后交联大孔树脂及其在白花前胡有效成分纯化中的应用
【专利摘要】本发明公开一种后交联大孔树脂及其在白花前胡有效成分纯化中的应用，其采用极性单体甲基丙烯酸乙二醇酯(EGDMA)修饰悬挂双键后交联二乙烯苯(DVB)大孔树脂，兼具高比表面和极性，可广泛适用于白花前胡中香豆素类有效成分的分离纯化。其采用的原材料易得，制备方法简单，生产成本低，对环境污染小。该后交联大孔树脂可以多次重复使用，能够使白花前胡香豆素类有效成分的浓度提高到50％以上。
【专利说明】
后交联大孔树脂及其在白花前胡有效成分纯化中的应用
技术领域
[0001] 本发明涉及一种白花前胡香豆素类有效成分的分离纯化技术领域，特别是一种悬 挂双键后交联大孔树脂及其制备和在白花前胡香豆素类有效成分的分离纯化中的应用。
【背景技术】
[0002] 白花前胡是中药前胡的一种，别名：前胡（名医别录）、鸡脚前胡、官前胡(药材名）、 山独活(江苏宜兴）等，为多年生直立草本，高60~90厘米或稍过之;根粗大，圆锥状，长3~ 15厘米，有分枝，棕褐色或黄褐色;茎圆柱状，甚粗壮，浅绿色，有纵线纹，基部有多数棕褐色 叶鞘纤维。白花前胡主要产于安徽、江西、浙江、福建、广西、湖南、湖北、四川等地，安徽省宁 国市白花前胡产量居全国之最。前胡为常用中药，具有宣散风热，降气化痰的功效，用于治 疗风热感冒、咳嗽痰多、咯痰黄稠等症，其主要的药理作用包括：1、钙结抗剂作用，2、对血小 板凝集的作用，3、祛痰作用，4、扩张冠脉作用。
[0003] 香豆素，又称香豆内酯、邻氧萘酮、双呋喃环和氧杂萘邻酮，具有苯α-吡喃酮母核 的一类天然化合物的总称，具有6C-3C基本骨架，香豆素环上常有羟基、甲氧基等取代基。白 花前胡根含香豆素类化合物，主要是外消旋白花前胡素(praeruptorirOA即Pd、Ia、B即Pd-Π 右旋白花前胡素 C、D及E，右旋白Ib(Pd-Ib)、IΠ (Pd-IΠ )，前者即为右旋-3/(R)-当归酰氧 基-4/ -酮基-3'，4/ -二氢邪蒿素[3' (lO-angeloyloxy-f -keto-3'，4/ -dihydroseselin]， 后者即为右旋_3(S)_当归酰氧基-(-(S)-异戊酰氧基-3' ,ν-dihydroseselin)，北美芹素 (卩七6『5^；[11)，白花前胡香豆精（卩61106(1&110(3011111&1'；[11)1、11、111，前胡香豆精 (qianhucoumarin)A，补骨脂素(Psoralen)，5_甲氧基补骨脂素（5-methoxy psoralen)，8_ 甲氧基补骨脂素(8-methoxy pso_ralen)[6]，左旋白花前胡醇(peucedanol);香豆精糖戒 类化合物:紫花前胡戒(nodakenin)，印度榲椁戒(marmesinin)，茵芋戒(skimmin)，祀香咲 喃香豆醇葡萄糖戒（rutarin)，异芸香咲喃香豆醇葡萄糖戒（isorutarin)，东莨菪戒 (scoploin)，白花前胡戒(praeroside)I、Π 、m、IV及 V，紫花前胡种戒(decuroside)IV，发 发序菜糖基茵芋戒（apiosylskimmin);其他：D-甘露醇（D-mannitol)，β-谷甾醇（β sitosterol)，半乳糖醇（galactitol)，胡萝卜甘（daucosterol)及紫花前胡阜ftV (Pd_ saponin V即3-〇-a-L-吡喃阿拉伯糖基-常春藤阜戒兀-28_〇-β-龙胆二糖戒（3-〇-a-L-arab inopyranosy1 hederagenin_28-〇-0-gentiobioside)〇
[0004] 白花前胡中香豆素类有效成分的分离纯化技术中，一般需要将几种提取分离手段 结合起来，单独采用任何一种方法都较难达到提取、纯化白花前胡香豆素的目的。结晶是得 到白花前胡香豆素某个成分纯品通常采用的方法，但往往要求结晶原料中单体有效含量不 能太低，而柱层析法是提高天然产物中目标成份含量的有效方法。目前，也有较多的柱层析 分离、纯化白花前胡香豆素的报道。
[0005] 白花前胡中成份复杂、白花前胡香豆素含量低，直接进行柱层析不现实，须要从白 花前胡中初步提取得到白花前胡香豆素提取物。初步提取过程通常采用有机溶剂提取法， 也是目前工业化提取白花前胡香豆素所采用的方法。但是有机溶剂提取法需经多次萃取浓 缩，不但能耗大、时间长，且白花前胡香豆素易受热而被破坏。而且有机溶剂对白花前胡香 豆素的溶解选择性差，提取物杂质(蜡状物)含量高，致使后续精制难度加大。超临界萃取则 能显著提高提取率，萃取率一般在90%以上，并且对原料的要求不高，但是C02超临界流体 萃取技术工艺成本较高，条件要求苛刻。这些提取方法各有利弊，不是提取率低，就是生产 周期长，且用大量的溶剂，不甚安全。白花前胡香豆素提取率低是造成白花前胡资源浪费， 所以，研究白花前胡香豆素的提取方法已引起国际上的高度重视。
[0006] 树脂吸附法作为一种低能耗的固相萃取分离方法，并且大孔树脂具有机械强度 高、生产成本低、物理化学性质稳定、耐酸碱、可再生利用、操作简单方便等优点日益受到重 视并在工业已广泛应用。大孔吸附树脂法由于生产成本低，操作简单，提取率高，绿色环保 等优点在从白花前胡中提取有效药用成分具有广泛的应用前景。但是大孔树脂用于从前胡 中分离纯化前胡香豆素类有效成分的研究暂未见报道。
【发明内容】
[0007] 为此，本发明所要解决的是现有技术中的分离纯化前胡香豆素类有效成分工艺复 杂，提取纯度不高的技术问题。
[0008] 本发明提供一种后交联大孔树脂，适用于分离纯化白花前胡香中的豆素类有效成 分，为极性单体甲基丙烯酸乙二醇酯(EGDMA)修饰悬挂双键后交联二乙烯苯(DVB)大孔树 月旨，其平均孔径为3-15nm，比表面积为800-1500m 2/g，孔容为1.2-2.5ml/g。
[0009] 所述的极性单体甲基丙烯酸乙二醇酯（EGDMA)修饰悬挂双键后交联二乙烯苯 (DVB)大孔树脂，由如下方法制备得到：
[0010] (1)悬浮聚合：
[0011] 二乙烯苯(DVB)和极性单体甲基丙烯酸乙二醇酯(E⑶MA)在引发剂引发下发生悬 浮聚合，得到具有极性基团修饰的悬挂双键初始共聚物;其化学反应式为：
[0012]
[0013] (2)后交联反应：
[0014]上述的悬挂双键初始共聚物在有机溶剂中溶胀后，添加 Friedel-Craft催化剂，在 60-100°C下发生后交联反应，即制得适用于分离纯化白花前胡香中的豆素类有效成分的 后交联大孔树脂;其化学反应式为：
[0015]
[0016] 本发明提供一种上述的后交联大孔树脂的制备方法，包括如下步骤：
[0017] ⑴悬浮聚合：
[0018]二乙烯苯(DVB)和极性单体甲基丙烯酸乙二醇酯(E⑶MA)在引发剂引发下发生悬 浮聚合，得到具有极性基团修饰的悬挂双键初始共聚物;其化学反应式为：
[0019] 2
[0020] (2)后交联反应：
[0021] 上述的悬挂双键初始共聚物在有机溶剂中溶胀后，添加 Friedel-Craft催化剂，在 60-100°C下发生后交联反应，即制得适用于分离纯化白花前胡香中的豆素类有效成分的后 交联大 7丨册日s .甘#登G命才乇.
[0022]
[0023] (3)洗脱纯化：
[0024] 后交联反应完成后，冷却至室温，经乙醇浸泡、稀酸溶液浸泡后水洗至中性，晾干， 备用。
[0025]较佳的，所述有机溶剂为二氯甲烷、三氯甲烷、丙酮、四氢呋喃、乙腈、甲苯、正庚烷 或石油醚。
[0026]较佳的，所述FriedeΙ-Crafts催化剂为三氯化铁、二氯化铁、氯化锌、氯化锡、氯化 镁、氯化锰、氯化铬、氯化镍、氯化钴。
[0027]较佳的，所述的稀酸为稀盐酸、磷酸、硝酸、硫酸水溶液，浓度为0. l-10m〇l/L。
[0028] 本发明还提供一种上述的后交联大孔树脂在白花前胡香豆素类有效成分的分离 纯化中的应用。
[0029] 本发明还提供一种白花前胡香豆素类有效成分的分离纯化的方法，包括如下步 骤：
[0030] (1)制备白花如胡提取物：
[0031]以70 % -90 %乙醇作为提取溶液，以白花前胡药粉末作为提取物料，两者的液料比 为10ml~100ml (70%乙醇）：lg(白花前胡药粉），超声处理时间20~50分钟，提取液经真空 抽滤;按以上方法共提取1~3次，提取的所有溶液合并，经真空浓缩，水浴锅上蒸干，白花前 胡提取物105 °C干燥至恒重；
[0032] (2)后交联大孔树脂吸附：
[0033]白花前胡提取物溶解与体积百分含量6-10%的乙醇水溶液，室温下，采用上述的 后交联大孔树脂层析，吸附柱直径和吸附柱长度比为1:5至1:20，流速为0.5-1. OBV/hr，白 花前胡中香豆素类有效成分被吸附在吸附柱内的后交联大孔树脂上；
[0034] (3)洗脱再生：
[0035]以体积百分含量80-95%的乙醇溶液洗脱吸附柱，后交联大孔树脂得以再生，洗脱 液回收溶剂后真空干燥，得到白花前胡香豆素类有效成分纯度为55-60%的样品。
[0036] 本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：
[0037] 1、本发明的后交联大孔树脂，兼具高比表面和极性，解决了传统非极性树脂比表 面高而亲水性差或者极性树脂亲水性强而比表面低的矛盾；该设计合理，可广泛适用于白 花前胡中香豆素类有效成分的分离纯化。
[0038] 2、其采用的原材料易得;制备方法简单，仅通过一步后交联反应便可获得，后交联 过程中不需要使用强致癌物质氯甲醚，环境友好。悬挂双键后交联法制备高比表面吸附树 脂避免使用强挥发性致癌物质氯甲醚，实验步骤简单，生产成本低，对环境污染小。
[0039] 3、本发明的后交联大孔树脂可以多次重复使用，且通过两年多的实际使用，能够 使白花前胡香豆素类有效成分的浓度提高到50%以上。
【附图说明】
[0040] 为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例，对本 发明作进一步详细的说明。
[0041] 图1为本发明的后交联大孔树脂的后交联反应前后的对比IR谱图。
[0042] 图2为本发明的后交联大孔树脂的后交联反应前后的对比孔径分布图。
[0043]图3为本发明的后交联大孔树脂的后交联反应前后对水溶液中白花前胡甲素 PA的 静态吸附等温线。
【具体实施方式】
[0044] 为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明的实施方式作进 一步地详细描述。
[0045] 实施例1
[0046]请结合参看表1，利用悬浮聚合方法对工业二乙烯苯(DVB)和极性单体甲基丙烯酸 乙二醇酯(EGDMA)进行共聚制备初始共聚物悬挂双键系列树脂;聚合所得初始大孔吸附树 脂H)VB-E⑶MA，经3-10倍的有机溶剂中充分溶胀后，添加 Friedel-Craf ts催化剂（比如，无 水三氯化铁等）的作用下，在温度60-100°C下，进行悬挂双键后交联反应，生成高比表面的 后交联大孔吸附树脂。降至室温，过滤，乙醇洗涤并浸泡过夜，加入适量HC1水溶液浸泡，大 量水洗涤至流出水为中性，乙醇洗涤，晾干后真空烘干，备用。
[0047]将此高比表面极性后交联吸附树脂应用于从白花前胡中分离纯化有效药用成分 白花前胡香豆素。
[0048]具体的，以70%-90%乙醇作为提取溶液，以白花前胡药粉末(过60目筛)作为提取 物料，两者的液料比为1 〇ml~100ml (70 %乙醇）：1 g(白花前胡药粉），超声处理时间20~50 分钟，提取液经真空抽滤;按以上方法共提取1~3次，提取的所有溶液合并，经真空浓缩，水 浴锅上蒸干，白花前胡提取物l〇5°C干燥至恒重。
[0049]将上述白花前胡提取物溶解在体积百分含量为6-10%的乙醇水溶液中，制得上柱 液;上述的后交联大孔树脂装入吸附柱中，吸附柱直径与柱长的比为1:5-1:20;室温下，将 上柱液以0.5-1.0BV/小时的流速通过树脂吸附柱，其中的前胡中香豆素类有效成分被吸附 在树脂柱上；以体积百分含量为80-95%乙醇溶液洗脱树脂柱，后交联大孔树脂得以再生， 洗脱液回收溶剂后真空干燥，得到纯度为55-60 %的白花前胡香豆素类有效成分样品。
[0050] 请参看附图1至3,图1为大孔吸附树脂后交联反应前后的红外谱图，光谱检测初始 共聚物极性树脂含有悬挂双键，其悬挂双键的特征吸收峰在1630、995和902^1^,经催化剂 无水三氯化铁后交联反应后已基本消失，说明了后交联反应的发生并且反应完全。1609CHT 1 是X-5树脂苯环上乙烯基的C = C伸缩振动吸收。
[0051] 图2为BJH方法做出大孔吸附树脂后交联反应前后的孔径分布曲线，可以看出大孔 吸附树脂在经后交联反应后，树脂的比表面积和孔体积有了明显的增加。相对于后交联反 应前的大孔树脂，后交联反应后大孔树脂拥有更多的微孔，说明在后交联反应后，树脂所形 成的孔主要以微孔为主。后交联大孔树脂在水以及有机溶剂甲苯中的溶胀率低于后交联 反应前大孔树脂，说明初始共聚物在后交联后骨架结构更加稳定。
[0052]图3为本发明的后交联大孔树脂的后交联反应前后对水溶液中白花前胡甲素PA的 静态吸附等温线，吸附等温线分别用Freundl i ch方程和Langmuir方程进行拟合。 Freundlich模型和Langmuir模型方程式表示如下所示：
[0053] Freundlich 模型：
[0054]
[0055]
[0056]
[0057]式中KF((mg/g)/(mg/L)1/n)为树脂吸附量的特征参数，η描述了等温线的变化趋 势，当η>1时吸附剂/吸附质体系为优惠吸附;KUL/g)为吸附系数，Qm(mg/g)为单分子层饱 和吸附量。拟合结果如图3所示，从中结果可以看到，后交联树脂对白花前胡甲素 PA的饱和 吸附量都有所增加。这是因为大孔树脂在后交联反应后比表面积有所提高，在一定条件下 树脂对吸附质的吸附量成正比，比表面积越高，吸附量越大。从图3中还可以看出，树脂的吸 附等温线均符合Langmuir吸附模型，相关系数R 2在0.99以上，说明后交联前后树脂在水体 系中吸附白花前胡甲素PA属单分子层吸附。吸附等温线用Freundlich吸附模型拟合的结果 也较好，且η值均大于1，说明后交联前后树脂对白花前胡甲素 PA的吸附均为优惠吸附。
[0058]表1制备工艺参数及分离纯化的纯度
[0059]
[0061] 表2大孔树脂的物性参数对比表
[0062]
[0063] 实施例2
[0064] 本实施例实验方法步骤基本上与实施例1相同，其配方组分和制备方法工艺的差 别见表1。
[0065] 实施例3
[0066] 本实施例实验方法步骤基本上与实施例1相同，其配方组分和制备方法工艺的差 别见表1。
[0067] 实施例4
[0068] 本实施例实验方法步骤基本上与实施例1相同，其配方组分和制备方法工艺的差 别见表1。
[0069] 实施例5
[0070] 本实施例实验方法步骤基本上与实施例1相同，其配方组分和制备方法工艺的差 别见表1。
[0071] 实施例6
[0072] 本实施例实验方法步骤基本上与实施例1相同，其配方组分和制备方法工艺的差 别见表1。
[0073] 比较例1
[0074]将市售的白花前胡提取物溶解在体积百分含量为6-10 %的乙醇水溶液中，制得上 柱液;将商品化树脂ADS-17装入吸附柱中，吸附柱直径与柱长的比为1:20;室温下，将上柱 液以1.0BV/小时的流速通过树脂吸附柱，其中的前胡中香豆素类有效成分被吸附在树脂柱 上；以体积百分含量为80%乙醇溶液洗脱树脂柱，后交联大孔树脂得以再生，洗脱液回收溶 剂后真空干燥，得到纯度为40 %的白花前胡香豆素类有效成分样品。
[0075] 比较例2
[0076]将市售的白花前胡提取物溶解在体积百分含量为6-10 %的乙醇水溶液中，制得上 柱液;将商品化树脂X-5装入吸附柱中，吸附柱直径与柱长的比为1:20;室温下，将上柱液以 1.0BV/小时的流速通过树脂吸附柱，其中的前胡中香豆素类有效成分被吸附在树脂柱上； 以体积百分含量为80%乙醇溶液洗脱树脂柱，后交联大孔树脂得以再生，洗脱液回收溶剂 后真空干燥，得到纯度为36 %的白花前胡香豆素类有效成分样品。
[0077] 比较例3
[0078]将市售的白花前胡提取物溶解在体积百分含量为6-10 %的乙醇水溶液中，制得上 柱液;将商品化树脂AB-8装入吸附柱中，吸附柱直径与柱长的比为1:20;室温下，将上柱液 以1.0BV/小时的流速通过树脂吸附柱，其中的前胡中香豆素类有效成分被吸附在树脂柱 上；以体积百分含量为80%乙醇溶液洗脱树脂柱，后交联大孔树脂得以再生，洗脱液回收溶 剂后真空干燥，得到纯度为38 %的白花前胡香豆素类有效成分样品。
[0079]显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对 于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或 变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或 变动仍处于本发明的保护范围之中。
【主权项】
1. 一种后交联大孔树脂，适用于分离纯化白花前胡香中的豆素类有效成分，为极性单 体甲基丙烯酸乙二醇酯(EGDMA)修饰悬挂双键后交联二乙烯苯(DVB)大孔树脂，其平均孔径 为 3-15nm，比表面积为800-1500m2/g，孔容为 1 · 2-2 · 5ml/g 〇2. 根据权利要求1所述的后交联大孔树脂，其特征在于:所述的极性单体甲基丙烯酸乙 二醇酯(EGDMA)修饰悬挂双键后交联二乙烯苯(DVB)大孔树脂，由如下方法制备得到： (1)悬浮聚合： 二乙烯苯(DVB)和极性单体甲基丙烯酸乙二醇酯(EGDMA)在引发剂引发下发生悬浮聚 A.徨？Il亘右极桦甚闭倏饰的*桂键初始#療物.仆受皮应忒为.上述的悬挂双键初始共聚物在有机溶剂中溶胀后，添加 Friedel-Craft催化剂，在60-100°C下发生后交联反应，即制得适用于分离纯化白花前胡香中的豆素类有效成分的后交 联大孔树脂;其化学反应式为：3. -种根据权利要求1或2所述的后交联大孔树脂的制备方法，包括如下步骤： (1) 悬浮聚合： 二乙烯苯(DVB)和极性单体甲基丙烯酸乙二醇酯(EGDMA)在引发剂引发下发生悬浮聚 合，得到具有极性基团修饰的悬挂双键初始共聚物:其化学反应式为：(2) 后交联反应： 上述的悬挂双键初始共聚物在有机溶剂中溶胀后，添加 Friedel-Craft催化剂，在60-100°C下发生后交联反应，即制得适用于分离纯化白花前胡香中的豆素类有效成分的后交 联大孔树脂;其化学反应式为：(3)洗脱纯化： 后交联反应完成后，冷却至室温，经乙醇浸泡、稀酸溶液浸泡后水洗至中性，晾干，备 用。4. 根据权利要求3所述的后交联大孔树脂的制备方法，其特征在于:所述有机溶剂为二 氯甲烷、三氯甲烷、丙酮、四氢呋喃、乙腈、甲苯、正庚烷或石油醚。5. 根据权利要求3所述的后交联大孔树脂的制备方法，其特征在于：所述Friedel-Craf t s催化剂为三氯化铁、二氯化铁、氯化锌、氯化锡、氯化镁、氯化锰、氯化铬、氯化镍、氯 化钴。6. 根据权利要求3所述的后交联大孔树脂的制备方法，其特征在于:所述的稀酸为稀盐 酸、磷酸、硝酸、硫酸水溶液，浓度为〇. I -I Omo 1/L。7. -种根据权利要求1或2所述的后交联大孔树脂在白花前胡香豆素类有效成分的分 离纯化中的应用。8. -种白花前胡香豆素类有效成分的分离纯化方法，包括如下步骤： (1) 制备白花如胡提取物： 以乙醇作为提取溶液，以白花前胡药粉末作为提取物料，两者的液料比为IOml~ 100ml: Ig，超声处理时间20~50分钟，提取液抽滤，浓缩，干燥至恒重； (2) 后交联大孔树脂吸附： 白花前胡提取物溶解于体积百分含量6-10%的乙醇水溶液，室温下，采用上述的后交 联大孔树脂层析，吸附柱直径和吸附柱长度比为1: 5至1: 20，流速为0.5-1. OBV/hr，白花前 胡中香豆素类有效成分被吸附在吸附柱内的后交联大孔树脂上； (3) 洗脱再生： 以体积百分含量80-95%的乙醇溶液洗脱吸附柱，后交联大孔树脂得以再生，洗脱液回 收溶剂后真空干燥，得到白花前胡香豆素类有效成分纯度为55-60%的样品。9. 根据权利要求8所述的白花前胡香豆素类有效成分的分离纯化方法，其特征在于：制 备白花如胡提取物具体为： 以70 %-90%乙醇作为提取溶液，以白花前胡药粉末作为提取物料，两者的液料比为 IOml~100mL (70%乙醇）：lg(白花前胡药粉），超声处理时间20~50分钟，提取液经真空抽 滤;按以上方法共提取1~3次，提取的所有溶液合并，经真空浓缩，水浴锅上蒸干，白花前胡 提取物105 °C干燥至恒重。
【文档编号】B01J20/30GK106008811SQ201610481818
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年6月27日
【发明人】聂小忠
【申请人】深圳职业技术学院