现代有机及生物分析新方法新技术的研制开发及应用.pdf

化学工程师 C h e m i ca l E n g i n e e r 2 0 1 4 年第 O 8 期 文章编号 1 0 0 2 1 1 2 4 2 0 1 4 0 8 0 o 6 1 一 o 3 蜀 一 髓 现代有机及生物分析新方法 新技 术的研制开发及应 用母 张来新 宝鸡文理学院 化学化工学 院 陕西 宝鸡 7 21 0 1 3 摘要 本文简要介绍了现代有机分析的产生发展及应用 重点介绍了 1 现代有机及生物分析仪器设 备 试剂及相关产品的研制与开发 2 现代有机及生物分析在医药学检测与分析中的应用 并对现代有机分 析的发展进行了展望 关键词 现代有机及生物分析 新方法 新技术 应用 中图分类号 0 6 5 6 文献标识码 A Pr e p a r a ti o n d e v e lo p me n t a n d a p p lica t io n s o f n e w m o d e r n o r g a n ic a n d b io lo g ica l a n a ly s is me t h o d s ZHANG L a i x in C h e mi s t r y C h e mi ca l E n g i n e e r i n g D e p a r t m e n t B a l i U n i v e r s i t y o f A r t s a n d S cie n ce s B a l i 7 2 1 0 1 3 C h i n a Ab s t r a ct Th is p a p e r b ri e fl y in t r o d u ce s t h e g e n e r a t io n d e v e lo p me n t a n d a p p lica t io n s o f o r g a n ic a n a ly s is E m p h a s e s a r e p u t o n t w o p a r t s p r e p a r a t i o n a n d d e v e l o p m e n t o f e q u ip m e n t s r e a g e n t s a n d a p p l ica t io n s in m o d e m o r g a n i c a n d b io lo g i cal a n al y s is a p p l i ca t i o n s o f m o d e m o r g a n i c a n d b io l o g ica l a n a l y s i s t o p h a r ma ce u t ical t e s t in g a n d a n al y s is F u t u r e d e v e lo p me n t s o f mo d e m o r g a n ic a n al y s is a r e p r o s p e ct e d in t h e e n d Ke y wo r ds mo d e iT l o r g a n ic a n d b io lo g ica l a n al y s is n e w me t h o d n e w t e ch n o lo g y a p p lica t io n 现代有机分析是有机化学和分析化学相互 交 融相互渗透而发展起来的一门热门新兴边缘学科 二十世纪 以来 基 于测量物质 的理化性 质 大量 的 新型分析仪器被发明 高灵敏度 高选择性的测量 新方法新技术使现代有机分析被建立起来 近年来 由于生命科学 材料科学 资源与能源科学 信息科 学 环境科学及医药学的发展和进步促进了现代有 机分析化学的迅猛发展 一些用于复杂体系 超痕 量组分 特殊环境和特殊要求的新测定方法和新测 量技术将与时俱进的发展和问世 今天 在分子生 物学 天然有机化学 有机合成 医药学 以及石油化 工 工业 农业 环境科学 材料科学 生命 科学 能 源科学 以及 国防科学领域中 无论从基础研究方面 或是实际生产控制方法 现代有机分析所起的作用 是毋庸赘言的 收稿 日期 2 0 1 4 0 5 2 0 基金项目 陕西省植物化学重点实验室基金资助项目 0 9 J S 0 6 6 陕 西省教育厅自然科学基金资助课题 O 4 J K 1 4 7 宝鸡文理 学院 自然科学基 金资助课题 z k 1 2 0 1 4 作者简介 张来新 1 9 5 5 一 男 汉族 陕西周至人 宝鸡文理学院化学 化工学院教授 硕 士生导师 主要从事大环 化学研究及 天 然产物分 离提取 1 现代有机分析及 生物分析仪器设 备试剂及相关产品的研制与开发 1 1 基于巯基烯点击化学的毛细管电色谱 手性开管柱的制备研究 毛细管电色谱开管柱具有制备过程简单 耗时 少 且无需柱端塞子等优点 因为电渗流为塞子型 平推流 开管柱能提供高柱效 故其在各种物质的 分离分析研究 中被广泛应用 2 1 电色谱开管柱的制 备方法主要有 3种 涂 布聚合 物固定 相 表 面粗糙 化后键合固定相和凝胶 S o l g e 1 技术 广西师范大 学的吕清慧等人采用巯基 一烯点击化学方法 将合 成 的巯基 化 一B一环糊精键 合到烯 基化 的毛细管 内 得到手性毛细管开管柱 以磷酸盐缓冲液 一甲 醇混合液为流动相 用电色谱手性毛细管开管柱拆 分 了酪氨酸对映体 其分离效果 良好 该方法期望 被用于其他手性氨基酸的拆分 1 2 基于 Z I F 一 8的有机聚合物整体柱的制 备研 究 整体柱是一种用有机或无机 聚合方法在色谱 柱内进行原位聚合的连续床固定相 具有制备方法 简单 内部结构均匀 通透性 重现性好 柱效高 固 张来新 现代有机及生物分析新方法新技术的研制开发及应用 2 0 1 4 年第 0 8 期 定相表面易于改性 无需制备塞子和可进行快速分 离等优点 金属 一有机骨架材料 MO F s 是一种新型 有机 一无机杂化材料 因具 有易于制备 比表 面积 大 孔隙度高 结构多样等特点而广泛应用于气体 储存 催化 传感 分离以及生物医学等领域 为了 结合 M O F s 的整体优点 广西师范大学的杨胜超等 人采用甲基丙烯酸十八烷基酯 s M A 为单体 以分 散有多孔沸石咪唑酯骨架材料 Z I F 一 8 的乙二醇二 甲基丙烯酸酯 E D M A 为交联剂 异戊醇和 l 4 一丁 二醇为致孔剂 偶氮二异丁睛 A I B N 为引发剂 通 过热引发原位聚合制备有机整体柱 用于毛细管液 相色谱分离多环芳烃 所制备 的整体柱包含有 Z I F 一 8 结合了Z I F 一 8和整体柱的分离优势 不仅增 加 了整体柱的比表面积 而且疏水性的 Z I F 一 8会增 强其与多环芳烃之间的作用 引 该研究期望能在分 析分离科学中得到广泛应用 2 现代有机及生物分 析分 析在 医药 学检测与分析中的应用 2 1 高速逆流色谱分离纯化千层塔 中的石 杉碱 甲 石杉碱 甲是 由石杉科植 物千层塔 中提取 的一 种生物碱 是一种高效乙酰胆碱酯酶抑制剂 具有 提高记忆的功能 是治疗老年痴呆症的一个有开发 前景的药物 国内已经将石杉碱甲开发用于临床 其在治疗老年性痴呆症的过程中取得了显著疗效 为 了获得更多更纯 的石杉碱 甲 广西大学的樊希望 等人 以千层塔粗提物为原料 建立了高速逆流色谱 分离纯化石杉碱 甲的纯化工艺 优化 了两相溶剂 体系的组成及配比 优化后的分离纯化溶剂体系为 正己烷 一正丁醇 一甲醇 一 水 其体积比为 1 3 2 6 实验温度 为室温 主机转速 为 8 5 0 r mi n 正 向洗脱 流动相流速为 2 0 m L m i n 上相做固定相 下相为流动相 其分离提取效果令人满意 2 2 苦参碱对吖啶橙一 茜素红体系的荧光猝 灭效应及其在分析中的应用 苦参碱是 由豆科植物苦参 的干燥根 植 株 果 实经乙醇等溶剂提取出的一种生物碱 主要功 能为 清热 杀虫 利尿 祛湿 用于治疗血痢 便血 黄疸 瘙痒 脚气 烧伤等 还可以用于抗心律失常 抗肿 瘤 抗病毒 抗过敏 抗肝损伤 降血脂 降压等作 用 在畜牧禽业上 主要用 于治疗畜禽 的痢疾 疥癣 等 在农业上是广泛使用的杀虫剂 为了检测食物 食 品的安全性和医学药用安全性 广西大学的王晓 军等人利用苦参碱对 吖啶橙 一茜 素红体 系的荧光 猝 灭效应 规律建 立 了一种检测 苦参碱含量 的新 方 法 即他们的研究发现 在 p H 5 6酸度条件下 当 一 茜素红和吖啶橙混合时 茜素红能使吖啶橙荧光 少量猝灭 加入适量苦参碱 由于其分子的 N上有 未成键孤对电子 可与电子接受体茜素红发生电荷 转移反应 形成一种络合物 该 络合物最大吸收波 长与吖啶橙最大发射波长吻合 络合物和吖啶橙之 间能够跟发生有 效能量转移使 吖啶橙 的荧光 强度 减弱更 明显 荧光信号的减弱程度与苦参碱加入量 成良好的线性关系 据此建立了吖啶橙 一 茜素红体 系的荧光猝灭法测定苦参碱含量的新方法 该方 法成本低 简单 快速 准确性高 适用于测定食物 中残留农药苦参碱的含量 也适用于测定人类药用 品中苦参碱的含量 2 3 等温滴定微量热法 圆二色谱法研究一 种原儿茶酸衍生物与人血清白蛋白相互作用 原儿茶酸可从 鳞始蕨科植 物乌蕨 叶及冬 青科 植物冬青 叶中提取 原儿茶酸及其衍生物具 有抗 菌 祛痰 平喘作用 临床上用于治疗慢性气管炎 因而 原儿茶酸是一种具有生理活性 的酚酸 为此 广西大学的何艺鑫等人用止血芳酸对其进行结构 修饰 合成 了一种全新 的原儿茶酸衍生物 4 一 3 4 I 二羟基苯 甲酰胺基 甲基1 苯 甲酸钠 利用分子对 接法 等温滴定微量热法 I T C 圆二色谱法 C D 研 究了该衍生物与人血清白蛋白 H S A 的相互作用 并利用等温滴定微量热法计算了两者相互作用的 结合常数 焓变 熵变及吉布斯 自由能等热力 学数 据 得 出二者结合是疏水作用与氢键作用协 同作用 的结果 7 其 中疏水作用是二者结合 的主要推动了 该研究期望能在生命科学 医药学 生物学及分析 分离科学中得到应用 2 4 桃儿七 中活性成分 的高效液相色谱分 析 桃儿七属 于 太 白七药 之一 具有神奇 的抗癌 作用 还具有活血调经 止 咳平喘 健脾利湿之功 效 是非常重要的名贵中药 为此 中国科学院西北 高原生物研究所的王萍等人建立了测定桃儿七中 多种活性成分及含量的分析方法 对不同产地的桃 儿七药材进行品质评价 即建立了H P L C色谱柱 以 甲醇 一 O 1 醋酸溶液按梯度洗脱 结果发现 4 一 去甲鬼臼毒素 鬼臼毒素 一 4 0 一 B D 一葡萄糖苷 槲 2 0 1 4 年第 O 8 期 张来新 现代有机及生物分析新方法新技术的研制开发及应用 皮素 鬼臼素 山奈酚和去氧鬼臼素对照浓度在一 定的范 围内与峰面积呈 良好 的线性关系 平均 回收 率在 9 8 4 1 0 0 7 故该方法操作简便 结果准确 可靠 可同时测定桃儿七中木脂素及黄酮类成分含 量 从而为桃儿七药材的品质评价提供了一个简易 可行 准确快速 特征性强的新的分析方法 2 5 利用核酸适体一 分子信标均相生物传感 荧光检测腺苷 腺苷是一种内源性核苷 是生物体内的重要成 分之一 它不仅参与能量代谢 而且是生命遗传物 质的组成部分 能参与血管神经舒张活动 具有抗 心律失 常的功效 对神经元活动和脂肪组织 的形态 有显著地调节作用 在 中枢神经系统中 腺苷参与 众多生理和病理过程 腺苷最直接的作用是增加血 流量 减少心肌的耗氧量等等 同时也是三磷酸腺 苷的重要组成部分 对人体功能具有极其重要的作 用 因此 腺苷的检测意义重大 为此广西师范大学 的赵丽敏等人建立 了一种基 于核 酸适体 一分子信 标均相生物传感荧光检测腺苷的新方法 即体系由 腺苷适体 互补 D N A和 5 端标记荧光素 3 端标记 猝灭剂的 D N A发夹分子信号探针等 3 种 D N A链 组成 在无腺苷存在时 适体与互补 D N A杂交 发 夹探针不能被打开 体系的荧光猝灭 当有腺苷存 在时 腺苷与适体结合 互补 D N A信 号探针杂交 发夹打开 体系的荧光恢 复 根据荧光 的强度可实 现对腺苷的定量检测 9 1 该方法选择性 良好 在实际 样 品测定 中不需分离 应用 于人类血清样 品的分 析 获得了满意的结果 2 6 苦槛蓝花及果实的挥发油化学成分的 分析 苦槛蓝原是隶属于苦槛蓝科的双子叶植物 在 我国只有苦槛蓝 1 种 研究表 明 苦槛蓝具有多种 生物活性 如苦槛蓝挥发油对小菜蛾成虫具有强烈 的驱避作用 为进一步发掘其药用潜力和昆虫驱避 活性 华南农业大学 的郭育辉等人将苦槛蓝花果晾 干粉碎 采用同时蒸馏萃取提取挥发油的方法 结 合 G C M S 进行成分分析 依据物质的结构和性质 分析 分别 检测出 2 1 2 8个化合 物 1 0 主要含有倍 半萜类 单萜类 脂肪酸 醇类 酮类等 从而为进一 步发掘其药用潜力提供了理论和应用依据 综上所述 现代有机及生物分析在当今的各学 科中无处不有 它集化学 物理学 数学 统计学 计 算机科学 环境科学和信息科学的先进成果 去研 究物质的组成 结构和含量等 是人们认识 客观物 质世界的显微镜 毫无疑问 现代有机及生物分析 已成为 为人类未来的生活 生存 文明进步及可持 续发展提供安全保障的关键科学 正如 1 9 9 1 年 I U P A C国际分析科学会议主席 E N i K i教授所言 新 世纪是光明还是黑暗 取决于人类在能源与资源科 学 信息科 学 生命科学 环境科 学 四大领域 的进 步 而取得这些领域进步的关键问题是依赖于现代 有机分析化学 与此同时 随着科学技术的发展 现 代有机及生物分析正朝着灵敏 准确 特新 微量 化 自动化 在线分离检测 的方 向发展 我们可预 言 现代有机及生物分析的明天会更辉煌 参考文献 1 L I U X i L I U X i a o l i n g L I Mi n e t a 1 A p p li ca t i o n o f g r a p h e n e a s t h e s t a t io n a r y p h a s e f o r o p e n t u b u la r ca p illa r y e le ct o ch r o ma t o g r a p h g lJ J J o u ma l o f C h r o ma t o g r a p h y A 2 0 1 3 1 2 7 7 9 3 9 7 2 J L I Mi n L I U X i J I A NG F e n g y i e t o 1 E n a n t io s e lcct iv e o p e n t u b u l ar ca p illa r y e le ct rochr o ma t o g r a p h y u s in g cy ct o d e x t r in mo di fi e d g o ld n a n o p a r t i cl e s as s t a t i o n a r y p h as e J J o u ma l o f C h r o m a t o g r a p h y A 2 0 1 1 1 2 1 8 2 3 3 7 2 5 3 7 2 9 3 吕清慧 杨胜超 沈淑芳 等 基于巯基 一烯点击化学的毛细管电 色谱手性开管柱的制备研究 c 全国第十七届有机分析及生 物分析学术讨论会论文集 南宁广西大学 2 0 1 3年 1 0月 P 2 7 7 2