Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ БЕТУЛОНОВОЙ КИСЛОТЫ

Изобретение относится к лесохимической промышленности, а именно к химической переработке биомассы древесины березы и касается получения из наружного слоя коры березы (бересты) бетулоновой кислоты.

Бетулоновая кислота (3-оксолуп-20(29)-ен-28-овая кислота) - пентациклический тритерпеноид лупанового ряда - ценное биологически активное вещество - является промежуточным продуктом для получения бетулиновой кислоты, а также широкого ассортимента других биологически активных веществ [Г.А. Толстиков. Бетулин и его производные. Химия и биологическая активность // Химия в интересах устойчивого развития. 2005. Т. 13. С. 1-30].

Известен способ получения бетулоновой кислоты окислением бетулина хромовым ангидридом в уксусной кислоте [Ле Банг Шон, А.П. Каплун, А.А. Шпилевский и др. // Биоорганическая химия. 1998. Т. 24. №10. С. 787-793].

По данному способу к раствору бетулина в ледяной уксусной кислоте приливают раствор хромового ангидрида в 50% уксусной кислоте. Окисление проводят при температуре 15-20°C в течение 10 минут. По окончании реакции бетулоновую кислоту в виде эфирного раствора очищают от восстановленных соединений хрома, затем ее превращают в натриевую соль, которую отделяют от органических побочных продуктов реакции, экстрагируя их эфиром. Далее натриевую соль бетулоновой кислоты растворяют в метаноле и фильтруют через слой силикагеля, очищая от следов хрома. Далее очищенную натриевую соль бетулоновой кислоты превращают в бетулоновую кислоту, кристаллизуют из этанола. Т_пл.=245-248°C. Выход бетулоновой кислоты не указан.

В данном способе бетулоновую кислоту получают из бетулина, который предварительно необходимо выделить из бересты. Кроме того, к недостаткам следует отнести продолжительный и сложный процесс выделения и последующей очистки бетулоновой кислоты. Недостатком является и большой расход уксусной кислоты и диэтилового эфира, чистота же получаемого продукта невысокая. По литературным данным температура плавления бетулоновой кислоты - 261-264°C [S.C. Pakrashi, J. Bhattacharyya, Sipra Mookerjee, T.B. Samatan, H. Vorbrüggen // Photochemistry. V. 7. N 3. Р. 461].

К недостатком данного способа следует отнести получение бетулоновой кислоты из бетулина, процесс выделения которого из бересты довольно сложен и трудоемок, что существенно ограничивает наработку бетулоновой кислоты. Недостатком является и использование для выделения бетулоновой кислоты высокотоксичного метанола и использование в схеме ее очистки метода хроматографии, что увеличивает время проведения процесса в целом.

Известен способ получения бетулоновой кислоты окислением бетулина реактивом Джонса в ацетоне при 0°C и мольном соотношении бетулина и хромового ангидрида 1:3 в течение 7 часов [Петренко Н.И., Еланцева Н.В., Петухова В.З. и др. // Химия природных соединений, 2002, №4, с. 279-280]

Недостатком данного способа является получение бетулоновой кислоты из бетулина, а не из бересты. Кроме того, к недостаткам способа следует отнести длительность окисления и многостадийность процесса выделения и очистки бетулоновой кислоты.

Известен способ получения бетулоновой кислоты окислением бетулина реактивом Джонса в ацетоне при 0°C при мольном соотношении бетулина и хромового ангидрида 1:6-1:7 в течение 20-30 мин [RU 2333916, опубл. 20.09.2008].

Недостатком данного способа является получение бетулоновой кислоты из бетулина, а не из бересты. Кроме того, к недостаткам способа нужно отнести многостадийность процесса выделения и очистки бетулоновой кислоты.

Наиболее близким по сущности и достигаемому результату к предлагаемому способу является способ получения бетулоновой кислоты окислением экстракта, полученного из кусковой бересты при экстракции изопропанолом [О.Б. Флехтер, Л.Р. Нигматуллина, Л.А. Балтина и др. Получение бетулиновой кислоты из экстракта бетулина. Противовирусная и противоязвенная активность некоторых родственных терпеноидов // Химико-фармацевтический журнал. 2002. Т. 36. №9. с. 26-32]. К раствору 100 г экстракта бересты в 3 л ацетона при охлаждении (5-10°C) прибавляют 130 мл свежеприготовленного реактива Джонса. Смесь перемешивают 3 ч при 20-22°C. Растворитель упаривают в вакууме, остаток разбавляют 1 л воды, образовавшийся осадок отфильтровывают и сушат. Для очистки осадок растворяют в 300 мл бензола, фильтруют через слой оксида алюминия и обрабатывают 10% раствором гидроксида калия. Осадок калиевой соли бетулоновой кислоты отфильтровывают, промывают бензолом и сушат, затем растворяют в 300 мл метанола или этанола и раствор выливают в 1 л 15% раствора соляной кислоты. Выпавший осадок бетулоновой кислоты отфильтровывают, промывают водой и сушат. Выход бетулоновой кислоты 67%, чистота 95%, Т_пл. 246-248°C.

Основным недостатком данного способа является получение бетулоновой кислоты из экстракта, полученного из кусковой бересты при экстракции изопропанолом. Процесс достаточно продолжительный и требующий значительных материальных и энергетических затрат.

Задача изобретения - разработать способ получения бетулоновой кислоты непосредственно из бересты, повысить его экономическую эффективность за счет исключения стадии выделения бетулина из бересты.

Технический результат изобретения - расширен ассортимент исходного сырья для получения бетулоновой кислоты, упрощен способ, повышена его экономическая эффективность за счет исключения стадии выделения бетулина из бересты.

Технический результат достигается тем, что в способе получения бетулоновой кислоты путем окисления бетулинсодержащего сырья реактивом Джонса в ацетоне при температуре 20-22°C в течение 3 ч с последующим выделением целевого продукта, согласно изобретению, в качестве бетулинсодержащего сырья используют наружный слой коры березы (бересту).

Впервые бетулоновая кислота получена непосредственно из из наружного слоя коры березы (бересты), т.е. при получении бетулоновой кислоты исключена стадия выделения бетулина из бересты, которая требует дополнительного использования различных реагентов, достаточно энергозатратна и продолжительна.

Способ осуществляют следующим образом. Бересту, измельченную до частиц размером от 1 до 3 мм, влажностью менее 2% окисляют при интенсивном перемешивании в ацетоне свежеприготовленным реактивом Джонса при 20-22°C в течение 3 часов. Затем реакционную массу отфильтровывают от остатка бересты. Полученный фильтрат упаривают в вакууме, остаток разбавляют водой, образовавшийся осадок отделяют фильтрованием, промывают водой и сушат. Для очистки осадок растворяют в бензоле или эфире, добавляют активированный уголь, фильтруют через слой оксида алюминия толщиной 6-8 мм и обрабатывают 10% раствором гидроксида калия. Образовавшийся осадок фильтруют, затем промывают на фильтре бензолом или эфиром и сушат. Полученную калиевую соль бетулоновой кислоты растворяют в этаноле, добавляют 12-15% раствор соляной кислоты, выпавший осадок отфильтровывают, промывают водой и сушат. Структурная формула и состав бетулоновой кислоты подтверждены с использованием элементного анализа, ИК- и ЯМР- спектроскопии.

Пример. В четырехгорлую колбу объемом 2 л, снабженную мешалкой, термометром, обратным холодильником и капельной воронкой, загружают 50 г абсолютно сухой бересты, измельченной до частиц размером менее 3 мм, заливают 1 ацетона. При интенсивном перемешивании медленно прибавляют 25 мл свежеприготовленного реактива Джонса (который получают растворением 6,7 г хромового ангидрида в 5,8 мл концентрированной серной кислоты и последующим разбавлением смеси водой до объема 25 мл) и перемешивают 3 ч при температуре 20°C. Реакционную массу фильтруют, отделяя раствор от остатка бересты. Затем полученный фильтрат концентрируют в вакууме, отгоняя ацетон, остаток разбавляют 300 мл воды, образовавшийся осадок отфильтровывают, промывают на фильтре водой и сушат. Для очистки сухой осадок растворяют в 150 мл бензола или эфира, добавляют активированный уголь, фильтруют через слой 7 мм оксида алюминия и обрабатывают 10% раствором KOH до полного осаждения калиевой соли бетулоновой кислоты. Полученную калиевую соль бетулоновой кислоты отфильтровывают, промывают 30-40 мл бензола или эфира и сушат. Затем растворяют в 60 мл этилового спирта и выливают в 200 мл 10% соляной кислоты, выпавший осадок бетулоновой кислоты отфильтровывают, промывают водой и сушат. Выход 7,8 г (15,6% от веса абсолютно сухой бересты).

Предложен способ получения бетулоновой кислоты непосредственно из бересты, который является более эффективным и менее затратным за счет исключения стадии выделения бетулина из бересты.