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高速逆流色谱在植物有效成分分离中的应用

来源:本站原创 作者: 2007-5-18
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摘要: 高速逆流色谱在植物有效成分分离中的应用国家自然科学基金资助项目袁黎明(云南师范大学化学系 昆明 650092)傅若农(北京理工大学化工与材料学院 北京 100081)张天佑(北京市新技术应用研究所 北京 100035)高速逆流色谱(High-speed Countercurrent Chromatography,简称HSCCC)是由美国国家医学院Yiochiro Ito博士于19......


高速逆流色谱在植物有效成分分离中的应用
国家自然科学基金资助项目

袁黎明
云南师范大学化学系 昆明 650092)
傅若农

北京理工大学化工与材料学院 北京 100081)
张天佑

(北京市新技术应用研究所 北京 100035)

高速逆流色谱(High-speed Countercurrent Chromatography,简称HSCCC)是由美国国家 医学院Yiochiro Ito博士于1982年首先开始的。到目前为止,此项技术已用于生物化学、 生物工程、医学、药学、天然产物化学、有机合成、化工、环境、农业、 食品、材料等 领域。开展此项技术研究的科学家遍及美国、日本、中国、俄罗斯、法国、英国、瑞士等地。 高速逆流色谱具有两大突出优点:1.聚四氟乙烯管中的固定相不需要载体,因而消除了气 液色谱中由于使用载体而带来的吸附现象,特别适用于分离极性物质和具有生物活性的物质 2.由于其与一般色谱的分离方式不同,使其特别适用于制备性分离。最近的研究结果表明: 一台普通的高速逆流色谱仪一次进样可达几十毫升,一次可分离近10g的样品。因此,在80年代 后期被广泛地应用于植物化学成分的分离制备研究,本文就其在这方面的成果作一综述。 1 生物碱 生物碱是植物中一类重要的化学成分,在植物中分布非常广泛,至少有50多科120属以上的 植物中已证明有生物碱存在,已知的生物碱种类也至少在2000种以上。到目前为止,用高速逆 流色谱研究天然产物化学成分也以生物碱的研究报道得最多。 正丁醇—丙酮—水(8∶1∶10)曾用于从委内瑞拉的箭毒中分离马枯素和Panarine,样品进样达 700mg;正丁醇—氯化钠(0.1mol/L)(1∶1)的两相溶剂体系用于从Strychnos usambarensis (马钱科)的树干和树皮中分离10-羟基-Nb-甲基-柯楠醇;用正己烷—乙酸乙脂—甲醇—水 (3∶7∶5∶5)在70min内以1800r/min的转速从粉防已干根的提取物中分离了粉防己碱、 去甲粉防己碱和轮环藤酚碱;从小蔓长春花植物的叶子中用正己烷—乙醇—水(6∶5∶5) 体系分离长春胺和长春辛;分别用正己烷—乙酸乙脂—乙醇—水(6∶3∶2∶5)和 正己烷—乙酸乙酯—甲醇—水(1∶1∶1∶1)从红豆杉的粗提物中分离纯化了紫杉醇、 cephalomannine、巴卡亭Ⅲ;以石油醚(bp.40~65℃)—乙酸乙脂—甲醇—水 (50∶70∶80∶65)为两相体系从紫杉醇的混合物中分离得到了纯的紫杉醇和cephalomannine。 有学者对粉防己的粗提物也进行了分离;从苦参总碱中分离了苦参碱和氧化苦参碱,从洋 金花总碱中分离了莨菪碱、东莨菪碱及待定成分;从峨眉千里光粗碱中分离了金缘千里光碱 、阔叶千里光碱和新阔叶千里光碱;从三尖杉总碱中分离异三尖杉酯碱、高三尖杉酯碱和三 尖杉酯碱。 氯仿—甲醇—水(5∶4∶3)体系曾用于感染了枝顶孢属内部寄生菌的睡眠草,分离得到了麦 角生物碱。Ito于1994年用新型的pH区带提取CCC技术从Crinum moores的抽取物中进样3g得 到了3个纯的生物碱,此技术是HSCCC的一个较大的突破,它使植物的分离提取每次很方便地 就达到了克量级。 2 黄酮类似物 黄酮类似物是一类比较重要的植物化学成分,它包括黄酮、异黄酮、二氢黄酮、花色苷元 、儿茶精和属于黄酮异构体的橙酮,以及由它们所衍生的各式各样的衍生物。 用氯仿—甲醇—水(4∶3∶2)体系曾从芫花总黄酮中一次进样100mg分离得到了3'-羟基芫花素、 洋芹素、木犀草素;从山楂叶粗提物中分离金丝桃苷、槲皮素、芦丁、牡荆素、异牡荆素; 以氯仿—甲醇—水(33∶40∶27)体系,700r/min转速,在70min内从黄酮混合物中分离出橙 皮素,四羟基黄酮和槲皮黄酮,并有效地利用了梯度洗脱技术;Vanhaelen等将HSCCC与 HPLC相结合从500mg的Ginkgo biloba(银杏属)的叶子萃取物中一次分离出了7个黄酮苷, 其以水为固定相,开始以乙酸乙酯为流动相,然后在流动相中逐渐添加异丁醇,到分离结 束时乙酸乙酯与异丁醇之比为(6∶4);Oka等以氯仿—甲醇—水(4∶3∶2)的体系在3500r/min 下在8min内从See buckthourn的果实萃取物中分离得到了5个主成分,其分离速度完全可与 HPLC相比较;还有学者也从大黄羟基蒽醌总苷元中分离了大黄酸、芦荟大黄素、大黄素、 大黄素甲醚、大黄酚等;用正己烷—乙酸乙酯—甲醇—水(9∶1∶5∶5)在1800r/min转速下 在70min内从掌叶大黄的根茎中分离出大黄素甲醚、芦荟大黄酸、大黄酸、大黄酚和大黄素; 将Epilobium parviflorum(柳叶菜属)的甲醇萃取物进样2g分离得到了槲皮 苷、杨梅苷、异杨梅苷和没食子酸,两相系统为氯仿—甲醇—水(7∶13∶8)。 Chen1992年利用氯仿—甲醇—水(4∶3∶2)的两相系统对5个黄酮类化合物进行了分离并进行了 定量分析;Kapadia 1994年利用正己烷—乙酸乙酯—甲醇—水(1∶4∶2.5∶2.5)从 Garcinia Kola(藤黄属)种子中也分离出了多个双黄酮。 3 萜类 萜类是具有(C5H8)n通式的天然化合物,以及含氧及饱和程度不等的衍生物。Wallach曾提出异戊 二烯法则,根据分子中可分异戊二烯的多少分别称为单萜、倍半萜、二萜、三萜等,植物中 存在的橡胶、某些色素、挥发油、树脂、苦味素等类型成分,大多属于萜类或含有萜类成分 。 有人从青蒿中纯化出了Artemisinin,实验以异辛烷—乙酸乙酯(7∶3)为固定相,甲醇—水(6∶ 4)作为流动相;以异辛烷—甲醇—水(10∶7∶3)为固定相和流动相从青蒿中分离了epideoxyarteannu in;利用四氯化碳—甲醇—水(5∶4∶1)的溶剂系统以800r/min的转速,将Cochlospermum tinctorium (卷胚属)的根的甲醇萃取物500mg溶解在10ml的1∶1的两相溶剂系统中一次进样得到纯的 cochloxan-thin和dihydrocochloxanthin;以氯仿—甲醇—水(9∶12∶8)从龙胆的根的甲 醇萃取物中分离得到了1个裂环烯醚萜苷,从Halenia campanulata中分离得到了2个裂环烯 醚萜苷类;以氯仿—甲醇—水(7∶13∶8)从Abrus fruticulosus的叶中分离出了4个甜味三 萜苷;从非洲植物Sesamum alatum中分离出了18,19-secoursane clisaccharide,两相系统 为氯仿—甲醇—戊醇-2—水(5∶6∶1∶4);用氯仿—甲醇—异丁醇—水(7∶6∶3∶1)的系统 从积雪草的抽提物中分离了2个结构非常相似的皂角苷,1个是积雪草苷、1个是 madecassoside,它们仅在同一支链上前者是H,后者是OH。 4 木脂素 木脂素是一类由被子植物和裸子植物中分离出的植物成分,隐花植物中很少存在,它一般 在木部和树脂中存在得比较广泛,所以称为木脂素类。Marrston等1988年以1g的进样较大范围地分 离制备了肉桂酸、阿魏酸和咖啡酸,采用的溶剂系统为正己烷—乙酸乙酯—甲醇—水(3∶7∶ 5∶5),转速700r/min。 以正己烷—甲醇—水(6∶5∶5)的两相系统以1500r/min的转速在80min内曾从江花五味子果实的核 的乙醇萃取物中分离了2个结构十分相似的木脂素的成分—schisanhend和它的乙酸化物;以氯仿 —甲醇—水的溶剂系统从西伯利亚人参的根中分离得到了纯的eleutheroside。 Nitao等于1991年主张用正己烷—乙腈—乙酸乙酯—水(8∶7∶5∶1)的两相系统从Magnolia virginia n中进行neelignans的最初纯化,它比传统的柱色谱更快、更有效、更经济。 5 香豆素类 香豆素及其衍生物广泛分布于植物界。曾用氯仿—甲醇—水(13∶23∶16)的两相系统一次进 样440mg来自于Lomatium dissectum的样品得到了3个香豆素的苷和1个黄酮苷;用氯仿—甲醇—水 (13∶7∶8)的两相体系分离并分析了香豆素混合物中甲醚散形酮、7-甲氧(基)香豆素、7-羟基-6- 甲氧基香豆素和7-羟基香豆素;俞维乐等1995年从Artemisia dalailamae kraschen中以氯仿—甲 醇—水(2∶1∶1)分离出了纯的7-羟基-6-甲氧基香豆素以及isofraxdin和taxaxeryl-acetate, 达到了很好的分离效果。 6 其它 除了上述主要的五大类外,HSCCC在其它植物成分的分离中也有应用,如有学者以氯仿—甲 醇—乙酸—水(5∶3∶1∶3)的两相系统,以800r/min的转速从90mg的商品毛地黄皂苷中分离出了几 个强心苷的化合物;用HSCCC分离鞣酸;用正己烷—乙腈—叔丁基甲基醚(10∶10∶1)从香芹菜中 分离falcarind和falcarindiel;还从香芹菜中分离得到了2个C20化合物。 7 结语 综上所述,HSCCC在天然产物中的分离制备是很成功的。既可分离又可定量,进样量可从毫 克级到克级,进样体积可从几毫升到几十毫升;不但适用于非极性化合物,而且适用于极性 化合物的分离;它可用于天然产物粗提物的去除杂质,也可用于最后产物的精制,甚至直接 从粗提物一步纯化到达纯品;当加快仪器转速如1800r/min,其分离速度可与HPLC媲美,用于天然 产物化学成分的分离始于1985年,到1988年、1989年达到一个高潮,发表了大量的文章,目前处 于平稳发展阶段。1994年HSCCC创始人Ito又发展了pH-zone-refining CCC,使HSCCC的进样量又 大大地前进了一步,能方便地分离克量级的样品,使其更加有利于天然植物的分离制备。因此, 我们可以说,HSCCC已为天然植物的分离制备开辟了一个十分广阔的新天地。


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