（有機化學(xué)專業(yè)論文）杯芳烴的合成及其對天然酯型兒茶素單體萃取性能的研究.pdf

碩士學(xué)位論文摘要 摘要 本文以茶葉粗提物酯型兒茶素為研究對象 設(shè)計和合成了杯芳烴 及其衍生物為萃取劑 并研究了萃取劑分子與酯型兒茶素單體分子萃 取性能的相關(guān)性 主要內(nèi)容有以下三方面 1 合成了3 種不同空腔大小的杯芳烴 再通過對對叔丁基杯 8 芳烴下緣酚羥基進(jìn)行化學(xué)修飾 制備了1 種對叔丁基杯 8 芳烴酯的 衍生物和7 種不同烷基鏈長的對叔丁基杯 8 芳烴醚衍生物 并對所 合成的化合物的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征 2 采用不同空腔的杯芳烴作為萃取劑 研究了天然酯型兒茶素單 體分別在含有疏水性杯芳烴萃取劑的氯仿 水兩相體系中的萃取分配 行為 考察了不同的萃取劑 對叔丁基杯 8 芳烴的濃度及萃取溫度 對分配系數(shù)k 和分離因子c t 的影響 實驗結(jié)果表明 對叔丁基杯 8 芳烴為最佳的萃取劑 它與g c g 沒食子兒茶素沒食子酸酯 形成 復(fù)合物的穩(wěn)定性比與其它兩種單體e g c g 表沒食子兒茶素沒食子酸 酯 和e c g 表兒茶素沒食子酸酯 形成的復(fù)合物的穩(wěn)定性大 且 當(dāng)對叔丁基杯 8 芳烴的濃度為3 7 9 m m o l l 溫度為4 9 c k e c o k e c g 和k e g c g 分別為o 9 8 7 o 6 2 9 和0 4 4 9 分離因子a l 和啦分別為1 4 5 和1 5 9 6 影響杯芳烴萃取性能的關(guān)鍵是空腔的大小和氫鍵 3 采用不同烷基鏈的對叔丁基杯 8 芳烴醚萃取劑 研究了天然 酯型兒茶素單體分別在含7 種不同烷基鏈長的對叔丁基杯 8 芳烴醚 萃取劑的氯仿 水兩相體系中的萃取分配行為 考察了不同的萃取劑 對叔丁基杯 8 芳烴己基醚的濃度及萃取溫度對酯型兒茶素的分配系 數(shù)k 和分離因子口的影響 實驗結(jié)果表明 對叔丁基杯 8 芳烴己基 醚為最佳的萃取劑 它與e c g 形成包合物的穩(wěn)定性比e g c g 和g c g 形成的包合物的穩(wěn)定性大 在對叔丁基杯 8 芳烴己基醚濃度為 0 0 5 2 m o l l 溫度為5 c k c c o k e c o 和k e c o c 3 分別為0 5 3 1 4 2 和 0 3 0 分離因子a 1 和啦分別為2 6 8 和1 7 8 關(guān)鍵詞對叔丁基杯 n 芳烴 合成 酯型兒茶素單體 萃取 碩士學(xué)位論文a b s t r a c t a b s t r a c t i nt h i sp a p e r t a ep o l y p h e n o l t h er o u g he x t r a c tf r o mt e a w a su s e d a s s t u d yo b j e c t c a l i x a r e n ea n di t sd e r i v a t i v e sw e r ed e s i g n e da n d s y n t h e s i z e d a s e x t r a c t a n t t h er e l a t i o n s h i po fe x t r a c t i o nb e h a v i o r b e t w e e ne x t r a c t a n ta n de s t e rc a t e c h i n sm o m o m e rw a si n v e s t i g a t e d n l e m a i nc o n t e n t sc o n t a i nt h et h r e ef o l l o w i n g r e s p e c t s 1 t h r e et e r t o b u t y l c a l i x n a r e n e n 4 6 8 i nd i f f e r e n tc a v i t ys i z e w e r es y n t h e s i z e d t e r t b u t y l c a l i x 8 a r e n ew a sm o d i f i e db yi n t r o d u c i n g m a n yk i n d so ff u n c t i o n a lg r o u p sa tt h e l o w e r r i m o c t e a c e t a t eo f t e r t b u t y l c a l i x 8 a r e n e a n ds e v e n d i f f e r e n t o c t a a l k y l e t h e r s o f t e r t b u t y l c a l i x 8 a r e n ew e r ep r e p a r e d 1 r i l es t r u c t u r e so ft h ec o m p o u n d s s y n t h e s i z e dw e r ed e t e r m i n e db yi r 1 hn m r m ss p e c t r aa n de l e m e n t a l a n a l y s i s 2 a l lc a l i x a r e n ea se x t r a c t a n t sd i s s o l v e di nt h ec h l o r o f o r m d i s t r i b u t i o nb e h a v i o r so fe s t e rc a t e c h i 船m o n o m e r sw a ss t u d i e di nt h e a q u e o u s a n dc h l o r o f o r mo ft w o p h a s e s y s t e mc o n t a i n i n g o n eo f c a l i x a r e n e t h ei n f l u e n c eo fd i f f e r e n t e x t r a c t a n t s d i f f e r e n t c o n c e n t r a t i o n so f t e r t b u t y l c a l i x 8 a r e n ea n de x t r a c t i o nt e m p e r a t u r e so n t h e p a r t i t i o n c o e f f i c i e n t ska n dt h es e p a r a t i o nf a c t o r snf o re s t e r c a t e c h i n sm o n o m e r sw e r ei n v e s t i g a t e d n l ee x p e r i m e n tr e s u l t ss h o wt h a t t h et e r t b u t y lc a l i x 8 a r e n ei st h eb e s te x t r a c t a n tt h a tf o r m sam o r es t a b l e c o m p l e x e w i t l l g c g g a l l o c a t e c h i ng a l l a t e t h a n w i t h e g c g e p i g a l l o c a t e h c h i ng a l l a t e o re c g e p i c a t e c h i ng a l l a t e w h e n t h ec o n c e n t r a t i o no fp t e r t b u t y l c a l i x 8 a r e n ei s 3 7 9 m m o i l t h e e x t r a c t i o nt e m p e r a t u r ei s4 c t h ep a r t i t i o nc o e f f i c i e n t so fk r o c o k e c g k e g c ga r e0 9 8 7 0 6 2 9 o 4 4 9 t h es e p a r a t i o nf a c t o r so fa la n dc t 2a r e 1 4 5 1 5 9 6 r e s p e c t i v e l y t h ei m p o r t a n tf a c t o r si n f l u e n c i n gt h ee x t r a c t i o n p r o p e r t i e so fc a l i x a r e n ew e r ed i s c o v e r e dt ob ei t sc a v i t ys i z ea n d h y d r o g e nb o n d i n g 3 as e r i e so f o c t a a l k y l e t h e r so f t e r t b u t y l c a l i x 8 a r e n e 鶴e x t r a c t a n t s d i s s o l v e di nt h ed i c h l o r o m e t h a n e d i s t r i b u t i o nb e h a v i o r so fe s t e r c a t e c h i n sm o n o m e r sw a ss t u d i e di nt h ea q u e o u sa n dd i c h l o r o m e t h a n eo f 碩士學(xué)位論文 a b s t r a c t t w o p h a s es y s t e m c o n t a i n i n g o n eo f o c t a a l k y l e t h e r s o f t e r t b u t y l c a l i x 8 a r e n e t h ei n f l u e n c eo fd i f f e r e n te x t r a c t a n t s d i f f e r e n t c o n c e n t r a t i o n so fo c t a h e x y l e t h e ro f t e r t b u t y l c a l i x 8 a r e n ea n de x t r a c t i o n t e m p e r a t u r e so nt h ep a r t i t i o nc o e 伍c i e n t ska n dt h es e p a r a t i o nf a c t o r sd f o re s t e rc a t e c h i n sm o n o m e r sw e r ei n v e s t i g a t e d 1 1 1 ee x p e r i m e n tr e s u l t s s h o wt h a tt h e o c t a h e x y l e t h e r o ft e r t b u t y l c a l i x 8 a r e n ei st h e b e s t e x t r a c t a n tt h a tf o r m sam o r es t a b l ec o m p l e x ew i t he c g e p i c a t e c h i n g a l l a t e t h a n w i t h e g c g e p i g a l l o c a t e h c h i ng a l l a t e o r g c g g a l l o c a t e c h i ng a l l a t e m e nt h ec o n c e n t r a t i o no fo c t a h e x y l e t h e ro f t e r t b u t y l c a l i x 8 a r e n ei s0 0 5 2m o l l t h ee x t r a c t i o nt e m p e r a t u r ei s5 c t h ep a r t i t i o nc o e f f i c i e n t so fk o c o k e c g k e g c ga r eo 5 3 1 4 2 o 3 0 t h e s e p a r a t i o nf a c t o r so fa la n d 嘞a r e2 6 8 1 7 8 r e s p e c t i v e l y k e yw o r d s t e r t b u t y l c a l i x n a r e n e s y n t h e s i s e s t e rc a t e c h i n s m o n o m e r s e x t r a c t i o n l i i 原創(chuàng)性聲明 本人聲明 所呈交的學(xué)位論文是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究 工作及取得的研究成果 盡我所知 除了論文中特別加以標(biāo)注和致謝 的地方外 論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果 也不 包含為獲得中南大學(xué)或其他單位的學(xué)位或證書而使用過的材料 與我 共同工作的同志對本研究所作的貢獻(xiàn)均已在在論文中作了明確的說 明 作者簽名 關(guān)于學(xué)位論文使用授權(quán)說明 本人了解中南大學(xué)有關(guān)保留 使用學(xué)位論文的規(guī)定 即 學(xué)校 有權(quán)保留學(xué)位論文 允許學(xué)位論文被查閱和借閱 學(xué)?？梢怨紝W(xué)位 論文的全部或部分內(nèi)容 可以采用復(fù)印 縮印或其它手段保存學(xué)位論 文 學(xué)?？筛鶕?jù)國家或湖南省有關(guān)部門規(guī)定送交學(xué)位論文 吼尹幻望日 碩士學(xué)位論文第一章緒論 第一章緒論 超分子化學(xué)在化學(xué) 生命科學(xué)和材料科學(xué)方面已展現(xiàn)出很好的應(yīng)用前景 杯 芳烴是對位取代的苯酚與甲醛反應(yīng)得到的環(huán)狀縮合物 是繼冠醚和環(huán)糊精之后的 第三代主體化合物 具有可調(diào)節(jié)大小的疏水性內(nèi)腔 容易進(jìn)行化學(xué)修飾 能衍生 出功能各異的杯芳烴衍生物 利用這些性質(zhì) 杯芳烴已作為萃取劑廣泛用于金屬 離子和中性分子的萃取 l 棚 天然酯型兒茶素的研究始于2 0 世紀(jì)9 0 年代 目前廣泛應(yīng)用于化妝品 日用 化工 精細(xì)化工 醫(yī)藥和保健品等 現(xiàn)代臨床醫(yī)學(xué)證明 茶多酚的突出藥理功能 f l j j u 茶素決定 9 塒 且茶多酚中功能活性最強的是具有桔基的酯型兒茶素 即表 沒食子兒茶素沒食子酸酯 e g c g 表兒茶素沒食子酸酯 e c g 和沒食子兒 茶素沒食子酯酯 g c g 9 酯型兒茶素各單體的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)相近 采用一般 的化學(xué)分離富集方法很難實現(xiàn)各單體的分離 目前 國內(nèi)外制備兒茶素單體的方 法主要有 兒茶素的高速逆流層析制備法 高效液相制各色譜法 溶劑法富集等 1 6 1 8 但是 這些方法都存在產(chǎn)品二次污染 工藝流程復(fù)雜 分離周期長 產(chǎn)率 低等不足 因此 以茶葉粗提物酯型兒茶素作為研究對象 采用具有分子識別功能的杯 芳烴及其衍生物作為萃取劑 結(jié)合中空纖維膜分步萃取技術(shù) 進(jìn)行制備性分離研 究 這將大幅度提高分離純化效率 降低成本 具有較大的理論價值和非常廣闊 的應(yīng)用前景 1 1 杯芳烴及其衍生物合成的研究進(jìn)展 1 1 1 杯芳烴的制備 杯芳烴 c a l i x a r e n e 是一類由對烷基酚與甲醛經(jīng)縮合反應(yīng)形成的大環(huán)化合物 其結(jié)構(gòu)的底部排列著數(shù)個羥基 而在其結(jié)構(gòu)的上部具有疏水空穴 分子模型的形 狀象個杯子 故稱之為 杯芳烴 c a l i x a r e n e 0 9 2 0 i 其中 c a l i x 在拉丁文和 希臘文中意思是 杯 而 a r e 則是芳烴的意思 為了區(qū)分不同腔環(huán)大小的杯 芳烴 通常在 杯 c a l i x 和 芳烴 a r e n e 間插入 n 其中 n 代表 環(huán)狀低聚物中苯酚單元數(shù)目 如杯 6 芳烴 c a l i x 6 a r e n e 碩士學(xué)位論文第一章緒論 圖1 1 杯芳烴的結(jié)構(gòu) n 4 2 0 從分子結(jié)構(gòu)上看 杯芳烴具有很多特點 1 具有由亞甲基相連的苯環(huán)所構(gòu) 成的大小可調(diào)的空腔和環(huán)狀排列的酚羥基 可分別與離子及中性分子形成主 客 體包合物 2 合成方法簡單 易于大量制備 3 易于可進(jìn)行化學(xué)修飾 4 具有與酚醛樹脂相似的化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性 包容冠醚和環(huán)糊精二者之長 因此杯芳烴被譽為繼冠醚和環(huán)糊精后的第三代主體分子口 在超分子化學(xué)領(lǐng)域有 著廣泛的應(yīng)用前景 杯芳烴的合成方法一般可分為三類 一步合成法 逐步合成 法和片段縮合法 一步合成法是指用酚類化合物與醛在酸堿催化下合成杯芳烴 最初是由 z i n k e 等發(fā)現(xiàn)的 后來被c o m f o r t h g u t s c h e i 2 2 2 3 l 等改進(jìn)和完善 對叔丁基杯1 4 芳 烴 對叔丁基杯 6 芳烴 對叔丁基杯 8 芳烴這三種杯芳烴的合成研究已相當(dāng)成 熟了 即用對叔丁基苯酚和甲醛在適當(dāng)?shù)膲A和適當(dāng)?shù)娜軇┲屑訜岱磻?yīng)4 6 h 這三 種杯芳烴容易制備 且產(chǎn)量和純度高 但是奇數(shù)的杯芳烴如杯 5 芳烴 杯 刀芳 烴產(chǎn)量就相當(dāng)?shù)土?但還是有文獻(xiàn)記載將對叔丁基苯酚和甲醛溶于三氯甲烷中 用對甲苯磺酸為催化劑 可以得到對叔丁基杯 9 芳烴到對叔丁基杯 2 0 芳烴這一 系列杯芳烴的混合物洲 雖然上述杯芳烴都是以對叔丁基苯酚為起始原料 但是用其他的一些對位取 代的酚同樣也可以制備某些杯芳烴 如對芐基杯 5 芳烴 對特辛基杯 8 芳烴 2 5 1 對甲基杯 6 芳烴等 一步法合成杯芳烴的最突出的優(yōu)點是方法簡單易于操作 由于酚醛之間的反 應(yīng)復(fù)雜 致使該法適應(yīng)性較差 用該法合成奇數(shù)杯芳烴就不易 另外也不能直接 合成帶有不同取代基的杯芳烴 逐步法合成杯芳烴首先是由h a y s 和h u n t e f 提出的 該方法是以鄰鹵代對取 代苯酚通過亞甲基逐步與對取代苯酚相連 得到一端是鹵素 另一端是羥甲基的 線型低聚物 然后脫鹵關(guān)環(huán)成為杯芳烴 關(guān)環(huán)步驟的產(chǎn)率一般是較好的 但因為 步驟多 總產(chǎn)率低 合成線路見圖1 2 逐步法合成雖然反應(yīng)步驟較多 卻在一定程度上彌補了一步法在這方面的不 2 碩士學(xué)位論文第一章緒論 足 圖卜2 逐步法合成杯 n 芳烴 針對上述缺陷 k f m m e r e r 提出以鄰雙 羥甲基 對取代苯酚一步合成線型 三聚體 然后與鄰雙 鹵甲基 對取代苯酚關(guān)環(huán)的方法 使反應(yīng)步驟大大簡化 合成線路如下 圖1 3 逐步法合成杯 n 芳烴 逐步合成法的反應(yīng)步驟雖然多且總收率較低 但特別適用于合成一些特殊帶 有不同取代基的杯芳烴 如手性杯芳烴 這個優(yōu)勢是一步法所不能取代的 為了保持逐步合成法的靈活性 而又克服其步驟多的缺點 人們又提出了片 段縮合法 它采用分子問縮合關(guān)環(huán)代替逐步法的分子內(nèi)縮合關(guān)環(huán) 從而簡化了反 應(yīng)步驟 常采用的有 3 1 嗍 2 2 2 x 1 2 x 1 2 2 x 1 4 x 1 等 幾種方法 在杯芳烴的合成方法中 一步法簡單易行 是目前做常用的合成杯芳烴的方 法 由于酚醛之間反應(yīng)復(fù)雜 致使該法適應(yīng)性較差 用該法合成奇數(shù)杯芳烴就不 易 與一步法相反 逐步法具有適應(yīng)性廣的優(yōu)點 理論上可以合成各種取代基及 各種大小環(huán)的杯度烴 其缺點是步驟多 但仍是合成不對稱杯芳烴及手性杯芳烴 的主要方法 審洲 碩士學(xué)位論文第一章緒論 1 1 2 杯 8 芳烴的修飾 杯芳烴不僅易于大量合成 而且還能作為分子平臺 通過化學(xué)反應(yīng)在其上 下緣位置引入特定的基團制成多種衍生物 2 7 3 q 杯芳烴的衍生化反應(yīng)分為二大類 一類為酚羥基反應(yīng) 即將酚羥基轉(zhuǎn)化為醚 酯 酰胺等官能團 3 2 j 這也就是所謂的杯芳烴下沿衍生化 另一類反應(yīng)是首先用 無水a(chǎn) i c l 3 處理 使之脫叔丁基 然后通過親電取代 3 3 1 克萊森重排 3 4 氯甲基 化f 3 5 1 曼尼奇反應(yīng) 3 6 磺化 磷?；?明等反應(yīng)來進(jìn)行 由于杯 4 芳烴構(gòu)象明確 且較易控制 所以對于杯 4 芳烴的研究比較多 3 7 杯 8 芳烴由于柔韌性大構(gòu)象 易變 其分子識別有其特殊之處 目前衍生化研究并不多見 本文的內(nèi)容以杯 8 芳烴的衍生化為主 所以 以下部分重點介紹杯 8 芳烴的衍生化 1 1 2 1 上緣的衍生化 杯 8 芳烴上緣的衍生化仍是以通過脫去對叔丁基后 得到羥基對位空置的 杯芳烴 然后引入偶氮基 姍 水溶性的磺酸基 3 9 水溶性的對一二甲氨甲基 帥j 1 1 2 2 下緣的衍生化 杯 8 芳烴下緣的衍生化研究也不多見 cdg u t s c h e 瞄 用對叔丁杯 8 芳烴與 乙酸酐反應(yīng) 制得了八乙?；膶κ宥』?8 芳烴 后來李鴻圖用無水a(chǎn) 1 c 1 3 作 催化劑 酰鹵為酰基化試劑合成了相應(yīng)的酯類衍生物 4 1 1 對叔丁杯 8 芳烴與氯 乙酸反應(yīng)生成水溶性的化合物1 4 2 l 此化合物因為羧基的氫能形成很強的分子內(nèi)氫 鍵而保持錐形構(gòu)形 故可作為主體化合物 對叔丁基杯 8 芳烴和溴乙酸乙酯在 k 2 c 0 3 丙酮反應(yīng)體系中回流反應(yīng)5 7d 可得到了氧代乙酸乙酯衍生物 是進(jìn) 行杯芳烴衍生化的常用方法 4 3 l 后來蔡亞華等將氧代乙酸乙酯衍生物用過量的 脂肪族二胺在甲苯和乙醇混合溶劑中加熱回流 酯基轉(zhuǎn)化為酰胺基 得到了杯芳 烴酰胺衍生物 再與水楊醛在乙醇中反應(yīng)生成席夫堿衍生物 以用作合成多取代 的杯芳烴樹狀化合物的起始分子m p n e r i 和gc o r r a t t e l l i 4 5 用杯 8 芳烴與對甲 基芐溴在c s f 存在下 制得了一系列醚 單取代的 二取代 三取代 四取代 五取代 六取代 七取代 但反應(yīng)9 6 h 仍沒有得到八醚化的產(chǎn)物 后用氫化鈉 作催化劑才得到八醚化的產(chǎn)物 杯 8 芳烴由于柔韌性大構(gòu)象易變 其分子識別有其特殊之處 進(jìn)行衍生化 后 有望成為新的主體化合物 4 碩士學(xué)位論文第一章緒論 1 2 杯芳烴在萃取分離上的應(yīng)用 杯芳烴是由亞甲基連接苯酚單元構(gòu)成的大環(huán)受體 在杯芳烴 p t e r t b u t y l c 目d i x n a r e n e 的杯狀結(jié)構(gòu)底部緊密而有規(guī)律的排列著n 個酚羥基 而杯狀結(jié)構(gòu)的 上部具有疏水性的空穴 前者能鰲合和輸送陽離子 后者則能與中性分子形成包 合物 由于杯芳烴這種獨特的結(jié)構(gòu) 離子和中性分子均可作為其形成包合物的客 體 捌 1 2 1 杯芳烴對金屬陽離子的識別分離 在杯芳烴上引入?；?酰胺基 羧基等構(gòu)成的人工受體對許多金屬離子均能 識別 與其形成穩(wěn)定的配合物 并可顯示獨特的性能 目前已經(jīng)報道的有堿金屬 離子 過渡金屬離子 如 c 礦 t i p b r u c o f e a g 等 及副族金屬 離子等 如 u t 礦 e u 和t b 等 4 6 螂 其在貴金屬的提取 分離及金屬傳 感器設(shè)計等方面具有廣闊的應(yīng)用前景 1 2 2 杯芳烴對金屬陰離子的識別分離 1 9 9 4 年r u d k v c h 4 卿報道了一類杯芳烴一薩羅汾雙功能受體 其兼具對陰 陽離子的結(jié)合部位 能選擇性的識別n a 和h 2 p 0 4 離子 這類受體可用于液膜輸 送和分離堿金屬磷酸鹽 1 9 9 6 年b e e r 掣刪報道了上沿修飾的雙胺取代杯 4 芳烴 可作為陰離子受體 1 2 3 杯芳烴對有機分子的識別分離 設(shè)計合成對中性分子具有識別性能的人工受體是生物有機化學(xué)中富于挑戰(zhàn) 性課題 g u t c h 等幾個研究組報道杯芳烴能識別多種有機小分子 并與其形成固 態(tài)或液態(tài)包結(jié)物 1 9 5 l 5 2 同時眾多的杯芳烴衍生物也能包結(jié)一些中性有機分子 分子識別方式是以氫鍵 c h l l 作用 疏水作用為主要推動力 以孔穴大小 幾 何匹配作為選擇性的主要根據(jù) 同時杯芳烴上 下緣取代基的數(shù)目 種類的不同 以及構(gòu)象的變化對識別亦有影響 s h i n k a i 研究了水溶性杯 n 芳烴對三甲胺型陽 離子客體的識別作用 發(fā)現(xiàn)其與客體形成i i n 4 6 或l 2 n 8 配合物 5 3 1 并且 杯芳烴的多種構(gòu)象異構(gòu)體中只有錐式異構(gòu)體才能與客體良好地匹配 識別的主要 推動力為靜電作用和疏水作用 5 2 巧3 1 最近報道 杯芳烴類受體能識別分子較大的 有機分子 與多種醌 二茂鐵 甾體 氯化血紅素 核黃素 v b l 2 碳籠 染料 碩士學(xué)位論文第一章緒論 分子等均能形成穩(wěn)定的配合物 5 4 1 顯示了很大的應(yīng)用潛力 1 3 天然酯型兒茶素的研究 1 3 1 天然酯型兒茶素的概述 茶葉的種植和應(yīng)用在我國已有幾千年的歷史 神農(nóng)食經(jīng) 本草綱目 等 典籍中均有描述 陸羽 茶經(jīng) 說 諸藥為諸病之藥 茶為萬病之藥 可見 茶葉既是食品 又是藥品 是大自然賜予人類的一大寶物 喝茶有利于健康早己 被人們所接受 喝茶可以預(yù)防疾病也已被實驗所證實 5 5 5 6 1 研究表明 茶葉中對 人體健康最有益的物質(zhì)是具有很強抗氧化能力的茶多酚 它能有效清除自由基和 脂類自由基 預(yù)防脂質(zhì)的過氧化 而且具有抑制腫瘤發(fā)生 延緩衰老等功能 茶多酚 g r e e nt e ap o l y p h e n o l s 簡稱g t p 是茶葉中黃烷醇類 黃烷雙醇 黃 酮類 酚酸類和花色素類化合物的總稱 系呈淺綠色或汪黃色的粉末 約占茶葉 干重的1 5 2 5 其中黃烷醇類所占比例最大 占多酚類總量的8 0 通常把 黃烷醇類稱兒茶素 5 7 1 主要有以下幾種 表兒茶素 e c 表兒茶素沒食子酸酯 e c g 表沒食子兒茶素沒食子酸酯 e g c g 表沒食子兒茶素 e c c 沒 食子兒茶素沒食子酸酯 g c g 兒茶素 c 其中含量最高的幾種為e g c g e c c e c g 結(jié)構(gòu)如圖1 和e c 分別占5 0 6 0 1 5 一2 0 1 0 0 o 1 5 5 0 0 1 0 5 s s g i 兒茶素類化合物因多含酚性羥基 故極易發(fā)生氧化 聚合 縮合 等變化 決定其具有較好的抗氧化能力和清除自由基能力 研究表明兒茶素類物 質(zhì)具有明顯的抗衰老 防癌抗突變 去脂減肥 降低血糖 血脂和膽固醇 預(yù)防 心血管疾病等藥理功能 己廣泛用于食品加工 醫(yī)藥保健和日用化工等領(lǐng)域 6 0 l 兒茶素藥理功能是多種有活性組分綜合作用的結(jié)果 但各兒茶素單體的藥效活性 都不同 尤其是酯型兒茶素e g c g 和e c g 它們在許多方面表現(xiàn)出的功效遠(yuǎn)遠(yuǎn) 大于其他兒茶素組分 其中表沒食子兒茶素沒食子酸酯 e g c g 活性最強 是 綠茶提取物的最主要的活性成分 其中極具抗氧化 抗癌和清除體內(nèi)自由基的活 性成分為e g c g 被世界公認(rèn)為是 繼紫杉醇后從天然植物中提取的最理想的抗 癌藥物 研究表明 e g c g 的抗氧化 防輻射作用是維生素e 的2 0 0 倍 還有 研究表明 e g c g 具有防治糖尿病腎病的作用 可能通過抑制氧化應(yīng)激和增強機 體的抗氧化的防御功能 并改善和降低h e y 從而對腎臟具有保護(hù)作用 6 2 1 c c g 為e g c g 的反式異構(gòu)體 除具有e g c g 的藥效功能外 還具有一些優(yōu)異的獨特 性能 如降壓 降膽固醇 抑制酪氨酸酶等 但由于兒茶素單體 結(jié)構(gòu)如圖1 4 所示 的化學(xué)結(jié)構(gòu)和性質(zhì)十分相近 而且極易氧化 聚 縮 合 因而很難得到 高純度的兒茶素各組分單體 6 3 6 碩士學(xué)位論文第一章緒論 誰咄婚 e g c g 表沒食子兒茶素沒食子酸酯 g c g 沒食子兒茶素沒食子酸酯 e c g 表兒茶素沒食子酸酯 圖1 4 酯型兒荼素單體分子結(jié)構(gòu)圖 1 3 2 天然酯型兒茶素的應(yīng)用研究 1 3 2 1 血管清道夫 酯型兒茶素具有降低低密度酯蛋白和提高高密度酯蛋白功效 使血液黏稠度 下降 可預(yù)防因高血脂引起的高血壓 心臟病 心肌梗塞 冠心病 腦血栓 腦 梗塞以及動脈粥樣硬化等一系列血腦血管疾病 6 3 6 6 1 i 3 2 2 作保健品 酯型兒茶素不僅可以防治因高血壓 高血脂弓j 起的一系列心腦血管疾病 還 有抗衰老 抗輻射 抗菌抗病毒 防治齲齒 除臭 減肥等保健功能1 6 7 6 9 j 酯型兒茶素作為從茶葉中提取的植物提取物 具有其他中藥保健品所沒有的 特點 即含量清楚 化學(xué)結(jié)構(gòu)明確 組分相對單一 符合國外流行的第三代保健 食品發(fā)展方向和消費需求 因此 茶類黃酮作為保健食品首先進(jìn)入市場將有十分 光明的前景 1 3 2 3 抗腫瘤 目前 國內(nèi)外醫(yī)學(xué)機構(gòu) 如美國國家癌癥研究所 日本國立遺傳學(xué)研究所 廣州軍區(qū)武漢總醫(yī)院等 對兒茶素 4 寺別是酯型兒茶素e g c g e c g 的醫(yī)藥功能 如抗腫瘤的機理進(jìn)行廣泛的研究 并證實酯型兒茶素能誘導(dǎo)癌細(xì)胞分化和凋亡 中國醫(yī)學(xué)科學(xué)研究院腫瘤研究所發(fā)現(xiàn)g c g e g c g e c g 有明顯的抗癌抑癌作 用 證明它有抑制黃曲霉素 苯并芘等一系列致癌物質(zhì)誘導(dǎo)細(xì)胞回復(fù)突變作用 hb a b i c h 等 7 0 研究了e c g 在人類口腔中的h s c 2 癌細(xì)胞和正常的h g f 2 纖維 原細(xì)胞中的生物活性 發(fā)現(xiàn)e c g 是口腔癌的一種很有效的化學(xué)預(yù)防劑 z o n gp i n g c h e r t 等 7 1 1 的研究發(fā)現(xiàn)綠茶中的e g c g 對癌細(xì)胞有顯著的抑制作用 而對正常細(xì) 胞的生長沒有影響 大量實驗表明 這種成分對一些腫瘤的生長有明顯的抵制作 用 對體外培養(yǎng)的人急性早幼粒白血病細(xì)胞株 肝癌細(xì)胞株 肺癌細(xì)胞株的生長 也有明顯的抑制作用 所以 將茶類黃酮做好防癌前病變片劑或膠囊保健品 將 7 碩士學(xué)位論文第一章緒論 有巨大的市場拓展空間 1 3 2 4 作抗氧化劑 由于綠茶提取物出色的抗氧化作用 7 2 歐洲越來越多的企業(yè)進(jìn)入綠茶提取行 業(yè) 用高純度的產(chǎn)品e g c g 來沖擊市場 諸如d s m 高純度的e g c g 產(chǎn)品t a w v i g o 法國c j r e e n t e c h 的化妝品c h a r i n sl o r e a l 劑 a r k o p h a r m a 公司的保健品e x o l i s e r o c h e 的t e a v i g o t m 6 9 文商品名稱為 茶維力t m 近幾年 從中國和印度 出口的綠茶提取物多用于飲料行業(yè)的原料 雖然綠茶飲料本身在多數(shù)歐洲市場很 小 但不少提取物廠家均看好其未來作為食品補充劑的巨大潛力 2 0 0 3 年歐洲 的需求量約為有5 0 0 t 在國際市場上4 0 e g c g 價格范圍約9 0 英鎊 r g 多數(shù)用 于飲料和化妝品 但食品添加劑將會占有越來越大的市場份額 1 3 3 天然酯型兒茶素的分離提取現(xiàn)狀的研究 隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展 人們對茶葉的研究已經(jīng)從早先對茶葉品質(zhì)的要 求 即色 香 味 形發(fā)展到了從生物化學(xué)的角度對茶葉的主要成分及含量進(jìn)行 深層次的研究 并開發(fā)出了具有抗氧化 抗腫瘤 防治心血管疾病等功能的一系 列產(chǎn)品 如茶多糖 茶多酚 兒茶素 如e g c g e g c e c g e c 等 而已形成 產(chǎn)業(yè)化的茶多酚是兒茶素類及其它多酚類化合物組成的混合物 其兒茶素組成復(fù) 雜 酯型兒茶素相對含量低 因此 茶多酚的醫(yī)藥保健功效不理想 同時 茶多 酚的苦澀味 f l o 收斂性 太強和很容易產(chǎn)生病變 在飲料 保健品 醫(yī)藥等領(lǐng)域的 應(yīng)用受到限制 目前只能作為抗氧化劑在油脂食品中使用 兒茶素的單位物質(zhì) 如表沒食子兒茶素沒食子酸酯 e c c g 表兒茶素沒食子酸酯 e c g 表沒食子兒 茶素 e g c 表兒茶素 e c 幾茶素 c 等 由于其單體在茶多酚中的含量不高和 化學(xué)性質(zhì)不穩(wěn)定 因而分離純化成本很高 總之 國內(nèi)外茶葉生化領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)化 開發(fā)一直停留在茶多酚階段 因此 尋求低成本提取高含量的穩(wěn)定兒茶素 尤其 是e g c g e c g 生產(chǎn)工藝和產(chǎn)品己成為茶葉生化研究努力的方向 下面介紹幾種國內(nèi)外制備兒茶素單體的方法 逆流分配法 液相色譜法 溶 劑法 但是 這些方法都存在產(chǎn)品二次污染 工藝流程復(fù)雜 分離周期長及產(chǎn)率 低等不足 1 3 3 1 兒茶素的高速逆流制備法 h s c c c 法是8 0 年代發(fā)展起來的新技術(shù) 其特點是高速運轉(zhuǎn)產(chǎn)生的重力場 使固定相能在分離柱中實現(xiàn)高的保留 從而大大提高了分離能力 中國農(nóng)業(yè)科學(xué) 8 碩士學(xué)位論文第一章緒論 院茶葉研究所杜琪珍等f 7 3 1 采用高速逆流色譜法分離天然酯型兒茶素單體 將溶劑 系統(tǒng)中各種溶劑按比例在分液漏斗中充分振搖 待分層后將上 下相分開備用 用下相將兒茶素混合樣品充分溶解 制成溶液 用于進(jìn)樣 當(dāng)進(jìn)樣量小于1 9 時 能實現(xiàn)兒茶素混合物的較好分離 當(dāng)進(jìn)樣量大于1 9 時則不能實現(xiàn)兒茶素混合物 的較好分離 c a o 等用正己烷一乙酸乙酯 水作為溶劑系統(tǒng) 在l 2 0 3 0 和1 3 4 的條件下成功分離純化得e g c g 和e c g 單體 二者純度達(dá)9 8 以上 雖然用 h s c c c 可以實現(xiàn)兒茶素混合物較好的分離 但不能大規(guī)模生產(chǎn) 1 3 3 2 高效液相制各色譜法 高校液相色譜法是經(jīng)柱色譜法衍生而來的 1 9 5 9 年v u a t a zl 首次報道采用 纖維柱色譜法分離酯型兒茶素單體e g c g 的方法r 7 4 隨后 w i l k n sck 采用 s e p h e d e xl h 2 0 柱色譜法來分離制備e g c g o z a w at 7 5 用t o y o p e a t lh w 4 0 f 柱色譜分離兒茶素 以丙酮按濃度梯度進(jìn)行洗脫 但淋洗液易出現(xiàn)氣泡 影響分 離效果 且操作不易控制 s a i j or y o y a s u 7 6 利用葡萄糖凝膠l h 2 0 柱分離幾茶素 使用甲醇 正己烷 乙酸乙酯等多種有機溶劑作為展開劑 且經(jīng)過重復(fù)柱色 普及重結(jié)晶的方法可得到純度較高的e g c g 纖維素柱色譜法1 2 4 1 和s e p h e d e x l h 2 0 柱色譜法 7 7 也能夠獲得酯型兒茶素粗品 后來 戴軍等 將s e p h e d e x l h 2 0 柱色譜與半制備型腫l c 法結(jié)合起來 將兒茶素粗品加水溶解 過濾后上 s e p h e d e xl h 2 0 柱 用丙酮 水梯度洗脫 得到e g c g g c g e c g 餾分 再將 此餾分濃縮除去丙酮 加甲醇 水溶解 然后注入o d s 半制備色譜柱系統(tǒng) 收集 相應(yīng)餾分 濃縮 冷凍干燥得到較高純度的酯型兒茶素單體 最后 鐘世安等 搠 采用反相液相色譜法分離制備了e g c g e c g 和g c g 三種酯型兒茶素 該法為 大型液相色譜分離酯型兒茶素單體提供了很好的參考模式 但是也有其局限性 1 整個過程需二次濃縮 冷凍干燥 操作步驟多 收率低 2 采用o d s 半 制備色譜柱 離工業(yè)化還有很大一段差距 3 整個過程中使用大量甲醇等有毒 溶劑 操作環(huán)境差 另外 所生產(chǎn)的酯型兒茶素單體甲醇?xì)埩袈矢?不利于作為 藥物原料 1 3 3 3 溶劑法富集e g c g c o p e l a n d 等 8 0 提出秋用咖啡堿沉淀和溶劑分配層析的方法從綠茶中制備表 沒食子兒茶素沒食子酯酯 e c c g 張星海等雎i 提出了一種富集兒茶素和 純化e g c g 單體的工藝 其流程為 稱取高純度茶多酚 加2 4 份的l 號溶劑 可 選乙酸乙酯 無水乙醇 丙酮 以乙酸乙酯為最佳 使之溶解 若有部分不溶 濾除 得紅棕色溶液 然后在低溫下慢慢加入與l 號溶劑體積比為l 5 8 的2 9 碩士學(xué)位論文第一章緒論 號溶劑 可選氯仿 乙醚 丙酮 以氯仿為最佳 待沉淀完全 攪拌使結(jié)塊 等體積的2 號溶劑沉淀 如此重復(fù)不少于3 次 取濾渣 用無水溶解后冷凍干燥 得橘黃色粉末 產(chǎn)品中兒茶素含量大于9 5 用上述富集的兒茶素混合物 經(jīng) s e p h a d e xl h 2 0 柱層析 以4 0 乙醇洗脫 收集第2 餾分 濃縮冰凍干燥 得 類白色粉末 經(jīng)h p l c 測定 e c h o 含量大于9 5 綜上所述 天然酯型兒茶素單體的提取和純化 國內(nèi)外都有一定的研究 但 都存在諸如產(chǎn)品二次污染 工藝復(fù)雜 分離周期長 產(chǎn)率低等缺點 目前尚未有 大批量生產(chǎn)的報道 因此 研究開發(fā)兒茶素單體新的制備性分離技術(shù)將成為一熱 門課題 1 3 4 天然酯型兒茶素分析方法 兒茶素作為茶多酚中含量最高 藥理作用最明顯的組分 已引起了廣泛的重 視 對兒茶素組分的分析方法更是多種多樣 主要有 色譜法 包括高效液相色 譜 薄層層析 氣相色譜 紙層析 毛細(xì)管電泳法 生物偉感器 核磁共振法 及比色法等 但是約層析可以分離鑒定各種兒茶素 但操作費時 且定量可靠 性差 茶幾茶素的氣相色譜法研究至今仍無多大進(jìn)展 毛細(xì)管電泳的高分離性能 和超微量進(jìn)樣已成為痕量化合物分離分析的一大優(yōu)勢 但同時也有檢測靈敏度檢 測方法在毛細(xì)管電泳色譜體系的應(yīng)用及分析條件的優(yōu)化仍是兒茶素組分綜合分 析問題獲得解決的關(guān)鍵 而高效液相色譜法以其選擇性好 鑒別能力強 分析速 度快 靈敏度高等特點日益得到迅速的發(fā)展和廣泛應(yīng)用 是最常用的兒茶素定量 和定性分析方法圈 1 4 本人的工作 1 4 1 本文的研究內(nèi)容 本文的研究內(nèi)容來源于國家自然科學(xué)基金資助 n o 2 0 5 7 6 0 2 9 作為此項 目的內(nèi)容的重要部分 我的工作的內(nèi)容主要在以下二個方面 合成具有分子識別性能的萃取劑杯芳烴一對叔丁基杯 4 芳烴 對叔丁基 6 芳烴 對叔丁基杯 8 芳烴 再從對叔丁基杯 8 芳烴出發(fā) 通過對對叔丁基杯 8 芳烴的下緣酚羥基進(jìn)行化學(xué)修飾 制備了八乙?；鶎κ宥』?8 芳烴和一 系列對叔丁基杯 8 芳烴醚衍生物 烷基分別為n c h 3 n c h 2 c h n c 3 h 7 n c 4h 9 n c s h n n c 6 i 1 1 3 和n c 8 h 1 7 以茶葉的粗的提物茶多酚為研究對象 用柱色譜法從茶多酚中分離提取酯型 1 0 碩士學(xué)位論文第一章緒論 兒茶素溶液 e g c g g c g e c g 以合成的杯芳烴及其衍生物為萃取劑 研 究萃取劑分子和e g c g c c g e c g 分子識別規(guī)律和萃取性能相關(guān)性 1 4 2 創(chuàng)新之處 本文合成了3 種不同空腔大小的杯芳烴 再通過對對叔丁基杯 8 1 芳烴進(jìn)行 化學(xué)修飾 制備了1 種對叔丁基杯 8 芳烴酯的衍生物和7 種不同烷基鏈長的對 叔丁基杯 8 芳烴醚衍生物 并對所合成的化合物的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征 再以合成 的杯芳烴及其衍生物為萃取劑 研究萃取劑分子和e g c g c c g e c g 分子識 別規(guī)律和萃取性能相關(guān)性 其中6 種醚的衍生物的合成均未見文獻(xiàn)報道 研究萃 取劑分子和e g c g c c g e c g 萃取性能相關(guān)性 研究成果可以再結(jié)合中空纖 維膜逆流分級分步萃取技術(shù) 進(jìn)行酯型兒茶素制備性分離研究 1 4 3 研究意義 由于兒茶素單體的化學(xué)結(jié)構(gòu)和性質(zhì)十分相近 而且極易氧化 聚 縮 合 因而很難得到高純度的兒茶素各組分單體 目前 茶葉中天然酯型兒茶素的分離 純化主要通過制備色譜方法來實現(xiàn) 但效率不高 成本過大 導(dǎo)致產(chǎn)品價格相當(dāng) 昂貴 本文的研究成果主要是為中空纖維膜逆流分級分步萃取酯型兒茶素單體提 供理論依據(jù)和技術(shù)參數(shù) 該法若用于酯型兒茶素制備性分離研究 將大幅度提高 分離純化效率 降低成本 具有較大的理論價值和非常廣闊的應(yīng)用前景 另外 這種高效天然產(chǎn)物分離純化新技術(shù)對徹底改變中國天然產(chǎn)物開發(fā)層次低 生產(chǎn)方 式粗放 技術(shù)落后局面有重要作用 對我國中藥現(xiàn)代化及改造和提升傳統(tǒng)重中藥 行業(yè)有重要意義 碩士學(xué)位論文第二章杯芳烴及其衍生物的合成 第二章杯芳烴及其衍生物的合成 杯芳烴是一類由對烷基酚與甲醛經(jīng)縮合反應(yīng)形成的大環(huán)化合物 是繼環(huán)糊 精和冠醚之后的第三代超分子化合物 利用杯芳烴為平臺設(shè)計和制備具有不同結(jié) 構(gòu)和功能的衍生物 并從中篩選出具有高度選擇性的主體化合物 是當(dāng)代化學(xué)急 待解決的課題之一 在現(xiàn)有的文獻(xiàn)報道中已報道最多的是杯1 4 芳烴衍生物的合 成 杯 8 芳烴由于柔韌性大構(gòu)象易變 其分子識別有其特殊之處 進(jìn)行衍生化 后 有望成為新的主體化合物 然而對于它的研究并不多見 本章合成具有分子 識別性能的萃取劑杯芳烴一對叔丁基杯 4 芳烴 對叔丁基 6 芳烴 對叔丁基杯 8 芳烴 再從對叔丁基杯 8 芳烴出發(fā) 通過對對叔丁基杯 8 芳烴的下緣酚羥基 進(jìn)行化學(xué)修飾 制備了八乙?；鶎κ宥』?8 芳烴和七種對叔丁基杯 8 芳烴醚 衍生物 烷基分別為n c h 3 n c h 2 c h 3 n c 3 h 7 n c 4 喝 n c s h i 卜n c 6 h 1 3 和 n c s i t l 7 2 1 實驗部分 2 1 1 實驗主要儀器與試劑 本實驗所用儀器與試劑見下表2 1 2 2 表2 1 主要儀器表 儀器名稱廠家 磁力攪拌器 真空干燥箱 3 7 0 f t i r 紅外光譜儀 x 4 型數(shù)字顯微熔點測定儀 i n o 3 0 0 型核磁共振儀 p e 2 4 0 0 型元素分析儀 液質(zhì)聯(lián)用儀 質(zhì)譜儀 江蘇金壇大地自動化儀器廠 鄭州長城科工貿(mào)有限公司 美國n i e o l e t 公司 北京泰克儀器有限公司 美國v a r i a n 公司 美國p e 公司 a g i l e n tl1 0 0s e r i e sl c m s d 四極桿 美國t h e r m o f i n n i g a nl c q a d v a n t a g e 型 碩士學(xué)位論文第二章杯芳烴及其衍生物的合成 表2 2 主要試劑表 蔓型壟整莖型塑整 窒 4 對叔丁基苯酚化學(xué)純 國藥集團化學(xué)試劑有限公司 三氯甲烷分析純湖南匯虹試劑有限公司 多聚甲醛 無水硫酸鎂 甲苯 氫氧化鈉 氫氧化鉀 二甲苯 丙酮 甲醛 乙酸乙酯 乙醚 4 對叔丁基苯酚 三氯甲烷 多聚甲醛 無水硫酸鎂 甲苯 氫氧化鈉 氫氧化鉀 二甲苯 丙酮 甲醛 乙酸乙酯 乙醚 薄層層析硅膠 二苯醚 碘甲烷 碘乙烷 正溴丙烷 正溴丁烷 正溴戊烷 正溴辛烷 分析純 分析純 分析純 分析純 分析純 分析純 分析純 分析純 分析純 分析純 化學(xué)純 分析純 分析純 分析純 分析純 分析純 分析純 分析純 分析純 分析純 分析純 分析純 分析純 化學(xué)純 分析純 分析純 化學(xué)純 化學(xué)純 分析純 分析純 天津市東麗區(qū)天大化學(xué)試劑廠 天津市東麗區(qū)天大化學(xué)試劑廠 長沙市湘科精細(xì)化工廠 長沙市湘科精細(xì)化工廠 長沙市湘科精細(xì)化工廠 長沙市國蓉延風(fēng)化學(xué)試劑廠 長沙安泰精細(xì)化工實業(yè)有限公司 湖北大學(xué)化工廠 湖北大學(xué)化工廠 天津市瑞金特化學(xué)品有限公司 國藥集團化學(xué)試劑有限公司 湖南匯虹試劑有限公司 天津市東麗區(qū)天大化學(xué)試劑廠 天津市東麗區(qū)天大化學(xué)試劑廠 長沙市湘科精細(xì)化工廠 長沙市湘科精細(xì)化工廠 長沙市湘科精細(xì)化工廠 長沙市國蓉延風(fēng)化學(xué)試劑廠 長沙安泰精細(xì)化工實業(yè)有限公司 湖北大學(xué)化工廠 湖北大學(xué)化工廠 天津市瑞金特化學(xué)品有限公司 天津市瑞金特化學(xué)品有限公司 青島海浪硅膠干燥劑廠 中國醫(yī)藥上?；瘜W(xué)試劑公司 浙江海川化學(xué)品有限公司 中國醫(yī)藥上?；瘜W(xué)試劑公司 中國五聯(lián)化工廠 中國醫(yī)藥上?；瘜W(xué)