Morfīna ekstrakcijas un attīrīšanas process no opija
Anotācija
Aprakstīts process morfīna ekstrakcijai no opija. Šajā procesā opiju ekstrahē ar pamata spirta šķīdumu. Bāzes spirta šķīdumu filtrē un no filtrāta atdala spirtu, atstājot atlikumu. Pēc tam atlikumu ekstrahē ar bāzisku ūdens šķīdumu, kura pH ir vismaz 11. Bāzisko ūdens šķīdumu var filtrēt, lai atdalītu visas cietās vielas, kas palikušas pēc ekstrakcijas ar ūdeni, un pēc tam maisīt ar pietiekamu sāls daudzumu, lai izvairītos no emulsijas veidošanās. Pēc tam bāzisko ūdens šķīdumu vai filtrātu ekstrahē ar benzolu vai toluolu. Pēc tam, noregulējot bāziskā ūdens filtrāta pH līdz pH 8,5 līdz 9,5, morfīns nogulsnējas un tiek reģenerēts.
Izgudrojuma joma
Šis izgudrojums attiecas uz uzlabotu morfīna ekstrakcijas un attīrīšanas procesu no opija. Šī izgudrojuma mērķis ir nodrošināt ekonomiskāku morfīna iegūšanas metodi, kurā izmanto mazāk videi toksiskus šķīdinātājus.
Konteksts
Morfīns ir noderīgs kā pretsāpju līdzeklis. To izmanto arī kā izejvielu kodeīna, kas ir vēl viens pretsāpju un pretdrudža līdzeklis, pagatavošanai. Morfīns dabiski sastopams opija sastāvā 9-17 % no svara atkarībā no opija avota. Ir daudzas alternatīvas metodes morfīna ekstrakcijai un attīrīšanai no opija. Tomēr šīm metodēm ir vairāki trūkumi, piemēram, ilgāks ekstrakcijas laiks, zema efektivitāte un bīstamu ķīmisko vielu, piemēram, hloroforma un sēra dioksīda, izmantošana. Ir vajadzīgs rentabls process, kam nav nepieciešams liels daudzums potenciāli toksisku vai bīstamu šķīdinātāju. No šāda viedokļa raugoties, neviena no pašreizējām metodēm nav pilnībā apmierinoša.
Parasti ar pašreizējām metodēm opijā esošos alkaloīdus ekstrahē vai nu ar ūdeni, vai skābu (piemēram, skābeņskābes) šķīdumu. Tā kā alkaloīdu šķīdība ūdens šķīdumos ir ierobežota, ekstrakts ir ļoti atšķaidīts. Tā rezultātā tiek iegūts liels ūdens ekstrakta daudzums. Arī alkaloīdu reģenerācijai no ūdens ekstrakta nepieciešams liels daudzums organisko šķīdinātāju. Process ir arī ilgstošs un darbietilpīgs. Lai pilnībā atgūtu alkaloīdus, vienu opija partiju parasti ir nepieciešams ekstrahēt četras reizes četru dienu laikā. Morfīna atdalīšana un attīrīšana no pārējiem alkaloīdiem ūdens ekstraktā ir arī laikietilpīga un samērā sarežģīta ekstrakta fizikālo īpašību un tajā esošo vielu veida dēļ.
Izgudrojuma kopsavilkums
Šis izgudrojums attiecas uz morfīna ekstrakcijas procesu no opija. Izgudrojuma process novērš iepriekšējo izgudrojumu procesu trūkumus. Šajā procesā opiju ekstrahē ar bāzisku spirta šķīdumu. Bāzisko spirta šķīdumu filtrē un no filtrāta atdala spirtu, atstājot atlikumu.Pēc tam atlikumu ekstrahē ar bāzisko ūdens šķīdumu, kura pH ir vismaz 11. Pēc tam atlikumu ekstrahē ar bāzisko šķīdumu, kura pH ir vismaz 11. Bāzisko ūdens šķīdumu var filtrēt, lai atdalītu visas cietās vielas, kas palikušas pēc ekstrakcijas ar ūdeni, un pēc tam to var maisīt ar pietiekamu sāls daudzumu, lai izvairītos no emulsijas veidošanās. Pēc tam bāzisko ūdens šķīdumu ekstrahē ar šķīdinātāju, kas būtībā nav sajaucams ar ūdeni, piemēram, benzolu vai toluolu. Pēc tam, noregulējot bāziskā ūdens šķīduma pH līdz pH 8,5 līdz 9,5, morfīns nogulsnējas un tiek reģenerēts.
Izgudrojuma apraksts
Saskaņā ar šeit aprakstīto izgudrojumu morfīnu ekstrahē no opija, maisot un/vai karsējot vai, vēlams, refluksējot opiju spirta, vēlams metanola, bāziskā šķīdumā ar pH aptuveni 9. pH var koriģēt, pievienojot neorganisku bāzi (sārma hidroksīdu vai karbonātu), amonjaku un tamlīdzīgi. Vēlamie neorganiskie principi ir, bet ne tikai, nātrija hidroksīds un kālija hidroksīds. Pēc ekstrakcijas pabeigšanas spirta ekstraktu filtrē, lai atdalītu neizšķīdušās cietās daļiņas. Pēc tam no ekstrahētajiem alkaloīdiem atdala pašu spirtu, vēlams, iztvaicējot zem pazemināta spiediena. Iegūto atlikumu, kas satur alkaloīdus, sajauc vai ekstrahē ar bāzisku ūdens šķīdumu, kura pH ir vismaz 11, vēlams ar sārma hidroksīda ūdens šķīdumu. Tas pārvērš morfīna brīvo bāzi par tā anjonu (morfināta) formu, kas šķīst bāziskos šķīdumos ar pH 11 vai augstāku. Citi opija alkaloīdi ir relatīvi nešķīstoši un parasti vismaz daļēji izgulsnējas no bāziskā ūdens šķīduma. Pēc nogulšņu atdalīšanas, vēlams, filtrējot, atlikušos alkaloīdus atdala no morfīnu saturošā bāziskā ūdens šķīduma, ekstrahējot ar ūdenī nemaisāmu šķīdinātāju, piemēram, toluolu vai benzolu. Visbeidzot, no iegūtā ūdens šķīduma izgulsnē morfīnu nesaturošu bāzi, pielāgojot ūdens filtrāta pH līdz pH 8,5-9,5. Vēlams, lai morfīna nogulsnēšanās pH būtu no aptuveni 9 līdz 9,3, un vispiemērotākais ir aptuveni 9,1. To panāk, pievienojot organisko skābi vai minerālskābi. Ar šo procedūru iegūtā morfīna iznākums un tīrība ir ekonomiski apmierinoši. Šajā procesā iegūto morfīnu pēc tam var tālāk attīrīt ar zināmām metodēm vai tieši izmantot tālākajā procesā, lai to pārvērstu kodeīnā.
Kā minēts iepriekš, morfīna ekstrakciju no opija var veikt, maisot un/vai karsējot, vēlams, refluksējot opiju ar spirta bāzisko šķīdumu, kas spēj izšķīdināt morfīnu tā neitrālajā, katjonu un/vai anjonu formā. Vēlams, lai spirts būtu C1-C4 spirts. Īpaši ieteicamie spirti ir metanols, etanols un izopropanols. Var izmantot arī spirtu maisījumus. Metanols, kas ir vēlamais izgudrojuma šķīdinātājs, ir lielisks šķīdinātājs alkaloīdu ekstrakcijai no opija. Gandrīz visi alkaloīdi, īpaši morfīns, labi šķīst metanolā. Izdevīgi, ka alkaloīdi šķīst metanolā neitrālā, katjonu vai anjonu formā. Pievienojot sārmu, sārmzemju vai citu piemērotu bāzi, lai noregulētu spirta pH līdz aptuveni 9, ekstrakcijas process kļūst efektīvāks. Tā rezultātā alkoholā ekstrahē vairāk alkaloīdu un mazāk piemaisījumu. Opija refluksēšana spirta bāziskā šķīdumā, vēlams metanolā ar pH 9, aptuveni vienu līdz divas stundas ekstrahē vairāk nekā 90 % morfīna.
Ieteicamajā variantā 5 g opija, sagriezta mazos gabaliņos, var ekstrahēt ar 0,2 līdz 0,6 g, vēlams 0,4 g nātrija hidroksīda 25 ml metanola 1 līdz 2 stundas. Opija papildu ekstrakcija ar bāzisku spirtu, piemēram, metanolu ar pH 9, var atgūt būtībā visus opija alkaloīdus. Otro ekstraktu var vai nu apvienot ar pirmo ekstraktu, vai izmantot citas opija partijas ekstrakcijai. Alkohola ekstrakta atdalīšana no neizšķīdušā atlikuma ar filtrāciju vai citiem līdzīgiem līdzekļiem parasti ir vienkārša un ātra. Atšķirībā no ūdens ekstrakcijas procesa filtrēšanas palīglīdzekļu izmantošana šajā posmā parasti nav nepieciešama.
Spirta atdalīšana ar destilāciju pazeminātā spiedienā, paaugstinātā temperatūrā vai ar citiem zināmiem paņēmieniem ir daudz vieglāka un ātrāka nekā ūdens ekstraktu vai organisko šķīdumu (piemēram, toluola) koncentrēšana, kas parasti nepieciešama, izmantojot iepriekšējās tehnoloģijas metodes. Pirms destilācijas spirta ekstraktam var pievienot nelielu daudzumu filtrēšanas palīgvielas, lai novērstu spirta ekstrakta putēšanu un uzbriešanu. Vēl viena priekšrocība ir tā, ka atgūto spirtu, jo īpaši metanolu, var pārstrādāt un izmantot citai ekstrakcijai bez papildu attīrīšanas.
Agrāk izmantotajās ekstrakcijas metodēs morfīns parasti tiek saglabāts kā skāba sāls, jo pastāv bažas par morfīna stabilitāti bāziskos šķīdumos. Lai pārbaudītu morfināta stabilitāti bāziskos ūdens šķīdumos, morfinātu analizēja ar augstas izšķirtspējas šķidrumu hromatogrāfijas (HPLC) metodi un pēc tam atstāja istabas temperatūrā. Pēc tam morfinātu atkārtoti analizēja ar HPLC. Morfīna zudums netika konstatēts.
Saskaņā ar izgudrojumu atlikumu, kas palicis pēc spirta atdalīšanas, ekstrahē ar bāzisku ūdens šķīdumu, kura pH ir vismaz vienpadsmit. Vēlams, lai bāziskais ūdens šķīdums būtu sārmaina hidroksīda, piemēram, nātrija hidroksīda vai kālija hidroksīda, šķīdums. Var izmantot arī citu bāzu šķīdumus. Ūdeniskā ekstrakta pH uzturēšana šajā pH un, vēlams, salīdzinoši šaurā vēlamajā diapazonā ļauj iegūt augstas kvalitātes morfīnu ar labu atgūstamību. Ja pH vērtība ir zemāka, sākotnējā nogulsnēšanās procesā var pazust lielāks morfīna daudzums. Pie augstākām pH vērtībām toluolā var ekstrahēt mazāk piemaisījumu. Tāpēc vēlams uzturēt pH diapazonā no 11,5 līdz 11,9.
Bāzisko ūdens šķīdumu pēc izvēles var filtrēt, lai atdalītu cietās vielas, kas palikušas pēc ekstrakcijas ar ūdeni. Šobrīd filtrējot bāzisko ūdens šķīdumu, tiek atdalīti nešķīstošie nemorfīna alkaloīdi. Jebkuras nogulsnes var izskalot ar papildu daudzumu bāziskā ūdens šķīduma, lai nodrošinātu lielāku morfīna atgūstamību.
Pamatūdens šķīdumu vai filtrātu, ja tas ir filtrēts, pēc tam ekstrahē ar organisku šķīdinātāju, kas būtībā nav sajaucams ar ūdeni, lai no pamatūdens filtrāta atdalītu atlikušos alkaloīdus. Piemēroti šķīdinātāji ir benzols, toluols, ksilols, dietilēteris un hloroforms, bet ne tikai tie. Iegūto ūdens un organiskās fāzes atdalīšanu var veikt, izmantojot tehniku, kas zināma šajā jomā.
Teorētiski nemorfīna alkaloīdiem vajadzētu izgulsnēties no koncentrētiem ūdens šķīdumiem, ja pH vērtība ir aptuveni 11-12. Tomēr koncentrētu morfinātu jonu klātbūtne var palielināt citu alkaloīdu šķīdību. Tādējādi ievērojams nemorfīna alkaloīdu daudzums var palikt šķīdumā. Bāziskā ūdens šķīduma vai filtrāta, ja tas ir filtrēts, tieša ekstrakcija ar šķīdinātāju, kas būtībā nav sajaucams ar ūdeni, var atdalīt šos alkaloīdus, bet var rasties emulsija. Lai izvairītos no emulsijas veidošanās, ūdens šķīdumu/filtrātu pirms ekstrakcijas ar šķīdinātāju, kas būtībā nav sajaucams ar ūdeni, vispirms var apstrādāt ar pietiekamu daudzumu sārmu metālu sāls vai sārmu zemes metālu sāls, piemēram, 0,5 līdz 5 gramus sāls uz katriem 5 gramiem opija. Vēlamie sāļi ir, piemēram, litija hlorīds, litija bromīds, litija acetāts, nātrija hlorīds, nātrija bromīds, nātrija acetāts, kālija hlorīds, kālija bromīds vai kālija acetāts. Vēlamais sāls daudzums ir 0,5 līdz 2 grami uz 5 gramiem opija. Ieteicamie sāļi ir nātrija hlorīds un nātrija acetāts, no kuriem īpaši ieteicams nātrija acetāts. Pēc tam ekstraktu vēlams vēlreiz filtrēt, lai atbrīvotos no gumijas vai citām nogulsnēm pirms ekstrahēšanas ar šķīdinātāju, kas būtībā nav sajaucams ar ūdeni, piemēram, benzolu vai toluolu.
Tomēr morfīna attīrīšanas procedūras secība var ietekmēt morfīna atgūšanu. Piemēram, ja, lai izvairītos no emulsijas veidošanās ekstrakcijas laikā, pamatūdens šķīdumam pirms filtrēšanas pēc ekstrakcijas ar ūdeni pievieno sāli, līdz pat 20 % morfīna var izgulsnēties kopā ar citiem alkaloīdiem. Līdz ar to morfīna atgūstamība būs ievērojami mazāka.
Ekstrahējot ūdens šķīdumu/filtrātu ar šķīdinātāju, kas būtībā nav sajaucams ar ūdeni, piemēram, toluolu vai benzolu, šķīdinātājā var ekstrahēt nelielu morfīna daudzumu, parasti aptuveni 8 %. To var atgūt, veicot atpakaļīgu ekstrakciju ar papildu bāzisku šķīdumu, piemēram, nātrija hidroksīda šķīdumu. Morfīna zudumus, kas radušies mātes ūdens šķīdumā, apmēram 2 %, var atgūt, veicot papildu ekstrakciju ar šķīdinātāju. Veselības apsvērumu dēļ izgudrojuma procesā priekšroka dodama toluola izmantošanai, jo īpaši benzola vietā. Jebkādus alkaloīdus, kas procesa laikā nogulsnējas uz filtra palīgvielas vai papīra, var atgūt, ekstrahējot ar spirtu, vēlams metanolu. Filtrējošo palīgvielu var izmantot atkārtoti bez turpmākas attīrīšanas. Pārējos opiātu alkaloīdus, kas ekstrahēti ar ūdeni nemaisāmā šķīdinātājā, var apvienot ar alkaloīdiem, kas nogulsnējušies no ūdens ekstrakta pie pH 11,5 līdz 11,9, un tālāk attīrīt ar citām zināmām metodēm.
Pēc ekstrakcijas ar šķīdinātāju, kas būtībā nav sajaucams ar ūdeni, bāziskā ūdens šķīduma/filtrāta pH koriģē līdz aptuveni 8,5-9,5, lai nogulsnētu morfīnu. Vēlams, lai pH būtu no 9 līdz 9,3, bet vēl labāk - 9,1 pH. pH var koriģēt, izmantojot skābi, piemēram, sērskābi, sālsskābi vai etiķskābi. Vēlams izmantot 50 % etiķskābes šķīdumu ūdenī.
Pēc tam izgulsnēto morfīnu var reģenerēt, izmantojot tehniku, kas pazīstama šajā nozarē, piemēram, filtrēšanu vai dekantēšanu. Atgūto morfīnu pirms žāvēšanas vēlams mazgāt ar ūdeni.
Iepriekšminētā procedūra nodrošina rentablu morfīna izdalīšanas procesu no opija. Šī procedūra nodrošina labu reģenerāciju un augstas kvalitātes produktu. 1. attēlā attēlots vēlamais izgudrojuma process. Visu procesu no opija ekstrakcijas līdz attīrītā morfīna nogulsnēšanai parasti var pabeigt vienā dienā. Tas ir daudz efektīvāk nekā citas esošās komerciālās attīrīšanas metodes.
Turpmākais konkrētais piemērs ilustrē izgudrojumu, bet tas neierobežo izgudrojuma darbības jomu.
Piemērs
5 g opija sagriež mazos gabaliņos un 1 līdz 2 stundas ekstrahē ar 0,4 g nātrija hidroksīda 25 ml metanola, izmantojot atvilni. Pēc tam metanola ekstraktu filtrēja, lai atdalītu cietās daļiņas. Pēc tam, kad metanola ekstraktam, kas saturēja 465 līdz 485 mg morfīna, pievienoja 1 g filtrēšanas palīgvielas, metanolu atdalīja zem pazemināta spiediena. Pēc tam atlikumu 10 minūtes 35 °C temperatūrā sajauca ar 5,5 ml 1,0 N nātrija hidroksīda šķīduma un pH koriģēja līdz aptuveni 11,5-11,9 ar 50 % etiķskābi ūdenī. Pēc tam šo ūdens ekstraktu filtrēja un nogulsnes izskaloja ar 5,5 ml 0,01 N nātrija hidroksīda šķīduma. Apvienoto ūdens filtrātu 10 minūtes maisīja ar 0,5 g nātrija acetāta un atkal filtrēja. Pēc tam filtrātu divas reizes ekstrahēja ar 5 ml toluola, un ūdens filtrāta pH tika koriģēts līdz pH 9,1 ar 50 % etiķskābi ūdenī. Maisījumu atstāja istabas temperatūrā 6-10 stundas, lai tas pilnībā nogulsnētos, un pēc tam filtrēja. Nogulsnes noskaloja ar ūdeni un žāvēja istabas temperatūrā. Galīgās nogulsnes saturēja 400-426 mg morfīna, kas, pamatojoties uz morfīna daudzumu sākotnējā metanola ekstraktā, veidoja 86-88 % atgūstamību. Morfīna tīrība pēc šīs procedūras bija 84-86 % no masas.
erowid
