生物活性物質(zhì)分離技術(shù)

1、生物活性物質(zhì)分離技術(shù)（生物活性物質(zhì)分離技術(shù)（II）丁國(guó)斌丁國(guó)斌山西大學(xué)生物技術(shù)研究所山西大學(xué)生物技術(shù)研究所電話：電話-mail：發(fā)現(xiàn)青蒿素 屠呦呦獲國(guó)際醫(yī)學(xué)大獎(jiǎng)2011年度拉斯克獎(jiǎng) 中國(guó)中醫(yī)科學(xué)院授予屠呦呦杰出貢獻(xiàn)獎(jiǎng)(2011) 證明了從傳統(tǒng)藥物獲得確定化學(xué)成分藥物的價(jià)值。青蒿素（artemisine）是從中藥黃花蒿中提取的有過(guò)氧基團(tuán)的倍半萜內(nèi)酯抗瘧新藥。青蒿素是中國(guó)發(fā)現(xiàn)的第一個(gè)被國(guó)際公認(rèn)的天然藥物，在其基礎(chǔ)上合成了多種衍生物，如雙氫青蒿素、蒿甲醚、青蒿琥酯等。青蒿素類(lèi)藥物毒性低、抗瘧性強(qiáng)，被WTO批準(zhǔn)為世界范圍內(nèi)治療腦型瘧疾和惡性瘧疾的首選藥物。黃花蒿 (Artem

2、isia annua Linn)1971年首先從黃花蒿中發(fā)現(xiàn)抗瘧有效提取物1972年又分離出新型結(jié)構(gòu)的抗瘧有效成分青蒿素1979年獲國(guó)家發(fā)明獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)2011年9月獲得拉斯克臨床醫(yī)學(xué)獎(jiǎng) 天然產(chǎn)物的活性成分是由復(fù)雜的化學(xué)物質(zhì)組成的，一般認(rèn)為具有藥用價(jià)值的物質(zhì)主要有生物堿、萜類(lèi)、甾體、黃酮類(lèi)、蒽醌類(lèi)、苷類(lèi)、香豆素類(lèi)、有機(jī)酸、單糖、低聚糖、氨基酸、蛋白質(zhì)、酶等。 天然產(chǎn)物的提取、分離就是利用某種介質(zhì)盡量使需要的成分和不需要的成分分開(kāi)，即將具有生理活性的有效成分從天然有機(jī)化合物中分離的過(guò)程。 概述概述 生物堿（alkaloid）是一類(lèi)含氮堿基的化合物，能與有機(jī)酸反應(yīng)生成鹽類(lèi)，有類(lèi)似堿的性質(zhì)，是天然的含氮

3、有機(jī)化合物（蛋白質(zhì)、肽類(lèi)、氨基酸及維生素B除外）。生物堿除少數(shù)來(lái)自動(dòng)物，如腎上腺素等，大都來(lái)自植物，以雙子葉植物最多。生物堿存在于植物體的葉、樹(shù)皮、花朵、莖、種子和果實(shí)中，分布不一。 生物堿生物堿(alkaloid)ONONOOHOH喜樹(shù)堿Mn: 348.3410-羥基喜樹(shù)堿（HCPT）Mn: 364.35 萜類(lèi)化合物是自然界存在的一類(lèi)以異戊二烯為結(jié)構(gòu)單元組成的化合物的統(tǒng)稱(chēng)，也稱(chēng)為類(lèi)異戊二烯。 該類(lèi)化合物在自然界分布廣泛、種類(lèi)繁多，迄今人們已發(fā)現(xiàn)近3萬(wàn)種萜類(lèi)化合物，其中有半數(shù)以上是在植物中發(fā)現(xiàn)的。 萜類(lèi)萜類(lèi)(terpenoids)2-甲基-1,3-丁二烯，異戊二烯 甾體化合物具有一個(gè)四環(huán)的（A

4、、B、C、D）母核，這個(gè)母核像“田”字，并且在C10和C13處各有一個(gè)角甲基，在C17處有一側(cè)鏈，這樣在母核上的三個(gè)側(cè)鏈像“巛”字，“甾”字十分形象的表示了這類(lèi)化合物，是廣泛存在于自然界中的一類(lèi)天然化學(xué)成分。 甾體甾體(steroid)ABCDR12357891011121314151617甾體母核 黃酮類(lèi)化合物系色原酮的衍生物?，F(xiàn)代黃酮的定義為：凡兩個(gè)苯環(huán)（A環(huán)、B環(huán)）通過(guò)三碳鏈相互聯(lián)結(jié)而成的一類(lèi)成分稱(chēng)為黃酮類(lèi)化合物，絕大多數(shù)為黃色。 黃酮類(lèi)化合物黃酮類(lèi)化合物(flavonoids)OO12345678OOOHOHOHHOOH色原酮槲皮素柚皮素OOOHHOOH 蒽醌類(lèi)化合物的基本母核為蒽醌，

5、母核上常有羥基、羥甲基、甲基、甲氧基和羧基等取代基。在天然產(chǎn)物中，蒽醌常存在于高等植物的蓼科、豆科、茜草科和低等植物地衣類(lèi)和菌類(lèi)的代謝產(chǎn)物中。蒽醌類(lèi)具有止血、抗菌、瀉下、利尿的作用。 蒽醌類(lèi)化合物蒽醌類(lèi)化合物(Anthraquinone)1,2-蒽醌OO12345678910OO1,4-蒽醌9,10-蒽醌OO 在進(jìn)行植物成分提取分離前，應(yīng)重視所用植物品種的鑒定、來(lái)源和采集季節(jié)，并查閱有關(guān)文獻(xiàn)資料，了解前人對(duì)該植物或同屬植物中化學(xué)成分的分離條件，加以分析，吸取可以借鑒的經(jīng)驗(yàn)，這會(huì)給提取分離工作帶來(lái)重要的啟示。 通過(guò)化學(xué)成分的預(yù)試驗(yàn)及探索性實(shí)驗(yàn)，再選擇設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)奶崛?、分離方法，不僅可以保證所需有效

6、化學(xué)成分的提出，還可以盡量避免雜質(zhì)的干擾。 天然產(chǎn)物的提取方法很多，按照形成的先后和應(yīng)用的普遍程度可以分為經(jīng)典提取及分離方法和現(xiàn)代提取及分離方法。 經(jīng)典提取及分離方法是指出現(xiàn)時(shí)間較早且迄今一直被普遍采用的傳統(tǒng)方法，即一般提取分離方法。一般提取分離方法包括溶劑提取法、水蒸氣蒸餾法、吸附法、鹽析法、透析法、沉淀法、結(jié)晶法等，不需要特殊的儀器設(shè)備，操作簡(jiǎn)便易行 。 這些傳統(tǒng)的提取和分離方法應(yīng)用廣泛、工藝簡(jiǎn)單、成本低廉，所以至今仍為經(jīng)典。經(jīng)典提取分離方法經(jīng)典提取分離方法1、溶劑提取法溶劑提取法 溶劑法是最常用的提取方法，它采用“相似相溶”的原理，一般選用對(duì)所需成分溶解度大而對(duì)其他成分溶解度小的溶劑將所

7、需成分從植物組織內(nèi)溶解出來(lái)。該法是提取中藥有效成分最常用的方法。 天然產(chǎn)物的提取、分離就是利用某種介質(zhì)盡量使需要的成分和不需要的成分分開(kāi)，即將具有生理活性的有效成分從天然有機(jī)化合物中分離的過(guò)程。 溶劑的選擇溶劑的選擇 根據(jù)天然產(chǎn)物有效成分的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)可以選擇惰性溶劑和反應(yīng)溶劑進(jìn)行提取。 惰性溶劑是指水、乙醇等與化合物基本不起化學(xué)反應(yīng)的溶劑，常用甲醇、丙酮、氯仿、乙酸乙酯等有機(jī)溶劑；反應(yīng)溶劑通常是稀酸、稀堿的水溶液或醇溶液等，內(nèi)酯類(lèi)化合物通常利用此類(lèi)溶劑與其它雜質(zhì)分離。 一般來(lái)說(shuō)，天然產(chǎn)物有效成分在溶劑中的溶解度與溶劑的性質(zhì)有直接關(guān)系，同樣也與其分子結(jié)構(gòu)有關(guān)。 適宜溶劑的選擇必須符合以下要求：適宜

8、溶劑的選擇必須符合以下要求： 與植物中的化學(xué)成分不起化學(xué)反應(yīng)；對(duì)所需成分溶解度大而對(duì)雜質(zhì)溶解度小或反之；經(jīng)濟(jì)易得，使用安全，可回收，不污染環(huán)境；沸點(diǎn)適中，便于回收重復(fù)利用。 常見(jiàn)溶劑的極性強(qiáng)弱可根據(jù)介電常數(shù)大小來(lái)判斷，介電常數(shù)越大，溶劑極性越強(qiáng)。常見(jiàn)溶劑的極性強(qiáng)弱順序如下： 石油醚 二硫化碳 四氯化碳三氯乙烷 苯 二氯甲烷氯仿 乙醚乙酸乙酯丙酮乙醇甲醇 乙腈水 吡啶 乙酸。 強(qiáng)極性溶劑（水）強(qiáng)極性溶劑（水） 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)： 價(jià)廉易得，極性強(qiáng)，穿透力強(qiáng)，溶解范圍廣，如中藥中常見(jiàn)的苷類(lèi)、分子量較小的糖類(lèi)、氨基酸、蛋白質(zhì)、生物堿鹽類(lèi)及有機(jī)酸鹽類(lèi)等。 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)： 進(jìn)一步分離困難較大（提取液中含有無(wú)機(jī)鹽

9、、蛋白質(zhì)、糖等較多水溶性雜質(zhì)），提取液含雜質(zhì)較多，不宜保存，濃縮困難（水提取液含有皂苷及黏液類(lèi)成分時(shí)會(huì)產(chǎn)生泡沫）。溶劑的極性溶劑的極性 親水性有機(jī)溶劑親水性有機(jī)溶劑 主要是指甲醇、乙醇及丙酮等。其中乙醇最為常用，它可以溶解生物堿及其鹽、苷類(lèi)及苷元、萜類(lèi)、木質(zhì)素、揮發(fā)油、樹(shù)脂、色素、有機(jī)酸等。 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)： 既可溶于水，又可以任意比與親脂性有機(jī)溶劑相混溶；用量少，提取時(shí)間短，溶出的水溶性雜質(zhì)少；對(duì)親脂成分溶解度較好；乙醇提取液毒性小、價(jià)格便宜，沸點(diǎn)適中，可重復(fù)使用，還具有殺菌作用，不易發(fā)霉變質(zhì)；易濃縮保存。 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)： 易燃，甲醇毒性大。溶劑的極性溶劑的極性 親脂性有機(jī)溶劑親脂性有機(jī)溶劑 主要

10、有石油醚、己烷、苯、乙醚、氯仿、正丁醇等。 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)： 選擇性強(qiáng)，滲入植物組織能力較弱，不易溶出親水性雜質(zhì)。極性小，可用于提取親脂性成分，如揮發(fā)油、油脂、葉綠素、樹(shù)脂、植物甾醇、內(nèi)酯、某些生物堿及某些苷元等。提取液含雜質(zhì)少，易于濃縮。 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)： 若植物材料還有較多水分，則難以溶出其有效成分，且其揮發(fā)性較大，大多易燃、有毒、價(jià)格昂貴。溶劑的極性溶劑的極性 天然產(chǎn)物有效成分的提取效果主要取決于提取試劑、提取方法和提取工藝的選擇，原料、溫度、時(shí)間等也有不同程度的影響。 （1）材料材料 大小、狀態(tài) （2）提取溫度提取溫度 適宜的溫度 （3）提取時(shí)間提取時(shí)間 水加熱煮沸0.5-2 h，乙醇加熱提取

11、1 h。 （4）濃度差濃度差 攪拌、更換溶劑影響提取效率的因素影響提取效率的因素2、水蒸氣蒸餾法水蒸氣蒸餾法 水蒸氣蒸餾法是將與水不互溶的被蒸餾分在比原沸點(diǎn)低的溫度下沸騰，隨水蒸氣一同蒸餾出來(lái)，經(jīng)冷凝后進(jìn)行分離的一種方法。 只有當(dāng)被提取物中的揮發(fā)性成分不溶或難溶于水，于100 左右時(shí)有一定蒸汽壓，在沸騰時(shí)與水能長(zhǎng)期共存且不發(fā)生化學(xué)變化時(shí)，才能采用水蒸氣蒸餾法。該法是目前揮發(fā)油提取中應(yīng)用較為普遍的方法之一。 揮發(fā)油又稱(chēng)精油，英文為 essential oils，是存在于植物中的一類(lèi)具有芳香氣味、可隨水蒸氣蒸餾出來(lái)而又與水不相混溶的揮發(fā)性油狀成分的總稱(chēng)。 揮發(fā)油為一混合物，其組份較為復(fù)雜。主要通過(guò)

12、水蒸氣蒸餾法和壓榨法制取精油。揮發(fā)油成分中以萜類(lèi)成分多見(jiàn)，另外，尚含有小分子脂肪族化合物和小分子芳香族化合物。 揮發(fā)油揮發(fā)油3、分餾法分餾法 分餾是一種高級(jí)的蒸餾方法，根據(jù)天然產(chǎn)物中各有效化學(xué)成分的沸點(diǎn)不同，用分餾柱代替普通的蒸餾頭，可將液體混合物從低沸點(diǎn)成分到高沸點(diǎn)成分依次進(jìn)行常壓或減壓分餾，從而達(dá)到分離、精制純化的目的。 分餾法在天然產(chǎn)物提取分離中應(yīng)用較為廣泛。4、吸附法吸附法 固體物質(zhì)表面或液體表面對(duì)氣體或液體中溶質(zhì)的附著現(xiàn)象稱(chēng)為吸附。吸附法的目的，一是吸附色素、鞣質(zhì)等雜質(zhì)，二是用氧化鋁、氧化鎂、酸性白土和活性炭等吸附劑處理樣品，吸附所需物質(zhì)。 吸附劑是決定分離效果的首要因素?；钚蕴砍Ｓ?/p>

13、于食品工業(yè)的脫色、脫臭和凈化等。硅膠易吸附極性物質(zhì)，能吸附水分，難吸附非極性物質(zhì)。分子篩是一種非極性吸附劑，常用于深度干燥。 5、鹽析法鹽析法 鹽析法通常是指向水提取液中加入易溶性無(wú)機(jī)鹽至一定濃度或達(dá)到飽和狀態(tài)，降低植物中某些化學(xué)成分在水中的溶解度，并以沉淀形式析出或被有機(jī)溶劑提取，從而達(dá)到與水溶性雜質(zhì)分離的方法。 常用作鹽析的無(wú)機(jī)鹽有氯化鈉、氯化銨、硫酸銨、硫酸鈉、硫酸鎂等。 6、透析法透析法 利用提取液中小分子或離子易通過(guò)半透膜、大分子物質(zhì)不能通過(guò)半透膜的性質(zhì)，進(jìn)行分離、精制的方法，稱(chēng)為透析法。 透析法常用于分離、純化皂苷、多糖、蛋白質(zhì)和多肽等化合物，并且可以除去其中的無(wú)機(jī)鹽、單糖、雙糖等

14、。反之，也可以將大分子的雜質(zhì)留在半透膜內(nèi)，而小分子物質(zhì)透過(guò)半透膜進(jìn)入膜外溶液，從而加以分離。 7、升華法升華法 固體物質(zhì)在受熱時(shí)不經(jīng)過(guò)熔融直接轉(zhuǎn)化為蒸氣，蒸氣遇冷后又凝結(jié)成固體的現(xiàn)象叫做升華。植物中凡具有升華性質(zhì)的化合物均可用此法進(jìn)行純化。中藥中有一些成分具有升華的性質(zhì)，能利用升華法直接從中藥中提取出來(lái)。如樟木中的樟腦、茶葉中的咖啡因及植物材料中的苯甲酸等。 此法操作簡(jiǎn)便，但因?yàn)橹苯佑没鸺訜嵋捉够?，常伴有分解現(xiàn)象，提取不完全，產(chǎn)率低，很少用于大規(guī)模制備。 8、萃取法萃取法 萃取法是用來(lái)提取或純化有機(jī)化合物的常用方法之一。利用物質(zhì)在不同溶劑中的溶解度不同（在萃取劑中的溶解度遠(yuǎn)大于在原溶劑中的溶解

15、度），把固體或液體混合物提取分離的操作方法叫做萃取。萃取法可以分為液-液萃取、固-液萃取。 萃取劑的選擇對(duì)萃取效果影響很大，主要依據(jù)為“相似相溶”原理。若有效成分是親脂性物質(zhì)，可用石油醚、苯等有機(jī)溶劑萃取偏于親水性的物質(zhì)，在親脂性溶劑中難溶，多用乙酸乙酯、丁醇、戊醇等弱親脂性溶劑作為萃取劑。 9、沉淀法沉淀法 在樣品溶液中加入某些溶劑或沉淀劑，通過(guò)化學(xué)反應(yīng)或改變?nèi)芤旱膒H值、溫度等條件，使某些天然產(chǎn)物有效成分以沉淀形式被分離的方法叫做沉淀法。根據(jù)沉淀劑和沉淀?xiàng)l件的不同，沉淀法主要分為兩類(lèi)：溶劑沉淀和沉淀劑沉淀。 沉淀反應(yīng)是可逆的，能否使有效成分從溶液中析出，主要取決于被分離物質(zhì)的溶解度。沉淀劑

16、需根據(jù)天然產(chǎn)物有效成分的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)來(lái)選擇。鉛鹽沉淀法是經(jīng)典的分離、提純方法之一。常用醋酸鉛、堿式醋酸鉛等作為沉淀劑，利用中性醋酸鉛和堿式醋酸鉛在水及醇溶液中能與多種天然產(chǎn)物成分生成難溶的鉛鹽或絡(luò)鹽沉淀而與其他成分分離。 10、結(jié)晶法結(jié)晶法 通過(guò)溶解、除雜、靜置等操作，析出結(jié)晶物質(zhì)的過(guò)程稱(chēng)為結(jié)晶。大多數(shù)天然化學(xué)成分達(dá)到一定濃度時(shí)，選擇合適的溶劑都能結(jié)晶。 根據(jù)其溶解度的不同，利用反復(fù)結(jié)晶的方法，從不純的晶體中制得純度高、晶形好的結(jié)晶物的過(guò)程稱(chēng)為重結(jié)晶。 純化合物的結(jié)晶有一定的熔點(diǎn)和結(jié)晶學(xué)特征，有利于化合物性質(zhì)的判斷。 利用結(jié)晶法提純化合物的關(guān)鍵在于溶劑及溫度等結(jié)晶條件的選擇。 色譜法又叫色層法，舊

17、稱(chēng)層析法，是分離、提純和鑒定有機(jī)化合物的重要方法之一。俄國(guó)植物學(xué)家茨維特 色譜法是利用不同物質(zhì)在固定相和流動(dòng)相中不同的分配系數(shù)進(jìn)行分離的一種方法。 根據(jù)分離時(shí)流動(dòng)相所處的狀態(tài)，可分為液相色譜和氣相色譜。按其分離原理分類(lèi)，有吸附色譜（利用吸附劑表面對(duì)不同組分吸附性能的差異達(dá)到分離目的）、分配色譜（利用不同組分在流動(dòng)相和固定相之間的分配系數(shù)不同而分離）、排阻色譜（利用分子大小不同而阻滯作用不同進(jìn)行分離）、離子交換色譜（利用不同組分對(duì)離子交換劑親和力不同進(jìn)行分離）等。 色譜分離方法色譜分離方法分配系數(shù)：分配系數(shù)：指一定溫度下，處于平衡狀態(tài)時(shí)，組分在固定相中的濃度和在流動(dòng)相中的濃度之比，以K表示。1、

18、硅膠色譜硅膠色譜 硅膠是最常用的吸附劑之一，適用范圍廣，既能用于極性化合物，也能用于非極性化合物。硅膠屬于多孔性物質(zhì)，可用通式SiO2xH2O表示。 硅膠色譜法的原理硅膠色譜法的原理是根據(jù)被分離物質(zhì)在硅膠上的吸附力的不同而得到分離，一般情況下極性較大的物質(zhì)容易被硅膠吸附，極性較弱的物質(zhì)不易被硅膠吸附，整個(gè)色譜分離過(guò)程就是吸附、解吸、再吸附、再解吸的過(guò)程。 流動(dòng)相的選擇：流動(dòng)相的選擇：被分離物質(zhì)和流動(dòng)相之間的極性關(guān)系應(yīng)符合“相似相溶原理”。 2、氧化鋁色譜氧化鋁色譜 氧化鋁是氫氧化鋁在高溫下（約600 ）脫水制得。氧化鋁色譜適用于親脂性成分的分離，具有廉價(jià)、分離效果好、活性易控制等優(yōu)點(diǎn)。適合分離

19、生物中的堿性成分如生物堿，但不宜用于醛、酮、酯和內(nèi)酯等類(lèi)型化合物的分離，因?yàn)橛袝r(shí)堿性氧化鋁可與上述成分發(fā)生次級(jí)反應(yīng)，如異構(gòu)化、氧化和消除反應(yīng)等。 目前除了生物堿等堿性物質(zhì)，很少用氧化鋁色譜，基本上被硅膠色譜取代。 流動(dòng)相的選擇：流動(dòng)相的選擇：同硅膠色譜，極性溶劑的洗脫能力較非極性溶劑大，所以逐步遞增溶劑的極性，可使吸附在氧化鋁柱上的不同化合物依極性大小依次洗脫，達(dá)到分離目的。 活性炭一般分為動(dòng)物炭、植物炭和礦物炭三種，分別采用動(dòng)物的骨頭、木屑、煤屑高溫炭化而成。 活性炭色譜主要用來(lái)分離水溶性物質(zhì)，對(duì)生物中的氨基酸、糖類(lèi)及某些苷類(lèi)等成分具有較好的分離效果。該法具有上樣量大、分離效果好、來(lái)源容易、

20、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)，適用于大量制備性分離。但由于活性炭生產(chǎn)原料、制備方法不同，因而迄今尚無(wú)理想的測(cè)定其吸附力的方法。 在一定條件下，活性炭對(duì)不同物質(zhì)吸附力也不同，一般有在一定條件下，活性炭對(duì)不同物質(zhì)吸附力也不同，一般有如下規(guī)律：如下規(guī)律：對(duì)芳香族化合物的吸附力大于脂肪族化合物；對(duì)大分子化合物的吸附力大于小分子化合物；對(duì)極性基團(tuán)多的化合物的吸附力大于對(duì)極性基團(tuán)少的化合物。 3、活性炭色譜活性炭色譜 離子交換色譜離子交換色譜是通過(guò)固定相表面帶電荷的基團(tuán)與樣品離子和流動(dòng)相離子進(jìn)行可逆交換、離子-偶極作用或吸附而實(shí)現(xiàn)分離的一種方法，主要用于分離離子型化合物。 離子交換劑是一種不溶性的高分子化合物，其分子中

21、具有解離性離子交換基團(tuán)，外觀均為球狀顆粒，不溶于水，但可在水中溶脹。離子交換樹(shù)脂由母核部分和離子交換基團(tuán)兩部分組成。母核部分是苯乙烯通過(guò)二乙烯基苯交聯(lián)而成的大分子網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。離子交換基團(tuán)有羧基、氨基、磺酸基等。離子交換樹(shù)脂可分為兩大類(lèi)，即陽(yáng)離子交換樹(shù)脂與陰離子交換樹(shù)脂。陽(yáng)離子交換樹(shù)脂中含有活潑的酸性基團(tuán)，能交換陽(yáng)離子；陰離子交換樹(shù)脂中含有活潑的堿性基團(tuán)，能交換陰離子。4、離子交換色譜離子交換色譜離子交換色譜離子交換色譜陽(yáng)離子交換樹(shù)脂：陽(yáng)離子交換樹(shù)脂：強(qiáng)酸型-SO3H；弱酸型-COOH，-PO3H陰離子交換樹(shù)脂：陰離子交換樹(shù)脂：強(qiáng)堿型-N(CH3)3X；弱堿型-NR2，-NHR，-NH2。 影響離

22、子交換效果的主要有以下因素：（1）溶液的酸堿度）溶液的酸堿度 溶液酸堿度對(duì)于離子交換有很大影響。當(dāng)交換溶液中氫離子的濃度顯著增高時(shí)，因同離子效應(yīng)，抑制了陽(yáng)離子交換劑中酸性基團(tuán)的解離，離子交換反應(yīng)就很少進(jìn)行。通常強(qiáng)酸型交換劑交換液的pH值應(yīng)大于2，弱酸型交換劑的交換液pH值應(yīng)大于6。強(qiáng)堿型小于12，弱堿型應(yīng)小于7。（2）交換離子的選擇性）交換離子的選擇性 離子交換劑對(duì)交換化合物來(lái)說(shuō)，主要取決于化合物解離離子的電荷、半徑及酸堿性的強(qiáng)弱。解離常數(shù)大、酸堿性強(qiáng)者容易置換，但洗脫相對(duì)來(lái)說(shuō)較難。解離電子價(jià)數(shù)越高，電荷越大，它的吸附性越強(qiáng)，越易在交換樹(shù)脂上交換。（3）被交換物質(zhì)在溶液中的濃度）被交換物質(zhì)在溶

23、液中的濃度 交換濃度低的溶液對(duì)離子交換劑的選擇性大，高濃度時(shí)解離度會(huì)趨向減少，有時(shí)候會(huì)影響吸附次序及選擇性；濃度過(guò)高時(shí)，亦會(huì)引起樹(shù)脂表面及內(nèi)部交聯(lián)網(wǎng)孔收縮，影響離子進(jìn)入網(wǎng)孔。因此一般實(shí)驗(yàn)操作時(shí)所用溶液濃度應(yīng)略高，有利于提取分離。離子交換色譜離子交換色譜（4）溫度）溫度 稀溶液溫度的改變對(duì)交換性能的影響不大，但在0.1 mol/L以上濃度時(shí)，溫度升高對(duì)水合傾向大的離子容易交換吸附，同時(shí)離子的活性系數(shù)增大。對(duì)弱酸、弱堿交換劑來(lái)說(shuō)，溫度對(duì)其交換率有較大影響，一般溫度增高，離子交換速率加快，在洗脫時(shí)亦可提高洗脫能力。但對(duì)不耐熱的交換劑應(yīng)注意提高溫度的條件，避免引起交換劑的破壞。（5）溶劑）溶劑 離子交

24、換通常在水中進(jìn)行，亦可采用含水的極性溶劑。但在極性小的溶劑中難以進(jìn)行交換或不進(jìn)行交換，而且選擇性也減少或消失。 此外，就交換樹(shù)脂本身來(lái)說(shuō)，交聯(lián)度大，結(jié)構(gòu)中的網(wǎng)眼較小，大分子離子就不容易進(jìn)入；反之，交聯(lián)度小，交聯(lián)網(wǎng)孔直徑大，則易于離子的擴(kuò)散與交換。因此交聯(lián)度的大小可以增加交換樹(shù)脂對(duì)被交換物質(zhì)的選擇性。 大孔吸附樹(shù)脂是一種不含交換基團(tuán)的具有大孔結(jié)構(gòu)的高分子吸附劑，也是一種親脂性物質(zhì)。大孔吸附樹(shù)脂多為白色球狀顆粒，粒度多為20-60目，按極性可分為極性、中極性和非極性，是20世紀(jì)70年代發(fā)展起來(lái)的一種新型吸附劑，具有較好的吸附性能。 目前常用的有苯乙烯型和丙烯腈型，它們的理化性質(zhì)穩(wěn)定、對(duì)有機(jī)物的選擇

25、性好、不受強(qiáng)離子低分子化合物及無(wú)機(jī)鹽類(lèi)的影響。大孔吸附樹(shù)脂在干燥狀態(tài)下其內(nèi)部具有較高的孔隙率，且孔徑較大，在100-1000nm之間，故稱(chēng)為大孔吸附樹(shù)脂。 5、大孔吸附樹(shù)脂色譜大孔吸附樹(shù)脂色譜大孔樹(shù)脂吸附原理大孔樹(shù)脂吸附原理 大孔吸附樹(shù)脂為吸附和分子篩原理相結(jié)合吸附和分子篩原理相結(jié)合的分離材料，它的吸附性是由于范德華力或生成氫鍵的結(jié)果；篩選原理是由其本身多孔性結(jié)構(gòu)所決定的。由于吸附和篩選原理，有機(jī)物根據(jù)吸附力的不同及分子量的大小在大孔吸附樹(shù)脂上經(jīng)一定的溶劑洗脫而分開(kāi)，這使得有機(jī)化合物尤其是水溶性化合物的提純得以大大簡(jiǎn)化。 大孔吸附樹(shù)脂可以有效地吸附具有不同化學(xué)性質(zhì)的各種類(lèi)型化合物，具有各種不同

26、的表面性質(zhì)。大孔吸附樹(shù)脂具有選擇性好、機(jī)械強(qiáng)度高、再生處理方便、吸附速率快等優(yōu)點(diǎn)，因此適用于從水溶液中分離低極性或非極性化合物，組分間極性差別越大，分離效果越好。大孔樹(shù)脂分類(lèi)大孔樹(shù)脂分類(lèi) 大孔吸附樹(shù)脂按其極性大小和所選用的單體分子結(jié)構(gòu)不同，可分為非極性、中極性和極性三大類(lèi)。（1）非極性大孔吸附樹(shù)脂）非極性大孔吸附樹(shù)脂 是由偶極矩很小的單體聚合制得的，不帶任何功能基團(tuán)，孔表面的疏水性較強(qiáng)，可通過(guò)與小分子內(nèi)的疏水部分作用吸附溶液中的有機(jī)物，適于在極性溶劑中吸附非極性物質(zhì)。常見(jiàn)的有苯乙烯、二乙烯苯聚合物等。（2）中等極性大孔吸附樹(shù)脂）中等極性大孔吸附樹(shù)脂 是含酯基的吸附樹(shù)脂，以多功能團(tuán)的甲基丙烯酸酯

27、作為交聯(lián)劑。其表面兼有疏水和親水兩種功能，既可在極性溶劑中吸附非極性物質(zhì)，又可在非極性溶劑中吸附極性物質(zhì)。如聚丙烯酸酯型聚合物。（3）極性大孔吸附樹(shù)脂）極性大孔吸附樹(shù)脂 是指含酰胺基、氰基、酚羥基等極性功能基的吸附樹(shù)脂，它們通過(guò)靜電相互作用吸附極性物質(zhì)。如丙烯酰胺。 凝膠色譜又稱(chēng)為凝膠排阻色譜、分子篩色譜、凝膠過(guò)濾等。它是以多孔性凝膠填料為固定相，按分子大小順序分離樣品中各個(gè)組分的液相方法。 6、凝膠色譜凝膠色譜凝膠的種類(lèi)及性質(zhì)凝膠的種類(lèi)及性質(zhì) 凝膠的種類(lèi)很多，常用的有葡聚糖凝膠（Sephadex G）和羥丙基葡聚糖凝膠（Sephadex LH-20）。 葡聚糖凝膠葡聚糖凝膠由葡聚糖及交聯(lián)劑交

28、聯(lián)聚合而成，凝膠顆粒網(wǎng)孔大小取決于所用交聯(lián)劑的數(shù)量及反應(yīng)條件。加入的交聯(lián)劑越多（交聯(lián)度越大），網(wǎng)孔結(jié)構(gòu)越緊密，孔徑越小，吸水膨脹的程度也越小；反之，交聯(lián)度越小，網(wǎng)孔結(jié)構(gòu)越疏松，空隙越大，吸水膨脹的程度也越大。凝膠的商品型號(hào)即按交聯(lián)度大小分類(lèi)，并以吸水量多少表示。如Sephadex G-25，G為凝膠（Gel），后附數(shù)字等于吸水量乘以10，故G-25的吸水量為2.5 mL/g。 Sephadex G型僅適合在水中應(yīng)用，屬親水性凝膠。 羥丙基葡聚糖凝膠羥丙基葡聚糖凝膠是Sephadex G-25經(jīng)羥丙基化處理后得到的產(chǎn)物，此時(shí)，葡聚糖凝膠分子中的葡萄糖部分與羥丙基結(jié)合成下列醚鍵形式： -OH -O

29、CH2CH2CH2OH。與Sephadex G比較，Sephadex LH-20分子中 -OH 基總數(shù)雖無(wú)改變，但碳原子數(shù)所占比例卻相對(duì)增加了，所以它不僅可在水中應(yīng)用，也可在難溶于水的親脂性有機(jī)溶劑中使用。 聚酰胺吸附屬于氫鍵吸附。聚酰胺是通過(guò)酰胺鍵聚合而成的一類(lèi)高分子化合物，不溶于水、甲醇、乙醇、乙醚、氯仿及丙酮等常用有機(jī)溶劑，對(duì)堿較穩(wěn)定，對(duì)酸尤其是無(wú)機(jī)酸穩(wěn)定性較差，可溶于濃鹽酸、冰醋酸及甲酸。聚酰胺分子中含有豐富的酰胺鍵，可與酚類(lèi)、黃酮類(lèi)、酸類(lèi)、醌類(lèi)、硝基化合物等形式的氫鍵結(jié)合而被吸附，與不能形成氫鍵的化合物分離，用途十分廣泛，極性物質(zhì)和非極性物質(zhì)均可適用。 7、聚酰胺色譜聚酰胺色譜聚酰胺

30、色譜聚酰胺色譜 聚酰胺的吸附強(qiáng)弱取決于各種化合物與之形成氫鍵締合的能力。在含聚酰胺的吸附強(qiáng)弱取決于各種化合物與之形成氫鍵締合的能力。在含水溶劑中吸附規(guī)律大致如下：水溶劑中吸附規(guī)律大致如下： 化合物中形成氫鍵的基團(tuán)越多，則吸附力越強(qiáng)； 形成氫鍵的位置與吸附力有很大關(guān)系，對(duì)位、間位酚羥基使吸附力增大，鄰位使吸附力減?。?芳香核、共軛雙鍵多的吸附力也大； 易形成分子內(nèi)氫鍵的化合物，會(huì)使化合物的吸附力減小。 從聚酰胺柱上洗脫被吸附的化合物是通過(guò)一種溶劑分子取代酚類(lèi)化合從聚酰胺柱上洗脫被吸附的化合物是通過(guò)一種溶劑分子取代酚類(lèi)化合物來(lái)完成的，也就是說(shuō)以一種新的氫鍵替代原有氫鍵的脫吸附而完成的。物來(lái)完成的，

31、也就是說(shuō)以一種新的氫鍵替代原有氫鍵的脫吸附而完成的。 聚酰胺與酚類(lèi)等化合物形成氫鍵締合的能力在水中最強(qiáng)，在含水醇中聚酰胺與酚類(lèi)等化合物形成氫鍵締合的能力在水中最強(qiáng)，在含水醇中隨著濃度的增高而相應(yīng)減弱，在高濃度或其他有機(jī)溶劑中則幾乎不締合。隨著濃度的增高而相應(yīng)減弱，在高濃度或其他有機(jī)溶劑中則幾乎不締合。 在色譜分離時(shí)，通常用水裝柱，樣品也盡可能做成水溶液裝柱以利于在色譜分離時(shí)，通常用水裝柱，樣品也盡可能做成水溶液裝柱以利于充分吸附，洗脫時(shí)在水中遞增甲醇或乙醇的含量，逐步增強(qiáng)洗脫能力。充分吸附，洗脫時(shí)在水中遞增甲醇或乙醇的含量，逐步增強(qiáng)洗脫能力。聚酰胺的聚酰胺的“雙重色譜雙重色譜”性能性能 隨著聚

32、酰胺色譜的不斷發(fā)展，有許多現(xiàn)象難以用隨著聚酰胺色譜的不斷發(fā)展，有許多現(xiàn)象難以用“氫鍵吸附氫鍵吸附”解釋。解釋。 例如，某些很難與聚酰胺形成氫鍵的物質(zhì)-萜類(lèi)、甾體、生物堿等也可以用聚酰胺色譜分離。又如黃酮體苷元與苷的分離，當(dāng)用稀醇作洗脫劑時(shí)，黃酮體苷比其苷元先洗脫下來(lái)；而用非極性溶劑洗脫其結(jié)果恰恰相反，即黃酮體苷元比苷先脫下來(lái)，后者不能用“氫鍵吸附”來(lái)解釋。 這表明聚酰胺具有這表明聚酰胺具有“雙重色譜雙重色譜”的性能，因聚酰胺分子中既有的性能，因聚酰胺分子中既有非極性的脂肪鍵，又有極性的酰胺鍵。當(dāng)用含水極性溶劑為流動(dòng)相非極性的脂肪鍵，又有極性的酰胺鍵。當(dāng)用含水極性溶劑為流動(dòng)相時(shí)，聚酰胺作為非極性

33、固定相，其色譜行為類(lèi)似反相分配色譜，所時(shí)，聚酰胺作為非極性固定相，其色譜行為類(lèi)似反相分配色譜，所以黃酮體苷比苷元容易洗脫。當(dāng)用非極性氯仿以黃酮體苷比苷元容易洗脫。當(dāng)用非極性氯仿- -甲醇為流動(dòng)相時(shí)，聚甲醇為流動(dòng)相時(shí)，聚酰胺則作為極性固定相，其色譜行為類(lèi)似正相分配色譜，所以苷元酰胺則作為極性固定相，其色譜行為類(lèi)似正相分配色譜，所以苷元比其苷容易洗脫。比其苷容易洗脫。 苷元苷元，又稱(chēng)甙元。糖苷類(lèi)化合物中，與糖縮合的非糖部分。 苷元可以是醇如甲醇、乙醇、甾醇，這樣的苷稱(chēng)為氧苷；可以是硫醇如乙硫醇，這樣的苷稱(chēng)為硫苷；可以是羧酸如脂肪酸，這樣的苷稱(chēng)為糖酯；可以是胺類(lèi)，這樣的苷稱(chēng)為氮苷；也可以是苷元的碳原子直接與糖連接，稱(chēng)為碳苷。 反相色譜是在非極性固定相上，用極性較大的液體作為流動(dòng)相，進(jìn)行物質(zhì)分離、分析的一種方法。反相色譜的廣泛應(yīng)用是由于流動(dòng)相的特殊溶劑效應(yīng)和大范圍的溶劑強(qiáng)度變化。 反向色譜的固定相最主要的是烴基鍵合材料，已使用的烷基鏈長(zhǎng)有C2、C4、C8、C16、C18、C22等。此外還有苯基和多環(huán)芳烴。其中應(yīng)用最多的十八烷基鍵合硅膠（octadecylsilane），通常稱(chēng)為ODS。反相色譜的流動(dòng)相用極性溶劑及其混合物，溶劑極性越低，其洗脫能力越強(qiáng)。水是反相色譜最弱的溶劑，也是使用最廣泛的流動(dòng)