天然药物强极性化学成分分离技术研究进展

开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了一篇天然药物强极性化学成分分离技术研究进展范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！

【摘要】天然药物化学成分复杂，要获得高纯度的单一化合物或新化合物，常需要综合地利用各种溶剂提取法及层析方法。本文根据天然药物中亲水性强极性化学成分的特性，归纳各种分离纯化亲水性、强极性成分的层析方法，包括亲水作用色谱、正相色谱、反相色谱、凝胶过滤色谱及其各种层析方法的综合使用，以期有助于系统、快速、有效的提取、制备天然药物中的化学成分。

【关键词】天然药物；强极性化学成分；亲水作用色谱；反相色谱；高速逆流色谱

长期以来，由于条件的限制和方法的不成熟，对天然产物化学成分的研究多局限于脂溶性成分，关于天然药物中非极性、低极性化合物的分离纯化均有相关专著，然而根据传统用药习惯，天然药物大多用水煎服，许多有效成分如生物碱、有机酸、多糖类等都较亲水，极性强。强极性化合物的分离一直是天然产物分离工作中的难点之一，本文综述了天然药物中各类亲水性、强极性化学成分的分离纯化技术，归纳各类强极性化学成分分离纯化方案，以期系统、快速、有效的提取、分离纯化以及制备高纯度的天然化合物，为全面研究天然药物化学成分提供一定的参考。

一、层析分离

层析分离是一种经典的传统分离手段，具有分离效能高，快速简便等特点，被广泛用于黄酮类、生物碱、挥发油、蒽醌类等天然产物中化合物的分离和纯化。根据分离机理，大致可以将强极性化学成分分离层析方法归纳为以下几种。

1．亲水作用色谱。亲水作用色谱（Hydrophilic interaction liquid chromatography，HILIC）是采用极性固定相、高含量极性有机溶剂－水相缓冲液为流动相的一种分离技术，它能有效地保留反相色谱中保留弱或者不保留的强极性化合物。HILIC作为一种分离极性化合物的液相色谱模式，其概念最早是由Alpert于1990 年提出。其主要特征是使用类似于正相色谱的极性固定相和水/有机溶剂流动相与正相色谱类似，在HILIC模式下化合物的保留时间随化合物极性的增强而增加。但是，由于HILIC使用含水流动相，这就可以解决正相色谱中水溶性物质不溶于流动相的问题。近年来随着强极性化合物的分离问题引起了各个研究领域的重视及HILIC自身的优势，使得HILIC逐渐引起人们的关注。Min Liu等以Atlantis HILIC 硅胶住为固定相，乙腈/50mM甲酸铵为流动相，调pH3，梯度洗脱，成功的分离强极性化合物2-氨基咪唑（2-AMP）及其类似物3-AMP、4-AMP。

2．反相色谱。反相色谱是以表面非极性载体为固定相，而以比固定相极性强的溶剂为流动相的色谱分离模式。天然产物化合物的分离常用的反相层析柱固定相为十八烷基（ODS）。ODS反相柱可减少死吸附，有效的实现中到大极性化合物的分离。日本学者Shiji Yahara采用反复硅胶柱层析和ODS层析对新疆一枝蒿Astragalus shikokianus 40%甲醇洗脱物进行化学成分分析，得到黄酮苷astrasikokioside I。ODS柱对于极性较大的糖苷类化合物具有很好的吸附与解吸能力。多用于正丁醇部位、水部位化学经大孔树脂、硅胶等粗分后所得组分细分时所用材料。

3．正相色谱。正相色谱是采用极性固定相和相对非极性流动相，由于极性化合物更容易被极性固定相所保留，所以正相液－液色谱系统一般可用于分离极性化合物，化合物保留时间随着极性的增强的加长。主要用于分离甾醇类、类脂化合物、磷脂类化合物、脂肪酸以及其他有机物。A.E. Borgund采用正己烷、二氯甲烷、甲醇混合溶剂为流动相，正相液相色谱模式分离、富集油中的有机酸，建立的方法既可以用于分离，也可以用于制备。正相色谱虽然多用来分离弱极性或非极性的烃类化合物，但条件适当，可用于分析分离苷类化合。

4．凝胶过滤色谱。凝胶色谱也叫凝胶渗透或分子筛过滤。固定相是具有一定大小孔径的多孔凝胶制成。各组分在柱内的保留时间和从柱中流出的次序决定于分子的大小，分子量大、体积大的，不能进入凝胶颗粒内部而被排阻在凝胶粒子外部，只能在颗粒间移动，较早地被溶剂冲出来，因此大分子首先从柱底流出，分子量小、体积小的化合物可自由渗入微孔扩散到凝胶颗粒内部，故通过色谱柱时阻力增大，流速变慢，最后从柱底流出，因此，各组分在凝胶柱色谱被洗脱出柱的先后顺序基本是按分子大小排列的，不受化合物极性大小的限制，故可用于强极性化合物的分离纯化。天然产物化合物分离中，用的较多的是Sephadex LH-20。在国外，很多学者采用凝胶进行分段，国内很多实验室Sephadex LH-20 用于除去色素和最后的细分。

二、高速逆流色谱

高速逆流色谱（High-speed counter current chromatography，HSCCC）是利用溶质在两相无不相容的溶剂系统中分配系数的不同，从而进行分离的色谱法。由于其无不可逆吸附，回收率两大特点，逆流色谱从逆流分配、液滴逆流色谱到现在的HSCCC历程十年，技术和设备日臻成熟，受到不同学者的关注，广泛用于中药及天然产物的研发。HSCCC在天然产物分离中成功应用在于两相溶剂系统的选择和优化。当前，HSCCC广泛的被用于分离生物碱类、黄酮类、蒽醌类等化合物。

三、膜分离技术

膜分离技术是现代分离技术领域先进的技术之一，使用膜技术(包括半透膜、超滤膜、微孔滤膜、反渗透膜等)可以在原生物体系环境下实现物质分离，可以高效浓缩富集产物，有效去除杂质。超滤法是上世纪六、七十年展起来的一种膜分离技术，是以超滤膜作为分离介质的一种膜分离技术，具有分离不同分子量分子的功能。超滤法的工作原理是含有两种或两种以上溶质的溶液，通过滤膜分离流动时，其中分子体积小的溶质，经滤膜流出，而分子体积较大的溶质，不能通过滤膜而被截留；含有一种溶质的溶液，通过滤膜可将溶质全部截留，经滤膜流出的是纯净的溶剂。超滤法的特点是有效膜面积大，分离效率高，滤速快，不易形成表面浓度极化现象，无相态变化，能耗小，可在常温下进行操作，对分离热敏性、保味性的药物更为适用。这种分离方法应用于中药有效成分的分离纯化中已显示出极大的优越性，以超滤为代表的膜分离技术曾被列为医药领域国家“八五”重点科技项目，目前，国家中医药管理局又将膜分离技术列为“十五”新药研究研发中的支持项目，相信此技术将有良好的应用前景。

四、小结与展望

天然产物开发及新药的发现经常要面对化学成分的分离问题，天然产物的化学成分极其复杂，要获得大量高纯度的单一有效成分，常要综合性地利用各种溶剂提取法及层析方法。所有的层析方法包括亲水作用色谱、反相色谱、正相色谱、凝胶色谱（Sephadex LH-20）、高速逆流色谱、膜分离，均具有选择性高、载量大、有机溶剂用量少等特点。利用这些层析纯化概念，希望能够更系统、快速、有效的提前、制备天然产物中亲水性、强极性化合物。

综上所述，纵然各种方法在天然产物开发中取得了很好的效果，但由于天然产物种类繁多，性质各异，必须针对各类甚至各个化合物的性质综合考虑提取、分离、纯化中的各个环节。针对不同的化合物性质制定特异性的分离方案，结合现代化的分析手段与药效学评价，阐明化合物结构与药效之间关系，才能更好的开发更多的具有价值的先导化合物。

参考文献

[1]Andrew J.Alpert，Hydrophilic-interaction chromatography for the separation of peptides，nucleic acids and other polar compounds[J]，Journal of chromatography A，499（1）：177～196.

[2]Min Liu，Emily X. et al.Stability-indicating hydrophilic interaction liquid chromatography method for highly polar and basic compounds[J].J of Chromatography A，1188(2008)，255～263.