逆流色譜技術的發展!!!Countercurrent Chromatigraphy(ccc)

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逆流色譜技術的發展 !!!

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第 1章逆流色譜技術的發展概述::

1 1.1現代色譜技術的發展1 1.2液液色譜的起源                                                 2 1.3早期的逆流色譜裝置(儀器)                                                                     3 1.4高速逆流色譜的發展                                                                                                                         4 1.5高速逆流色譜的應用研究概況                                                                                                                         5 參考文獻7

第 2章逆流色譜的技術原理::

9 2.1流體靜力平衡體系(HSES)                                                                       9 2.1.1基本模型                                                                                                                          9 2.1.2以HSES為基礎的逆流色譜儀                                                                                                                          10 2.2流體動力平衡體系(HDES)                                                                   14 2.2 .1基本模 型                                                                                                                        14 2.2.2以HDES為基礎的逆流色譜儀                                                               17 2.3 小結22                                                                                                         參考文獻23

第 3章高速逆流色譜的技術原理::

24 3.1引言24 3.2單向性流體動力平衡逆流色譜原理25 3.3高速逆流色譜儀設計26 3.4 Ⅳ型同步行星式運動加速度分析30 3.5溶劑系統中兩相在轉動管柱裡的流體動力學分佈33 3.5.1運動螺旋管裡的流體動力學特徵33 3.5.2相分佈圖的研究34 3.5.3影響相分佈的各個物理參量36 參考文獻40

第 4章 正交軸逆流色譜儀::

41 4.1儀器的設計原理41 4.2正交軸儀器的同步行星式運動加速度分析44 4.2.1作用於支持件中心平面上的加速度45 4.2.2作用於支持件上任一點的加速度47 4.3正交軸型儀器同軸螺旋管內相分佈特性49 4.4正交軸逆流色譜儀的操作條件優化54 4.5正交軸型CPC的應用舉例55 4.6小結58 參考文獻58

第 5章 高速逆流色譜的特殊技術::

59 5.1雙向逆流色譜                                                                                                59 5.1.1概述59 5.1.2雙向逆流色譜的原理和機制59 5.1.3雙向逆流色譜的應用61 5.2泡沫逆流色譜法及其應用63 5.3用在J型CPC上的螺線型固體圓盤柱組件系統64 5.4 pH?區帶精製逆流色譜67 5.4.1 pH?區帶精製逆流色譜的分離原理67 5.4.2 pH?區帶精製逆流色譜的分類68 5.4.3 pH?區帶精製逆流色譜分離的準備及操作69 5.4.4 pH?區帶精製逆流色譜的優點和局限性71 5.4 .5典型pH?區帶精製逆流色譜的應用72 5.4.6親和分離pH?區帶精製逆流色譜的應用76 參考文獻79

第 6 章 高速逆流色譜的工作方法 ::

81 6.1 HSCCC的溶劑系統選擇81 6.1 .1 HSCCC的溶劑系統的要求82 6.1.2影響HSCCC分離的因素83 6.1.3選擇HSCCC的溶劑系統的步驟83 6.1.4 HSCCC的溶劑系統的選擇方法83 6.1.5一種實用的溶劑系統選擇思路86 6.2高速逆流色譜的工作步驟87 6.2.1溶劑系統的準備87 6.2.2柱系統的準備與運行87 6.2.3樣品溶液的製備和進樣87 6.2.4 HSCCC分離和檢測88 6.2.5清洗分離柱90 6.2.6注意事項90 參考文獻91

第 7章  HSCCC在天然植物有效成分分離中的應用 ::

93 7.1生物鹼類化合物的分離94 7.1.1概述94 7.1.2辣椒生物鹼95 7.1.3蓮子心生物鹼96 7.1.4吳茱萸生物鹼99 7.1.5雷公藤生物鹼101 7.1.6黃連生物鹼102 7.1.7黃花烏頭生物鹼105 7.1.8夏天無生物鹼107 7.1.9駱駝蓬生物鹼109 7.1. 10防己生物鹼111 7.1. 11苦參生物鹼111 7.1. 12小結1 14 7.2黃酮類化合物的分離1 15 7.2.1概述1 15 7.2.2橘皮黃酮1 16 7.2.3牡丹花黃酮1 18 7.2.4葛根黃酮1 20 7.2.5淫羊藿黃酮1 22 7.2.6厚果雞血藤異黃酮1 23 7.2.7大豆異黃酮1 25 7.2.8藤黃雙黃酮1 27 7.2. 9黃芩黃酮1 28 7.2. 10小結130 7.3植物多酚化合物的分離131 7.3.1概述131 7.3.2丁香多酚132 7.3.3金銀花多酚133 7.3.4石榴多酚137 7.3.5菝葜多酚138 7.3.6紫錐菊多酚140 7.3.7茶葉多酚143 7.3.8花青素145 7.3.9小結147 7.4木脂素類化合物的分離150 7.4.1概述150 7.4.2厚朴木脂素151 7.4.3芝麻木脂素152 7.4.4五味子木脂素154 7.4.5丹參木脂素158 7.4.6牛蒡子木脂素158 7.4.7連翹木脂素160 7.4.8肉蓯蓉木脂素162 7.4.9小結165 7.5香豆素類化合物的分離166 7.5.1概述166 7.5.2補骨脂香豆素167 7.5.3蛇床子香豆素169 7.5.4羌活香豆素170 7.5.5秦皮香豆素172 7.5.6白芷香豆素173 7.5.7盤龍參香豆素177 7.5.8小結179 7.6醌類化合物的分離180 7.6.1概述180 7.6.2紫草醌類化合物181 7.6. 3大黃蒽醌化合物182 7.6.4虎杖醌類化合物186 7.6.5丹參醌類化合物186 7.6.6蘆薈蒽醌化合物190 7.6.7何首烏蒽醌化合物192 7.6.8小結194 7.7萜類化合物的分離194 7.7.1概述194 7.7.2柿葉萜類化合物195 7.7.3雷公藤萜類化合物196 7.7.4甘草萜類化合物198 7.7.5穿心蓮萜類化合物199 7.7.6甜瓜萜類化合物201 7.7.7番茄萜類化合物201 7.7.8銀杏葉萜類化合物204 7.7.9冬凌草萜類化合物204 7.7. 10蘋果皮萜類化合物206 7.7. 11赤芍萜類化合物206 7.7. 12梔子苷萜類化合物207 7.7. 13小結2 10 7.8皂苷類化合物的分離2 10 7.8.1概述2 10 7.8.2苦瓜皂苷2 11 7.8.3三七皂苷2 12 7.8.4人參皂苷2 14 7.8.5小結2 16 7.9其他類化合物的分離2 17 7.9.1當歸內酯2 18 7.9.2太子參環肽2 18 7.9.3香附酮2 20 7.9.4葡萄籽脂肪酸222 參考文獻2 25

第 8章 HSCCC在抗生素分離中的應用::

2 28 8.1概述2 28 8.2高速逆流色譜分離抗生素的實例230 8.2.1鏈孢毒素230 8.2.2環孢菌素231 8.2.3紅黴素232 8.2.4螺旋黴素234 8.2. 5抗真菌抗生素236 8.3小結239 參考文獻239

第 9章HSCCC在海洋生物活性成分分離中的應用 ::                                         241 9.1概述241 9.2 HSCCC分離海洋生物活性成分的應用實例244 9.2.1葉綠素244 9.2.2蝦青素244 9.2.3葉黃素246 9.2.4斑蝥黃質248 9.2.5角鯊烯250 9.2.6苔蘚蟲素251 9.2.7聚醚類毒素252 9.3小結253 參考文獻254

第 10章  逆流色譜在生物大分子分離中的應用::

255 10.1概述255 10.2雙水相聚合物體系的構成與選擇257 10.3製備分離應用舉例258 10.3.1羊肚菌糖蛋白的分離258 10.3.2枸杞糖肽的分離260 10.3. 3嘌呤核苷酸磷酸化酶的分離260 10.3.4卵白蛋白的分離261 10.3.5質粒DNA的分離264 10.4小結265 參考文獻266

第 11章 HSCCC在無機離子分離中的應用::

267 11.1概述267 11.2 DHDECMP逆流色譜體系267 11.3 DCPDTPI的逆流色譜體系268 11.4 TOPO逆流色譜體系269 11.5 EHPA逆流色譜體系270 11.6 DEHPA逆流色譜體系271 11.7 B2EHP逆流色譜體系272 11.8 DMDBDDEMA逆流色譜體系272 11.9 Tetraoctylethylenediamine逆流色譜體系273 參考文獻273

第 12章 HSCCC在生物醫藥產業中的應用及發展趨勢::

275 12.1 HSCCC 在天然藥用成分及標準樣品製備中的應用 275 12.2 HSCCC 在新藥先導化合物的發現和篩選中的應用 279 12.3 高速逆流色譜指紋圖譜 281 12.4 逆流色譜的發展趨勢 284 12.4.1 逆流色譜藥物的工業化放大 284 12.4.2 HSCCC 的微型化及同多種分析技術的聯用 284 12.4.3 HSCCC 在生物大分子分離中的應用 285 12.4. 4 逆流色譜技術應用領域的拓展 286 12.5 結束語 286 參考文獻 287 附錄 HSCCC 分離天然植物活性成分常用溶劑體系一覽表 288

流色譜技術Countercurrent Chromatigraphy(ccc)!!!

逆流色譜技術

逆流色譜技術 Countercurrent Chromatigraphy(ccc) 是當今國際分離技術的一個新穎的分支。它的突出特點是用很長的軟管(如聚四氟乙烯管)繞製成的色譜柱內不加入任何固態支撐體或填料。使用時有使用人根據被分離混合物的理化特性 . 選擇某一種有機 / 水兩相溶劑體系或雙水相溶劑體系,此體係可以是二元的或多元的。用此體系的上層或下層作為色譜過程的固定相,首先將其註滿管柱內,然後讓此管柱作特定的旋轉運動,用由此形成的離心力場來支撐住柱內的液態相。這時,若用溶劑體系中的另一層作為流動相,帶著混合樣品由泵的壓力推入分離管柱,樣品就會穿過兩個液相對流的整個管柱空間,各個組分也就會按其在兩相中的分配係數 ( 即某一化組分在流動相中的溶解度同它在固定相中的溶液解度的比值 ) 分離開來。 一、逆流色譜技術的特點 1 .逆流色譜不用固態支撐體,完全排除了支撐體對樣品組分的吸附、玷染、變性、失活等不良影響。所以,能避免不可逆吸附所造成的溶質色譜峰拖尾現象能實現很高的回收率。例如,對於黃酮等易被填料吸附的物質的分離與製備就具有明顯的優勢。 2 .逆流色譜的分配分離是在旋轉運動中完成的,兩相溶劑都被劇烈振動的離心力場依其界面特徵見成極微小的顆粒,樣品各組分會在兩相微粒的極大表面上分配,並且能在顆粒振盪與對流的環境中有效地傳遞。所以,它就像是把通常的溶劑萃取過程成千上萬次地、高效地、自動連續地予以完成。 3 .沒有填料在柱內的佔空體積,逆流色譜的分離柱又容易做得容積大些,柱內空間全部是有效空面。所以,它的樣品負載能力很強,製備量很大,而且重視性很好。 4 .逆流色譜不用填料,分離過程不是淋洗或洗脫過程,而是對流穿透過程。所以,能節省昂貴的材料消耗和溶劑消耗,運行使用的後續投入較低。 逆流色譜的分離效率比不上氣相色譜和高效液相色譜等技術,不適宜用它去完成組成複雜的混合物的全譜分離分析。而它對於樣品預處理條件的放鬆,以及它的回收率高,製備量大的優點,作為特定部位和特定組分的分離純化與製備則是十分可取的。 二、逆流色譜技術的發展概況 逆流色譜的基本模型早在 20 世紀 60 年代就由 Dr 。 Yoichiro Ito 創立,經過數 10 年在 美國國家健康研究院剛( NIH )的實驗室研究,特別是在近 20 年,高速逆流色譜技術( High-Speed ​​ CCC,HSCCC )的出現,使它進入了在世界範圍內推廣應用的階段。每年一度的美國匹茲堡國際分析化學與應用光譜學學術會議上,都設有 CCC 的專題組: “Journal of Liquid Chromatography” 等重要學術刊物曾多次出版這一技術的論文專輯。近 10 年間, HSCCC 在生物化學、醫藥學、農業、環境、材料、化工、海洋生物以及無機離子等眾多領域的成功應用,使之成為一種引入註目的技術手段。 1996 年,在美國由 John Wiley&Sons , Inc 出版了《 High-Speed ​​ Countercurrent Chro-matography 》一書,筆者應邀撰寫了該書的 HSCCC onMedicinal Herbs 一章,此書被選編為著名的分析化學叢書第 132 卷,作為一項新技術向世界傳播。 2000 年 9 月,逆流色譜技術國際委員會在英國 Brunel 大學召開了此技術的第一屆國際學術會議 CCC-2000 ,筆者參加了會議的組織領導工作並作了天然產物分離純化方面的特邀報告。受該國際委員長會的委託,我們將於 2002 年 4 月在北京召開此項新技術的第二屆國際學術會議, CCC-2002 將突出天然產物研究與開發的主題。 1978 年,當時任我國衛生部藥品生物製品檢定所所長的周海韻教授,從世界衛生組織的資料中獲知 Dr 。 Ito 正在美國 NIH 研究開發實現逆流色譜的設備,並已用於抗生素異構體的分離。周先生建議筆者研製此種設備以配合我國的抗生素質檢工作。 1980 年,我們研製出了我國第一台逆流色譜儀,並由檢定所抗生素室用於抗生素成分的分離與分析檢定。在蔡定國教授等植物藥學專家的幫助與合作下,完成了首打批生物學鹼、黃酮等類中藥成分的分離應用研究,其結果引起了國內外的關注。這些工作,確立了我國在 CCC 技術及其應用研究方面的國際領先地位。 1987 年,筆者應美國 NIH 邀請,赴美同 Dr 。 Ito 合作從事 CCC 技術及相關生物工程技術的研究,共同推進了 HSCCC 技術的發展並獲得美國發明專利。在美期間,筆者還同蔡定國教授、中國醫學院藥物所方起程教授、華西醫科大學藥學院消悼英教授、消蓉教授等密切合作,發表了一批用 HSCCC 分離製備天然藥物活性成分的論文,為形成我國 CCC 技術在這一應用研究領域的國際領先優勢和技術特色打下了基礎。近 10 年來,我國關於 CCC 技術的研究開發工作始終同天然產物的研究開發工作密切地結合著。 三、逆流色譜技術為中藥 現代化服務的設想 我們經過 20 餘年的科研實踐,已經建立了具有自主知識產權的快速分析型 HSCCC 、半製備型 HSCCC 、 PH 區帶製備型 HSCCC 和大分子蛋白質分離用的 CCC 等系化的技術成果。應用這些技術成果,我們開發出了數 10 種常用中草藥和茶葉等農產品中數百種單體成分的分離純化與製備的工藝技術。這些成分包括黃酮類、生物鹼類、蒽醌類、皂苷類、大環內酯類、多酚類、兒茶素類、多醣類、糖蛋白類等不同類別的物質。例如對於銀杏黃酮苷元、異鼠李素、山奈酚、茶葉中兒茶素 ECCE 、 EC 、 GCG 、紅豆杉中紫杉醇及其類似物、白藜蘆醇和白藜蘆醇甙、番茄紅素等等,都已建立了製備純度達到 98% 以上的工藝技術。 不論是從中醫藥的理論基礎和思維體系,還是從中藥的功能主治和臨床效果來看,中藥都不會像西藥那樣採用單純的成分入藥,我們利用先進的技術,製備藥物中活性部位和活性成分的主要目的是一種技術表達,絕不是企圖違背中藥的根本法則。恰恰相反,我們希望利用這一手段,從標準物質、檢定方法、活性研究、功效闡述、生產和產品的質量控制等方面,去演繹中醫藥的精髓,豐富國際交流和促進理解的技術語言,推動傳統中藥的科學化和現代化。 我國正在中藥行業推廣 CO2 超臨界萃取、大孔樹脂層析和膜分離等技術。逆流色譜技術同前三者比較,其製備規格較小,但是選擇性和分離、分辨能力較強。因此,逆流色譜可以作為前三者的後續步驟,用以完成進一步的分離純化。美國 NIH 曾經支持過這樣一個技術方法學的研究課題,即是針對象紫杉醇等價值較高的物質的分離製備,採用 CO2 超臨界萃取做前期提取,高速逆流色譜做分離純化,高效液相色譜做最終的分離分析與鑑定。以這樣的技術架構,來表達一種天然純淨的、高回收率低消耗的、高效率的技術製程。


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