技术领域
本发明属于有机物提纯技术领域，具体涉及一种用分馏萃取分离羊毛甾醇和二氢羊毛甾醇的方法。
技术背景
羊毛甾醇属于四环三萜类化合物，是真核细胞甾醇合成途径中重要的中间体。在动物体内，羊毛甾醇是胆固醇和多种类固醇激素合成的重要前体（Crit. Rev. Biochem. Mol., 34(2), 123-140, 1999）。在真菌细胞中，羊毛甾醇是麦角固醇及多种具有抗癌、消炎、降血脂等生物活性的三萜类化合物的重要前体（Nat. Prod. Rep.,15,653-696,1998）。报导称羊毛甾醇对结肠癌具有化学预防作用（Cancer Detection and Prevention, 26(6):419-425, 2006）。因此，高纯度的羊毛甾醇在甾体激素合成研究及三萜类化合物生物体合成研究中具有十分重要的地位和作用。
羊毛甾醇和二氢羊毛甾醇约以等量存在于羊毛脂的非皂化物中，而二氢羊毛甾醇与羊毛甾醇的分子结构非常相似，只是在24位相差一个双键，因此制备高纯度羊毛甾醇的难点在于羊毛甾醇与二氢羊毛甾醇的分离。
传统的羊毛甾醇制备方法有溴化法、提取法和制备色谱分离法。经典的溴化法所用试剂昂贵，回收率低。传统的提取法（张星华，羊毛脂中胆甾醇的分离提取工艺，天津大学硕士论文，2010）通过溶剂结晶法从羊毛醇中得到羊毛甾醇和二氢羊毛甾醇的粗品，未进一步分离提纯，产品纯度差；制备色谱法（CN200910308433.2，羊毛甾醇粗品分离提纯的方法）虽然能够快速得到高纯度的羊毛甾醇，但处理量小、设备成本高，仅限于实验室研究，也难以实现工业化生产。
发明内容
本发明的目的是提供一种分离羊毛甾醇和二氢羊毛甾醇的新方法，该方法操作简单、工艺稳定、产能大、成本低、质量高。
本发明的目的通过以下技术方案实现：
一种分离羊毛甾醇和二氢羊毛甾醇的方法，其特征在于，将羊毛甾醇和二氢羊毛甾醇混合物粗品溶解于溶剂中配成原料液，用萃取剂进行分馏萃取，用洗涤剂进行洗涤，收集重相萃取液浓缩得到羊毛甾醇浓缩物，再经过溶剂结晶得到羊毛甾醇纯品；收集轻相萃余液得到二氢羊毛甾醇浓缩物，再经过溶剂结晶得到二氢羊毛甾醇纯品；其中，溶解混合物粗品的溶剂为石油醚、己烷或辛烷中的一种；萃取剂是甲醇、辛醇、环丁砜或N,N-二甲酰胺中的一种或其混合物；洗涤剂是石油醚、己烷或辛烷中的一种。
本发明是利用羊毛甾醇和二氢羊毛甾醇在两种溶液中的分配系数的差异，通过液液分馏萃取的技术方案来实现两者的分离。
分馏萃取分为萃取段和洗涤段，萃取段和洗涤段串联。萃取剂从萃取段第一级进入萃取体系，从萃取段最后一级出来后进入洗涤段的第一级，再从洗涤段的最后一级流出；原料液从萃取段最后一级进入萃取体系；洗涤剂从洗涤段最后一级进入萃取体系，从洗涤段第一级出来后与原料液合并进入萃取段最后一级，从萃取段第一级流出。
萃取相与洗涤相进行多级逆流接触，使羊毛甾醇和二氢羊毛甾醇得以分离。在萃取段经过多级逆流萃取，原料液中的羊毛甾醇充分溶解于萃取剂中，从而保证了羊毛甾醇的萃取收率；在洗涤段经过多级逆流萃取，在萃取段被一起萃取过来的二氢羊毛甾醇溶解于洗涤剂中，从而保证了萃取剂中羊毛甾醇的纯度。即从洗涤段最后一级流出的萃取液富集了羊毛甾醇，从萃取段第一级流出的萃余液富集了二氢羊毛甾醇。
进一步地，所述萃取剂优选是甲醇和环丁砜的混合物，环丁砜所占体积比为40～80％；萃取剂也可以是辛醇和N,N-二甲酰胺的混合物，N,N-二甲酰胺所占体积比为40～80％。
本发明所述的原料溶解溶剂和洗涤剂相同，可以是沸程60～90℃的石油醚、沸程90～120℃的石油醚、正己烷或辛烷中的一种。
分馏萃取中，原料液、萃取剂和洗涤剂的流比是一个非常重要的参数。若萃取剂的相比过高，大于二氢羊毛甾醇在洗涤剂与萃取剂中的分配比，则洗涤段的洗涤效果差，影响产品羊毛甾醇的纯度；若萃取剂的相比太低，低于羊毛甾醇在洗涤剂与萃取剂中的分配比，则在萃取段羊毛甾醇的萃取效果不理想，收率低，也影响萃余液中二氢羊毛甾醇的纯度。对于已定的萃取设备而言，原料液的流比小，原料液处理量小，设备利用率低，而原料液的流比太大，则羊毛甾醇与二氢羊毛甾醇的分离达不到预期结果。因此，需根据羊毛甾醇和二氢羊毛甾醇在不同溶剂体系中的分配系数来确定分馏萃取的流比。本发明中原料液、萃取剂和洗涤剂的体积流量比为1︰6～20︰3～15。
原料液中羊毛甾醇和二氢羊毛甾醇的浓度太低，则设备处理量小、溶剂利用率低，能耗、成本高，本发明原料液中羊毛甾醇和二氢羊毛甾醇的总浓度优选为0.5～30g/L。
温度会影响羊毛甾醇和二氢羊毛甾醇在两相中的相平衡关系。温度升高，两者的分离系数略有下降。但适当提高分馏萃取的操作温度，可以加快两相间的传质速度，同时，选择的操作温度应低于所选溶剂的沸点。因此，本发明优选的分馏萃取操作温度为30～60℃。
浓缩物的结晶溶剂可以选择甲醇、乙醇等低碳醇，以及丙酮、正己烷中一种或其混合物，最优选为甲醇溶剂。
本发明的有益效果为：
1、本发明采用分馏萃取技术，产能高、生产成本低，易实现工业化。
2、本发明所选用的溶剂为工业常用溶剂，易于回收处理。
3、本发明流程简单、操作稳定、能耗低、分离效果好，羊毛甾醇浓缩物中二氢羊毛甾醇的含量比低于1/25，浓缩物通过简单溶剂结晶，得到的羊毛甾醇的纯度大于95％。二氢羊毛甾醇浓缩物中羊毛甾醇的含量比低于1/30，浓缩物通过简单溶剂结晶，得到的二氢羊毛甾醇的纯度大于96％。
具体实施方式
以下用具体的实施例对本发明的工艺作进一步说明，本实施例在以本发明的技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和操作过程，但本发明的保护范围不受实施例的限制。
实施例1
原料为羊毛醇甲醇结晶得到的羊毛甾醇和二氢羊毛甾醇混合物，其中羊毛甾醇的含量56.5%，二氢羊毛甾醇的含量36.7％，其它杂质为链甾醇、胆固醇和羊毛醇。将原料溶解在正己烷中配成原料液，其中羊毛甾醇与二氢羊毛甾醇的总浓度为5g/L。以环丁砜/甲醇＝70/30（体积比）作为萃取剂，以正己烷作为洗涤剂。萃取柱的尺寸为?2.0cm×80cm，洗涤柱的尺寸为?2.0cm×100cm，柱内装填?2.0mm的不锈钢?环填料，夹套热水加热。料液、萃取剂、洗涤剂分别用蠕动泵输送。萃取剂从萃取柱顶端进入、从洗涤柱底端流出；洗涤剂从洗涤柱底端进入、从萃取柱顶端流出；料液从萃取柱距顶端2/3高度处进入。萃取柱和洗涤柱顶端和底端分别设有分液区，使轻相溶液和重相溶液得以分层。在45℃进行分馏萃取，原料液、萃取剂、洗涤剂三者的流比为1：8：6，收集萃取液，真空浓缩脱除溶剂得到羊毛甾醇粗品，用无水甲醇60℃溶解，室温结晶、过滤，结晶真空干燥，得到羊毛甾醇纯品，纯度95.4％；收集萃余液，真空浓缩脱除溶剂得到二氢羊毛甾醇粗品，用无水甲醇60℃溶解，室温结晶、过滤，结晶真空干燥，得到二氢羊毛甾醇纯品，纯度96.8％。分馏萃取与结晶过程羊毛甾醇的总收率为74.3％，二氢羊毛甾醇的总收率为86.7％。
实施例2
原料同实例1，溶解在正己烷溶剂中，配成羊毛甾醇和二氢羊毛甾醇总浓度为15g/L的原料液，以环丁砜/甲醇＝70/30（体积比）作为萃取剂，以正己烷作为洗涤剂，在40℃下进行分馏萃取。萃取装置及操作同实例1。原料液、萃取剂、洗涤剂三者的流比为1：10：8。收集萃取液和萃余液，真空蒸馏除去溶剂，再用甲醇结晶、真空干燥，操作同实例1。得到羊毛甾醇结晶，纯度95.1％，总收率72.1％；得到二氢羊毛甾醇结晶，纯度95.4％，总收率82.3％。
实施例3
原料同实例1，溶解在辛烷中，配成羊毛甾醇和二氢羊毛甾醇总浓度为10g/L的原料液，以环丁砜/甲醇＝80/20（体积比）作为萃取剂，以辛烷作为洗涤剂，在50℃下进行分馏萃取。萃取装置及操作同实例1。原料液、萃取剂、洗涤剂三者的流比为1：8：6.5。收集萃取液和萃余液，经过真空蒸馏、甲醇结晶、真空干燥，得到纯度为96.0％的羊毛甾醇结晶，总收率70.6％；得到纯度为95.3％的二氢羊毛甾醇结晶，总收率87.3％。
实施例4
原料为羊毛甾醇和二氢羊毛甾醇混合物，其中羊毛甾醇的含量52.5%，二氢羊毛甾醇的含量41.3％，其它杂质为链甾醇、胆固醇和羊毛醇。将原料溶解在石油醚（沸程60－90℃）中配成原料液，其中羊毛甾醇与二氢羊毛甾醇的总浓度为12.5g/L。以N,N-二甲酰胺/辛醇＝80/20（体积比）作为萃取剂，以石油醚（沸程60－90℃）作为洗涤剂，在50℃下进行分馏萃取。萃取装置及操作同实例1。原料液、萃取剂、洗涤剂三者的流比为1：12：8。收集萃取液和萃余液，经过真空蒸馏、甲醇结晶、真空干燥，得到纯度为95.2％的羊毛甾醇结晶，总收率75.3％；得到纯度为95.8％的二氢羊毛甾醇结晶，总收率90.1％。
实施例5
原料同实例4。将原料溶解在正己烷中配成原料液，其中羊毛甾醇与二氢羊毛甾醇的总浓度为8.5g/L。以N,N-二甲酰胺/辛醇＝70/30（体积比）作为萃取剂，以正己烷作为洗涤剂，在45℃下进行分馏萃取。萃取装置及操作同实例1。原料液、萃取剂、洗涤剂三者的流比为1：10：8。收集萃取液和萃余液，经过真空蒸馏、甲醇结晶、真空干燥，得到纯度为96.1％的羊毛甾醇结晶，总收率72.3％；得到纯度为97.2％的二氢羊毛甾醇结晶，总收率86.5％。
实施例6
原料同实例4。将原料溶解在正己烷中配成原料液，其中羊毛甾醇与二氢羊毛甾醇的总浓度为10g/L。以环丁砜/甲醇＝80/20（体积比）作为萃取剂，以正己烷作为洗涤剂，在45℃下进行分馏萃取。萃取装置为中试装置：萃取柱的尺寸为?20cm×400cm，洗涤柱的尺寸为?20cm×400cm，柱内装填?4.0mm的不锈钢?环填料及丝网规整填料，夹套通热水加热。料液、萃取剂、洗涤剂分别用磁力泵输送。操作方式同实例1。原料液、萃取剂、洗涤剂三者的流比为1：15：12。收集萃取液和萃余液，经过真空蒸馏、甲醇结晶、真空干燥，得到纯度为94.8％的羊毛甾醇结晶，总收率65.2％；得到纯度为95.4％的二氢羊毛甾醇结晶，总收率82.5％。
实施例7
原料同实例1。将原料溶解在正己烷中配成原料液，其中羊毛甾醇与二氢羊毛甾醇的总浓度为15g/L。以N,N-二甲酰胺/辛醇＝80/20（体积比）作为萃取剂，以正己烷作为洗涤剂，在50℃下进行分馏萃取。萃取装置及操作同实例6。原料液、萃取剂、洗涤剂三者的流比为1：12：8。收集萃取液和萃余液，经过真空蒸馏、甲醇结晶、真空干燥，得到纯度为94.5％的羊毛甾醇结晶，总收率67.2％；得到纯度为96.2％的二氢羊毛甾醇结晶，总收率80.2％。