高含量3-乙酰基-11-羰基-β-乳香酸的制备方法与流程

本发明涉及一种乳香酸类化合物的制备方法，具体涉及一种高含量3-乙酰基-11-羰基-β-乳香酸的制备方法。

背景技术：

1、乳香为橄榄科植物乳香树（boswellia carterii birdw）及其同属植物树皮渗出的树脂，具有活血定痛、消肿生肌等功效，在传统医药中应用历史悠久。乳香的化学成分复杂，按骨架碳数及环系结构划分，主要包含大环二萜类、四环三萜类、五环三萜类等三萜类成分。其中，五环三萜类成分中的乳香酸类三萜是其特征性活性成分，主要包括α-乳香酸、β-乳香酸、乙酰-α-乳香酸、乙酰-β-乳香酸、11-羰基-β-乳香酸（11-keto-β-boswellicacid，kba）和3-乙酰基-11-羰基-β-乳香酸（3-acetyl-11-keto-β-boswellic acid，akba）六种，上述六种乳香酸类化合物的总和即为总乳香酸。

2、研究表明，上述六种乳香酸中，akba的生物活性最强。akba通过抑制5-脂氧合酶活性、阻断白三烯生物合成而发挥抗炎作用，其作用机制独特，以钙依赖性可逆方式结合，作为非氧化还原型非竞争性抑制剂发挥作用。此外，akba还具有抗肿瘤、抗哮喘及治疗溃疡性结肠炎等多种药理活性，在药品、保健品及功能食品领域具有广阔的应用前景。

3、然而，在上述六种乳香酸类化合物中，akba的本底含量极低。现有研究表明，在乳香提取物中，akba的质量浓度通常仅为1%~10%；即便是总乳香酸含量较高的乳香提取物，其中akba的占比也远低于其他乳香酸类成分。低含量严重制约了akba的高效利用及其在医药领域的深入开发。因此，如何从乳香提取物出发制备高含量的akba，已成为本领域亟待解决的技术问题之一。

4、目前已有从乳香中制备akba的技术报道。例如，中国专利cn101775058a公开了一种从乳香中提取的11-羰基-β-乙酰乳香酸及其衍生物的药物制剂的制备和应用。其采用乙醇回流提取、碱溶酸沉结合有机溶剂萃取的技术路线。然而，现有提取方法普遍使用碱性溶剂，而akba在碱性条件下不稳定，易发生降解，导致目标成分流失，产物中akba的含量和收率均较低。部分方法虽采用柱层析等分离技术可获得较高纯度的akba，但存在工艺复杂、溶剂消耗大、生产成本高、难以实现工业化生产等不足。

5、为解决天然乳香提取物中akba含量偏低的问题，研究者尝试通过化学转化途径将其他低活性的乳香酸转化为akba。例如，美国专利us20030199581a1公开了通过全乙酰化及氧化处理提高akba比例的方法。美国专利us8524769b2进一步描述了一种从乳香酸混合物中制备富含akba的混合物的方法，通过先乙酰化后氧化反应将其他乳香酸转化为akba，再结合色谱分离进行纯化。然而，该先乙酰化后氧化路线存在根本性缺陷：在后续氧化反应中，3-位乙酰基在强氧化条件下易发生水解脱落，导致目标产物akba选择性降低；同时该方法采用三氧化铬（cro3）等重金属氧化剂，引入铬残留安全隐患，且反应选择性差、副反应多，还需依赖硅胶柱层析色谱进行纯化，操作繁琐，有机溶剂用量大，工业化生产成本较高，且反应过程中可能引入新的杂质，影响产品安全性。

6、综上所述，开发一种工艺简单、成本可控、适宜工业化生产的高含量akba制备方法，对于满足市场对高含量akba产品的需求、推动其在医药及健康产品领域的应用具有重要的现实意义。

技术实现思路

1、本发明的目的是解决现有akba的制备方法存在的akba收率较低、纯度不足，或是步骤繁琐、成本高的技术问题，而提供一种高含量3-乙酰基-11-羰基-β-乳香酸的制备方法。

2、本发明的构思为：以乳香提取物为起始原料，采用四水合乙酸锰/过氧化叔丁醇催化氧化体系，通过先氧化后乙酰化的半合成策略，将乳香酸提取物中的β-乳香酸类成分高效转化为3-乙酰基-11-羰基-β-乳香酸，再经脱色和重结晶纯化，最终获得高含量的3-乙酰基-11-羰基-β-乳香酸产品。

3、为实现上述发明目的、完成上述发明构思，本发明所提供的技术解决方案为：

4、一种高含量3-乙酰基-11-羰基-β-乳香酸的制备方法，其特殊之处在于：

5、步骤s1、取质量为m0的乳香提取物，将其加入丙酮中，搅拌溶解，得到乳香提取物丙酮溶液；向乳香提取物丙酮溶液中加入2%m0~5%m0的四水合乙酸锰和5%m0~10%m0的无水醋酸钠，然后降温至0℃~5℃，得到催化剂-乳香提取物混合溶液；保持温度为0℃~5℃，并在搅拌条件下，向催化剂-乳香提取物混合溶液中滴加0.8m0~1.2m0的过氧化叔丁醇，滴加完毕后在30℃~50℃下进行24h~48h的氧化反应，经液相色谱检测氧化完全后，得到氧化反应液；向氧化反应液中加入1.0m0~1.3m0的10%亚硫酸钠溶液淬灭剩余的过氧化叔丁醇，得到淬灭后反应液；向淬灭后反应液中加入二氯甲烷进行萃取和分液，收集含有11-羰基-β-乳香酸的二氯甲烷相；

6、步骤s2、向含有11-羰基-β-乳香酸的二氯甲烷相中加入吡啶和4-二甲氨基吡啶，控制温度在15℃~30℃，在搅拌条件下滴加乙酸酐，滴加完毕后继续反应2h~4h，液相检测，乙酰化完全，得到乙酰化反应液；向乙酰化反应液中加水淬灭剩余的乙酸酐，分液，收集含有3-乙酰基-11-羰基-β-乳香酸的二氯甲烷相；将含有3-乙酰基-11-羰基-β-乳香酸的二氯甲烷相减压浓缩，回收二氯甲烷，得到3-乙酰基-11-羰基-β-乳香酸粗品，记其质量为m1；

7、步骤s3、向步骤s2得到的3-乙酰基-11-羰基-β-乳香酸粗品中加入甲醇，加热溶解，得到3-乙酰基-11-羰基-β-乳香酸粗品甲醇溶液；向3-乙酰基-11-羰基-β-乳香酸粗品甲醇溶液中加入5%m1的活性炭进行脱色处理，然后过滤，得到脱色滤液；向脱色滤液中加入水，加热回流使溶液均一，得到均一溶液；将均一溶液降温至0℃~5℃，静置结晶，过滤，收集晶体并干燥，得到高含量3-乙酰基-11-羰基-β-乳香酸产品。

8、进一步地，步骤s1中，所述丙酮的用量为3m0~6m0，所述二氯甲烷的用量为5m0~8m0；

9、步骤s2中，所述吡啶的用量为0.5m0，所述4-二甲氨基吡啶的用量为5%m0，所述乙酸酐的用量为0.5m0~0.8m0；

10、步骤s3中，所述甲醇的用量为2m1~3m1，所述活性炭的加入量为5%m1，所述水的加入量为5m1~8m1。

11、进一步地，步骤s1中，所述乳香提取物中总乳香酸的质量分数不低于60%；所述过氧化叔丁醇的质量分数为70%。

12、进一步地，步骤s1中，还包括用酸调节所述淬灭后反应液的ph至2~3。

13、进一步地，步骤s1中，所述加入二氯甲烷进行萃取和分液的次数为两次。

14、进一步地，步骤s3中，所述将均一溶液降温至0℃~5℃的降温速率为5~10℃/h。

15、进一步地，步骤s3中，所述将均一溶液降温至0℃~5℃采用分段降温结晶的方式，具体为：先以10℃/h的降温速率从均一溶液的初始温度降至20℃，保温1h；再以5℃/h的降温速率从20℃降至0℃。

16、进一步地，步骤s3中，所述干燥为真空干燥。

17、进一步地，步骤s3中，所述真空干燥的温度为50℃。

18、进一步地，步骤s1中，所述过氧化叔丁醇的滴加总时长不低于3h；

19、步骤s2中，所述乙酸酐的滴加总时长为1h~1.5h。

20、与现有技术相比，本发明具有的有益技术效果如下：

21、1、本发明提供的高含量3-乙酰基-11-羰基-β-乳香酸的制备方法，以乳香提取物为起始原料，通过氧化反应、乙酰化反应及重结晶纯化三步法工艺，实现了从低含量乳香提取物到高含量akba的有效转化，操作步骤简洁，无需复杂的柱层析分离，显著降低了工艺复杂度和生产成本，适宜工业化大规模生产。

22、2、本发明提供的高含量3-乙酰基-11-羰基-β-乳香酸的制备方法，步骤s1中采用四水合乙酸锰和过氧化叔丁醇催化氧化体系，替代了传统工艺中普遍使用的三氧化铬等重金属氧化剂，从根本上避免了产品中重金属残留的风险，使得制备的akba产品能够满足药品、保健品及高端化妆品原料的严格要求（如对比例1所示，传统cro3氧化路线产品中铬残留检出约15ppm，而本发明产品未检出）。同时，该催化氧化体系反应条件温和，环境友好，不使用剧毒试剂。

23、3、本发明提供的高含量3-乙酰基-11-羰基-β-乳香酸的制备方法，采用先氧化后乙酰化的半合成策略，步骤s1先将乳香提取物中的β-乳香酸类成分高效氧化为11-羰基-β-乳香酸，步骤s2再进行乙酰化反应，有效避免了先乙酰化后氧化路线中乙酰基在强氧化条件下易脱落的问题（如对比例1所示，美国专利us8524769b2先乙酰化后氧化路线综合收率仅为约21%，而本发明可达52%），显著提高了目标产物akba的收率和反应选择性；在优选条件下，akba的纯度可达99%以上。

24、4、本发明提供的高含量3-乙酰基-11-羰基-β-乳香酸的制备方法，步骤s2中采用吡啶作为缚酸剂、4-二甲氨基吡啶（4-dimethylaminopyridine，简称dmap）作为酰化催化剂，能够温和高效地完成11-羰基-β-乳香酸的乙酰化反应，反应条件温和（15℃~30℃），反应时间短（2h~4h），有效避免了高温长时间反应可能引入的杂质，为后续纯化步骤获得高纯度产品提供了保障。

25、5、本发明提供的高含量3-乙酰基-11-羰基-β-乳香酸的制备方法，步骤s3采用活性炭脱色与重结晶纯化的组合工艺，通过对析晶条件（降温速率、结晶温度、溶剂比例）的控制，能够高效去除工艺过程中引入的色素及杂质，获得含量大于或等于85%的高品质akba产品。特别是，如对比例2所示，采用分段降温结晶工艺（先10℃/h降至20℃保温1h，再5℃/h降至0℃）相比快速降温可获得更高的纯度和含量，表明本发明特定的结晶条件控制对产品品质具有实质性的提升作用。

26、6、本发明提供的高含量3-乙酰基-11-羰基-β-乳香酸的制备方法，所用试剂均为常规化工原料，来源广泛，成本较低；所使用的丙酮、二氯甲烷和甲醇等有机溶剂均可回收利用，降低了生产成本和环保压力（如对比例1所示，传统柱层析路线有机溶剂消耗约15l/批次，而本发明仅约1l/批次）；且该方法对原料乳香提取物中总乳香酸含量的波动具有良好的耐受性（总乳香酸含量不低于60%即可），适用于不同品质的原料来源，具有良好的工业化应用前景。

27、7、本发明提供的高含量3-乙酰基-11-羰基-β-乳香酸的制备方法，步骤s1中在淬灭剩余的过氧化叔丁醇之后，进一步采用酸调节反应体系的ph至2~3，能够有效提高后续二氯甲烷萃取过程中11-羰基-β-乳香酸的分配系数，使目标产物更充分地转移至有机相，减少了产物在水相中的流失，从而提高了总收率。

28、8、本发明提供的高含量3-乙酰基-11-羰基-β-乳香酸的制备方法，步骤s1中采用二氯甲烷进行两次萃取，确保了水相中残留的11-羰基-β-乳香酸被充分提取，与单次萃取相比，显著提高了目标产物的回收率，同时避免了因萃取不彻底导致的产物损失，保证了工艺的稳定性和经济性。

29、9、本发明提供的高含量3-乙酰基-11-羰基-β-乳香酸的制备方法，步骤s3中采用真空干燥方式对结晶产物进行干燥，能够在较低温度（50℃）下有效去除残留溶剂，避免了高温干燥可能引起的akba热分解或氧化变质，保证了产品的高纯度和质量稳定性。

30、10、本发明提供的高含量3-乙酰基-11-羰基-β-乳香酸的制备方法，步骤s1中控制过氧化叔丁醇的滴加总时长不低于3小时，步骤s2中控制乙酸酐的滴加总时长为1~1.5小时，通过对滴加速度的精确控制，有效避免了因局部过热或反应剧烈而导致的副反应，保障了氧化反应和乙酰化反应的选择性和安全性。