一种制备大麻二酚联产大麻全谱油的方法与流程

本发明涉及化工技术领域，具体涉及一种制备大麻二酚联产大麻全谱油的方法。

背景技术：

工业大麻是指四氢大麻酚含量低于0.3％的大麻属原植物及其提取产品，其在生物制药、食品添加剂、生活用品、纺织纤维、复合材料等多个领域均有广泛应用。大麻植株中主要的大麻酚类化合物有四氢大麻酚(thc)、大麻酚(cbn)、大麻二酚(cbd)、大麻萜酚(cbg)、大麻环萜酚(cbc)等，其中前三者占大麻酚类化合物的90％。

大麻中的四氢大麻酚(thc)是大麻中主要的精神活性化学成分，可以令人产生兴奋感和上瘾，是大麻被认定为毒品的主要原因。而大麻二酚(cbd)是大麻中的非成瘾性成分，且具有很高的药用价值，因此引起了广泛的关注。研究表明，大麻二酚在抗癫痫、抗精神病、抗抑郁、止痛等方面均具有很好的医用功效。产业研究发现，工业大麻产业的发展高度依赖于大麻二酚(cbd)相关价值的持续体现，故cbd提纯技术升级对于产业发展起着重要作用。

需注意的是，前述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本发明的背景理解，因此它可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

技术实现要素：

本发明的一个主要目的在于提供一种制备大麻二酚联产大麻全谱油的方法，该方法不仅能够获得纯度>99％的高纯大麻二酚产品，同时还能够充分利用中间产物进一步获得四氢大麻酚低于0.3％的大麻全谱油产品，实现在一套工艺下联产大麻二酚和大麻全谱油，有效提高了原料利用率，具有重要的工业化应用前景。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明提供一种制备大麻二酚联产大麻全谱油的方法，包括：提供含有大麻二酚的植物源作为原料，原料加热进行脱羧处理；将脱羧处理后的物料置于提取溶剂中进行萃取，得萃取物；萃取物经柱层析进行洗脱，所得洗脱液经浓缩处理得浸膏；将浸膏置于短程分子蒸馏器中进行真空蒸馏，得重组分产物和轻组分产物；将轻组分产物进行结晶处理，得大麻二酚；重组分产物通过模拟移动床进行中压柱层析分离，得大麻全谱油。

根据本发明的一个实施方式，真空蒸馏包括一级蒸馏和二级蒸馏：浸膏加热至100℃～130℃进行一级蒸馏，冷凝至0℃～60℃后，得第一轻组分产物和第一重组分产物；第一重组分产物加热至100℃～200℃进行二级蒸馏，冷凝至50℃～70℃后，得重组分产物和轻组分产物。

根据本发明的一个实施方式，一级蒸馏的真空度为0.001mbar～1mbar、刮膜速度为100rpm～200rpm；二级蒸馏的真空度为0.001mbar～1mbar、刮膜速度为100rpm～200rpm。

根据本发明的一个实施方式，还包括将结晶处理后得到的结晶母液与重组分产物混合，置于模拟移动床进行中压柱层析分离。

根据本发明的一个实施方式，中压柱层析分离的工作压力为0.5mpa～5mpa，模拟移动床的流动相为醇水混合物，醇水混合物中的醇选自甲醇、乙醇、丙醇和丁醇中的一种或多种。

根据本发明的一个实施方式，模拟移动床的填料选自苯乙烯基聚合物、烷基键合硅胶、微型硅球中的一种或多种；模拟移动床的填料粒径为5μm～25μm。

根据本发明的一个实施方式，脱羧处理包括：将粉碎后的原料在100℃～150℃下加热30min～120min。

根据本发明的一个实施方式，萃取在10℃～80℃下进行30min～60min，提取溶剂选自甲醇、乙醇、丙酮、乙酸乙酯、己烷和庚烷中的一种或多种。

根据本发明的一个实施方式，萃取物经柱层析进行洗脱包括：向萃取物加入溶剂溶解，冷冻后过滤，所得滤液在0.1mpa～1mpa的压力下进入层析柱进行洗脱。

根据本发明的一个实施方式，冷冻时间为8～48小时，冷冻温度为-20℃～-80℃。

根据本发明的一个实施方式，溶剂选自乙醇、甲醇、丙酮、乙酸乙酯、己烷、庚烷中的一种或多种，溶剂与萃取物的质量比为(1～10)：1。

根据本发明的一个实施方式，层析柱的填料选自中性氧化铝，填料与浸膏的质量比为(0.5～5)：1。

根据本发明的一个实施方式，浸膏的溶剂含量不大于1wt％。

本发明还提供一种上述方法制备的大麻二酚和大麻全谱油，其中，大麻全谱油中大麻二酚含量为45wt％～75wt％，四氢大麻酚的含量不大于0.3wt％，总大麻素含量大于75wt％。

由上述技术方案可知，本发明提出的制备大麻二酚联产大麻全谱油的方法的优点和积极效果在于：

本发明提出的制备大麻二酚联产大麻全谱油的方法，通过结合短程分子蒸馏与中压柱层析分离技术，使得在能够获得纯度>99％的高纯大麻二酚产品的同时，还能够充分利用中间产物进一步获得四氢大麻酚低于0.3％的符合国际市场质量要求的大麻全谱油，实现在一套工艺下联产大麻二酚和大麻全谱油，有效提高了原料利用率。通过本发明的方法所得到的大麻二酚及大麻全谱油产品可用于作为食品添加剂原料或医药级原料，具有重要的工业应用化前景。

附图说明

以下附图用于提供对本发明的进一步理解，并构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。

图1示出了本发明一个实施方式的制备大麻二酚联产大麻全谱油的工艺流程图。

图2示出了本发明另一个实施方式的制备大麻二酚联产大麻全谱油的工艺流程图。

具体实施方式

以下内容提供了不同的实施例或范例，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。当然，这些仅仅是范例，而非意图限制本发明。在本发明中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应当被视为在本文中具体公开。

图1示出了本发明一个实施方式的制备大麻二酚联产大麻全谱油的工艺流程图。如图1所示，本发明的制备大麻二酚联产大麻全谱油的方法主要包括脱羧处理、溶剂提取、脱色除杂、短程分子蒸馏、结晶处理以及中压柱层析。具体地：

(1)脱羧处理

首先，提供含有大麻二酚的植物源作为原料，原料加热进行脱羧处理。其中所述植物源可以是含有大麻二酚的大麻科(cannabinaceae)大麻属(cananabis)类植物。

高含量的工业大麻原料中的cbd组分主要以大麻二酚酸(cbda)的形式存在，cbda在高温下可以转化为cbd，且在原料状态下，cbda更容易转化为cbd，转化时间大大缩短。在原料阶段进行cbda的转化，具有如下的优势：首先可以缩短cbda转化成cbd的时间，减少加热过程有可能带来的有效成分损失；其次，原料在加热过程中，部分色素被破坏，对于后续的纯化处理带来好处；再次，原料受热过程会大大减少原料中的水分，使植物组织破坏，可以减少后续萃取的时间，提高萃取率。

在一些实施例中，原料首先经粉碎后再进行脱羧处理，粉碎后的原料目数为20～40目。

在一些实施例中，将粉碎后的原料在100℃～150℃下加热30min～120min。例如，可在100℃、120℃、140℃、145℃、150℃等温度下进行加热。温度越高，脱羧时间越短，效率越高，但温度过高可能会破坏原料成分。优选地，在145℃下脱羧约45min为宜。在该条件下，脱羧率可达99％。

(2)溶剂提取

将脱羧处理后的物料置于提取溶剂中进行萃取，得萃取物。在一些实施例，萃取在10℃～80℃下进行30min～60min，提取溶剂包括但不限于甲醇、乙醇、丙酮、乙酸乙酯、己烷和庚烷等。但本发明不限于此。经溶剂提取后，萃取物中的cbd含量一般在45％～55％。

(3)脱色除杂

经前述溶剂提取后，一般萃取物中含有少量的植物油脂、植物蜡及少量色素，这些物质直接影响后续的纯化过程，因此需要对萃取物进行脱色去杂，以去除色素类及植物蜡等杂质，提高后续纯化的效率，增加填料的使用寿命，降低产品生产成本。

在一些实施例中，脱色除杂过程包括：向萃取物加入溶剂溶解，冷冻后过滤，所得滤液在0.1mpa～1mpa的压力下进入层析柱进行洗脱。

在一些实施例中，溶剂选自乙醇、甲醇、丙酮、乙酸乙酯、己烷、庚烷等中的一种或多种，溶剂与萃取物的质量比为(1～10)：1。

在一些实施例中，冷冻时间为8～48小时，优选地，为12～24小时；冷冻温度为-20℃～-80℃，优选地，为-25℃～-60℃，更优选地，为-45℃～-55℃。通过在低温下进行脱色除杂，相比于常温，可以去除95％以上的色素类及植物蜡等杂质。

在一些实施例中，层析柱的填料选自中性氧化铝，填料与浸膏质量比为(0.5～5)：1。通过选择中性氧化铝作为填料，可以去除产品中残留的部分色素、植物蜡及油脂，使产品的后续分离更加容易实施。

在一些实施例中，还包括将上述脱色除杂后所得的洗脱液进行浓缩处理得浸膏。一般地，采用减压浓缩设备回收溶剂至完全。浓缩设备可以为膜浓缩器、单效减压浓缩器、刮膜浓缩器、纯电浓缩器等一种或几种的组合。浓缩后得到的浸膏含溶剂的量低于1wt％。

(4)短程分子蒸馏

经脱色除杂处理并浓缩后得到的浸膏，进一步置于短程分子蒸馏器中进行真空蒸馏。本领域技术人员可知，短程分子蒸馏不同于传统蒸馏依靠沸点差分离原理，而是靠不同物质分子运动平均自由程的差别实现分离。当液体混合物沿加热板流动并被加热，轻、重分子会逸出液面而进入气相，由于轻、重分子的自由程不同，因此，不同物质的分子从液面逸出后移动距离不同，轻分子达到冷凝板被冷凝排出，而重分子达不到冷凝板沿混合液排出。这样，达到物质分离的目的。

根据本发明，浸膏中进入到短程分子蒸馏器中进行加压加热，待浸膏融化后进行分子蒸馏，浸膏中含有的一部分易挥发气体和分子量较轻的组分作为轻组分产物，与剩余的分子量较重的重组分产物分离开来，其中轻组分产物中含有大部分的大麻二酚，通过结晶处理可以进一步纯化得到大麻二酚产品；而重组分产物中含有小部分的大麻二酚，以及其他大麻素类化合物，例如四氢大麻酚(thc)、大麻酚(cbn)、大麻萜酚(cbg)等，这些重组分产物进一步置于模拟移动床进行中压柱层析分离去除四氢大麻酚(thc)，可根据不同需求，得到相应组成的大麻全谱油。

如图2所示，在一些实施例中，前述的真空蒸馏还可以包括一级蒸馏和二级蒸馏：浸膏加热至100℃～130℃进行一级蒸馏，冷凝至0℃～60℃后，得第一轻组分产物和第一重组分产物；其中第一轻组分产物中包括大部分的易挥发气体和分子量小于300的化合物，这些轻组分产物被回收处理。相对地，第一重组分产物中含有大麻二酚，以及其它分子量更大的化合物。

然后，将第一重组分产物继续加热至100℃～200℃进行二级蒸馏，冷凝至50℃～70℃后，得重组分产物和轻组分产物。此时的轻组分产物中含有大部分的大麻二酚，通过结晶处理可以进一步纯化得到大麻二酚产品，而重组分产物中含有小部分的大麻二酚，以及其他大麻素类化合物，可以进一步置于模拟移动床进行中压柱层析分离去除四氢大麻酚(thc)，得到大麻全谱油。

在一些实施例中，一级蒸馏的真空度为0.001mbar～1mbar、优选为0.005mbar，刮膜速度为100rpm～200rpm；二级蒸馏的真空度为0.001mbar～1mbar、优选为0.005mbar，刮膜速度为100rpm～200rpm。

根据本发明，将真空蒸馏分级进行，可以使分离进一步完全，使小分子和易挥发物质首先排出，进一步提高大麻二酚的分离纯化效果。相比传统的分离方法，该方法更简单、效率更高且纯化效果更好(含量可达99％以上，回收率可达75％以上)。

(5)结晶处理

将前述分离出的轻组分产物进一步进行结晶处理，在一些实施例中，结晶处理包括将前述真空蒸馏后的轻组分产物溶于适应的有机溶剂中进行冷冻结晶。进一步地，还可以同法进行重结晶。其中溶剂为轻组分产物的0.5～5倍，结晶溶剂可以选择低碳类溶剂、烷烃类溶剂、酮类溶剂、酯类溶剂、卤代烷烃类溶剂或其它如苯、甲苯类溶剂等，或者以上溶剂的单重或多种混合物，其中，低碳类溶剂包括但不限于甲醇、乙醇、丙醇、丁醇等；烷烃类溶剂包括但不限于己烷、庚烷、辛烷等；酮类溶剂包括但不限于丙酮、丁酮等；酯类溶剂包括但不限于甲酸甲酯、甲酸乙酯、乙酸乙酯等；卤代烃类包括但不限于氯仿、二氯甲烷、二氯乙烷等；其他如：苯、甲苯等

在一些实施例中，结晶温度为-80℃～10℃；优选-40℃～0℃，更优选地，为-20℃～-10℃。

通过将真空蒸馏分离出的轻组分产物进一步进行结晶处理，可以得到纯度更高的cbd产品，其产物中cbd含量可达99.5％以上。

(6)中压柱层析分离

如前所述，经真空蒸馏后的轻组分产物进行结晶处理可以得到高纯cbd产品，而本发明的重组分产物可以进一步通过模拟移动床进行中压柱层析分离去除四氢大麻酚(thc)，根据不同需求，获得相应组分的大麻全谱油产品。

模拟移动床是一种利用吸附原理进行液体分离操作的传质设备。它是以逆流连续操作方式，通过变换固定床吸咐设备的物料进出口位置，产生相当于吸附剂连续向下移动，而物料连续向上移动的效果。本发明利用模拟移动床结合反相填料分离手段，可以进一步将重组分中的各大麻素类产物分离，得到thc﹤0.3％的大麻全谱油。

在一些实施例中，模拟移动床的填料选自苯乙烯基聚合物、烷基键合硅胶、微型硅球中的一种或多种；其中，苯乙烯基聚合物可以为lx361ss(蓝晓科技)、hp20ss(三菱化学)等；烷基键合硅胶可以为odsc18、c8等；微型硅球可以为层析用硅胶；模拟移动床的填料粒径为5μm～25μm。优选地，模拟移动床的填料为苯乙烯基聚合物，例如lx361ss(蓝晓科技)、hp20ss(三菱化学)，即具有聚苯乙烯类骨架结构的高分子材料作为分离介质，其可以有效地将重组分产物中的thc组分进行分离。

在一些实施例中，中压柱层析分离的工作压力控制在0.5mpa～5mpa，模拟移动床采用低碳醇/水的混合物作为流动相，其中的醇包括但不限于甲醇、乙醇、丙醇和丁醇中的一种或多种。

大麻素产品中的cbd和thc是同分异构体，分子结构相似、理化性质相似，分离难度较大。尤其是已经过分离大部分cbd成分的重组分产物，其分离难度更大。本发明通过采用连续模拟移动床分离技术结合反相填料分离手段，既节约了设备投入的成本，又增加了工艺过程的自动化程度，同时还可以大量的节约有机溶剂的使用量。工艺过程中仅仅使用低碳醇溶剂替代传统的正相柱层析过程中需要用到得苯、二氯甲烷、正己烷、乙酸乙酯等易燃易爆，有毒有害的有机溶剂，更适用于大规模工业化生产。

在一些实施例中，本发明还包括：在结晶处理后，剩余的结晶母液与重组分产物混合，置于模拟移动床进行中压柱层析分离。轻组分产物在经过结晶处理后，结晶母液中一般仍会残留有小部分的cbd和其它大麻素，将上述结晶母液与重组分产物混合后进行再分离，可以充分利用原料，使得回收率提高。也即，采用本发明的方法，通过各工艺步骤之间的联合使用，不仅可以得到高纯的大麻二酚产品，还能够充分利用原料，根据不同需求，获得相应组分的大麻全谱油，具有很好的工业应用前景。

通过采用上述方法制备的大麻全谱油，其大麻二酚含量为45wt％～75wt％，四氢大麻酚的含量不大于0.3wt％，总大麻素含量大于75wt％。其中总大麻素是指包含大麻二酚在内的cbd、cbc、cbg、cbn、thc等一类物质的总称。

下面将通过实施例来进一步说明本发明，但是本发明并不因此而受到任何限制。如无特殊说明，本发明所采用试剂均为分析纯。

实施例1

(1)脱羧处理

取干燥好的工业大麻原料(hemp)500g，粉碎成20～40目的粗粉，置于烤箱中，145℃烘烤加热45min脱羧，期间每10分钟翻动一次。脱羧后的原料重量和cbd含量见表1。

(2)溶剂提取

将脱羧处理后的原料置于溶剂萃取设备中，加入乙醇2500ml，在室温下搅拌萃取两次，每次1小时，过滤后取两次的提取液合并，该提取液中含有所需萃取物。

(3)脱色除杂

将得到的提取液浓缩至400ml，使萃取物与乙醇的质量比约为5:1，然后，置于-50℃的温度下冷冻12小时，过滤，滤液在0.1mpa下过氧化铝柱，收集流出的洗脱液，将洗脱液进行浓缩得浸膏，其中浸膏重量为58g，浸膏中溶剂含量小于1％。

(4)短程分子蒸馏

将所得浸膏加入短程分子蒸馏器中在真空下蒸馏。其中，首先进行一级蒸馏，将浸膏加热至温度为120℃，真空度为0.005mbar，刮膜速度为100rpm，控制冷凝板温度为20℃，一级蒸馏后得第一重组分产物51.9g和第一轻组分产物5.9g。其中第一轻组分产物中为易挥发性物质和分子量小于300的化合物，可通过回收进行再处理或排放。第一重组分产物中含有主要的cbd成分和其它大麻素类化合物。

将第一重组分产物继续进行二级蒸馏，调节二级蒸馏温度为150℃，真空度为0.005mbar，刮膜速度为100rpm，控制冷凝板温度为65℃。二级蒸馏后得重组分产物22g和轻组分产物29.9g，其中轻组分产物中cbd含量为88.5％。

(5)结晶处理

将短程分子蒸馏后的轻组分产物加入40ml正庚烷溶解，置于-10℃温度下冷却结晶24小时，滤取结晶并同法进行重结晶。所得的cbd产品为19.8g，cbd纯度为99.8％。

(6)中压柱层析分离

将前述的重组分产物以及结晶处理后剩余的结晶母液32.1g混合，加入400ml的体积百分浓度为70％的乙醇溶解，过滤，滤液用泵泵入模拟移动床进行中压柱层析分离，其中模拟移动床的填料采用lx361ss，填料粒径为25μm，流动相为体积百分浓度为70％的乙醇水溶液，流速为550ml/min，柱压力为2.5mpa，洗脱时间为60min，紫外检测波长为220nm。

经分离后，收集有效部分洗脱液，浓缩得浸膏15.6g，其中cbd含量为65.7％，cbdv含量为1.2％，cbg含量为6.6％，cbc含量为12.8％，thc含量为0.01％。

实施例2～5及对比例1～3

采用与实施例1相同的方法制备大麻二酚及大麻全谱油，不同的是，步骤(1)中的脱羧时间和温度与实施例1不同，具体参数与结果如下表1所示：

表1

从上表1可知，原料在脱羧过程中，在120℃～150℃下脱羧30～60min左右，一般可保证脱羧过程的完全，低于30min则脱羧不完全。100℃～120℃下进行脱羧时则需要更长的时间。如果加热时间过长或者脱羧温度过高均会对有效组分产生一定的破坏作用。其中，145℃下脱羧30～45min左右，不但能够保证脱羧过程的完全，同时还能相对减少过程的含量损失，提高产品的收得率，此外还减少了脱羧时间，使生产效率提高，降低成本。

实施例6

采用与实施例1相同的方法制备大麻二酚及大麻全谱油，不同的是，步骤(4)不进行分级蒸馏，具体地：

将所得浸膏加入短程分子蒸馏器中在真空下蒸馏。将浸膏加热至温度为150℃，真空度为0.005mbar，刮膜速度为100rpm，控制冷凝板温度为65℃，一级蒸馏后得重组分产物22.9g和轻组分产物35.1g。其中轻组分产物含有主要的cbd成分，重组分产物含有少部分cbd和其它大麻素类化合物。

所得cbd产物的纯度和大麻全谱油的组分含量见表2。

实施例7

采用与实施例1相同的方法制备大麻二酚及大麻全谱油，不同的是，步骤(4)中一级蒸馏的温度为100℃，冷凝温度为20℃；二级蒸馏的温度为150℃，冷凝温度为65℃。所得cbd产物的纯度和大麻全谱油的组分含量见表2。

对比例4

采用与实施例1相同的方法制备大麻二酚及大麻全谱油，不同的是，步骤(3)中在常温下进行脱色除杂处理。所得cbd产物的纯度和大麻全谱油的组分含量见表2。

对比例5

采用与实施例1相同的方法制备大麻二酚及大麻全谱油，不同的是，步骤(6)中模拟移动床的填料采用非苯乙烯基聚合物lx314ss(蓝晓科技)，填料粒径为50μm。所得cbd产物的纯度和大麻全谱油的组分含量见表2。

对比例6

采用与实施例1相同的方法制备大麻二酚及大麻全谱油，不同的是，步骤(6)中的模拟移动床的填料采用lx361ss(蓝晓科技)，填料粒径为75μm。所得大麻全谱油的组分含量见表2。

对比例7

采用与实施例1相同的方法制备大麻二酚及大麻全谱油，不同的是，步骤(6)中的中压柱层析采用单柱层析柱，其填料采用lx361ss，填料粒径为25μm。所得大麻全谱油的组分含量见表2。

表2

通过表2可知，当原料脱羧不完全或脱羧过程对有效组份产生破坏时，会直接影响到cbd的最终回收率，使产品收率降低，成本增高。当中压层析分离过程中采用不同的填料或不同粒径的相同填料时，会使大麻全谱油的收率降低，具体表现为整体cbd回收率的降低；此外，还会使得thc的分离去除效果不佳，导致最终产品thc含量超标二不合格。当采用单柱中压柱层析时，产品的质量及回收率都能够保证，但是整个生产过程中的溶剂用量会大大增加，生产效率会大大降低，从而增大设备投入和产品成本。

本领域技术人员应当注意的是，本发明所描述的实施方式仅仅是示范性的，可在本发明的范围内作出各种其他替换、改变和改进。因而，本发明不限于上述实施方式，而仅由权利要求限定。