Optymalizacja warunków reakcji izomeryzacji ksantohumolu do izoksantohumolu przy zwiększającej się ilości zastosowanego substratu

Dane stanowią wyniki badań przeprowadzonych w ramach Działania 1.1.1. Badania przemysłowe i prace rozwojowe realizowane przez przedsiębiorstwa, Programu Operacyjnego Inteligentny Rozwój 2014-2020 współfinansowanego ze środków Europejskiego Funduszu Rozwoju Regionalnego pt. „Stworzenie technologii przemysłowego otrzymywania fitoestrogenu z chmielu o największej aktywności biologicznej” Nr POIR: POIR.01.01.01-00-0956/18-00 realizowanego przez SYNKOL SPÓŁKA Z OGRANICZONĄ ODPOWIEDZIALNOŚCIĄ SPÓŁKA KOMANDYTOWA wykonane, w ramach umowy o podwykonawstwo.W doświadczeniu przeprowadzono zwiększanie ilość zastosowanego substratu ksantohumolu (XN) do wartości 50, 200, 500 i 1500 mg. Proporcjonalnie zwiększano również ilość zastosowanych w reakcji roztworów 3% NaOH i 20% wodnego kwasu ortorosforowego (V) (H3PO4).W celu upewnienia się, że dobrane warunki gwarantują powtarzalność eksperymentu, został on 5-cio krotnie powtórzony dla wyjściowej masy substratu 50 mg. Średnia wydajność z przeprowadzonych reakcji to 90,6% (wyliczona jako stosunek masy produktu otrzymanego w wyniku reakcji chemicznej do teoretycznej jego masy obliczonej na podstawie współczynników stechiometrycznych równania tej reakcji i ilości użytych reagentów).Następnie w 2 powtórzeniach wykonano eksperyment zwiększając skalę 4-krotnie dla wyjściowej masy substratu 200mg XN. Zauważono zmniejszenie wydajności z ponad 90% do około 85% (średnio). Może to być spowodowane tworzeniem się bardzo drobnych kryształów w procesie krystalizacji IXN, wręcz zawiesiny, która w pewnym stopniu podczas procesu sączenia pod zmniejszonym ciśnieniem przechodzi przez sączek. Zmiana sączka w drugiej reakcji na twardy, spowodowała zwiększenie wydajności o 10%.Przy kolejnym powiększeniu skali procesu, dla wyjściowej masy substratu 500mg, doświadczenie zostało wykonane w 2 powtórzeniach, aby upewnić się, że stosowane procedury pozwalają otrzymać analogiczne rezultaty jak w przypadku mniejszej skali. Również w drugim powtórzeniu zastosowano twardy sączek przy sączeniu kryształów IXN.Ostatnim etapem było przeprowadzenie reakcji w skali gramowej dla wyjściowej masy substratu 1 i 1,5 g. Dla reakcji izomeryzacji poprowadzonej w skali 1,0 g substratu po reakcji otrzymano 990 mg IXN, a po rekrystalizacji 852 mg IXN. Dla reakcji izomeryzacji poprowadzonej w skali 1,5 g substratu po reakcji otrzymano 1490 mg IXN, a po rekrystalizacji 1320 mg IXN. Spadek wydajności w porównaniu z reakcjami przesiewowymi wynika z tworzenia się bardzo drobnych kryształów IXN w procesie rekrystalizacji, które w procesie sączenia pod zmniejszonym ciśnieniem, mimo zastosowania odpowiedniego sączka przechodzą do roztworu. W związku z tym przesącz został odstawiony na 48 godzin do lodówki w zlewce zaklejonej parafilmem, na którym zostały zrobione drobne otwory, a następnie odwirowany (5000 obrotów na minutę, 10 minut), supernatant zdekantowany, kryształy przemyte zimną wodą i ponownie odwirowane. Następnie kryształy po zlaniu wody zostały przeniesione na szkło zegarkowe i wysuszone w temperaturze pokojowej przez 48 godzin. W ten sposób otrzymano dodatkowe 50 mg IXN. Sumarycznie z 1500 mg XN otrzymano 1370 mg IXN. Całkowita wydajność procesu wyniosła 91%.

本数据集为《智能发展2014-2020运营计划（Program Operacyjny Inteligentny Rozwój 2014-2020）》中1.1.1章节“企业实施的工业研究与开发工作”相关研究成果，该项目由欧洲区域发展基金（European Regional Development Fund, ERDF）共同资助，项目编号为POIR.01.01.01-00-0956/18-00，项目名称为“开发从啤酒花中提取高生物活性植物雌激素的工业化生产技术”，由SYNKOL SPÓŁKA Z OGRANICZONĄ ODPOWIEDZIALNOŚCIĄ SPÓŁKA KOMANDYTOWA作为执行方，相关实验数据来自分包合同框架下的研究工作。实验中，将黄腐酚（xanthohumol, XN）底物的投料量梯度提升至50、200、500及1500 mg，同时按比例调整反应体系中3%氢氧化钠溶液与20%正磷酸(V)（H₃PO₄）水溶液的投加量。为验证所选实验条件具备可重复性，以50 mg底物投料量开展了5次平行重复实验。经计算，该批次反应的平均收率为90.6%（收率定义为化学反应所得产物质量与根据反应方程式化学计量系数及反应物投料量计算得到的理论产物质量的比值）。随后以200 mg XN底物投料量开展2次放大4倍的平行实验，实验观察到收率从超90%降至约85%（平均值）。该现象可能源于异黄腐酚（isoxanthohumol, IXN）结晶过程中生成极细晶体，甚至形成胶体悬浮液，在减压过滤过程中部分穿透滤布。第二次实验更换为硬质滤布后，收率提升了10%。针对500 mg底物投料量的进一步放大实验，开展2次平行重复以验证该规模下的实验流程可得到与小尺度实验一致的结果，第二次过滤过程同样采用硬质滤布。最后阶段开展底物投料量为1 g和1.5 g的克级规模反应。对于1.0 g底物的异构化反应，反应后得到990 mg异黄腐酚（IXN），重结晶后得到852 mg IXN；对于1.5 g底物的异构化反应，反应后得到1490 mg IXN，重结晶后得到1320 mg IXN。与小尺度实验相比，该批次收率下降，原因是重结晶过程中生成了极细的IXN晶体，即便采用适配滤布，仍有部分晶体在减压过滤过程中穿过滤布进入滤液。因此将滤液置于封口膜密封的水槽中并扎有细孔的冰箱内静置48小时，随后以5000转/分钟离心10分钟，倾去上清液，用冷水洗涤晶体后再次离心。将脱除水分的晶体转移至表面皿中，于室温下干燥48小时，额外得到50 mg IXN。综上，从1500 mg XN中总计得到1370 mg IXN，整个工艺的总收率为91%。