生物碱吸附分离规律研究

摘要

生物碱是存在于生物界的一类含氮有机化合物，多数具有碱性和复杂的氮杂环结构，它是自然界中分布最广泛的天然产物之一，存在于包括隐花植物、显花植物、单子叶植物、双子叶植物在内的100余种植物体中。生物碱类化合物大多具有明显的生理活性，如抗肿瘤、抗菌、镇痛、降压等，为许多药用植物和多种我国传统中药的主要有效成分，已有多种生物碱在临床上被用于高血压、痛风、疟疾等疾病的治疗。现在，生物碱仍是具有开发潜力的重要天然药物之一，自然资源中生物碱的提取及分离纯化依然是天然药物研究开发领域的重要课题。然而，自然资源中的生物碱往往与大量其他化合物共存且含量极低，再加上生物碱自身的碱性和母环结构的多样性，使得从植物提取液中分离纯化生物碱类化合物成为一项极有挑战性的工作。 吸附法是生物碱的分离纯化中最常用也最有效的方法之一，然而，现有的生物碱吸附分离工艺大多只针对植物提取液中一两种特定生物碱的分离或总生物碱的纯化，只适用于特定的原料体系，无法推广到其他体系中，且商业吸附剂虽通用性好，但吸附量不够大，选择性不够高。因此，探索生物碱类化合物的吸附分离规律，开发高吸附量、高选择性的新型吸附剂对生物碱类化合物的分离纯化具有重要意义。围绕生物碱的吸附分离规律研究，本文主要开展了以下工作。 1野马追总生物碱的提取工艺 通过单因素实验优化野马追总生物碱溶剂提取工艺，得到较优工艺条件为:0.5％乙酸、90％乙醇稀酸醇溶液，液固比8∶1，沸腾浴提取时间1h，提取2次。在此条件下，野马追总生物碱提取率为0.52％。 2超高交联树脂分离纯化水溶液中的盐酸小檗碱 合成了一种超高交联树脂TEPA，以盐酸小檗碱作为生物碱模型物，考察TEPA树脂用于水溶液中盐酸小檗碱分离纯化的性能。选择分子大小不同的三种化合物（2-萘酚、盐酸小檗碱、刚果红）作为吸附质，考察了TEPA的分子筛效应。TEPA对2-萘酚吸附量最大，对盐酸小檗碱的吸附则大大弱于2-萘酚，而刚果红吸附量最小，表现出明显的分子筛效应。从动力学数据来看，2-萘酚的吸附速率最快，盐酸小檗碱次之，刚果红最慢。在此基础上，以动态吸附实验实现了水溶液盐酸小檗碱的分离纯化，将盐酸小檗碱的纯度从66.7％提高到99.4％。 3大孔吸附树脂分离纯化生物碱类化合物的规律 测定了5种生物碱模型物（奎宁、盐酸小檗碱、盐酸川芎嗪、秋水仙碱、苦参碱）在26种大孔吸附树脂上的静态吸附等温线、静态吸附动力学曲线及动态吸附穿透曲线。总体来看，生物碱模型物的平衡吸附量随着树脂极性的增加而降低，随着比表面积的增加而增加，但具体到不同生物碱，分子大小与树脂孔径之间的关系也会影响吸附效果。26种树脂中，非极性树脂中的HPD100B、HPD300，弱极性树脂中的AB-8、HPD722吸附效果较好。生物碱模型物混合溶液在HPD300上的吸附中表现出明显的竞争吸附现象。 4有序介孔炭高效吸附水溶液中的生物碱 合成了一种有序介孔炭，并首次将其用于水溶液中生物碱的分离纯化。以盐酸小檗碱、秋水仙碱、苦参碱作为生物碱模型物研究有序介孔炭材料对生物碱类化合物的吸附性能。有序介孔炭能有效吸附水溶液中的生物碱模型物，吸附量达到传统大孔吸附树脂HPD300、HPD100B的两倍甚至更高，且吸附能在很短的时间内达到平衡。极高的吸附量和极快的吸附速率显示了有序介孔炭有望成为植提液中生物碱类化合物分离纯化的高效吸附剂。

目录

声明

致谢

摘要

第一章 前言

第二章 文献综述

2．1 生物碱类化合物简介

2．1．1 概述

2．1．2 生物碱的定义与特点

2．1．3 生物碱的分布及存在形式

2．1．4 生物碱的理化性质

2．1．5 生物碱的分类及结构

2．1．6 生物碱的结构鉴定与含量分析

2．1．7 生物碱的生理活性

2．1．8 总生物碱的提取

2．1．9 生物碱的分离纯化

2．2 吸附剂与吸附分离

2．2．1 概述

2．2．2 大孔吸附树脂简介

2．2．3 超高交联吸附树脂简介

2．2．4 有序介孔炭简介

2．3 生物碱类化合物的吸附分离研究现状及存在问题

2．4 立题背景、研究内容及意义

第三章 野马追总生物碱的提取工艺

3．1 引言

3．2 实验部分

3．2．1 材料与仪器

3．2．2 实验方法

3．3 结果与讨论

3．3．1 提取介质对提取率的影响

3．3．2 乙醇浓度对提取率的影响

3．3．3 乙酸浓度对提取率的影响

3．3．4 提取时间对提取率的影响

3．3．5 液固比对提取率的影响

3．3．6 提取次数对提取率的影响

6．4 本章小结

第四章 超高交联树脂分离纯化水溶液中的盐酸小檗碱

4．1 引言

4．2 实验部分

4．2．1 材料与仪器

4．2．2 实验方法

4．3 结果与讨论

4．3．1 TEPA的表征

4．3．2 2-萘酚、盐酸小檗碱、刚果红纯溶液的静态吸附等温线

4．3．3 2-萘酚、盐酸小檗碱、刚果红在混合溶液中的竞争吸附

4．3．4 2-萘酚、盐酸小檗碱、刚果红的静态吸附动力学

4．3．5 2-萘酚、盐酸小檗碱的动态吸附分离

4．4 本章小结

第五章 大孔吸附树脂分离纯化生物碱类化合物的规律

5．1 引言

5．2 实验部分

5．2．1 材料与仪器

5．2．2 实验方法

5．3 结果与讨论

5．3．1 饱和吸附量与解吸率

5．3．2 静态吸附动力学

5．3．3 静态吸附等温线

5．3．4 混合样品的穿透曲线

5．4 本章小结

第六章 有序介孔炭高效吸附水溶液中的生物碱

6．1 引言

6．2 实验部分

6．2．1 材料与仪器

6．2．2 实验方法

6．3 结果与讨论

6．3．1 有序介孔炭的表征

6．3．2 盐酸小檗碱、秋水仙碱、苦参碱及混合溶液的静态吸附等温线

6．3．3 盐酸小檗碱、秋水仙碱、苦参碱及混合溶液的静态吸附动力学曲线

6．3．4 盐酸小檗碱、秋水仙碱、苦参碱及混合溶液的动态吸附穿透曲线

6．4 本章小结

第七章 总结与展望

7．1 总结

7．2 展望

附录

参考文献

作者简历