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中草药是我国传统的医药瑰宝,利用中草药防病治病在我国有着悠久的历史,其中以药用植物使用最广。天然活性成分的药理功能倍受重视,但在其他方面的应用研究较少。许多天然化合物的结构中常含有多种活性基团,能与溶质发生多种作用,作用位点丰富,是不可多得的色谱固定相的天然配体,充分开发利用天然配体将有助于满足工业色谱分离材料的需要,由于天然无毒性,还具有抗菌功能,所制备的固定相期望用于高附加值绿色化学产品的分离和纯化。因地取材选用便宜易得的天然药用成分作为色谱固定相的配体,无须经历复杂的合成,对深层次利用我国中草药资源有着较重要的研究意义和应用价值。
本学位论文首次以药用成分槲皮素作配体,通过简便的途径将其键合到硅胶表面,成功地制备了一种新型多作用位点的天然配体槲皮素键合硅胶高效液相色谱固定相(QUSP),采用固体核磁、红外光谱、热重分析、元素分析和化学分析表征了固定相表面配体的结构,选用多种结构特征的溶质为探针,在系统地评价新固定相基本色谱性能的基础上,侧重研究新固定相对不同极性的酸碱性可电离化合物的分离选择性,探讨该固定相的色谱分离机理,并用于中草药复杂提取液的实际样品分离,为将来的工业色谱新用途提供理论依据和实验范例。本论文的主要研究内容如下:
1.通过对色谱固定相基质、配体、制备、表征、色谱性能、分离分析及应用各个角度进行分析,较全面地综述了近年来国内外新型高效液相色谱键合硅胶固定相的研究进展,同时展望了中草药药用成分键合固定相配体在色谱分离中的应用前景,并以此作为本论文选题和研究工作的依据。
2.以γ-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷(KH-560)为偶联剂,采用固液相表面连续反应法,首次制备了天然药用槲皮素键合硅胶固定相,该固定相为棕黄色固体,采用固体核磁、红外光谱、热重分析、元素分析和化学分析法表征了固定相表面配体的结构。结果表明,槲皮素配体被成功地键合到硅胶表面上,根据碳含量计算出配体的键合量QUSP为0.139mmolg-1,且该固定相有良好化学和热稳定性。采用该方法制备的不同批次产品具有相近的键合量,重现性较好。
3.QUSP被恒压填入不锈钢柱(4.6i.d.×150mm)中,通过联苯测得其理论塔板数为16627块/米。采用权威的Kimata提出的反相色谱性能综合评价方法,对新固定相的基本色谱性能进行了评价,包括它的疏水性能、氢键能力、立体选择性和离子交换能力等。结果表明,新固定相具有良好的反相色谱性能,同时氢键和立体选择性作用较强。以中性、酸性和碱性:跨香化合物为探针,商品化反相填料ODS为对照,较系统地考察了新固定相QUSP对不同类型的极性化合物的分离能力和机理。结果表明,QUSP是一种疏水性较ODS柱弱的反相色谱固定相,能为溶质提供氢键、偶极.偶极和π-π兀作用等多种位点,可有效地抑制硅醇基效应,适合分离各种碱性化合物,同时又克服了单一疏水性作用的不足,通过多种作用提高分离选择性,使其在极性化合物的快速分离中占优势。
4.为进一步评价新固定相(QUSP)对极性化合物,尤其是含氮的碱性溶质的分离能力,本实验首先以吡啶、3-甲基吡啶、甲萘胺、对甲基苯胺、联苯胺五种常见碱性的化合物为溶质,考察固定相的亲硅醇基效应,结果未发现不理想的“U”形曲线,表明多位点的槲皮素配体能抑制硅醇基的影响,适用于分离碱性化合物。选用嘌呤类、嘧啶类、吡啶类、苯胺类化合物,分别考察它们在槲皮素键合硅胶固定相上的色谱行为,探讨了该固定相对碱性化合物的分离机理。结果发现,在相同条件下,单一疏水性的ODS对极性的碱性化合物选择性有限。采用甲醇或乙腈.水简单流动相等度洗脱方式,无需采用缓冲液精确控制pH值,QUSP就能分别实现对上述几类碱性化合物的快速基线分离。明显地,多作用力增强分离上述碱性化合物的能力。
5.除碱性化合物分离外,更广泛的易电离极性化合物的分离也被研究,如苯甲酸类、苯酚类、水溶性维生素和黄酮类化合物。考察QUSP对上述几类化合物色谱行为的影响,探讨其色谱保留机理。结果表明,仅采用简单甲醇或乙腈.水流动相等度洗脱方式,无需缓冲液抑制电离,QUSP也有基线分离上述几类极性化合物的能力,且分析时间较短。而ODS尽管采用梯度洗脱和条件优化,也只能部分分离上述极性化合物。溶质的保留顺序在两柱上有明显的差异,表明新的保留机理的存在,这与QUSP多种协同作用有关。QUSP可用简单的流动相和等度洗脱方式快速分离极性化合物,有着良好的应用前景。
6.为考察新制备的QUSP固定相对复杂样品的分离能力,本论文选用常见的铁观音茶叶、金银花和虎杖药用植物提取液做实际分离样品,采用液相色谱-质谱电喷雾离子化联用技术实现对上述样品的分离,同时对相关色谱峰进行了初步的质谱定性分析。结果表明,仅采用简单甲醇或乙腈.水流动相等度洗脱方式,并在未经前处理的情况下,QUSP对上述植物复杂的提取液有较好的分离能力,高效分离为质谱快速高灵敏检测创造了条件。明显地,这与多作用位点有关。