利用离子液体萃取分离24-去氢胆固醇和胆固醇的方法

摘要

本发明公开了一种利用离子液体萃取分离24-去氢胆固醇和胆固醇的方法，以离子液体或由离子液体与极性溶剂组成的二元混合溶剂为萃取剂，通过分馏萃取得到萃取液和萃余液，从萃取液和萃余液中分别可得到高纯度的24-去氢胆固醇和胆固醇。本方法所采用的离子液体萃取剂比传统有机溶剂具有更好地热稳定性、不易燃和更高的选择性，具有工艺简单、工艺安全、环保等特点，适合于工业化生产。

权利要求

1.一种利用离子液体萃取分离24-去氢胆固醇和胆固醇的方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）以24-去氢胆固醇和胆固醇的混合物为原料，溶于原料溶剂中配成原料液，以离子液体或由离子液体与极性溶剂组成的二元混合溶剂为萃取剂，以原料溶剂为洗涤剂，进行分馏萃取；

所述的分馏萃取分为萃取段和洗涤段，萃取剂从萃取段第一级进入萃取体系，原料液从萃取段的最后一级进入萃取体系，洗涤剂从洗涤段的第一级进入萃取体系，在萃取段最后一级合并料液一起进入萃取段，萃取相和洗涤相进行多级逆流接触，从萃取段的第一级流出富集胆固醇的萃余液，从洗涤段的第一级流出富集24-去氢胆固醇的萃取液；

（2）将步骤（1）中的萃余液经真空浓缩、水洗及干燥，得到胆固醇；将步骤（1）中的萃取液经正己烷反萃取，正己烷萃取相经真空浓缩、水洗及干燥，得到24-去氢胆固醇；

+ - +

所述的离子液体由阳离子M 和阴离子N 两部分组成，其中阳离子M 为未取代的咪唑阳离子、未取代的吡啶阳离子、未取代的喹啉阳离子、未取代的异喹啉阳离子、未取代的苯并咪唑阳离子、具有单个或多个取代基的咪唑阳离子、具有单个或多个取代基的吡啶阳离子、具有单个或多个取代基的喹啉阳离子、具有单个或多个取代基的异喹啉阳离子、具有单个或多个取代基的苯并咪唑阳离子中的一种；所述的取代基中至少有烯烃基、苯基、氰基、硫氰基、砜基或羰基；

所述的烯烃基为C1～C4的直链烯烃基，所述的羰基为C1～C4的直链羰基；所述的砜基为C1～C4的直链砜基；

-

所述的阴离子N 为对甲苯磺酸根、硫氰酸根、二氰胺根、三氰甲烷根、四氰硼酸根、三氟甲烷磺酸根、双三氟甲磺酰亚胺根、硫酸酯根、硝酸根、四氟硼酸根、六氟磷酸根、醋酸根、氯离子、溴离子中的一种。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的极性溶剂为二甲基亚砜、二甲基甲酰胺、环丁砜、甲醇、乙醇、乙二醇、乙腈、碳酸丙烯酯中的一种；

所述的洗涤剂和原料溶剂为正己烷、辛烷、沸程为60℃～90℃的石油醚或沸程为

90℃～120℃的石油醚。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的二元混合溶剂中离子液体的体积分数为大于等于5%且小于100%。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的原料液中24-去氢胆固醇和胆固醇的总浓度为0.5克/升～20.0克/升。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的萃取剂、洗涤剂和原料液的流比为

2～6：1～10：1，所述的流比指萃取剂、洗涤剂、原料液三者的体积流量之比。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的分馏萃取的操作温度为20℃～

60℃。

说明书

利用离子液体萃取分离24-去氢胆固醇和胆固醇的方法

技术领域

[0001] 本发明涉及24-去氢胆固醇和胆固醇的分离方法，属于化工分离技术领域，具体涉及一种利用离子液体萃取分离24-去氢胆固醇和胆固醇的方法。

背景技术

[0002] 胆固醇（Cholesterol）又称胆甾醇，是一种环戊烷多氢菲的衍生物。胆固醇广泛存在于动物体内，尤以脑及神经组织中最为丰富，在肾、脾、皮肤、肝和胆汁中含量也高。胆固醇是动物组织细胞所不可缺少的重要物质，它不仅参与形成细胞膜，而且是合成胆汁酸、维生素D以及甾体激素的原料。24-去氢胆固醇（Desmosterol）是从混合的植物甾醇、动物的血清、肝脏及其他一些动物组织提取得到的一种甾醇类物质，是胆固醇生物合成的直接前体。国内外的研究已经证明，24-去氢胆固醇不仅具有胆固醇的一些生理作用，还在哺乳动物的性成熟中起了重要作用，对精子运动也有重要影响。因此，胆固醇和24-去氢胆固醇具有广阔的应用前景。

[0003] 24-去氢胆固醇与胆固醇的分子结构非常相似，仅在24位上相差一个双键，因此很难将24-去氢胆固醇从胆固醇中分离出来，得到高纯度的24-去氢胆固醇产品。

[0004] 现有的分离24-去氢胆固醇与胆固醇的方法较多，例如：文献报道两者的分离方法有柱层析法（J.Nat.Prod.1996,59,23-26），通过柱层析得到24-去氢胆固醇，其含量和收率都不高，分离效率较低。美国专利US3803184中公开了一种AgNO3络合色谱法，这种方法选择性好，但生产成本较大，工艺较为繁琐，生产周期长。美国专利US3846455中公开了一种合成转化法，此方法收率较高，但生产周期较长，且使用了较多酸碱溶剂，易对环境产生污染。另外还有中国专利CN101270141A中公开的一种分离24-去氢胆固醇和胆固醇的方法，主要为有机溶剂分馏萃取法，具体步骤包括：将含24-去氢胆固醇和胆固醇的混合物溶解于溶剂中配成原料液，将原料液分馏萃取，收集萃取液浓缩后得24-去氢胆固醇，收集萃取余液浓缩后得胆固醇；所述分馏萃取的萃取剂为甲醇、辛醇、环丁砜中的一种或其混合物；所述溶剂和分馏萃取的洗涤剂相同，为石油醚、己烷、辛烷中的一种；此方法分相速度快，工艺简单、操作稳定、成本低、产能大、产品质量高、能耗低，但该方法采用挥发性有机溶剂作为萃取剂，存在挥发性有机溶剂污染环境的问题，同时分离选择性和萃取容量都不高。

[0005] 可见，现有的分离24-去氢胆固醇与胆固醇的方法还有很大的改进空间。

发明内容

[0006] 本发明的目的是提供一种环境友好、工艺简单、高效地分离24-去氢胆固醇和胆固醇的方法，该方法采用离子液体或由离子液体与极性溶剂组成的二元混合溶剂作为萃取剂，经多级分馏萃取技术，实现24-去氢胆固醇和胆固醇的高效分离。对于分馏萃取而言，其创新核心和技术难点在于萃取剂的设计和优选。

[0007] 离子液体是由阴阳离子组成的室温或接近室温下为液态的物质，在分离领域作为一类绿色新型分离介质而引人关注。与传统有机溶剂作为萃取剂相比，离子液体作为萃取剂具有一些独特的性质，如热稳定性和化学稳定性好，几乎没有蒸汽压，不挥发、不可燃等，因而有助于工艺的安全环保；离子液体内聚能高，因此容易形成两相体系；离子液体还可与溶质进行多种分子间作用，如π-π、偶极-偶极、氢键等，因此对溶质具有良好溶解性；同时离子液体的阴阳离子结构可调，即可以针对同系物结构和性质上的微小差异，通过设计离子液体的阴阳离子结构以调节离子液体与溶质的作用方式和强度，达到特定的分离效果。

[0008] 24-去氢胆固醇与胆固醇的分子结构非常相似，仅在24位上相差一个双键，两者分离难度大。本发明研究发现，阳离子上含有芳香环的离子液体对24-去氢胆固醇和胆固醇具有较高的分离选择性和萃取容量，例如喹啉阳离子、异喹啉阳离子、咪唑阳离子、吡啶阳离子、苯并咪唑阳离子等。如进一步往阳离子母核或阴离子上引入一个或者多个含不饱和键的功能基团，如C=O、S=O、C≡N、S-C≡N、C=C、苯基等，可进一步提高离子液体对24-去氢胆固醇和胆固醇的分离选择性和萃取容量。采用上述这些特定结构的离子液体为萃取剂，通过分馏萃取得到高纯度的24-去氢胆固醇与胆固醇。大部分离子液体的粘度较低，可直接用于萃取，但在某些情况下，离子液体的粘度很大，很难直接用于萃取，研究发现往离子液体中添加二甲基亚砜、二甲基甲酰胺、环丁砜、甲醇、乙腈等极性溶剂，组成离子液体-极性溶剂复合萃取剂，同样具有高选择性与高萃取容量，同时萃取剂粘度较低。

[0009] 以离子液体或由离子液体与极性溶剂组成的二元混合溶剂为萃取剂，以正己烷、辛烷或石油醚为洗涤剂和原料溶剂，采用多级分馏萃取技术同时得到高纯度24-去氢胆固醇和胆固醇。

[0010] 为了实现本发明的目的采用以下技术方案：

[0011] 一种利用离子液体萃取分离24-去氢胆固醇和胆固醇的方法，包括以下步骤：

[0012] （1）以24-去氢胆固醇和胆固醇的混合物为原料，溶于原料溶剂中配成原料液，以离子液体或由离子液体与极性溶剂组成的二元混合溶剂为萃取剂，以原料溶剂为洗涤剂，进行分馏萃取；

[0013] 所述的分馏萃取分为萃取段和洗涤段，萃取剂从萃取段第一级进入萃取体系，原料液从萃取段的最后一级进入萃取体系，洗涤剂从洗涤段的第一级进入萃取体系，在萃取段最后一级合并料液一起进入萃取段，萃取相和洗涤相进行多级逆流接触，从萃取段的第一级流出富集胆固醇的萃余液，从洗涤段的第一级流出富集24-去氢胆固醇的萃取液；

[0014] （2）将步骤（1）中的萃余液经真空浓缩、水洗及干燥，得到胆固醇；将步骤（1）中的萃取液经正己烷反萃取，正己烷萃取相经真空浓缩、水洗及干燥，得到24-去氢胆固醇。

[0015] 所述的离子液体由阳离子M+和阴离子N-两部分组成，其中阳离子选用M+为未取代的咪唑阳离子、未取代的吡啶阳离子、未取代的喹啉阳离子、未取代的异喹啉阳离子、未取代的苯并咪唑阳离子、具有单个或多个取代基的咪唑阳离子、具有单个或多个取代基的吡啶阳离子、具有单个或多个取代基的喹啉阳离子、具有单个或多个取代基的异喹啉阳离子、具有单个或多个取代基的苯并咪唑阳离子中的一种；优选，未取代的苯并咪唑阳离子、具有单个或多个取代基的咪唑阳离子、具有单个或多个取代基的吡啶阳离子、具有单个或多个取代基的喹啉阳离子、具有单个或多个取代基的异喹啉阳离子、具有单个或多个取代基的苯并咪唑阳离子中的一种；所述的取代基为烷基、烯烃基、苯基、氰基、硫氰基、砜基或羰基，进一步优选所述的取代基中至少有烯烃基、苯基、氰基、硫氰基、砜基或羰基等具有不饱和键的功能基团；所述的多个取代基的种类可以相同也可以不同。所述的烯烃基优选C1～C4的直链烯烃基；所述的氰基优选C1～C5的直链氰基；所述的硫氰基优选C1～C4的直链硫氰基；所述的羰基优选C1～C4的直链羰基；所述的砜基优选C1～C4的直链砜基；所述的烷基优选C1～C8的直链烷基。

[0016] 所述的阴离子N-选用对甲苯磺酸根、硫氰酸根、二氰胺根、三氰甲烷根、四氰硼酸根、三氟甲烷磺酸根、双三氟甲磺酰亚胺根、硫酸酯根、硝酸根、四氟硼酸根、六氟磷酸根、醋酸根、氯离子、溴离子中的一种。

[0017] 所述的离子液体具体可选用1-丁基氰-3-甲基咪唑-四氟硼酸盐、1-砜丙基-喹啉-双三氟甲磺酰亚胺盐、苯并咪唑-四氰硼酸、1-烯丙基-苯并咪唑-四氰硼酸、1-辛烷-3-烯丙基-吡啶-对甲苯磺酸盐、1-丁基-3-甲基咪唑-三氟甲烷磺酸盐、1-烯丙基-3-甲基咪唑-硫酸甲酯、N-辛基吡啶四氟硼酸盐、1-丁基-3-甲基咪唑-二氰胺盐、1-丁烯吡啶-硝酸盐等离子液体中的一种。

[0018] 所述的二元混合溶剂中离子液体的体积分数优选为大于等于5%且小于100%。

[0019] 所述的极性溶剂包括二甲基亚砜、二甲基甲酰胺、环丁砜、甲醇、乙醇、乙二醇、乙腈、碳酸丙烯酯中的一种。

[0020] 所述的洗涤剂和原料溶剂相同，选用弱极性有机溶剂，如正己烷、辛烷、沸程为（60～90）℃的石油醚或沸程为（90～120）℃的石油醚。

[0021] 所述的原料液为含24-去氢胆固醇和胆固醇的混合物溶解在原料溶剂中形成的溶液，其中24-去氢胆固醇和胆固醇的总浓度优选为0.5克/升～20.0克/升。若原料液中24-去氢胆固醇和胆固醇的总浓度较低，则萃取相的利用率太低，溶剂消耗较大，因此，从节约成本的角度考虑，原料液中24-去氢胆固醇和胆固醇的总浓度为0.5克/升～20.0克/升为宜。

[0022] 温度主要影响24-去氢胆固醇和胆固醇在两相中的相平衡关系。选用离子液体做萃取剂时，温度过低，离子液体的粘度一般较大，两相间的传质速率较慢，分馏萃取达到平衡所需的时间较长，可以适当提高分馏萃取的操作温度以加快两相间的传质速率。同时，操作温度应低于所选用溶剂的沸点。因此，所述的分馏萃取的操作温度以20℃～60℃为宜。

[0023] 洗涤段中萃取液和洗涤液相比低于胆固醇的分配系数或太低，胆固醇的洗涤效果较差，若此相比过高则会降低原料的处理量。萃取段中萃取液和洗涤液相比若高于24-去氢胆固醇分配系数值会降低萃取段理论板数的利用率，若此相比太低则会加大萃取剂用量，同时降低了原料的处理量。因此需根据24-去氢胆固醇和胆固醇在各溶剂体系中的分配系数来确定分馏萃取操作流比。进行分馏萃取时，综合考虑原料的处理量、生产成本等因素，所述的萃取剂、洗涤剂和原料液的流比为2~6：1~10：1。本发明所述的流比指萃取剂、洗涤剂、原料液三者的体积流量之比。

[0024] 在分馏萃取分离24-去氢胆固醇和胆固醇时，萃取段的最后一级和洗涤段的最后一级相接。原料液从萃取段的最后一级进入萃取体系，萃取剂由萃取段的第一级进入萃取体系，洗涤剂从洗涤段的第一级进入萃取体系，在萃取段最后一级合并料液一起进入萃取段，萃取相和洗涤相进行多级逆流接触，从洗涤段的第一级流出富集24-去氢胆固醇的萃取液在萃取段的第一级流出富集胆固醇的萃余液。可选用本领域常用的多级分馏萃取设备。

[0025] 胆固醇和去氢胆固醇采用HPLC分析，色谱柱为C18柱，流动相为甲醇。

[0026] 本发明中收率和纯度的计算方法如下:

[0027] 收率=产物中去氢胆固醇的重量/原料中去氢胆固醇的重量×100%；

[0028] 纯度=产物中去氢胆固醇的质量/产物的总质量×100%。

[0029] 与现有技术相比，本发明的优点在于：

[0030] 1.本发明采用以离子液体或者含有离子液体的二元混合溶剂作为萃取剂，对24-去氢胆固醇和胆固醇具有较高的选择性分离能力，显著降低了分离24-去氢胆固醇和胆固醇所需的分馏理论塔板数和溶剂消耗，提高了对两者的分离效率。

[0031] 2.离子液体萃取剂具有稳定性高、不易燃不易爆等特点，提高了分离萃取过程的安全性；离子液体同时是一种环境友好的溶剂，以此为萃取剂，可减少对环境的污染，具有广阔的应用前景；

[0032] 3.本发明为分离24-去氢胆固醇和胆固醇的方法，流程简单，操作稳定，能耗低，与早期24-去氢胆固醇分离方法相比，萃取段和洗涤段的级数有了显著的减少，减少了设备投资和生产周期，产品收率和含量得到了很大的提高，24-去氢胆固醇的纯度可达93%~97%，收率可达98%~99.9%，胆固醇的纯度可达87.9%~91%，收率可达99%~99.96%。

具体实施方式

[0033] 以下用实施例对本发明的方法作进一步说明。本发明的保护范围不受实施例的限制，本发明的保护范围由权利要求书决定。

[0034] 实施例1

[0035] 原料24-去氢胆固醇和胆固醇的混合物（24-去氢胆固醇/胆固醇=13.64%，质量比）溶解在沸程为60～90℃的石油醚中，配制成24-去氢胆固醇和胆固醇总浓度为0.9克/升的原料液。以1-丁基氰-3-甲基咪唑-四氟硼酸盐离子液体为萃取剂，以沸程为60～90℃的石油醚为洗涤剂，萃取剂、洗涤剂、原料液三者的流比为6：4.5：1.5（即4：3：1），在
50℃下进行分馏萃取，其中，萃取段共3级，洗涤段共6级，收集萃取液和萃余液。

[0036] 将萃余液经真空浓缩、水洗及干燥，得到胆固醇；将萃取液经正己烷反萃取，正己烷萃取相经真空浓缩、水洗及干燥，得到24-去氢胆固醇。其中，24-去氢胆固醇的纯度为94.29%，收率为99.0%，胆固醇的纯度为87.99%，收率为99.87%。

[0037] 实施例2

[0038] 原料24-去氢胆固醇和胆固醇的混合物（24-去氢胆固醇/胆固醇=13.64%，质量比）溶解在正己烷中，配制成24-去氢胆固醇和胆固醇总浓度为1.8克/升的原料液。以1-砜丙基-喹啉-双三氟甲磺酰亚胺盐离子液体为萃取剂，以正己烷为洗涤剂，萃取剂、洗涤剂、原料液三者的流比为4：3：1，在60℃下进行分馏萃取，其中，萃取段共2级，洗涤段共
6级，收集萃取液和萃余液。

[0039] 将萃余液经真空浓缩、水洗及干燥，得到胆固醇；将萃取液经正己烷反萃取，正己烷萃取相经真空浓缩、水洗及干燥，得到24-去氢胆固醇。其中，24-去氢胆固醇的纯度为94.16%，收率为98.30%，胆固醇的纯度为87.99%，收率为99.96%。

[0040] 实施例3

[0041] 原料24-去氢胆固醇和胆固醇的混合物（24-去氢胆固醇/胆固醇=11.26%，质量比）溶解在辛烷中，配制成24-去氢胆固醇和胆固醇总浓度为0.5克/升的原料液。以苯并咪唑-四氰硼酸离子液体-甲醇二元混合溶剂为萃取剂（混合溶剂中苯并咪唑-四氰硼酸摩尔分数为90%），以辛烷为洗涤剂，萃取剂、洗涤剂、原料液三者的流比为2：1：1，在40℃下进行分馏萃取，其中，萃取段共3级，洗涤段共7级，收集萃取液和萃余液。

[0042] 将萃余液经真空浓缩、水洗及干燥，得到胆固醇；将萃取液经正己烷反萃取，正己烷萃取相经真空浓缩、水洗及干燥，得到24-去氢胆固醇。其中，24-去氢胆固醇的纯度为95.93%，收率为99.0%，胆固醇的纯度为89.88%，收率为99.5%。

[0043] 实施例4

[0044] 原料24-去氢胆固醇和胆固醇的混合物（24-去氢胆固醇/胆固醇=11.26%，质量比）溶解在沸程为辛烷中，配制成24-去氢胆固醇和胆固醇总浓度为10.5克/升的原料液。以1-辛烷-3-烯丙基-吡啶-对甲苯磺酸盐离子液体为萃取剂，以辛烷为洗涤剂，萃取剂、洗涤剂、原料液三者的流比为6：10：1.5，在30℃下进行分馏萃取，其中，萃取段共2级，洗涤段共6级，收集萃取液和萃余液。

[0045] 将萃余液经真空浓缩、水洗及干燥，得到胆固醇；将萃取液经正己烷反萃取，正己烷萃取相经真空浓缩、水洗及干燥，得到24-去氢胆固醇。其中，24-去氢胆固醇的纯度为93.45%，收率为99.7%，胆固醇的纯度为89.88%，收率为99.5%。

[0046] 实施例5

[0047] 原料24-去氢胆固醇和胆固醇的混合物（24-去氢胆固醇/胆固醇=13.64%，质量比）溶解在沸程为90～120℃的石油醚中，配制成24-去氢胆固醇和胆固醇总浓度为3克/升的原料液。以1-丁基-3-甲基咪唑-三氟甲烷磺酸盐离子液体为萃取剂，以沸程为90～120℃的石油醚为洗涤剂，萃取剂、洗涤剂、原料液三者的流比为5：8：2，在55℃下进行分馏萃取，其中，萃取段共2级，洗涤段共6级，收集萃取液和萃余液。

[0048] 将萃余液经真空浓缩、水洗及干燥，得到胆固醇；将萃取液经正己烷反萃取，正己烷萃取相经真空浓缩、水洗及干燥，得到24-去氢胆固醇。其中，24-去氢胆固醇的纯度为94.56%，收率为99.36%，胆固醇的纯度为88.97%，收率为99.95%。

[0049] 实施例6

[0050] 原料24-去氢胆固醇和胆固醇的混合物（24-去氢胆固醇/胆固醇=11.26%，质量比）溶解在正己烷中，配制成24-去氢胆固醇和胆固醇总浓度为15克/升的原料液。以1-烯丙基-3-甲基咪唑-硫酸甲酯离子液体为萃取剂，以正己烷为洗涤剂，萃取剂、洗涤剂、原料液三者的流比为2：4：0.8，在20℃下进行分馏萃取，其中，萃取段共3级，洗涤段共6级，收集萃取液和萃余液。

[0051] 将萃余液经真空浓缩、水洗及干燥，得到胆固醇；将萃取液经正己烷反萃取，正己烷萃取相经真空浓缩、水洗及干燥，得到24-去氢胆固醇。其中，24-去氢胆固醇的纯度为93.36%，收率为99.90%，胆固醇的纯度为90.45%，收率为99.5%。

[0052] 实施例7

[0053] 原料24-去氢胆固醇和胆固醇的混合物（24-去氢胆固醇/胆固醇=11.26%，质量比）溶解在辛烷中，配制成24-去氢胆固醇和胆固醇总浓度为20克/升的原料液。以N-辛基吡啶四氟硼酸盐-环丁砜的二元混合溶剂为萃取剂（混合溶剂中N-辛基吡啶四氟硼酸盐体积分数为90%），以辛烷为洗涤剂，萃取剂、洗涤剂、原料液三者的流比为3：6：1，在45℃下