液相色譜法分析(文獻1)，底物80% 90%主要轉化生成稀有皂苷 Rg2和少量的Rg1、Rg4、Pg6、Rh1，其中含量50%以上。實施例3 =Zn2+催化水解白頭翁皂苷取143. 5g克ZnSO4 -H2O,完全溶解于500毫升水中配制Zn2+溶液。經硅膠柱分離 純化獲得的7克五個糖基的白頭翁皂苷，溶解于500水中，配制成皂苷溶液。上述兩種溶液 充分混合后，于40°C溫度下，攪拌反應14小時。反應結束后，大孔吸附樹脂吸附皂苷，水洗 除去鹽離子以及糖等雜質后，再用20% 95%乙醇洗脫皂苷。收集乙醇洗脫液，干燥后得 到4. 3克產物。或者采用實施例1的水飽和正丁醇萃取法獲得水解產物。用薄層層析法檢 測(文獻2)，結果85%以上五個糖基的白頭翁皂苷轉化生成3-o-Ara-(28-o-GlC-)兩個糖 基白頭翁皂苷、3-o-Ara-單糖基白頭翁皂苷、28-o-Glc-單糖基白頭翁皂苷以及皂苷元。
實施例4 =Cu2+催化水解柴胡皂苷取125g克CuS04*5H20，完全溶解于500毫升水中配制Cu2+溶液。柴胡總皂苷提取 物經硅膠柱分離純化，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。上述兩種溶液充分混合后，于40 60°C溫度下，攪拌反應14小時。反應結束后，反應液經大孔吸附樹脂吸附皂苷，水洗除去鹽 離子以及糖等雜質后，再用20 % 95 %乙醇洗脫皂苷。收集乙醇洗脫液，干燥得到產物3. 9 克。或者采用實施例1的水飽和正丁醇萃取法獲得水解產物。經薄層層析檢測(文獻3)， 底物大部分轉化為單糖基柴胡皂苷和苷元，轉化率達到70% 85%。實施例5 =Mn2+催化水解絞股藍皂苷取198g克Mncl2 · 4H20,完全溶解于1000毫升水中配制Mn2+溶液。絞股藍總皂苷 提取物經硅膠柱分離純化，得到的14克多糖基絞股藍皂苷，溶解于1000毫升水中，配制成 皂苷溶液。上述兩種溶液充分混合后，于40 60°C溫度下，攪拌反應14小時。反應結束后， 反應液經大孔吸附樹脂吸附皂苷，水洗除去鹽離子以及糖等雜質后，再用20% 95%乙醇 洗脫皂苷。收集乙醇洗脫液，干燥得到產物8. 4克。或者采用實施例1的水飽和正丁醇萃 取法獲得水解產物。經薄層層析檢測(文獻1)，結果多糖基絞股藍皂苷幾乎全部轉化，轉化 率達到90%以上，產物主要為人參皂苷Rg3。實施例6 =Li+催化水解黃芪皂苷取64g克Li2SO4 -H2O,完全溶解于500毫升水中配制Li+溶液。經分離純化得到的二糖基黃芪皂苷7克，溶解于500毫升水中，配制成皂苷溶液。上述兩種溶液充分混合后， 于40 60°C溫度下，攪拌反應15小時。反應結束后，反應液經大孔吸附樹脂吸附皂苷，水 洗除去鹽離子以及糖等雜質后，20 % 95 %乙醇洗脫皂苷。收集乙醇洗脫液，干燥后得到產 物4. 6克。或者采用實施例1的水飽和正丁醇萃取法獲得水解產物。經薄層層析檢測(文 獻4)，二個糖基的黃芪皂苷明顯轉化為黃芪甲苷，轉化率為70%以上。實施例7 =Co2+催化水解薯蕷皂苷取119g克Cocl2 · 6H20,完全溶解于500毫升水中配制Co2+溶液。經硅膠柱分離純化獲得的7克薯蕷皂苷，溶解于500毫升水中，配制成皂苷溶液。上述兩種溶液充分混合 后，于40 60°C溫度下，攪拌反應15小時。反應結束后，反應液經大孔吸附樹脂吸附皂苷， 水洗除去鹽離子以及糖等雜質后，再用20% 95%乙醇洗脫皂苷。收集乙醇洗脫液，干燥 后得到產物4. 4克。或者采用實施例1的水飽和正丁醇萃取法獲得水解產物。薄層層析法 檢測(文獻5)，結果75%以上的薯蕷皂苷轉化成單糖薯蕷皂苷和皂苷元。實施例8 =Mg2+催化水解朱砂根皂苷取246g克MgSO4 · 7H20,完全溶解于1000毫升水中配制Mg2+溶液。經硅膠柱分離純化獲得的14克四個糖基的朱砂根皂苷，溶解于1000毫升水中，配制成皂苷溶液。上述兩 種溶液充分混合后，于40 60°C溫度下，攪拌反應15小時。反應結束后，反應液經大孔吸 附樹脂吸附皂苷，水洗除去鹽離子以及糖等雜質后，20% 95%乙醇洗脫皂苷。收集乙醇洗 脫液，干燥得到產物9. 5克。或者采用實施例1的水飽和正丁醇萃取法獲得水解產物。產 物經薄層層析法檢測(文獻6)，結果顯示底物轉化生成二糖基朱砂根皂苷、單糖基朱砂根 皂苷和皂苷苷元，轉化率為40 % 60 %。 實施例9 =K+催化水解虎眼萬年青皂苷取74. 5g克KC1，完全溶解于1000毫升水中配制K+溶液。14克虎眼萬年青總皂 苷，溶解于1000毫升水中，配制成皂苷溶液。上述兩種溶液充分混合后，于40 60°C溫度 下，攪拌反應17小時。反應結束后，反應液經大孔吸附樹脂吸附皂苷，水洗除去鹽離子以及 糖等雜質后，再用20% 95%乙醇洗脫皂苷。收集乙醇洗脫液，干燥得到9. 8克產物。或 者采用實施例1的水飽和正丁醇萃取法獲得水解產物。用薄層層析法檢測(文獻7)，結果 50%以上的多糖基虎眼萬年青皂苷轉化生成次生低糖基虎眼萬年青皂苷。實施例10 =Ba2+催化水解麥冬皂苷取315. 5g克Ba (OH)2 ·8Η20，完全溶解于1000毫升水中配制Ba2+溶液。14克麥冬 總皂苷，溶解于1000毫升水中，配制成皂苷溶液。上述兩種溶液充分混合后，于40 60°C 溫度下，攪拌反應18小時。反應結束后，反應液經大孔吸附樹脂吸附皂苷，水洗除去鹽離子 以及糖等雜質后，再用20% 95%乙醇洗脫皂苷。收集乙醇洗脫液，干燥后得到8. 9克產 物。或者采用實施例1的水飽和正丁醇萃取法獲得水解產物。用薄層層析法(文獻8)檢 測結果45% 60%的多糖基麥冬皂苷轉化成次生低糖基麥冬皂苷。實施例11 :Na+催化水解蘆丁取58. 5g克NaCl，完全溶解于1000毫升水中配制Na+溶液。取9克蘆丁單體溶解 于1000毫升水中，配制蘆丁溶液。上述兩種溶液充分混合，于40 60°C溫度下，攪拌反應 15小時。反應結束后，反應液經大孔吸附樹脂吸附黃酮苷，水洗除去鹽離子以及糖等雜質 后，再用20% 95%乙醇洗脫黃酮苷。收集乙醇洗脫液，干燥得到6克產物。或者采用實 施例1的水飽和正丁醇萃取法獲得水解產物。經高效液相色譜法(文獻9)測定，底物轉化 率95%以上，產物主要為異槲皮素和槲皮素，其中異槲皮素含量在80%以上。實施例12 =Ca2+催化水解金絲桃苷取Illg克CaCl2，完全溶解于1000毫升水中配制Ca2+溶液。取10克金絲桃苷單體溶解于1000毫升水中，配制金絲桃苷溶液。上述兩種溶液充分混合，于40 60°C溫度 下，攪拌反應15小時。反應結束后，反應液經大孔吸附樹脂吸附黃酮苷，水洗除去鹽離子以 及糖等雜質后，再用20% 95%乙醇洗脫黃酮苷。收集乙醇洗脫液，干燥得到7. 2克產物。或者采用實施例ι的水飽和正丁醇萃取法獲得水解產物。經高效液相色譜法(文獻9)測定，底物轉化率達到90%以上，槲皮素含量在85%以上。實施例13 =Fe2+催化水解橙皮苷取199g克Fecl2 · 4H20,完全溶解于1000毫升水中配制Fe2+溶液。取10克橙皮 苷單體溶解于1000毫升水中，配制橙皮苷溶液。上述兩種溶液充分混合，于40 60°C溫度 下，攪拌反應20小時。反應結束后，反應液經大孔吸附樹脂吸附黃酮苷，水洗除去鹽離子以 及糖等雜質后，再用20% 95%乙醇洗脫黃酮苷。收集乙醇洗脫液，干燥得到6. 5克產物。 或者采用實施例1的水飽和正丁醇萃取法獲得水解產物。經高效液相色譜法(文獻10)測 定，底物轉化為7-葡萄糖-橙皮素和少量橙皮素，轉化率達到75% 90%。 實施例14 =Pb2+催化水解柚皮苷取379g克Pb(CH3C00)2 · 3H20,完全溶解于1000毫升水中配制pb2+溶液。取10 克柚皮苷單體溶解于水中，配制柚皮苷溶液。上述兩種溶液充分混合，于40 60°C溫度下， 攪拌反應24小時。反應結束后，反應液經大孔吸附樹脂吸附黃酮苷，水洗除去鹽離子以及 糖等雜質后，再用20% 95%乙醇洗脫黃酮苷。收集乙醇洗脫液，干燥得到6. 1克柚皮素。 或者采用實施例1的水飽和正丁醇萃取法獲得水解產物。經高效液相色譜法(文獻10)測 定，底物轉化率達到80 %以上。參考文獻1、張樹臣主編中國人參，上海科技教育出版社，1992，p. 110-1412、Hongshan Yu, et al (魚紅閃等)J. Ginseng Res.，1999，23 (1)，50-54.3、宋海妹等柴胡皂苷的提取與鑒定，大連輕工業學報，2005，24 (1)，15-18.4、劉景利等大孔吸附樹脂純化黃芪皂苷生物轉化物質的研究，大連輕工業學報， 2007，26(2)，128-1315、張彩霞等纖維素酶在穿山龍提取中的應用，基層中藥雜志，2000，14(2)， 32 33ο ·6、尤曉宏等朱砂根皂苷的提取，大連輕工業學報，2007，26 (2)，23-257、馮芳俠等虎眼萬年青各組織部位中皂苷的分布，大連輕工業學報，2008， 27(1)，15-188、王何等提取麥冬皂苷用酶的微生物篩選及其產酶條件，大連輕工業學報， 2007，26 (3)，221-2249、岳建民等架棚化學成分的研究，云南植物研究，1994，16(1),81-8410、謝貞建等=RP-HPLC法測定不同產地枳實中的柚皮苷、橙皮苷及新橙皮苷，西 華大學學報，2009，28 (2)，65-6權利要求
一種金屬離子催化水解天然苷類化合物的方法，其特征是采用金屬離子催化，水解天然苷類化合物的糖基，制備活性更高的低糖基次生苷類化合物。
2.根據權利要求1所述金屬離子催化水解天然苷類化合物的方法，其特征是所述金屬 離子為 Fe3+、 Fe2+、 Mg2+、Cu2+、Zn2－、 Co2+、 Al3+、Ba2-、Pb2+、Ca2－、 Mn2.、Li+、Na+ 或 K+。
3.根據權利要求1所述的金屬離子催化水解天然苷類化合物的方法，其特征是所述天 然苷類化合物為皂苷類或黃酮苷類；所述皂苷類為原人參二醇類皂苷、原人參三醇類皂苷、 絞股藍皂苷、黃芪皂苷、薯蕷皂苷、白頭翁皂苷、朱砂根皂苷、柴胡皂苷、麥冬皂苷、虎眼萬年 青皂苷或甘草皂苷；所述黃酮苷類為蘆丁、金絲桃苷、柚皮苷、橙皮苷、淫羊藿黃酮苷、大豆 異黃酮苷或黃芩苷。
4.根據權利要求1或2或3所述金屬離子催化水解天然苷類化合物的方法，其特征 是金屬離子催化水解反應條件是底物濃度為0. 4% 5. 0%，金屬離子濃度為2mmol/L 4000mmol/L，溫度20°C 80°C，反應時間小于或等于24小時。
5.根據權利要求4所述金屬離子催化水解天然苷類化合物的方法，其特征是水解反應 后，反應液采用大孔吸附樹脂吸附，水洗除去金屬離子，再醇洗得到水解產物天然苷類化合 物的低糖基次生苷或/和苷元；或者反應液采用水飽和正丁醇萃取法，分離得到水解產物 天然苷類化合物的低糖基次生苷或/和苷元。
6.根據權利要求5所述金屬離子催化水解天然苷類化合物的方法，其特征是所述醇的 濃度為20% 95%。
全文摘要
本發明發現金屬離子可以催化水解天然苷類化合物，公開了一般金屬離子催化水解多糖基苷類化合物(皂苷類和黃酮苷類)的方法，可使苷類化合物的糖基部分或全部去掉，轉化生成次生低糖基苷或苷元。催化水解的金屬離子可重復使用，制備成本低，整個制備過程操作簡單安全，適合大批量生產，對皂苷破壞小且無污染，產品可廣泛應用于醫藥臨床、保健品、化妝品以及食品添加劑的開發。
文檔編號C07D311/30GK101830965SQ20101017052
公開日2010年9月15日 申請日期2010年5月13日 優先權日2010年5月13日
發明者劉廷強, 金鳳燮, 魚紅閃 申請人:金鳳燮