（无机化学专业论文）没食子酸酯的合成及对zn（Ⅱ）的配位行为研究.pdf

硕士学位论文摘要 摘要 金属离子z n ( i i ) 和酯型儿茶素单体对人体健康都有极大的影响。用没食 子酸酯作金属离子的络合剂和酯型儿茶素单体的萃取剂对更好地发挥两者作用 将有极大的影响。基于此本文主要有以下三方面的内容： ( 1 ) 合成了与酯型儿茶素单体目标分子结构相似的没食子酸酯8 种，其中 没食子酸正己酯的合成在本文之前未见有具体文献详细报道。通过平行试验得到 没食子酸正己酯合成的最佳条件为：酸醇摩尔比l ：4 5 、反应温度l1 0 - 1 2 0 、 回流时间6 h 、催化剂对甲苯磺酸1 o g ，得到最佳酯化率为7 6 9 。通过液相色 谱、红外、元素分析等方法对所得物质进行了表征。 ( 2 ) 采用没食子酸酯作为萃取剂，研究了天然酯型儿茶素在含有疏水性没 食子酸酯萃取剂的水一有机醇两相系统中的萃取分配行为，考察了没食子酸酯烷 基链长度、没食子酸酯浓度、萃取温度和萃取振荡时间对分配系数和分离因子的 影响。通过h p l c 分析得出，没食子酸酯与b c g 形成复合物的稳定性比与其它两 种单体e g c g 和g c g 形成的复合物的稳定性大，并且在浓度为0 1 5 m o l 几，萃取 温度为2 0 ，萃取振荡时间为3 0 m i n 时，没食子酸正十二酯的萃取效果最好。 ( 3 ) 对没食子酸丙酯与z n ( i i ) 之间的配位作用作了研究，通过摩尔比法 和等摩尔连续变换法测定了z n ( i i ) 一没食子酸丙酯的配位比为z n ( i i ) ：没食 子酸丙酯= 1 ：3 和不稳定常数k 不：3 4 0 1 0 关键词没食子酸酯，酯型儿茶素，z n ( ) ，萃取，配位 硕士学位论文a b s t r a c t a b s t r a c t m e t a li o nz n ( n ) a n de s t e rc a t e c h i n sm o n o m e r p l a yi m p o r t a n t r o l e s t oo u rh e a l t h t h i sp a p e rc o n t a i n st h et h r e ef o l l o w i n g r e s p e c t s ： e i g h tg a l l a t ee s t e r s ，w h i c hh a v et h es i m i l a rs t r u c t u r ew i t he s t e r c a t e c h i nm o n o m e r s ，a r es y n t h e s i z e d , a n dt h es y n t h e s i so fn - h e x y l g a l l a t eh a sn o tb e e nr e p o r t e dp a r t i c u l a r l yt i l lw ed i di t t h eo p t i m a l r e a c t i o nc o n d i t i o n so fn - h e x y lg a l l a t ew e r ee s t a b l i s h e da sf o l l o w s ： g a l l i c a c i dw a so 1 m o l ，n ( g a l l i c a c i d ) ：n ( n h e x y la l c o h 0 1 ) = 1 0 ：4 5 ， c a t a l y s tw a sp - t o l u e n es u l f o n i ca c i d ( 1 0 9 ) ，t h e r e a c t i v et e m p e r a t u r e w a s11 0 - 1 2 0 o t h ee f f i c i e n c yo fe s t e r i f i c a t i o nw a s7 6 9 a sr e f l u x i n g f o r6 h t h ep u r i t ya n ds t r u c t u r eo fa l lg a l l a t ee s t e r sw e r ed e t e r m i n e db y h p l ca n di n f r a r e ds p e c t r u m a l lg a l l a t ee s t e r sa se x t r a c t a n t sw e r ed i s s o l v e di nt h e o r g a n i c a l c o h 0 1 t h ed i s t r i b u t i o nb e h a v i o ro fe s t e rc a t e c h i n sm o n o m e r si nt h e a q u e o u s - o r g a n i ca l c o h o lo ft w o - p h a s es y s t e mc o n t a i n i n go n eo fg a l l a t e e s t e r sw a ss t u d i e di nt h i sp a p e r t h ei n f l u e n c eo fl e n g t ho fa l k y lc h a i n o fg a l l a t e s ，c o n c e n t r a t i o no f g a l l a t e s , t e m p e r a t u r eo fe x t r a c t i o na n dt h e t i m eo fs h a k i n go nt h ep a r t i t i o nc o e f f i c i e n t sa n ds e p a r a t i o nf a c t o r so f e s t e rc a t e c h i n sw a si n v e s t i g a t e d a n a l y z e db yh p l c ，t h eg a l l a t ee s t e r s s t u d i e dc o u l df o r mm o r es t a b l ec o m p l e x e sw i t he c gt h a nw i t he g c g a n dg c g ；t h ep a r t i t i o nc o e f f i c i e n t sa n d s e p a r a t i o nf a c t o r sw e r eo p t i m a l w h e n t h e l a u r y l g a l l a t e w a s o 1 5 m o l l ，s h a k e d f o r 3 0 r a i n a t 2 0 箭 硕士学位论文 a b s t r a c t t h ec o o r d i n a t i o nr e a c t i o nb e t w e e nm e t a li o nz n c n ) a n d p r o p y l g a l l a t ew a ss t u d i e d b yt h e m e t h o do fc o n t i n u o u sv a r i a t i o na n d m o l e c u l a rp r o p o r t i o n , t h ec o m p o s k i o na n di n s t a b i l i t yc o n s t a n to ft h e c o m p l e xw e r e z n o i ) ：p g 】( m o l m 0 1 ) = 1 ：3a n d3 4 0 x 1 0 “， r e s p e c t i v e l y k e yw o r d s ：g a l l a t ee s t e r s ，e s t e rc a t e c h i n s ，z n ( ) ，e x t r a c t i o n , c o o r d i n a t i o n 原创性声明 本人声明，所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究 工作及取得的研究成果。尽我所知，除了论文中特别加以标注和致谢 的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不 包含为获得中南大学或其他单位的学位或证书而使用过的材料。与我 共同工作的同志对本研究所作的贡献均已在在论文中作了明确的说 明。 作者签名：奎盘复 日期：坦年月么日 关于学位论文使用授权说明 本人了解中南大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校 有权保留学位论文，允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位 论文的全部或部分内容，可以采用复印、缩印或其它手段保存学位论 文；学校可根据国家或湖南省有关部门规定送交学位论文。 日期：盟年月堕日 硕士学位论文第一章文献综述 第一章文献综述 1 1 没食子酸酯的合成研究进展 没食子酸酯类具有增强纤维蛋白和血栓的溶解及扩张血管增加冠脉血的作 用，没食子酸酯类也是有效的血小板凝聚抑制剂；对人体内的自由基有强烈的清 除作用，具有延缓衰老、预防心血管疾病的功能“1 。此外，没食子酸酯类还是一 种公认的安全性较高的合成抗氧化剂，对油脂的抗氧化活性强于2 ，6 二叔丁基对 甲酚( b h t ) 和叔丁基羟基茴香醚( b h a ) ，对鼠类的毒性介于二者之间啪，对细菌、 酵母和霉菌等有很强的抑制作用，是一种多功能的食品抗氧化剂。 早在2 0 世纪初中期，m c k e n z i e 、m u l l e r 、c r i s t i a l l s e u 、r u s s e u 等啪就以浓硫 酸或无水氯化氢为催化剂完成了没食子酸和低级醇( 1 - 6 个c 原子) 的直接酯化合 成。而且在大多数情况下，没食子酸都是与过量很多的醇反应以使反应顺利进行。 但是当与高级脂肪醇反应时，酯化反应的产率相当低，所以这种直接酯化的方法 对合成高级没食子酸酯是行不通的。 没食子酸在高级脂肪醇中的溶解度非常小，并且根据w a l d oc a u l t 等旧的推 测，没食子酸上的羧基容易形成配位键而不与醇发生反应生成酯。如以下方程式： 由于羧基中强烈的氢键作用力，形成这样一个螯合环，使得没食子酸中没有 剩余的羧基与醇发生酯化反应。 但是，低级脂肪醇与没食子酸可以通过直接酯化反应得到相应的酯，而高级 脂肪醇与没食子酸不能通过该法进行反应。这是因为高级脂肪醇不像低级脂肪醇 那样能够“劈开”没食子酸间羧基由于氢键作用力形成的螫合环。因此，许多研 究者尝试用比较简单的方法解决这个问题。他们用相对较高的温度或者通过使用 具有高介电常数的溶剂作为稀释剂。选择了合适的稀释剂或稀释剂混合物能够使 反应维持在一个较高的恒定温度，在回流温度点使用它们能够使反应中生成的水 连续除去。能够使没食子酸的酯化反应容易进行的醇的介电常数一般在1 0 以上， 而醇随着原子数的增加，介电常数逐渐减小。因此，酯化反应的速度非常慢。而 合适的稀释剂的使用能够使介电常数增加，并且可以增大没食予酸在醇中的溶解 度。当然，作为稀释剂必须具备两个基本要求：一是它不会与其中任何一种反应 物形成稳定的化合物；二是作为稀释剂的单一物质或混合物它的沸点不能超过 咱叼叫叫 誓 硕士学 奇论文 第一章文献综述 2 3 5 1 2 ，即没食子酸的熔点。 通过总结大量的试验数据，在合成没食子酸正十二酯使用的稀释剂中，硝基 苯、邻二氯代苯、苯甲醚或苯乙醚或者前者与其中任何一种物质的混合物作稀释 剂是比较理想的。 根据1 9 4 6 年的文献报道嘲，没食子酸与高级脂肪醇的酯化反应过程如下： 首先，没食子酸与甲醇发生酯化反应，再进行苄基化反应。三苄基没食子酸甲酯 通过皂化反应得到没食子酸三苄基醚，再与二氯亚砜反应得到3 ，4 ，5 一三羟基 苯甲酰氯三苄基醚，与相应的醇反应得到三苄基醚酯，最后进行脱苄基化反应， 即得到目标产物。 根据1 9 7 2 年的文献报道嘲，用直接合成的方法合成高级脂肪醇没食子酸酯 无法得到满意的结果，所以在合成高级脂肪醇没食子酸酯时采用了先将酸转化为 酰氯，再与相应的醇反应。最后用苯或氯仿重结晶产品。 所以，i - 6 个c 原子的低级脂肪醇与没食子酸的反应一般是采用直接酯化， 相应醇大量过量，对甲苯磺酸、硫酸、无水氯化氢等作催化剂催化回流反应得到 产品；而像正十二醇等高级脂肪醇与没食子酸反应一般是选择一种合适的溶剂溶 解没食子酸而使其与十二醇充分反应，最后用苯重结晶得到产品。 反应后粗产品的提纯是有机合成的关键步骤，李德江“1 等将得到的粗产品没 食子酸丙酯溶于热水，活性炭脱色，趁热过滤，重复2 3 次，滤液冷却后即析出 白色针状纯净的产品。陈琳等删将得到的没食予酸丁酯粗产品用醇水混合溶剂重 结晶即得到纯产品。熊国华等”1 用醇水混合溶剂重结晶粗产品没食子酸酯，并讨 论了最佳醇水比。伍贤等“”将得到的没食子酸异丙酯粗产品冷却后用氯仿进行重 结晶得到纯净物。 1 2 天然酯型儿茶素的应用研究进展 我国具有丰富的茶叶资源，饮茶及茶文化已有数千年的历史。茶不仅能提神 解渴，而且具有药物、保健作用。茶最早是被作为药物来应用的，自古就有“神 农尝百草，日遇七十二毒，得荼而解之”的传说( 这里荼既是茶) o ”。明朝顾 元庆的 则日“人饮真茶能止渴、消食、除痰、少睡、利尿、明目益思、 除烦、去腻，人固不可一日无茶四。十九世纪初，随着中国茶的传播，国内外 一些科学家对茶叶的药理作用产生了很大的兴趣，对茶的研究也逐渐开始，茶叶 中多种功能活性成分也被发现。现已从茶叶的提取物中发现6 0 0 多种化合物，其 中主要的有机化合物类为：茶多酚、氨基酸、茶多糖、维生素、皂苷等，无机物 类为：多种矿物质，如磷、钾、硫、镁等“3 】。这些成分对人体有诸多方面的药理、 2 硕士学位论文第一章文献综述 生理调节以及营养保健作用。其中茶多酚是从茶叶中提取的一种天然多酚类复合 物，约占茶干重的2 5 左右，是茶叶中3 0 多种多酚类化合物的总称，有很广的 药用价值，是茶的主要药用成分。茶多酚按其化学结构可分为4 类：儿茶素类、 黄酮及黄酮醇类、花白素及花青素类、酚酸及缩酚酸类“”。儿茶素类是茶多酚的 主要成分之一，占其总重的5 0 - 7 0 ，茶水的涩味及通常所说的茶垢均来源于它， 现已被鉴定有四种，分别为表儿茶素( e c ) 、表没食子酸儿茶素酯( e c g ) 、表没 食子儿茶素( e g c ) 、表没食子儿茶素没食子酸酯( e g c g ) 。近年发现，茶多酚不 仅是良好的天然抗氧化荆“，它还具有抗癌、抗衰老、抗辐射、降血糖脂、消除 人体自由基、防治心血管病等一系列特殊的药理功能n “”此外，茶多酚在化妆 品、日用化工等领域也有应用“”现代医学临床证明，茶多酚的突出药理功能主 要是由儿茶素决定的呻。】。而又有研究进一步表明，茶多酚中功能活性最强的是 具有梧酸基的酯型儿茶素表没食子儿茶素没食子酸酯( e g c g ) 、表儿茶素没食子 酸酯( e c g ) 和没食子儿茶素没食子酸酯( g c g ) 三种叫。，尤其是e g c g 和e c g ， 它们在许多方面表现的功效使得医学界为之刮目相看队8 它们的结构式如下： b b 分于式 众所周知，恶性肿瘤至今尚得不到有效控制，成为当代人类面i f 缶的一大科学 难题。控制癌症已经成为当代最具挑战和战略性的问题之一。许多国家也把抗癌 药物的研究列为优先考虑的重大科技项目之一，并投入了大量入力物力进行这方 面的研究开发。因此，寻找高效低毒、高效无毒的抗癌药物更成为许多科技工作 者梦寐以求的目标。特别是近年来紫杉醇的研究开发成功，使人们看到了从绿 色植物中提取抗癌药物的前途，从而又转向了茶叶的研究开发通过国内外有关 3 硕士学位论文 第一章文献综述 科学家的大量工作，在临床上的大量实验，证明了茶多酚中的有效成份儿茶素在 医治多种癌症上不亚于紫杉醇，而且其毒性远远低子紫杉醇啪1 。可以说它是一种 有效、无毒的理想药物，极具开发价值。在药学上的研究表明，茶多酚中的主要 成分酯型儿茶素e g c g 、e c g 和g c g 具有很高的抗氧化性，而又以e g c g 的活性最 高，而且它又是极具抗癌作用的有效成分。但由于儿茶素各个组分的药效活性不 同，化学结构和性质十分相近，而且极易氧化、聚( 缩) 合，因而很难得到高纯 度的儿茶素各组分单体。因此，从茶多酚中分离出酯型儿茶素单体是一项极有科 学价值和经济效益的工作。下面简要介绍一下天然酯型儿茶素在各方面的应用研 究进展。 1 2 1 在医药保健上具有防治癌症等多种疾病和增强免疫力等功能 茶多酚有助于抑制心血管疾病哪删：茶多酚对人体脂肪代谢有着重要的作 用。人体的胆固醇、三酸甘油脂含量高、血管内壁脂肪沉积、血管平滑肌细胞增 生后形成动脉粥样化斑块等心血管疾病。茶多酚，尤其是茶多酚中的儿茶素e c g 和e g c 及其氧化产物茶黄素等，有助于抑制这种斑块状增生，使形成血凝黏度增 强的纤维蛋白原降低，血凝变清，从而抑制动脉粥样硬化。 有助于预防和治疗辐射伤害：茶多酚及其氧化产物具有吸收放射性物质锶 9 0 和钴6 0 毒害的能力嘲，对肿瘤患者在放射治疗过程中引起的轻度放射病，以 及对血细胞减少症“1 ，使用茶叶提取物都有很好的疗效；对因放射辐射而引起的 白血球减少症治疗效果更好。 茶多酚有较强的收敛作用，对病原菌、病毒有明显的抑制和杀灭作用嘲，对 消炎止泻有明显效果咖。我国有不少医疗单位应用茶叶制剂治疗急慢性疾病、阿 米巴疾病，治愈率达9 0 左右嘲。 e g c g 是一种高效、无毒的抗氧化剂，具有很强的：( 1 ) 清除自由基抗氧化 作用；( 2 ) 调整引发物的代谢过程：( 3 ) 抑制乌氨酸脱羧酶( o d e ) 活性和脂氧 化酶活性；( 4 ) 抑制致癌基因和d n a 的共价结合；( 5 ) 抑制亚硝化过程；( 6 ) 抑 制细胞增殖过程；( 7 ) 显著的抗氧化、抗致突交作用，能增强免疫系统功能，抑 制肝脂和胆固醇的增长，抑制肿瘤的生长，对痢疾、伤寒、金黄色葡萄球菌等细 菌也有极强的抑制作用，其抗菌能力比乙醇强1 0 0 倍潮。中国医学科学研究院肿 瘤研究所发现g c g 、e g c g 、e c g 有明显的抗癌抑癌作用，证明它有抑制黄曲霉素， 苯并芘等一系列致癌物质诱导细胞回复突变作用。在拥有上述功能的同时，e g c g 、 g c g ，e c g 还有抗衰老，降血脂，改善低密度脂蛋白，防止动脉粥样硬化，增强 免疫等功能作用；能抑制肾小球细胞膜的增殖，改善肾功能；有效抑制透明质酸 4 硕士学位论文 第一章文献综述 酶，减轻炎症和变态反应嘲。h b a b i c h 等啪1 研究了e c g 在人类口腔中的h s c - 2 癌细胞和正常的h g f - 2 纤维原细胞中的生物活性，发现e c g 是口腔癌的一种很有 效的化学预防剂。z o n gp i n gc h e n 等洲的研究发现绿茶中的e g c g 对癌细胞有显 著的抑制作用，而对正常细胞的生长没有影响。 1 2 2 在食品工业上可作抗氧化、保鲜、祛臭剂 1 9 8 9 年茶多酚被中国食品添加剂会列入g b 2 7 6 0 - 8 9 食品添加剂使用标准( 是 唯一被列入的天然抗氧化剂) ，由于其天然高效的抗氧化、抑菌和保健功能，深 受食品企业的欢迎。天然酯型儿茶素在动植物中的抗氧化性能十分优异，强于 d h a 、b h t 、v b 、v c 等，对过氧化值、酸价的抑制率可达9 0 以上。用天然 酯型儿茶素溶液喷涂火腿、腊肉和鱼制品表面，可大大延长产品的保质期。天然 酯型儿茶素有很强的抗菌抑菌性能，对于自然界中1 9 类群的近百万种真菌和细 菌均有优异的抗菌活性。由于对a _ 淀粉酶、蔗糖酶均有良好的抑制能力，可以 减缓采摘后的水果、蔬菜色素氧化褪色，保持其色泽鲜艳稳定；由于天然酯型儿 茶素具有强还原性，其也是畜牧、水产加工产品的理想保鲜剂；可以有效除去肉 类、粮油作物及其制品的异味，如大豆制品的豆腥味，尤其是肉类释放的甲硫醇， 乙硫醇等异味1 。 1 1 3 在日化产品上作特殊功能的保质剂、护肤剂 在常温下，低浓度天然酯型儿茶素具有很强的抗氧化、消除自由基、杀菌和 去异味等功能，因此添加少量的天然酯型儿茶素即可防止化妆品的变质；可防止 皮质胶原蛋白的氧化一褐色素的形成啕，与抗氧化歧酶( s o d ) 有着异曲同工的作 用。 天然酯型儿茶素作为化妆品的天然生化原料与其他生化原料比较具有以下 特点“习：分子量小，极易被人体皮肤吸收，具有较好的透皮吸收性能；活性极为 稳定，温度对其活性的影响极微，在酸性和闭光条件下，活性长期保持不变；安 全可靠，经有关专业机构检验，其毒理测定和微核试验表明属无毒、无刺激性物 质，符合日化产品质量标准；用量小，作用强；具有很强的抗氧化活性，其抗氧 化能力是d h a 和b h t 的2 - 4 倍，在低浓度下即有效。天然酯型儿茶素在化妆品中 的作用概括如下咖：( 1 ) 防皱美容作用；( 2 ) 防晒消斑作用；( 3 ) 解除重金属毒 害作用；( 4 ) 抗菌消炎作用：( 5 ) 促进皮肤微循环作用等；( 6 ) 抗皮肤癌；( 7 ) 能消除皮肤雀斑、黄斑，使皮肤光滑。 5 硕士学位论文 第一章文献综述 1 3 酯型儿茶素( e s t e rc a t e c h in s ) 的分离纯化方法 要得到单一的儿茶素组分，需在前述提取分离得到的茶多酚基础上进一步分 离纯化。目前，国内外对酯型儿茶素单体的分离纯化有一定的研究，主要方法有： ( 1 ) 柱色谱法( c o l u m nc h r o m a t o g r a p h y ) ；( 2 ) 高速逆流色谱法( h i g h s p e e d c o u n t e rc u r r e n tc h r o m a t o g r a p h y ，h s c c c ) ；( 3 ) 高效液相制备色谱法( h i g h p e r f o r m a n c el i q u i dc h r o m a t o g r a p h y ，h p l c ) ；( 4 ) 其他方法。现将以上制各方 法作一概述。 1 3 1 柱色谱法 该方法是将茶多酚粗品经一定的溶剂溶解后，上柱分离，用洗脱剂洗脱，收 集儿茶素单体。w i l k n sc k 采用s e p h e d e xl h - 2 0 柱色谱法来分离制备e g c g 1 ； o z a w at m 用t o y o p e a r lh w - 4 0 f 柱色谱分离儿茶素，以丙酮按浓度梯度进行洗 脱，但淋洗液易出现气泡，影响分离效果，且操作不易控制。s a i j or y o y a s u ” 利用葡萄糖凝胶l h _ 2 0 柱分离儿茶素，使用甲醇、正己烷、乙酸乙酯等多种有机 溶剂作为洗脱剂，且经过重复柱色谱及重结晶的方法可得到纯度较高的e g c g 。 然而，这些方法尚存许多不足。一方面，该法操作步骤多，周期长，条件不易控 制；另一方面，难以同时得到各种高纯度的酯型儿茶素单体，而且色谱柱易污染， 寿命短。 1 3 2 高速逆流色谱法 h s c c c 法是8 0 年代发展起来的新技术，其特点是高速运转产生的重力场使 固定相能在分离柱中实现高的保留，从而大大提高了分离能力。中国农业科学院 茶叶研究所杜琪珍等采用高速逆流色谱法分离天然酯型儿茶素单体，将3 k g 儿茶素混合物经双机串联系统分离后，再将各分离物冷冻干燥得到纯度为8 1 的 e g c g0 7 2 9 ，纯度为9 0 的g c g0 4 5 9 ，纯度为8 7 的e c 60 2 2 9 。将e g c g 、g c g 、 e c g 粗品用甲醇一乙醚结晶，得到纯度为9 7 2 的e g c g0 4 5 7 9 ，纯度9 7 7 的g c g 0 4 5 7 9 ，纯度为9 8 5 的e c g0 1 2 7 9 。最近，北京市新技术应用研究所曹学丽 等采用高速逆流色谱法分离天然酯型儿茶素单体，并已申请了专利。该法所用溶 剂体系为脂肪醇或脂肪酮，水；或者是烷烃，脂肪酯，水所构成的两相溶剂体系， 以上相为固定相，下相为流动相。采用该法可获得纯度高达9 8 的酯型儿茶素单 6 硕士学位论文第一章文献综述 体。该法优点是：设备成本低，完全克服了使用固体吸附材料造成的样品不可逆 吸附或降解等弊病。但是该法同样存在一些缺点：( 1 ) 分离周期长，并且原料浪 费大，产率低；( 2 ) 该法得到的产品有机溶剂残留高，不够安全( 3 ) 操作繁琐， 复杂。因而该法目前还没有工业化扩大 1 3 3 高效液相制备色谱法 该法工艺流程为：茶多酚粗品经柱分离纯化出儿茶素混合物，再经 i p l j c 制 备柱分离得到儿茶素单体组分。如前所述，纤维素柱色谱法。1 和s e p h e d e xl h 2 0 柱色谱法吼1 能够获得酯型儿茶素粗品。戴军等瞄2 1 将s e ，p h e d e xl h 一2 0 柱色谱与半 制备型h p l c 法结合起来，将儿茶素粗品加水溶解，过滤后上s e p h e d e xl h 一2 0 柱，用丙酮水梯度洗脱，得到e g c g 、g c g 、e c g 馏分，再将此馏分浓缩除去丙酮， 加甲醇水溶解，然后注入0 d s 半制备色谱柱系统，收集相应馏分，浓缩、冷冻 干燥得到较高纯度的酯型儿茶素单体。钟世安等嘲采用反相液相色谱法分离制备 了e g c g 、e c g 和g c g 三种酯型儿茶素。该法为大型液相色谱分离酯型儿茶素单体 提供了很好的参考模式，但是也有其局限性：( 1 ) 整个过程需二次浓缩、冷冻干 燥，操作步骤多，收率低；( 2 ) 采用o d s 半制备色谱柱，离工业化还有很大一段 差距；( 3 ) 整个过程中使用大量甲醇等有毒溶剂，操作环境差；另外，所生产的 酯型儿茶素单体甲醇残留率高，不利于作为药物原料。 综上所述，天然酯型几茶素单体的提取和纯化，国内外都有一定的研究，但都 存在诸如产品二次污染，工艺复杂，分离周期长，产率低等缺点，目前尚未有大批 量生产的报道。因此，研究开发儿茶素单体新的制备性分离技术成为一热门课题。 1 4 茶多酚分析方法 1 4 1 薄层色谱法 最初分析儿茶素是为了研究其在茶树不同部位的分布情况以及在黑茶制作 过程中儿茶素的反应变化情况，r o b e r t s 等人以及b h a t i a 和u l l a h 用沸腾的甲 醇萃取粉碎的绿茶茶叶，用二维纸色谱法( p c ) 分离儿茶素。他们将分离后得到的 斑点在氨气气氛下用紫外灯照射，对那些可发出紫外荧光的斑点用冷水将其洗 脱。薄层色谱法简单、成本低、操作方便，但其种类不多，定量不够准确。 7 硕士学位论文 第一章文献综述 1 4 2 气相色谱法 与p c 相比，g c 法快速，定量分析方便。p i e r c e 等人采用三甲基硅烷衍生 化分析儿茶素。c o l l i e r 和m a l l o w s 8 1 进一步改进了g c 法，其进步表现在：使用 乙酸乙酯萃取进行预处理，使用三甲基氯硅烷作为衍生剂，使儿茶素衍生更完全； 采用程序升温法，只用一个内标物就可以实现多种儿茶素的同时分析。使用g c 法分析儿茶素时，为了排除其他茶叶成分的干扰，必须使用溶剂萃取进行预处理， 而且需经衍生化使儿茶素气化。该法目前在儿茶素分析中使用得不多。 1 4 3 液相色谱法 液相色谱法是茶多酚最常见的分析方法。通过液相色谱法能够得到比较理想 的分析结果。目前的液相色谱法主要分为两类：一是能够得到好的分离效果，但 是分析时间较长( 3 5 m i n ) 删；另一类是分析时间可以缩短到2 0 m i n 以内，但 是分析前需要对样品进行预处理，过程比较复杂。“1 。杨海军等嘲人用反相液相 色谱法克服了以上两类方法的缺点，得到了既不用预处理分析时间又不长 ( 1 5 m i n ) 的好结果。 现将文献上报道的几种分析方法列于下表： 表i - i 茶多酚分析方法列表 t a b l e l - it h et a b l eo f a n a l y s i sm e t h o do f p o l y p h e n o l 8 j 、 硕十学位论文 第一章文献综述 虽然前人的工作为后人的研究提供了较好的工作基础，然而，至今无论是国 内还是国外尚未建立一种准确，快速，简便，易于定性定量测定各种茶儿茶素的 方法。 1 5 金属离子z n ( i i ) 对人体的影响 锌离子是体内许多重要反应酶活性中心的组成部分，是人体必需的一种矿物 质之一。许多含锌酶参与磷水化合物、脂肪、蛋白质和核酸的代谢。锌参与组织、 细胞和生物分子的构成，具有多种功能，膜结构的完整与稳定，基因的表达与调 控，激素的合成与分泌，免疫反应，自由基的生成与消除，神经信息传递等重要 生命活动都与锌有关系。另外，锌还是与油酸在体外直接作用下导致过氧化反应 加强的少数几种金属离子之一，锌也能在体外模拟的各种含生物膜的体系以及培 养的肝细胞中强有力的抑制自由基产生和脂质过氧化，锌能预防阿霉素性心肌损 害，就与其能防止s o d 的活力降低有关嘲。它还是细胞分裂的重要物质；免疫系 统不可缺的物质；锌可防治前列腺肥大，有助于对生殖能力障碍的治疗；促进维 生素的吸收；保持皮肤和骨骼；维持正常味觉和食欲，防止味觉丧失；加速人体 内部和外部伤口的愈合；消除指甲上的白色斑点；促进生长发育和使思维敏捷； 减少胆固醇的蓄积，等等。 锌缺乏将对人体产生极大的危害，如： 消化功能紊乱：食欲不振、厌食、偏食及异食癖；生长发育落后，智力发育 不良：缺锌性侏儒症；免疫力低下；感染性疾病；指甲有白斑；皮肤无光泽，等 等。 根据美国全国科学研究委员会推荐，锌的e l 用量如表l - 2 。 表1 - 2 锌的日推荐用量 t a b l ei - 2t h ed a i l yd o s a g eo f z n 9 硕士学位论文第一章文献综述 1 6 选题的意义及研究内容 本课题就是基于目前天然酯型儿茶素单体分离的现状，提出了分子识别中空 纤维膜分步萃取分离天然酯型儿茶素的研究。本项目以茶叶粗提物酯型儿茶素作 为研究对象，采用与目标分子结构相似的没食子酸衍生物和具有分子识别功能的 杯芳烃及其衍生物作为萃取剂，结合中空纤维膜分步萃取技术，进行制备性分离 研究，这将大幅度提高分离纯化效率、降低成本，具有较大的理论价值和非常广 阔的应用前景。 锌的原子序数为3 0 ，位于第四周期b 族，它的外围电子排布为3 d 1 0 4 s 2 。z n ( i f ) 能够提供空轨道与具有自由电子对的配体形成金属离子配合物；而没食子 酸酯类结构中含有的酚羟基可作为多基配体与金属离子络合，形成金属离子配合 物。有关没食子酸甲酯与三价金属离子( 铝离子和铁离子) 形成配合物反应的动 力学及其机理的研究早在2 0 0 1 年就有报道删。而没食子酸酯与二价金属离予 的研究报道较少叫。本文将以没食子酸酯作为配体与二价金属离子z n ”形成金属 络合物。董晓慧等的研究表明，螯合状态的锌源比游离的锌源更易于被吸收、 利用。 本文主要内容具体有以下几个方面： 合成了具有分子识别功能的萃取剂没食子酸酯一没食子酸甲酯、没食子酸乙 酯、没食予酸丙酯、没食子酸丁酯、没食子酸异丁酯、没食子酸己酯、没食子酸 辛酯和没食子酸十二酯，对其结构进行了表征，并讨论了酯化率的影响因素。 对色谱分析条件中流动相进行了优化。 考察了没食子酸酯对酯型儿茶素单体的萃取性能，研究了没食子酸酯烷基链 长度、没食子酸酯浓度、萃取温度和萃取振荡时间对分配系数k 和分离因子a 的影响，探究了萃取剂分子和e g c g 、g c g 、e c g 分子识别规律和萃取性能相 关性，为天然酯型儿茶素分离应用提供重要的理论依据和技术参数，并为天然产 物制备性分离开拓一个新的领域。 选择水溶性的没食子酸丙酯z n ( ) 反应形成配合物，z n ( ) - 没食子酸 丙酯的配位比和不稳定常数。 1 0 硕士学位论文第二章没食子酸酯的合成 2 1 实验部分 2 1 1 实验主要试剂 第二章没食子酸酯的合成 本实验中所用的试剂见下表。 表2 - i 主要试剂表 t a b l e2 - im a i na g e n 协u s e di nt l l j sa 【脚e n t 硕士学位论文第二章没食子酸酯的合成 寺“h 茹占“印秒“h 影“印 0 o 卜蠕i i 一卜rr l 一。韦二o h j 一心i 卜c 。a +什 一。一r r 6 o - h + ；r 硕士学位论文第二章没食f 酸酯的合成 氢和醇中的羟基结合成水，剩余部分结合成酯。由于醇去掉羟摹后剩下烷基，故 方式( ) 称为烷氧键断裂。 实验证明，绝大部分羧酸与醇的酯化反应是按方式( i ) 进行。 根据以上反应基本原理和机理，合成了一系列的酯：没食子酸甲酯( m g ) 、 没食子酸乙酯、没食子酸丙酯( p g ) 、没食子酸正丁酯、没食子酸异丁酯、没食子 酸正己酯、没食子酸正辛酯、没食子酸正十二酯，通过红外、元素分析等检测手 段表征了各种酯的结构，即为目标产物。 由于本文酯的合成方法大同小异，所以在此仅以没食子酸正己酯和没食子酸 正十二酯为代表进行详细说明其合成的具体操作。 2 2 1 没食子酸正己酯的合成 在装有分水器、冷凝器、温度计的1 5 0 r a l 三口瓶中加入无水没食子酸( 一 水没食子酸1 2 5 4 1 下真空干燥4 h ) o i m o l ，一定量的正己醇、甲苯，加入一定 量的对甲苯磺酸，油浴加热，磁力搅拌，回流反应至体系无水带出时停止稍冷， 直接减压蒸馏除去甲苯。冷却至室温后分别用等体积的饱和碳酸氢钠溶液洗涤至 中性，蒸馏水洗涤2 3 次。分出油层进行减压蒸馏除去过量的正己醇，冷却得 到固体物质，l ，2 二氯乙烷重结晶得白色针状晶体。干燥称重。m p - - - 9 3 9 5 ( 温 度计未经校正，文献叫值m p - - - 9 3 j c ) 。由高效液相色谱图确定其纯度，红外光 谱图确定其结构。 2 2 2 没食子酸正十二酯的合成 没食子酸正十二酯的合成采用了几种不同的方法进行比较： 在2 5 0m l 三口瓶中加入酸醇摩尔比为1 ：6 的没食子酸和正十二酵，一定量 的甲苯和对甲苯磺酸。参照以上没食子酸正己酯的合成方法合成没食子酸正十二 酯。在1 2 0 j c 回流反应1 0 小时后，反应瓶中还有大量的固体酸未溶解。洗涤所 用饱和碳酸氢钠的量与没食子酸的摩尔比几乎为1 ：l 。 按参考文献嘲方法，称取1 2 8 9 没食子酸，1 6 8 9 十二醇，1 4 9 对甲苯磺酸 及2 5 a l l ，4 一二氧六环于2 5 0 r a l 三口瓶中，装上温度计及以内装2 5 9 5 a 分子筛的 恒压分液漏斗作吸水槽的回流装置。油浴加热，在1 2 0 - 1 2 5 c 下，回流1 4 小时。 反应完毕后，减压蒸馏除去溶剂1 ，4 - 二氧六环。残留物用2 5 0m l 热苯重结晶。 产品真空烘干后得灰白色固体物质。 参照参考文献叫报道，称取没食子酸1 7 9 ，正十二烷醇3 7 2 9 ，对甲苯磺酸 硕士学位论文第一：章没食子酸酯的合成 0 8 3 9 ，并加入苯甲醚1 7 7 6g 和硝基苯1 2 4 5g 于3 0 0 l l 三口瓶中。装上温度 计、分水器及冷凝装置油浴加热到1 5 7 ( 2 ，回流反应2 0 小时至无水生成。减压 蒸馏除去苯甲醚、硝基苯和过量的醇；把残留物溶解于苯并用水洗涤，除去未反 应的酸和催化剂；加入石油醚使沉淀。最后产品再用苯一石油醚藿结晶，真空干 燥。 对比以上三种文献方法，方法一中反应几乎没有进行没食子酸在高级脂肪 硕士学位论文第二章没食f 酸酯的合成 通过实验发现，没食子酸在醇中的溶解度比较小，所以实验中醇的用量相对 较大。固定反应时间为6 h ，没食子酸0 i m o l ，甲苯4 5 m l ，对甲苯磺酸1 0g ， 在1 j o - 1 2 0 c 下回流反应，改变正己醇用量，实验结果见表2 - 3 。 表2 - 3酸醇物质的量比对酯化率的影响 t a b l e 2 3t h ee f f e c t so fa c i d a l c o h o lr a t i o so l lt h ee f f i c i e n c yo fe s t e r i f i c a t i o n 由表2 3 可见，酸醇物质的量比对酯化率的影响较大，酸醇比为l ：4 时， 没食子酸没有完全溶解，反应混合物呈两相状态，反应效率降低使酯化率较低； 而酸醇比在1 ：4 5 以上时，由于醇过量太多使反应温度降低，酯化率也呈降低 趋势，并且用量过大使得回收醇量加大，劳动强度增加，影响经济效益。所以， 本实验以l ：4 5 为宜。 2 3 2 催化剂用量的影响 固定酸醇比为1 ：4 5 ，其余反应条件同2 3 1 ，改变对甲苯磺酸的用量，实 验结果见表2 - 4 。 表2 - 4催化剂用量对酯化率的影响 t a b l e2 - 4t h ee f f e c t so f t h ea m o u mo f c a t a l y s t0 1 1t h ee f f i c i e n c yo fe s t e r i f i c a t i o n 催化剂用量g酯化率， o 8 1 o 1 2 6 3 8 7 6 9 6 3 o 由表2 4 可见，催化剂用量超过1 0 9 时，酯化率反而降低。因为催化剂不 但催化酯化反应，也催化它的逆反应和其它的副反应。所以对甲苯磺酸用量以 硕士学位论文 第二章没食子酸酯的合成 1 0 9 为佳。 2 3 3 反应温度的影响 酸醇物质的量之比为l ：4 5 ，对甲苯磺酸1 0g ，反应时间6 h ，改变反应温 度，实验结果见表2 - 5 。 表2 - 5 反应温度对酯化率的影响 t a b l e 2 - 5t h ee f f e c t so f r e a c t i o nt e m p e r a t u r eo nt h ee f f i c i e n c yo fe s t e r i f i c a t i o n 反应温度，酯化率鸬 1 0 0 1 1 0 1 1 0 1 2 0 1 2 0 - 1 3 0 6 1 1 7 6 9 6 8 3 由表2 3 可见，反应温度在1 1 0 1 2 0 之间为最佳。温度太低反应不易进行； 而温度超过1 2 0 使副反应加速，并且没食子酸和没食子酸酯容易被氧化而颜色 变深。 2 3 4 反应时间的影晌 在以上最佳反应条件下改变反应时间，徭到的实验结果如表2 - 6 。 表2 - 6 反应时间对酯化率的影响 t a b l e 2 - 6t h ee f f e c t so f r e a c t i o nt i m eo nt h ee f f i c i e n c yo fe s t e r i f i e a t i o n 反应时间h酯化率舶 6 3 1 7 6 9 6 6 5 5 8 8 由表2 6 看出，反应时间超过6 h ，酯化率反而呈降低趋势，这是时间太长副 反应增加的结果。 2 4 结构表征 1 6 硕士学位论文第二章没食子酸酯的合成 2 4 1 没食子酸正己酯的结构鉴定 ( 1 ) 纯度确定 在对没食子酸正己酯样品进行结构表征前，首先确定其纯度：称取0 1 9 白 色针状晶体溶于8 0 0 , 6 的甲醇溶液中，用8 0 的甲醇作流动相进液相分析发现色 谱图中只出现单一色谱峰( 见图2 - 1 ) ，由此可知，产品为单一物质。 色谱条件：8 0 的甲醇为流动相；流速l m l m i n ；检测波长2 5 4 n m ；色谱柱： 5 0 2 5 0 m 1 0 d s 柱、5 0 i tm 。 2 _ 0oa ol o o 图2 - 1 白色针状晶体的液相色谱图 f i g 2 it h eh p l cc h r o m a t o g r a mo f w h i t ea c i c u l a rc r y s t a l ( 2 ) 红外表征 通过液相色谱纯度的检测和数字熔点仪测得产物的熔点m p - - 9 3 9 5 c ( 温度 计未经校正，文献。1 值m p - - 9 3 5 ) ，可初步判断出该产物即为目标产物。现将 重结晶后真空干燥的产品用于红外光谱分析( 1 ( b r 压片，c m - ) ，得样品的红外光 谱图如图2 - 2 。 1 7 硕士学位论文第二章没食子酸酯的合成 w a v a m , n l 硎e m 图2 - 2 产物样品的红外光谱图 f i g 2 - 2t h ei n f r a r o ds p e c t n n no f p r o d u c t 由图2 2 列出产物的红外光谱数据及峰的归属分析见表2 7 。 表2 - 7 产物样品的红外光谱分析 t a b l e 2 - 7t h ea n a l y s i so f t h ei n f r a r e ds p c 9 1 1 2 1 1 lo f p r o d u c t 吸收峰的波数e r a l对应官能团 3 2 2 0 2 9 3 0 1 6 9 0 1 6 1 0 和1 5 4 0 1 4 5 0 - 1 2 5 0 o h 特征吸收峰 甲基、亚甲基伸缩振动 c = 0 伸缩振动 苯环的c = c 特征峰 c - _ o 伸缩振动谱带 ( 2 ) 元素分析见表2 - 8 。 1 8 硕士学位论文第二章没食子酸酯的合成 表2 - 8 产物样品的元素分析 t a b l e2 - 8t h ee l e m e n t a la n a l y s