正文 第二節 醌類成分的提取分離和結構鑒定(3 / 3)

大孔吸附樹脂(macroporous adsorbing resin),也稱大孔網狀吸附樹脂(macroreticular adsorbent resin)、高分子吸附樹脂(polymeric adsorbing resin)和高分子吸附劑(polymeric adsorbent),是20世紀60年代末發展起來的一類有機高聚物吸附劑,它不帶離子交換基,具有多孔網狀立體結構和較好的吸附性能。常見的大孔樹脂是以苯乙烯或丙烯酸酯為聚合單體,二乙烯苯為交聯劑,在0.5%的明膠溶液中,加入一定量的甲苯或二甲苯作為致孔劑相互交聯聚合而成。

與傳統方法相比,大孔樹脂吸附技術具有以下幾個優點:

能高度富集活性成分,縮小劑量,簡化工藝,提高中藥內在質量和製劑水平。經大孔樹脂吸附技術處理後得到的精製物僅為原料藥的2%~5%,而一般水煮法為20%~30%,醇沉法為15%左右。藥效成分高度富集,雜質減少,提高了藥物的內在質量,有利於製成現代劑型的中藥,也便於質量控製。人參莖葉中含有人參皂苷,但含量較低,用一般方法提取工藝過程繁瑣,而用大孔樹脂吸附技術提純後人參皂苷含量可達70%以上,並且一次性完成了除雜和濃縮兩道工序,簡化了工藝。

可以改善產品品質。傳統工藝製備的中成藥大部分具有較強的吸潮性,是中藥生產及貯藏中長期存在的難題。而經大孔樹脂吸附技術處理後,可有效去除水煎液中大量的糖類、無機鹽和黏液質等吸潮成分,增強產品的穩定性,有利於現有複方中成藥產品的升級換代和二次開發多種。

另外,大孔樹脂吸附技術免去了靜置沉澱、濃縮等耗時多的工序,縮短了生產周期,減少了設備投入。大孔樹脂理化性質穩定,可適用於多種物料的分離。大孔樹脂溶劑耗量少,並可重複使用,降低成本。

大孔吸附樹脂的種類很多,按其極性大小和單體結構不同可分為非極性、中等極性、極性和強極性四種類型。樹脂產品的規格也相當多,但相對國外企業,國內生產廠家的樹脂型號顯得比較雜亂。非極性吸附樹脂電荷分布均勻,不帶有極性基團,是苯乙烯或乙基苯乙烯單體與二乙烯苯交聯而成的聚合物,所以也稱芳香組吸附劑;中等極性吸附樹脂以丙烯酸酯為單體,雙α-甲基丙烯酸二乙醇酯為交聯劑聚合而成,所以也稱脂肪組吸附劑;極性吸附樹脂具有酰胺、亞碸和腈等基團,這些基團的極性大於酯基;強極性吸附樹脂含有極性最強的極性基團,如氮氧基團等。

大孔樹脂理化性質穩定,不溶於酸、堿及有機溶劑,對有機物有良好的選擇性,不受無機鹽及強離子、低分子化合物存在的影響,因而可以適用於多種混合物的分離。大孔樹脂的規格包括外觀、極性以及粒徑範圍、含水量、濕密度(真密度、視密度)、幹密度(表觀密度、骨架密度)、比表麵積、平均孔徑、空隙率、孔容等參數。大孔樹脂的吸附性能包括許多方麵,如對溶液中溶質的吸附量、吸附率、吸附速度、吸附選擇性、脫附性能等。

許漢林等研究了D301大孔樹脂對大黃總蒽醌的吸附性能,並對分離純化工藝參數進行了優化,結果表明,當藥液質量濃度為0.5g/mL,pH為9,流速為1BV/h時,分離效果較好,當洗脫劑用0.10mol/L鹽酸、75%乙醇時,脫吸效果較好。

石慧等係統地研究了大孔樹脂聯用對大黃水提組分的分離選擇性,得到較好的效果。

張美玲等研究了8種大孔樹脂對蘆薈苷的吸附及解吸性能,樹脂飽和吸附量實驗表明NKA-Ⅱ和CAD45對蘆薈苷都有較好的吸附,而洗脫實驗表明NKA-Ⅱ的洗脫率明顯高於其他樹脂。在選擇NKA-Ⅱ型大孔樹脂對蘆薈苷進行分離後,確定了柱色譜條件為:上樣量1.5BV(床體積),流速2.0mL/min,先用1.0BV蒸餾水洗滌,再用2.0BV的60%乙醇溶液洗滌,後用2.5BV 70%乙醇溶液洗滌並收集洗脫液,得到蘆薈苷溶液,經濃縮、冷凍幹燥成蘆薈苷粗品,進行純度分析,此條件下蘆薈苷的純度達到4.9%。

二、醌類衍生物的結構鑒定

在對醌類衍生物結構進行鑒定時,通常是在初步定性的基礎上,利用其特征化學反應和儀器分析手段做出結論。

(一)化學試驗

化學反應包括合成衍生物反應和降解反應。醌類化合物通過甲基化或乙酰化反應生成甲醚或乙酰化物,再通過衍生物的物理常數查閱文獻,核對其是否為已知化合物,或對衍生物進行結構分析,進而確定原醌類物質的結構和特征。降解反應則是通過鋅粉幹餾和氧化等手段,使醌類物質降解,獲取更多信息。

1.甲基化反應

甲基化反應的難易程度及作用位置,既與醌中羥基的類型和位置有關,也與甲基化試劑的種類和反應條件有關。羥基發生甲基化的易難程度依次為:羧基>β-酚羥基>α-酚羥基>醇羥基等,即羥基酸性越強,發生甲基化反應就越容易。

常用的甲基化試劑有:碘甲烷(CH3I)、硫酸二甲酯[(CH3)2SO4]和重氮甲烷(CH2N2)等。其反應能力如下表所示。使用的溶劑極性越強,發生甲基化反應越容易。甲基化試劑與反應官能團關係。

下麵是曲菌素和不同的甲基化試劑所進行的甲基化反應。

由上述反應可以看出,重氮甲烷隻能使酸性較強的β-酚羥基甲基化,而對α-酚羥基不起作用,但有些情況下會對1,8-二羥基蒽醌中的一個α-酚羥基起作用;硫酸二甲酯可使蒽醌環上的所有羥基均甲基化;碘甲烷會和環上的所有酚羥基即醇羥基發生甲基化反應。這樣,我們通過控製不同反應條件,得到不同的甲基化衍生物,進而判斷出原始蒽醌環上的羥基數量和位置。

2.乙酰化反應

醌類衍生物的親核性越強,越容易發生乙酰化反應,即:醇羥基>β-酚羥基>α-酚羥基。常用的乙酰化試劑,依其乙酰化能力的強弱排列順序為:CH3COCl> (CH3CO)2O> CH3COOR> CH3COOH。催化劑的催化能力:吡啶>濃硫酸。乙酰化試劑和反應條件對作用位置產生的影響。

下麵是曲菌素和不同的乙酰化試劑所進行的乙酰化反應。

由上述反應可以看出,醇羥基最容易被乙酰化,和冰醋酸低溫共置即可完成。隨著醋酐回流時間加長,β-酚羥基和具有1,8-二羥基結構的α-酚羥基先後被乙酰化,而普通α-酚羥基最難乙酰化。乙酰化反應難以控製,若想選擇性得到β-酚羥基乙酰化衍生物而不使α-酚羥基參與反應,可使用醋酐+硼酸試劑。因為硼酸能與α-酚羥基產生硼酸酯,起到保護作用,酰化產物水解後就可得到單純的β-酚羥基乙酰化衍生物。

3.鋅粉蒸餾

羥基蒽醌化合物與鋅粉進行幹餾時,蒽醌環上的氧原子被還原除去,生成相應的母核烴類,借以確定羥基蒽醌化合物的結構。

4.氧化反應

醌類化合物在過氧化氫、堿性高錳酸鉀和三氧化鉻等氧化劑作用下,氧化開環生成苯二甲酸衍生物,借以確定醌環上取代基的結構。

(二)波譜分析

下麵是醌類化合物的一些典型波譜特征。

1.醌類化合物的紫外光譜(UV)

苯醌類的主要吸收峰有3個:~240nm,強峰;~285nm,中強峰;~400nm,弱峰。

萘醌類的主要吸收峰有4個:由醌樣結構引起的257nm,由苯樣結構引起的245nm、251nm和335nm。分子中引入—OH、—OMe等助色團時,會使相應吸收峰紅移。如醌環上引入助色團時,會使257nm紅移,而對苯環引起的吸收無不影響,苯環上引入α-OH時,會使335nm紅移到427nm。

蒽醌母核的主要吸收峰有4個:由苯樣結構引起的252nm和325nm,由醌樣結構引起的272nm和405nm。羥基蒽醌類有五個主要吸收帶:

2.醌類化合物的紅外光譜(IR)

蒽醌類化合物中羰基、雙鍵及苯環的特征決定其紅外光譜:

蒽醌類化合物的核磁共振(NMR)和質譜(MS)特征,可參閱有關儀器分析書籍。