使用循环制备液相色谱分离制备天然产物案例
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摘要:制备色谱技术是用于分离提取天然产物有效成分的一种重要技术。
现简要综述了各类制备色谱技术的原理,介绍了各类制备色谱技术在天然产物提取分离中的应用情况。
关键词:制备色谱技术;应用;天然产物;原理0 引言制备色谱技术发展至今已有100多年历史,其目的在于分离制备一种或者多种纯组分。
从最早的常压柱色谱技术、薄层色谱技术,到后来发展起来的加压液相色谱技术、高速逆流色谱技术、模拟流动床色谱技术等,制备色谱技术已经成为现代科学研究和生产实践中分离多组分化合物的一个重要技术手段,尤其在自然界中天然产物活性成分的提取和纯化中起着重要作用。
本文主要介绍几种重要的制备色谱技术的原理及其在天然产物分离纯化中的应用情况。
1 制备色谱技术的原理1.1 薄层色谱薄层色谱技术属于液相色谱技术的范畴,经典的制备型薄层色谱设备简单,投资较少,但处理量较小,通常用来分离毫克级的样品,且被分离的化合物需要从薄层板上刮下,并将其从吸附剂中提取出来。
薄层色谱中常用的是硅胶吸附色谱,其次是氧化铝吸附薄层色谱。
1.2 常压柱色谱常压柱色谱应用较为广泛,技术也相对成熟,主要包括吸附柱色谱、分配柱色谱、离子交换色谱、凝胶色谱、亲和色谱、干柱色谱等。
其中,吸附柱色谱中的硅胶吸附柱色谱是目前应用最为广泛的一种常压柱色谱。
吸附柱色谱的技术原理是不同化合物由于分子结构不同,与吸附剂表面作用力的大小也不同,同一种冲洗溶剂对不同分子结构的化合物溶解度不同,致使冲洗溶剂在冲洗时,不同化合物组分在色谱柱中的流动速度不同,从而将复杂混合物分离。
1.3 加压制备色谱加压制备色谱技术是一种使用较为广泛的色谱分离纯化技术,它是将分离填料填装在色谱柱内,用液体流动相进行洗脱,利用药物中不同活性成分与填料相互作用力的差异来分离混合物。
一般将压力0.2 MPa 左右的称为快速色谱;压力低于0.5 MPa的称为低压制备色谱;压力在0.5~2 MPa的称为中压制备色谱;压力大于2 MPa的称为高压制备色谱,也叫高效液相色谱。
高效液相色谱法在天然产物提取分离中的应用研究随着天然产物在医药、食品、化妆品等各个领域的应用越来越广泛,对天然产物的提取和分离也越来越迫切。
高效液相色谱法(High Performance Liquid Chromatography,HPLC)作为一种快速、准确、高效的分离技术,近年来在天然产物分离提取领域得到了广泛应用。
本文将对HPLC技术的原理、操作步骤以及其在天然产物提取分离中的应用研究进行探讨。
一、高效液相色谱法原理HPLC是一种以溶液为介质、使用高压泵进行快速流动、利用固定相与移动相之间的化学或物理作用进行分离的色谱方法。
其原理与传统色谱法相似,但不同之处在于固定相选择、分离介质的流速和搅拌度非常关键,进而影响色谱柱对样品的分离效率与分辨率。
HPLC技术可根据信号检测方法的不同分为UV检测法、荧光检测法等,其中UV检测法是常用的检测方法。
在此法中,通过紫外光源辐射对试液进行检测,通过检测溶液中化合物的特征吸收峰来判定化合物的种类及含量。
二、高效液相色谱法操作步骤HPLC技术操作步骤一般包括样品预处理、条件调节、标定、分离、检测和数据处理等步骤。
1. 样品预处理样品预处理是HPLC分离前的重要环节,其目的是提高样品的纯度和色谱波峰的分离度,可采用各种物理化学方法进行。
例如,采样前可使用溶剂将其中的杂质去除;通过添加酸碱类试剂、调节温度等方法可改变样本中各化合物分子的物化性质,达到分离效果的提高。
2. 条件调节在进行分析之前,还需要对流动相、校正剂、色谱柱、检测设备等多种因素进行调节和测试。
常见的化学修饰和条件调控措施包括改变柱温、pH值、离子强度等,以及添加荧光试剂、流动相等。
3. 标定标定是检查色谱柱分离能力,确定峰含量、组成、痕量等的重要环节。
标定时可采用标准品或内标法,并以其中一种标准品为参照物,用三峰偏差法或其他定量方法进行分析,得到结果。
4. 分离分离是HPLC分析最最主要的部分,其分离精度和效率的高低直接决定了分析结果的好坏。
高效液相色谱在天然产物分析中的应用高效液相色谱(High Performance Liquid Chromatography,HPLC)是一种常见的分析技术,广泛应用于天然产物的分析领域。
天然产物是指从植物、动物或微生物中提取的具有生物活性的化合物,如药物、食品添加剂、香料等。
天然产物的分析对于研究其成分、活性和安全性至关重要。
本文将介绍HPLC在天然产物分析中的应用,并探讨其在分析过程中的优势和挑战。
HPLC是一种基于分离原理的分析方法,通过将混合物中的化合物分离开来,再通过检测器进行定量分析。
在天然产物分析中,HPLC可以用于分离和定量目标化合物,同时也可以鉴定未知化合物。
HPLC的分离能力强,分析速度快,对于复杂的天然产物样品具有很高的适用性。
在HPLC分析中,样品的制备是至关重要的。
天然产物样品通常复杂多样,含有多种化合物。
因此,需要对样品进行预处理,如提取、浓缩和净化,以获得纯净的目标化合物。
此外,还需要选择合适的色谱柱和移动相,以实现化合物的分离。
色谱柱的选择应根据目标化合物的性质和分离要求进行,常用的有反相色谱柱、离子交换色谱柱和手性色谱柱等。
移动相的选择则需要考虑化合物的亲水性、亲油性和极性等因素。
HPLC分析中的检测器也是关键的一步。
常用的检测器有紫外-可见光谱检测器、荧光检测器和质谱检测器等。
紫外-可见光谱检测器广泛应用于天然产物分析中,可以通过测量样品在紫外或可见光区域的吸光度来定量目标化合物。
荧光检测器则对具有荧光性质的化合物具有很高的灵敏度和选择性。
质谱检测器则可以提供化合物的分子结构信息,对于未知化合物的鉴定具有重要意义。
HPLC在天然产物分析中的应用非常广泛。
一方面,HPLC可以用于分析天然产物中的活性成分。
许多药物和食品添加剂都是从天然产物中提取的,因此需要对其进行分析和质量控制。
HPLC可以通过分离和定量目标化合物,确保产品的质量和安全性。
另一方面,HPLC还可以用于研究天然产物的代谢和转化过程。
液相色谱方法开发案例
《液相色谱方法开发案例》
液相色谱方法是一种用于分离、鉴定和定量化化合物的强大工具。
在许多不同的领域,包括制药、食品安全和环境监测等领域,液相色谱方法都被广泛应用。
在这篇文章中,我们将介绍一种液相色谱方法开发的案例,展示了这种方法在实际应用中的重要性和有效性。
在这个案例中,一个制药公司正在开发一种新的药物,需要一个用于分离和鉴定化合物的高效液相色谱方法。
开始时,研究人员使用了传统的柱层析方法,但发现分离效果不佳,并且耗时耗力。
于是,研究人员决定尝试使用液相色谱方法进行开发。
他们首先选择了适当的色谱柱、移动相和检测器,并进行了一系列的试验。
经过不断的优化,他们最终建立了一种高效的液相色谱方法,能够快速、准确地分离目标化合物。
该方法的开发成功为该公司节约了大量的时间和资源。
与传统的柱层析方法相比,液相色谱方法可以更快速地完成分离过程,并且具有更高的分辨率和灵敏度。
这使得制药公司能够更快地推进新药物的研发进程,并且更准确地监测药物的质量。
在这个案例中,液相色谱方法的成功应用证明了它在药物研发领域的重要性。
不仅如此,液相色谱方法的开发也为其他领域提供了宝贵的经验和启示。
通过不断地优化和改进,液相色谱方法可以为各种行业提供高效、准确的分析手段,促进科学研究和工业发展的进步。
高效液相色谱分离技术在天然产物提取中的应用研究随着现代科学技术的发展,天然产物在药物、化妆品、食品等行业中被广泛应用。
然而有效地提取这些复杂的化合物始终是一个值得研究的课题。
在提取过程中,液相色谱分离技术展现了其独特的优势,特别是高效液相色谱(HPLC)技术在天然产物提取方面被广大研究学者所接受。
一、 HPLC技术的概述HPLC是一种分离试验技术,该技术可以优化样品单分离过程。
HPLC 通常采用一定的固定相(如高效色谱柱)和液相(如甲醇、乙醇)组成偏极性液相,在高压下推动样品分离,以实现各种样品组分的高效和高质量分离。
二、 HPLC技术在天然产物提取中的应用天然产物提取是一项复杂的任务,因为复杂化合物和杂质混杂在一起。
传统的提取方法包括超声波提取、微波提取、水蒸气蒸馏等,这些方法仅能取得不同程度的成功而已。
在HPLC技术的应用中,优点在于它能够利用不同的介质帮助提取有价值的物质,同时也可以通过选择适当的溶剂和分离条件,精确地分离目标化合物和杂质。
此外,HPLC 也可以在纯度、鉴定和研究的所有阶段上获得稳定的研究结果。
三、 HPLC技术在国内外的应用案例1. 食品中色素的分离提取广泛应用食品色素中的配方和水溶性天然色素提取而成的HPLC 分析法,以期做到色素的精确检测。
研究表明,使用HPLC 进行食品中色素的提取与检测是非常可靠的。
2. 中药提取在中药提取的应用方面,HPLC技术对于多种有效成分的分离和检测非常有用。
同时,HPLC 可以精确地检测中药配方中各种药物成分,使医生可以根据病人需要调整药物方案,达到优化治疗的目的。
四、 HPLC技术存在的问题及解决方法在天然产物提取中,HPLC技术也存在着一些问题。
其中最主要的问题是由于采用了较多新的固定相,问题越来越复杂化,时间、硬件、软件等因素导致检测结果不稳定,解决这一问题的主要方法是探索新的技术,以实现结果更加稳定和精确。
五、结论HPLC技术对于天然产物的提取和分离具有重要意义,它是一种可以优异地提取和分离复杂化合物的技术。
精品整理
连续色谱分离用于木糖醇生产
水解法生产木糖(醇)的生产原料大都是玉米芯、蔗渣,近年有研究采用麦草的;而日本有采用木糖醇生产菌通过酶反应或发酵法生产木糖醇。
两种生产方法都有大量生产的例子,而国内由于玉米芯、蔗渣等来源多,都是采用水解法生产。
由于水解过程产生比较多的杂糖,再中和后又产生过多的盐分,在产品的提取过程除杂步骤比较多,包括过滤杂质、离子交换脱盐、脱酸、脱色,色谱分离木糖——其他杂糖,而木糖醇生产中在氢化后又必须采用色谱纯化,将糖醇分离开来,得到精纯木糖醇产品。
阴阳离子交换脱盐、脱酸技术都已比较成熟,而且固定床交换过程的效果也比较理想。
色谱分离木糖——杂糖、木糖醇——木糖的过程中,都是采用钙型树脂对各组分的吸附能力不同而达到分离的目的。
在固定床技术上,由于产品同杂质在钙型树脂上的拖尾峰较长,在产品纯度与收率的矛盾上无法同时得到解决。
通常的做法是保证收率,而使的色谱分离后的产品纯度只能在90%以下,虽然通过浓缩结晶还是能得到纯度较高的产品,但大量的杂质残留在母液中,母液回收及纯化又给我们带来了难题。
连续色谱分离技术则完全解决了该方面的难题,在完全分离杂质(分离后的纯度可达到97%)的同时,又保证了工艺过程的收率(95%以上)得到提高。
同时用水量降低(料液:水=1:1.2),得到的产品浓度较高,后续的浓缩工序成本也相应下降。
应用高效液相色谱法在天然产物分离检测中的研究近年来,随着人们对天然产物的研究和利用不断深入,高效液相色谱法(High Performance Liquid Chromatography, HPLC)作为一种先进的分离检测技术,得到了广泛的应用。
通过HPLC技术的使用,研究人员可以方便、快速地分离和检测天然产物中的化学成分,从而进一步研究其药理活性和治疗潜力。
本文将探讨应用HPLC技术在天然产物分离检测中的研究进展。
HPLC技术的高效性是其在天然产物研究中得以广泛应用的关键。
相对于传统的柱层析技术,HPLC技术拥有更高的分离效率和灵敏度。
其高压流动相的使用可以迅速分离复杂的混合物,通过改变流动相的组成和流速,进一步优化分离效果。
此外,HPLC技术还可以与各种检测器相结合,如紫外-可见光谱检测器、质谱检测器等,以提高识别和定量的准确性。
这些特性使得HPLC技术在天然产物研究中具有得天独厚的优势。
天然产物的研究具有极高的挑战性,其中之一是复杂的样品。
天然产物通常含有众多的成分,包括多种次生代谢产物和生物碱等。
这些成分的性质相似,分子量较大,在传统的分离方法下很难有效分离。
HPLC技术通过优化分离条件,如选用不同的固定液相材料、调节流动相pH值和添加背景电解质等,能够有效解决这一问题。
同时,对于复杂样品,HPLC技术还可以结合质谱检测器,通过检测样品分子的质量和分子离子片段,快速鉴定和定量各个成分。
除了复杂样品,天然产物在提取、纯化和分析过程中也经常受到诸多干扰因素影响。
对于提取物,HPLC技术可以灵活选择适当的溶剂系统,根据溶解度特点,在提取过程中提高目标物的转移率和纯度。
在纯化过程中,HPLC技术通过优化柱层析条件,实现单一成分的高纯度分离。
同时,通过合理选择检测器,如紫外-可见光谱检测器,可以检测到目标物在特定波长下的吸光度,从而计算出其纯度。
这些干扰因素的解决,为天然产物的分离和检测提供了有力的支持。
使用循环制备液相色谱分离制备天然产物案例目录1. 普通制备型HPLC与JAI循环制备HPLC的区别 22. 循环制备HPLC的分析案例 31)低聚糖KFA溶液 3 2)低聚糖A 4 3)Ecdysteroid系试样 5 4)冬虫夏草 6 5)一般天然物(生理活性物质)7 6)Saponin 皂角苷(药用人参提取物)8 7)西伯利亚产药用人参(Araliaceae果)1 10 8)西伯利亚产药用人参(Araliaceae果)2 11 9)Ethaboxam 12 10)Taxol 13 11)淫羊藿14 12)Tagatose(塔格糖),Galactose(半乳糖)的低聚物151.普通制备型HPLC与JAI循环制备HPLC的区别表1. 普通制备型HPLC与JAI循环制备HPLC的比较项目普通制备HPLC JAI循环制备HPLC循环次数以梯度法提高分离效果为主,但仅可循环一次采用循环法提高分离效果,循环次数不限溶剂消耗量 100~300 mL/min 3~5 mL/min色谱柱寿命 2-3年H柱6-10年理论塔板数一般为7000 一般为15000检测器使用情况单独使用UV或RI检测器同时使用UV或RI检测器检测器的检测范围只在制备时可以检测制备和分析时均可使用重复进样和自动循环可装配自动进样器两者均可装配1)使用JAI独创的循环技术,通过将目标化合物在同一色谱柱内反复循环,直至使其完全分离和制备,相当于将试样注入更长色谱柱内的分离效果。
其他公司的仪器由于在循环中检测池破损(JAI采用独特的检测池配置,不会因为压力变化而导致检测池破损)、试样扩散过大而不能实现循环功能。
JAI的HPLC可进行数十次循环,甚至可通过卓越的循环功能而实现结构异构体的分离。
2)采用300mg进样量重复进样,不会影响分析精度;在具备自动进样装置条件下,每天可收集多达20g的纯化样品。
3)普通制备HPLC使用的分析柱一般2年左右就需要更换新柱。
JAI的色谱柱使用聚合物系列填充物,因其吸附力弱,注入的试样不会在柱内残留,使用寿命比其他产品高出2倍以上,使用寿命超过六年,一般可使用六年到十年。
(汉城大学生物工学科:10年;延世大学:14年;DongSung化学:11年目前仍在使用中)4)所配备的UV及RI检测器的动态范围很宽,分别配备分析柱和制备柱可以实现本系统分析、制备兼用。
5)JAI循环制备HPLC使用的GPC色谱柱理论塔板数很高,比普通的制备HPLC 分离性能好,溶剂使用量明显减少,仅为其他制备LC的十分之一,可以节省巨额的溶剂花费。
6)装备重复进样和自动循环等功能,设定好制备条件后可自动进样、循环分离,可以实现无人操作下的昼夜连续运转。
7)普通的制备色谱不具备循环功能不能实现难分离的糖类的制备,而JAI循环制备HPLC可以实现。
这是因为糖类只有用RI检测器才能检出,其他公司的制备HPLC只有采用梯度法进行分离提纯,但梯度条件下RI检测器无法使用。
循环制备HPLC分析案例1)低聚糖KFA溶液★分析时间:2000年11月22日★试样:KFA溶液★制备目的:KFA溶液中的化合物分离/制备★分析设备:循环制备HPLC(型号:LC-9101)★分析条件:色谱柱-JAIGEL W-252柱(20Ф×500mm)泵流速-3.5mL/min溶剂-纯水(色谱级)试样注入量:200mg/3mL检测器:RI检测器★ 结果:注入上述试样3mL连续4次循环分析后,得到Fig.1的图谱。
得到了A、B、C、D、E五个制备物馏分,制备物馏分E与标准试样的保留时间以及NMR波谱一致,确认为同一化合物(图)Fig.1 低聚糖(KFA溶液)的循环制备色谱2)低聚糖A★分析时间:2001年12月12日★试样:低聚糖A★制备目的:低聚糖的完全分离/制备★分析设备:循环制备HPLC(型号:LC-9101)★分析条件:色谱柱-JAIGEL W-252柱(20Ф×500mm)泵流速-3.5mL/min溶剂-纯水(色谱级)试样注入量:200mg/3mL检测器:RI检测器★结果:注入上述试样3mL连续4次循环分析后,得到Fig.2的图谱。
通过循环对低聚糖进行了完全的分离和制备。
Fig.2 低聚糖循环制备色谱3)Ecdysteroid系试样★分析时间:2001年6月7日★试样:Ecdysteroids★制备目的:Ecdysteroids的分离/制备★分析设备:循环制备HPLC(型号:LC-9201)★分析条件:色谱柱-JAIGEL W-252×W-253柱(20Ф×500mm)泵流速-3.5mL/min溶剂-MeOH+MeCN:6+4(色谱级)试样注入量:40mg/3mL检测器:UV检测器★结果:循环分析18次得到X、Y两个馏分,做到分离/制备(Fig.3)。
Fig.3 Ecdysteroid的循环制备色谱图4)冬虫夏草★分析时间:2001年4月6日★试样:冬虫夏草(黄金虫)提取物★分析目的:分离/制备★分析设备:循环制备HPLC(型号:LC-9201)★分析条件:色谱柱-JAIGEL 1H×2H柱(20Ф×500mm)泵流速-3.5mL/min溶剂-CHCl3 100%(色谱级)试样注入量:800mg/3mL检测器:UV检测器★结果:仅循环一次,就得到A、B两个分离/制备馏分。
将标准试样和制备物A、B馏分分别再注入后,确认为标准化合物。
Fig.4 冬虫夏草(黄金虫)提取物的循环制备色谱5)一般天然物(生理活性物质)★分析时间:1999年10月13日★试样:生理活性物质★制备目的:生理活性物质的完全分离和精制★分析设备:循环制备HPLC(型号:LC-9101)★分析条件:色谱柱-JAIGEL GS-320柱(20Ф×500mm)泵流速-5.0mL/min溶剂-MeOH:MeCN=1:1(色谱级)试样注入量:52.75mg/3mL检测器:UV检测器(254nm)、RI检测器★结果:将上述试样105.5mg在6mL流动相溶剂中溶解并用0.45µL过滤器过滤后,注入3mL。
经过3次循环得到4个峰值分离(Fig.5)。
这些峰值与各自的纯品保留时间完全一致。
Fig.5 生理活性物质的循环制备色谱图6)Saponin 皂角苷(药用人参提取物)★分析时间:2001年2月5日★试样:药用人参提取物(用0.45µL过滤器过滤)★制备目的:通过对Saponin 皂角苷的完全分离进行提纯/制备★分析设备:循环制备HPLC(型号:LC-9101)★分析条件:制备柱-JAIGEL GS-310柱×2(20Ф×500mm)分析柱-NH2(4.6Ф×200mm)泵流速-5.0mL/min溶剂-MeOH:MeCN=1:1(色谱级)检测器:UV检测器(203nm)★结果:Fig.6表示该试样NH2柱的HPLC色谱。
将上述试样104mg在6mL流动相溶剂中溶解后,连接两根JAIGEL柱,注入3mL试样溶液。
Fig.7表示紫外检测器的循环制备色谱。
为了将试样中拟分离的成分进行有效制备,先实施分区间制备,然后把区间C的部分循环两次,就得到完全提纯和制备。
此外,相对于HPLC色谱(Fig.6),循环制备色谱(Fig.7)的分离效果更佳。
Fig.6 药用人参提取物NH2柱的HPLC的色谱图Fig.7 药用人参提取物(1)的循环制备色谱图参考资料:人参的基本结构★分析时间:2001年4月3日★试样:西伯利亚产药用人参(1)(Araliaceae果)的提取物★制备目的:通过完全分离进行提纯/制备★分析设备:循环制备HPLC(型号:LC-9101)★分析条件:制备柱-JAIGEL GS-310柱×2(20Ф×500mm)泵流速-3.5mL/min溶剂-MeOH 100%(色谱级)试样注入量:300mg/3mL检测器:UV检测器(200nm)、RI检测器★结果:将上述试样300mg在3mL流动相溶剂中溶解后,用0.45µL过滤器过滤,注入3mL试样。
实施分区间制备,通过2次循环将目标峰值完全进行了提纯/制备(Fig.8用RI检测器的检测结果)。
Fig.8西伯利亚产药用人参(1)(Araliaceae果)提取物的循环制备色谱★分析时间:2002年3月20日★试样:西伯利亚产药用人参(2)(Araliaceae果)的提取物★制备目的:通过完全分离进行提纯/制备★分析设备:循环制备HPLC(型号:LC-9201)★分析条件:制备柱-JAIGEL ODS柱×2(20Ф×500mm)泵流速-5mL/min溶剂-H2O:MeOH :MeCN=80:6:14(色谱级)试样注入量:未知检测器:UV检测器(210nm)、RI检测器★结果:将上述试样在3mL流动相溶剂中溶解后,用0.45µL过滤器过滤,注入3mL试样。
第一步,将纯度约8%的西伯利亚产药用人参的AcanthosideD制备,第二步,将制备的馏分再注入,得到纯度93%的AcanthosideD提纯和制备(Fig.9)Fig.9 西伯利亚产药用人参(2)(Araliaceae果)提取物的循环制备色谱图9)Ethaboxam★分析时间:2001年9月7日★试样: Ethaboxam★制备目的:为确认杀菌效果,提纯/制备★分析设备:分析制备HPLC(型号:LC-9101)★分析条件:制备柱-JAIGEL W-252柱×2(20Ф×500mm)泵流速-3.5mL/min溶剂-纯水:乙腈=7:3(色谱级)试样注入:900mg/3mL检测器:UV检测器(310nm)★结果:将上述试样900mg在3mL流动相溶剂中溶解后,用0.45µL过滤器过滤,注入3mL试样。
经过3次循环完成对目的化合物的提纯和制备(Fig.10)。
使用制备后的试样应用到2次临床试验。
Fig.10 Ethaboxam的提纯★分析时间:1996年12月18日★试样:松木提取物★制备目的:Taxol的提纯/制备★分析设备:循环制备HPLC(型号:LC-9101)★分析条件:制备柱-JAIGEL GS-320柱(20Ф×500mm)泵流速-4mL/min溶剂-MeOH检测器:UV检测器(229nm)★结果:将上述试样80mg在3mL流动相溶剂中溶解后,用0.45µL过滤器过滤,注入3mL试样,得到Fig.11第一步的色谱。
将Fig.11第一步的Taxol部分区间制备后,再次注入装备JAIGELODS柱的LC-9101型循环制备液相色谱,在第二次循环制备Taxol(Fig.11 第二步)。