還原型輔酶q的製作方法
2023-07-01 09:26:01
專利名稱：還原型輔酶q的製作方法
技術領域：
本發明涉及到一種使還原型輔酶Q10(reduced coenzyme Q10)結晶的方法。與氧化型輔酶Q10相比，還原型輔酶Q10表現出更高的口服吸收率，且該化合物可用作有益食品、功能性營養食品、特種健康食品、營養補充劑、營養素、飲料、飼料、動物藥、化妝品、藥物(medicines)、治療用藥(remedies)、預防用藥等的組分。
背景技術：
已知的還原型輔酶Q10的製備方法如下，通過常規方法，如合成，發酵，或從天然產物中提取製得輔酶Q10，再濃縮由色譜分離產生含還原型輔酶Q10的洗脫液部分，即得到還原型輔酶Q10(JP-A-10-109933)。此時，如上面引文所述，可以先用還原劑如硼氫化鈉或連二亞硫酸鈉(sodiumdithionite)還原還原型輔酶Q10中所含的氧化型輔酶Q10，之後再進行色譜分離濃縮，也可以通過上述還原劑與現有的高純度輔酶Q10(氧化型)的反應來製備還原型輔酶Q10。
但上述方法獲得的還原型輔酶Q10往往不易較好地結晶，反倒是易於產生低純度的晶體、半固體、或含有雜質如氧化型輔酶Q10的油狀物。此外，即使以某種方式得到結晶，結晶本身不良的漿狀性質等缺點也會帶來許多麻煩。比如，結晶漿液不良的流動性引起的不易攪拌、不易從結晶容器上刷去、不易過濾等問題，且結晶的收率一般不高。
另外，結晶過程使用大量有機溶劑非常浪費。而且，有機溶劑會帶入產品中，不宜於人們服用。而為了把產品中有機溶劑的殘留量降至痕量以下，就需要花費大量的時間和使用昂貴的加工設備來除去有機溶劑、進行乾燥等等。
發明概述鑑於上述情況，本發明的目的是提供一種獲得還原型輔酶Q10的優良的結晶方法，該方法適合於工業化生產。
深入研究後，本申請的發明人發現用水可以較好地控制還原型輔酶Q10的溶解度和流動性，並且使還原型輔酶Q10在水溶液中結晶可以獲得高質量的還原型輔酶Q10的晶體，改善晶體的漿狀特性、收率等等，從而完成了本發明。
因而，本發明涉及到一種使還原型輔酶Q10結晶的方法，包括使還原型輔酶Q10在水溶液中結晶。
發明詳述以下詳細描述本發明。
本發明用到的還原型輔酶Q10可通過常規方法獲得，如合成、發酵、或從天然產物中提取。優選的製備方法是用常用的還原劑還原氧化型輔酶Q10如現有的高純輔酶Q10、或氧化型輔酶Q10與還原型輔酶Q10的混合物。
首先解釋還原氧化型輔酶Q10的方法。由於還原型輔酶Q10容易被分子氧氧化生成副產物氧化型輔酶Q10，因而具有抗氧化保護作用的溶劑優選作為還原反應的溶劑，優選的這類溶劑至少一種選自烴類、脂肪酸酯、醚、和腈。最優選是烴。
對烴沒有特殊的限制，但值得一提的例子有，脂肪烴、芳烴、滷化烴等。優選脂肪烴和芳烴，更優選脂肪烴。
對脂肪烴沒有特別的限制，可以是環或非環、飽和或不飽和。然而，這些烴一般應有3到20個碳原子，優選是5至12個碳原子。
至於具體的例子，值得一提的例子有，丙烷、丁烷、異丁烷、戊烷、2-甲基丁烷、環戊烷、2-戊烯、正己烷、2-甲基戊烷、2，2-二甲基丁烷、2，3-二甲基丁烷、甲基環戊烷、環己烷、1-己烯、環己烯、庚烷、2-甲基己烷、3-甲基己烷、2，3-二甲基戊烷、2，4-二甲基戊烷、甲基環己烷、1-庚烯、辛烷、2，2，3-三甲基戊烷、異辛烷、乙基環己烷、1-辛烯、壬烷、2，2，5-三甲基己烷、1-壬烯、癸烷、1-癸烯、對-薄荷烷、十一烷、十二烷，等。
這些烴中，優選的有5到8個碳原子的飽和脂肪酸，優先使用戊烷、2-甲基丁烷和環戊烷，這些烴有5個碳原子(稱作「戊烷類」)；正己烷，2-甲基戊烷，2，2-二甲基丁烷，2，3-二甲基丁烷，甲基環戊烷、環己烷，這些烴有6個碳原子(稱作「己烷類」)；庚烷、2-甲基己烷、3-甲基己烷、2，3-二甲基戊烷、2，4-二甲基戊烷、甲基環己烷，這些烴有7個碳原子(稱作「庚烷類」)；辛烷、2，2，3-三甲基戊烷，異辛烷、乙基環己烷，這些烴有8個碳原子(稱作「辛烷類」)；及它們的混合物。尤其優選上面的庚烷類，它傾向於表現出很高的抗氧化保護作用，最優選的是庚烷。
對芳烴沒有特殊的限制，但一般應有6到20個碳原子，優選的有6到12個碳原子，更優選的有7到10個碳原子。作為具體的例子，值得一提的有，苯、甲苯、二甲苯、鄰二甲苯、間二甲苯、對二甲苯、乙苯、異丙基苯、莢、萘滿、丁基苯、對甲基異丙基苯、環己基苯、二乙基苯、戊基苯、二戊基苯、十二烷基苯、苯乙烯，等。優選甲苯、二甲苯、鄰二甲苯、間二甲苯、對二甲苯、乙苯、異丙基苯、莢、萘滿、丁基苯、對甲基異丙基苯、環己基苯、二乙基苯和戊基苯。更有選甲苯、二甲苯、鄰二甲苯、間二甲苯、對二甲苯、異丙基苯和萘滿，最優選異丙基苯。
對滷化烴沒有特殊的限制，可以是環或非環、飽和或不飽和。然而，優選非環滷化烴。較優選氯化烴和氟化烴，更優選氯化烴。需要補充的是，所用的烴有1到6個碳原子，優選的有1到4個碳原子，更優選的有1到2個碳原子。
作為具體的例子，值得一提的有，二氯甲烷、氯仿、四氯化碳、1，1-二氯乙烷、1，2-二氯乙烷、1，1，1-三氯乙烷、1，1，2-三氯乙烷、1，1，1，2-四氯乙烷、1，1，2，2-四氯乙烷、五氯乙烷、六氯乙烷、1，1-二氯乙烯、1，2-二氯乙烯、三氯乙烯、四氯乙烯、1，2-二氯丙烷、1、2、3-三氯丙烷、氯苯、1，1，1，2-四氟乙烷，等。
優選二氯甲烷、氯仿、四氯化碳、1，1-二氯乙烷、1，2-二氯乙烷、1，1，1-三氯乙烷、1，1，2-三氯乙烷、1，1-二氯乙烯、1，2-二氯乙烯、三氯乙烯、氯苯和1，1，1，2-四氟乙烷。更優選二氯乙烷、氯仿、1，2-二氯乙烯、三氯乙烯、氯苯、1，1，1，2-四氟乙烷。
對脂肪酸酯沒有特殊的限制，但值得一提的例子有，丙酸酯、醋酸酯、甲酸酯，等。優選醋酸酯和甲酸酯，更優選的是醋酸酯。對酯的官能團也沒有特殊的限制，但常用有1到8個碳原子的烷基酯和有1到8個碳原子的芳烷基酯，優選有1到6個碳原子的烷基酯，更優選有1到4個碳原子的烷基酯。
至於丙酸酯類，值得一提的例子有，丙酸甲酯、丙酸乙酯、丙酸丁酯、丙酸異物酯，等。優選是丙酸乙酯。
至於醋酸酯類，值得一提的是醋酸甲酯、醋酸乙酯、醋酸丙酯、醋酸異丙酯、醋酸丁酯、醋酸異丁酯、醋酸正丁酯、醋酸戊酯、醋酸異戊酯、醋酸己酯、醋酸環己酯、醋酸苯酯，等。優選醋酸甲酯、醋酸乙酯、醋酸丙酯、醋酸異丙酯、醋酸丁酯、醋酸異丁酯、醋酸丁酯、醋酸戊酯、醋酸異戊酯、醋酸正己酯和醋酸環己酯。更優選是醋酸甲酯、醋酸乙酯、醋酸丙酯、醋酸異丙酯、醋酸丁酯和醋酸異丁酯。最優選是醋酸乙酯。
至於甲酸酯類，值得一提的例子有，甲酸甲酯、甲酸乙酯、甲酸丙酯、甲酸異丙酯、甲酸丁酯、甲酸異丁酯、甲酸正丁酯、甲酸戊酯，等。優選是甲酸甲酯、甲酸乙酯、甲酸丙酯、甲酸丁酯、甲酸異丁酯和甲酸戊酯。最優選是甲酸乙酯。
對醚沒有特殊的限制，可以是環或非環、飽和或不飽和。但優選飽和的醚。一般來說，選用有3到20個碳原子的醚，優選有4到12個碳原子的醚、更優選有4到8個碳原子的醚。
作為具體的例子，值得一提的有，二乙醚、甲基叔丁基醚、二丙基醚、二異丙基醚、二丁基醚、二己基醚、二乙烯基醚、丁基乙烯基醚、苯甲醚、苯乙醚、丁基苯基醚、甲氧基甲苯、二噁烷、呋喃、2-甲基呋喃、四氫呋喃、四氫吡喃、乙二醇二甲醚、乙二醇二乙醚、乙二醇二丁醚、乙二醇甲醚、乙二醇乙醚、乙二醇丁醚，等。
優選二乙醚、甲基叔丁基醚、二丙基醚、二異丙基醚、二丁基醚、二己基醚、苯甲醚、苯乙醚、丁基苯基醚、甲氧基甲苯、二噁烷、2-甲基呋喃、四氫呋喃、四氫吡喃、乙二醇二甲醚、乙二醇二丁醚、乙二醇甲醚和乙二醇乙醚。較優選是二乙醚、甲基叔丁基醚、苯甲醚、二噁烷、四氫呋喃、乙二醇甲醚和乙二醇乙醚。更有選是二乙醚、甲基叔丁基醚、苯甲醚，等。最優選是甲基叔丁基醚。
對腈沒有特殊的限制，可以是環或非環、飽和或不飽和。然而，優選用飽和的腈。一般來說，選用有2到20個碳原子的腈、優選有2到12個碳原子的腈、更優選有2到8個碳原子的腈。
作為特例，值得一提的是，乙腈、丙腈、丙二腈、丁腈、異丁腈、丁二腈、戊腈、戊二腈、己腈、庚腈、辛腈、十一烷腈、十二烷腈、十三烷腈、十五烷腈、硬脂腈、氯乙腈、溴乙腈、氯丙腈、溴丙腈、甲氧乙腈、氰基乙酸甲酯、氰基乙酸乙酯、甲苯腈、苄腈、氯苄腈、溴苄腈、氰基苯甲酸、硝基苄腈、苯甲氧腈(anisonitrile)、鄰苯二甲腈、溴甲苯腈、氰基苯甲酸甲酯、甲氧基苄腈、乙醯苄腈、萘腈、聯苯腈(biphenylcarbonitrile)、苯基丙腈、苯基丁腈、甲苯基乙腈、聯苯乙腈、萘基乙腈、硝基苯乙腈、氰化氯苯、環丙烷腈、環己烷腈、環庚烷腈、苯基環己烷腈、甲苯基環己烷腈，等。
優選乙腈、丙腈、丁腈、異丁腈、丁二腈、戊腈、氯丙腈、氰基乙酸甲酯、氰基乙酸乙酯、甲苯腈、苄腈。更優選是乙腈、丙腈、丁腈和異丁腈，最優選乙腈。
從上述溶劑中選擇所用溶劑時，優先考慮沸點和粘度；比如，溶劑的沸點應允許為了提高溶解度而進行適當的加熱，且有利於通過乾燥除去溼漿中的溶劑和從結晶的濾液中回收溶劑(一個大氣壓時大約30-150℃)，溶劑的熔點要使得在室溫下操作時或在冷卻至室溫或室溫以下(不高於20℃，優選不高於10℃，更優選不高於0℃)的過程中溶劑不易固化，粘度要低(20℃時不高於約10cp)。從工業操作的角度考慮，優選常溫下不易揮發的溶劑。比如，優選沸點不低於80℃的溶劑，更優選沸點不低於90℃的溶劑。
在上述還原反應的溶劑中，尤其優選與水低相溶性的溶劑。還原反應的溶劑可通過萃取下述還原劑和/或產自還原劑的雜質並除去之來有效促進純化和得到還原型輔酶Q10。至於這些與水低相溶性的溶劑、值得一提的例子有，上述溶劑中曾提及的烴和脂肪酸酯。
溶解了的還原型輔酶Q10濃度升高時，更不易被氧化。還原型輔酶Q10易溶於上述溶劑，在這方面，上述溶劑也適於保護還原型輔酶Q10不被氧化。其中，從保護及氧化的角度出發優選還原型輔酶Q10的濃度，該濃度因溶劑的種類而改變，因此不能完全確定。但總的來說，上述溶劑中還原型輔酶Q10的濃度一般不低於1w/w％，優選不低於2w/w％，對上限沒有特別限制，但考慮到實際操作，上限應在400w/w％或以下，優選在200w/w％或以下，較優選在100w/w％或以下，更優選在50w/w％或以下。
這樣，在使用上述溶劑時才可能把還原反應中不希望發生的涉及氧化的副反應降至最低。
另外，用於結晶的還原型輔酶Q10可以通過還原水溶液中的油性氧化型輔酶Q10(oily oxidized coenzyme Q10)得到。在該方法中，不用有機溶劑就能合成還原型輔酶Q10，一些附加的操作如萃取到有機相、濃縮等都不需要，操作時間更短，次生的氧化型輔酶Q10最少。
還原反應在上述溶劑中進行，使用如下催化劑，如金屬氫化物、鐵(金屬鐵或其鹽的形式)，鋅(金屬鋅)，連二亞硫酸(hyposulfurous acid)或其鹽，抗壞血酸或相關化合物。
對金屬氫化物沒有特殊的限制，但其中包括，硼氫化鈉、氫化鋰鋁，等。金屬氫化物的用量因種類而變化，因此不能完全確定。但總的說來，用量為理論所需氫當量的1到3倍時，反應就能順利進行。
需要鐵或鋅參與的還原反應一般也需要酸的參與。對酸沒有特殊的限制，但其中包括脂肪酸類如乙酸，磺酸類如甲磺酸，無機酸類如鹽酸和硫酸，等。優選無機酸，更優選硫酸。
對鐵的用量沒有特殊的限制，但是，當鐵的用量佔氧化型輔酶Q10加料重量約1/5或更多一點時適合於進行反應。對上限沒有特殊的限制，但考慮到經濟因素，大概應是氧化型輔酶Q10加料重量(charged weight)的兩倍量或略少些。鐵可以以鐵或其鹽的形式出現，如硫酸亞鐵，等。
對鋅的用量沒有特殊的限制，但是，當鋅的用量佔氧化型輔酶Q10加料重量約1/10或更多一點時適合於進行反應。對上限沒有特殊的限制，但考慮到經濟因素，大概應是氧化型輔酶Q10加料重量的兩倍量或略少些。
對連二亞硫酸或其鹽沒有特別的限制，但是一般選用連二亞硫酸鹽。對連二亞硫酸鹽沒有特殊的限制，但是優選的種類包括，鹼金屬鹽，鹼土金屬鹽、胺鹽和類似的鹽。優選鹼金屬鹽如鋰鹽、鈉鹽、鉀鹽，最優選的是鈉鹽。對連二亞硫酸或其鹽的用量沒有特殊的限制，但其重量一般不小於氧化型輔酶Q10加料重量的1/5，優選不小於2/5，更優選不小於3/5。如果不引起特殊的麻煩可以大量使用。但從經濟角度考慮，用量不應大於氧化型輔酶Q10加料重量的兩倍量，優選不大於一倍量。因而，當用量在上述加料重量的2/5到上述加料重量之間時，反應能順利進行。
對抗壞血酸或相關化合物沒有特殊的限制，例如，不光包括抗壞血酸，還包括鼠李糖抗壞血酸、阿拉伯糖抗壞血酸、葡糖抗壞血酸、海藻糖抗壞血酸、葡庚糖抗壞血酸、木糖抗壞血酸、半乳糖抗壞血酸、古洛糖抗壞血酸、阿洛糖抗壞血酸、赤蘚糖抗壞血酸、6-去氧糖抗壞血酸，及類似的抗壞血酸相關化合物和它們的酯或鹽。更進一步，它們可以是L-型、D-型或外消旋體。更具體些，值得一提的例子有，L-抗壞血酸，L-抗壞血酸棕櫚酸酯、L-抗壞血酸硬脂酸酯、D-阿拉伯糖抗壞血酸，等。在製備還原型輔酶Q10時，任何上述抗壞血酸或相關化合物都適用。但考慮到與所生成的還原型輔酶Q10分離等因素，水溶性的抗壞血酸或相關化合物更加適用。從方便獲取和價格等因素出發，最優選的是游離態的L-抗壞血酸，D-阿拉伯-抗壞血酸，和類似物。
對上述抗壞血酸或相關化合物的用量沒有特殊的限制，但足以有效地把氧化型輔酶Q10轉化為還原型輔酶Q10。一般來說，每mol氧化型輔酶Q10的用量不少於1mol，優選不少於1.2mol。對上限也沒有限制，但從經濟的角度考慮，一般每mol氧化型輔酶Q10的用量不高於10mol，優選不高於5mol，更優選不高於3mol。
在上述各種還原劑中，從還原能力、收率和/或質量來說，優選其中的鋅、連二亞硫酸或其鹽和抗壞血酸相關化合物。為了使帶入還原型輔酶Q10的還原劑或由還原劑衍生的雜質在痕量或痕量以下，尤其優選連二亞硫酸或其鹽(具體是連二亞硫酸鹽)和抗壞血酸或相關化合物(具體是游離態或其鹽的形式)。
還原反應進行時，下述的醇和/或水適於單獨或聯合使用。當鐵、鋅或連二亞硫酸或其鹽作為還原劑時尤其優選水。當金屬氫化物或抗壞血酸或相關化合物作為還原劑時，可以聯用醇。水和醇聯用既表現出水的性質也表現出醇的性質，有助於提高反應中的反應速率和收率。
下面詳細描述優選的還原方法。
以連二亞硫酸或其鹽作為還原劑的還原反應最好在反應時加入水，即反應在一種混合溶劑系統中進行，該混合溶劑由水和至少一種選自上述烴、脂肪酸酯、醚和腈的有機溶劑組成。此時，考慮到收率等因素，反應的PH值一般不高於7，優選在3到7之間，更優選在3到6之間。可以用酸(例如無機酸象氯化氫或硫酸)或鹼(例子是鹼金屬氫氧化物如氫氧化鈉)來調節PH值。
在以連二亞硫酸或其鹽作還原劑的還原反應中，對水的用量沒有特殊的限制，但要使適量的還原劑，也就是連二亞硫酸或其鹽，能溶解在其中。這時，相對於水的重量，一般連二亞硫酸或其鹽的用量調至不高於30w/w％比較合理，優選是不高於20w/w％。考慮到產率，該用量一般不低於1w/w％，優選不低於5w/w％，更優選不低於10w/w％。
以上述抗壞血酸或相關化合物作還原劑的還原反應使用極易溶於水的溶劑，這些溶劑選自上述烴、脂肪酸酯、醚和腈，尤其是易溶於水的醚和腈，更具體的是四氫呋喃、二噁烷、乙腈或類似物。尤其優選下述醇和/或酮(優選易溶於水的醇和/或酮(尤其是，有1到5個碳原子，優選有1到4個碳原子，更優選有1到3個碳原子的一元或二元醇(優選一元醇)，和/或，酮如丙酮、甲基乙基酮或類似物))。即以抗壞血酸或相關化合物作還原劑的還原反應優選用醇和/或水溶性有機溶劑(比如上面那些易溶於水的醚、腈、酮和類似物)。
此外，從促進反應(降低反應溫度或縮短反應時間)生成還原型輔酶Q10的角度出發，在以抗壞血酸或相關化合物作還原劑的反應中出現促進反應的添加劑也是可能的，如鹼性物質或亞硫酸氫鹽。
對鹼性化合物沒有特殊的限制，可以是無機或有機化合物。對無機化合物沒有特殊的限制，但其中應包括，金屬(優選鹼金屬、鹼土金屬和類似物)的氫氧化物、碳酸鹽和碳酸氫鹽、氨水，等。至於其中的典型例子，值得一提的育，鹼金屬氫氧化物如氫氧化鈉、鹼金屬的碳酸鹽如碳酸鈉、鹼金屬的碳酸氫鹽如碳酸氫鈉，和鹼土金屬的碳酸鹽如碳酸鎂。對有機化合物沒有特殊的限制，但其中包括，胺如三乙胺，等。在上述具體的鹼性物質中，優選的是弱鹼性物質(弱鹼或弱鹼金屬)如金屬(優選鹼金屬、鹼土金屬，等)的碳酸鹽或碳酸氫鹽、氨水，和類似無機物；胺如三乙胺，和類似有機物。更優選是上述弱鹼性無機化合物。
優選的亞硫酸氫鹽是，鹼金屬的亞硫酸氫鹽如亞硫酸氫鈉，等。
對上述添加劑的用量沒有特殊的限制，但其反應促進效應應該有一個可以預期的範圍(有效量)。但從經濟角度考慮，每mol抗壞血酸或相關化合物對應的量一般不高於20mol，優選不高於10mol，較優選不高於5mol，更優選不高於2mol。對下限沒有特殊的限制，但每mol的抗壞血酸或相關化合物一般不少於0.01mol，優選不少於0.05mol，較優選不少於0.1mol，更優選不少於0.2mol。
還原反應最好在反應液強制流動的情況下進行。單位體積所需的攪拌功率一般不小於0.01kw/m3，優選不小於0.1kw/m3，更優選不小於0.3kw/m3。上述強制流動通過轉動攪拌槳獲得。但通過其它方式產生流動時，不一定需要使用攪拌槳。例如可以使用基於液體循環的方法。
反應溫度因還原劑的種類和/或用量而變化，因此不能完全確定。例如，在使用連二亞硫酸或其鹽的還原反應中，還原反應一般在100℃或以下進行，優選在80℃或以下，更優選在60℃或以下。下限是系統的固化溫度。因而，一般在約0到10℃時反應可以順利進行，優選在約0到80℃，更優選在約0到60℃。在使用抗壞血酸或相關化合物的還原反應中，反應一般在30℃或以上進行，優選在40℃或以上，更優選在50℃或以上。上限是系統的沸點。因而，一般在約30℃到150℃之間反應可以順利進行，優選在約40℃到120℃之間，更優選在約50℃到100℃之間。儘管有賴於純度等因素，油性氧化型輔酶Q10的還原反應一般在45℃以上進行，優選在48℃以上，更優選在50℃以上，以獲得油性還原型輔酶Q10。
對反應的濃度沒有特殊的限制，但相對於溶劑的重量，氧化型輔酶Q10的重量一般不低於1w/w％，優選不低於3w/w％，較優選不低於10w/w％，更優選不低於15w/w％。對上限沒有特殊的限制，但一般不高於60w/w％，優選不高於50w/w％，較優選不高於40w/w％，更優選不高於30w/w％。因而，反應濃度在約1到60w/w％之間反應可以順利進行，優選在3到50w/w％之間，更優選在約10到40w/w％之間。
反應時間因還原劑的種類和/或其用量而變化，因此不能完全確定。然而，一般來說反應可以在48內完成，優選在24小時內完成，較優選在10小時內，更優選在5小時內。
反應完成後，回收含有產物還原型輔酶Q10或油性還原型輔酶Q10的有機相(如通過分離、萃取、濃縮，等方式回收)，如果必需(優選)，有機相用水或鹽水或類似物反覆衝洗以去除汙染物，之後，就可以進行結晶，或溶於或置換為其它適合的溶劑後結晶。
至於其它溶劑，值得一提的例子有，上文或下文中的烴、脂肪酸酯、醚、醇、脂肪酸、酮、氮化合物(包括腈和醯胺)、含硫化合物，等。
上述從還原反應到後處理的一系列過程尤其優選在無氧環境下進行，且尤其在使用連二亞硫酸或其鹽的還原反應中，無氧環境大大有易於提高反應的產率和減少還原劑的用量。通過以惰性氣體置換、減壓、煮沸、或合用這些手段來獲得無氧環境。反應優選至少在置換以惰性氣體後，即在惰性氣體環境下進行。至於惰性氣體，值得一提的例子有，氮氣、氦氣、氬氣、氫氣，和二氧化碳氣。而優選的是氮氣。
現在詳細描述本發明的還原型輔酶Q10的結晶過程。
通過常規方法可以得到以結晶為主的還原型輔酶Q10，如合成、發酵，或從天然產物中提取。優選通過還原氧化型輔酶Q10得到還原型輔酶Q10。較為優選是通過上述本發明的還原反應得到還原型輔酶Q10的溶液或油液。更優選的是用連二亞硫酸鹽還原水溶液中的氧化型輔酶Q10，或通過還原使用醇和/或水溶性有機溶劑的氧化型輔酶Q10得到還原型輔酶Q10。
雖然應用本發明的結晶方法也會得到含較多氧化型輔酶Q10的產品，但是該方法在以上述還原方法製備出的高純度還原型輔酶Q10的結晶過程中非常有效。
本發明的還原型輔酶Q10在水溶液中結晶。水的使用顯然有助於提高經濟效率，也有助於提高工業生產和產品的安全性。此外，水的使用有助於改善還原型輔酶Q10的漿狀特性和收率，並且通過把還原反應使用的還原劑和由還原劑衍生的雜質留在母液裡有效地促進還原型輔酶Q10的分離。此外，上述水的使用，或優選的含鹽的水的使用能保護還原型輔酶Q10不被分子氧氧化。
對上述的鹽沒有特殊的限制，但值得一提的例子有，由鹼金屬如鋰、鈉和鉀；由鹼土金屬如鎂和鈣與滷原子如氟、氯、溴；由無機酸如硫酸和有機酸如甲酸、乙酸和丙酸除去一個氫原子後的殘基構成的鹽，其中，優選無機酸鹽，更優選氯化鈉、氯化鉀、硫酸鈉，等。
上述鹽的濃度以高為宜，一般在3w/w％或以上、優選在5w/w％或以上，較優選在10w/w％或以上。更優選的是上述鹽在水溶液中溶解達到飽和或近飽和。
至於上面提到的還原型輔酶Q10的結晶方法，一般的結晶方法如冷卻結晶法、濃縮結晶法、溶劑置換結晶法都可以使用。優先單獨或聯合使用冷卻結晶法。至於更優選的方式，下面兩種方法值得一提。
(1)包括用水置換含有還原型輔酶Q10的有機溶劑(如反應液、提取液，等)的結晶方法(提高水的組成比例)。
(2)使油性還原型輔酶Q10在水溶液中結晶的方法。
上述兩方法中優選單獨或聯合使用冷卻結晶法。
首先解釋方法(1)。
對含有還原型輔酶Q10的有機溶劑沒有特殊的限制，但值得一提的例子有，烴、脂肪酸酯、醚、醇、脂肪酸、酮、含氮化合物(包括腈和胺)、含硫化合物，等。
至於烴、脂肪酸酯、醚和腈，優先使用那些在前述氧化型輔酶還原反應中列舉的作溶劑用的溶劑。
對醇沒有特殊的限制，可以是環或非環、飽和或不飽和。然而優選飽和醇。它們一般有1到20個碳原子，優選的有1到12個碳原子，更優選的有1到6個碳原子。更為優選的是有1到5個碳原子的一元醇、有2到5個碳原子的二元醇和有三個碳原子的三元醇。
至於一元醇，值得一提的例子有，甲醇、乙醇、1-丙醇、2-丙醇、1-丁醇、2-丁醇、異丁醇、叔丁醇、1-戊醇、2-戊醇、3-戊醇、2-甲基-1-丁醇、異戊醇、叔戊醇、3-甲基-2-丁醇、新戊醇、1-己醇、2-甲基-1-戊醇、4-甲基-2-戊醇、2-乙基-1-丁醇、1-庚醇、2-庚醇、3-庚醇，1-辛醇、2-辛醇、2-乙基-1-己醇、1-壬醇、1-癸醇、1-十一醇、1-十二醇、烯丙醇、炔丙醇、苯甲醇、環己醇、1-甲基環己醇、2-甲基環己醇、3-甲基環己醇、4-甲基環己醇，等。
優選甲醇、乙醇、1-丙醇、2-丙醇、1-丁醇、2-丁醇、異丁醇、叔丁醇、1-戊醇、2-戊醇、3-戊醇、2-甲基-1-丁醇、異戊醇、叔戊醇、3-甲基-2-丁醇、新戊醇、1-己醇、2-甲基-1-戊醇、4-甲基-2-戊醇、2-乙基-1-丁醇和環己醇。較優選甲醇、乙醇、1-丙醇、2-丙醇、1-丁醇、2-丁醇、異丁醇、叔丁醇、1-戊醇、2-戊醇、3-戊醇、2-甲基-1-丁醇、異戊醇、叔戊醇、3-甲基-2-丁醇、新戊醇。更優選甲醇、乙醇、1-丙醇、2-丙醇、1-丁醇、2-丁醇、異丁醇、2-甲基-1-丁醇和異戊醇。最優選乙醇。
至於二元醇，值得一提的例子有，1，2-乙二醇、1，2-丙二醇、1，3-丙二醇、1，2-丁二醇、1，3-丁二醇、1，4-丁二醇、2，3-丁二醇、1，5-戊二醇，等。優選1，2-乙二醇、1，2-丙二醇、1，3-丙二醇，最優選1，2-乙二醇。
至於三元醇，優選的是甘油，等。
至於脂肪酸，值得一提的例子有，甲酸、乙酸、丙酸，等。優選甲酸和乙酸，最優選是乙酸。
對酮沒有特殊的限制，一般優選有3到6個碳原子的酮。至於具體的例子，值得一提的有丙酮、甲基乙基酮、甲基丁基酮、甲基異丁基酮，等。優選是丙酮和甲基乙基酮，最優選丙酮。
至於腈以外的含氮化合物，值得一提的例子有，硝基甲烷、三乙胺、吡啶、甲醯胺、N-甲基甲醯胺，N，N-二甲基甲醯胺，N，N-二甲基乙胺，N-甲基吡咯酮，等。
至於硫化物，值得一提的例子有，二甲亞碸、噻吩烷，等。
從上述溶劑中選擇所用溶劑時，優先考慮溶劑的沸點和粘度(比如，溶劑的沸點應允許為了提高溶解度而進行適當的加熱，且有利於通過乾燥除去溼漿中的溶劑和從結晶的濾液中回收溶劑(一個大氣壓時大約30-150℃)，溶劑的熔點要使得在室溫下操作時或在冷卻至室溫或室溫以下(不高於20℃，優選不高於10℃，更優選不高於0℃)的過程中溶劑不易固化，溶劑的粘度要低(20℃時不高於約10cp))。從工業實施的角度，優先用常溫下不易揮發的溶劑。比如，優選沸點不低於80℃的溶劑，更優選沸點不低於90℃的溶劑。
在上述溶劑中，考慮到上述還原型輔酶Q10的氧化保護，尤其優選烴、脂肪酸酯、醚和腈。此外，為了獲得較高的收率且最好能降低還原型輔酶Q10的溶解度，優選醇、脂肪酸酯、醚、酮和腈。從工業實施的角度，優選使用烴和醇。
在上述方法(1)中，至於用水置換含有還原型輔酶Q10的有機溶劑的方法，值得一提的例子有，一種包括提高水的比例，同時濃縮除去有機溶劑的方法。此外，如果需要，可按下述方法適當結合使用冷卻和接入晶種等操作。
下面解釋方法(2)，也就是使油性還原型輔酶Q10在水溶液中結晶的方法。
根據該方法，可以得到大粒徑的還原型輔酶Q10晶體，且顯著改善了可過濾性。
結晶過程可以這樣進行，如把水加入油性還原型輔酶Q10中，或者相反，把油性還原型輔酶Q10加入水中。此外，也可通過冷卻油性還原型輔酶Q10和水的混合物進行結晶。更優選的結晶方法是這樣的，它包括在溫度不低於還原型輔酶Q10熔點時除去由含有還原型輔酶的有機溶劑和水組成的混合溶劑或由以還原型輔酶Q10為主要成分的濃縮液組成的溶液中的有機溶劑，以獲得系統中的油狀物，然後冷卻使之結晶。
儘管有賴於還原型輔酶Q10的純度等因素，上述不低於熔點的溫度一般在45℃或以上，優選48℃或以上，更優選50℃或以上。對上限沒有特別的限制，但一般優選在100℃以下，較優選在80℃以下，更優選在60℃以下。
在上述本發明的結晶方法中，儘管還原型輔酶的結晶溫度(結晶時的冷卻溫度)因還原型輔酶的純度而變化，難以給出定論，但考慮到產率等因素，一般在48℃或以下，優選在45℃或以下，較優選在40℃或以下，更優選在30℃或以下。下限是系統的固化溫度。因而，結晶優選在約0-30℃的結晶溫度下進行。
結晶過程中最好控制單位時間結晶的量，也就是結晶速率。比如，優選的單位時間結晶的量不高於單位時間析出約全部晶體的50％的結晶速率(即最多50％/小時)，更優選不高於單位時間析出約全部晶體的25％的結晶速率(即最多25％/小時)。
冷卻結晶法中冷卻的速率一般不高於40℃/小時，優選不高於20℃/小時。
結晶反應最好在溶液強制流動的情況下進行，這樣能防止過飽和現象出現並使得晶核和結晶平穩生長，以得到相同粒徑的晶體，此外這樣可以得到純度較高的產物。流動一般由攪拌產生，單位體積的攪拌功率不低於0.01kw/m3，優選不低於0.1kw/m3，更優選不低於0.3kw/m3。強制流動一般通過轉動攪拌槳獲得。但通過其它方式產生流動時，不一定需要使用攪拌槳。例如可以使用一種基於液體循環的方法。
結晶過程最好加入晶種，這樣可以防止過飽和現象出現並使得晶核和結晶能平穩地生長。
結晶的濃度，以結晶完成時還原型輔酶Q10的重量相對於整個結晶溶液的加料重量計，不應高於15w/w％，優選不高於13w/w％，更優選不高於10w/w％。從產率的角度考慮，結晶濃度的下限一般不低於1w/w％，優選不低於2w/w％。
如上法得到的還原型輔酶Q10作為溼產品的話可以進行回收，如通過濃縮、加壓過濾或真空過濾等方法，如果需要，還可整塊洗滌。乾燥產品可進一步回收，即把溼產品放入內部被惰性氣體清洗過的減壓乾燥器(真空乾燥器)在減壓條件下乾燥。回收至乾燥形式最好。本發明的結晶過程在無氧環境下進行時能提高抗氧化保護作用。通過置換以惰性氣體、減壓、煮沸、或合用這些手段來獲得無氧環境。反應優選至少在置換以惰性氣體後，即在惰性氣體環境下進行。至於惰性氣體，值得一提的例子有，氮氣、氦氣、氬氣、氫氣，和二氧化碳氣。而優選的是氮氣。
根據本發明，可以通過簡單易行經濟有效的方式得到高純度的還原型輔酶Q10。根據本發明的方法獲得的還原型輔酶Q10具有很高的純度，可以預期的還原型輔酶/氧化型輔酶的重量比不低於96/4，優選不低於98/2，更優選不低於99/1。
本發明的最佳實施方式下面進一步舉例闡述本發明，但這些例子對本發明的範圍絕不起任何限制，在該例中，還原型輔酶Q10的純度和還原型輔酶Q10/氧化型輔酶Q10的重量比經下述具體的HPLC分析測定。但所測定的還原型輔酶Q10的純度絕不表示對依照本發明得到的純度值的限定。同樣，所得還原型輔酶Q10/氧化型輔酶Q10的重量比值也不表示該比率的上限。
(HPLC的條件)柱SYMMETRY C18柱(Waters公司的產品)，250mm(長度)，4.6mm(內徑)；流動相乙醇∶甲醇＝4∶3(v/v)；檢出波長210nm；流速1ml/min；還原型輔酶Q10的保留時間9.1min；氧化型輔酶Q10的保留時間13.3min。
(例1)氧化型輔酶Q10(100g；純度99.4％)在48℃攪拌融化。攪拌時(攪拌所需的力0.3kw/m3)，把製備好的水溶液逐漸加入油狀物中，使還原反應在48℃和PH值4到6的條件下進行，所述水溶液是把還原劑100g連二亞硫酸鈉(純度至少75％)溶於1000ml水中製備而成。從含油狀物的反應混合物中除去水相，在48℃把油狀物用1000g除去空氣的飽和鹽水衝洗六次。之後，通過除去水相，得到油性還原型輔酶Q10。在48℃把1500g除去空氣的水加入油中，攪拌時(攪拌所需的力0.3kw/m3)，把混合物冷卻至2℃以獲得白色漿液(流動性的結晶漿液為好)。所有上述操作在氮氣環境下完成。得到的漿液減壓過濾，溼晶體用冷的乙醇、冷水、冷的乙醇的次序衝洗(衝洗用的冷溶劑的溫度為2℃)，接下來，溼晶體減壓乾燥(20到40℃，1到30mmHg)，得到97g白色乾燥晶體(分離產率97mol％)。所得晶體的還原型輔酶Q10/氧化型輔酶Q10的重量比是99.4/0.6，還原型輔酶Q10的純度99.2％。
(例2)氧化型輔酶Q10(100g；純度99.4％)在25℃時溶於1000g庚烷中，攪拌時(攪拌所需的力0.3kw/m3)，把製備好的水溶液逐漸加入油狀物中，使還原反應在25℃和PH值4到6的條件下進行，所述水溶液是把還原劑100g連二亞硫酸鈉(純度至少75％)溶於1000ml水中製備而成。兩小時後，從反應液中除去水相，把庚烷相用1000g除去空氣的飽和鹽水衝洗六次。在庚烷相中加入1000g水，攪拌時(攪拌所需的力0.3kw/m3)，在30℃減壓除去庚烷以得到白色漿液。該漿液油有良好的流動性，易於從結晶容器上刷去。所有上述操作在氮氣環境下完成。得到的結晶漿液減壓過濾，溼晶體用冷的乙醇、冷水、冷的乙醇依次衝洗(衝洗用的冷溶劑的溫度為2℃)，接下來，溼晶體減壓乾燥(20到40℃，1到30mmHg)，得到97g白色乾燥晶體(分離產率97mol％)。所得晶體的還原型輔酶Q10/氧化型輔酶Q10的重量比是99.5/0.5，還原型輔酶Q10的純度99.2％。
(例3)在1000g乙醇中加入100g的氧化型輔酶Q10(純度99.4％)、60gL-抗壞血酸和30g碳酸氫鈉，該混合物在78℃條件下攪拌發生還原反應。3小時後，混合物冷卻至50℃，在保持該溫度的情況下，把1000g庚烷和1000g除去空氣的水加入其中。在混合物冷卻至25℃後除去水相，用1000g飽和鹽水進一步衝洗六次除去水相。在48℃除去庚烷溶液中的庚烷以獲得油性還原型輔酶Q10。48℃時在該油中加入1500g除去空氣的水並攪拌(攪拌所需的力0.3kw/m3)，把混合物冷卻至2℃以獲得白色漿液(該漿液的流動性和例1一樣良好)，所有上述操作在氮氣環境下完成。得到的結晶漿液減壓過濾，溼晶體用冷的乙醇、冷水、冷的乙醇依次衝洗(衝洗用的冷溶劑的溫度為2℃)，接下來，溼晶體減壓乾燥(20到40℃，1到30mmHg)，得到97g白色乾燥晶體(分離產率97mol％)。所得晶體的還原型輔酶Q10/氧化型輔酶Q10的重量比是99.4/0.6，還原型輔酶Q10的純度99.2％。
(對照例1)用除去空氣的飽和鹽水衝洗後得到還原型輔酶Q10的庚烷相，同例2。當攪拌(攪拌所需的力0.3kw/m3)庚烷相的同時，把混合物冷卻至2℃以得到白色漿液。該漿液的流動性不好，與例1相比，不易從結晶的容器中刷去。所有上述操作在氮氣環境下完成。得到的結晶漿液減壓過濾，溼晶體用冷的乙醇、冷水、冷的乙醇依次衝洗(衝洗用的冷溶劑的溫度為2℃)，接下來，溼晶體減壓乾燥(20到40℃，1到30mmHg)，得到93g白色乾燥晶體(分離產率93mol％)。所得晶體的還原型輔酶Q10/氧化型輔酶Q10的重量比是99.6/0.4，還原型輔酶Q10的純度99.3％。
(參考例1)在25℃將1g還原型輔酶Q10(還原型輔酶Q10/氧化型輔酶Q10的重量比是99.4/0.6)溶於20g如表1所示的各種溶劑中。在該環境下25℃攪拌24小時後測溶液中還原型輔酶Q10/氧化型輔酶Q10的重量比，結果顯示在表1中。
表1
R還原型輔酶Q10/氧化型輔酶Q10的重量比(參考例2)在35℃將1g還原型輔酶Q10(還原型輔酶Q10/氧化型輔酶Q10的重量比是99.4/0.6)溶於100g如表2所示的各種溶劑中。在該環境下35℃攪拌24小時後測溶液中還原型輔酶Q10/氧化型輔酶Q10的重量比，結果顯示在表2中。
表2
R還原型輔酶Q10/氧化型輔酶Q10的重量比工業實用性本發明由上述內容構成，它簡單易行、經濟有效，是適於工業化的好方法，可以簡單有效的獲得高質量還原型輔酶Q10。
權利要求
1.一種使還原型輔酶Q10結晶的方法，其中包括使還原型輔酶Q10在水溶液中結晶。
2.根據權利要求1的方法，其中包括用水置換含有還原型輔酶Q10的有機溶劑來使還原型輔酶Q10結晶。
3.權利要求1的方法，其中油性還原型輔酶Q10是在水溶液中結晶。
4.根據權利要求3的方法，其中包括冷卻油性還原型輔酶Q10和水的混合物進行結晶。
5.根據權利要求4的方法，其中包括在溫度不低於還原型輔酶Q10熔點時從由含有還原型輔酶的有機溶劑和水組成的混合溶劑或從由以還原型輔酶為主要成分的濃縮液組成的溶液中除去有機溶劑以獲得系統中的油性還原型輔酶Q10，並冷卻使油性還原型輔酶Q10結晶。
6.根據權利要求1至5中任一的方法，其中單獨或聯合使用了冷卻結晶。
7.根據權利要求1至6中任一的方法，其中結晶溫度是48℃或更低。
8.根據權利要求1至7中任一的方法，其中結晶過程在溶液強制流動的情況下進行，單位體積攪拌功率不低於0.01kw/m3。
9.根據權利要求1至8中任一的方法，其中結晶過程需要加入晶種。
10.根據權利要求1至9中任一的方法，其中結晶速率不高於單位時間結晶析出全部晶體的50％的結晶速率。
11.權利要求1至10中任一的方法，其中結晶在無氧環境下進行。
12.權利要求1至11中任一的方法，其中用於結晶的還原型輔酶Q10是通過還原氧化型輔酶Q10獲得的。
13.權利要求1至12中任一的方法，其中用於結晶的還原型輔酶Q10是使用連二亞硫酸鹽還原水溶液中的油性氧化型輔酶Q10得到的。
14.權利要求1至12中任一的方法，其中用於結晶的還原型輔酶Q10是使用醇和/或水溶性有機溶劑還原氧化型輔酶Q10來得到的。
15.權利要求1至14中任一的方法，其中在還原型輔酶Q10的結晶過程中，還原反應所用還原劑或由還原劑衍生的雜質被除去並留在母液中。
全文摘要
本發明涉及一種獲取還原型輔酶Q
文檔編號C07C41/40GK1551862SQ02817398
公開日2004年12月1日 申請日期2002年7月15日 優先權日2001年7月13日
發明者植田尚宏, 北村志郎, 上田恭義, 義, 郎 申請人:鍾淵化學工業株式會社