（应用化学专业论文）新型极性大孔吸附树脂的合成及其对黄芩甙吸附性能的研究.pdf

新型极性大孔吸附树脂的合成及其对 黄芩甙吸附性能的研究 应用化学专业 研究生肖吉敏指导教师刘玉鑫教授 本文通过对氯球进行适度f r i e d e l c r a f t s 后交联反应，然后进行胺化反应， 合成了2 8 种既具有较大物理吸附表面又含有一定量弱碱性离子交换基团的 新型大孔吸附树脂。经对黄芩甙静态吸附研究，优选出树脂w x a - 2 2 。通过 对黄芩甙溶液的动态与静态吸附研究，发现新型树脂w x a - 2 2 对黄芩甙溶液 ( 浓度为1 7 5 0 m g l ) 的静态平衡吸附量为1 9 0 3 m g g 干树脂，动态吸附的工作 吸附量为6 9 1 m g m l ，吸附效率为9 3 1 。吸附了黄芩甙的w x a 2 2 树脂易 于洗脱，洗脱效率可达9 4 ，9 。应用w x a - 2 2 树脂对黄芩水提取液进行分离 纯化，粗品黄芩甙收率达4 2 2 ，其纯度达9 1 5 ，该方法与传统酸沉淀法和 水提碱酸法相比较，黄芩甙收率和纯度均有提高。w x a 一2 2 树脂与市售离子 交换树脂d 2 41 树脂相比较，黄芩甙粗品收率提商了1 6 1 0 ，而纯度相当。 关键词：后交联反应胺化反应大孔吸附树脂黄芩甙 树脂吸附纯化分离 堡望查堂壁圭兰壁垒塞 s y n t h e s i so f n e w p o l a r i n gm a c r o p o r o u sa d s o r p t i o n r e s i n sa n dr e s e a r c ho n a d s o r p t i o np r o p e r t i e sf o r b a i c a l i n m a j o r ：a p p l i e dc h e m i s t r y s t u d e n t ：x i a o j i m i ns u p e r v i s o r ：p r o f l i uy u - x i n a b s t r a c t 2 8n e w m a c r o p o r o u sr e s i n s , w h i c h h a v e l a r g e rp h y s i c a ls u r f a c e a r e aa n ds o m e a l k a l e s e e n t i o n - e x c h a n g e dg r o u p s ，h a v e b e e n p r e p a r e d mt h i s p a p e r s o m e p h y s i c o c h e m i c a lp r o p e r t i e so f t h e s er e s i n sa r e 托s 钯da n dt h eb e s tr e s i nw x a - 2 2i s g o tf r o m2 8r e s i n s r e s e a r c ho nt h ed y n a m i ca n ds t a t i ca d s o r p t i o no f t h en e wr e s i n w x a - 2 2t ob a i c a t i nh a sb e e nd o n e 。t h er e s u l t ss h o v , ；t h es t a t i c e q u i l i b r i u m a d s o r p t i o nc a p a c i t yf o rt h eb a i e a l i ns o l u t i o nw h i c h c o n c e n t r a t i o nw a s1 7 5 0 m g lw a s 19 0 ，2 m g ( gd r yr e s i n ) ，i nt h ed y n a m i ca d s o r p t i o n ，t h ew o r k i n ga d s o r p t i o nc a p a c i t y w a s6 9 1 m g m la n dt h ea d s o r p t i o ne f f i c i e n c yw a s9 3 1 。i t se a s yt oe l u t et h e w x a - 2 2r e s i na d s o r b i n go fb a i c a l i n a n dt h ee l u t i o ne f f i c i e n c yc a nb eu pt o9 4 。9 w h e n u s i n gw x a - 2 2 r e s i n t oe x t r a c tb a i c a l i n ，t h ee x t r a c t i n ge f f i c i e n c ya n d d e g r e eo f p u r i t yo f b a i c a l i ni sh i g h e rt h a nt r a d i t i o n a lm e t h o d s d 2 41r e s i nc a l la l s ob eu s e dt o e x t r a c tb a i c a l i nb u tt h ee x t r a c t i n ge f f i c i e n c yo fw x a - 2 2r e s i ni sh i g h e rt h a ni ) 2 4 t a l lr e s u l t ss h o wu s ，u s i n gw x a - 2 2t oe x t r a c tb a i c a l i nf r o mr a d i xs c u t e l l a r i a ei s e r i e c t i v ea n dh a sb r o a d p r o s p e c t s 。 k e y w o r d s ：p o s t * l i n k i n gr e a c t i o n ，a m i n a t i n gr e a c t i o n ， m a c r o p o r o u sa d s o r p t i o nr e s i n ，b a i e a l i n a d s o r b i n gb y r e s i n p u r i f y a n de x l r a c t i i 四川夹学硕士擘位论文 1 前言 文献综述 1 1 1 多功熊基的苯乙烯一二艺烯苯共聚珠球的合成 1 1 1 1 氯甲基化苯乙烯一二乙烯苯饕聚物( 氟球) 的詹交联鹱应 苯乙烯，二乙烯苯共聚珠球通过氯甲基化反应生成氯球，而氯球氯甲基上 的氯若与苯己烯链节上的苯环发生大分子链问的交联戚应爱称为后交联反应。 后交联反应使交联桥分布均匀，形成翼为丰富的多孔缩构和更高的比袭面积， 欣丽肖效地改善树脂的物理吸附性髓。 粪忠勇进行过此类后交联反应的工作，经测定树脂的比淡面积、弱碱交 换羹褥平衡啜辩量驽离子未避行后交联反应黪樽猎：阮表蟊较大约高密将近嚣 倍，弱碱交换量大约商出将：i 垃一倍，而平衡吸附量却商出约三倍。这说明后交 联爱浅毵大大致善褥耱翡碾辩性琵，梵胺纯及寝提供受撩宽广豹场酝。 i 。l 。1 2 氛臻媳磅巍慕纯反藏 氯球的苄基卤很活泼，怒种有用的中间体，常与各种试剂反应，生成含 套穆凌能基戆苯乙烯二乙烯笨共聚豫球。 李爱民镰嘲以二甲胺为胺化剂，考察了膨胀剂种淡，温度及加胺方法对胺 馥反疲妁影穗，表鹗苯、挈苯及孚缀释是较纛愆豹膨默翔；诋瀑骞裂予提亵全 交换量和降低强碱基团交换爨：树脂宜采用迅速加胺法。 舄建标等 3 j 逶过f r i e d e l c r a f t s 复疲游氯球中药氯转纯为羟基，氨慕；透过 w i l l i a m s o n 反应将氯球中的氯转化为烃氧基，合成了不问极性的吸附树脂。探讨 了爱成豹条终，著对掇疆熬续擒擞出了表薤。玛建标还搀这些糖滕应耀手天然 皂甙的吸附中，发现这些树脂具有较好的亲水性能，飘对天然皂甙都材吸附能 力。 马建标等1 4 】还用不同比例的三甲胺，二甲胺或三甲胺二乙醇胺胺化氯甲基 让慝豹离交联聚苯乙烯型挝滕s - 0 0 8 ( b ，得到了同时食蠢季胺基和叔胺基豹混 胺树脂，并研究了这魑树脂对绞股蓝麓甙的吸附性能，发现树脂对绞股蓝皂甙 呈现出一定能吸辫选强牲和嶷好豹洗脱选择】| 燮。 四矧大学磷圭学位论文 1 。 2 辫警缝诧分离接术在串莘药提取串豹应彝l 中药有效成分的提取是中药制剂的一个极其熏要的组成部分，传统的水煮 法耱畚黪法提取中药摹8 褥的摩熬憨是黑、大、邃，服用极不方便；有机溶麴萃 取，大量消耗溶剂，对环境严重污染；而中药水煎煮液，不必浓缩，直接用树 滕壤瓣，壤辫竞事惹爱稳簿洗黢，洗麓波浓绫、予爨，郛霹褥缝凌蔫、不趿潮 的产品。二十世纪七十年代末，树脂分离技术已逐步应用到中草药有效成分的 提取分离中f 。瓣兹有很多树瑟霹用于中草药有效成分的剁蚤工艺，如美懑有 a m b e r l i t cx a d 系列树脂，日本有d i a i o nh p 系列树脂，国内则有h 系列、d 系列及d a 2 0 1 ，c a d 4 0 ，a b 8 等榜疆，树冀纯纯分藉鲢特点是吸驸容量大，操 作方便，产品纯度高。不吸潮，不加辅料可以成型，生产周期短，再生简单， 能耗低，成本不蕊等，尤其适用予分蔫纯他黄酝、试、皂裁、生物碱等类成分， 并可用于大规模嫩产。该技术目前正广泛应用于天然产物的提取与分离的研究 与生产中。 梅田诚一等m 疆出了用乙醇加热提取、然后用树脂吸附纯化银杏时黄酾的 方法，褥劐黄酮食量较高骢粉末提取物。麻秀平矧9 】比较了1 0 静大孔吸附树脂 对银杏叶黄酮的吸附性能和吸附动力学过程，结祭表明，a b 一8 树脂吸附性能 好，吸驸量达t 0 2 ，s m g g 。另外，大孔吸附树月旨可去除银杏时口服液的苦眯i 1 0 j 。 南开大学史作清等q 合成了一系列含酰胺基的树腊，并试用于银杏黄酮的提取 分离小试工艺，取得了较好的效粱。此外，带酰胺基的x a d 一1 0 树脂对黄酮及 香豆精等也能很好地吸附【1 2 】。另有报道f 1 3 j ，黄芩贰和黄芩黄素等均可吸附在弱 碱性阴离子交换树脂上，并能用乙醇洗脱。 美霞a m b e r l i t cx a d - 4 、目本的d i a i o nh p - 2 0 、国产d 1 0 1 和a b - 8 等 极 性吸附树脂，常用于从天然皂甙( 如人参皂甙、三七皂甙、绞股蓝皂甙等) 的 水或含水提取液中分离纯化皂甙，但它们吸附选铎性不高，树自篝难于被水澜湿， 操作性能欠佳。南开大学马建标等【m 1 5 1 设计合成具有一定极性的树脂，有效 遗提高了吸醚选释性，改善了操作往靛。 1 ，1 3 褥善结构串草药中待分鬻成分对拇l 貉缝稼分离接术的彩晌 1 1 3 1 树脂结构的影响 2 四川大学硕士学位论文 有活性的中药有效组分的结构和性质千差万别，所以对树脂的要求也尽不 相同。因此在选择树脂时，必须对树脂的骨架、功能基、孔径、比表面积等进 行全面的考虑。一般来说：聚苯乙烯型树脂一般适用于分子体积较大的、非 极性或微极性物质和芳香性化合物的分离纯化；而聚丙烯酸类吸附树脂及酚醛 类缩聚物，对微极性或极性物质则吸附效果很好。吸附树脂孔径与吸附质分 子直径之比以( 2 6 ) ：1 为宜，孔径太大或太小都不利于吸附。在孔径够大的基 础上，树脂吸附量基本上与比表面积成正比。树脂粒度对交换速度及树脂柱 压有显著影响，除个别需要测定最佳粒度外，一般应用上，粒径约为 o 2 5 - 4 ) 5 m m 。 1 1 3 2 中草药中待分离成分的性质 待分离成分的极性： 待分离成分的分子极性大小直接影响树脂对它的分离效果。极性较大的化 合物适宜在中极性或极性的树脂上分离，极性小的化合物适宜在非极性树脂上 分离。若化合物分子一端为极性基团，另一端为非极性基团，那么带极性基团 的一端易被极性吸附剂吸附；非极性的一端则易被非极性吸附剂吸附。麻秀萍 等一j 比较了1 0 种树脂对银杏叶黄酮的性能，发现极性树脂s 8 和弱极性树脂 a b 一8 吸附量较大，分别为1 2 6 7 m g g 和1 0 2 8 m g g ，而非极性树脂d 4 0 0 6 只有 1 9 0 m g g 。这是由于银杏叶黄酮具有多酚结构和糖甙链，具有一定的极性和亲 水性，生成氢键的能力较强，有利于弱极性和极性树脂的吸附。 待分离成分分子体积大小 有机物通过树脂的网孔扩散到它的内表面而被吸附，所以在一定范围内， 化合物分子体积越大，吸附力越强，但分子体积较大的化合物应选择孔径较大 的树脂，否则将影响到吸附的效果。如使用孔径较大的树脂s - 8 ( 孔径为 2 8 0 - - 3 0 0 r i m ) 对分子体积较大的银杏总黄酮( 平均分子量为7 6 0 ) 进行吸附， 吸附量为1 2 6 7 m g g ，而用孔径较小的树脂d 4 0 0 6 ( 孔径为6 5 - 7 5 r i m ) 时，则 吸附量仅为1 9 0 m g g i 9 1 。 四川大学硕士学位论文 1 1 3 3 操作技术对树脂分离的影响 上样溶液浓度的影响 树脂吸附量一般与上样溶液浓度成反比，浓度越高，则吸附量会显著减小 所以通常以较低浓度进行吸附较为有利。如用d 2 4 1 树脂分离纯化黄芩甙时， 随上样溶液中黄芩甙浓度的增加，吸附量逐渐降低。 上样溶液的p h 值 上样溶液的p h 值对化合物分离效果至关重要。一般而言，酸性化合物在 酸性介质中有利于吸附，碱性化合物在碱性介质中有利于吸附，两性化合物在 其等电点附近的p h 范围内容易被吸附。用d 型酸性树脂在中性及酸性条件下， 对酸l 生化合物黄芩素、金丝桃甙、葛根总黄酮进行吸附试验，树脂对它们的吸 附力较大，而在碱性水溶液中吸附作用很弱【1 7 】。非极性的d 1 0 1 和微极性a b - 8 的树脂，在p h 为9 0 的条件下对川乌总生物碱有较好的专一吸附性，因为在弱 碱条件下，川乌总生物碱以分子形式存在，有利于吸附”。 流量的影响 流量影响到溶质向树脂表面扩散。对于同一浓度的上样溶液，如果吸附流 量过大，溶质分子因来不及扩散到树脂的内表面，易发生漏出造成吸附量下降。 但如果吸附流量过小，会增加吸附时间。在实际应用中，最佳的流量需通过正 交设计寻求。 树脂层高的影响 当溶液在流动状态下进入树脂柱时，吸附质与树脂发生化学物理吸附作用 而被吸附在树脂上，随后一部分吸附质解吸，脱离树脂进入下一层树脂再次发 生吸附，如此反复进行，直至平衡。由于树脂的高度影响重复交换的次数，所 以可以增加树脂层高以提高吸附效率。但过度增加树脂层高，会增大溶液流出 的阻力，不利于吸附。 1 1 3 4 洗脱剂性质的影响 四川大学硕士学位论文 洗脱剂极性的选择 对于非极性大孔吸附树脂，洗脱剂极性越小，洗脱力越强；而对于中极性 或极性树脂，则宜使用极性较大的洗脱剂；另外还可结合待分离物的极性、溶 解度使用不同配比和组成的混合溶剂作洗脱剂。如用3 0 的乙醇可洗脱吸附在 d 1 0 1 树脂上的银杏黄酮醇甙【1 9 1 周7 0 的乙醇可洗脱吸附在d m 一1 3 0 树脂上的 银杏黄酮和内酯【2 0 】，用9 5 的乙醇可洗脱吸附在d 1 0 1 树脂上的绞股蓝总皂甙， 收率为2 5 t 2 1 i i 埘。n k s 3 树脂对茶多酚的吸附洗脱性能良好，吸附量可达 8 1 5 7 m g g ，用乙醇乙酸乙酯组成的混合洗脱剂5 b v 洗脱，脱附率近1 0 0 j 。 洗脱剂的p h 值 洗脱剂的p h 值对洗脱能力有显著影响。通过改变洗脱剂的p h 值，可提 高洗脱率。如对富集了黄连生物碱的大孔吸附树脂用不同浓度的甲醇洗脱，小 檗碱的回收率仅为2 4 31 一8 3 4 6 ，若用含0 5 h 2 s 0 4 的甲醇洗脱，回收率可 达1 0 0 0 3 1 2 4 1 ，这是由于氢离子易与被吸附物形成离子化合物的缘故。 洗脱操作时流量的影响 洗脱操作时流量一般控制在0 5 5 m l m i n 为宜。例如用5 0 乙醇洗脱毛青 冬总皂甙时，流量为1 5 m l m i n t 2 5 i ，用p h 4 0 的6 0 的甲醇洗脱黄芩总黄酮，流 量1 5 m l m i n 可使9 6 1 的总黄酮洗脱1 6 1 。 1 1 4 黄芩的化学成分及性质 中药黄芩为唇形科( 1 a b i a t a e ) 植物黄芩( s c u t e l l a r i ab a i c a l e n s i sg e o r g i ) 的干燥 根。黄芩及其有效成分黄芩甙、黄芩甙元、汉黄芩素和汉黄芩甙等黄酮类化合 物具有抗氧化、抗炎、抗变态、抗菌、抗肿瘤等广泛药理作用口6 j f 2 。 目前从黄芩中已发现4 1 种黄酮类化合物 2 8 - - 2 9 1 ，其中，黄芩甙( b a i c a l i n ， c 2 l h , 8 0 1 , ) 、黄芩甙元( b a i c a l e i n , c 1 5 h 1 0 0 5 ) 和汉黄芩甙( w o g o n o s i d e ，c 2 2 h 2 0 0 1 1 ) 等 为黄芩的特征化学成分。 糟川大学磷士学位论义 2 3 t 5 黄芩贰 b a i c a l i no h 黄芩甙元b a i c a l e i no h 6 t 5 678 o h o g l u - a c i d h o h0 hh 汉黄苓裁 w o g o n o s i d e o hh o - g l u - a c i do c h 3 黄芩甙为黄芩t 葡萄糖醛酸甙，在甲醇中重结晶时为淡黄色。黄芩甙不溶 予7 k ，可溶子碱性溶液中，但在碱滚审不稳定，灏变为瞎棕色。这是出于p h 俊升高促使黄芩甙离予化，若p h 值超过1 2 ，黄芩甙水解，被氧化成醌类化合 物颓使溶液呈绿色p 。 黄芩甙元，又名黄芩索，黄苓黄素( n o r o x y l i n ) ，在乙醇中重结晶时为黄色， 税单醇中则为亮黄色赞品。几乎不溶于水，溶于撩氢氧化镳呈绿拣色，遇浓硫 酸呈黄色并显绿色荧光。 汉黄芩甙是荧芩中特有的成分，为黄色结晶体，热至2 3 0 0 c 变为红棕色， 黛3 0 2 0 ( 2 变黑而分解。 1 5 黄芩甙提取方法研究遴震 1 1 ，5 1 水提碱酸法 传统髓水提碱酸法稳取工艺为：永煎一酸调一傈温一过滤一碱谪一加己醇 揽拌一过滤一酸调一保温一黄芩贰结晶。黄芩提取浓缩液柱加酸沉淀过程中， p h 值，加热滠废，保溢辩阉及静置时闯对黄芩甙l | 芟率的影响裰大。莺内的辩 研工作者f 3 h 习曾利用正交试验方法改进黄芩甙的提取工艺。但是水提碱酸法具 蠢成本离，锈耗大，操佟繁琰及牧率不高等映点。粱燕茹斟采蠲黄芩一龆求藏 撩一浓缩一喷雾干燥的方法，提高了黄芩贰的收率。 1 1 5 2 酸沉淀法 四川大学硕士学位论文 常用的酸沉淀法为：水煎一过滤一酸调一过滤一酸调一保温一抽滤一水 洗。酸沉淀法与水提碱酸法相比，黄芩甙收率与纯度均有提高，但操作仍然繁 琐，同时由于p h 值对收率和纯度影响较大，所以不易控制。 1 1 _ 5 3 超声波法 超声波能产生空化效应，具有粉碎，搅拌等特殊作用。因此能使黄芩植物 组织在溶剂中瞬时产生的空化泡崩溃。从而使组织中的细胞破裂，有利于溶剂 渗透进植物细胞内部，使细胞中的黄芩甙成分进入水溶剂中，加速相互渗透、 溶解、提高黄芩甙在水中的溶解度。实验证实，超声法提取1 小时比煎煮法提 取3 小时的提取率都要高【3 5 硼。赵越平等通过实验还发现使用超声波的次数 和时间等因数对黄芩甙提取率有影响，一次超声比三次超声黄芩甙含量低4 0 。 但超声波法对设备要求较高，生产成本也较高，不易实现工业化生产。 1 1 5 4 溶剂提取法 黄芩甙的溶出效率与溶剂的极性有关。林秀英 3 9 l 用薄层扫描法考察了不同 溶剂对黄芩甙的溶出效率，发现极性大的溶剂溶出效率高，极性小的溶剂溶出 效率低。黎万寿【3 9 】用乙醇作提取剂，每1 0 0 克生药可提取4 4 9 克黄芩甙。 北崎宏典1 4 0 l 认为使用三烷基氧化膦可选择性地从黄芩甙和黄芩甙元的混 合物中分离出黄芩甙。t s u m u r a 等人1 4 1 1 使用磷酸三丁酯、双( 2 乙基己基) 胺、 三正辛基氧化膦等溶剂能直接从黄芩中提取出黄芩甙，并将黄芩甙和黄芩甙元 分开，其提取率可高达9 0 。但由于这些溶剂合成困难，价格昂贵，不易普及。 1 1 。5 5 微波提取法 郭振库等”2 l 对黄芩中的黄芩甙进行了微波提取研究。这种方法比超声法提 取率提高近1 0 ，而且消耗溶剂少，时间短。但微波提取黄芩甙还i n l 目l j 起步， 其工业应用前景还有待进一步深入。 1 1 5 6 超滤法 超滤技术具有分离过程中无相变化、耗能低、分离率高的特点。王世岭t 4 3 1 四川大学硕士学位论文 证明，超滤工艺提取黄芩甙的产率和纯度均高于常规方法。但要实现超滤技术 的工业化操作，需要大量投资。 1 1 5 7 树脂法 周小华1 6 研究了用d 2 4 1 树脂分离纯化黄芩总黄酮的方法和工艺。结果表 明，在除去果胶后，经d 2 4 1 树脂分离纯化，黄芩甙产品收率3 5 4 ，纯度达 到9 1 5 。马建标1 3 1 研究了若干极性树脂对黄芩甙及黄芩黄素的吸附性能，但 分离纯化工艺尚待进一步研究。 1 1 5 8 其它方法 t s u m u r a i “1 在日本专利上公开了用超临界色谱分离和提纯黄芩甙和黄芩甙 元的方法，提取率高达9 5 以上。 1 2 树脂纯化分离技术的研究意义 随着全球经济一体化进程的加快，中国医药市场将更广阔和更深入地融 入国际医药大市场中，但我国传统中药产生的众多产品由于不符合国际医药市 场的标准和要求，原仅占有的百分之几的国际市场份额将有可能进一步萎缩。 这就要求我们在中药研究与产业开发中走中药现代化之路。 中药现代化的关键技术之一是中药有效成分或有效部位的提取、分离。 在可以工业化应用的分离技术中，树脂纯化分离技术通过静电引力和范德华力 对吸附质作用达到分离纯化的目的，改变了传统中药剂型“大、黑、粗”的状 态，确保了用药的质量，同时提高了现有中草药资源的利用率，是一种生产成 本较低、工艺简单、非常有效的方法。目前，树脂纯化分离技术正广泛应用于 天然产物的提取与分离的研究和生产中。 树脂纯化分离黄芩中黄芩甙的研究正是上述众多研究工作的一个组成部 分。该研究工作克服了传统水提碱酸法和酸沉淀法收率不高的缺点，并且易于 工业化，其成本低于超声波法、微波提取法和超滤法，值得我们积极研究推广。 当前吸附树脂品种相对不多，为满足黄芩甙提取纯化的需要，可根据黄芩甙的 四川大学硕士学位论文 化学性质研制开发新型吸附树脂，并研究与之相应的分离纯化工艺，以期获得 较高收率和纯度的产品，并推向市场。 1 3 本论文的研究思路及工作 本文拟设计合成新的极性大孔吸附树脂并用于分离纯化中药黄芩提取液 中的黄芩甙。首先对苯乙烯一二乙烯基苯系列的树脂进行改性：通过对氯球进行 后交联反应，增大其比表面积，改善其孔结构，从而改进其物理吸附性能；然 后利用单种胺化剂或混合胺化剂对后交联后的氯球进行胺化反应，在苯乙烯骨 架上引入各种功能基。合成出具有一定极性、含有一定弱碱性离子交换基团的 大孔极性吸附树脂，从而改善树脂的化学吸附性能。其次，利用优化合成的树 脂对黄芩水提取液中的黄芩总黄酮成分进行提取分离，研究树脂的吸附性能， 探讨吸附的一些影响因素，改进黄芩甙的提取纯化工艺。最后，利用优化合成 的树脂从黄芩水提取液中分离提纯黄芩甙，与传统分离工艺( 酸沉淀法和水提 碱酸法) 进行比较，以探讨优化合成的树脂对黄芩甙分离纯化的可行性。 9 四川大学硕士学位论文 2 实验部分 2 1 实验仪器与试剂 2 1 1 实验仪器 u v 7 5 4 分光光度计，上海第三分析仪器厂； 红外光谱仪，a 玎a r - f t i r - 3 6 0 型，美国尼高力公司 d z 型恒速无级调速搅拌器，江阴市科研器械厂； 超级恒温槽，c s 一5 0 1 型，重庆实验设备厂； 低速离心机，l d 4 2 型，北京医用离心机厂： 电子天平h a n g p i n gj a l 0 0 3 ，上海天平仪器厂； 分析天平，t g 3 2 8 a 型，湘仪天平仪器厂： 旋转蒸发仪，l a b o r o t a 4 0 0 0 型，德国h e i d o l p h 公司 显微熔点测定仪，北京泰克仪器公司 全套有机合成玻璃仪器 2 1 2 主要原料及试剂 黄芩：甘肃产，购于成都市德仁堂； 氯甲基化交联聚苯乙烯珠球( 氯球) 、x d a 树脂、l s a 1 0 树脂：粒度0 3 1 0 毫米，西安电力树脂厂； d 2 0 4 树脂：粒度o 3 1 0 毫米，天津南开大学化工厂 黄芩甙化学对照品，中国药品生物制品检定所； 以下化学品为a r 或c p 尿素甲酰胺三羟甲基氨基甲烷 二乙烯三胺四乙烯五胺3 3 甲胺水溶液 三乙烯四胺乙醇胺二乙胺 三乙胺硝酸胍三甲胺水溶液 二乙醇胺三乙醇胺1 ，2 一二氯乙烷 无水a 1 c 1 3 舀川大学硕士举位论文 2 2 改性树脂的合成 菠犍撵艨熬合成分舞舞步反应：矮交联致盛帮功能基反疲。 2 2 。 嚣交联反应 氯甲基化交联聚苯乙烯珠球( 氯球) 在定的条件下进行f f i e d e l c r a f t s 嚣交联反应。 一c q 卜弋肛c h 2 一s h q c h + 2 c 1qch2c l e 一c 厂 褥氯球掰瘩洗涤多次，去狳其土瓣溶裁残罄耪。然蓐将冀霪予8 0 9 0 。c 豹 烘箱中烘6 8 小时，除去水分。称取一定量的干燥筑球置于三颈瓶中，加入 适爨l ，2 一二鬣乙婉充分溶涨 ， 予8 0 下脑流提取2 小时。摭滤，当滤波粪空浓缩鼙l 2 时加入等徽9 5 己 簿于垂下逮袭，竞努嚣淀祭黢癸辍凑。次g 壤土演液接嚣，滤滚帮先黄琴攥 取液。经测定 2 。霹，2 ，1 ) 提鞭滚中鬻芩戴禽壤为1 7 + 5 m g m l 。程4 。c 保存备用。 2 ，7w ) ( a - 2 2 树聪埘黄芩提取滚鹩动态擞精 2 7 ， 劝态暇瓣棱瀚滚装 在城戏瀵寝管的底部裟入少爨乎净的玻璃糖。摇黻柱之髓先在挂中加入 定登酶蒸馏承，熟麓将准确攫取体积鼢翁过颈楚莲瀚政链树糍( w x a - 2 2 ) 鸯 蒸馏感同财转入吸嫩犍，劳保捺水麟鑫于树月鬟层颡3 e r a 以上。树目置的漫体积( 鲻 涞体积b v ) 静态1 5 m l 。 2 7 2 掰滕鹬预簸瓒 取一定鬣改瞧橼精( w x a - 2 2 ) 并翔入蒸镄承转入叠涮瀚羧辫挫孛( 巍燧 终麓1 0 m m ，长度翁淹2 0 e m ) ，将如l o 倍撵骚体穰量睽黧簸氧讫钠溶液鑫上 面下流过树脂柱，再阕蒸馏水流过树精柱蠢懋流獭滚的p 壬 值迭弱中饿；将5 一t 0 蹭埘大学硕士学位论文 倍树月旨体积量的盐酸自上丽下静流过稀籍柱，蘑蒸谣永洗涤树l 誓梗直至流离滚 的p h 值达到中性；继续用4 的氯氧化钠溶液和蒸馏水洗涤至中性。预处理好 缒褥脂帮霹瘸予蔽辩搡 乍。 2 7 3 备辩因素对瓣瑟蔽辩经麓影响懿测建 将一定量的黄芩提取液加入高位槽中，控制流量，进行动态吸附。每隔半 小薅穗过控滚稻綮努分必走疫法测定蔽毙发，壹纛至l 达瀵满熹。磷究黄芩靛浓 度、树脂吸附的流量、温度及溶液p h 值对树脂动态吸附性能的影响。 2 7 4 树脂对黄芩提取液的静态吸附动力学研究 蘑骥处理努戆漫耱鼗( 2 。4 。2 ) w x a - 2 2 瓣黄芩提取滚遴行静态毅辫。每疆 半小时取样用紫外分光光度法测定其浓度，计算舔个时刻的吸附爨q ( m g g ) 。 ( c o = 1 7 5 0 m g l ，静态啜瓣豹楗翼手重0 2 2 1 5 9 ，滠度为2 5 c ) l a n g m i u r 4 7 1 吸附速度方程： n l n ! l 或i n ( 1 一f = k t q 。一q 式审：q 为t 对亥l 转膳静啜辫藿，q 梵平衡辩褥瑟静蔽辩量，f = q j q 。 k 为平衡速率常数。根据吸附速率方程，用1 n ( 1 f ) 对时间t 作图褥用最小= 乘法接会塞线方疆。 2 。7 5 黄芩贰静溃羧 将l o o m l 蒸馏水通过动态吸附后( 2 7 3 ) 的树脂( 流髓 l s a 。1 0 x 1 d a 。w ) c a l - 2 2 树脂既具有较大的物理吸附表面又含 有一定量的弱碱交换基团，能有效地吸附溶液中的黄芩甙成分 表3 各种树脂对黄芩甙的吸附性能比较 f i g3c m n l p a ri n go fa d s o r b i n ic a p a c i t yt od i f f e r e n tr e s i n 树脂名称树脂类型 x q 3 s ! 墅21 1 1 婴! ! g ! ! q 翌型竖! ! w x a 一2 2含一定量的弱碱交换基团和6 1 9 41 8 5 7 5 1 9 0 2 较大比表面积 l s a 1 0含少量弱碱基团6 0 2 70 2 5 6 7 8 2 6 d 2 0 4 x d a 强碱季铵类离子交换树脂 5 1 3 7 无交换基团的吸附树脂 4 8 3 2 1 4 3 5 6 4 5 四川大学蠖士学位论文 3 4w x a - 2 2 树脂的基本性能 表4w x a - 2 2 辩膳的基本瞧缝 t a b i e4b a s i cp r o t o e r t i e so fw x a 一2 2r e $ i n x干视密度水溶胀 q 1q 3 q 3 q l 平均孑l 比表 ( )( 幽1 )度( ) ( m m o l g ) ( m m o v g + ) ) 径( 黼) 蛭积 t 2 ，g ) 6 1 9 4o 4 8 4 22 81 8 6 3 70 0 0 6 29 9 6 72 02 1 5 从表4 可知，w x a 2 2 树脂的比表面积较大，达副了2 1 5m 2 g ，与采后交 联就囊接胺化的树鼹w z a - 0 1 t l l 棚毙，比表面积大约高出3 镶。w x a - 2 2 撼脂 平均孔径为2 0 r i m 。水溶胀度较大，由于树脂骨架在水中能够发生较大程度的 溶张，吸瓣缓翳遴入楗骚凑帮与糖鏊发生吸辫，获焉鼠耪瑾吸醚方嚣搀亵了瓣 脂的吸附性能：w ) l & - 2 2 树脂由予内部成功地引入了一定量的碱性基团，而且 其中弱碱基团的比铡达到了9 9 6 7 ，从化学吸黼方面为树脂对黄芩甙的吸附提 供了鸯剥的结构基础。 w x a - 2 2 树脂的红外光谱见图4 四川大学硕士学位论文 图4w x a - 2 2 树脂的红外光谱 表5w x a 一2 2 树脂的红外光谱解析 f i g5i n t e r p r e t a t i o ro f t h ei n f r a r e ds p e c t rl mo fw x a 一2 2r e s i i l 树脂的红外光谱特征吸收u ( c m l )基团归属 四川i 大学硕士学位论文 由表5 可知，氯甲基确实和三乙烯四胺和三乙醇胺发生反应，生成了含弱 碱基团的新型树脂w 2 2 ，达到了预期的目标。 3 5 影响w x a - 2 2 树脂对黄芩甙动态吸附的因素 3 51 黄芩甙浓度对动态吸附的影响 按2 7 3 测定黄芩甙浓度对w x a 一2 2 树脂吸附性能的影响，( 吸附流量 2 5 b v l l ，吸附温度室温) 将不同浓度下的黄芩提取液的吸附情况列表，结果见 表6 表6 显示，当黄芩甙浓度较低时( 3 5 0 0 m g l ) ，树脂交换黄芩甙的能力随 着提取液浓度的提高而增加。随着黄芩提取液中黄芩甙的浓度升高，泄漏点提 前，吸附周期缩短，吸附效率提高。这是由于随着黄芩甙浓度的提高，可交换 离子量增加，吸附的推动力( 浓度差) 增大，树脂与吸附质形成双分子层和多 分子层吸附的可能性增大，从而使树脂的吸附量增大。但是由于树脂的处理量 减少，考虑到药液的处理量和树脂的工作吸附量均要求较高，所以本文最后选 择黄芩甙浓度为1 7 5 0 m g l 的黄芩提取液进行动态吸附。 表6 不同黄芩甙浓度下的i f x a - 2 2 树脂吸附性能 t a b i e6i n f i u e n c eo fw a t e rc o n t a i n i n gt h ed i f f e r e n tc o n c e n t r a t i o n s o fb a i c a ii nt oa d s o r b i n gc a p a c i t yo fw x a 一2 2r e s i n 实验黄芩甙浓度泄漏点泄漏点浓度树脂的工作吸附吸附效 塑呈垫量型( 里塑塑曼塑! ! 量熊曼塑! !空! 型 i5 0 06 6 75 5 2 9 78 9 0 i i i v 1 0 0 0 1 5 0 0 1 7 5 0 3 5 0 0 5 9 0 4 8 8 4 2 4 2 1 8 8 0 1 1 0 1 2 0 1 8 0 5 4 2 8 6 7 8 6 9 1 7 2 4 9 2 o 9 2 7 9 3 1 9 4 9 四川i 大学硕士学位论文 树脂的工作吸附量= 泄露点体积( 提取液浓度一泄露点浓度) 树脂床层体积 3 5 2 流量对动态吸附的影响 固定黄芩甙的浓度为1 7 5 0 m g l ，调节动态吸附的流量，其余条件与3 5 1 相同，进行动态吸附，不同流量下的树脂吸附详情见表7 。 从表7 可知，当动态吸附的流量增大到5 5 b v h 时，由于溶质不能充分进 行扩散就流出了树脂床层，所以泄漏点提前。这可能是由于黄芩甙分子体积较 大，扩散速率较慢。流量过大，使黄芩甙分子来不及吸附即过柱，而当吸附流 量较低时，溶质能够进行充分扩散，树脂的处理体积增大，工作吸附量增大， 吸附效率升高。 表7 不同吸附流量下的w x a - 2 2 树脂吸附性能 t a b l e7i n f i u e n c eo f t h ec u r r e n tr a t eo f f i o w t oa d s o r b i n gc a p a c i t yo f w x a - 2 2r e s i n 表7 也显示，动态吸附的流量越低，树脂的动态工作吸附量越大，但是因 为流量太低会导致吸附时间大大延长，对实际操作不利，因此流量应控制在 2 5 b v p a 内为佳。 3 5 3 温度对动态吸附的影响 改变w x a 2 2 树脂吸附的温度，其余与3 5 1 相同，进行动态吸附实验。 四川大学硕士学位论文 表8 列出了不同吸附温度下v c x a 一2 2 树脂的吸附性能。 从表8 可知，w x a 一2 2 树脂的工作吸附量随着温度的升高逐渐降低。在1 0 和2 5 。c 下树脂的工作吸附量变化不大，但当温度升高到4 0 。0 时，树脂的工作 吸附量下降了大约1 0 ，温度升至6 0 c 时，树脂的工作吸附量下降了约2 0 。 表8 不同吸附温度下的w x a 一2 2 树脂吸附性能 t a b i e8i n f iu e n c eo ft e m p e r a t u r et oa d s o r b i n gc a d a c i t yo fw x a - 2 2r e s i n 表8 也显示。随着吸附温度的逐渐升高，泄漏点逐渐提前，泄漏点的浓度 逐渐升高。这表明，动态吸附操作的温度越高，树脂的动态吸附效率越低。这 也证实了温度越高越不利于物理吸附的一般规律。虽然温度较低有利于吸附， 但从操作的角度来看，太低或太高的温度需要更多的能耗。因此选择常温进行 动态吸附更可行。 3 5 4p h 值对动态吸附的影响 调节黄芩提取液的p h 值，其余条件与3 5 1 相同，结果如图8 。 四川大学硕士学位论文 一t o 萎帖 l 呈” 喇 萋蛐 善帖 若4 0 萋s s 3 0 图5p h 值对w x a 一2 2 树脂交换黄芩甙的影响 f i g5i n f i u e n c eo ft h ep ht oa d s o r b i n gc a p a c i t yo fw x a 一2 2t e a i n 图5 指出，随着提取液p h 值升高树脂的工作吸附量增加，当p h 值大于 8 5 时树脂的工作吸附量则变化很小。这可能是由于p h 值升高促进黄芩甙离子 化，因而使w x a 2 2 树脂对黄芩甙的工作吸附量增加。 3 6 w x a - 2 2 树脂对黄芩甙静态吸附的动力学曲线 表9 树脂对黄芩甙的静态吸附 t a b l e9s t a t i ca d s o r p t i o r lo fr e s i nt ow a t e r c o n t a i n i n gb a i c a i i n 四川大学硕士学位论文 + 吸附量q 。= 3 0 x1 0 x ( 1 7 0 0 c 。) ，m ，单位为m g g 干树脂 “常温吸附( 2 5 ) 用吸附量q 。对时间t 作图，得树脂对黄芩甙静态吸附的动力学曲线。结果 见图6 。 瑚 l - 一一一一。 1 j 。 1 0 0 j， 5 j 4 0 l ，1 ，t ，t r r 一 图6 树脂对黄芩甙的静态吸附动力学曲线 f i g6 s t a r i ca d s o r p t i 0 1 1c u r v e so fw a t e rc o n t a i n i n gb a i c a li n 从图6 可见，树脂在起始阶段吸附量较大，然后吸附量逐渐增加，3 小 时左右吸附即接近平衡。用抽( 1 - f ) 对时间t 作图再用最d - - 乘法拟合( 2 7 4 ) ， 得直线方程： 一l n ( 1 一f ) = o 8 6 2 4 t 由直线的斜率可得到该树脂的吸附速率常数为k = o 8 6 2 4 h 一。 3 7 黄芩甙的洗脱 3 7 1 洗脱剂的选择 四川大学硕士学位论文 表1 0 显示，在一定范围内，随着乙醇浓度增加，单位床体积乙醇洗脱黄 芩甙的效率提高。当乙醇浓度为4 0 时，用9 b v 的洗脱液才能洗脱9 6 8 的 黄芩甙；而用6 0 的乙醇，则用5 5 b v 的洗脱液就可以洗脱9 4 9 的黄芩甙。 进一步增加乙醇浓度。洗脱效率也未见有明显的变化。结合参考文献【，最 终选用p h 4 0 ，6 0 乙醇作为吸附有黄芩甙的w x a 一2 2 树脂的洗脱剂。 3 7 2 吸附黄芩甙的w x a - 2 2 树脂的洗脱曲线 p h 为4 0 、6 0 乙醇溶液对树脂的洗脱曲线见图7 ，整个洗脱过程高峰 集中，无明显拖尾现象。 洗脱操作时，洗脱流量越小，洗脱剂用量越少，流量越大，洗脱剂用量 则越大。在本实验条件下，选用的1 5 b v h 流量进行洗脱，5 5 b v 的洗脱剂 就可以使洗脱效率达到9 5 左右。 四川大学硕士学位论文 i j j l ： 三爿 o24881 0 洗脱液体积( 日v ) 图7 乙醇溶液对树脂的洗脱曲线 f i g7 e l u t i 0 1 3c u r v e so fa i c o h o 3 8 不同提取纯化方法黄芩甙收率比较 按照2 8 1 由黄芩中提取纯化黄芩甙，结果见表1 1 表11 不同方法提取黄芩甙收率比较 t a b i e1 1 c o m p a r i n go fd ；f f e r e n tm e t h o d st og e tb a i c a 从表1 1 可以看出，水提碱酸法由于采用水作提取剂，黄芩甙粗品收率最 低，仅为2 4 6 ，黄芩甙的纯度也只有8 9 7 。酸沉淀法和树脂法采用6 0 乙醇 作提取剂，使黄芩甙溶出率增加，黄芩甙粗品收率比水提碱酸法分别提高了 6 0 1 6 和7 1 5 4 ，而黄芩甙纯度也有所提高，分别为9 0 7 和9 1 5 。这说明 黄芩甙的收率与采用何种溶剂作提取剂密切相关。在提取溶剂相同的情况下， 树脂法黄芩甙收率高于酸沉淀法，比酸沉淀法提高了7 1 。 0 5 o 5 0 5 o 5 o (|口e一型蛏艇型嚣 四川大学硕士学位论文 传统酸沉淀法和永提碱酸法在分离提纯过程中，都涉及到对黄芩甙沉淀的 抽滤。由于黄苓贰沉淀中含有皋胶、淀