CN104043393B - 用于分离银杏叶聚戊烯醇的改性介孔材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于分离银杏叶聚戊烯醇的改性介孔材料及其制备方法，该方法包括：（1）制备固相萃取剂；（2）利用固相萃取剂吸附正己烷溶液中的银杏叶聚戊烯醇，并研究其吸附热力学、动力学；（3）用1-己烯洗脱吸附在固相萃取剂上的聚戊烯醇，优化固定床洗脱条件；（4）试验该固相萃取剂的重复利用性能。该材料对聚戊烯醇的平衡吸附量达到153mg/g，利用本材料对含聚戊烯醇石油醚浸膏进行富集处理使浸膏中聚戊烯醇的含量由38.54%提高到70.2%，重复使用六次，其回收率仍达到86.5%，在保证提高聚戊烯醇的纯度的同时减少了银离子流失。本发明的方法操作简便、对不饱和化合物吸附选择性强，萃取剂可多次重复利用。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于分离富集银杏叶中聚戊烯醇的载银离子液改性介孔材料的制备及其使用方法。
背景技术
银杏叶聚戊烯醇（polyprenols，PPs）是一种由多个异戊烯基首尾相联形成的线性低聚类脂类化合物，其中含有2个反式和12-20个顺式异戊烯基，两端分别为ω端基和不饱和α端基，属于二反多顺型聚戊烯醇。不饱和度最高可达21，具有很强的生物活性和药理作用。
自1982年日本田中康之首次从银杏叶中分离出银杏叶聚戊烯类化合物以来世界范围内对其生物活性的研究和产品开发从未间断。
银杏叶聚戊烯醇属于天然产物，对人体无毒、无三致作用，对多种疾病和机体损伤具有显著的治疗效果，如：银杏叶聚戊烯醇体外对Heps、S180、EC具有良好的抗癌效果和诱导肿瘤细胞凋亡的作用；具有增强免疫力、促进造血干细胞增值和辅助化疗白血病的效果；在抗肝炎病毒和修复肝损伤、诱导肝癌细胞凋亡等方面效果明显；银杏叶聚戊烯醇与其他药物配伍联合能够在不降低药效的情况下减少辐射和化疗对细胞的损伤。
银杏叶聚戊烯醇为油状类脂类化合物，呈弱极性。易溶于石油醚、正己烷、氯仿等有机溶剂以及它们与丙酮、乙醚、乙酸乙酯的混合物。一般是采用弱极性有机溶剂对银杏叶进行萃取得到粗提物，再反复以柱色谱分离纯化。如Koichi等人采用丙酮：正己烷（1；1）浸提并经过硅胶柱层析、正己烷：乙醚（19；1）洗脱得到一定纯度的聚戊烯醇乙酸酯。但银杏叶中存在多种非极性脂溶成分，需要经过反复硅胶柱层析纯化才能达到较高的纯度，从而产生过程操作时间长，硅胶用量大，效率低下等缺点。王成章等采用分子短程蒸馏法分离聚戊烯醇，操作过程为溶剂粗提-水解-冷冻得到不皂化物，将不皂化物先后在由低到高的三个温度段下蒸馏，得到纯度为70%的银杏叶聚戊烯醇产品。此方法避免了大量有机溶剂的使用具有环保清洁的特点，具有一定的物理选择性。但是戊烯醇分子量大、被蒸出时的出口温度最高达300℃，导致能耗大、产物双键稳定性差。杨克迪等建立了甲醇水溶液-银离子配位体系，通过银离子与聚戊烯醇中的不饱和键形成π络合，有选择性的分离聚戊烯醇类化合物，使得产品纯度有明显提高。但是甲醇水溶液-银离子配位体系中，甲醇饱和蒸汽压较高，挥发严重，导致在萃取剂回收利用过程中银离子浓度难以确定，液相萃取剂的重复使用难度增加。但是利用银离子与双键p-配位萃取选择性高，在保证一定分离效果的前提下，既避免了蒸馏的高温，较之柱层析，时间又大大缩短，该p-配位萃取方法值得深入探讨。
离子液体具有低蒸汽压、高稳定性、宽液程和无污染、可循环利用等特点，这些特点使离子液体已经广泛地应用于天然产物中活性化合物的萃取。前期我们采用离子液体-Ag+体系液液萃取分离银杏叶聚戊烯醇也取得良好效果，离子液体对银离子的保持能力强，减少了分离过程中银离子的流失；且离子液体的低蒸汽压弥补了有机溶剂高挥发性缺陷。但是离子液价格较高，直接作为溶剂使用量很大，增加生产成本。
固液萃取分离具有能耗低、工业化操作便利的特点。以固体材料对离子液体进行固载可以既发挥离子液体对银离子的保持能力，同时可以减少离子液用量。介孔分子筛材料材料因为比表面积大、孔道规整有序等特点非常适合用于作为固体载体材料。
发明内容
本发明目的是提供一种用于分离银杏叶聚戊烯醇的改性介孔材料，本发明采用化学合成的方法使介孔材料表面改性成具有离子液体性质，能够稳定的吸附银离子。通过银离子与聚戊烯醇双键p-配位作用，使聚戊烯醇吸附在固相萃取剂表面，而能够使银杏叶聚戊烯醇特异性分离。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种用于分离银杏叶聚戊烯醇的改性MCM-41介孔材料，其特征在于：将高吸附性能的改性MCM-41介孔材料作为银杏叶聚戊烯醇的吸附剂，所述的改性MCM-41介孔材料是由具有离子液体性质的化合物进行改性的。
本发明所述的改性MCM-41介孔材料制备的步骤包括：MCM-41介孔材料的合成；化学改性法离子液体修饰介孔MCM-41，记为IL·M；IL·M负载四氟硼银。
本发明采用正硅酸乙酯为硅源、十六烷基三甲基溴化铵作为模板剂、以碱或者酸作为催化剂、水或者乙醇作为有机溶剂进行合成，所得固体粉末采用盐酸的乙醇溶液进行索氏抽提以得到介孔MCM-41原粉。
本发明的离子液修饰MCM-41过程，是采用化学修饰法将离子液体中所含基团逐步修饰上去。减少了离子液的直接使用，减少浪费和污染，有助于增加经济效益减少环境压力。
本发明的离子液修饰MCM-41过程为利用3-氯丙基三甲氧基硅烷进行硅烷化，将硅烷化反应后的产物通过与丁基咪唑反应引入咪唑基。然后将产物与六氟磷酸银进行离子交换得到具有离子液特点的改性介孔MCM-41。
本发明的改性介孔材料经离子液修饰后采用浸渍法吸附AgBF4以得到最终的吸附分离材料Ag+/IL·M。
改性MCM-41介孔材料制备的具体步骤为：
1.MCM-41介孔材料的合成
以正硅酸乙酯TEOS为硅源、十六烷基三甲基溴化铵CTAB作为模板剂、以氨水作为催化剂、乙醇和水作为溶剂。具体为取CTAB溶于蒸馏水和乙醇混合溶液中，加入氨水在50℃下剧烈搅拌至出现浑浊，然后逐滴加入由乙醇溶解的TEOS；其中各材料的摩尔比例为TEOS:CTAB:氨水:乙醇:水=1:0.41:14.5:53:180；其中由乙醇溶解的TEOS中，TEOS和乙醇的比为8:5mmol/mL。混合物继续剧烈搅拌2h后采用0.45μm滤膜减压抽滤，并用乙醇和蒸馏水反复洗涤，产物在60℃真空干燥24h得白色粉末，将粉末按照每克加入100mL1mol/LHCl乙醇溶液的比例索氏抽提24h以脱除模板剂，然后将产物用蒸馏水和乙醇洗涤后在60℃下真空干燥24h，得到固体粉末。60℃下真空干燥，得到具有孔道呈六方有序排列、大小均匀、比表面积大的介孔材料MCM-41。
化学改性法离子液体修饰介孔MCM-41
离子液体修饰介孔MCM-41分为三个步骤：
（1）将步骤1所得介孔材料MCM-41均匀的分散在100mL装有甲苯的三颈烧瓶中，于110℃下加热。逐滴加入3-氯丙基三甲氧基硅烷，在氮气保护下反应10h。反应结束后，过滤，乙醚、乙醇洗涤，真空干燥得到产物Ⅰ；其中步骤1所得介孔材料MCM-41：甲苯：3-氯丙基三甲氧基硅烷的用量比为2：100：5g/mL/mmol。
（2）将丁基咪唑与产物Ⅰ分别溶于氯仿中后混溶，在70℃回流反应24h。反应结束后过滤，乙醚洗涤，真空干燥后用二氯甲烷进行索式提取24h除去未反应的丁基咪唑，过滤烘干得到产物Ⅱ；其中丁基咪唑：产物Ⅰ：氯仿的用量比为5：2：75mmol/g/mL。产物Ⅰ的用量就是将（1）中经过硅烷化的MCM-41全部进行（2）反应，下同。
（3）产物Ⅱ与KFP6分别溶于丙酮后混溶在室温下搅拌72h。反应结束后过滤、乙醚洗涤、真空干燥。乙醚索式提取24h，真空干燥得到离子液体改性的MCM-41，记为IL·M；其中产物Ⅱ：KFP6：丙酮的用量比例为2/5/50g/mmol/mL。
．IL·M负载四氟硼银
将上述离子液体修饰介孔MCM-41(即IL·M)浸没在浓度范围为5~25mmol/L的AgBF4丙酮溶液中，避光搅拌10h。反应结束后真空干燥，所得材料记为Ag+/M·IL。其中确定AgBF4与IL·M的比例为1.5：1mmol/g。
本发明制备的改性介孔材料Ag+/IL·M用于银杏叶聚戊烯醇分离，其步骤为：称取称取25gAg+/IL·M，正己烷湿法装柱（柱高46cm，床层体积(BV)为36.1mL），上样前6BV正己烷对柱进行洗涤，去除孔道中可能存在的游离态银离子，在30℃下将PPs正己烷溶液以一定的流速流过柱子。上样浓度2.01mg/mL，上样速度7.0BV/h，穿透时间为70min；洗脱时，以1-己烯洗脱吸附在固相萃取剂上的聚戊烯醇，1-己烯的洗脱流量2.0BV/h，洗脱剂用量6.5BV。收集洗脱液，挥去溶剂，得到纯化的聚戊烯醇，经过该步骤聚戊烯醇含量由38.54%上升到70.2%，回收率为86.6%。该固定床中的固相萃取剂经过六次重复使用，聚戊烯醇回收率仍有86%。
具体实施方式
实施例1
1.MCM-41介孔材料的合成
以正硅酸乙酯为硅源、十六烷基三甲基溴化铵作为模板剂、以氨水作为催化剂、乙醇和水作为溶剂。具体为取2.4gCTAB溶于50mL蒸馏水和40mL乙醇混合溶液中，加入13mL氨水在50℃下剧烈搅拌2min后出现浑浊，然后逐滴加入由10mL乙醇溶解的16mmolTEOS（各材料的摩尔比例为TEOS:CTAB:氨水:乙醇:水=1:0.41:14.5:53:180）。混合物继续剧烈搅拌2h后采用0.45μm滤膜减压抽滤，并用乙醇和蒸馏水反复洗涤，产物在60℃真空干燥24h得白色粉末，将粉末按照每克100mL1mol/LHCl乙醇溶液的比例索氏抽提24h以脱除模板剂，然后将产物用蒸馏水和乙醇洗涤后在60℃下真空干燥24h，得到固体粉末。该固体粉末采用浓度为1M盐酸的乙醇溶液进行索氏抽提24h。60℃下真空干燥，得到具有孔道呈六方有序排列、大小均匀、比表面积大的介孔材料MCM-41。
化学改性法离子液体修饰介孔MCM-41
离子液体修饰介孔MCM-41分为三个步骤：
（1）将2gMCM-41均匀的分散在100mL装有甲苯的三颈烧瓶中，于110℃下加热。逐滴加入5mmol3-氯丙基三甲氧基硅烷，在氮气保护下反应10h。反应结束后，过滤，乙醚、乙醇洗涤，真空干燥得到产物Ⅰ。
（2）将5mmol丁基咪唑与产物Ⅰ分别溶于75ml氯仿中后混溶，在70℃回流反应24h。反应结束后过滤，乙醚洗涤，真空干燥后用二氯甲烷进行索式提取24h除去未反应的丁基咪唑，过滤烘干得到产物Ⅱ。
（3）产物Ⅱ与5mmol的KFP6分别溶于50ml丙酮中混匀后在室温下搅拌72h。反应结束后过滤、乙醚洗涤、真空干燥。乙醚索式提取24h，真空干燥得到离子液体改性的MCM-41，记为IL·M。
．IL·M负载四氟硼银
将上述离子液体修饰介孔MCM-41(即IL·M)浸没在一定浓度的AgBF4丙酮溶液中，避光搅拌10h。反应结束后真空干燥，所得材料记为Ag+/M·IL。其中AgBF4与IL·M的比例为1.5mmol/g。
实验例1Ag+/M·IL对PPs的静态吸附与解吸
准确称Ag+/IL·M50mg置于50mL具塞三角瓶内加入10mL一定浓度的PPs正己烷溶液，在30℃搅拌若干小时后，3200r/min离心分离5min。取上清液针头滤器过滤后经HPLC分析，测得PPs的浓度。沉淀经正己烷快速洗涤，加入10mL1-己烯在室温下搅拌2h，离心分离。重复上述操作两次后合并滤液，挥干后用正己烷定容至10mL。经HPLC测得解析液中PPs的浓度。Ag+/IL·M对PPs的平衡吸附量153mg/g、平衡吸附率91.9%，解吸率90.1%。
实验例2Ag+/M·IL对PPs的动态吸附解吸
称取25gAg+/IL·M，正己烷湿法装柱（柱高46cm，床层体积(BV)为36.1mL）。上样前4BV正己烷对柱进行洗涤，去除材料孔道中可能存在的游离态物质。在30℃下将浓度为2.01mg/g的PPs正己烷溶液以7BV/h的流速流过柱子，穿透时间为120分钟。吸附结束后，以4.0BV的正己烷洗脱杂质后，以1-己烯为洗脱剂，洗脱流速2.0BV/h，洗脱剂用量6.5BV。经过固相萃取柱纯化后，聚戊烯醇的含量由38.54%上升到70.2%，回收率为86.6%。
实验例3Ag+/M·IL吸附剂的再生及重复利用
精确称取Ag+/IL·M50mg于50mL具塞三角瓶中，分别加入浓度为0.832mg/mL银杏叶聚戊烯醇10mL在30℃萃取10min，离心分离。沉淀采用等体积1-己烯解析2h，重复解析2次后合并解析液，解析液挥干后重新定容到10mL。两种吸附剂均重复上述操作六次。萃余液和解析液样品分别经HPLC检测。七次重复利用实验中Ag+/IL·M对PPs的吸附量、PPs纯度及回收率见表1。
表1Ag+/IL·ML回收试验
Claims (1)
1.一种用于分离银杏叶聚戊烯醇的改性介孔材料的制备方法，按下述步骤进行：
(A)MCM-41介孔材料的合成
以正硅酸乙酯TEOS为硅源、十六烷基三甲基溴化铵CTAB作为模板剂、以氨水作为催化剂、乙醇和水作为溶剂，具体为取CTAB溶于蒸馏水和乙醇混合溶液中，加入氨水在50℃下剧烈搅拌至出现浑浊，然后逐滴加入由乙醇溶解的TEOS；其中各材料的摩尔比例为TEOS:CTAB:氨水:乙醇:水=1:0.41:14.5:53:180；其中由乙醇溶解的TEOS中，TEOS和乙醇的比为8:5mmol/mL；混合物继续剧烈搅拌2h后采用0.45μm滤膜减压抽滤，并用乙醇和蒸馏水反复洗涤，产物在60℃真空干燥24h得白色粉末，将粉末按照每克加入100mL1mol/LHCl乙醇溶液的比例索氏抽提24h以脱除模板剂，然后将产物用蒸馏水和乙醇洗涤后在60℃下真空干燥24h，得到固体粉末，即介孔材料MCM-41；
(B)化学改性法离子液体修饰介孔MCM-41
离子液体修饰介孔MCM-41分为三个步骤：
（1）将步骤（A）所得介孔材料MCM-41均匀的分散在装有甲苯的三颈烧瓶中，于110℃下加热，逐滴加入3-氯丙基三甲氧基硅烷，在氮气保护下反应10h，反应结束后，过滤，乙醚、乙醇洗涤，真空干燥得到产物Ⅰ；其中步骤A所得介孔材料MCM-41：甲苯：3-氯丙基三甲氧基硅烷的用量比为2：100：5g/mL/mmol；
（2）将丁基咪唑与产物Ⅰ分别溶于氯仿中后混溶，在70℃回流反应24h，反应结束后过滤，乙醚洗涤，真空干燥后用二氯甲烷进行索式提取24h除去未反应的丁基咪唑，过滤烘干得到产物Ⅱ；其中丁基咪唑：产物Ⅰ：氯仿的用量比为5：2：75mmol/g/mL；
（3）产物Ⅱ与KFP6分别溶于丙酮后混溶在室温下搅拌72h，反应结束后过滤、乙醚洗涤、真空干燥；乙醚索式提取24h，真空干燥得到离子液体改性的MCM-41，记为IL·M；其中产物Ⅱ：KFP6：丙酮的用量比例为2/5/50g/mmol/mL；
(C)IL·M负载四氟硼银
将步骤（B）所得的IL·M浸没在浓度范围为5~25mmol/L的AgBF4丙酮溶液中，避光搅拌10h；反应结束后真空干燥，所得材料记为Ag+/M·IL；其中确定AgBF4与IL·M的比例为1.5：1mmol/g。
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