專利名稱：從紫杉屬植物大量生產紫杉醇的方法
背景技術：
發(fā)明領域本發(fā)明涉及從紫杉屬植物大量生產紫杉醇的方法，特別是涉及一種以高純度和高收率大量生產紫杉醇的快速簡單的方法，包括用甲醇、二氯乙烷和己烷從紫杉屬植物溶劑萃取生物體(biomass)、吸附劑處理、在己烷中沉淀、分段沉淀和高色譜分離等步驟。
現(xiàn)有技術紫杉烷是含有紫杉烷骨架的二萜類化合物，例如，紫杉醇作為第一個鑒定具有紫杉烷環(huán)的化合物是從太平洋紫杉屬短葉紫杉(Taxus brevifolia)的樹皮中分離到的第一個已鑒定的帶有一個紫杉烷環(huán)的化合物，其對于白血病和癌癥有療效。最近已報道紫杉醇能分別治愈約30％的卵巢癌病人，50％的乳癌病人和20％的肺癌病人。紫杉烷化合物也包括漿果赤霉素III、10-脫乙酰漿果赤霉素III、10-脫乙酰紫杉醇、頭孢甘露醇(cephalomannine)和脫乙酰頭孢甘露醇(deacetylcephalomannine)，它們可用于紫杉醇的半合成中。
紫杉烷化合物用下列通式(I)和(II)來表示 其中，如果R1＝AC，該化合物為漿果赤霉素III；如果R1＝OH，該化合物為10-脫乙酰漿果赤霉素III。 其中，如果R2＝AC，R3＝C6H5，該化合物為紫杉醇；如果R2＝OH，R3＝CH3CH＝CH(CH3)，該化合物為10-脫乙酰紫杉醇；如果R2＝AC，R3＝CH3CH＝CH(CH3)，該化合物為頭孢甘露醇；以及如果R2＝OH，R3＝CH3CH＝CH(CH3)，該化合物為10-脫乙酰頭孢甘露醇。
另一方面，全合成、半合成以及萃取方法已用于制備紫杉醇。
然而全合成的方法在本領域中尚未實際應用，因為它需要昂貴的化學試劑而且產率不高，這從紫杉醇復雜的化學結構便可以想象到。
使用諸如10-脫乙酰漿果赤霉毒III前體的半合成方法已表現(xiàn)出某些缺點，因為它實際上需要復雜而繁多的從紫杉屬植物分離和提純紫杉醇前體并將紫杉醇前體轉化為紫杉醇的步驟，因而妨礙了該方法的普遍應用。
因此，用一種直接的方式從紫杉屬植物分離紫杉醇的萃取方法在本領域便具有優(yōu)點，因為它們具有經(jīng)濟上的優(yōu)勢，并且有許多的研究在現(xiàn)有技術中進行了描述。
WO94/12268描述了一種采用一種半透膜和反滲透裝置分離紫杉醇的方法。但是該方法表現(xiàn)出一系列問題，它實際上需要昂貴的半透膜和反滲透裝置，同時需要復雜的操作技術。
EP553780A提出了一種分離紫杉醇及其前體的方法，包括真空干燥紫杉屬植物的甲醇萃取物，用環(huán)己烷和二氯甲烷進行溶劑萃取以得到粗紫杉醇，接著進行硅膠柱HPLC分離等步驟。
WO92/18492描述了一種純化紫杉醇的方法，包括紫杉屬植物的甲醇萃取，用二氯甲烷或乙酸乙酯分步分餾得到粗用醇和正相液相色譜分離等步驟。
WO94/13827提出了一種純化紫杉醇的方法，包括用乙醇、甲醇和丙酮進行有機溶劑萃取、活性炭或木炭的吸附劑處理接著進行正相液相色譜分離等步驟。
JP6-157329A提出了一種獲得低純度粗紫杉醇的方法包括一系列用乙酸乙酯、乙醚、乙腈和丙酮的溶劑萃取步驟。
然而，所有現(xiàn)有的純化方法的主要目標是通過用溶劑萃取和色譜技術獲得低純度的粗紫杉醇，它們實際上提供的是紫杉醇類化合物例如萜類化合物、類酯、葉綠素和醇，伴隨有感興趣的紫杉醇。因此，既使使用許多色譜柱，在純化步驟中色譜上產生沉重的雜質負載，也沒有能得到高純度的紫杉醇。
此外，由于這樣得到的紫杉醇的純度不高，其在有機溶劑中的溶解度實際上很低，使得在色譜過程中的回收和產率不能控制，實際上需要附加結晶步驟才能得到高純度的結晶的紫杉醇。因此，現(xiàn)有的純化方法不能實際應用，需要發(fā)展一種以更簡單和經(jīng)濟的方式分離高純度紫杉醇和方法。
發(fā)明概述按照本發(fā)明，發(fā)明人開發(fā)了一種用一系列溶劑萃取、吸附劑處理、分步沉淀和高效液相色譜分離而從紫杉屬植物提純紫杉醇的方法。
因此，本的一個主要目的是提供一種從紫杉屬植物大量生產紫杉醇的快速簡單的方法，通過使用少量有機溶劑，不考慮生物體中的水含量，可以超過90％的收率得到純度超過99％的紫杉醇。發(fā)明的詳細描述本發(fā)明所提供的從紫杉屬植物大量生產紫杉醇的方法包括下列步驟(i)對紫杉屬植物的生物體進行有機溶劑萃取得到一種粗萃取物；(ii)將該粗萃取物用合成吸附劑處理并過濾得到濾液；(iii)向濾液中加入已烷以沉淀出粗紫杉醇；(iv)將粗紫杉醇在一種醇和水的混合物中進行分步沉淀，并干燥沉淀物以得到紫杉醇粉末；以及(v)將紫杉醇粉末進行高效液相色譜分離。
本發(fā)明中作為原料使用的生物體包括切碎或粉化的紫杉屬植物的葉或皮以及在紫杉屬植物的上或皮以及在紫杉屬植物的細胞組織培養(yǎng)中得到的細胞體的餅，此處的紫杉屬植物包括短葉紫杉，加拿大紫杉，東北紫杉，歐洲紫杉，Taxus globosa，佛羅里達紫杉，喜馬拉雅紫杉，Taxus media和中國紫杉，不考慮生物體中的水份。
本發(fā)明的的大量生產紫杉醇的方法根據(jù)下述純化步驟而進行詳細的描述。
步驟1有機溶劑萃取作為本發(fā)明的一種優(yōu)選的實施方案，溶劑萃取是使用甲醇和二氯甲烷按下述方法進行將紫杉屬植物的生物體加入到甲醇中，于室溫下攪拌20至60分鐘，優(yōu)選30至40分鐘，并過濾，得到甲醇萃取物，其中植物優(yōu)選的是以20-200％(W/V)，更優(yōu)選的是40-140％(W/V)，最優(yōu)選的是100％(W/V)的比例加入到甲醇中，并且該萃取重復至少3次，優(yōu)選4次。然后，將每次得到的甲醇萃取物集中并在20-40℃的溫度和1-30mmHg的減壓條件下濃縮，直至將甲醇萃取物的體積減少到原來體積的20-30％為止。在此過程中，應特別注意控制溫度在20-40℃范圍內，因為當溫度超過40℃時會加速紫杉醇和紫杉醇衍生物的差向立體異構作用。以10-50％，優(yōu)選20-30％的體積比向該濃縮的甲醇萃取物中加入二氯甲烷，在室溫下攪拌10-20分鐘，并且讓其靜置以得到一種粗萃取物。萃取至少重復2次，優(yōu)選3次，并將這樣得到的粗萃取物匯集，在20-40℃和1-30mmHg的減壓條件下干燥。
另一方面，溶劑萃取也可以用二氯甲烷/甲醇、甲醇和己烷按下述方法進行將紫杉屬植物的生物體加入到一種二氯甲烷/甲醇的混合物中，于室溫下攪拌20-60分鐘，優(yōu)選30-40分鐘，并過濾，得到一種二氯甲烷/甲醇萃取物。此時，二氯甲烷與甲醇優(yōu)選的是以7∶3到9∶1，更優(yōu)選的是以8∶2到9∶1，最優(yōu)選的是以9∶1的體積比混合，并且植物以10-100％(W/V)的比例加入到該混合物中。然后，以與上面的溶劑萃取中描述的類似的方法進行萃取和濃縮。將濃縮的萃取物以50-200％(W/V)，優(yōu)選70-150％(W/V)，更優(yōu)選90-110％(W/V)的比例溶解在甲醇中，得到甲醇萃取物。將甲醇萃取物以5-30％，優(yōu)選7-20％，更優(yōu)選8-15％的體積比加入到己烷中，在室溫下攪拌10-20分鐘并讓其靜置，接著移去己烷層得到一種粗萃取物。
步驟2吸附劑處理由于步驟1得到的干燥的粗萃取物中的雜質如焦油在后面的提純步驟中起妨礙作用，故加入合成吸附劑以除去這些雜質。將該粗萃取物以5-100％(W/V)，優(yōu)選10-50％(W/V)，更優(yōu)選15-25％(W/V)的比例溶解在二氯甲烷中，接著以10-200％(W/V)，優(yōu)選30-100％(W/V)，最優(yōu)選50％(W/V)的比例加入合成吸附劑，在30-40℃攪拌10-40分鐘，并用所說合成吸附劑過濾得到濾液。所用的合成吸附劑為活性白土，活性木炭和活性炭等，其中活性白土是最優(yōu)選的。將得到的濾液用適量的二氯甲烷洗滌數(shù)次，并將洗滌液與濾液合并。然后，將該合并的濾液在30-40℃和1-30mmHg的減壓條件下濃縮至等于吸附劑處理前的粗萃取物的150-200％。
步驟3在己烷中沉淀將步驟2得到的濾液加入到1500％體積，優(yōu)選700-1200％，最優(yōu)選1000％體積的己烷中得到沉淀物，并過濾得到紫杉醇含量大于23％的粗紫杉醇。
步驟4分步沉淀將前面步驟中得到的粗紫杉醇以1-10％(W/V)的比例溶解在一種乙醇與蒸餾水的混合物中，并讓其于-20-10℃的溫度下靜置1-3天，得到紫杉醇沉淀物。然后將所得到的沉淀物過濾，并在真空條件下于20-40℃干燥1-3小時，得到紫杉醇粉末。此時，甲醇與蒸餾水優(yōu)選的是以2∶1到1∶1的體積比混合。將該分步沉淀重復數(shù)次，優(yōu)選的是至少2次，得到純度大于85％的紫杉醇，這也保證了后面HPLC步驟中的高收率和高純度同時減輕了色譜柱載荷負擔。
步驟5高效液相色譜(HPLC)HPLC步驟由一個使用一種疏水性樹脂柱如ODS(十八烷基甲硅烷基化，C18)柱以除去非極性雜質的HPLC和一個使用一種硅膠柱以去除極性雜質的HPLC所組成。
在使用疏水性樹脂柱的HPLC中，溶解在有機溶劑中的紫杉醇粉末裝填在疏水性樹脂柱如ODS上并用甲醇和水的混合物洗脫。然后將洗脫物用紫外(LIV)檢測器通過測定在227nm處的吸收值進行分析，匯集含有紫杉醇的活性部分并在真空條件下干燥以用于后面的硅膠HPLC。此時，紫杉醇粉未是以0.5-10％(W/V)，優(yōu)選1-2％(W/V)的比例溶解在二甲亞砜(DMSO)或者甲醇中，甲醇和水是以1∶0.3到1∶0.8，優(yōu)選1∶0.4到1∶0.7，更優(yōu)選1∶0 5到1∶0.6的體積比混合。樣品是以3-5cm/min的速度和以50-150mg/ml(在甲醇中)的濃度注射進HPLC中。
在使用硅膠柱的HPLC中，將含有經(jīng)前面的HPLC的處理而得到的餾分的紫杉醇注射到硅膠柱中，并用二氯甲烷和甲醇的混合物洗脫。然后將洗脫物用紫外檢測器通過測定在227nm處的吸收值進行分析，匯集活性部分并在真空條件下干燥，得到結晶紫杉醇。此時，樣品是以50-150mg/ml(在CH2Cl2中)的濃度注射到HPLC中，并用以95∶5到99∶1，優(yōu)選98∶2到99∶1，最優(yōu)選99∶1的體積比混合的二氯甲烷和甲醇的混合物進行洗脫。HPLC步驟最后得到的紫杉醇晶體的純度大于99％，收率大于90％。紫杉醇的定量分析根據(jù)本發(fā)明的方法從紫杉屬植物提純的紫杉醇用高效液相色譜在表1所列的特定條件下進行定量分析。
表1 紫杉醇定量分析的條件
下面的實施例將對本發(fā)明做進行進一步描述，但并不限制本發(fā)明的范圍。實施例1 從紫杉屬植物的細胞組織培養(yǎng)物提純紫杉醇(I)向8kg從紫杉屬植物的細胞組織培養(yǎng)獲得的物質中加入8升95％(W/V)的甲醇，在室溫下攪拌30分鐘，過濾得到甲醇萃取物。該萃取步驟重復3次，將每次所得甲醇萃取物匯集，并在35℃和30mmHg的減壓條件下濃縮，得到4升甲醇萃取濃縮物。在該甲醇萃取物中紫杉醇的純度為0.24％，收率為100％。向該濃縮的甲醇萃取物中加入1.5升二氯甲烷，室溫下攪拌15分鐘，并讓其靜置，得到二氯甲烷萃取物，該萃取步驟重復3次。所得粗萃取的紫杉醇純度為2.4％，收率為100％。
將該粗萃取物在35℃的溫度和30mmHg的壓力下干燥，將15克該萃取物溶解在56ml的二氯甲烷中。然后向所得溶液中加入35克活性白土合成吸附劑，在40℃下攪拌20分鐘，過濾得到濾液。將所得濾液用285ml二氯甲烷洗滌3次，將洗滌液與濾液合并。然后將得到合并的濾液在35℃和20mmHg的壓力下濃縮得到100ml濃縮液。該萃取物的純度為3.1％，收率為97％。將100ml二氯甲烷萃取物加入到1升己烷中得到沉淀，過濾后得到純度為23％的粗紫杉醇(收率95％)。
將1克所得粗紫杉醇溶解在28.27ml甲醇中，向所得溶液中加入17.25ml蒸餾水并讓其在4℃靜置2天，得到結晶紫杉醇。然后將所得溶液用0.4μm過濾器過濾并在真空條件下于35℃干燥2小時，得到299mg純度為70％的紫杉醇粉末(收率91％)。
將299mg紫杉醇粉末溶解在3ml甲醇中并注射到一個ODS C18柱(φ50×500mm)中，并在表2所列條件下用65∶35(V/V)的甲醇/水混合物洗脫。然后將洗脫物用紫外檢測器通過測定227nm波長處的吸收值進行分析，并收集停留時間(Rt)為40-70min的活惦部分。紫杉醇的純度為90％，收率為90％。將含有各餾份的紫杉醇在35℃和10mmHg的減壓條件下干燥。將209.3mg的樣品溶解在2ml二氯甲烷中并注射到一個硅膠柱中，用100∶1.2(V/V)的二氯甲烷/甲醇混合物在表3所列條件下進行洗脫。然后將洗脫物用UV檢則器分析并收集含有紫杉醇的活性部分，用旋轉蒸發(fā)器干燥，并經(jīng)真空干燥得到170.5mg結晶紫杉醇(純度99.5％)。表2 采用ODS柱的HPLC條件
表3 采用硅膠柱的HPLC條件
實施例2 從紫杉屬植物的細胞組織培養(yǎng)物提純紫杉醇(II)與實施例1中的從紫杉屬植物的細胞組織培養(yǎng)物提純紫杉醇類似，所不同的是溶劑萃取采用二氯甲烷/甲醇、甲醇和己烷向10kg紫杉屬植物的生物體中加入45升二氯甲烷/甲醇(9∶1，V/V)混合物，在室溫下攪拌20至60分鐘，優(yōu)選30至40分鐘，過濾，得到二氯甲烷/甲醇萃取物。然后按照與實施例1中溶劑萃取的類似方法進行萃取和濃縮。將100克濃縮的萃取物溶解在100ml甲醇中得到甲醇萃取物。該甲醇萃取物中紫杉醇的純度為0.59％，收率為95％。將100ml該甲醇萃取物加入到1升己烷中，室溫下攪拌15分鐘，并讓其靜置，接著重復3次移去己烷，得到粗萃取物。在該粗萃取物中紫杉醇的純度為2.8％，收率為100％。
最后得到的紫杉醇的HPLC分析表明純度99.5％，收率為90％。實施例3 從紫杉屬植物的葉或皮提純紫杉醇(I)按照與實施例1的類似方法提純紫杉醇晶體，所不同的是采用切碎和粉化的紫杉屬植物的葉或皮作為原料。最后得到的紫杉醇的HPLC分析表明純度為99.6％，收率為96％。實施例4 從紫杉屬植物的葉或皮提純紫杉醇(II)按照與實施例2的類似方法提純紫杉醇晶體，所不同的是采用切碎和粉化的紫杉屬植物的葉或皮作為原料。最后得到的紫杉醇的HPLC分析表明純度為99.6％，收率為90.5％。實施例5-6按照與實施例1和3的類似方法提純紫杉醇晶體，所不同的是在甲醇萃取步驟中使用32升甲醇并將攪拌時間延長至40分鐘。HPLC分析表明純度為99.6％。實施例7-8按照與實施例1和3的類似方法提純紫杉醇晶體，所不同的是在甲醇/二氯甲烷萃取步驟中使用4升二氯甲烷并將攪拌時間延長至20分鐘。HPLC分析表明純度分別為99.5％和96％。實施例9-10按照與實施例1和3類似的方法提純紫杉醇晶體，所不同的是在HPLC步驟中是用甲醇代替二氯甲烷作為溶解樣品的溶劑。HPLC分析表明純度分別為99％和97％，收率分別為91％和92％。對比例用與實施例1的類似方法得到紫杉醇粉末，所不同的是省去活性白土處理和分步沉淀的步驟。HPLC分析表明純度為大約40％。
上面的實施例清楚地描述和證明，本發(fā)明所提供的從紫杉屬植物大批量生產紫杉醇的方法通過采用一系列溶劑萃取、吸附劑處理、分步沉淀和高效液相色譜分離等步驟，可以得到大于99％的高純度和大于90％的高收率。
權利要求
1.一種從紫杉屬植物大量生產高純度紫杉醇的方法，包括下列步驟(i)對紫杉屬植物的生物體進行有機溶劑萃取得到一種粗萃取物；(ii)將該萃取物用合成吸附劑處理并過濾得到濾液；(iii)向濾液中加入已烷以沉淀出粗紫杉醇；(iv)將粗紫杉醇在一種醇和水的混合物中進行分步沉淀，并干燥沉淀物以得到紫杉醇粉末；以及(v)將紫杉醇粉末進行高效液相色譜分離。
2.按照權利要求1的方法，其中從紫杉屬植物得到的生物體是切碎和粉化的葉或皮，或者是在紫杉屬植物的細胞組織培養(yǎng)中得到的細胞體的餅。
3.按照權利要求1的方法，其中的紫杉屬植物選自由短葉紫杉，加拿大紫杉，東北紫杉，歐洲紫杉，Taxus globosa，佛羅里達紫杉，喜馬拉雅紫杉，Taxus media和中國紫杉組成的一組。
4.權利要求1的方法，其中的溶劑萃取步驟以下述方式進行，以20-200％(w/v)的比例將紫杉屬植物的生物體加入到甲醇中，在室溫下攪拌并過濾得到甲醇萃取物；以及，以10-50％的體積比向該甲醇萃取物中加入二氯甲烷，攪拌并讓其靜置得到一種粗萃取物。
5.按照權利要求1的方法，其中溶劑萃取按下列方式進行以10-100％(w/v)的比例將紫杉屬植物的生物體加入到一種二氯甲烷/甲醇的混合物中，在室溫下攪拌并過濾得到一種二氯甲烷/甲醇萃取物；將所說萃取物以50-200％(w/v)的比例溶解在甲醇中得到一種甲醇萃取物；以及，將該萃取物以5-30％的體積比加入到已烷中，攪拌和靜置，通過移去已烷層得到一種粗萃取物。
6.按照權利要求5的方法，其中二氯甲烷與甲醇以7∶3到9∶1的體積比混合。
7.按照權利要求1的方法，其中的合成吸附劑處理通過以1 0-200％(w/v)的比例將合成吸附劑加入到粗萃取物中并攪拌和過濾得到濾液而進行。
8.按照權利要求1的方法，其中合成吸附劑選自由活性白土、活性木炭和活性炭所的組中。
9.按照權利要求1的方法，其中粗紫杉醇的沉淀通過將二氯甲烷濾液加入500-1500％體積的已烷中而進行。
10.按照權利要求1的方法，其中的分步沉淀通過將粗紫杉醇以1-10％(w/v)的比例溶解在甲醇和水的物中并在-20-10℃下靜置1-3天而進行。
11.按照權利要求10的方法，其中的甲醇和水以2∶1到1∶1的體積比混合。
12.按照權利要求1的方法，其中的HPLC由一個采用一種疏水性樹脂柱的HPLC和一個采用一種硅膠柱的HPLC而組成。
13.按照權利要求12的方法，其中HPLC分離采用一種疏水性樹脂柱的HPLC通過將以0.5-10％(w/v)的比例溶解在有機溶劑中的紫杉醇粉末注射到ODS(十八烷基甲基硅烷化，C18)柱中而進行。
14.按照權利要求13的方法，其中的有機溶劑為二氯甲烷或甲醇。
15.按照權利要求13的方法，其中用一種以1∶0.3到1∶0.8的體積比混合的甲醇和水的混合物進行洗脫。
16.按照權利要求12的方法，其中在采用一種硅膠柱的HPLC的洗脫用一種以95∶5到99∶1的體積比混合的二氯甲烷與甲醇的混合物進行。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種從紫杉屬植物的細胞培養(yǎng)物高純度高收率地大量生產紫杉醇的方法。本發(fā)明的從紫杉植物大量生產紫杉醇的方法包括的步驟有(i)對紫杉屬植物的生物體進行有機溶劑萃取得到一種粗萃取物；(ii)將該粗萃取物用合成吸附劑處理并過濾得到濾液；(iii)向濾液中加入己烷以沉淀出粗紫杉醇；(iv)將粗紫杉醇在一種醇和水的混合物中進行分步沉淀，并干燥沉淀物以得到紫杉醇粉末；以及(v)將紫杉醇粉末進行高效液相色譜分離。按照本發(fā)明的方法，可以簡單地從紫杉屬植物得到純度大于99％的紫杉醇并且收率高于90％。
文檔編號C12P15/00GK1152339SQ96190420
公開日1997年6月18日 申請日期1996年4月27日 優(yōu)先權日1995年4月29日
發(fā)明者洪承緒, 宋鳳圭, 金鎮(zhèn)鉉, 林昌培, 李賢秀, 金光旭, 姜寅善, 樸興福 申請人:(株)三養(yǎng)吉尼克斯