从白桦树皮中提取桦木醇的工艺研Word文件下载.docx

1、从生产成本上计算,应用甲醇更有优势;提取最优的固液比是1：2；最优的结晶试剂是甲醇:异丙醇配比为3：的溶剂;最佳提取时间是6小时。应用1H-NM、以及HPLC对得到的桦木醇进行了表征,确定其纯度可以达到9.，熔点为: 5625。关键词：天然产物； 白桦树皮; 桦木醇; 重结晶； 提纯ASTAT Betin and bulin acid,tritepens on i many lan spees, have tractedtenion ecntlydue to thr iportanphyioogical ndphrmological pertis, uchas n-IV d ant- cace

2、rtivitie. Inthipr, te technoloica codion foraction fetulin frote outer bar ofwhe bichere nestiatd. Te suitale extraction odtins were dtermied a follows:abslue etanol as use a xtraion solvn, l to liquid was0g/350ml，extactio ie 6 hOtained light-yellow crude extaetulin th ig purtyw a oaind b rryallzati

3、o. he yield of Betul were ivestigtd， the uabe amout obar were 60 g ad the yield rached 19.8. The mein poin of tulinwas 257-258.9.1H-MR wa usedentified hesrutur btuinywods: ntural rodct; bic bark; etin; crystallization; prification目 录1.1白桦树的简介11.2. 桦木醇的结构特点及物理性质31.2. 桦木醇的提取方式简介31 桦木醇的纯化 1.31桦木醇纯化的简介2

4、 实验部分1实验材料与仪器 92.11实验材料 92.2 实验部分102.1 桦木醇的提取 10.2桦木醇的纯化122.3 样品检测 1.3 实验结果与讨论 132.32 桦木醇的纯化的讨论 172. 桦木醇的检测结果 193 结果与讨论 20发展与展望24参考文献 25 前言 近几十年来肿瘤的诊断与临床治疗有了明显的提高,但是与此同时生态环境与大气环境的恶化,居民饮食结构不合理,饮用水及农副产品的污染，在世界范围内肿瘤的发病率与死亡率仍然每年在升高。据推测,到020年全球肿瘤发病人数将增加到00万人数，死亡人数20万1,2，所以肿瘤的治疗对人类的健康生活致关重要。但是常规的治疗方法，即手术,

5、放疗，化疗对晚期的肿瘤仍然束手无策。所以开发一种新型的治疗肿瘤药物,是医学界也是全人类迫切需要解决的一个难题。最新研究表明桦木醇的衍生物木醇丁二酸酯，桦木醇戊二酸酯,桦木醇顺丁烯二酸酯，桦木醇丁二酸甘氨酸甲酯4，以及用桦木醇氧化得到的桦木酸都对肿瘤的治疗有一定的作用。 桦木醇是在白桦树皮中提取出来的一种天然产物,其在天然产物中的分类中属于三环五贴类化合物5；五环三萜类化合物在车前草，甘草，柴胡,枇杷叶，木通等植物中的存在。萜类化合物是一种广泛存在自然界的天然产物，凡由甲戍二羟酸衍生且分子式符合CH通式的衍生物统称为萜类化合物。桦木醇在研究中已经发现具有多种药理学性质,故可用它做化学药物的前体化

6、合物;更早期的研究表明桦木酸是一种治疗细胞病变肿瘤的一种有效药物；近期研究报道表明了桦木醇也具有对细胞病变产生抑制的作用,但其抗肿瘤作用机制有待去深入的研究。桦木醇显著抑制人源乳腺癌细胞MF7,人源小肺癌细胞CI-60、人源肝癌细胞S-P-1、人源肺癌细胞A49、对人源前列腺癌细胞PC-3、人源肝癌细胞Hep、人源宫颈癌细胞eL的分裂繁殖7；桦木醇诱导Hea病毒细胞凋亡，研究选用人源宫颈癌细胞HeLa为样本，来研究桦木醇抗病变的癌细胞活性的分子机制以及特性。通过细胞形态学中细胞形态的变化观察：细胞膜的增大、细胞核形态的变化和细胞核的溶解等典型的细胞凋亡现象。在观察分析中表明,在桦木醇对HeL细

7、胞作用8h,细胞形态学中细胞凋亡的表现蛋白质,Capase-3的底物PAP出现断裂8,9;桦木醇诱导HL细胞凋亡是细胞中线粒体Smac和cytochom 的释放促成的。细胞动力学分析显示桦木醇作用HeLa癌变细胞后，Sma和cytohrome c释放到细胞浆中,而且在一段的时间内释放量与时间程一定的正相关10。总的来说,桦木醇对人体内健康细胞具有抑制肿瘤病变对坏死的肿瘤具有清除作用,这一研究为恶性肿瘤的治疗具有无可估量的意义。11 白桦树的简介 白桦树属于桦木科,生长高度可以达20m，成熟的桦木树皮呈剥裂的灰白色，主树干是单枝生长、在中国的北方特别是东北的长白到处可见,佳木斯树木加工厂是全国最

8、重要的桦树皮提供场之一。白桦树姿态优美,洁白雅致，树干修直,随着人们对生活环境的日益重视,白桦树也被广泛的用来绿化美化环境,在小区的公园，学校，湖滨、池畔,道路两旁都随处可见,特别引人关注,是一种适合做观赏性的植物。白桦树属于落叶乔木，每年三四月份树叶发芽,深秋树叶凋落，一年中生长时间比较短,树皮较厚，耐严寒，在零下三十四度也不会冻死，这是白桦树在生态环境中进化的自我保护的措施。在俄罗斯，白桦树的俄罗斯的国树,其坚毅不拔的性格是俄罗斯民族精神的象征。 白桦树喜光，喜湿润土囊,在海拔4040都可以生长,对环境适应性大,分布范围很广;在中国主要生长于东北的吉林省,辽宁省、华北的河北省、西北宁夏自治

9、区，甘肃省、以及云南等地11。在外国,俄罗斯特别是西伯利亚地区,外蒙古,朝鲜北部，日本境内也广泛分布;在中国的长白山,大兴安岭,小兴安岭一般生长在向阳地长势比较好。其耐严寒较好，适合在北方特别的寒冷地方生长；树根扎土较深,常与不同科目的树混合生长,树木的代谢速度快，这样导致其相对于其他树木生长快,寿命也大大的缩短12。 由于白桦树是落叶树种，其树叶较大,树叶呈三角形，与枫叶比较外形比较相似,叶长3-8cm左右，宽3-8c左右。果序单生，圆柱形或矩圆状圆柱形,通常下垂,长2-5mm,直径61m;序梗细瘦，长-2.5c,密被短柔毛，成熟后近无毛，无或具或疏或密的树脂腺体；果苞长5-7毫米，背面密被

10、 短柔毛至成熟时毛渐脱落,边缘具短纤毛,基部楔形或宽楔形,中裂片三角状卵形,顶端渐尖或钝,侧裂片卵形或近圆形，直立、斜展至向下弯,如为直立或斜展时则较中裂片稍宽且微短，如为横展至下弯时则长及宽均大于中裂片。小坚果狭矩圆形、矩圆形或卵形、长15 -3mm、宽约1-mm、背面疏被短柔毛、膜质翅较果长1/3,较少与之等长，与果等宽或较果稍宽13,14。由于地区的生长环境不同导致进化变异，白桦树的品种在学术界上也有不同的认同分类1，Hra （1937） ,Rehde（1）均对本种的分类做过专门的研究， . A.Jaon（962）还专门著文讨论。图1 白桦树 图2 白桦树做的家具c:iknowdocsh

11、aredatacur_worktt：link？r=2n8qcI3mOdK1W4RQ4HLdy-a9Wki0E9VeZlk6LOMddyVzMYk96n6R4R_LtoQFGKWZipftcnUw4UiDjdxOXuVO_由于白桦树具有一些优良的特性,在西北防护带的植被中也被广泛的种植，对抗风沙留住土壤养分与水分有很好的环境效益。因其木材致密,材质结构细腻光滑，质地较软,具有明显年轮及略直纹理,在家具市场上随处可见，用白桦树制作出的家具刨面光滑细致而且特别经得住磨损,花纹的纹理简单明晰,价格也比较适中。不但白桦树可以做家具，在工艺品,造纸，以及建筑木材方面,它都发挥着重要的作用。白桦树皮含有人体

12、必需且易吸收的有机酸、氨基酸、碳水化合物、无机盐类，白桦树汁有抗疲劳、祛痰止咳,清热利湿,消肿解毒的药理作用1，对人体健康有非常大益处,被欧洲人称为“天然啤酒”和“森林饮料”17。在白桦树皮中提取出的天然产物,有植物香精油、桦木醇、桦木酸，酯类化合物、苷类化合物,以及细胞分裂素等1-20。其中桦木醇以及桦木酸对困恼当代的肿瘤,免疫系统缺陷疾病HIV问题疗效21,22具有一定的效果。加大研究白桦树天然产物的应用是一项重要的科研课题。1.2 桦木醇的提取1.21 桦木醇的结构特点及物理性质 桦木醇英文名称：Betulin,又名桦木脑、白桦脂醇。纯品的桦木醇熔点: 25-25 ,为白色针状晶体，旋光

13、度D150（c=2，吡啶）,240m升华。其分子式：CH50O分子量:442.2。红外光谱在rmax m1: 350; M/e: 44（M+）,42,2,11,35，28,7,248,220,7,189。1CNMR3。桦木醇在天然产物的分类中属于五环三萜类,天然产物的五环三萜以皂苷苷元形式存在于植物中，纯品桦木醇属于羽扇烷型分子结构,它高活性是由于位上的羟基为-H2;萜类化合物是异戍二烯的聚合体及其含氧程度不同的衍生物。 桦木醇易溶于极性大的有机溶剂，例如：甲醇,乙醇，异丙醇,氯仿，乙酸乙酯等,微溶于正己醇，石油醚等极性低的溶剂,难溶于水。 储存于阴凉、干燥、低温等条件的环境。图13 桦木醇的

14、结构式 图1-4 桦木醇的外观1.2.2 桦木醇的提取方式简介 桦木醇广泛的存在于自然界的植物中，白桦树皮、棍栏树皮、槐花、酸枣、石榴树皮等中都被发现含有桦木醇25。但在工业生产中,最优的选择还是白桦树皮，因为其桦木醇的含量相对于其他种类植物最多。在工业生产中，常规且主要的桦木醇提取方法是溶剂提取法。桦木醇溶于多种有机溶剂,用有机溶剂提取是一种便捷的获得方式;由于桦木醇是在植物中提取，而植物细胞含有细胞壁，用非极性的溶剂提取桦木醇会降低提取率，所以大多是需要经过加热、连续提取等方式进行。在国内外科研学者对于桦木醇的提取研究中，旨在提高产率、纯度，不同的实验方法孕育而生,其中不乏一些优秀的方法:

15、 胡祥正，周宏建，宋光珍的以乙醇、乙醇/水为溶剂提取白桦树皮中桦木醇的工艺研究2；以无毒、价格便宜的乙醇为溶剂，根据不同的固液比，以及乙醇与水的比例及不同的提取时间来研究桦木醇的最佳提取条件,并获得纯度9%的桦木醇。 丁为民， 王洋, 阎秀峰, 于涛的均匀设计法优化桦木醇的超临界二氧化碳萃取工艺27；利用萃取高效率的超临界二氧化碳萃取，该方法萃取效率非常高，而且萃取剂二氧化碳与提取物质桦木醇易分离，是一个高效便捷的实验方案。 王石发, 张明光, 李艳苹桦木醇提取及纯化工艺的研究28;利用正交试验法,研究不同溶剂，不同提取时间对提取率的影响，以及在纯化方面比较系统的研究了不同结晶温度,溶剂,结晶

16、时间来研究桦木醇的纯化。 易金娥，文立新,袁莉芸,B.bmisa-Mrukoz，袁慧白桦树中桦木醇的提取与桦木酸合成研究29； 骆莎曼,丁为民, 王洋,于涛桦木醇的液泛提取工艺研究; 丁为民, 周丹， 于涛,黄靖姝,阎秀峰, 王洋均匀设计法优化桦木醇超声波辅助提取工艺31; 韩世岩, 方桂珍 , 李珊珊, 马艳丽四氢肤喃一苯混合溶剂法分离纯化桦木醇32。当然,除了上述方法用来研究提取外，仍有一些新提取方案被研究发现运用,其中包括利用减压升华,利用超声波助萃取,利用微波助萃取等,工业生产主要是以大锅炉蒸煮为主，该方法比较实用，生产设备成本比较低,而且提取率适中。以索氏提取器提取,该方案大多是在教

17、学科研研究提取桦木醇的，索氏提取器提取，效率比蒸煮的高有两方面原因：一是萃取时一直有纯净的溶剂, 二是气体刚刚冷下来变成液体的温度热效率高。 利用溶剂的回流和虹吸原理,对桦树皮进行反复连续抽提。当提取器中冷凝溶剂回流的液面超过索氏提取器的虹吸管时，提取器中的溶剂虹吸流回下面的圆底烧瓶内,即虹吸。当液体流下时，下面的温度降低，随加热器加热温度升高, 溶剂再次挥发冷凝回流,每一次的萃取固体物质都能被纯的热的溶剂所萃取,反复利用纯溶剂，大大的缩短了提取时间,所以索氏提取器萃取效率较高。13 桦木醇的纯化1.3.1 桦木醇纯化的简介 从白桦树皮中用各种有机溶剂作为提取剂提取的桦木醇粗品，含有大量的油酯

18、类、苷类等天然产物杂质,得到的粗品桦木醇必需经过一系列的纯化才能得到有药用等价值的高纯度的桦木醇。在纯化的过程中,主要运用的仍然是利用有机溶剂的相似相溶原理来分离不同的组分，从而得到高纯度的桦木醇。 在纯化过程中应用的溶剂、结晶时间、结晶温度,以及溶液的溶度都对纯化结果有很大的影响。实验利用甲醇、乙醇、异丙醇或异丙醇与甲醇的混合液、乙醇与水的混合液、乙醇与石油醚的混合液、异丙醇与石油醚的混合液、乙酸乙酯与石油醚的混合液、氯仿与甲醇的混合液、氯仿与石油醚的混合液等来进行纯化，都得到了一些不同的纯化效果,异丙醇的纯化产率高，但是得到的晶体晶型差,杂质含量较多;应用异丙醇与甲醇或者异丙醇与石油醚的混

19、合液作溶剂进行重结晶纯化桦木醇粗品，得到的桦木醇纯度较之前只以异丙醇为溶剂的纯度高，异丙醇与石油醚纯化得到的是白色的晶体,利用乙酸乙酯与石油醚纯化，得到的产物结晶形态不好,但是纯度是最高的；利用乙醇与石油醚混合液重结晶纯化,得到的晶型是针状结晶，结晶晶型效果好,纯度98%，但是纯化的产率比较低。结晶的时间对纯化的影响表现在,结晶的时间越久，纯化的产率越高，结晶的晶型效果也更好,但是在工业生产中,为了最求最高的利益化，寻找适中的结晶时间,即得到高产率,也可以更高效的生产是也是一个探究的方向。结晶温度对结晶的影响表现在不同的结晶温度得到不同的产率，而且结晶温度也会相应的影响晶型,科学实验研究表明,

20、并不是越低的温度结晶的效果越好,而且在工业生产中,低温投入的能源消耗也更大，探究不同的结晶温度的结晶效果,得到一种比较环境友好的方案。高溶度的溶液可以结晶得到高产率的桦木醇，但是结晶的晶型效果达不到要求，低溶度的溶液结晶出来的晶型效果好但是产率比较低,高纯度的结晶出来的效果比较差但是产率高;根据不同的条件来探寻一种合适的纯化方案,是研究桦木醇工艺研究的另一个重要的领域,更可以说,是桦木醇工艺研究的最重要的研究内容。桦木醇在不同的提取液中以不同的结晶形式存在,运用异丙醇与甲醇的混合液或者是异丙醇与石油醚的混合液,乙醇与石油醚混合液来纯化,得到的纯品桦木醇是白色的针状晶体，纯度98,运用乙酸乙酯与

21、石油醚混合液来纯化粗品桦木醇，得到的产物的白色粉末状的桦木醇,纯度9%。运用氯仿与甲醇混合液或者氯仿与石油醚的混合液纯化,得到的是片状的白色晶体，纯度98。由文献查明,桦木醇形成的不同结晶类型是由于桦木醇与溶剂络合形成不同的结晶晶型，可能是桦木醇上的羟基与溶剂的羟基生成的氢键。虽然桦木醇的研究成果已经比较多，但是还有很多的研究等着我们去探寻。1.2 桦木醇的应用 桦木醇属于萜类化合物,萜类化合物广泛在自然界中分布，日常接触到的橡胶以及树脂还有食物中的类胡萝卜素的组分都含有萜类化合物,根据不同数量的异戊二烯可以将萜类化合物分为单萜，二萜，三萜等。在五环三菇的家族中存在着以下几种类型：羽扇豆烷型、

22、木栓烷型、乌苏烷型、齐墩果烷型；桦木醇属于羽扇豆烷型33,34。 在天然产物的研究方面,由于人们对三萜类化合物的科学研究比较深入,当今有很多三萜类化合物被发现,随着人们对这类化合物研究的投入，还有更精确的化学仪器红外光谱,核磁，以及更高端的仪器的诞生。研究的速度也更加快速,在631970年这几年中，科学研究发现的游离的三萜类化合物是232个,但是到99一994年的几年内,新发现的游离三萜类化合物就有30个35。图-5 三萜类化合物的结构式桦木醇在日常生活生产行业中得到了广泛的运用,其特有的性质在消炎方面、抑制头发中蛋白质的溶解和改善头发的发质，使受损的头发得以改善方面，以及在我们日常的食品、化

23、妆品的制作中扮演着一定的角色。近期科学家发现,桦木醇具有抗癌以及抗HV病毒等具有疗效,其衍生物桦木醇丁二酸酯甘氨酸甲酯、桦木醇戊二酸酯、桦木醇顺丁烯二酸酯、桦木醇丁二酸酯、利用用氧化法将桦木醇氧化得到的桦木酸、这些都对肿瘤的治疗有作用6。在现在的科学研究中,将桦木醇氧化成桦木酸有直接氧化法、羟基保护法、半合成方法等。直接氧化法是利用不同的溶剂从天然物中提取桦木酸。但是,桦木酸在自然植物中的含量是非常少,在我们实验研究的白桦树皮中也仅含有0.025 %。羟基保护法:这种方法是利用保护基团（R）保护桦木醇3羟基，再氧化8-羧基,脱去保护基团R，最终得到白桦脂酸。半合成方法是将白桦树皮在有机溶剂甲醇

24、、乙醇、氯仿、DMF、乙酸乙酯等提取的粗品桦木醇经过纯化得到纯品桦木醇;再利用硝酸锌、硝酸铬、硝酸铜、等氧化物氧化,最终得到桦木酸。 图1-6桦木醇氧化为桦木酸方法 桦木酸在机体中生氧化物质，通过改变机体膜离子通道和蛋白的成分，对肿瘤细胞诱导其凋亡, 展现其抗肿瘤作用。桦木酸能保护黑色素瘤细胞中独立的p3因子免受UVC 所致的DNA链断裂的损伤3,可能是通过其本身具有的抗氧化机理来发挥作用。有报道称桦木酸能抑制线粒体皮细胞发挥作用,这作用可以改变诱导线粒体生成释放凋亡因子,来激活caspe, 使异样的肿瘤细胞NA 断裂而导致坏死细胞凋亡39。995 年Pisa 等研究发现桦木醇具有抗黑素瘤活性

25、,而且对人类神经外胚层肿瘤和黑色素瘤（ M-l、-l2 和el 4） 具有一定特异性0;研究表明高剂量使用桦木酸对细胞凋亡有诱导的作用，而低剂量可展现分化黑色素瘤细胞作用。桦木酸能够提高动物体中T 细胞的增殖能力, 增强NK 细胞的活性,提高IL-2及TN F水平41;也有研究发现桦木酸抗肿瘤的机理是可能是通过抑制氨肽酶N, 从而抑制肿瘤细胞的迅速生长来发其挥抗肿瘤作用。实验证明桦木酸在科学研究培养的细胞体中能够抑制氨肽酶N 的活性，使细胞凋亡,从而起到了抗肿瘤的作用。 桦木醇在现实的人们日常生活中的作用也不可小视,特别是当代，肥胖日益成为一个影响全球的一项疾病，人们体力劳动和户外运动逐渐减少

26、,由肥胖导致的动脉硬化症，糖尿病,中风也日益常见。桦木醇可以抑制甘油三脂与胆固醇等影响人们健康的油脂，可以预防动脉粥样硬化症、和普遍常见的肥胖症。而且桦木醇可以对人体的胰岛细胞影响,提高胰岛素的特异性，对糖尿病的治疗有很好的治疗作用。研究发现,Cbl（Csitas B-lineag mhma）是一类分布广泛、拥有3泛素连接酶活性的胞内信号接头蛋白（Aator），可以通过其不同的结构域与其它蛋白质分子结合，参与多种细胞信号转导的过程42;而且,作为E3泛素连接酶，Cl还可以与受体酪氨酸激酶RK（eceor yroin Kiae,如表皮生长因子受体EGFR）结合,促进其发生泛素化以进入蛋白酶体的降

27、解过程。所以，Cbl在RT信号的负调控机制中发挥关键的作用,而桦木醇对胰岛细胞影响就是影响去酶的活性来达到提高胰岛素的含量。由于桦木醇具有抗菌性质，利用它的抗菌性来做防腐剂延长保存肉制品也是一个运用，桦木醇是无副作用的防腐剂，对人体的没有危害，所以,我们选择使用白桦脂醇作为天然的新型防腐剂来研究其在肉制品中的应用效果。实验证实,在实验中的肉制品随着白桦脂醇防腐剂用量的增大，肉制品中细菌生长总数相应的比低溶度桦木醇的要低，这在一定的程度上可以说明桦木醇有利阻止细菌繁殖的作用,能够有效的对肉产品起到保鲜防腐的效果。而且在白桦脂醇用量为0gkg的时候，抑制细菌生长的效果比较明显，可以证明在此用量的桦

28、木醇能对抑制细菌的生长有很好的作用。1. 论文的选题依据及设计思路 从20世纪8 年代至今,恶性肿瘤与IV已经逐渐成为威胁人类生活健康的重要疾病,而且从统计数据上看发病率呈逐年上升的趋势。但是就现阶段临床用于恶性肿瘤治疗的药物大多都存在耐药性和毒副作用等危害问题。研究开发作用于人体的药理活性高、疗效作用优良的抗肿瘤药物俨然是现今的研究热点。桦木醇在自然界植物中广泛存在,但是就含量最丰富的来看还是白桦树。桦木醇具有广泛的应用价值。桦木醇及其衍生物作为天然药物的生物制剂在治疗癌症恶性肿瘤等诸多方面都表现出了拥有巨大的潜在价值，并在治疗过程中显示出与以往药物不同的作用机理。因此，可以看出对桦木醇及其

29、衍生物的研究已是当今天然有机药物研究的热门课题。我国国土地界分布广大植物资源非常丰富,白桦树分布地域范围广,但在这方面研究开发的却很少，加大对白桦树方面的研究对于我国自然资源的开发、天然药物生物制剂的研究都有重大的意义。由于桦木醇溶于甲醇、乙醇和氯仿等极性较大的有机溶剂，所以本实验以甲醇、乙醇等有机溶剂从白桦树皮中提取桦木醇,并通过控制变量法改变提取溶剂、固液比、提取时间等条件，得到了一种操作步骤简单,价格低廉,毒性较小，提取产率较高,纯度较好而且可以应用在工业上大量生产的高效提取方案。 实验部分2.1 实验材料与仪器2.1. 实验材料试剂生产厂家纯度无水乙醇天津市赢达稀贵化学试剂厂分析纯异丙醇天津市化学试剂批发公司正丁醇 天津市化学试剂批发公司 无水乙醚