生物碱分离

生物碱分离

 

求助:如何进行生物碱的分离

最近老板把生物碱的分离的任务交给了我,在分离极性比较大的部分时需要注意些什么?但以前没有做过,请各位高手给指教指教!万分感激!
1、用酸水提取生物碱后,用碱碱化后采用的分离方法和溶剂选择方面的知识.
2、如果只要总生物碱可以采用大孔树脂,用乙醇洗脱!你可以上网查一些适合生物碱的树脂!
3、生物碱在植物体内常与有机酸(如咖啡酸、枸橼酸、草酸、罂粟酸等)结合成盐。所以提取生物碱时,生药粉末可直接用酒精,稀酒精(60%~80%),水或酸水(一般用0.5%~1%硫酸或乙酸)浸泡,渗漉或加热提取。提取液蒸去水或酒精后,将所得胶质用2%左右稀酸水提取生物碱。如用稀醇提取,则所得浓水液加酸酸化,滤清酸水,用乙醚、氯仿洗涤,酸液用氨水,碳酸钠或石灰溶液碱化,游离出来的生物碱分别用乙醚、氯仿提取,即得总生物碱。如含有水溶性生物碱,则留在溶剂提取后的水溶液中。这个方法所得的生物碱含杂质较多,但用酒精比较经济、安全,所以适用于工业生产。也可将稀醇提取液通过大孔树脂柱吸附,而后用水洗净柱体,再用稀酸洗脱,浓缩可得总碱,如用不同浓度的醇洗脱,分别浓缩,则可初步分离总碱。
如用酸水提取,则将酸水液通过强酸性或弱酸性阳离子交换树脂,交换后,用水冲洗柱体,稀氨水洗脱,浓缩洗脱液,即得总生物碱。或用稀碱(NaOH)等洗脱,洗脱液用有机溶剂提取生物碱,或加酸使析出生物碱的盐。如用稀酸洗脱,洗脱液浓缩得到生物碱的盐。除用离子交换法以外,也可以将水提液加饱和盐水盐析,使生物碱或其盐类沉淀析出;或水提液浓缩后加碱碱化;或同时加盐水盐析,用氯仿等溶剂提取。有时加选定的酸于水提液中,使生成不溶于水的盐析出。
生物碱也可用氯仿、二氯甲烷或苯等与水不相混溶的溶剂提取。提取时应先将生药粉末与少量碱水(如1%左右氨水、碳酸钠或石灰水溶液)拌匀或磨匀至湿润为止,使生物碱转成游离状态,继用与水不相混溶的有机溶剂浸泡或渗漉(溶剂用量一般约为生药量的10倍),浸出液中的生物碱用稀酸水(如1%~2%盐酸)提取3~5次,至提取液不含生物碱为止。这时生物碱与酸成盐而转溶于酸水。酸水液滤清后,用乙醚或氯仿洗涤几次以除去一些脂溶性杂质,但有些生物碱盐也能溶于氯仿,因此含生物碱的氯仿洗涤液需再次处理。此后,酸水加碱水碱化,如有沉淀或结晶析出,滤出重结晶。碱水液先用乙醚,后用氯仿等溶剂分别提取3~5次,提取溶剂再用水洗涤1~2次以除去水溶性成分及碱水,用无水碳酸钾干燥,分别蒸干溶剂,常可借此分得两种性质不同的总生物碱。这样,有时乙醚提取不xx,则氯仿又可补充提取,但氯仿提取液中常含杂质较多,增加了分离工作的难度。提取溶剂可在碱化前即加入,这样,碱化时刚游离出来的生物碱立即转入有机溶剂,提取效率较高。这个方法用极性较小的溶剂提取,又在室温进行,所以得到的生物碱比醇提法纯净。而用苯提取时纯度更高,并可同时去除油脂,但苯有毒性大、易燃的缺点,应尽量避免使用。氯仿也属有毒溶剂,如用二氯乙烷则毒性降低。弱碱性生物碱在植物中往往以游离状态存在,因此,可以用苯、氯仿等有机溶剂直接提取。而强碱仍以盐的状态留在植物体内。提取前应先用适量水湿润生药,使植物细胞膨胀后再用有机溶剂提取,以提高提取效率,或用稀的有机酸,如柠檬酸水等湿润生药,以便使一些中等强度的碱也能成盐而留在植物体内,再用有机溶剂提取。提取液经酸水抽提,酸水液碱化,氯仿抽提即得弱碱部分的总碱。如生药用水或稀醇提取,浓缩提取液,则因生药中常含一些有机酸而使浓缩液呈弱酸性,用氯仿等有机溶剂振摇,即可将游离弱碱提出(如喜树渗漉液浓缩后,pH为5.4,直接用氯仿可提取到喜树碱)。
水溶性生物碱和季铵碱不能被一般有机溶剂从水溶液中提出。可先加酸使溶液呈酸性,再通过阳离子交换树脂或加雷氏铵盐(Reineckate   ammonium,NH4[Cr(NH3)2(SCN)4 ]?H2O)、磷钨酸、硅钨酸等,使成不溶于水的复盐析出,再通过树脂或用化学方法提出游离碱。此外,也可用丁醇或戊醇等从碱水溶液中直接萃取,如益母草中的水溶性成分益母草碱甲就是用戊醇提出的。挥发性生物碱(如xxx)可以用水蒸气蒸馏法提取,而易升华的生物碱可用升华法提取(如将茶叶未直接加热升华后,冷凝即得咖啡碱)。现在超临界流体提取(SFE)已逐渐普及,也可用于生物碱的提取。(见参考书目7)
用上述方法提取所得的总生物碱,应先用薄层层析检测含多少生物碱,各组分的大致比例,然后再选用下列方法分离与纯化。
制备衍生物:许多生物碱的盐往往比游离碱更易于结晶,因此,可利用其盐在各种溶剂中的不同溶解度进行分离,分纯后再使转成游离碱。常用作制备盐的无机酸有盐酸、硝酸、硫酸、磷酸、氢溴酸、氢碘酸及过氯酸。有时也用氯金酸和氯铂酸。而有机酸有酒石酸、草酸、水杨酸、苦味酸和苦酮酸。其中以氢碘酸盐、过氯酸盐及苦味酸盐最易成结晶。含仲胺碱及叔胺碱的总碱可以利用仲胺与亚硝酸(常用NaNO2+H2SO4)成亚硝基衍生物,与氯乙酰或氯甲酸乙酯生成相应的酯,而叔胺则不起作用,使两者分离。仲胺衍生物加酸水解后又得原物。例如,石榴皮中的异石榴碱(isopelletierine)和甲基异石榴碱的分离即利用氯甲酸乙酯使前者生成相应的氨基甲酸乙酯(沸点150­165℃/13 mmHg),而和后者(沸点114­117℃/26 mmHg)不起作用,可蒸馏分开,石榴皮碱的氨基甲酸乙酯与浓盐酸加热至120­130℃即析出纯石榴皮碱,同时放出二氧化碳及氯乙烷。有些总生物碱含酚性及非酚性生物碱,则可利用酚性化合物的弱酸性能与苛性碱生成可溶于水的酚盐这一性质而与非酚性生物碱分开。
利用不同酸碱度:碱度不同的混合生物碱在酸水溶液中加适量的碱液,有机溶剂萃取,则弱碱先游离析出转入有机溶剂层。强碱与酸成盐仍留在水溶液中。如逐步添加碱量,则游离出生物碱的碱性强度也逐步增强。反之,将总碱溶于有机溶剂,添加不足以中和总碱的适量酸水提取,则强碱先成盐而优先转入酸水层,提取得到生物碱的碱度随添加酸水量的增加而减弱。根据上述原理,可分离不同碱度的生物碱。操作时可用pH控制,或把添加的酸碱分成几个等份,如将总碱溶于计算量(即中和每克总碱至酸性时所耗酸的量,可预先小量试验求出)的酸中,加一定量的碱使中和一部分(1/5或1/10)酸,用有机溶剂萃取,然后再加一份碱,再用溶剂提取,这样即可得5份或10份先弱后强的不同碱度的生物碱。如加入酸计算量为100 ml 0.1 N盐酸,则每次加碱0.1 N氨水20 ml或苛性碱10 ml,即得相应5份和10份不同碱度的生物碱。如所加碱的浓度为1 N,则相应的只需加2 ml或1 ml。也可直接用不同pH的缓冲液提取。
分馏:由不同沸点组成的液体生物碱总碱,往往可以通过常压或减压分馏分离。如毒芹(Conium maculatum)中的毒芹碱和羟基毒芹碱,石榴皮中的伪石榴皮碱,异石榴皮碱和甲基异石榴皮碱等都可通过减压分馏法分离出来。
色谱法:当用一些简便方法还未能达到分离目的时,往往采用柱色谱层析法,目前常用硅胶柱在低压下快速分离,分离前先用薄层色谱选择{zj0}分离的溶剂系统,再行层析。氧化铝层析也是用得比较多的分离方法,这是由于许多生物碱极性较小,氧化铝对它们吸附较小,而杂质常被吸附,有时也可用凝胶层析,利用它的分子筛原理将不同分子量的生物碱进行分离。常用亲脂性葡聚糖凝胶Sephadex LH-20,用甲醇或氯仿—甲醇混合液洗脱。

4、一般都是要氯仿或二氯甲烷萃取的,如果用正丁醇萃取的话,会带入很多非生物碱成分。同时,正丁醇部位极性较大,较难用正相体系分离,需要正反相结合。由于生物碱为碱性成分,所以较难用HPLC分析或制备。 另一方面来说,化合物出新率较高,有可能分离到二聚体或较少见的带糖生物碱。


3 生物碱分离方法的研究新进展
众所周知生物碱的分离方法的确很多,既有经典的分离方法,如溶剂萃取法、蒸馏法、沉淀法、盐析法、结晶法、膜渗透升华法等,也有较为现代、先进的分离方法,如色谱分离法。
3.1 硅胶柱色谱分离法   主要是利用二氧化硅作为填料,是较为常用的柱色谱分离方法。硅胶是中性无色颗粒,其性能稳定。硅胶层析柱适用范围广,既能用于非极性生物碱也能用于极性生物碱,且成本低,操作方便,是常见的生物碱的分离方法.比如董新荣等利用GF254硅胶自制的硅胶柱,对北美黄连中的主要生物碱进行分离,可以得到99.5%的北美黄连碱。

3. Al2O3 柱色谱分离法   以Al2O3作为填料的层析分离法,适合于酸性大、活化温度较高的生物碱的分离。比如采用Al2O3层析方法正向分离非酚性粉防己碱与粉防己若林碱J,其Rf值适中,展开后放置10 rain以显色剂喷湿润效果为{zh0}且稳定,可得到较好的效果。这种柱色谱分离法也是较为常用的生物碱分离的方法之一。这是由于许多生物碱极性较小,氧化铝对它们吸附较小,而杂质常被吸附。
3.3 大孔树脂分离法   大孔树脂是一类有机高聚物吸附剂,具有大孔网状结构和较大的比表面积,可通过物理吸附从水溶液(或其他溶液)中选择性的吸附有机物。近年来,大孔树脂在中药成分(如生物碱等)精制纯化等领域中应用越来越广泛。用大孔树脂分离提取生物碱,已有较多的研究 。例如Miue 划应用Amberlite XAD一4大孔树脂自xx溶液中提取xx;Payne考察了Am-berliteXAD一4,XAD一7大孔树脂对吲哚生物碱的吸附作用;Robert则应用Amberlite XAD一4,XAD一7大孔树脂在罂粟细胞培养中吸附血根碱;Hiroyuki利用Ambedite XAD一4,XAD一7大孔树脂在阿拉伯咖啡细胞培养中富集xxx;刘俊红等利用D一101,DA一201,WID-II三种不同的大孔树脂分离提取延胡索生物碱。这些研究表明,大孔吸附树脂对于生物碱具有良好的吸附效能,与传统的分离方法相比,具有工艺简单,能耗较少,成品体积小,产品质量稳定且具有良好的生理活性等特点。
3.4 离子交换树脂分离法   离子交换树脂对吸附质的作用主要是通过静电引力和范德华力达到分离纯化化合物的目的。随着人们对生物碱的认识和了解,离子交换树脂已应用于生物碱的分离提取中。离子交换技术设备简单,操作方便,生产周期短、能源省、成本低、产品纯度高、不吸潮、不加辅料就可以成型等特点。而传统的水煮法和水醇法提取分离得到的制剂总是又黑、又大、又粗,使用极不方便;有机溶剂萃取方法,溶剂用量大,环境污染严重。因而离子交换树脂法在生物碱的提取和分离的研究与生产中的应用日益广泛。

3.5 高速逆流色谱分离法   高速逆流色谱分离法(hight speed countercur.rent chromatography,简称HSCCC)是一种新的分离技术,它对生物碱的分离和制备具有很大的优势,特别是对进样量较大的样品具有独特的优点,其应用前景越来越引人注目。高速逆流色谱分离法具有两大突出优点:(1)线圈中固定相不需要载体,因而xx了气液色谱中由于使用载体而带来的吸附现象;(2)特别运用于制备性的分离,每次进样体积较大,进样量也较多。目前,运用高速逆流色谱分离法来分离提纯生物碱的实例也有不少,比如袁黎明等利用高速逆流色谱分离苦参中的生物碱,分离效果良好;宇敏等人采用高速逆流色谱对红河青叶胆中总生物碱进行分离,一次进样可达20嘴,并能得到3种生物碱。

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