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*的提取與純化技術(shù)
點(diǎn)擊次數(shù):740 發(fā)布時(shí)間:2008-6-16
1 溶劑萃取法
溶劑萃取法常用于*的粗提階段。*的粗提階段又可分為初級(jí)萃取和次級(jí)萃取。在這兩級(jí)萃取過(guò)程中,溶劑的選擇對(duì)于精提產(chǎn)物的質(zhì)量和過(guò)程經(jīng)濟(jì)性具有重要影響。
初級(jí)萃取和次級(jí)萃取一般采用的溶劑系統(tǒng)不同。各個(gè)時(shí)期的研究者對(duì)這兩個(gè)過(guò)程的溶劑系統(tǒng)的研究結(jié)果已有詳細(xì)的總結(jié)。zui近、日本學(xué)者對(duì)*提取的溶劑種類進(jìn)行了詳細(xì)的研究,結(jié)果表明:在乙酸乙酯、乙醚、乙腈、丙酮、甲醇、已烷、異丙醇、乙酸乙酯-甲醇、乙酸乙酯-二氯甲烷、乙酸乙酯-丙酮、乙酸乙酯-乙醚等溶劑中,以乙酸乙酯-丙酮(1:1)混和溶劑提取的效果,所得浸膏僅為植物干重的7.70%,*的含量高達(dá)浸膏的0.084%,而用甲醇提取所得浸膏為植物干重的20.98%,*的含量為浸膏的0.027%,尚需要多次抽提才能得到*含量較高的浸膏?,F(xiàn)在看來(lái)利用乙酸乙酯-丙酮(1:1)一次便可以使*提取量高于以往常用溶劑所能得到的量,這就為后序的分離純化工作帶來(lái)很大的方便,由于乙酸乙酯-丙酮(1:1)的價(jià)格與甲醇的價(jià)格相當(dāng),且可回收再利用,因此,這一提取方法的經(jīng)濟(jì)性較為合理。
在初級(jí)萃取過(guò)程中引入超聲技術(shù),可大大縮短初級(jí)萃取過(guò)程的時(shí)間。例如Xu采用甲醇-二氯甲烷(95.5)作初級(jí)溶劑,所需萃取時(shí)間約為35-60min。在溶劑系統(tǒng)不變的情況下,將原料與溶劑的混和物進(jìn)行超聲振蕩,萃取達(dá)到平衡的時(shí)間縮短到僅5min,與此對(duì)比,Hoke等人采用純甲醇作為初級(jí)溶劑,無(wú)超聲振蕩,所需時(shí)間長(zhǎng)達(dá)16-48h。
超聲技術(shù)的引入,除可大大縮短萃取平衡時(shí)間外,還可以使初級(jí)萃取在低溫下進(jìn)行,從而避免了*在高溫下轉(zhuǎn)化為其它物質(zhì)而造成收率降低。
2 色譜法
早期的色譜純化*工藝是采用多根硅膠層析柱串聯(lián)的一種操作,因?yàn)楣枘z對(duì)*的不可逆吸附造成的損失很大,使得*的收率很低,僅為0.004%左右。近年來(lái),隨著色譜技術(shù)的進(jìn)步,不斷有新的色譜技術(shù)被引入到*的分離提取過(guò)程中來(lái)。除了HPLC(其中包括正相-HPLC、反相-HPLC)外,還有薄層色譜(TLC)法、膠束電動(dòng)色譜(MEKC)和高速逆流色譜(HSC-CC)等。
各種類型的HPLC和TLC的共同缺點(diǎn)是:負(fù)載量小,還適于日常大量樣品有處理,僅能達(dá)到半制備規(guī)模的水平。為此,Wickremesinhe提出對(duì)甲醇粗提物通過(guò)C18的反相柱進(jìn)行濃縮,然后再用C18反相制備HPLC進(jìn)行純化,Mattina等人則提出了用C18固相萃取法(SPE)從粗提物中大量收集濃縮紫杉烷類混和物的方法,結(jié)果表明SPE優(yōu)于TLC純化過(guò)程,而且具有節(jié)省時(shí)間和溶劑用量少的優(yōu)點(diǎn)。
從目前文獻(xiàn)報(bào)道情況來(lái)看,HSCCC有望成為一種新的大規(guī)模制備生產(chǎn)*的方法。這種方法的主要優(yōu)點(diǎn)是:具有較高的樣品負(fù)載量,分離周期短,操作簡(jiǎn)便,由于這種色譜自身無(wú)固體載體,避免了分離樣品與固體表面產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)而變性和不可逆吸附造成的樣品損失。不足之處在于*和cephalomannine不能*分開(kāi),藥有一半左右的二者混和物需經(jīng)制備HPLC或TLC再次分離,才可得到*純品。另外,在HSCCC中,溶劑系統(tǒng)的選擇對(duì)于分離效果影響較大,宜選用兩組分層時(shí)間短、樣品在兩相溶劑各個(gè)組分中的分配系數(shù)差別較大的溶劑系統(tǒng)。
MEKC雖然具有分離效率高、溶劑消耗小、速度快等優(yōu)點(diǎn),但其處理量小,操作復(fù)雜的缺點(diǎn)限制了它的應(yīng)用范圍,目前只能用于分析檢測(cè)。
3 膜分離法
1994年,Carver等人采用平板式、中空纖維式和管式膜組件,對(duì)超濾膜和反滲透膜在紫杉烷類物質(zhì)的分離過(guò)程中的應(yīng)用進(jìn)行了研究,結(jié)果表明:采用膜分離方法可以進(jìn)一步濃縮粗提過(guò)程所得浸膏,使紫杉烷類物質(zhì)的濃度提高5倍左右,相當(dāng)于對(duì)浸膏又進(jìn)行了一次預(yù)處理,從而減少了后序色譜分離的負(fù)擔(dān)和*的損失。
Raymond等人用0.2μm的尼龍膜和PVDF膜處理*的組織培養(yǎng)液時(shí),發(fā)現(xiàn)尼龍膜截留了幾乎所有的10-去乙?;?和*以及絕大部分的cephalomannine,對(duì)其它的紫杉烷類幾乎沒(méi)有截留的*,大部分可以用30%、40%和50%的甲醇水溶液洗脫下來(lái),用20%-40%乙醇溶液洗脫時(shí),也可以到類似的效果。在用含水溶劑洗脫P(yáng)VDF膜截留的紫杉烷時(shí),*和所有的紫杉烷在溶劑極性變化小的范圍內(nèi)都被洗脫下來(lái)。盡管從理論上講,有選擇地從膜上洗膜紫杉烷類組分進(jìn)行化學(xué)修飾,將可以實(shí)現(xiàn)從紫杉烷類提和物中選擇性洗脫*的目標(biāo)。
4 超臨界流體萃取法
將超臨界流體萃?。⊿FE)技術(shù)引入到*的純化過(guò)程中,減少了含氯有機(jī)溶劑的使用,是一種不污染環(huán)境的新技術(shù)。SFEzui常用的溶劑是CO2,它本身無(wú)毒,在提取產(chǎn)物中又無(wú)殘留,因而從用藥安全角度來(lái)講,這種技術(shù)具有其*的優(yōu)點(diǎn)。
1992年,Jennings等人用CO2和加入乙醇改性劑的CO2作SFE溶劑,在318K的溫度和18.07-25.79MPa的壓力下進(jìn)行*的提取研究,結(jié)果發(fā)現(xiàn)樹(shù)皮中的*大部分都能得到有效的提取,提取率高達(dá)0.08%(常規(guī)方法僅為0.01%),而且對(duì)*的選擇性要比傳統(tǒng)的單純乙醇提取效果好。Nair等人用含0.001%-15%的丙酮或乙腈的CO2作溶劑,在43.4MPa,308K下用超臨界技術(shù)提取*也獲得了滿意的效果。Caster等人以紅豆杉枝葉和嫩芽做原料,用臨界技術(shù)提取*時(shí),先以純CO2做溶劑,以除去原料中的脂類,然后加入乙醇以調(diào)節(jié)溶劑的極性,使*的產(chǎn)率達(dá)到了0.04%。
雖然超臨界技術(shù)在*的提取中顯示出收率高、時(shí)間省等優(yōu)點(diǎn),但該方法對(duì)設(shè)備要求高,操作條件嚴(yán)格,目前還難以進(jìn)行大量原料的超臨界萃取。
5 離子交換樹(shù)脂法
元英進(jìn)等人采用8種樹(shù)脂對(duì)東北紅豆杉提取物進(jìn)行脫色能力及吸附研究,結(jié)果表明聚苯乙烯型強(qiáng)堿樹(shù)脂(Ps-A)及多乙烯多胺--環(huán)氧氯丙烷縮聚型弱堿樹(shù)脂(Pc-A)對(duì)二氯甲烷粗提物的吸附及脫肥性能較好,有望用于*的純化分離。
楊雪峰等采用PSp-6大孔樹(shù)脂,以工業(yè)反相制備色譜從云南紅豆杉樹(shù)皮及東北紅豆杉針葉粗提物中分離*及半合成前體取得成功。在試中,單柱一次負(fù)載云南紅豆杉浸膏(含*1.2%)達(dá)5kg,經(jīng)三級(jí)色譜分離及重結(jié)晶得到*產(chǎn)品純度大于99%,總產(chǎn)品收率大于80%,生產(chǎn)周期的196h,生產(chǎn)成本約1000元人民幣/克,很有產(chǎn)業(yè)化前景。 }
6 *鍵合物解離法
*鍵合物是在*的三環(huán)二萜基本內(nèi)核骨架上又以化學(xué)鍵的形式結(jié)合了其他大分子的一類物質(zhì)。常見(jiàn)的一般為糖基*,如,7-木糖基*和7-木糖基-10-去乙?;?等,因糖基是水溶性基因,這些化合物都是水溶性的。由于*不溶于水,因此人們推測(cè),*鍵合物可能是*在植物體內(nèi)運(yùn)輸?shù)囊环N特殊形式。一般認(rèn)為*的合成部位是嫩芽、枝葉或根、莖等,而儲(chǔ)存部位是樹(shù)皮。因此,非水溶性的*要從合成部位到樹(shù)皮中,必須要結(jié)合一個(gè)水溶性的基因,才能實(shí)現(xiàn)這一轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程。
用甲醇或以95%乙醇浸提紅豆杉的樹(shù)皮和樹(shù)葉,經(jīng)去脂后,用CHCl3-H2O或CH2Cl2-H2O萃取,再通過(guò)柱層析分離、純化,此方法往往使那些水溶性好的糖基化*進(jìn)入水相而有所損失。為了有效地提取這部分糖基化的*,Durzan等利用木聚糖酶、纖維毒酶、果膠酶酶短葉紅豆杉培養(yǎng)細(xì)胞和樹(shù)皮的甲醇浸膏,發(fā)現(xiàn)經(jīng)木聚糖酶酶解后紫杉烷類化合物的含量比未經(jīng)酶解處理的分別提高了3倍和0.2倍。盡管酶解法的效果很好,但因其成本高,故還是無(wú)法被實(shí)際生產(chǎn)所采用。
Caver等利用甲醇浸提短葉紅豆杉樹(shù)皮或葉片,然后將所得的浸提液經(jīng)過(guò)氧化鋁柱處理,經(jīng)過(guò)HPLC分析后表明*的含量是未經(jīng)氧化鋁柱處理的4.1倍。他們推測(cè)當(dāng)浸提液與氧化鋁接觸時(shí)可產(chǎn)生放熱反應(yīng),所放出的熱量足以使糖基化*的糖基脫離下來(lái)。當(dāng)糖基化的*轉(zhuǎn)化*時(shí),其水溶性就大大降低。此時(shí),再用CH2Cl2-H2O或CHCl3-H2O進(jìn)行萃取,就幾乎不再存在糖基化*損失的問(wèn)題了。于是,自由態(tài)和糖基化的束縛態(tài)*幾乎同時(shí)都能得到有效的提取。該法可提高*提取分離的產(chǎn)量,簡(jiǎn)便易行,實(shí)用前景較好。
趙凌云針對(duì)*的鍵合物,研究了離子交換樹(shù)脂對(duì)鍵合物的催化解離過(guò)程。結(jié)果表明樹(shù)脂對(duì)于鍵合物的催化解離是一個(gè)連串反應(yīng)過(guò)程,反應(yīng)過(guò)程與樹(shù)脂的不同配比和作用時(shí)間長(zhǎng)短有關(guān),質(zhì)量比1:1的大孔型樹(shù)脂解離含鍵合*的物料20-40min是較好的方案,陰離子交換樹(shù)脂是防止鍵合*催化裂解的主要?jiǎng)恿Γ魂?yáng)離子交換樹(shù)脂是紫用醇發(fā)生深度反應(yīng)的抑制劑,外擴(kuò)散對(duì)離子交換樹(shù)脂解離鍵合*為游離*的過(guò)程有較大影響。發(fā)現(xiàn)樹(shù)脂對(duì)*的吸附過(guò)程較為復(fù)雜:陽(yáng)離子樹(shù)脂對(duì)*的吸附呈現(xiàn)二次平衡-水(1:1)溶劑中會(huì)使*發(fā)生異構(gòu)或降解反應(yīng),zui后達(dá)到吸附-反應(yīng)-脫附平衡;混合樹(shù)脂對(duì)*的吸附特性和單一陰樹(shù)脂相似。大孔型陰離子樹(shù)脂對(duì)*的吸附受表面反應(yīng)控制或表面吸附控制。作者還研究開(kāi)發(fā)了固定床和氣液固三相循環(huán)流化床工藝催化解離*鍵合物,結(jié)果表明:通過(guò)控制操作參數(shù),使*的含量明顯提高。流化床工藝優(yōu)于固定床。
7 化學(xué)反應(yīng)法
Kingston等用OSO4處理*與cephalomannine的混合物,發(fā)現(xiàn)OSO4能選擇性地氧化cephalomannine C-13側(cè)鏈末端的雙鍵,使之形成二元醇(cephalomannine-diol),而*卻不受影響。反應(yīng)混和物經(jīng)柱層析就可以將*和cephalomannine-diol分開(kāi)。這種方法的主要特點(diǎn)是:對(duì)底物的純度要求高,反應(yīng)條件苛刻,不適宜氧化那些沒(méi)有純化的紫杉烷類化合物的混合物中的cephalomannine;氧化劑OsO4毒性大、價(jià)格zui貴,缺乏實(shí)用性。
Murray等發(fā)現(xiàn)用含1%-10%是O3可氧化cephalomannine、taxusin、brevifolia中的某些烯鍵,而對(duì)*、cephalomannine、taxusin\brevlfolia中的另一種烯鍵卻不起反應(yīng)。反應(yīng)混和物經(jīng)硅膠柱層析就可以使其中的*得到有效的純化。但這一方法仍需要采用硅膠柱層析才能把*和其它被氧化的紫杉烷類化合物分開(kāi),經(jīng)濟(jì)上還不是很合理。因此,Murray對(duì)上述方法又進(jìn)行了改進(jìn);在經(jīng)O3氧化后,再加入吉拉德氏肽肼-AcOH混合物,使ozo-cephalomannine(cephalomannine被O3氧化后的產(chǎn)物)轉(zhuǎn)變成ozo-cephalomannine-吉拉德氏腙這一復(fù)合物,zui后通過(guò)選擇性沉淀或乙酸乙酯-水等萃取就可以把*分離出來(lái)。用MeOH-H2O(3:1)選擇性沉淀,ErOAc-H2O-MeOH(10:2:1)以及EtOAc-H2O萃取得到的*的純度分別可達(dá)到97.5%、90%和95%,這使該法有望成為大規(guī)模純化*的理想方法。
1996年Kingston等人用液溴或吡啶翁過(guò)溴化物、四丁基三溴銨作為氧化劑,室溫下在氯仿中反應(yīng)5min,可以使*和cephalomannine混合物中的cephalomannine轉(zhuǎn)化為2″,3″-溴cephalomannine),而*不受影響。反應(yīng)混和物用二氯甲烷稀烯后,依次用10%Na2S2O3水溶液、水和鹽水洗滌,硅膠柱純化,可得純度為95%的*和2″,3″-dibromocephalomannine。而2″,3″dibromocephalomannine.而2″,3″-dibromocephalomannine在乙醇中的攪拌條件下,用鋅處理2h,反應(yīng)后的溶液用乙酸乙酯稀釋20倍,依次用飽和NaHCO3溶液、水和鹽水洗滌后,經(jīng)制備TLC純化,cephalomannine收率可達(dá)92%,純度為88%。
8 藥理作用靶點(diǎn)法
藥理作用靶點(diǎn)法是本科研組提出的一種基于*藥理作用研究成果的全新的*分離純化方法。藥物的作用靶點(diǎn)是指藥物在生物體內(nèi)發(fā)揮作用時(shí)進(jìn)攻或結(jié)合的生理組織。*的藥理研究結(jié)果表明,*的藥理作用靶點(diǎn)是體內(nèi)的微管,微管是微管蛋白的聚合態(tài)。微管蛋白zui主要的特點(diǎn)是高溫下聚合成微管,低溫下解聚成微管蛋白二聚體(dimer)形式。*可以靶向地結(jié)合在微管上并有效地抑制微管的解聚,而不與微管蛋白的二聚體發(fā)生作用。與*zui難分離的cephalomannine不具有這種特性。通過(guò)初步的研究,在一定的條件下,*與cephalomannine的混和物經(jīng)藥理作用靶點(diǎn)法純化后,*的純度可達(dá)95%以上。
作為一種*純化新技術(shù),藥理作用靶點(diǎn)法具有以下特點(diǎn):依據(jù)天然抗癌物質(zhì)與其藥理作用靶點(diǎn)的可逆特異性結(jié)合作用來(lái)進(jìn)行分離純化,較常規(guī)的萃取、柱層析及各種組合色譜等方法具有簡(jiǎn)便、特異性的特點(diǎn);2)*珉春藥物作用靶點(diǎn)微管,在天然抗癌物質(zhì)及藥理作用靶點(diǎn)兩方面都具有代表性,其研究成果易于推廣到其它抗癌物質(zhì)及其藥理作用靶點(diǎn)的物系,具有普遍應(yīng)用價(jià)值。
天然抗癌藥物如*是目前世界范圍內(nèi)醫(yī)藥界的一大熱點(diǎn),前景廣闊,對(duì)攻克人類頑癥、提高健康水平具有重大意義。而在這些藥物的研究、開(kāi)發(fā)尤其是生產(chǎn)中,產(chǎn)品的分離純化是zui難解決的問(wèn)題之一,迫切需要新型化工分離技術(shù)和化工研究人員的參與,這也是目前醫(yī)藥行業(yè)與化工技術(shù)結(jié)合越來(lái)越緊密的關(guān)鍵所在。 }