1、大孔吸附树脂简介
大孔树脂吸附技术是上世纪七十年代发展起来的一种新工艺,是由苯乙烯、二乙烯或a-甲基丙烯酸酯等聚合而成的高分子网状孔穴结构。药液通过大孔树脂吸附,其中的有效成分吸附在树脂上,再经洗脱回收,可除掉药液中杂质,是一种纯化精制药的有效方法。非极性吸附树脂在吸附药液中成分时,柴火灶主要是依靠物理结构(如比表面、孔径等)起作用,不同的树脂有不同的针对性。其操作的基本程序大多是:提取液-通过大孔树脂-吸附上有效成分的树脂-洗脱-洗脱液回收-洗脱液干燥-半成品。该技术目前已较广应用于新药的开发和生产中,主要用在分离和提纯过程中。 2、大孔吸附树脂的优点
给排水在线经大孔树脂吸附技术处理后,可有效地去除水煎液中大量的糖类、无机盐、黏液质等吸潮成分,有利于多种中药剂型的生产,增强产品的稳定性。大孔树脂吸附技术还能缩短生产周期,所需设备简单。免去了静置沉淀、浓缩等耗时多的工序。采用此技术对中药材中皂苷类、生物碱类、黄酮及内酯类等有效成分的提取应用效果较好。
3、大孔吸附树脂吸附机理
大孔吸附树脂是吸附性和分子筛性原理相结合的分离材料,根据吸附力的不同及分子量的大小,在大孔吸附脂上经一定的溶剂洗脱而分开.
吸附性:范德华引力或生成氢键的结果。筛选原理:本身多孔性结构所决定。.
4、常用大孔树脂的性质
型号 | 粒径范围(mm) | 平均孔径(防老剂264A) | 比表面积 | 极 性 | 应用 |
D101 | 0.25-0.84 | 90-100 | 500-550 | ccr5 非极性 | 主要于银杏黄酮、人参皂甙、三七皂甙、双花链翘、茶多酚、大豆异黄酮、葛根素、甜菊糖、甘草酸、叶绿素等天然药物的提取和精制。 |
YWD | 0.3-1.2 | 90-100 | 500-550 | 弱极性 | 人参皂甙、三七皂甙、绞股兰皂甙、大豆异黄酮、山楂黄酮、紫苏素、紫甘薯素、甘兰素、黑米红素、葛根素、石蒜生物碱、加兰他敏、枸杞素、淫羊藿黄酮、黄芪多糖、 |
D1400 | 0.3-1.2 | 65 | 530~570 | 非极性 | 丹酚酸B、番泻叶苷、人参皂苷、多种中草药的提炼和脱,处理工业废水中的非极性有机物,如造纸废水和农药废水处理等。 |
DM130 | 0.3-1.25 | 90-100 | 500-550 | 中极性 | 银杏黄酮内酯、人参皂苷、茶多酚等天然药物的提取和精制 |
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5、影响分离的因素
5.1 分子极性大小:相似者易于吸附。
5.2分子体积:分子筛原理,分子越大,越易从树脂间隙中洗脱下来,如多糖类物质
5.3 PH值:非极性大孔树脂对生物碱的0.5%盐酸溶液进行吸附,其吸附作用很弱,极易被水洗脱下来,生物碱回收率很高。
5.4树脂柱的清洗:常用水、低度醇、弱碱、弱酸。
5.5 洗脱液的选择: 对非极性大孔吸附树脂,洗脱剂极性越小,洗脱能力越强。对中等极性大孔树脂和极性较大的化合物来说,则用极性较大的洗脱剂为佳。根据吸附力强弱选用不同的洗脱剂及浓度。为达到满意的效果,可通过几种洗脱剂浓度的比较来确定最佳洗脱浓度。实际工作中甲醇、乙醇、丙酮应用较多。
6、操作
a 树脂预处理:新购树脂以除去含有分散剂、致孔剂、惰性溶剂等化学残留。一般来说新
树脂用乙醇湿法装柱,继续用乙醇洗脱至流出液与水混合不呈现白乳浊现象即可,水洗至无醇。
b 装柱:一般湿法装柱,常用溶剂水、乙醇。
c 上样:一般有效物质溶于水中,适当浓度,过滤或离心去除不溶物,以防止堵塞树脂。
d 洗脱:常用水、低度到高度乙醇洗脱。
e 树脂再生:树脂使用一定周期后,吸附能力降低或受污染严重时需强化再生,其方法是加入高于树脂层10cm的3%-5%盐酸溶液浸泡2-4小时,继用3-4倍树脂体积同浓度的盐酸溶液通柱,然后用净水洗至接近中性;再用3%-5%的氢氧化钠溶液浸泡4小时,最后淋洗通柱,用同浓度的3-4倍树脂体积的氢氧化钠溶液通柱,最后用净水清洗至PH值为中性,备用。
7、术语:
柱体积、保留体积、上样量、固收率、含量、绝对收率、相对收率、流速
8、实例(思考:柱层析过程控制)
银杏叶提取物、番泻叶提取物、丹酚酸B、西洋参皂苷提取物、麦冬皂苷提取物
二、聚酰胺树脂
1、聚酰胺树脂性能简介:
聚酰胺是由酰胺键聚合形成的高分子化合物。其酰胺基可与羟基酚类,酸类,醌类,硝基等化合物以氢键形成结合而被吸附 ,其脂肪长链可作为分配层析的载体。聚酰胺在含水系统中层析时,聚酰胺作为非极性固定相,其层析行为反向柱层析;在非水溶剂系统时,聚酰胺作为分配层析的载体,其层析行为为正向柱层析。
聚酰胺特别适用于多元酚类化合物的分离,如黄酮、醌类、酚酸、含羰基化合物、羧基化合物等。由于其对鞣质吸附强,也可用于将植物粗提物中的鞣质除去。
2、 预处理:
取聚酰胺以90-95%乙醇浸泡,不断搅拌,除去气泡后装入柱中。用3-4倍体积的90-95%乙醇洗脱,洗至洗脱液透明并在蒸干后无残渣(或极少残渣)。再依次用2-2.5倍体积5%NaOH水溶液、1倍体积的蒸馏水、2-2.5倍体积的10%干电池手机醋酸水溶液洗脱,最后用蒸馏水洗脱至pH中性,备用。
3、 再生:
一般用5%NaOH水溶液洗脱,洗至NaOH水溶液颜极淡为止。有时因某些鞣质与聚酰胺有不可逆吸附,用NaOH水溶液很难洗脱,可用5%NaOH在柱中浸泡,每天将柱中的NaOH水溶液放出一次,并加入新的5%NaOH水溶液,这样浸泡一周后,鞣质可基本洗脱完。然后用蒸馏水洗脱至pH8-9,再用2倍量的10%醋酸水溶液洗脱,最后蒸馏水洗脱至pH中性,重复使用。
氧化铝可能带有碱性(因其中可混有碳酸钠等成分),对于分离一些碱性中草药成分,如生物碱类的分离颇为理想。但是碱性氧化铝不宜用于醛、酮、醋、内酯等类型的化合物分离。因为有时碱性氧化铝可与上述成分发生次级反应,如异构化、氧化、消除反应等。除去氧化铝中绚碱性杂质可用水洗至中性,称为中性氧化铝。中性氧化铝仍属于碱性吸附剂的范畴,本适用于酸性成分的分离。用稀硝酸或稀盐酸处理氧化铝,不仅可中和氧化铝中含有的碱性杂质,并可使氧化铝颗粒表面带有NO3一或CI一的阴离子,从而具有离于交换剂的性质,适合于酸性成分的层析,这种氧化铝称为酸性氧化铝。供层析用的氧化铝,用于拄层析的,其粒度要求在100~160目之间。粒度小于100目,分离效果差;大于160目,溶浓流速大慢,易使谱带扩散。样品与氧化铝的用量比,一般在1:20~50之间层析柱的内径与柱长比例在1:10-20之向。
在用溶剂冲洗柱时,流速不宜过快,洗脱液的流速一般以每0.5~1小时内流出液体的毫升数与所用吸附剂的重量(克)相等为合适。
四、活性炭(非极性吸附)
是使用较多的一种非极性吸附剂。一般需要先用稀盐酸洗涤,其次用乙醇洗,再以水洗净,
于80℃干燥后即可供层析用。层析用的活性炭,最好选用颗粒活性炭,若为活性炭细粉,则需加入适量硅藻土作为助滤剂一并装柱,以免流速太慢。活性炭主要用于分离水溶性成分,如氨基酸、糖类及某些甙。活性炭的吸附作用在水溶液中最强,在有机溶剂中则较低弱。故水的洗脱能力最弱,而有机溶剂则较强。例如以醇-水进行洗脱时,则随乙醇浓度的递增而洗脱力增加。活性炭对芳香族化合物的吸附力大于脂肪族化合物,对大分子化合物的吸附力大于小分子化合物。利用这些吸附性的差别,可将水溶性芳香族物质与脂肪族物质分开,单糖与多糖分开,氨基酸与多肽分开。
五、离子交换树脂
1、离子交换树脂的基本类型
(1) 强酸性阳离子树脂
这类树脂含有大量的强酸性基团,如磺酸基-SO3H,容易在溶液中离解出H+,故呈强酸性。树脂离解后,本体所含的负电基团,如SO3金属表面涂料-,能吸附结合溶液中的其他阳离子。这两个反应使树脂中的H+与溶液中的阳离子互相交换。强酸性树脂的离解能力很强,在酸性或碱性溶液中均能离解和产生离子交换作用。
树脂在使用一段时间后,要进行再生处理,即用化学药品使离子交换反应以相反方向进行,使树脂的官能基团回复原来状态,以供再次使用。如上述的阳离子树脂是用强酸进行再生处理,此时树脂放出被吸附的阳离子,再与H+结合而恢复原来的组成。
(2) 弱酸性阳离子树脂
这类树脂含弱酸性基团,如羧基-COOH,能在水中离解出H+ 而呈酸性。树脂离解后余下的负电基团,如R-COO-(R为碳氢基团),能与溶液中的其他阳离子吸附结合,从而产生阳离子交换作用。这种树脂的酸性即离解性较弱,在低pH下难以离解和进行离子交换,只能在碱性、中性或微酸性溶液中(如pH5~14)起作用。这类树脂亦是用酸进行再生(比强酸性树脂较易再生)。