天然產(chǎn)物分離策略與方案
化學(xué)先生 / 2019-07-26
天然產(chǎn)物的分離過程是一個系統(tǒng)工程，天然產(chǎn)物分離的難易程度取決于分離對象中化合物的數(shù)目與性質(zhì)。通常，天然產(chǎn)物中的成分比較復(fù)雜,僅僅采用一種分離手段，很難達(dá)到分離的目的和要求。例如，要從含有成百上千種成分的植物提取物中分離出一種生物活性成分則是一項十分艱巨的任務(wù)，可能要采用多種分離方法和涉及許多步驟才能完成分離工作。實際工作中,往往是將若干分離純化技術(shù)聯(lián)合使用。在此過程中，選擇合理純化技術(shù)固然重要,然而如何將這些技術(shù)合理的組合和靈活運(yùn)用也是成功分離的前提。Schwind等[)在從菊科植物灰毛菊(Xeranthemum cylindraceum )中分離純化含腈基的成分時,采用了低壓液相色譜、中壓液相色譜、高壓液相色譜、離心薄層色譜和液滴逆流色譜等多項技術(shù)。在這類情況下，配合使用各種色譜技術(shù)是解決問題的最佳途徑。
所謂分離的策略，即指實現(xiàn)分離所選擇的技術(shù)及相互間的配合使用，它取決于下列幾個因素[5 ;①提取方法;②提取物或混合物樣品的復(fù)雜程度;③樣品的制備;④樣品的極性;⑤樣品的穩(wěn)定性;⑥樣品的溶解度;⑦樣品量;⑧分離技術(shù)的互補(bǔ)性。在確定一種分離策略時，挑選些選擇性 差別盡可能大的方法通常是有 益的，這可通過變換分離方式來實現(xiàn)。此外，如果在分離的整個過程中只采用一種固定相,則可通過改變洗脫劑來最大限度地增加分離的選擇性。
隨著分離的進(jìn)行,操作規(guī)模會不斷減少，即隨著產(chǎn)物純度的不斷提高,樣品量會逐步減少。這意味著開始采用的分離步驟應(yīng)能分離較大量的樣品采用相對便宜的固定相(如硅膠、氧化鋁、聚酰胺或XAD離子交換樹脂)進(jìn)行各種常規(guī)柱色譜分離。只在較少的情況下才首先進(jìn)行凝膠分離:①需要對樣品先進(jìn)行初步純化，除去可能不可逆吸附于固定相上的成分，提高分離效率和使用壽命;②分離的最后階段樣品量很少，可以為高效液相色譜柱的容量所接受:③分離度很高。在分離的初始階段采用反相硅膠進(jìn)行常規(guī)柱色譜分離,要比用正相色譜分離昂貴很多。但反相硅膠產(chǎn)生的不可逆吸附較少，可反復(fù)使用。
大極性天然產(chǎn)物的分離是分離科學(xué)的一個難點(diǎn)，如多糖，肽類、皂苷等都具有獨(dú)特的生物活性,因此,尋找簡單、溫和的分離方法或這些方法的組合是必要的。①液液分配與液相色譜配合使用:②液液分配與分子排阻色譜配合使用，利用Sephadex LH-20及ToyopearlHW進(jìn)行分子排阻色譜凝膠過濾,對天然產(chǎn)物的分離起著重要作用。凝膠可根據(jù)混合物中各組分相對分子質(zhì)量大小的不同對其進(jìn)行分離，非常適合從樣品中除去聚合物等高分子成分。減少給后續(xù)逆流色譜或加壓液相色譜分離帶來的麻煩。Sephadex LH-20凝膠過濾不僅可作為一-種有效的初步分離手段，還可被用于最后的分離，以除去其中殘留的微量固體雜質(zhì)、鹽類或其他外來物質(zhì)。當(dāng)純化合物的量很少時，人們喜歡在分離的最后階段使用Sephadex LH-20進(jìn)行純化以減少樣品的損失;③分子排阻色譜與液相色譜配合使用,大極性營類成分可用分子排阻色譜及隨后的液相色譜法純化。除此之外，配合使用分子排阻色譜和液相色譜法，可方便地對單寧類成分進(jìn)行純化;④聚合物擔(dān)體的配合使用，在分離的開始階段,將高極性樣品通過聚合物擔(dān)體可很好地除去其中的親水性雜質(zhì)(如氨基酸、糖類等)。典型的分離過程是先用大孔樹脂(Diaion HP-20或類似型號的大孔樹脂)分段，然后進(jìn)行常壓硅膠柱色譜和(或)C18半制備型高壓液相色譜分離。初步分離純化大極性成分的另一方法是使用Amberlite XAD-2樹脂，該樹脂常被用于從體液中可逆地吸附藥物，在得到目標(biāo)組分之后再采用其他吸附劑進(jìn)-“ 步分離單體;⑤不同液相色譜法配合使用，如配合使用快速色譜，中壓液相色譜和半制備型高壓液相色譜法。
對于親脂性化合物可以將液相色譜與薄層色譜法配合使用。考慮到經(jīng)濟(jì)因素及易于操作的特點(diǎn),人們大多配合使用常規(guī)硅膠柱色譜和制備型薄層色譜來分離親脂性化合物。一種更快速的方法 是先采用減壓液相色譜法進(jìn)行初步分離，然后再進(jìn)行離心薄層色譜分離,薄層色譜的分辨率足以保證得到化合物純品。快速色譜適用于對粗品進(jìn)行快速的初步分離,但它不具備其他現(xiàn)代色譜技術(shù)的分辨率。因此，為了獲得化合物純品,經(jīng)常需將快速色譜技術(shù)與一種具有高分辨率的色譜技術(shù)配合使用。
在擬定天然產(chǎn)物分離方案時要考慮下列基本原則:①首先查閱國內(nèi)外文獻(xiàn)資料,掌握被提取原料中所含的化學(xué)成分、目標(biāo)成分的穩(wěn)定性、共存雜質(zhì)的類型。了解被提取原材料的基源、產(chǎn)地、提取部位質(zhì)量優(yōu)劣,進(jìn)行基源和質(zhì)量鑒定;②根據(jù)提取原料的質(zhì)地選擇粉碎條件,已知成分的極性大小,共存雜質(zhì)的理化性質(zhì),選擇適宜的提取溶劑和確定溶劑的用量;③根據(jù)被提取成分的穩(wěn)定性和溶劑的溶解性設(shè)定提取溫度、時間、次數(shù)、除雜方法、溶劑回收的要求和注意事項;④根據(jù)目標(biāo)成分的要求，設(shè)計分離方案，達(dá)到預(yù)期目的，綜合使用各種色譜技術(shù)的同時，應(yīng)充分考慮被提取物質(zhì)的性質(zhì)和所選用色譜技術(shù)的原理。
對于提取分離工藝路線的設(shè)計，對天然產(chǎn)物中相關(guān)化學(xué)成分的分析是基礎(chǔ)。通過查閱文獻(xiàn)分析其所含的有效成分、藥理作用，充分考慮其合理性，再根據(jù)提取原理和預(yù)實驗的結(jié)果,選擇適宜的提取分離路線,這樣，才能得到比較好的分離度和回收率。
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