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中药是我国的国粹,主要由植物药(根、茎、叶、果)、动物药(内脏、皮、骨、器官等)和矿物药组成。因植物药占中药的大多数,所以中药也常称中草药。中草药中的有效化学成分作为防病治病的基础,有着多种药理功能,目前也得到了广泛的重视和开发,但是以中药的有效成分作为色谱固定相的配体,开发其色谱功能,这方面的研究不多。基于中药为天然的产物,其有效成分含天然的结构,存在多种活性基团和作用位点,能与许多物质发生相互作用,作用力丰富,且原料易得,成本低廉,甚至有抗菌抗病毒等功能,故作为固定相的配体,不仅具有多作用位点的功能,还有助于延长柱子寿命的功能。除分离分析功能外,有望开发工业色谱分离材料,用于中草药活性成分的选择性富集与分离,减轻常规溶剂提取法对环境的污染。所以,天然产物有效成分作为色谱固定相的配体有着广泛的开发前景和应用价值,对更深层次地开发我国宝贵的中草药资源有着重要的意义。
本学位论文采用中药有效成分靛红作为配体,成功地制备了一种新型的色谱固定相--靛红键合硅胶固定相(ISSP),表征和评价了固定相的结构及其色谱性能,探讨其色谱分离机理,并将其应用于中草药等复杂成分的分离分析中。论文工作主要涉及新固定相的的制备及其色谱功能的研究,主要研究内容如下:
1.从色谱固定相的基质、配体、制备、色谱分离机理及其应用出发,系统地综述了近年来国内外高效液相色谱键合硅胶固定相的研究进展,展望了中草药活性成分作为色谱固定相的配体在分离科学中的应用前景,并以此作为本论文选题的依据。
2.采用固液相表面连续反应法,以硅胶为基质,γ-[(2,3)-环氧丙氧]丙基三甲氧基硅烷(KH-560)为偶联剂,靛红作为配体,三乙胺和高氯酸作为催化剂,在温和的条件下,首次制备了靛红键合硅胶固定相(ISSP)。该固定相为棕红色固体,采用红外光谱法、热重分析法和元素分析法对其结构进行表征。结果表明,靛红被成功地键合到硅胶表面上,并测得每克硅胶的键合量为0.294mmol,且该固定相具有良好的热稳定性。
3.以联苯为溶质探针,在甲醇-水为流动相(50:50,v/v,0.8 mLmin-1,29℃)的条件下,测得ISSP的理论塔板数为18680块/米,且在有机溶剂和酸性流动相的长时间冲洗下,其保留时间和柱效变化很小,说明ISSP色谱柱键合层较稳定。采用目前较为通用的Kimata提出的有关反相键合固定相的评价方法,较系统地评价ISSP的基本色谱性能,包括疏水能力、氢键能力、立体选择能力和离子交换能力等。结果表明,所制备的新固定相具有良好的疏水性反相色谱特性,拥有较强的氢键能力、较高的立体选择性和适中的离子交换能力。再以稠环芳烃和中性、酸性、碱性的混合物为溶质探针,探讨新固定相对不同类型化合物的色谱分离机理和特点。结果表明,ISSP除疏水性外,还能与溶质间能发生氢键作用、π-π或n-π电荷转移作用以及偶极-偶极作用,多种作用力的共同作用使得ISSP能够克服ODS单一疏水作用机理的不足。实验还以吡啶、苯胺、邻甲苯胺三种碱性小分子为溶质,考察固定相的亲硅醇基效应,结果表明,新固定相的配体和键合臂有利于抑制亲硅醇基效应。
4.用ISSP分离部分含氮碱基和水溶性维生素,研究了溶质在新固定相上的色谱行为及各种因素对色谱分离的影响,并优化色谱条件,为进一步的应用奠定基础。结果表明,上述溶质在ISSP上的分离效果明显优于ODS,这是因为ISSP与溶质之间存在氢键作用、π-π电荷转移作用、偶极-偶极作用和静电作用等,对极性溶质有较好的分离选择性;另外,由于其疏水性弱于ODS,故对脂溶性成分保留适度,有利于快速分离和提高柱效,一定程度上说,其等度洗脱有望部分代替ODS梯度洗脱模式,对复杂体系的分离具有较好的应用前景。
5.黄酮类化合物是一类具有广泛药用价值的中草药有效成分。在上述色谱性能的评价基础上,将ISSP用于分离6种常见的黄酮类化合物,从固定相及溶质结构的角度,考察新固定相色谱保留机理和对黄酮类化合物的分离能力,同时,也将ISSP应用于中草药葛根和中成药金胆片提取液等的分离分析,初步考察其对复杂样品的色谱分离能力。结果表明,ISSP对中草药中的黄酮类等含有多种取代基的极性化合物表现出较高的分离选择性和较快的分离速度,这归因于固定相的弱疏水性和多作用位点共同作用的结果,说明ISSP在复杂样品,特别是中草药的快速分离分析上,有良好的发展前景。