用紅三葉草異黃酮製備染料木黃酮和黃豆苷元的方法

2023-06-11 06:23:51

專利名稱：用紅三葉草異黃酮製備染料木黃酮和黃豆苷元的方法
技術領域：
本發明涉及化學合成技術，具體地說是用紅三葉草異黃酮芒柄花黃素和雞豆黃素提取物為原料，經過一步化學修飾，即同時分別將紅三葉草異黃酮芒柄花黃素轉化成黃豆苷元，將紅三葉草異黃酮雞豆黃素轉化成染料木黃酮。
背景技術：
大豆異黃酮是大豆生長過程中形成的一類次生代謝產物。大豆中天然存在的大豆異黃酮總共有12種，可以分為3類，即黃豆苷(daidzin)類、染料木苷(genistin)類、黃豆黃素苷(glycitin)類，分別以游離型、葡萄糖苷型、乙醯基葡萄糖苷型、丙二醯基葡萄糖苷型等4種形式存在。
很多研究表明，在大豆中存在的12種大豆異黃酮中，兩種游離形式的異黃酮即大豆異黃酮苷元染料木黃酮(genistein)和黃豆苷元(daidzein)具有較高的生物活性，是大豆異黃酮的功能因子。
染料木黃酮和黃豆苷元化學結構式為
染料木黃酮(genistein)黃豆苷元(daidzein) 染料木黃酮和黃豆苷元能有效地預防和抑制白血病、骨質疏鬆、結腸癌、肺癌、胃癌、乳腺癌和前列腺癌等多種疾病的發生。但是這兩種苷元形式的異黃酮在大豆中其含量非常少，不足大豆異黃酮總量的3％。
目前，採用的傳統化學合成法製備染料木黃酮和黃豆苷元，是由小分子合成大分子，所用化工原料和試劑等對人和環境有害，且工藝路線長，三廢處理難。目前採用的以大豆為原料製備染料木黃酮和黃豆苷元，提取純化大豆異黃酮後也需要酸或酶的水解才能得到染料木黃酮和黃豆苷元。但大豆中大豆異黃酮含量低，國內原料含量一般小於0.2％，且佔用糧食資源。
我國智慧財產權專利局已授權的多個製備大豆異黃酮苷元的專利，如蛋白質技術國際公司中國專利ZL97120435.7公開了使用酶水解製備大豆異黃酮苷元的方法；金鳳燮申請的中國專利(申請號CN03133637.X)公開了用微生物發酵的方法水解大豆異黃酮糖苷，以製備大豆異黃酮苷元；王哲申請的中國專利(專利號ZL2004 10058379.8，授權公告日2007年11月28日)公開了用β-葡萄糖苷酶和膜技術生產大豆異黃酮苷元的方法；他們專利所用的原料是大豆異黃酮。

發明內容
本發明的目的在於提供一種適合於工業化生產黃豆苷元和染料木黃酮的方法，通過採用紅三葉草異黃酮芒柄花黃素和雞豆黃素提取物為原料，達到節約糧食資源，降低成本；並通過四種高效的化學修飾試劑(碘化氫，碘化鉀的濃磷酸溶液，溴化氫，溴化鉀的濃磷酸溶液。)修飾作用，把紅三葉草異黃酮芒柄花黃素和雞豆黃素提取物高效地轉化為黃豆苷元和染料木黃酮的目的。
本發明的目的是這樣實現的 以紅三葉草異黃酮芒柄花黃素和雞豆黃素提取物為原料，經過一步化學修飾，即同時分別將紅三葉草異黃酮芒柄花黃素轉化成黃豆苷元，將紅三葉草異黃酮雞豆黃素轉化成染料木黃酮，其一步化學修飾包括以下四種方法 1、將紅三葉草異黃酮芒柄花黃素和雞豆黃素提取物原料與苯酚以質量比10∶1混合後，再按每克原料加7.5毫升碘化氫的比例加入碘化氫，在120～130℃條件下，反應2～3小時，同時完成將紅三葉草異黃酮芒柄花黃素轉化成黃豆苷元和雞豆黃素轉化成染料木黃酮； 2、紅三葉草異黃酮芒柄花黃素和雞豆黃素提取物原料與每毫升濃磷酸含2.5～3.5克碘化鉀的濃磷酸溶液按每克原料加15毫升碘化鉀的濃磷酸溶液的比例混合，在110～120℃條件下，反應2～4小時，同時完成將紅三葉草異黃酮芒柄花黃素轉化成黃豆苷元和雞豆黃素轉化成染料木黃酮； 3、將紅三葉草異黃酮芒柄花黃素和雞豆黃素提取物原料與苯酚以質量比10∶1混合後，再按每克原料加5毫升溴化氫的比例加入溴化氫，在115～125℃條件下，反應2～3小時，同時完成將紅三葉草異黃酮芒柄花黃素轉化成黃豆苷元和雞豆黃素轉化成染料木黃酮； 4、紅三葉草異黃酮芒柄花黃素和雞豆黃素提取物原料與每毫升濃磷酸含1.5～3.0克溴化鉀的濃磷酸溶液按每克原料加5毫升溴化鉀的濃磷酸溶液的比例混合，在110～120℃條件下，反應2～4小時，同時完成將紅三葉草異黃酮芒柄花黃素轉化成黃豆苷元和雞豆黃素轉化成染料木黃酮。
應用紅三葉草中異黃酮的主要成分芒柄花黃素和雞豆黃素一步法化學轉化為黃豆苷元和染料木黃酮的反應方程式如下。

芒柄花黃素(Formononetin)黃豆苷元(Daidzein)
雞豆黃素(Biochanin A)染料木黃酮(Genistein) 我們發明使用的原料是紅三葉草異黃酮芒柄花黃素和雞豆黃素的提取物，紅三葉草中的異黃酮總含量約佔乾重的0.5～2.5％，該含量比其它豆科異黃酮的含量高10～30倍，該含量是其他植物無法與之相比的。也就是說，紅三葉草中異黃酮的含量遠遠高於大豆中異黃酮含量。紅三葉草中已經發現的異黃酮約有40餘種，其中以芒柄花黃素和雞豆黃素的含量最高，其中，芒柄花黃素含量為1322mg/100g；雞豆黃素含量為833mg/100g，而大豆中大豆異黃酮含量一般小於0.2％，可見，應用紅三葉草雞豆黃素和芒柄花黃素提取物經化學修飾製備染料木黃酮和黃豆苷元與應用大豆中異黃酮生產黃豆苷元和染料木黃酮相比，在原料方面就有原料含量豐富的優點。
另外，紅三葉草為牧草，容易生長，分布廣泛，易於種植，畝產紅三葉草可高達3000kg。紅三葉草異黃酮可從葉、頸、花中提取，而大豆異黃酮只能從大豆種子中提取。每棵三葉草的葉子比每棵豆類的種子多，因此每單位面積的草原的三葉草能提供高產量的異黃酮。紅三葉草生長季節長，生長快。可重複修剪葉子刺激來獲取更多的異黃酮。由於重複修剪葉子的刺激，異黃酮的含量還會更高。這與應用大豆中異黃酮生產黃豆苷元和染料木黃酮相比，在原料方面有不佔用糧食資源和優質的土地，畝產量高的優點。
本發明以紅三葉草異黃酮芒柄花黃素和雞豆黃素提取物為原料，僅經過一步化學修飾，即同時分別將紅三葉草異黃酮芒柄花黃素轉化成黃豆苷元，將紅三葉草異黃酮雞豆黃素轉化成染料木黃酮。此處提出了四種高效的化學修飾催化劑，分別是碘化氫，碘化鉀的濃磷酸溶液，溴化氫，溴化鉀的濃磷酸溶液。轉化效率大於96％。因此，該技術具有生產步驟簡單，轉化效率高的優點。
總之，應用紅三葉草雞豆黃素和芒柄花黃素提取物經化學修飾製備染料木黃酮和黃豆苷元與用從大豆中提取大豆異黃酮製備染料木黃酮和黃豆苷元技術相比，該技術有如下優點 1、在原料方面有不佔用糧食資源和優質的土地，含量豐富的優點，生產成本低； 2、該技術具有生產步驟簡單，反應時間短，轉化效率高。
(四)具體實施方案 下面舉例對本發明作更詳細地描述 實施例1 稱取2g紅三葉草異黃酮芒柄花黃素和雞豆黃素提取物與0.2g苯酚混合後，加入15毫升碘化氫，油浴加熱，在125℃條件下，攪拌反應2.5小時，通過高效液相色譜法(HPLC)測定轉化率，轉化率為97％。
反應產物用乙酸乙酯萃取3次，合併萃取液，旋轉蒸發濃縮，每次取液1mL上矽膠柱(矽膠G，100～200目，長徑比為30∶1)分離。石油醚-乙酸乙酯(1∶1)為洗脫劑，分別收集染料木黃酮和黃豆苷元的洗脫液，將其濃縮成黏稠液體後，冷凍乾燥即得產品。黃豆苷元和染料木黃酮純度均大於90％，收率均在70％以上。
實施例2 稱取2g紅三葉草異黃酮芒柄花黃素和雞豆黃素提取物，加入30毫升含90克碘化鉀的濃磷酸溶液，油浴加熱，在115℃條件下，攪拌反應3小時，通過HPLC測定轉化率，轉化率為97％。
反應產物用乙酸乙酯萃取3次，合併萃取液，旋轉蒸發濃縮，每次取液1mL上矽膠柱(矽膠G，100～200目，長徑比為30∶1)分離。石油醚-乙酸乙酯(1∶1)為洗脫劑，分別收集染料木黃酮和黃豆苷元的洗脫液，將其濃縮成黏稠液體後，冷凍乾燥即得產品。黃豆苷元和染料木黃酮純度均大於90％，收率均在70％以上。
實施例3 稱取2g紅三葉草異黃酮芒柄花黃素和雞豆黃素提取物與0.2g苯酚混合後，，加入10毫升溴化氫，油浴加熱，在120℃條件下，攪拌反應2.5小時，通過HPLC測定轉化率，轉化率為97％。
反應產物用乙酸乙酯萃取3次，合併萃取液，旋轉蒸發濃縮，每次取液1mL上矽膠柱(矽膠G，100～200目，長徑比為30∶1)分離。石油醚-乙酸乙酯(1∶1)為洗脫劑，分別收集染料木黃酮和黃豆苷元的洗脫液，將其濃縮成黏稠液體後，冷凍乾燥即得產品。黃豆苷元和染料木黃酮純度均大於90％，收率均在70％以上。
實施例4 稱取2g紅三葉草異黃酮芒柄花黃素和雞豆黃素提取物，加入10毫升含25克溴化鉀的濃磷酸溶液，油浴加熱，在115℃條件下，攪拌反應3小時，通過HPLC測定轉化率，轉化率為97％。
反應產物用乙酸乙酯萃取3次，合併萃取液，旋轉蒸發濃縮，每次取液1mL上矽膠柱(矽膠G，100～200目，長徑比為30∶1)分離。石油醚-乙酸乙酯(1∶1)為洗脫劑，分別收集染料木黃酮和黃豆苷元的洗脫液，將其濃縮成黏稠液體後，冷凍乾燥即得產品。黃豆苷元和染料木黃酮純度均大於90％，收率均在70％以上。
權利要求
1.一種用紅三葉草異黃酮製備染料木黃酮和黃豆苷元的方法，其特徵在於以紅三葉草異黃酮芒柄花黃素和雞豆黃素提取物為原料，經過一步化學修飾，即同時分別將紅三葉草異黃酮芒柄花黃素轉化成黃豆苷元，將紅三葉草異黃酮雞豆黃素轉化成染料木黃酮，其一步化學修飾包括以下四種方法
①將紅三葉草異黃酮芒柄花黃素和雞豆黃素提取物原料與苯酚以質量比10∶1混合後，再按每克原料加7.5毫升碘化氫的比例加入碘化氫，在120～130℃條件下，反應2～3小時，同時完成將紅三葉草異黃酮芒柄花黃素轉化成黃豆苷元和雞豆黃素轉化成染料木黃酮；
②紅三葉草異黃酮芒柄花黃素和雞豆黃素提取物原料與每毫升濃磷酸含2.5～3.5克碘化鉀的濃磷酸溶液按每克原料加15毫升碘化鉀的濃磷酸溶液的比例混合，在110～120℃條件下，反應2～4小時，同時完成將紅三葉草異黃酮芒柄花黃素轉化成黃豆苷元和雞豆黃素轉化成染料木黃酮；
③將紅三葉草異黃酮芒柄花黃素和雞豆黃素提取物原料與苯酚以質量比10∶1混合後，再按每克原料加5毫升溴化氫的比例加入溴化氫，在115～125℃條件下，反應2～3小時，同時完成將紅三葉草異黃酮芒柄花黃素轉化成黃豆苷元和雞豆黃素轉化成染料木黃酮；
④紅三葉草異黃酮芒柄花黃素和雞豆黃素提取物原料與每毫升濃磷酸含1.5～3.0克溴化鉀的濃磷酸溶液按每克原料加5毫升溴化鉀的濃磷酸溶液的比例混合，在110～120℃條件下，反應2～4小時，同時完成將紅三葉草異黃酮芒柄花黃素轉化成黃豆苷元和雞豆黃素轉化成染料木黃酮。
全文摘要
用紅三葉草異黃酮製備染料木黃酮和黃豆苷元的方法屬於化學合成技術；以紅三葉草異黃酮芒柄花黃素和雞豆黃素提取物為原料，經過一步化學修飾，即同時分別將紅三葉草異黃酮芒柄花黃素轉化成黃豆苷元，將紅三葉草異黃酮雞豆黃素轉化成染料木黃酮，然後經提取、純化、分離後得染料木黃酮和黃豆苷元產品；本發明製備方法操作簡便易行，轉化率大於96％，應用可再生的生物資源牧草紅三葉草為原料，不佔用糧食資源和優質的土地，紅三葉草異黃酮含量高，可以降低製備染料木黃酮和黃豆苷元的生產成本。
文檔編號C07D311/36GK101353340SQ20081013715
公開日2009年1月28日 申請日期2008年9月22日 優先權日2008年9月22日
發明者張永忠, 孫豔梅, 張曉松, 陳學穎 申請人:東北農業大學