吳希，鄧勤，徐志勇，岑舉人，徐靜

(海南大學(xué)材料與化工學(xué)院，海口 570228)

制備型高效液相色譜在天然產(chǎn)物分離中的應(yīng)用*

吳希，鄧勤，徐志勇，岑舉人，徐靜

(海南大學(xué)材料與化工學(xué)院，?？?570228)

制備型高效液相色譜法在天然產(chǎn)物的分離純化中得到廣泛應(yīng)用。從制備型高效液相色譜法的技術(shù)分類(lèi)及其在天然產(chǎn)物研究中的實(shí)際應(yīng)用方面對(duì)目前國(guó)內(nèi)外制備型高效液相色譜技術(shù)研究現(xiàn)狀進(jìn)行了綜述，對(duì)其發(fā)展動(dòng)態(tài)進(jìn)行了展望。

制備型高效液相色譜；天然產(chǎn)物；分離純化

從植物、動(dòng)物、微生物等天然材料中發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)新穎且具有藥理活性的天然產(chǎn)物并進(jìn)一步開(kāi)發(fā)成新藥，是人類(lèi)預(yù)防和治療疾病的重要渠道，也是國(guó)際天然產(chǎn)物領(lǐng)域關(guān)注的研究方向［1］。采用高效、高分辨、多功能的分離技術(shù)是開(kāi)展天然產(chǎn)物研究的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一［2］。近十幾年來(lái)，制備型高效液相色譜(preparative high performance liquid hromatography，Prep-HPLC)是天然產(chǎn)物化學(xué)研究中應(yīng)用最普遍、最有效和相關(guān)技術(shù)發(fā)展最快的分離純化方法［3］。它是通過(guò)高負(fù)載、高分離度的制備柱來(lái)實(shí)現(xiàn)高純度分離的色譜分離方法［4］，其特點(diǎn)在于：(1)采用高柱效色譜柱，分離效率高；(2)應(yīng)用范圍廣，對(duì)極性和非極性、離子型和非離子型、小分子和大分子、熱穩(wěn)定性和熱不穩(wěn)定性化合物均具有較好的分離效果，在藥物研究領(lǐng)域具有不可替代的地位；(3)處理量大，能夠滿(mǎn)足不同的分離需求；(4)根據(jù)分離化合物的性質(zhì)可配備不同類(lèi)型的檢測(cè)器，如紫外檢測(cè)器(UV)、蒸發(fā)光散射檢測(cè)器(ELSD)、二極管陣列檢測(cè)器(DAD)；(5)具有重現(xiàn)性好、毒性小、經(jīng)濟(jì)環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)［5–7］。筆者對(duì)近年來(lái)Prep-HPLC方法在各類(lèi)天然產(chǎn)物分離純化中的應(yīng)用進(jìn)行綜述，為該方法的進(jìn)一步推廣應(yīng)用提供參考。

1 制備型高效液相色譜技術(shù)的分類(lèi)

制備型HPLC 是在分析型HPLC 的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種高效分離純化技術(shù)。按照制備規(guī)模分有3種類(lèi)型：(1)半制備色譜，其柱內(nèi)徑為5～20 mm，長(zhǎng)度為15～50 mm，一般用10 μm或20～30 μm粒度的填料，通常在不超載的條件下操作，可以說(shuō)是一種放大的分析分離。(2)克級(jí)制備色譜，當(dāng)分離的樣品量較大時(shí)，使用50 mm左右內(nèi)徑、20～70 cm長(zhǎng)度的色譜柱，填料粒度40～60 μm，可裝200～500 g固定相，在超載條件下操作。(3)工業(yè)用制備色譜，色譜柱尺寸及填料粒徑更大［8］。表1列出了制備性高效液相色譜柱的級(jí)別和處理量。

表1 制備性高效液相色譜柱的級(jí)別和處理量

在天然產(chǎn)物分離純化中，如果所得的純化合物只是為了結(jié)構(gòu)解析，使用半制備色譜即可很容易獲得毫克級(jí)的單組分；如果所得的純化合物是為了進(jìn)行藥理活性實(shí)驗(yàn)或進(jìn)一步進(jìn)行結(jié)構(gòu)改造，則需要用到克級(jí)制備色譜。

2 制備型高效液相色譜的應(yīng)用

2.1 生物堿類(lèi)化合物

生物堿是生物體內(nèi)一類(lèi)除蛋白質(zhì)、肽類(lèi)、氨基酸及維生素B以外的含氮有機(jī)化合物，它們結(jié)構(gòu)復(fù)雜且大多具有生理活性，如抗腫瘤活性［9–10］。在生物堿分離制備中,反相制備是制備型高效液相色譜應(yīng)用最普遍的方法。根據(jù)樣品的不同其流動(dòng)相有很大差異。目前紫杉醇的制備是高效液相中比較成熟的應(yīng)用［11］，專(zhuān)用制備柱以D956樹(shù)脂為填料(250 mm×200 mm)，丙酮–水(40∶60～58∶42)為流動(dòng)相，純度可達(dá)到99%，回收率在80%以上。朱云霞［12］等利用Agilent 1100系列半制備型高效液相色譜對(duì)三尖杉總堿進(jìn)行分離制備，色譜條件為Kromasil KR100–5 C18(10 mm×250 mm，5μm)，流動(dòng)相為0.02 mol／L乙酸銨溶液–甲醇(65∶35)，用氨水調(diào)節(jié)pH為8.5左右，流速為5.0 mL／min，檢測(cè)波長(zhǎng)為284 nm，柱溫為35℃，進(jìn)樣量為600 μL，可得到4種含量較高的三尖杉生物堿。王倩等［13］采用半制備高效液相色譜法對(duì)紅毛七中的化學(xué)成分進(jìn)行研究，對(duì)紅毛七浸膏的6個(gè)洗脫部分進(jìn)行制備，色譜條件為YMC–Actus Triart C18半制備色譜柱(20 mm×250 mm，5 μm)，當(dāng)流動(dòng)相為甲醇–水(80∶20)、流速為8 mL／min時(shí)得到臭豆堿；當(dāng)流動(dòng)相為甲醇–水(50∶50)、流速為6 mL／min時(shí)得到穿葉贗靛堿。魏鼎華等［14］利用Waters系列高效液相從鐵棒錘中得到3個(gè)二萜生物堿，色譜條件為YMC–Pack R＆D ODS–A半制備色譜柱(20 mm×250 mm，5 μm)，流動(dòng)相為甲醇–水(70∶30)。陳艷等［15］采用Waters 600型半制備型高效液相色譜儀Kromasil–C18(250 mm×10 mm，5 μm)，從小花清風(fēng)藤莖葉的石油醚萃取部位分離純化得到2種生物堿N-formyl-annonain(Z)和N-formyl-O-methylisopiline。尹元元等［16］利用日本Shimadzu LC–6A高效液相色譜儀，采用YMC C18色譜柱(20 mm×250 mm，5 μm)，從吳茱萸得到11種生物堿類(lèi)化合物，其中1-甲基-2-正十一烷基-4(1H)-喹諾酮、二氫吳茱萸卡品堿等具有抑制斑馬魚(yú)血管生物活性。制備型高效液相色譜法在生物堿純化中的應(yīng)用見(jiàn)表2。

表2 制備型高效液相色譜法在生物堿純化中的應(yīng)用

2.2 黃酮類(lèi)化合物

黃酮類(lèi)化合物是由兩個(gè)苯環(huán)通過(guò)三碳鏈相互連接而成的，具有C6–C3–C615個(gè)碳原子基本骨架的一類(lèi)物質(zhì)，其廣泛分布于各種藥用植物中。目前已知的具有生物活性的黃酮類(lèi)化合物有很多，其活性主要包括抗心血管疾病、抗腫瘤、抗氧化、抗病毒等［17］。萬(wàn)近福等［18］利用MCl gel柱層析，得到羅布麻花的總黃酮提取物，結(jié)合Varian Prostar制備型高效液相色譜進(jìn)行純化，色譜條件為反相C18柱(Merck，250 mm×25 mm，12 μm)，流動(dòng)相為0.1%甲酸的乙腈和水梯度洗脫，其中乙腈在180 min內(nèi)從5%增加到50%。通過(guò)優(yōu)化流速、樣品進(jìn)樣量、洗脫梯度的變化，一次可從羅布麻花中制備分離得到9個(gè)黃酮類(lèi)化合物，純度均超過(guò)90%。此研究將高效液相色譜、紫外和蒸發(fā)光散色檢測(cè)器聯(lián)用分析羅布麻花總黃酮提取物的主要化學(xué)成分。該分離技術(shù)給天然產(chǎn)物黃酮類(lèi)的分離、純化提供了一種直接有效的方法。朱玲玲［19］利用高效液相色譜儀Shimadzu LC–20AT建立了對(duì)白鵑梅乙酸乙酯相快速分離純化的方法，色譜條件為流動(dòng)相甲醇–水(45∶55)，流速為1.0 mL／min，進(jìn)樣量為40 μL，檢測(cè)波長(zhǎng)為267 nm，柱溫為40℃，得到黃酮類(lèi)化合物蘆丁18 mg。易美玲［20］利用Agilent 1100型液相半制備色譜儀結(jié)合大孔吸附樹(shù)脂、聚酰胺柱、正相硅膠柱、Sephadex LH–20柱色譜從翠云草75%乙醇提取物中得到9種黃酮類(lèi)化合物，其中4’-甲氧基穗花杉雙黃酮為首次從翠云草中分離得到。龔俊強(qiáng)等［21］采用硅膠、Sephadex LH–20柱色譜及半制備型高效液相色譜法，對(duì)黃杞葉中的黃酮類(lèi)成分進(jìn)行分離純化，得到6種黃酮類(lèi)化合物，其中(2R，3R)5，7，4’-三羥基二氫黃酮-3-氧-α-L-鼠李糖(3→1)-β-D-葡萄糖苷為首次從該植物中得到，為新化合物。應(yīng)瑞峰等［22］對(duì)錢(qián)柳葉中化學(xué)成分進(jìn)行研究，利用Waters-1525高效液相色譜儀從青錢(qián)柳葉中得到3個(gè)黃酮類(lèi)化合物，其中絲桃甙和山柰酚-3-O-β-D-葡萄糖甙是首次從青錢(qián)柳葉中提取得到。青錢(qián)柳黃酮是青錢(qián)柳主要有效成分之一，但目前關(guān)于青錢(qián)柳黃酮單體的制備報(bào)道較少。制備型高效液相色譜法在黃酮類(lèi)純化中的應(yīng)用見(jiàn)表3。

表3 制備型高效液相色譜法在黃酮類(lèi)純化中的應(yīng)用

2.3 萜類(lèi)化合物

萜類(lèi)化合物是由異戊二烯或異戊烷以各種方式連接而成的天然化合物，具有祛痰、止咳、鎮(zhèn)痛等生理活性［23–24］。此類(lèi)化合物的制備通常采用以C18為填料的反相色譜柱、甲醇–水溶液為流動(dòng)相，調(diào)節(jié)洗脫強(qiáng)度時(shí)加入異丙醇、正己烷溶液，流速控制在3～10 mL／min。朱玲娟等［25］利用Shimadzu LC–6A高效液相色譜和Phenomenex Gemini C18反相色譜柱(250 mm×10 mm，5 μm)從莢果蕨中分離出了9種高純度的倍半萜類(lèi)單體化合物，均為首次從莢果蕨屬植物中分離得到。此項(xiàng)研究發(fā)展了分離純化莢果蕨中倍半萜類(lèi)的分離方法。石柳柳等［26］對(duì)黑老虎中的萜類(lèi)成分進(jìn)行了系統(tǒng)研究，采用丙酮提取，半制備高效液相JASCO PU–2089色譜等方法分離純化，得到4種倍半萜類(lèi)化合物。鞠愛(ài)華等［27］利用Prep-HPLC從蒙藥大梔子中分離純化其主要化學(xué)成分環(huán)烯醚萜苷類(lèi)和西紅花苷類(lèi)，建立了純化工藝。色譜條件Ⅰ為Shmadzu色譜柱(20 mm×50 mm，5 μm)，選擇220 nm為檢測(cè)波長(zhǎng)，以流動(dòng)相甲醇–水進(jìn)行線(xiàn)性梯度洗脫0～15 min，甲醇10%～40%；15～18 min，甲醇40%；18～45 min，甲醇40%～100%；流速為15 mL／min，進(jìn)樣量為1.5 mL。色譜條件Ⅱ?yàn)镾hmadzu色譜柱(20 mm×50 mm，5 μm)，選擇440 nm為檢測(cè)波長(zhǎng)，以流動(dòng)相甲醇–水進(jìn)行線(xiàn)性梯度洗脫0～25 min，甲醇 40%～100%；流量為15 mL／min，進(jìn)樣量為0.5 mL。此項(xiàng)研究對(duì)分離這兩類(lèi)基本骨架完全相同、化學(xué)性質(zhì)相似的化合物提供了可行方法。郎俊慧等［28］對(duì)豆莢軟珊瑚中二萜類(lèi)成分進(jìn)行研究，利用Waters 1525／2998 高效液相色譜儀，色譜條件為YMC C18半制備柱(250 mm×10 mm，5 μm)，流動(dòng)相為乙腈–水(70∶30，65∶30，60∶40)，分別制備得到6種半萜類(lèi)化合物，其中豆莢內(nèi)酯B為新化合物，其余均為首次從該屬軟珊瑚中分離得到，該研究豐富了軟珊瑚的二萜類(lèi)化學(xué)成分。表4列出了制備型高效液相色譜法在萜類(lèi)純化中的應(yīng)用。

表4 制備型高效液相色譜法在萜類(lèi)純化中的應(yīng)用

2.4 甾體化合物

甾體類(lèi)化合物(steroids)是基本母核為環(huán)戊稠多氫化菲的一類(lèi)天然化合物，其在維持生命、調(diào)節(jié)性功能、治療皮膚疾病及控制生育等方面具有重要的生理、藥理作用［29–30］。季改等［31］利用半制備高效液相色譜儀LC–20AT、硅膠柱色譜和Sephadex LH–20色譜柱，對(duì)緋紅南五味子莖的化學(xué)成分進(jìn)行研究，分離制備出10個(gè)甾體化合物。陳玉等［32］為研究靈芝的化學(xué)成分，利用多種柱層析和半制備高效液相色譜儀Ultimate 3000，VWD，DAD檢測(cè)器，采用半制備型色譜柱5C18–MS–II(250 mm×10 mm，5 μm)對(duì)其進(jìn)行了分離純化，得到ganoderic acid B9等3個(gè)甾體化合物。徐瑞蘭等［33］利用硅膠柱色譜、ODS反相柱色譜、Sephadex LH–20柱色譜和制備高效液相色譜儀對(duì)劉寄奴乙醇浸膏進(jìn)行反復(fù)洗脫，得到schleicheol2等6個(gè)甾體化合物，其中一個(gè)為首次從菊科植物中分離得到。張?zhí)鹛鸬龋?4］對(duì)牛白藤的化學(xué)成分進(jìn)行研究，利用高效液相色譜儀，YMC–Pack ODS–A半制備柱(20 mm×250 mm，5 μm)，采用不同流動(dòng)相，分離制備得到β–谷甾醇。Wang等［35］采用Dionex Ultimate 3000高效液相色譜儀，對(duì)消癌平化學(xué)成分研究，色譜條件為Agilent Technologies BDS C18column(50 mm×9.4 mm，5 μm)流動(dòng)相甲醇–水(2∶1；3∶1；1∶1)，從烏骨藤(消癌平)注射液中間體的氯仿提取物中分離得到11個(gè)甾體類(lèi)化合物，其中3-O-β-D oleandropyranosyl 17β-tenacigenin B為新化合物。表5列出了制備型高效液相色譜法在甾體類(lèi)純化中的一些應(yīng)用。

表5 制備型高效液相色譜法在甾體類(lèi)純化中的應(yīng)用

2.5 其它類(lèi)型天然產(chǎn)物

皂苷是苷元為三萜或螺旋甾烷類(lèi)化合物的一類(lèi)結(jié)構(gòu)復(fù)雜的苷類(lèi)化合物，一些皂苷類(lèi)成分有明顯的藥理作用［36–37］。潘敏翔等［38］用硅膠柱色譜和示差檢測(cè)器的半制備反相高效液相色譜儀從南海龐海星中制備得到一種新的多羥基甾醇皂苷?？悼∠嫉龋?9］采用半制備反相高效液相色譜儀Agilent 1100從銀邊海星中分離純化得到皂苷，并建立純化的色譜條件為Zorbax 300 SB–C18柱(250 mm×9.4 mm，5 μm)，RID示差檢測(cè)器，柱溫30℃，流動(dòng)相甲醇–水(47∶53)，流速1.5 mL／min，進(jìn)樣量110μL，收集到白色粉末狀皂苷化合物。香豆素是一類(lèi)由順式羥基桂皮酸分子內(nèi)脫水環(huán)合而成的內(nèi)酯化合物，實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)香豆素類(lèi)化合物具有抗HIV、抗癌、降壓、抗心律失常、抗骨質(zhì)疏松、鎮(zhèn)痛、平喘及抗菌等多方面生物學(xué)活性［40］。李寶媛等［41］對(duì)蒙藥沙蓬的化學(xué)成分進(jìn)行研究，利用半制備高效液相色譜分離純化得到2種香豆素類(lèi)化合物。木脂素是一類(lèi)由兩分子苯丙素衍生物(即C6–C3單體)聚合而成的天然化合物，具有降壓和防治絕經(jīng)后骨質(zhì)疏松等作用［42］。南澤東等［43］對(duì)新疆塔中栽培荒漠肉蓯蓉Cistanche deserticola干燥肉質(zhì)莖的化學(xué)成分進(jìn)行研究，利用Dionex Ultimate 3000高效液相色譜儀，半制備色譜柱為Agilent Eclipse XDB–C18(10 mm×250 mm，5 μm)，以不同比例的流動(dòng)相制備純化得到11種木脂素。蒽醌類(lèi)化合物的基本母核為蒽醌，母核上常有羥基、羥甲基、甲基、甲氧基和羧基等取代基，具有抗菌消炎、抗病毒、抗癌等藥理作用［44］。李鈞等［45］利用Agilent 1200半制備液相色譜儀，色譜條件為ZORBAX EclipseXDB－C18(9.4×250 mm，5 μm)，柱溫為30℃，檢測(cè)波長(zhǎng)為250 nm，流動(dòng)相為甲醇–水(55∶45)，流速為4 mL／min，進(jìn)樣量為100 μL，從青龍衣中制備高純度的醌類(lèi)化合物。制備型高效液相色譜法在其它類(lèi)純化中的應(yīng)用見(jiàn)表6。

表6 制備型高效液相色譜法在其它類(lèi)純化中的應(yīng)用

3 結(jié)論與展望

目前在天然產(chǎn)物分離純化過(guò)程中，一般先結(jié)合傳統(tǒng)的分離方法如蒸餾、結(jié)晶、沉淀、萃取以及各種經(jīng)典的色譜分離法(如大孔吸附樹(shù)脂、聚酰胺柱色譜、硅膠柱色譜等)針對(duì)目標(biāo)物質(zhì)進(jìn)行分離，然后采用制備型高效液相色譜法制備單體化合物。制備型高效液相色譜具有產(chǎn)率高、速度快等優(yōu)點(diǎn)，未來(lái)很可能會(huì)成為天然產(chǎn)物分離的重要手段之一。由于天然產(chǎn)物分離純化的核心目標(biāo)是從天然生物資源中獲取具有生物功能或活性的天然產(chǎn)物，因此建立高效液相色譜分離純化天然產(chǎn)物的技術(shù)集成和樣品庫(kù)，是今后利用高效液相色譜分離純化研究的發(fā)展趨勢(shì)。

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Application of Preparative High Performance Liquid Chromatography in Separation of Natural Product

Wu Xi，Deng Qin，Xu Zhiyong，Cen Juren，Xu Jing
(Department of Materials Science and Engineering，Hainan University，Haikou 570228，China)

Preparation of high performance liquid chromatography (Prep-HPLC) was widely applied in the separation and purifcation of natural products. Research status of preparative high permormance liquid chromatography at home and abroad were summarized in respect of the classifcation and advances of prep-HPLC technique and practical application in natural products research. The development trend of it was put forward.

prep-high performance liquid chromatography; natural products; separation and purifcation

O657.7

：A

：1008–6145(2017)01–0113–05

10.3969／j.issn.1008–6145.2017.01.029

*教育部“新世紀(jì)優(yōu)秀人才支持計(jì)劃”項(xiàng)目（NCET-13-0760)；自然科學(xué)基金地區(qū)基金項(xiàng)目（81660584）；海南省科協(xié)青年科技人才學(xué)術(shù)創(chuàng)新計(jì)劃項(xiàng)目（201509）

聯(lián)系人：徐靜；E-mail: happyjing3@163.com

2016–10–12