紫杉醇提取纯化工艺的研究进展

紫杉醇提取纯化工艺的研究进展

丁清

浙江大学附属儿童医院 浙江杭州 310052

摘要：紫杉醇以其独特的抗癌作用机制及显著的疗效，被认为是近十几年来天然抗癌药物研究领域最重大的发现。由于紫杉醇在红豆杉树皮中含量极低，提取精制困难等原因，导致紫杉醇纯品价格昂贵。因此完善紫杉醇的提取纯化工艺，降低生产成本，对保障人类健康都具有重要的意义。本文对紫杉醇提取纯化工艺的研究进展进行了探讨。

关键词：紫杉醇；提取；纯化；工艺；研究

紫杉醇(Paclitaxel，商品名Taxo1)是红豆杉属植物中独有的一种抗肿瘤天然药物，由于其独特的抗癌作用机制及显著的疗效，而被认为是近十几年来天然抗癌药物研究领域最重大的发现。目前，国内外紫杉醇的商业化规模生产多以红豆杉植物为原料，通过一系列的分离纯化获得。

一、紫杉醇提取纯化工艺概述

由于紫杉醇在红豆杉树皮中含量极低(<0．06％)，提取精制困难等原因，导致紫杉醇纯品价格昂贵。因此，完善紫杉醇的提取纯化工艺，降低生产成本，得到更加便宜的原料对保障人类健康都具有重要的意义。

表1 .紫杉醇提取纯化工艺中各个步骤所得纯度和回收率

目前，工业生产中制备紫杉醇还局限于植物提取法。因此研制出一套操作简单、提纯高、提取率高的紫杉醇规模制备技术无疑对改善紫杉醇原料药产业现状发挥积极作用。一般来说，从红豆杉中提取紫杉醇的分离工艺，可以分为粗提和纯化两个阶段。紫杉醇粗提阶段的目的，在于从原料液中尽可能多的提取目标化合物，所得物料再进行后续提纯直至获得纯品。粗提过程可分为初级萃取和次级萃取，两种过程因所用溶剂不同而除去不同的杂质。将粗提物进一步纯化是获得纯品紫杉醇的关键步骤，通常用色谱法完成。在最后获得医用级纯品之前，色谱过程也必不可少。用色谱法分离纯化紫杉醇时，柱色谱被用于紫杉醇的预分离和最终分离，而薄层色谱则被用于紫杉醇的检测和纯化。目前，随着分离工艺的不断完善，除了柱色谱法以外，还有高效液相色谱、高速逆流色谱等。不同工艺中各个步骤的纯度、回收率见表1。

二、紫杉醇的粗提

溶剂萃取法常用于紫杉醇的粗提阶段。紫杉醇的粗提阶段又可分为初级萃取和次级萃取。这两级萃取过程中一般采用的溶剂系统不同。利用乙酸乙酯-丙酮（1：1）一次便可以使紫杉醇提取量高于以往常用溶剂所能得到的量，这就为后序的分离纯化工作带来很大的方便，由于乙酸乙酯-丙酮（1：1）的价格与甲醇的价格相当，且可回收再利用，因此，这一提取方法的经济性较为合理。 

（1）固液萃取(SLE)。红豆杉的粗提浸膏中往往含有一些无极性或低极性的物质如油脂、蜡、叶绿素、精 油、甾醇和树脂等，常采用一些低极性的有机溶剂进行去除。李春斌等人采用石油醚对浸膏进行固液萃取，发现随着石油醚用量的增加浸出的杂质的数量也在增 加，但当石油醚用量达到浸膏的5 倍时，浸出的杂质数量不再有明显的增加。

（2）液液萃取(LLE)。红豆杉的粗提浸膏中也含有一些强极性物质如鞣质、氨基酸、糖和盐等，常采用液液萃取的方式进行去除。液液萃取简单易行，不需要特殊设备；但提取物杂质含量高，回收率低、分离效果差，还常常伴随着难以消除的乳化现象。

（3）固相萃取(SPE)。固相萃取方法应用于紫杉醇的纯化可以快速除去浸膏中与紫杉醇极性相差较大的脂、蜡及色素等杂质。它利用固相吸附剂去掉浸提液中的某些杂质，相当于首先进行了一次色谱纯化。因而可达到节省时间，降低有机溶剂用量，提高选择性和回收率等目的。

（4）超临界流体萃取。超临界流体萃取（SFE）技术是利用处于临界压力和临界温度以上的流体具有特异增加的溶解能力而发展起来的化工分离新技术。将之引入到紫杉醇提取中，减少了含氯有机溶剂的使用，是一种环境友好的新技术。SFE最常用的溶剂是CO2，它本身无毒，在提取产物中又无残留，因而用药安全。 虽然超临界技术在紫杉醇的提取中显示出收率高、时间省等优点，但对设备要求高，操作条件严格，难以进行大量原料的超临界萃取。 

三、紫杉醇的纯化

（1）碱性氧化铝作柱层析法。红豆杉提取液中含有很多杂质，且紫杉烷类的含量较紫杉醇类大，必须经过纯化处理，以提高紫杉醇的纯度。纯化紫杉醇的方法很多，在使用碱性氧化铝作柱层析时会出现一些化学反应，导致紫杉烷类转化为紫杉醇，使紫杉醇的含量和纯度均增加，使紫杉醇的回收率有可能大于100%。

（2）层析法。层析法有很多种类，以用于紫杉醇的提取和纯化。国内多采用硅胶、氧化铝正相层析法，国外多采用大孔吸附树脂或反相层析法。我国采用的技术利用特殊色层分离介质，不仅提高了回收率，且可使部分非紫杉醇结构物转化为紫杉醇。该技术具以下优点：分离纯化量大，载体可反复使用，并且有良好的重复性，综合成本降低40％以上，整个生产纯化工序仅2~3 步。提高了紫杉醇与其类似物尤其是三尖杉宁碱的分离效率，用同样规摸的设施可使紫杉醇的生产量比用其他方法高3~5 倍之多。

（3）正相色谱法。正相色谱是紫杉醇分离纯化过程中普遍采用的方法，在早期分离纯化的研究中占有主导地位，至今仍在广泛使用。正相色谱一般是使用一些极性较小的有机溶剂作流动相硅胶作固定相，将紫杉烷类化合物洗脱出来。正相色谱的突出优点是固定相价格低廉，用普通的硅胶即可，洗脱用的流动相多为挥发性很强的有机溶剂，溶剂回收简单。

（4）反相色谱法。在紫杉醇研究初期，反相色谱的应用主要体现在高效液相色谱方面，多用于样品的分析检测。一般情况下，反相色谱使用极性较大的有机溶剂作为流动相，先将一些杂质及色素洗脱下来，然后再增大梯度将紫杉烷类化合物洗脱出来。反相色谱不消耗大量的有机溶剂，对环境污染较小，在克服正相硅胶的不可逆吸附造成目标产物回收率低方面也很有价值。近年来很多报告显示，将正相色谱分离和反相色谱分离相结合，可以取得较好效果。

（5）薄层色谱法。薄层色谱也是分离紫杉醇的常用方法。一般先把提取液浓缩，然后在TLC 硅胶板上平行点样，用丙酮、氯仿、甲醇、庚烷、乙醚、 二氯甲烷、乙酸乙酯等展开，再进行紫杉醇的定位。定位的方法有：与标准样进行 对照，在254 nm 紫外线下进行定位标记，刮下每一部位，装入小柱。用甲醇洗脱， 将洗脱液蒸干，从而使紫杉醇得到分离。

（6）胶束电动毛细管色谱法。胶束电动毛细管色谱法是近年发展起来的一种新的分离提纯技术。胶束电动毛细管色谱法具有分离 效率高、溶剂消耗小、速度快等优点。

（7）高速逆流色谱法。此法是当前国际上较为新型的一种液液分配技术，具有分离效率高、制备量大、回收率高、溶剂用量少、分离周期短、操作简单的优点，同时还具有无固体载体逆流色谱的内在优点，有望成为一种新的大规模制备紫杉醇的方法。

（8）离子交换树脂法。杨雪峰等采用PSp-6大孔树脂，以工业反相制备色谱从云南红豆杉树皮及东北红豆杉针叶粗提物中分离紫杉醇及半合成前体取得成功。在实验中，单柱一次负载云南红豆杉浸膏达5kg，经三级色谱分离及重结晶得到紫杉醇产品纯度大于99%，总产品收率大于80%，生产周期的196h，生产成本约1000元人民币/克，很有产业化前景。 

（9）药理作用靶点法。药物的作用靶点是指药物在生物体内发生作用时进攻或结合的组织。紫杉醇的药理作用结果表明，紫杉醇的药理作用靶点是体内的微管。微管是微管蛋白的聚合态，微管蛋白的最主要特征是高温下聚合成微管，低温下解聚成微管蛋白，而与紫杉醇最难分离的三尖杉宁碱不具有这种特性，在一定的条件下，利用药理作用靶点法处理后，可以使紫杉醇的纯度达到95%以上。药理作用靶点法对紫杉醇纯化，具有简便、高效特异性的特点。 

（10）柱切换技术法。柱切换技术是色谱分析中用于极其复杂样品分析方法之一。利用切换阀改变不同的色谱系统，达到在线样品的净化、组分富集等目的。它对生物样品的药物分析具有很大的潜力。液相色谱柱切换法实为一种在线的固相分离技术，常用一个长3-5cm， 填以粒径25-40cm 填料的预处理柱。选择一个低溶剂强度的预处理流动相使生物样 品净化，切换阀启动后，流动相将组分带入分析柱分离测定。比较其他的提取方法，其优点是可以获得高纯度的样品，广泛用于紫杉醇的提取。

综上所述，紫杉醇是近年来用于癌症治疗的一种天然抗肿瘤药物，紫杉醇提取纯化技术不断进步，有利于降低药物成本，推动紫杉醇生产的产业化进程，更好的造福人类，提升人类健康水平。

参考文献：

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[2]金洪顺，楼惠琴，蒋世春，白骅；从红豆杉中提取紫杉醇的工艺研究[J];广州化工； 2014年10期

[3]邱德有，张彬，杨艳芳， 邵芬娟， 滕文静；紫杉醇生物合成研究历史、现状及展望[J];生物技术通报；2015年04期