超临界液体在化学和化学生物的应用进展

1、生命科学与理学院化学系生命科学与理学院化学系12022年年4月月7日星期四日星期四超临界流体超临界流体（SCF）在化学和生物科学的在化学和生物科学的应用应用进展进展生命科学与理学院化学系生命科学与理学院化学系22022年年4月月7日星期四日星期四本专题介绍超临界流体的有关概念。本专题介绍超临界流体的有关概念。重点介绍了超临界流体的在化学和生物科重点介绍了超临界流体的在化学和生物科学等相关领域的应用。学等相关领域的应用。生命科学与理学院化学系生命科学与理学院化学系32022年年4月月7日星期四日星期四超临界流体超临界流体工基本概念和相关理论工基本概念和相关理论纯净物质根据温度和压力的不同，会呈现

2、出液体、纯净物质根据温度和压力的不同，会呈现出液体、气体、固体等状态变化。气体、固体等状态变化。提高温度和压力，达到特定的温度、压力，会出现提高温度和压力，达到特定的温度、压力，会出现液体与气体界面消失之处，称为临界点。液体与气体界面消失之处，称为临界点。在临界点附近，流体的密度、粘度、溶解度、热容在临界点附近，流体的密度、粘度、溶解度、热容量、介电常数等特性发生急剧变化。量、介电常数等特性发生急剧变化。例如，水的密度、离子、介电常数等以临界温度例如，水的密度、离子、介电常数等以临界温度374为分界，发生急剧变化。为分界，发生急剧变化。其介电常数在临界点以上会急剧减小，达到到与有其介电常数在临

3、界点以上会急剧减小，达到到与有机物完全混溶的水平。机物完全混溶的水平。热容量值急剧上升热容量值急剧上升 。生命科学与理学院化学系生命科学与理学院化学系42022年年4月月7日星期四日星期四处于临界温度和临界压力以上的流体称为超临界流处于临界温度和临界压力以上的流体称为超临界流体体 ( supercritical fluid ，简称，简称 SCF或或SF ) 。超临界流体没有明显超临界流体没有明显的气的气-液液分界面，既不是气体，分界面，既不是气体，也不是也不是液体。液体。是是一一种气种气-液液不分的状态，粘度低，密度大，有较好不分的状态，粘度低，密度大，有较好的流动、传质、传热和溶解性的流动、

4、传质、传热和溶解性能。能。CO2是最常用是最常用 的的 SCF流动相流动相 ， 它具有无毒、它具有无毒、 临界临界条件适条件适 中、中、 环境友好等环境友好等 特点。特点。生命科学与理学院化学系生命科学与理学院化学系52022年年4月月7日星期四日星期四生命科学与理学院化学系生命科学与理学院化学系62022年年4月月7日星期四日星期四生命科学与理学院化学系生命科学与理学院化学系72022年年4月月7日星期四日星期四超临界流体对超临界流体对体系的状态参数的改变十分敏体系的状态参数的改变十分敏感，温度和压力较小的变化就会使流体的感，温度和压力较小的变化就会使流体的性质发生较大的改变。性质发生较大的

5、改变。由于超临界流体的这些由于超临界流体的这些 特殊的良好性能，被特殊的良好性能，被广泛应用于节能、天然物萃取、聚合反应、广泛应用于节能、天然物萃取、聚合反应、微细颗粒和纤维的生产、喷料和涂料、催微细颗粒和纤维的生产、喷料和涂料、催化过程和超临界色谱等领域。化过程和超临界色谱等领域。生命科学与理学院化学系生命科学与理学院化学系82022年年4月月7日星期四日星期四人们对超临界流体的研究十分重视。人们对超临界流体的研究十分重视。Van Konynenburg 和和 Scott利用利用 van der waals 状态方程，推测出高压状态方程，推测出高压 下二元混合物的临界下二元混合物的临界线和相

6、平衡。线和相平衡。Hong 等采用等采用 Peng-Robinson状态方程，描绘了状态方程，描绘了二氧化碳二氧化碳-正十六烷烃正十六烷烃, 二氧化碳二氧化碳-萘、乙烯萘、乙烯-萘萘等体系的临界区附近的相图。等体系的临界区附近的相图。Lucas 完成了包括超临界流体状态在内的气体完成了包括超临界流体状态在内的气体粘粘 度的通用相图。度的通用相图。生命科学与理学院化学系生命科学与理学院化学系92022年年4月月7日星期四日星期四Takahashi 用对应状态方法，关联了超临界流体扩散用对应状态方法，关联了超临界流体扩散系数随对比温度和压力的变化关系数随对比温度和压力的变化关 系。系。Brenne

7、ck 用光谱法证实了溶质用光谱法证实了溶质-溶质间的相互作用。溶质间的相互作用。Brunner 用筛板塔理论研究了超临界二氧化碳中乙用筛板塔理论研究了超临界二氧化碳中乙醇水溶液的分离，并进行了咖啡因和菜子油的超醇水溶液的分离，并进行了咖啡因和菜子油的超临界二氧化碳的固临界二氧化碳的固-液萃取试验。液萃取试验。Lahiere 对比研究了超临界流体萃取和液对比研究了超临界流体萃取和液-液萃取的液萃取的区别。区别。生命科学与理学院化学系生命科学与理学院化学系102022年年4月月7日星期四日星期四随着理论研究的深人，超临界流体的许多特殊性随着理论研究的深人，超临界流体的许多特殊性质，如临界点、超临界

8、流体的传递性质等已为质，如临界点、超临界流体的传递性质等已为人们所了解。人们所了解。并且应用多种理论来解释这些超临界现象，其中并且应用多种理论来解释这些超临界现象，其中比较有代表性的理论有微扰理论，晶格理论，比较有代表性的理论有微扰理论，晶格理论，对应状态理论等。对应状态理论等。生命科学与理学院化学系生命科学与理学院化学系112022年年4月月7日星期四日星期四这些理论能部分解释超临界现象，但不能准确说明这些理论能部分解释超临界现象，但不能准确说明超临界环境下的溶质溶剂之间的相互作用，以及超临界环境下的溶质溶剂之间的相互作用，以及它们之间的传递关系。它们之间的传递关系。 在应用研究方面，在超临

9、界萃取、将超临界流体应在应用研究方面，在超临界萃取、将超临界流体应用于化学反应和制备超细颗粒、超临界色谱技术用于化学反应和制备超细颗粒、超临界色谱技术等方面的展开研究。等方面的展开研究。超临界液体在应用化学、生物工程、化学生物学和超临界液体在应用化学、生物工程、化学生物学和环境保护等方面得到广泛的应用。环境保护等方面得到广泛的应用。生命科学与理学院化学系生命科学与理学院化学系122022年年4月月7日星期四日星期四 生命科学与理学院化学系生命科学与理学院化学系132022年年4月月7日星期四日星期四生命科学与理学院化学系生命科学与理学院化学系142022年年4月月7日星期四日星期四超临界流体萃

10、取超临界流体萃取 ( SCFE )用途广泛。用途广泛。如：油品的分离和精炼、植物及种子有效成分的如：油品的分离和精炼、植物及种子有效成分的提取提取 、有机水溶液的分离和废水处理等。、有机水溶液的分离和废水处理等。与传统的化学萃取相与传统的化学萃取相 比，比， SCFE有许多优势：有许多优势：流程简单流程简单 ，操作方便，萃取效率高，操作方便，萃取效率高 ，产品质量，产品质量好好 ，能耗少。，能耗少。 生命科学与理学院化学系生命科学与理学院化学系152022年年4月月7日星期四日星期四生命科学与理学院化学系生命科学与理学院化学系162022年年4月月7日星期四日星期四SFCE 已有许多工业化例子

11、，如：已有许多工业化例子，如： 超临界丁烷精炼渣油超临界丁烷精炼渣油; 从咖啡豆中提从咖啡豆中提 取咖啡因取咖啡因; 啤酒花的二氧化碳超临界提取等。啤酒花的二氧化碳超临界提取等。利用超临界流体萃取技术进行油品的分离和精炼、利用超临界流体萃取技术进行油品的分离和精炼、植物及种子有效成分的提取植物及种子有效成分的提取 、有机水溶液的分、有机水溶液的分离和废水处理的研究也在进行中。离和废水处理的研究也在进行中。 生命科学与理学院化学系生命科学与理学院化学系172022年年4月月7日星期四日星期四正是由于超临界流体萃取正是由于超临界流体萃取 (SCFE )的许多优点，的许多优点，被冠以：被冠以： “

12、神奇的超临界流体神奇的超临界流体” “ 起飞的气体溶剂起飞的气体溶剂” “ 节能者节能者” “ 不亚于一种新的单元操作不亚于一种新的单元操作”等。等。生命科学与理学院化学系生命科学与理学院化学系182022年年4月月7日星期四日星期四但超临界流体萃取是有条件的。但超临界流体萃取是有条件的。 对超临界二氧化碳萃取，对超临界二氧化碳萃取，Stahl 总结出：总结出：极性较小的碳氢化合物和酯类，如酯、醚极性较小的碳氢化合物和酯类，如酯、醚 、内酯类、内酯类 、环环 氧化合物等可在氧化合物等可在 710 MPa 的压力范围内萃取的压力范围内萃取出来。出来。强的极性基团，如强的极性基团，如-OH，-CO

13、OH等以及具有一等以及具有一 个个羧基和两个羟基的化合物也可以被萃取出来羧基和两个羟基的化合物也可以被萃取出来 而具有一个羧基和三个以上羟基的化合物不能被超而具有一个羧基和三个以上羟基的化合物不能被超临界临界 二氧化碳萃取出来。二氧化碳萃取出来。更强的极性物质，如糖类、氨基酸类在更强的极性物质，如糖类、氨基酸类在 40 MPa以下以下不能被萃取出来。不能被萃取出来。生命科学与理学院化学系生命科学与理学院化学系192022年年4月月7日星期四日星期四采用采用SCFE取应考虑以下几个因素：取应考虑以下几个因素：首先，技术可行，满足溶质在流体中足够的首先，技术可行，满足溶质在流体中足够的S；其次，设

14、备能承受的压力，有些体系需要很高的压其次，设备能承受的压力，有些体系需要很高的压力力 ，对设备要求很高，对设备要求很高;另外另外 ，要考虑到经济效益，要考虑到经济效益， 一些体系的实验结果一些体系的实验结果很好，但如果经济不划算，也不能采用。很好，但如果经济不划算，也不能采用。 生命科学与理学院化学系生命科学与理学院化学系202022年年4月月7日星期四日星期四二、超临界流体在化学反应中的应用二、超临界流体在化学反应中的应用 超临界流体具有高扩散系数，低粘度和高溶超临界流体具有高扩散系数，低粘度和高溶解强度等解强度等优点。优点。用用于化学反应于化学反应可以：可以：加加快反应速率，克服界面阻力，

15、延长催化剂快反应速率，克服界面阻力，延长催化剂的寿命，增加酶的效果等的寿命，增加酶的效果等。其具体应用见下表其具体应用见下表： 生命科学与理学院化学系生命科学与理学院化学系212022年年4月月7日星期四日星期四生命科学与理学院化学系生命科学与理学院化学系222022年年4月月7日星期四日星期四 三、三、在超细颗粒制备方面的应用在超细颗粒制备方面的应用 利用固体溶质在超临界流体中利用固体溶质在超临界流体中，因流体降压而析出因流体降压而析出，制备制备出出超细颗粒。超细颗粒。超临界制备超细颗粒原理与超临界制备超细颗粒原理与传统的方法（传统的方法（溶质从过饱溶质从过饱和溶液中析出和溶液中析出）相同，

16、相同，但传统的方法但传统的方法靠取出热量使靠取出热量使溶液降温，而超临界流体制备超细颗粒溶液降温，而超临界流体制备超细颗粒则通过则通过系统系统降压降压达到目的达到目的。与前一种情况相与前一种情况相 比，采用超临界流体制备超细颗粒所比，采用超临界流体制备超细颗粒所得的晶粒尺寸小，分布窄，具有更广泛的用途。得的晶粒尺寸小，分布窄，具有更广泛的用途。其流程示意见图其流程示意见图2 。生命科学与理学院化学系生命科学与理学院化学系232022年年4月月7日星期四日星期四生命科学与理学院化学系生命科学与理学院化学系242022年年4月月7日星期四日星期四 利用超临界流体制备超细颗粒的方有利用超临界流体制备

17、超细颗粒的方有:超临界流体快速溶胀过程超临界流体快速溶胀过程 ( RESS ) 和压缩流体逆溶和压缩流体逆溶剂沉淀法剂沉淀法( CFAE ) 两种。两种。目前，采用超临界流体已成功研制出超细目前，采用超临界流体已成功研制出超细 GeO2、SiO2 、TiO2 、聚丙聚丙 烯烯和和聚碳硅烷等颗粒聚碳硅烷等颗粒。其其中大多数中大多数颗粒直径颗粒直径可可达纳米级。达纳米级。采用超临界流体迅速膨胀还能制备多种采用超临界流体迅速膨胀还能制备多种组分制成的组分制成的混合颗粒，混合颗粒，如医药上多种药物成份的混合造粒。如医药上多种药物成份的混合造粒。生命科学与理学院化学系生命科学与理学院化学系252022年

18、年4月月7日星期四日星期四四、超临界色谱超及其研究进展四、超临界色谱超及其研究进展临界流体色谱临界流体色谱( SCFC) 是以超临界流体是以超临界流体 ( SCF) 做做流动相的色谱过程。流动相的色谱过程。Klesper 等人等人 于于1961 年首次提出年首次提出SFC。但其发展和完善则是在二十世纪八十年代，这与但其发展和完善则是在二十世纪八十年代，这与高效细高效细 内经柱、限流内经柱、限流 进样、检测等技术进样、检测等技术 的发的发展以及基础研究工作的深入等密切关展以及基础研究工作的深入等密切关 系系 。 从理论上讲，凡是在从理论上讲，凡是在SCF中能够溶解的样品都可中能够溶解的样品都可以

19、用以用SCFC进行分离测定。进行分离测定。生命科学与理学院化学系生命科学与理学院化学系262022年年4月月7日星期四日星期四SCF-CO2超临界液体超临界液体, 在在300 105 Pa时的溶剂时的溶剂化能化能 力与力与CH2Cl2相当相当 。由于由于SCF 在不同温度、不同压力时密度不同，因在不同温度、不同压力时密度不同，因此密度也将同时成为影响分离的重要参数。此密度也将同时成为影响分离的重要参数。SCF其有似气体其有似气体 ( g a s - l i k e ) 的性质，即其粘的性质，即其粘 度，扩散系数接近气体，因此达到同祥的分离度，扩散系数接近气体，因此达到同祥的分离效果。效果。但但

20、SCFC分离时间要比分离时间要比 HPLC约一个数量约一个数量 级级 。生命科学与理学院化学系生命科学与理学院化学系272022年年4月月7日星期四日星期四SCFC可可 以和大多数通用型、选择性型以和大多数通用型、选择性型 GC、HP LC检测器相匹配检测器相匹配 ，易与，易与 MS、FTIR大型机联大型机联用用 ，使其在定性、定量检测中极为方便。，使其在定性、定量检测中极为方便。 SCFC 是是 GC与与HP LC的补充。的补充。SCFC可以分离、测定可以分离、测定GC、HPLC难于分离、检难于分离、检测的一些组分。测的一些组分。或或SCFC分离、测定它们时会更简捷、有效。分离、测定它们时会

21、更简捷、有效。 生命科学与理学院化学系生命科学与理学院化学系282022年年4月月7日星期四日星期四（一）（一） SCFC典型应用实例典型应用实例1高碳烃的模拟蒸馏曲线高碳烃的模拟蒸馏曲线图图2是微型填充柱是微型填充柱( 内径内径1mm，填料，填料 7 pm 键合硅胶键合硅胶 ) ，以，以SCF-CO2为流动相，为流动相，FID检测器，不分流直接测定到检测器，不分流直接测定到C-100组分的组分的模拟蒸馏曲线。模拟蒸馏曲线。生命科学与理学院化学系生命科学与理学院化学系292022年年4月月7日星期四日星期四生命科学与理学院化学系生命科学与理学院化学系302022年年4月月7日星期四日星期四2

22、聚台物的分离测定聚台物的分离测定图图3为平均分子量为平均分子量650的的SCFC色谱图色谱图 。 图图4为平均分子量为平均分子量2000的的SCFC色谱图色谱图 。 SCFC， 可以在较低可以在较低 的温度下进行分离，的温度下进行分离，结合结合FID检测器，定量工作极为方便。检测器，定量工作极为方便。 生命科学与理学院化学系生命科学与理学院化学系312022年年4月月7日星期四日星期四生命科学与理学院化学系生命科学与理学院化学系322022年年4月月7日星期四日星期四生命科学与理学院化学系生命科学与理学院化学系332022年年4月月7日星期四日星期四3甘油脂类甘油脂类的的分析分析 某某些些 动

23、植物动植物油脂，如月见草油油脂，如月见草油、薏苡仁油，鱼油、薏苡仁油，鱼油等含有治疗心血管疾病的重要组等含有治疗心血管疾病的重要组分。分。但甘但甘油脂油脂类的类的直接分离测定至今仍是色谱分析中直接分离测定至今仍是色谱分析中较难解决的问较难解决的问题。题。人人们通常将样品进行们通常将样品进行酯交换后，用酯交换后，用GC测定，但该测定，但该结果缺乏脂肪酸和甘油酯母体的直接联系。结果缺乏脂肪酸和甘油酯母体的直接联系。图图 5是是 SCFC-CO2分离、直接测定国产三硬脂分离、直接测定国产三硬脂酸酸甘油甘油酯酯P和和S的结果。的结果。通过对通过对S F C 峰面积及酯交换后峰面积及酯交换后GC 测定的

24、结果，测定的结果，即可确定即可确定S F C中各流出中各流出峰的峰的归属。归属。生命科学与理学院化学系生命科学与理学院化学系342022年年4月月7日星期四日星期四生命科学与理学院化学系生命科学与理学院化学系352022年年4月月7日星期四日星期四生命科学与理学院化学系生命科学与理学院化学系362022年年4月月7日星期四日星期四4 一些一些较不稳定样品的测定较不稳定样品的测定蜕皮类固醇蜕皮类固醇( ecdysteroid) 在昆虫皮层和卵在昆虫皮层和卵里的含量为里的含量为 gg pg 。GC分析法遇到的主要困难是分子中羟基较分析法遇到的主要困难是分子中羟基较多多，衍生产物复杂衍生产物复杂。H

25、P LC的缺点是不够灵敏。的缺点是不够灵敏。图图6是是 蜕皮类固醇蜕皮类固醇 A和和B的的SCFC分离分离 图图 。 生命科学与理学院化学系生命科学与理学院化学系372022年年4月月7日星期四日星期四生命科学与理学院化学系生命科学与理学院化学系382022年年4月月7日星期四日星期四生命科学与理学院化学系生命科学与理学院化学系392022年年4月月7日星期四日星期四丝裂霉素丝裂霉素( mitomycinc ) 是种抗癌药，热稳是种抗癌药，热稳定定很很差差，pH过高或过低都容易分解过高或过低都容易分解。用用 SCFC可检测到可检测到5 ng/mL。图图 7是其分析流程图是其分析流程图。 生命科

26、学与理学院化学系生命科学与理学院化学系402022年年4月月7日星期四日星期四生命科学与理学院化学系生命科学与理学院化学系412022年年4月月7日星期四日星期四生命科学与理学院化学系生命科学与理学院化学系422022年年4月月7日星期四日星期四倍半萜烯如倍半萜烯如箻草烯箻草烯( Humulene ) ，是一种是一种重要的香味成分重要的香味成分， 极热敏感样品极热敏感样品。SCFC分分 离、检测这类化合物是十分有效离、检测这类化合物是十分有效的的 ，见图，见图8。生命科学与理学院化学系生命科学与理学院化学系432022年年4月月7日星期四日星期四生命科学与理学院化学系生命科学与理学院化学系44

27、2022年年4月月7日星期四日星期四Sheeley等人等人 报报道道了用填充柱了用填充柱SCF C- MS 测定测定 cyclosporin A 和多聚葡萄糖，分子和多聚葡萄糖，分子量高达量高达5832 ，见，见 图图9。 生命科学与理学院化学系生命科学与理学院化学系452022年年4月月7日星期四日星期四生命科学与理学院化学系生命科学与理学院化学系462022年年4月月7日星期四日星期四Qian LX. 等人将抽提、分离、馏分收等人将抽提、分离、馏分收集在线连接起来集在线连接起来( SCFE- SCFC-FC) ，详详细研究了抽提条件与效率的关系细研究了抽提条件与效率的关系。并并在此基础上，

28、分离、测定了乌本在此基础上，分离、测定了乌本苷苷（Ouabian ，一种强心剂一种强心剂) ， 为生化样为生化样品的分析提供了便利条件品的分析提供了便利条件，见，见 图图10 。 生命科学与理学院化学系生命科学与理学院化学系472022年年4月月7日星期四日星期四生命科学与理学院化学系生命科学与理学院化学系482022年年4月月7日星期四日星期四5 对映体的对映体的分离分离与与HP LC相比，相比， SCFC分离对映分离对映体可获得较高体可获得较高的分离度的分离度 。 与与GC相比，在相比，在SCFC操作条件下，可获得更大操作条件下，可获得更大值值 ，这对对映体分离是十分有利的。，这对对映体分

29、离是十分有利的。图图11 与图与图12 分别是氨基酸对映分别是氨基酸对映体体 值值随温度随温度变化及混合氨基变化及混合氨基酸对映酸对映体体S F C色谱图。色谱图。 上述列举了上述列举了SCFC一些典型应用实例，从中可以一些典型应用实例，从中可以看到看到SCFC在低挥发性、热不稳定化台物分离在低挥发性、热不稳定化台物分离测定中已经测定中已经得得到较得得到较多应用多应用。 生命科学与理学院化学系生命科学与理学院化学系492022年年4月月7日星期四日星期四生命科学与理学院化学系生命科学与理学院化学系502022年年4月月7日星期四日星期四( 二二) SCFC技技术方面的发展术方面的发展 1 SC

30、FC作为各种色谱的前级进样装量作为各种色谱的前级进样装量 利用利用SCF 将样品抽提、浓缩，分析甚至反应在线将样品抽提、浓缩，分析甚至反应在线地合为一体。地合为一体。SCF抽提抽提 的优点在于传质的优点在于传质快、效快、效率高、溶解能力率高、溶解能力可由其可由其 密度控制。密度控制。并且，并且，CO2无毒、惰性、容无毒、惰性、容易分离等。它可以与易分离等。它可以与各种柱色各种柱色 谱相连用，具有很大的应用前景谱相连用，具有很大的应用前景 。生命科学与理学院化学系生命科学与理学院化学系512022年年4月月7日星期四日星期四2 . 扩大流动的极性扩大流动的极性相极性范相极性范围围 至今应用最多的

31、至今应用最多的SCF仍是仍是 CO2。由于受。由于受CO2 极性限极性限制，使其应用范围受到一定影响制，使其应用范围受到一定影响。文献已有文献已有报道报道，采用采用 Xe 、N2O，NiH3 ，C5H12 、 CH2Cl2等作为超临界流动相，使分离能适应更广等作为超临界流动相，使分离能适应更广泛的范泛的范 围或特定对象围或特定对象。 改变流动相的性质改变流动相的性质，还可采用在，还可采用在 CO2 中添加改中添加改 性剂性剂( modifier )的方法的方法。Janssen 等人系统地研究了改性剂对苯酚等五种极性等人系统地研究了改性剂对苯酚等五种极性溶质保留溶质保留 值和峰形的影响，认为改性

32、剂在低浓度值和峰形的影响，认为改性剂在低浓度时时( 1 2 )，可起到柱子的去活作用，可起到柱子的去活作用。 生命科学与理学院化学系生命科学与理学院化学系522022年年4月月7日星期四日星期四3 “ High flow rate ”接口用生物大分子测定接口用生物大分子测定 Sheeley 等人等人 详细总结、比较了详细总结、比较了SCFC -MS联用联用各种接口的优劣，以各种接口的优劣，以 “High flow rate”接口，接口，通过通过 S F C- MS 联用方法，测定了高分子量生联用方法，测定了高分子量生物样品，其质谱图见图物样品，其质谱图见图1 3 。 这种装置限流技术采用积分式

33、，可以降低施加在这种装置限流技术采用积分式，可以降低施加在限流器上的温度，这对分析热不稳定的生物大限流器上的温度，这对分析热不稳定的生物大分子具有重要意义分子具有重要意义 。 生命科学与理学院化学系生命科学与理学院化学系532022年年4月月7日星期四日星期四生命科学与理学院化学系生命科学与理学院化学系542022年年4月月7日星期四日星期四五、五、 超超 临界流体色谱用临界流体色谱用 于分于分 离生物样品离生物样品 1、糖类、糖类 很多种色谱方法可用于糖类的分析很多种色谱方法可用于糖类的分析( 如如 LC、 CE等等)， 但都存在一定的局限性但都存在一定的局限性 ， 最简单最简单 的方法是无

34、需的方法是无需对样品进行衍生化处理对样品进行衍生化处理 。CE的分离效率高且需要的样的分离效率高且需要的样 品量小品量小 ， 但一般要对但一般要对样品衍生化样品衍生化 ， 未衍生化分离样品未衍生化分离样品 的报道较少。的报道较少。由于该类化合物中多数含有低由于该类化合物中多数含有低 聚或多聚体聚或多聚体 ， 用用 L C分离时需要梯度洗脱分离时需要梯度洗脱 ， 比较麻烦比较麻烦 。生命科学与理学院化学系生命科学与理学院化学系552022年年4月月7日星期四日星期四用用 S F C 分离分析糖类相对要容易得多，分离分析糖类相对要容易得多， 一般无一般无需进行衍生化处理需进行衍生化处理 ， 并有较

35、高的分离选择性。并有较高的分离选择性。由于糖类是极性较强的化合物由于糖类是极性较强的化合物 ， 目前用目前用 S F C分分离时通常需在离时通常需在 主流动相主流动相 CO2中加入第中加入第 二组分二组分 ， 作为流动相改性剂作为流动相改性剂 ， 以提高流动相对样品的溶以提高流动相对样品的溶解能力解能力 。最近最近 Lafosse等综述了等综述了 SFC及近临界流体色谱及近临界流体色谱 ( SubFC) 在糖类分析方面的应用。在糖类分析方面的应用。生命科学与理学院化学系生命科学与理学院化学系562022年年4月月7日星期四日星期四2 脂肪脂肪 酸和酸和 酯类酯类 多数单官能团有机酸多数单官能团

36、有机酸 ， 在毛细管在毛细管 S FC或填充柱或填充柱 S F C中以纯中以纯 CO2为流动相可以分离。为流动相可以分离。 如有第二个极性官能团时如有第二个极性官能团时 ， 一般需加人流动相改性一般需加人流动相改性剂剂 ， 具有氢键的改性剂具有氢键的改性剂( 如甲醇如甲醇) 用的最多。用的最多。脂肪酸是一类可解离脂肪酸是一类可解离 的强极性化合物的强极性化合物 ， 易发生吸易发生吸附和拖尾附和拖尾 ， 有时需制成相应的衍生物有时需制成相应的衍生物 。未衍生的脂肪酸未衍生的脂肪酸 和甲基脂肪酸酯和甲基脂肪酸酯 ， 在键合的填充在键合的填充柱柱 S FC上用纯上用纯 CO2作为流动相很容易洗脱作为

37、流动相很容易洗脱 ， 其其原原 因是分子上有较长的疏水基团。因是分子上有较长的疏水基团。大多数芳香酸和多取代酸不能用纯大多数芳香酸和多取代酸不能用纯CO2分离。分离。生命科学与理学院化学系生命科学与理学院化学系572022年年4月月7日星期四日星期四在甲基脂肪酸酯上有取代羟基时将使保留值增大在甲基脂肪酸酯上有取代羟基时将使保留值增大 。直链直链 甲基酯用纯甲基酯用纯 CO2在在 C-18 柱上可以迅速洗脱柱上可以迅速洗脱 ， 但但 2 -羟基酸甲酯不能洗脱。羟基酸甲酯不能洗脱。 含有含有 3 0 7 0个碳原子的甘油一个碳原子的甘油一 、 二二 、 三酯分子量三酯分子量都比较大都比较大 ， 但

38、但 由于含有较少的羟基基团，由于含有较少的羟基基团， 极性极性不是很不是很 强强 。它们在填充柱它们在填充柱 S F C上用纯上用纯 CO2作为流动相可作为流动相可 以洗以洗脱脱 ， 若加入少量若加入少量 甲醇或甲醇或 乙腈作改性剂乙腈作改性剂 ， 将得到将得到较高的选择性。较高的选择性。最最 近，近， Senorans等综述了等综述了 SFC用于分离分析脂肪酸用于分离分析脂肪酸及其酯类的相关应用作。及其酯类的相关应用作。生命科学与理学院化学系生命科学与理学院化学系582022年年4月月7日星期四日星期四 3 . 甾类化合物甾类化合物 甾类化合物是一种含有羟基甾类化合物是一种含有羟基 的极性异

39、构体混合物的极性异构体混合物 ， 其性质极其相似其性质极其相似 ， 用一般的分离技术较难分离用一般的分离技术较难分离 ， 而而 SFC则相对容易则相对容易 。胆固醇和甾酮用纯。胆固醇和甾酮用纯 CO2为流为流动相动相 ， 在在 SFC中很容易被分离中很容易被分离 。如果极性取代基的数量如果极性取代基的数量 增加增加 ， 用纯用纯 CO2洗脱将洗脱将 比较比较困难困难 。多数的毛细管。多数的毛细管 SFC分离甾类用纯分离甾类用纯 CO2 ， 而而填充柱填充柱 SFC则多加入改性剂则多加入改性剂 。 Snyder等等 用用 SFE富集天然油样品中的植物甾醇富集天然油样品中的植物甾醇 ， 发发现用现

40、用 SFC分离之前分离之前 ， 在温和在温和 条件下用条件下用 S FE预浓缩预浓缩样品是一种理想的分离分析手段。样品是一种理想的分离分析手段。 生命科学与理学院化学系生命科学与理学院化学系592022年年4月月7日星期四日星期四4 、维、维 生素生素 Gere 从辣椒树脂油中分离了从辣椒树脂油中分离了和和- -胡萝胡萝 卜素以及番茄红卜素以及番茄红素。随后素。随后 ， Skehon等对辣椒样品进行等对辣椒样品进行 了研究了研究 ， 完成完成 了在线萃取了在线萃取 与填充柱与填充柱 S F C联用技术联用技术 。最近最近 ， Tu r n e r等综述了等综述了 S F E( 超临界萃取超临界

41、萃取) 和和 S F C分分离脂溶性维生素方面的应用离脂溶性维生素方面的应用 。 Le s e l l i e r 等等 在胡罗在胡罗 卜素分离研究卜素分离研究 中，中， 常加入有机和常加入有机和无机改性剂无机改性剂 ， 以改善溶剂对胡罗以改善溶剂对胡罗 卜素的溶解能力卜素的溶解能力 和选和选择性。择性。最近，最近， J i a n g 等利用等利用 S F C从从 和和 生育酚中成功地分离生育酚中成功地分离 了天然了天然 -生育酚，生育酚， 并考察并考察 了温度了温度 、 压力、压力、 改性剂浓改性剂浓度等条件对分离的影响。度等条件对分离的影响。 生命科学与理学院化学系生命科学与理学院化学系

42、602022年年4月月7日星期四日星期四5、 氨基氨基 酸酸 、 肽肽 、 蛋蛋 白质白质 Taylor 等将胺盐加入到含甲醇和水的等将胺盐加入到含甲醇和水的 CO2中作为第中作为第 四组分，四组分， 可以拓展可以拓展 S FC对氨基酸的分离范围，对氨基酸的分离范围， 经衍生化的氨基酸可得到很好分离经衍生化的氨基酸可得到很好分离 。Berry等等 用一氯二氟甲烷与用一氯二氟甲烷与 1 0 的甲醇的甲醇( 含含 0 .5 六氟乙六氟乙 酸酸) 作为流动相作为流动相 ， 分离了含有三个分离了含有三个 氨基酸氨基酸 的小肽及的小肽及 四种四种 氨基酸。氨基酸。Steuer等等 用小肽作用小肽作 为手

43、性为手性 固定相组固定相组 分，分， 胺作为流胺作为流动相改性剂动相改性剂 ， 分离分离 了多种氨基酸。了多种氨基酸。 Weder 研究研究 了酶在超临界条件下的活性了酶在超临界条件下的活性 。指出在。指出在 3 MPa和室温条件下和室温条件下 ， 对溶菌酶和核糖核酸酶对溶菌酶和核糖核酸酶 的活的活性无影响。性无影响。生命科学与理学院化学系生命科学与理学院化学系612022年年4月月7日星期四日星期四6、药物、药物Roston等等 对用对用 SFC和和 HPLC在填充柱上分离药物进在填充柱上分离药物进行了对行了对 比，比， 发现发现 S FC在缩短分离时间及提高分离在缩短分离时间及提高分离效率

44、等方面，效率等方面， 明显优于明显优于 HPLC。加入低浓度加入低浓度 ( 小于小于0 .1% ) 的改性剂，的改性剂， 如三氟代乙酰如三氟代乙酰酸、酸、 乙酸、乙酸、 三甲基胺及异丙胺等也常被用于改善三甲基胺及异丙胺等也常被用于改善强极性化合物的强极性化合物的SFC峰型峰型 。 B h o i r等在利用等在利用 SFC检测各种药剂方面检测各种药剂方面 的研究非的研究非 常常活跃活跃 ， 分离检测中枢神分离检测中枢神 经肌经肌 肉松肉松 驰剂、驰剂、 血管舒血管舒 张剂及周效磺胺等。张剂及周效磺胺等。李桦等综李桦等综 述了述了 SFC在手性药物分离中的应用在手性药物分离中的应用 。生命科学与

45、理学院化学系生命科学与理学院化学系622022年年4月月7日星期四日星期四7、手性对映、手性对映体体 随着生命科学的发展随着生命科学的发展 ， 对光学纯物质的需求量越来对光学纯物质的需求量越来越大越大 ， 手性对映体的分离手性对映体的分离 日益引日益引起关注。起关注。目目前前 ， HPLC、 GC和和 SF C等技术在手性对映体分等技术在手性对映体分离领域中均发挥着重要的作用离领域中均发挥着重要的作用 。其其 中，中， HP LC使用普遍使用普遍 ， 并并 有大量的手性有大量的手性 固定相固定相可供选择可供选择 ， 是最通用的对映体分离技术是最通用的对映体分离技术 。生命科学与理学院化学系生命

46、科学与理学院化学系632022年年4月月7日星期四日星期四而而 SFC与常规与常规 HPLC和和 GC相相 比，比， 在在提高手性分离提高手性分离效率效率 、 缩短分离时间等方面具有明显缩短分离时间等方面具有明显 的优越性的优越性 ， 可以可以 有效地弥补有效地弥补 HPLC和和 GC在分离手性物质方在分离手性物质方 面的不面的不 足。足。Gerald 对对 SFC在手性对映体的分离领域中的应用进在手性对映体的分离领域中的应用进行行 了综述了综述 ， 认为几乎所有现行用认为几乎所有现行用 GC和和 HPLC分分离离 的的 对映体都可以用对映体都可以用 SFC代替代替 ， 并且比并且比 GC和和

47、 HPLC有一定有一定 的优的优势。势。最最近近 ， Toribio等利等利用用 SFC分离分离 了丙了丙硫咪唑亚砜对硫咪唑亚砜对映体，映体， 同时考察了各种有机改性剂对分离的影响同时考察了各种有机改性剂对分离的影响。Garzotti 等利等利用用 SFC分离了消旋体药分离了消旋体药物物 。 生命科学与理学院化学系生命科学与理学院化学系642022年年4月月7日星期四日星期四七七 总结和展望总结和展望 1. 技术先进，但要降低成本技术先进，但要降低成本采用超临界流体有许多技术优势和潜在优势。采用超临界流体有许多技术优势和潜在优势。但目前由于设备一次投资大，对复杂体系的基础但目前由于设备一次投资

48、大，对复杂体系的基础研究不足。因此一直没有大规模的工业应用。研究不足。因此一直没有大规模的工业应用。因此，寻求技术可靠、经济效益好的应用领域是因此，寻求技术可靠、经济效益好的应用领域是超临界流体继续发展的关键。超临界流体继续发展的关键。生命科学与理学院化学系生命科学与理学院化学系652022年年4月月7日星期四日星期四2. 在中药有效成分的开发过程中大有可为在中药有效成分的开发过程中大有可为 随着医学技术的发展人们认识到中药的价值，随着医学技术的发展人们认识到中药的价值，但传统中药服用方法复杂，药用成分低，不易但传统中药服用方法复杂，药用成分低，不易储藏，储藏， 可能含有害物质。可能含有害物质

49、。采用超临界二氧化碳萃取技术提取传统中药采用超临界二氧化碳萃取技术提取传统中药 中的中的有用成分，超临界流体结晶技术将它造粒成型有用成分，超临界流体结晶技术将它造粒成型以提高中药的药用成分含量，改变中药的形状，以提高中药的药用成分含量，改变中药的形状，为中药的发展提供了技术支持。为中药的发展提供了技术支持。同时，也为超临界流体技术的发展创造了一个很同时，也为超临界流体技术的发展创造了一个很好机会。好机会。生命科学与理学院化学系生命科学与理学院化学系662022年年4月月7日星期四日星期四与传统与传统 中药加工技术相比，中药加工技术相比，SCF-CO2具有许多独具有许多独特的优势：特的优势： ( 1 ) 萃取能力强，萃取能力强， 提取率高。在最佳工艺条件下，提取率高。在最佳工艺条件下， SC