大孔樹脂-綜述

對(duì)大孔吸附樹脂的初步認(rèn)識(shí)大孔樹脂（macroporousresin）又稱全多孔樹脂，聚合物吸附劑，它是一類以吸附為特點(diǎn)，對(duì)有機(jī)物具有濃縮、分離作用的高分子聚合物。1964年，Rohm&Haas公司開發(fā)了對(duì)硼進(jìn)行選擇性絡(luò)合吸附的吸附樹脂AmberliteXE-243,這可看作是最早開發(fā)的吸附樹脂。60年代末，日本三菱化成公司也開發(fā)生產(chǎn)了DiaionHP系列的大孔吸附樹脂。中國(guó)吸附樹脂的研究工作開展于1974年，現(xiàn)已有H系列、CHA系列、NKA系列等多個(gè)系列產(chǎn)品。大孔樹脂是由聚合單體和交聯(lián)劑、致孔劑、分散劑等添加劑經(jīng)聚合反應(yīng)制備而成。聚合物形成后，致孔劑被除去，在樹脂中留下了大大小小、形狀各異、互相貫通的孔穴。因此大孔樹脂在干燥狀態(tài)下其內(nèi)部具有較高的孔隙率，且孔徑較大，在100~1000nm之間，故稱為大孔吸附樹脂。一、 吸附原理大孔吸附樹脂是以苯乙烯和丙酸酯為單體，加入乙烯苯為交聯(lián)劑，甲苯、二甲苯為致孔劑，它們相互交聯(lián)聚合形成了多孔骨架結(jié)構(gòu)。樹脂一般為白色的球狀顆粒，粒度為20?60目,是一類含離子交換集團(tuán)的交聯(lián)聚合物，它的理化性質(zhì)穩(wěn)定，不溶于酸、堿及有機(jī)溶劑，不受無(wú)機(jī)鹽類及強(qiáng)離子低分子化合物的影響。大孔吸附樹脂是一種不含離子交換基團(tuán)，具有大孔結(jié)構(gòu)的高分子吸附劑。其吸附性能與活性炭相似，它所具有的吸附性，可能與范德華力或氫鍵有關(guān)。由于是分子吸附，因而解吸容易。因此，欲分離的天然產(chǎn)物可依其分子體積的大小及吸附力的強(qiáng)弱，在一定規(guī)格的大孔吸附樹脂上，以適當(dāng)?shù)娜軇┫疵摱_(dá)到分離的目的[1]二、 吸附條件和解吸附條件吸附條件和解吸附條件的選擇直接影響著大孔吸附樹脂吸附工藝的好壞，因而在整個(gè)工藝過(guò)程中應(yīng)綜合考慮各種因素，確定最佳吸附解吸條件。影響樹脂吸附的因素很多，主要有被分離成分性質(zhì)（極性和分子大小等）、上樣溶劑的性質(zhì)（溶劑對(duì)成分的溶解性、鹽濃度和PH值）、上樣液濃度及吸附水流速等。常、極性較大分子適用中極性樹脂上分離，極性小的分子適

用非極性樹脂上分離；體積較大化合物選擇較大孔徑樹脂；上樣液中加入適量無(wú)機(jī)鹽可以增大樹脂吸附量；酸性化合物在酸性液中易于吸附，堿性化合物在堿性液中易于吸附，中性化合物在中性液中吸附；一般上樣液濃度越低越利于吸附；對(duì)于滴速的選擇，則應(yīng)保證樹脂可以與上樣液充分接觸吸附為佳。影響解吸條件的因素有洗脫劑的種類、濃度、 pH值、流速等。洗脫劑可用甲醇、乙醇、丙酮、乙酸乙酯等，應(yīng)根據(jù)不同物制裁在樹脂上吸附力的強(qiáng)弱，選擇不同的洗脫劑和不同的洗脫劑濃度進(jìn)行洗脫；通過(guò)改變洗脫劑的pH值可使吸附物改變分子形態(tài)，易于洗脫下來(lái)；洗脫流速一般控制在0.5?5mL/min。三、 理化性質(zhì)大孔吸附樹脂是通過(guò)物理吸附從溶液中有選擇地吸附有機(jī)物質(zhì)， 從而達(dá)到分離提純的目的。其理化性質(zhì)穩(wěn)定，不溶于酸、堿及有機(jī)溶劑，對(duì)有機(jī)物選擇性好，不受無(wú)機(jī)鹽類及強(qiáng)離子、低分子化合物存在的影響，在水和有機(jī)溶劑中可吸附溶劑而膨脹。四、 分離原理大孔吸附樹脂為吸附性和篩選性原理相結(jié)合的分離材料。大孔吸附樹脂的吸附實(shí)質(zhì)為一種物體高度分散或表面分子受作用力不均等而產(chǎn)生的表面吸附現(xiàn)象，這種吸附性能是由于范德華引力或生成氫鍵的結(jié)果。同時(shí)由于大孔吸附樹脂的多孔結(jié)構(gòu)使其對(duì)分子大小不同的物質(zhì)具有篩選作用。通過(guò)上述這種吸附和篩選原理，有機(jī)化合物根據(jù)吸附力的不同及分子量的大小，在大孔吸附樹脂上經(jīng)一定溶劑洗脫而達(dá)到分離、純化、除雜、濃縮等不同目的。吸附樹脂的表面發(fā)生吸附作用后，會(huì)使樹脂表面上溶質(zhì)的濃度高于溶劑內(nèi)溶質(zhì)的濃度，其結(jié)果引起體系內(nèi)放熱和自由能的下降。一般說(shuō)來(lái)，吸附分為物理吸附和化學(xué)吸附兩大類。五、 分類大孔吸附樹脂按其極性大小和所選用的單體分子結(jié)構(gòu)不同， 可分為非極性、中極性和極性三類。

非極性大孔吸附樹脂非極性大孔吸附樹脂是由偶極矩很小的單體聚合制得的不帶任何功能基，孔表的疏水性較強(qiáng)，可通過(guò)與小分子內(nèi)的疏水部分的作用吸附溶液中的有機(jī)物，最適于極性溶劑中吸附非極性物質(zhì)，也稱為芳香族吸附劑，例如苯乙烯、二乙烯苯聚合物。中等極性大孔吸附樹脂中等極性大孔吸附樹脂是含酯基的吸附樹脂， 且多功能團(tuán)的甲基丙烯酸酯作為交聯(lián)劑。其表面兼有疏水和親水兩部分。既可極性溶劑中吸附非極性物質(zhì)，又可由非極性溶劑中吸附極性物質(zhì)，也稱為脂肪族吸附劑，例如聚丙烯酸酯型聚合物。極性大孔吸附樹脂極性大孔吸附樹脂是指含酰胺基、氰基、酚羥基等含氮、氧、硫極性功能基的吸附樹脂，它們通過(guò)靜電相互作用吸附極性物質(zhì)，如丙烯酰胺。六、樹脂型號(hào)樹脂種類眾多，型號(hào)各異，性能差異大。樹脂型號(hào)主要有：美國(guó)Rohn&hass公司生產(chǎn)的AmberliteXAD系列與日本三菱合成工業(yè)公司生產(chǎn)的DiaionHP-10、-20、-30、-40、-50（非極性）其它牌號(hào)吸附樹脂還有：ParapetP-S、ParapetQ、ParapetR、ParapetS、ParapetN、Chromosorb系列等；中國(guó)主要的樹脂有天津農(nóng)藥股份有限公司的D系列，上海試劑廠101、102、402等，南開大學(xué)化工廠產(chǎn)品D系列、H系列、AB-8（弱極性）和上海醫(yī)藥工業(yè)研究院SIP系列等。大孔吸附樹脂是一類新型的非離子型高分子吸附劑，樹脂通常依其極性分為非極性、弱極性、極性3類，樹脂的結(jié)構(gòu)一般為苯乙烯、丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯、丙烯酸或氧化氮類。樹脂吸附性能的優(yōu)劣是由其化學(xué)和物理結(jié)構(gòu)決定的，同一型號(hào)大孔吸附樹脂對(duì)有效部位吸附能力強(qiáng)弱的規(guī)律為：以藥材計(jì)，生物堿>黃酮〉酚性成分〉無(wú)機(jī)物，不同樹脂結(jié)構(gòu)對(duì)不同物質(zhì)吸附

效果不同，通過(guò)研究DM-130、LSA-10、LSA-20型吸附樹脂對(duì)黃酮類化合物的吸附分離研究，發(fā)現(xiàn)DM-130吸附樹脂是一種對(duì)黃酮類化合物具有優(yōu)良吸附性能的吸附劑。研究人員比較了10種大孔吸附樹脂對(duì)銀杏葉黃酮的吸附性能及吸附動(dòng)力學(xué)過(guò)程。篩選實(shí)驗(yàn)表明， D-及DA-型樹脂對(duì)多糖的吸附作用較單糖和雙糖大。AB-8樹脂對(duì)皂苷的吸附容量較蛋白質(zhì)、糖大。一般大孔吸附樹脂吸附符合以下規(guī)律：非極性物質(zhì)在極性介質(zhì) （水）內(nèi)被非極性吸附劑吸附，極性物質(zhì)在非極性介質(zhì)中被極性吸附劑吸附，帶強(qiáng)極性基團(tuán)的吸附劑在非極性溶劑里能很好的吸附極性化合物。聚苯乙烯樹脂一般適用于非極性和弱極性物質(zhì)的化合物，如皂苷類和黃酮類；聚丙烯酸類樹脂，一般帶有酯基或酰氨基，對(duì)中極性和極性化合物如黃酮醇和酚類的吸附較好。七、預(yù)處理和再生預(yù)處理新購(gòu)樹脂可能含有分散劑、致孔劑、惰性溶劑等化學(xué)殘留,所以使用前要進(jìn)行預(yù)處理。將大孔樹脂用乙醇浸漬24小時(shí),在裝柱前,若是國(guó)產(chǎn)的樹脂,由于其粒度不是很均勻,先用類似于中藥制劑里的“水飛法”將比較細(xì)小的顆粒漂去,然后再進(jìn)行裝柱,用乙醇洗脫,洗至流出液在試管中用水稀釋不渾濁時(shí)為止。最后用水反復(fù)洗滌至無(wú)明顯乙醇?xì)馕都纯?。上樣大孔吸附樹脂采用濕法上?為保證分離效果,上樣液應(yīng)當(dāng)進(jìn)行一定的預(yù)處理,可將樣品液過(guò)濾或者離心,有必要的話也可以離心之后再過(guò)濾一次;同時(shí)加入樣品液后，需要檢查柱的飽和性,可以用HPLC,TLC等手段進(jìn)行檢測(cè)。洗脫常用的洗脫劑是水、甲醇、乙醇等。為了達(dá)到滿意的效果,可用幾種不同濃度洗脫劑洗脫,并根據(jù)分離物的極性、溶解性,以確定最佳洗脫濃度,筆者用大孔吸附樹脂分離提取川芎當(dāng)歸中的阿魏酸,在大孔吸附樹脂上加樣后,用水洗脫至還原糖的反應(yīng)成陰性,再改用40%乙醇洗脫,基本能洗脫完全。洗脫劑加入樹脂后,應(yīng)有一段時(shí)間進(jìn)行平衡,根據(jù)樣品多少以及樹脂效能確定具體時(shí)間,洗脫時(shí)速度控制在0.5?5ml/min，洗脫液分別進(jìn)行回收，經(jīng)檢測(cè)后，再將組分合并。

樹脂的再生樹脂經(jīng)過(guò)反復(fù)使用后,樹脂表面或內(nèi)部殘留著許多非吸附性成分或吸附性雜質(zhì),使樹脂顏色變深,柱效降低,這時(shí)需要進(jìn)行樹脂的再生,可先用水或95%的乙醇洗柱,而后進(jìn)行大孔吸附樹脂的預(yù)處理。當(dāng)樹脂受到嚴(yán)重污染時(shí),可先用3%HCl溶液，繼用5%NaOH溶液對(duì)樹脂做深度處理。經(jīng)多次使用后,有時(shí)柱床擠壓過(guò)緊,或樹脂顆粒部分破碎而影響流速,可從柱中取出樹脂,盛于一個(gè)較大容器中用水漂洗除去小顆粒和懸浮雜質(zhì),再重新裝柱。八、影響吸附率因素吸附樹脂對(duì)有機(jī)物的去除效果與樹脂本身的結(jié)構(gòu)性質(zhì)、吸附質(zhì)的結(jié)構(gòu)以及吸附處理過(guò)程中的操作條件有著密切的關(guān)系。大孔吸附樹脂極性的影響遵從類似物吸附類似物的原則，根據(jù)吸附物質(zhì)的極性大小選擇不同類型的大孔吸附樹脂。極性較大的化合物一般適用于在中極性的樹脂上分離；極性小的化合物適用于在非極性的樹脂上分離。極性大小是一個(gè)相對(duì)概念，要根據(jù)分子中基團(tuán)（如羥基）與非極性基團(tuán)（如烷基、苯環(huán)、環(huán)烷母核等）的數(shù)量與大小來(lái)確定；對(duì)于未知化合物，可通過(guò)一定的預(yù)試驗(yàn)及 TLC而大致確定。大孔吸附樹脂孔徑的影響大孔吸附樹脂是多孔性物質(zhì)，其孔徑特性可用比表面積 （S）、孔體積（V）和計(jì)算所得的平均半徑（r）來(lái)表征。假定孔道為圓柱形，則三者關(guān)系r=2V/S，V可由壓汞儀測(cè)得，S可由比表面積測(cè)定儀測(cè)得。被分離成分通過(guò)樹脂的孔道而擴(kuò)散到樹脂的內(nèi)表面而被吸附。大孔吸附樹脂孔徑的大小，直接影響不同大小的分子自由進(jìn)入，從而使樹脂具有選擇性。因此，只有當(dāng)孔徑對(duì)于被分離成分足夠大時(shí)，比表面積才能充分發(fā)揮作用，即大孔吸附樹脂比表面積越高，而平均孔徑小。其吸附速度越慢，解吸越不夠集中，雜質(zhì)的分離效果也就越差。

大孔吸附樹脂強(qiáng)度的影響大孔吸附樹脂強(qiáng)度與孔隙率有直接關(guān)系，也和制備工藝有關(guān)。這類樹脂在酸堿中體積變化不大，在溶媒中則有一定程度的溶脹。一般大孔吸附樹脂孔隙率越高，孔體積越大，則強(qiáng)度越差。大孔吸附樹脂的強(qiáng)度直接影響樹脂的使用壽命，從而影響著大孔吸附樹脂法工藝的成本。吸附流速的影響對(duì)于同一濃度的上樣溶液，吸附流速過(guò)大，樹脂的吸附量就會(huì)降低。但吸附流速過(guò)小，吸附時(shí)間就會(huì)增加，在實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)綜合考慮來(lái)確定最佳吸附流速，既要使大孔吸附樹脂的吸附效果好，又要保證較高的工作效率。溫度的影響物理吸附和化學(xué)吸附都是放熱過(guò)程，所以只要吸附已經(jīng)達(dá)到平衡，增加溫度無(wú)論是物理吸附量還是化學(xué)吸附量都會(huì)降低。但是由于化學(xué)吸附在低溫時(shí)往往末達(dá)到平衡，而升高溫度會(huì)使吸附速度增快，所以對(duì)于化學(xué)吸附來(lái)說(shuō)，在低溫時(shí)常會(huì)出現(xiàn)吸附量隨溫度升高而增加的情況，直到真正達(dá)到平衡以后，吸附量才又隨溫度升高而下降。其它組分存在時(shí)的影響當(dāng)溶液中存在二種以上溶質(zhì)時(shí)，往往會(huì)引起一種溶質(zhì)易吸附而使另一種溶質(zhì)的吸附量降低，一般來(lái)講，對(duì)混合溶質(zhì)的吸附較純?nèi)苜|(zhì)的吸附效果差。九、精致純化黃酮類化合物精制純化劉中秋等［2用］大孔吸附樹脂法富集保和丸中的橙皮苷，將保和丸提取液上大孔吸附樹脂柱,用50%乙醇洗脫，使保和丸中的主要有效成分橙皮苷保留率達(dá)到96.5%。與原工藝劑型比較，大孔吸附樹脂富集橙皮苷等黃酮類成分不僅吸附快、

解吸度高，而且具有吸附容量大、洗脫率高、樹脂再生簡(jiǎn)化等優(yōu)點(diǎn)。高紅寧等［3］采用紫外分光光度法測(cè)定苦參中總黃酮的含量，研究了AB-8型大孔吸附樹脂對(duì)苦參總黃酮的吸附性能及原液濃度、pH值、流速、洗脫劑的種類對(duì)吸附性能的影響，結(jié)果AB-8型樹脂對(duì)苦參總黃酮的適宜吸附條件為原液質(zhì)量濃度0.285mg/ml、pH值為4、流速每小時(shí)3倍樹脂體積、洗脫劑用50%乙醇時(shí)，解吸效果較好，表明用AB-8,型樹脂精制苦參總黃酮是可行的。大孔吸附樹脂法還用于復(fù)方抑抗靈片中淫羊藿苷測(cè)定的樣品制備上，該法減少了分離轉(zhuǎn)移過(guò)程中的損耗，可選擇性吸附淫羊藿苷，純化樣品，既利于準(zhǔn)確定量，又利于色譜柱的保護(hù)。皂苷精制純化蔡雄等［4］用大孔吸附樹脂吸附技術(shù)純化人參總皂苷，將人參提取液上大孔吸附樹脂柱，用蒸餾水及50%乙醇依次洗脫，人參總皂苷富集于50%乙醇洗脫液部分，洗脫率在90%以上。純化前總固體物中人參總皂苷含量為14.9%，純化后總皂苷固體物中人參總皂苷含量為60.1%，從精制程度、解吸度方面分析，大孔吸附樹脂適宜于人參總皂苷的分離、純化。金京玲等［5］用大孔吸附樹脂法提取蒺藜總皂苷，將蒺藜的提取液上D-101型大孔樹脂柱，用水洗至流出液無(wú)色后，用80%乙醇洗脫至薄層檢查無(wú)蒺藜總皂苷為止。這樣制得的蒺藜總皂苷可有效去除糖類等水溶性雜質(zhì)及大部分脂溶性雜質(zhì)，皂苷的收率也明顯優(yōu)于傳統(tǒng)方法。杜江等⑹將D3520型大孔吸附樹脂用于黃褐毛忍冬總皂苷的提取分離并與原工藝有機(jī)溶劑提取法進(jìn)行了比較，結(jié)果顯示，前者總皂苷純度、收率均明顯高于原法，且工藝簡(jiǎn)化，成本降低。周萍等⑺用AB-8型大孔吸附樹脂對(duì)枸骨葉藥材中總皂苷進(jìn)行富集和純化，用50%和70%乙醇為解吸溶劑，結(jié)果枸骨葉中總皂苷的樹脂保留率為98.5%。袁海龍等［8］將大孔吸附樹脂法應(yīng)用于測(cè)定梔子金花丸中梔子苷的含量，用高效液相色譜(HPLC)法檢測(cè)大孔吸附樹脂處理過(guò)的樣品液，操作步驟少，色譜柱污染少，柱壓低，具有分離度高，重現(xiàn)性好，專屬、靈敏的特點(diǎn)。生物堿精制純化傳統(tǒng)上，分離純化生物堿一般用陰離子交換樹脂，因解吸時(shí)需要用酸、堿或鹽類洗脫劑，會(huì)引入雜質(zhì)，給后來(lái)的分離帶來(lái)不便。換用大孔吸附樹脂則可避免此類問題⑼。羅集鵬［10］用大孔吸附樹脂對(duì)黃連藥材及其制劑中小檗堿進(jìn)行富集，并用HPLC法進(jìn)行定量分析，結(jié)果表明D-101型大孔吸附樹脂對(duì)醛式或醇式小檗堿具有良好的吸附作用，且不易被弱堿水解吸附，含0.5%硫酸的5%甲醇解吸附能力最強(qiáng)。在左金丸中吳茱萸生物堿成分對(duì)小檗堿的富集和HPLC分離均無(wú)明顯影響。以上說(shuō)明大孔吸附樹脂對(duì)水溶性生物堿有很好的富集作用，且不受其他脂溶性成分的影響。楊樺等［11］采用大孔吸附樹脂，比較并篩選烏頭類總生物堿的提取分離最佳工藝條件。將川烏水提取液制備成8ml/g濃縮液，上柱，測(cè)定總生物堿含量，該方法可以從樣品中分離出85%以上的烏頭類生物堿，同時(shí)除去浸膏總量82%的水溶性固體雜質(zhì)，對(duì)提高天然藥物復(fù)方制劑中有效成分的含量，減小服用劑量具有重要的意義。晏亦林等［12］將四逆湯提取液上大孔吸附樹脂，水洗后用70%乙醇洗脫。四逆湯精制后樣品的薄層色譜（TLC）檢測(cè)結(jié)果表明，經(jīng)大孔樹脂處理后3味藥的主要成分基本能檢出，大孔吸樹脂處理前后的樣品的HPLC圖譜峰位、峰形基本相似。藥理試驗(yàn)表明，四逆湯與大孔吸附樹脂精制的四逆湯均能顯著提高間羥胺處理的小鼠血清一氧化氮（NO）水平，二者無(wú)顯著差異。其他水溶性化合物臧琛等［13］用抗感顆粒中芍藥苷的含量為指標(biāo)，比較了醇沉、超濾及大孔吸附樹脂3種方法的精制效果，結(jié)果芍藥苷含量依次為醇沉法＞大孔吸附樹脂法＞超濾法。劉榮華等［14］對(duì)大孔吸附樹脂提取膽紅素的工藝進(jìn)行了考察,在應(yīng)用CDA-40型大孔吸附樹脂、pH值為5~6、吸附劑用量為4g/10ml膽汁、硫酸銨鹽濃度70%、攪拌吸附時(shí)間為4h的條件下，膽紅素的提取率達(dá)85%以上,純度達(dá)93%,且工藝簡(jiǎn)便、大孔吸附樹脂再生容易。陳延清［15］用7種不同種類的大孔吸附樹脂來(lái)精制樂脈膠囊，用HPLC法測(cè)定丹參素、芍藥苷的含量，結(jié)果顯示,用樹脂精制后提取物的含固率顯著降低，丹參素的損失很大，芍藥苷在部分樹脂的保留率低于80%。大孔吸附樹脂在天然藥物的分離、富集方面有著廣泛的應(yīng)用前景，并日益顯示出其獨(dú)特的作用。目前在天然藥物化學(xué)成分分離方面最常用的樹脂有D-101，DA-201,AB-8,H103，LD605,CDA-40，D1300型等，還有NKA和SIP系列。目前大孔吸附樹脂在苷類成分分離方面應(yīng)用較廣，在其他類化學(xué)成分的分離方面應(yīng)用研究有待深入。應(yīng)用大孔吸附樹脂可將天然藥物的有效成分分離出來(lái)，特別有利于解決天然藥物大、黑、粗的問題。隨著在天然藥物化學(xué)成分提取、分離、富集中的進(jìn)一步應(yīng)用，大孔吸附樹脂必將有利于天然藥物制劑工藝的改進(jìn)，有利于促進(jìn)天然藥物現(xiàn)代化研究的進(jìn)程。參考文獻(xiàn)[1]李嘉蓉?天然藥物化學(xué)試驗(yàn)[M].北京：中國(guó)醫(yī)藥科技出版社,1998.25-27劉中秋.大孔樹脂吸附法富集保和丸中橙皮苷的工藝研究[J].中成藥，20101,23(