高速逆流色譜(High-speed Countercurrent Chromatography,簡稱HSCCC)是由美國國家 醫學院Yiochiro Ito博士于1982年首先開始的。到目前為止,此項技術已用于生物化學、 生物工程、醫學、藥學、天然產物化學、有機合成、化工、環境、農業、 食品、材料等 領域。開展此項技術研究的科學家遍及美國、日本、中國、俄羅斯、法國、英國、瑞士等地。
高速逆流色譜具有兩大突出優點:
1.聚四氟乙烯管中的固定相不需要載體,因而消除了氣 液色譜中由于使用載體而帶來的吸附現象,特別適用于分離極性物質和具有生物活性的物質
2.由于其與一般色譜的分離方式不同,使其特別適用于制備性分離。最近的研究結果表明: 一臺普通的高速逆流色譜儀一次進樣可達幾十毫升,一次可分離近10g的樣品。因此,在80年代 后期被廣泛地應用于植物化學成分的分離制備研究,本文就其在這方面的成果作一綜述。
1 生物堿 生物堿是植物中一類重要的化學成分,在植物中分布非常廣泛,至少有50多科120屬以上的 植物中已證明有生物堿存在,已知的生物堿種類也至少在2000種以上。到目前為止,用高速逆 流色譜研究天然產物化學成分也以生物堿的研究報道得最多。 正丁醇—丙酮—水(8∶1∶10)曾用于從委內瑞拉的箭毒中分離馬枯素和Panarine,樣品進樣達 700mg;正丁醇—氯化鈉(0.1mol/L)(1∶1)的兩相溶劑體系用于從Strychnos usambarensis (馬錢科)的樹干和樹皮中分離10-羥基-Nb-甲基-柯楠醇;用正己烷—乙酸乙脂—甲醇—水 (3∶7∶5∶5)在70min內以1800r/min的轉速從粉防已干根的提取物中分離了粉防己堿、 去甲粉防己堿和輪環藤酚堿;從小蔓長春花植物的葉子中用正己烷—乙醇—水(6∶5∶5) 體系分離長春胺和長春辛;分別用正己烷—乙酸乙脂—乙醇—水(6∶3∶2∶5)和 正己烷—乙酸乙酯—甲醇—水(1∶1∶1∶1)從紅豆杉的粗提物中分離純化了紫杉醇、 cephalomannine、巴卡亭Ⅲ;以石油醚(bp.40~65℃)—乙酸乙脂—甲醇—水 (50∶70∶80∶65)為兩相體系從紫杉醇的混合物中分離得到了純的紫杉醇和cephalomannine。 有學者對粉防己的粗提物也進行了分離;從苦參總堿中分離了苦參堿和氧化苦參堿,從洋 金花總堿中分離了莨菪堿、東莨菪堿及待定成分;從峨眉千里光粗堿中分離了金緣千里光堿 、闊葉千里光堿和新闊葉千里光堿;從三尖杉總堿中分離異三尖杉酯堿、高三尖杉酯堿和三 尖杉酯堿。 氯仿—甲醇—水(5∶4∶3)體系曾用于感染了枝頂孢屬內部寄生菌的睡眠草,分離得到了麥 角生物堿。Ito于1994年用新型的pH區帶提取CCC技術從Crinum moores的抽取物中進樣3g得 到了3個純的生物堿,此技術是HSCCC的一個較大的突破,它使植物的分離提取每次很方便地 就達到了克量級。
2 黃酮類似物 黃酮類似物是一類比較重要的植物化學成分,它包括黃酮、異黃酮、二氫黃酮、花色苷元 、兒茶精和屬于黃酮異構體的橙酮,以及由它們所衍生的各式各樣的衍生物。 用氯仿—甲醇—水(4∶3∶2)體系曾從芫花總黃酮中一次進樣100mg分離得到了3`-羥基芫花素、 洋芹素、木犀草素;從山楂葉粗提物中分離金絲桃苷、槲皮素、蘆丁、牡荊素、異牡荊素; 以氯仿—甲醇—水(33∶40∶27)體系,700r/min轉速,在70min內從黃酮混合物中分離出橙 皮素,四羥基黃酮和槲皮黃酮,并有效地利用了梯度洗脫技術;Vanhaelen等將HSCCC與 HPLC相結合從500mg的Ginkgo biloba(銀杏屬)的葉子萃取物中一次分離出了7個黃酮苷, 其以水為固定相,開始以乙酸乙酯為流動相,然后在流動相中逐漸添加異丁醇,到分離結 束時乙酸乙酯與異丁醇之比為(6∶4);Oka等以氯仿—甲醇—水(4∶3∶2)的體系在3500r/min 下在8min內從See buckthourn的果實萃取物中分離得到了5個主成分,其分離速度完全可與 HPLC相比較;還有學者也從大黃羥基蒽醌總苷元中分離了大黃酸、蘆薈大黃素、大黃素、 大黃素甲醚、大黃酚等;用正己烷—乙酸乙酯—甲醇—水(9∶1∶5∶5)在1800r/min轉速下 在70min內從掌葉大黃的根莖中分離出大黃素甲醚、蘆薈大黃酸、大黃酸、大黃酚和大黃素; 將Epilobium parviflorum(柳葉菜屬)的甲醇萃取物進樣2g分離得到了槲皮 苷、楊梅苷、異楊梅苷和沒食子酸,兩相系統為氯仿—甲醇—水(7∶13∶8)。 Chen1992年利用氯仿—甲醇—水(4∶3∶2)的兩相系統對5個黃酮類化合物進行了分離并進行了 定量分析;Kapadia 1994年利用正己烷—乙酸乙酯—甲醇—水(1∶4∶2.5∶2.5)從 Garcinia Kola(藤黃屬)種子中也分離出了多個雙黃酮。
3 萜類 萜類是具有(C5H8)n通式的天然化合物,以及含氧及飽和程度不等的衍生物。Wallach曾提出異戊 二烯法則,根據分子中可分異戊二烯的多少分別稱為單萜、倍半萜、二萜、三萜等,植物中 存在的橡膠、某些色素、揮發油、樹脂、苦味素等類型成分,大多屬于萜類或含有萜類成分 。 有人從青蒿中純化出了Artemisinin,實驗以異辛烷—乙酸乙酯(7∶3)為固定相,甲醇—水(6∶ 4)作為流動相;以異辛烷—甲醇—水(10∶7∶3)為固定相和流動相從青蒿中分離了epideoxyarteannu in;利用四氯化碳—甲醇—水(5∶4∶1)的溶劑系統以800r/min的轉速,將Cochlospermum tinctorium (卷胚屬)的根的甲醇萃取物500mg溶解在10ml的1∶1的兩相溶劑系統中一次進樣得到純的 cochloxan-thin和dihydrocochloxanthin;以氯仿—甲醇—水(9∶12∶8)從龍膽的根的甲 醇萃取物中分離得到了1個裂環烯醚萜苷,從Halenia campanulata中分離得到了2個裂環烯 醚萜苷類;以氯仿—甲醇—水(7∶13∶8)從Abrus fruticulosus的葉中分離出了4個甜味三 萜苷;從非洲植物Sesamum alatum中分離出了18,19-secoursane clisaccharide,兩相系統 為氯仿—甲醇—戊醇-2—水(5∶6∶1∶4);用氯仿—甲醇—異丁醇—水(7∶6∶3∶1)的系統 從積雪草的抽提物中分離了2個結構非常相似的皂角苷,1個是積雪草苷、1個是 madecassoside,它們僅在同一支鏈上前者是H,后者是OH。
4 木脂素 木脂素是一類由被子植物和裸子植物中分離出的植物成分,隱花植物中很少存在,它一般 在木部和樹脂中存在得比較廣泛,所以稱為木脂素類。Marrston等1988年以1g的進樣較大范圍地分 離制備了肉桂酸、阿魏酸和咖啡酸,采用的溶劑系統為正己烷—乙酸乙酯—甲醇—水(3∶7∶ 5∶5),轉速700r/min。 以正己烷—甲醇—水(6∶5∶5)的兩相系統以1500r/min的轉速在80min內曾從江花五味子果實的核 的乙醇萃取物中分離了2個結構十分相似的木脂素的成分—schisanhend和它的乙酸化物;以氯仿 —甲醇—水的溶劑系統從西伯利亞人參的根中分離得到了純的eleutheroside。 Nitao等于1991年主張用正己烷—乙腈—乙酸乙酯—水(8∶7∶5∶1)的兩相系統從Magnolia virginia n中進行neelignans的最初純化,它比傳統的柱色譜更快、更有效、更經濟。
5 香豆素類 香豆素及其衍生物廣泛分布于植物界。曾用氯仿—甲醇—水(13∶23∶16)的兩相系統一次進 樣440mg來自于Lomatium dissectum的樣品得到了3個香豆素的苷和1個黃酮苷;用氯仿—甲醇—水 (13∶7∶8)的兩相體系分離并分析了香豆素混合物中甲醚散形酮、7-甲氧(基)香豆素、7-羥基-6- 甲氧基香豆素和7-羥基香豆素;俞維樂等1995年從Artemisia dalailamae kraschen中以氯仿—甲 醇—水(2∶1∶1)分離出了純的7-羥基-6-甲氧基香豆素以及isofraxdin和taxaxeryl-acetate, 達到了很好的分離效果。
6 其它 除了上述主要的五大類外,HSCCC在其它植物成分的分離中也有應用,如有學者以氯仿—甲 醇—乙酸—水(5∶3∶1∶3)的兩相系統,以800r/min的轉速從90mg的商品毛地黃皂苷中分離出了幾 個強心苷的化合物;用HSCCC分離鞣酸;用正己烷—乙腈—叔丁基甲基醚(10∶10∶1)從香芹菜中 分離falcarind和falcarindiel;還從香芹菜中分離得到了2個C20化合物。
7 結語 綜上所述,HSCCC在天然產物中的分離制備是很成功的。既可分離又可定量,進樣量可從毫 克級到克級,進樣體積可從幾毫升到幾十毫升;不但適用于非極性化合物,而且適用于極性 化合物的分離;它可用于天然產物粗提物的去除雜質,也可用于最后產物的精制,甚至直接 從粗提物一步純化到達純品;當加快儀器轉速如1800r/min,其分離速度可與HPLC媲美,用于天然 產物化學成分的分離始于1985年,到1988年、1989年達到一個高潮,發表了大量的文章,目前處 于平穩發展階段。1994年HSCCC創始人Ito又發展了pH-zone-refining CCC,使HSCCC的進樣量又 大大地前進了一步,能方便地分離克量級的樣品,使其更加有利于天然植物的分離制備。因此, 我們可以說,HSCCC已為天然植物的分離制備開辟了一個十分廣闊的新天地。