第42卷第10期 2014年5月 广州化工 Vo1.42 No.10 Mav.2014 Guangzhou Chemical Industry 从红豆杉中提取紫杉醇的工艺研究 金洪顺,楼惠琴,蒋世春,白 骅 (浙江海正药业股份有限公司,浙江 台州 318000) 摘 要:紫杉醇(Taxo1)是从红豆杉树皮中分离得到的一种二精化合物,具有独特疗效的抗癌物,现已被多个国家批准应用 于临床治疗卵巢癌和乳腺癌等疾病。由于红豆杉中的紫杉醇含量非常低(仅为0.010%一0.013%),而且大量结构类似的紫杉烷类 物质存在,使得紫杉醇的分离纯化非常困难。本文通过对比5种不同提取方法(液液萃取、固相萃取、硅胶层析、氧化铝层析、 薄层层析),提出一种新的以氧化铝层析结合固相萃取工艺,具有紫杉醇高回收率的特点。 关键词:紫衫醇;红豆杉;提取;纯化;HPLC 中图分类号:TQ914.1 文献标志码:B 文章编号:1001—9677(2014)010—0088—04 Study of Technology of Isolated Paclitaxel from Taxus Chinensis JIN Hong—shun。LOU Hui—qin,JIANG Shi—chun,BAI Hua (Zhejiang Hisun Pharmaceutical Co.,Ltd.,Zhejiang Taizhou 3 1 8000,China) Abstract:The antineoplastic agent paclitaxel(Taxo1),a diterpene—derivative isolated from Taxus chinensis Bark, was used in the treatment of ovarian cancer and/or breast cancer in many countires.Because of the trace amount of paclitaxel(only 0.010%一0.013%)and a amount of similar structural taxanes in Taxus C.,paclitaxel was diiculft to obtain from Taxus C..A new high—paclitaxel—recovery process with A12 O3 chromatography—SPE process was presented by comparison of LLE,SPE,silica chromatography,A12 O3 chromatography,and TLC. Key words:paclitaxel;Taxus chinensis;extraction;purification;HPLC 紫杉醇(paclitaxel,商品名Taxo1)是当今重要的抗癌新 药。1963年,沃尔(M,E.Wel1)和瓦尼(M.C.Wani) 首次从红豆杉树皮和木材中分离得到含有紫杉醇的粗提物。早 分离的研究,虽已有不少文献报告 ,但提取的产品纯度有 局限。本文研究了运用高效提取分离技术获得紫杉醇的工艺。 在1971年,由美国的Wani等从红豆杉属植物短叶红豆杉 (Taxusbrevifolia)的树皮中发现并分离出的二萜类成分…,与 1材料与方法 1.1 实验仪器 DU一7紫外/可见分光光度计及FL一750HPLC仪, Beckman公司;XZ一6A旋转蒸发器,北京科龙仪器公司;常 压层析系统,Pharmacia公司;GFSJ一8A粉碎机,江苏瑰宝; 岛津LC一6A高效液相色谱仪,SPD一6AV紫外检测器,c— R3A数据处理机,CQ一500J超声波振荡器。 杜克大学姆克法尔(Mcphail)协作,用x射线确定了紫杉醇的 化学结构,化学式为C H O N。1979年美国Horwitz等发现 其具有良好的抗癌活性和独特的抑制微管解聚、稳定微管等效 果。可用于卵巢癌和乳腺癌及非小细胞肺癌(NSCLC)的一线和 二线治疗,以及头颈部癌、食管癌,精原细胞癌,复发非何杰 金氏淋巴瘤等治疗。由于它特异的临床抗癌疗效,1992年被美 国FDA批准为治疗晚期乳腺癌的特效药而上市。 然而,在实际药物生产中,紫杉醇的大规模制备仍存在许 多问题。首先,紫杉醇来源匮乏,其主要存在于红豆杉树皮和 针叶中。为了解决紫杉醇的有限药源,国内外学者围绕红豆杉 的栽培、紫杉醇的化学合成(包括半合成和全合成)、红豆杉 组织和细胞培养等诸多领域,进行了有益的探索,取得了一些 令人瞩目的进展。目前市场出售的紫杉醇都是从天然和栽培红 豆杉的树皮或枝叶中直接提取得到的。其次,由于天然植物中 紫杉醇含量极低,大约为0.010%一0.013%,而紫杉醇与其它 紫杉烷化合物在化学结构和极性等方面又极为相似,要将它们 1.2 实验材料 1.2.1材料 红豆杉枝叶,富阳红豆杉种植基地;紫杉醇(Taxo1)标准品 (纯度I>97%,规格:CP,批号:100382—201102),中国生物 药监所;紫杉醇对照品(纯度大于95%),自制。 1.2.2仪器 固相萃取柱(Cl 8填料,1O m),大连依利特公司;GF254 硅胶板,青岛海洋化工厂;粗孔硅胶(100—200目),青岛海洋 化工厂;层析氧化铝(200~300目),上海谊恒工贸有限公司; 毛细管等。 1.2.3试剂 乙腈(色谱纯),台州市大明医药化工有限公司;乙酸乙酯 完全分离困难很大,因此更有效地分离紫杉醇及其类似物,对 基础研究和实际应用有着极其重要的意义,有关紫杉醇的提取 作者简介:金洪顺(1976一),男,工程师,主要从事药物研究与应用。 通讯作者:蒋世春。 第42卷第10期 金洪顺,等:从红豆杉中提取紫杉醇的工艺研究 89 (试剂级),浙江建德建业有机化工有限公司;甲醇(分析纯), 台州市友邦化学有限公司;乙醇(试剂级),台州市友邦化学有 限公司;石油醚(试剂级),常州新区永联化工有限公司;三氯 甲烷(试剂级),临安青山化工试剂厂;二氯甲烷(试剂级),宁 波市乐嘉化工有限公司;乙酸铵缓冲液(试剂级),国药集团化 学试剂有限公司;纯化水,自制。 1.4.1.4氧化铝柱层析 CH OH、CHC1 用分子筛脱水,层析用氧化铝190 qC真空 干燥6 h后,用脱水CHC1 浸泡,超声波脱气5 rain,装成 15 mm x260 mm的层析柱。清洗柱后上样,用CHCI 洗去未被 吸附的杂质,再用1%(‘P)的CH OH、CHC1 淋洗,最后用5% 的CH OH溶液洗脱出紫杉醇,HPLC测定其纯度。柱层析过程 在常温常压下操作。 1.4.1.5制备薄层层析 用GF254硅胶自制100 mm×200 mm层析薄板,105℃活 化0.5 h,样品用CH OH溶解,配成10 mg/mL的溶液。毛细 1.3试液的制备 1.3.1标准品溶液制备 准确称取紫杉醇(faxo1)标准品(纯度≥97%)5.O0 mg, 加入5.O0 mL甲醇定容,配制成1.O0 mg/mL的标准溶液液, 管点样,成线状,每板点样量在2 mg左右。在对照板中点标准 用外标法定量计算紫杉醇的含量,贴好标识,贮藏于2—8 oC 冰箱内备用。HPLC检测图谱见图1。 1.3.2供试样品制备 采集新鲜的红豆杉枝叶,清水洗净,于65℃烘箱内干燥 至恒重,用粉碎机粉碎,过筛。准确称取过筛后的样品5 g,置 50 mL广口具塞三角瓶内。加入乙醇50 mL,超声萃取30 min,取 上清液,沉淀再加50 mL乙醇,超声萃取30 rain,合并两次上 清液,过滤除渣,滤液于30℃减压浓缩蒸干,得浸膏用50 mL 甲醇溶解。加入石油醚(体积比1:1),于60—90℃振荡 30 rain,脱脂。萃取余液用三氯甲烷(体积比2:1)振荡 30 rain,褪色。再将萃取余液减压浓缩蒸干(30℃),用12.5 mL 甲醇溶解于量瓶中,制备液经0.45 m过滤器过滤,得浸膏滤 液,HPLC外标法测定紫杉醇含量,均分5等份,作好标识, 备用。HPLC检测图谱见图2。 1.3.3对照品贮备液制备 精密称取紫杉醇对照品n 004 g,置20 mL容量瓶中,用甲醇 溶解并定容,摇匀标识待用。用外标法定量计算紫杉醇的含量。 1.4实验方法 1.4.1分离方法 1.4.1.1液一液萃取 取浸膏滤液,加CH2C12(浸膏/CH2C12的重量比为1:50), 充分溶解,再加入与CH:C1:等量的纯化水,充分混合后静置 分层,取有机相,弃水相。有机相再加纯化水萃取,重复三 次。将洗涤后的有机相减压浓缩蒸出CH:C1:,所得固相浓缩物 溶解于甲醇中,用HPLC作定性定量分析紫衫醇含量。 1.4.1.2固相萃取 固相萃取过程包括四步骤,即固定相活化、样品上柱、淋 洗、样品的洗脱。流速稳定控制在5—8 mL/min。 固定相活化:取乙酸乙酯10 mL加入柱中,抽空。依次加 入甲醇10 mL和0.01 mol/L(pH=5.0)的乙酸铵缓冲液10 mL (乙酸铵水溶液),将液面维持在胶层上1—2 mm。 上样及淋洗:将样品溶于80%一90%的甲醇乙酸铵溶液 中,取0.5 mL加入柱中,抽空。依次用0.01 mol/L的乙酸铵 溶液10 mL、50%的甲醇乙酸铵溶液淋洗,抽空。 紫杉醇的洗脱:在淋洗好的柱子中加入80%的甲醇乙酸铵 溶液10 mL,收集洗脱液,减压蒸干。从洗脱液蒸干所得的固 体物中取样,溶解于甲醇,作HPLC定性定量分析。 1.4.1.3硅胶柱层析 硅胶用CHC1 浸泡,超声波脱气5 rain,重力沉降法装柱 (15 mm X260 mm),用CHC1 充分洗出硅胶中的杂质至柱床透 明。样品溶解于CHC1 后上柱,再用CHC1 充分洗去未被吸附 的杂质,然后用3:97(v/V)的CH,OH:CHC1 进一步洗脱, 收集洗脱峰,HPLC测定紫杉醇的纯度。柱层析过程在常温常 压下操作。 品和样品,用氯仿一甲醇(95:5)展开,254 nm紫外光下确 定紫杉醇的R 值。切割并收集制备板上的紫杉醇带,用 CH OH洗脱下硅胶上吸附的紫杉醇,HPLC测定其纯度。 1.4.1.6超临界萃取法 超临界流体技术(SPF) 。。引入紫杉醇的提取纯化技术可以 减少含氯有机溶剂的使用,SPF最常用的溶剂是二氧化碳,它 本身无毒且易从提取物中分离,是一种环保、安全的新技术。 但由于SPF用于初提阶段成本过高,目前难以进行大规模实 践。 1.4.2紫杉醇的定量定性分析” 采用HPLC对紫杉醇作定性定量分析:4.6 lnm×250 mm 的C 柱,检测波长为227 nm,等梯度洗脱,流动相为甲醇一 乙腈一水(20:32:48),流速1.0 mL/min,以紫杉醇标准品 为对照,外标法作定量分析。 2 实验结果 2.1 各种实验方法优缺点分析 2.1.1液一液萃取 以1:1的二氯甲烷一水对浸膏液一液萃取,紫杉醇富集 到有机相。实验中发现,有机相与水相的分层速度慢,并有乳 化现象。液一液萃取的紫杉醇回收率为96.1%,紫杉醇含量从 0.63%提高到1.23%,液一液萃取的缺点在于产生的废水较 多。紫杉醇标准对照品的HPLC标准图谱见图1,样品处理前 HPLC图谱见图2,经液一液萃取后的HPLC图谱见图3。 300 250 200 l5O lO0 50 0 图1标准品对照图谱 Fig.1 Standard sample HPLC 4O 30 {20 lO 0 0 l0 20 30 40 50 min 图2浸膏原液HPLC图谱 Fig.2 Extract sample HPLC 广州化工 2014年5月 紫杉醇在氧化铝柱上的保留和分离与硅胶柱层析大致相 同。用最佳流动相和高活性(即含水量低)的吸附剂分离芳烃异 A = R 构体,氧化铝柱往往要比硅胶效果好得多。用5%的甲醇洗脱,II. 可将大部分紫杉醇洗出。实验表明,氧化铝还能使糖基化的紫 杉醇转化为紫杉醇,从而增加了紫杉醇的总量,使紫杉醇的回 一一 = J一 图3液一液萃取HPLC检测图谱 Fig.3 Liquid—liquid extraction HPLC 收率可达138.5%,纯化倍数达4O.5倍,大大提高红豆杉的资 _f2 呻 l} 源利用率。HPLC检测图谱见图6。 2.1.5制备薄层层析 舳 ¨¨¨_l一 硅胶薄层层析(TLC)原理与硅胶柱层析原理一致。TLC可 将样品分离出11条以上的色带,紫杉醇带在薄板的中部(R 芎N 二 2.1.2固相萃取 用50%的CH OH洗涤,紫杉醇不会被洗下,而浓度加大 0.5),呈现紫红色。应用TLC纯化紫杉醇,一步可将紫杉醇含 量从0.63%提高到13.9%,回收率为99.7%。HPLC检测图谱 到80%,即可将紫杉醇从萃取柱洗脱。样品经一步固相萃取, 紫杉醇浓度可提高8.9倍,回收率为100%。与液一液萃取相 比较,固相萃取的优点体现在快速、简单、便于自动化。同 时,固相萃取的分离效率明显高于液一液萃取。HPLC检测图 谱见图4。 3 2 2 量l l 图4固相萃取HPLC检测图谱 Fig.4 Solid phase extraction HPLC 2.1.3硅胶柱层析 紫杉醇在硅胶柱上的保留较强,用CHC1,淋洗时,紫杉醇 不被洗出。而用3%(‘P)的CH,一OH:CHC1,洗脱,可分离出 两个峰。HPLC分析表明,其中的第二个峰,即为紫杉醇。实 验中还发现,在层析流动相中添加0.05%水时,分离出的紫杉 醇纯度有所提高,分离速度也能显著加快。经硅胶柱层析,能 获得纯化22.3倍,纯度为14.05%的紫杉醇,回收率为 98.6%。HPLC检测图谱见图5。 鋈 图5硅胶层析HPLC检测图谱 Fig.5 Silica gel chromatography HPLC 2.1.4氧化铝柱层析 图6氧化铝层析HPLC检测图谱 Fig.6 Alumina chromatography HPLC 和分离后的薄层色谱图如图7。 善 0 lO 2O 30 40 50 图7薄层层析HPLC检测图谱(a)和分离后的薄层色谱图(b) Fig.7 Thin layer chromatography HPLC(a)and TLC after separation(b) 2.2 各实验方法处理结果的比较 各处理方法结果比较如表1。由表1中数据可知,以氧化 铝柱层析纯化紫杉醇的效率最高。氧化铝价格便宜,能充分利 用有限的红豆杉原料,是一可行的纯化紫杉醇方法。其次是硅 胶柱层析,浸泡好的硅胶半透明,在玻璃层析柱上能观察到层 析进展情况,操作很直观。TLC的优点是设备简单、有机溶剂 消耗很少。但TLC处理量较小,不适合产业化生产。固相萃取 的优点,简单、便于自动化、能显著减少溶剂的用量,降低生 产成本。 表1 各处理方法对紫杉醇纯化效果的比较 Table 1 Effect in paclitaxel purification by various methods 2.3紫杉醇初分离工艺的提出 HPLC分析表明,粗品经过氧化铝柱层析处理后,极性比 第42卷第1O期 金洪顺,等:从红豆杉中提取紫杉醇的工艺研究 9l 紫杉醇弱的物质基本被除去,而极性比紫杉醇稍强的杂质用正 相柱已很难分离。仅经一步正相柱层析,样品中的成分还较复 杂,若直接上HPLC制备柱,必将影响HPLC柱的使用寿命、 进料量等。因此,有必要对样品作进一步的处理。较理想的工 艺是氧化铝正相柱层析处理后采用一步反相层析,即采用一步 化生产。氧化铝柱层析处理红豆杉浸膏,紫杉醇的回收率约达 140%,这使有限的红豆杉资源能得以充分的利用。然后样品 再经一次C 固相萃取分离处理后,可直接上HPLC制备柱。此 分离工艺提取紫杉醇的纯化倍数为65.1,纯化倍数可达65。 参考文献 l 1】 WaniMC,et a1.J.Am.Chem.Soc.,1971,93:2325. f 2] CardelinalI JH.HPL Cseprationof Taxolandcephalomannine.JLiq C 固相萃取,以除去极性比紫杉醇稍强的杂质 。 根据以上分析,准确称取过筛后的样品各2 g,按“供试 样品制备”操作制备两份样品,样品先经“氧化铝柱层析”法 进行初步分离,然后再采用“固相萃取”法进行再次分离纯 化,紫杉醇的纯化倍数达65.1,紫杉醇回收率为135.8%,纯 度为41.01%。实验结果如表2。 表2工艺纯化紫杉醇结果 Table 2 Result of purification paclitaxel Chromatogr,1991,14(4):659. [3] 方唯硕.紫杉醇的化学研究[J].中国药学杂志,1994,29(5):259. [4] 佟晓杰,方唯硕,周金云,等.东北红豆杉枝叶化学成分的研究 [J].药学学报,1994,29(1):55. [5]愈培患,李幼萍,吴锦霞.紫杉醇的提取分离和检测方法的研究进 展[J].中国药学杂志,1996,31(7):390. [6]邱德有,李如玉,韩一凡.紫杉醇提取分离方法的研究进展[J].中 国药学杂志,1996,31(11):646. [7]甘烦远,郑光植,彭雨萍,等.紫杉醇提取分离方法的研究[J].色 谱.1996,14(4):306. [8] 张沿军,李铣,吴立军.东北紫杉茎皮化学成分的研究[J].中草药, 1996,27(4):200. [9]赵广河,张培正.紫杉醇提取纯化技术研究进展[J].食品与发酵 工业2008,34(5):138—142. 3 结论 [10]王正平.天然抗癌药物——紫杉醇[J].应用科技,2004,31(1): 56—57. 本研究工艺主要目的是简单、快速除去紫杉醇类似物及其 它生物碱,获得初步纯化的紫杉醇工艺。综上所述,过程采用 价格低廉的氧化铝为层析介质,省略了液一液萃取步骤,简化 了分离工艺,提高了分离效率,有利于工业放大,适用于产业 [11]徐礼桑,刘爱茹.红豆杉中紫杉醇的高效液相色谱法测定[J].药 学学报,1991,26(7):537—539. [12]张志强,王云山,田桂莲,等.固相萃取及反相层析分离提纯紫杉醇 [J].药物生物技术,2000,7(3):157—160. (上接第82页) [3] 李平,吴锦华,朱能武,等.Fenton法对老龄垃圾渗滤液难降解有机 毒物的削减[J].环境工程,2012,30(1):39—42. [4] 方芳,刘国强,郭劲松,等.垃圾渗滤液中溶解性有机质研究进展 [j].水处理技术,2009,4:4—8. [5] Pin—jing He,Jun—feng Xue,Li—ming Shao,et a1.Dissolved organic matter(DOM)in recycled leachate of bioreactor landfill[J]. Water Research,2006.4O:1465—1473. 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