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聚酰胺柱色谱法
阅读:573时间:2018-06-04 08:59:43

聚酰胺(Polyamide)是通过酰胺基聚合而成的一类高分子化合物, 层析分离中常用的聚酰胺是由己内酰胺聚合而成的尼龙6和由己二酸和己二胺聚合而成的尼龙66。聚酰胺分子中含有丰富的酰胺基团, 可与酚类、醌类、硝基化合物等形成氢键而被吸附, 与不能形成氢键的化合物分离。所以, 利用聚酰胺作为层析柱填料, 可使一定极性范围的某类物质得以分离精制。

作用机理

  层析机理
  对于黄酮类和多酚类化合物, 因为其富含酚羟基, 可通过分子中的酚羟基与聚酰胺分子中的酰胺基形成氢键缔合产生吸附。吸附的强度主要取决于这两种化合物中羟基的数目与位置、以及溶剂与化合物或溶剂与聚酰胺之间形成氢键的缔合能力大小。溶剂分子与聚酰胺或黄酮类化合物形成氢键缔合的能力越强, 则聚酰胺对这两种化合物的吸附作用将越弱。聚酰胺层析柱即是利用此性质对各种植物中黄酮、茶多酚等进行吸附、洗脱而分离的, 即所谓的“氢键吸附”学说。对聚酰胺层析的分离机理, 除了“氢键吸附”学说外还有“双重层析”理论。前者不能解释当以氯仿-甲醇为洗脱液时, 为何黄酮甙元比黄酮甙先洗脱下来。后者认为当用极性流动相(含水溶剂系统)洗脱时, 聚酰胺作为非极性固定相, 其层析行为类似反相分配层析, 当用有机溶剂洗脱时, 聚酰胺作为极性固定相, 其层析行为类似正相分配层析。但固定相(吸附剂)的极性是由其本身结构及性质决定的, 不应随洗脱液的改变而改变, 况且聚酰胺层析属于吸附层析, 不是分配层析。因此, “双重层析理论”也没有揭示出产生这两种相反现象的根本原因。
  洗脱机理
  聚酰胺分子中有极性酰胺基团和非极性的脂肪键。作为一个相对弱极性的化合物, 当移动相为极性强的溶剂(如水、乙醇、丙酮等)时, 聚酰胺作为非极性固定相, 其层析行为类似反相分配层析, 极性较大的吸附物易被洗脱。随着洗脱剂极性降低, 极性较小的化合物可相继被洗脱下来。

过程

  层析柱的制备
  若用含水溶剂系统层析,常以水装柱。在以非极性溶剂系统层析时,常以溶剂组份中极性低的组份装柱。若以氯仿装柱,因其比重较大,使聚酰胺粉浮在上面,加样时应将柱底端的氯仿层放出,并立即加样,加样后顶端以棉花塞紧,在层析关闭时,应将顶端的多余氯仿液放出,否则,聚酰胺会浮起而搅乱层析带。
  加样
  聚酰胺的样品容量较大,一般每100ml聚酰胺粉可上样1.5~2.5g,可根据具体情况适当增加或减少。若利用聚酰胺除去鞣质,样品上柱量可大大增加,通常观察鞣质在柱上形成的橙红色色带的移动,当样品加至该色带移至柱的近底端时,停止加样。样品常用洗脱剂溶解,浓度在20~30%。不溶样品可用甲醇、乙醇、丙酮、乙醚等易挥发溶剂溶解,拌入聚酰胺干粉中,拌匀后将溶剂减压蒸去,以洗脱剂浸泡装入柱中。
  洗脱
  聚酰胺层析的洗脱剂常采用水-乙醇(10%、30%、50%、70%、95%),氯仿-甲醇(19:1,10:1,5:1,2:1,1:1)依次洗脱。若仍有物质未洗脱下来,可采用3.5%氨水洗脱。洗脱剂的更换,一般根据流出液的颜色,当颜色变为很淡时更换下一种溶剂,并以适当体积分瓶收集,分瓶浓缩。各瓶浓缩液以聚酰胺薄膜层析检查其成分,成分相同者合并。再进入下一步纯化。

应用

  在黄酮类化合物提取分离中的应用
  从天然药物中分离黄酮类化合物的方法较多,较常用的是聚酰胺色谱。不同的黄酮类化合物在聚酰胺上的层析行为有一定的规律性,而影响聚酰胺吸附能力的因素很多,主要有:(1)与黄酮类化合物分子重形成氢键的基团庶母多少有关,能形成氢键的基团数目越多则吸附力越强;(2)与形成氢键基团的位置有关,如所处位置易于形成分子内氢键,则吸附能力减小。(3)分子内芳香化程度越高,共轭双键越多,则吸附力越强。(4)不同类型黄酮类化合物,被吸附强弱顺序为:黄酮醇>黄酮>二氢黄酮醇>异黄酮。(5)与溶剂介质有关。在水中形成氢键的能力强,吸附强,在有机溶剂中则较弱,在酸性溶剂中强,碱性溶剂中最弱,因此各种溶剂在聚酰胺柱上的洗脱能力由弱至强的顺序为:水<甲醇或乙醇(浓度由低到高)<丙酮<稀氢氧化钠水溶液或氨水<甲酰胺<二甲基甲酰胺<尿素水溶液。白云娥等曾用聚酰胺分离金莲花总黄酮的系列研究,比较3钟聚酰胺对金莲花总黄酮的吸附量与解吸附量。结果发现用60~80目聚酰胺对金莲花总黄酮的吸附与解吸附较好。
  曾里等利用聚酰胺对蒽醌通过氢键进行吸附的原理,以聚酰胺作为吸附分离树脂,首次考查了聚酰胺对虎杖蒽醌的吸附量、静态吸附动力学和等温吸附脱附性质,从吸脱附能力和快慢的比较证明聚酰胺作为蒽醌吸附荆比活性炭和硅胶优越。聚酰胺对蒽醌具有87.8%的吸附率,吸附速率控制步骤为液膜扩散控制,乙醇洗脱剂具有85%以上的洗脱率。从热力学研究蒽醌在聚酰胺上的吸附行为是一个以 单层吸附为主的多层吸附,并得出吸附原理:单层吸附包含了化学吸附和物理吸附,多层吸附主要是物理吸附。
  聚酰胺层析提取精制茶多酚和咖啡因
  茶多酚(TeaPolyphenols,TP)又名茶单宁,是一类以儿茶素为主体的多酚类化合物,在茶叶中含量一般为8~20。茶多酚具有许多生理活性和药理作用,如抗氧化、清除自由基、降血脂、降血压、抗辐射、抗癌防癌等。薛扬曾报道采用聚酰胺柱层析对两种茶叶样进行分离提纯,通过实验比较得出,茶多酚最佳提取分离方法是:茶叶用70%,乙醇70℃浸提,浸提液减压蒸馏回收乙醇;冷冻离心,离心后的上清液过聚酰胺层析柱,用氨水调pH为8.5的70%乙醇洗脱,洗脱液减压浓缩,低温冷冻干燥,得棕黄色固体,其茶多酚含量在98%以上。唐课文等用紫外可见分光光度法和HPLC研究了聚酰胺树脂对茶多酚和咖啡因的吸附性能,研究表明聚酰胺树脂对茶多酚的吸附能力远大于咖啡因的吸附能力,是因为茶多酚具有形成氢键的羟基,它能提供孤对电子,又能提供空轨道;咖啡因子只具有能形成氢键的氮和氧,其中的氮和氧由于空间障碍或共轭π键的影响使其提供孤对电子形成氢键能力不大,而且咖啡因分子中不含氢键的活泼氢。故造成聚酰胺树脂对咖啡因和茶多酚吸附能力的差异而得到分离。
  聚酰胺层析在废水处理中的应用
  酚是环境污染物,对人体、水源及农作物的危害很大,硝基苯酚的毒性最大,而且硝基苯酚化合物在国防、照相、药物及染料等工业中有着广泛的应用,同时对应用过程中排放的废水也随之增多,故广西玉林师范学院谢祖芳等人发现市售柱层析聚酰胺对工业废水中毒性物质多元硝基苯酚有很好的吸附作用,通过吸附实验,探讨了聚酰胺树脂对各硝基苯酚的吸附性能、条件及影响因素。实验结果显示,聚酰胺树脂对水溶液中硝基苯酚有很好的吸附性能,吸附能力大小排序为:苦味酸>2,4一二硝基苯酚>对硝基苯酚。各硝基苯酚的吸附平衡浓度与吸附量关系均符合吸附等温式。用氨水作洗脱剂,洗脱快速完全。
  聚酰胺作为贵金属的新富集剂
  聚酰胺是1928年由杜邦公司研制的广泛用于机械业的一种塑料纤维,又名尼龙或锦纶,价格低廉,已成功地用于金、银、铬、汞等元素的富集分离。刘红毅等人用聚酰胺树脂在静态和动态操作条件下,对微量钯的选择性吸附分离进行研究,结果表明,聚酰胺树脂在0.001~2.0mol/L的HCl介质中,对钯的吸附性能很好,同时结合原子吸收光度法对矿石中微量钯的富集分离和测定,结果得到较好的满意结果;且聚酰胺吸附微量金方法操作简便、吸附速度快、容易洗脱、吸附量大。也有报道聚酰胺树脂对钯的吸附作用的研究,提出一种富集回收钯的新方法。其实验结果表明,聚酰胺树脂对钯的吸附性能优良,吸附平衡浓度与吸附量关系符合Flundlich吸附等温式。pH为1~5时,吸附效果最好。用5%硫脲酸性溶液作洗脱剂,洗脱快速完全。通过红外光谱图分析,聚酰胺树脂对钯的吸附主要以物理吸附为主。

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