聚醯胺柱色譜法

聚醯胺(Polyamide)是通過醯胺基聚合而成的一類高分子化合物, 層析分離中常用的聚醯胺是由己內醯胺聚合而成的尼龍6和由己二酸和己二胺聚合而成的尼龍66。聚醯胺分子中含有豐富的醯胺基團, 可與酚類、醌類、硝基化合物等形成氫鍵而被吸附, 與不能形成氫鍵的化合物分離。所以, 利用聚醯胺作為層析柱填料, 可使一定極性範圍的某類物質得以分離精製。

基本介紹

• 中文名：聚醯胺柱色譜法
• 外文名：polyamide chromatography

作用機理

層析機理

對於黃酮類和多酚類化合物, 因為其富含酚羥基, 可通過分子中的酚羥基與聚醯胺分子中的醯胺基形成氫鍵締合產生吸附。吸附的強度主要取決於這兩種化合物中羥基的數目與位置、以及溶劑與化合物或溶劑與聚醯胺之間形成氫鍵的締合能力大小。溶劑分子與聚醯胺或黃酮類化合物形成氫鍵締合的能力越強, 則聚醯胺對這兩種化合物的吸附作用將越弱。聚醯胺層析柱即是利用此性質對各種植物中黃酮、茶多酚等進行吸附、洗脫而分離的, 即所謂的“氫鍵吸附”學說。對聚醯胺層析的分離機理, 除了“氫鍵吸附”學說外還有“雙重層析”理論。前者不能解釋當以氯仿-甲醇為洗脫液時, 為何黃酮甙元比黃酮甙先洗脫下來。後者認為當用極性流動相(含水溶劑系統)洗脫時, 聚醯胺作為非極性固定相, 其層析行為類似反相分配層析, 當用有機溶劑洗脫時, 聚醯胺作為極性固定相, 其層析行為類似正相分配層析。但固定相(吸附劑)的極性是由其本身結構及性質決定的, 不應隨洗脫液的改變而改變, 況且聚醯胺層析屬於吸附層析, 不是分配層析。因此, “雙重層析理論”也沒有揭示出產生這兩種相反現象的根本原因。

洗脫機理

聚醯胺分子中有極性醯胺基團和非極性的脂肪鍵。作為一個相對弱極性的化合物, 當移動相為極性強的溶劑(如水、乙醇、丙酮等)時, 聚醯胺作為非極性固定相, 其層析行為類似反相分配層析, 極性較大的吸附物易被洗脫。隨著洗脫劑極性降低, 極性較小的化合物可相繼被洗脫下來。

過程

層析柱的製備

若用含水溶劑系統層析，常以水裝柱。在以非極性溶劑系統層析時，常以溶劑組份中極性低的組份裝柱。若以氯仿裝柱，因其比重較大，使聚醯胺粉浮在上面，加樣時應將柱底端的氯仿層放出，並立即加樣，加樣後頂端以棉花塞緊，在層析關閉時，應將頂端的多餘氯仿液放出，否則，聚醯胺會浮起而攪亂層析帶。

加樣

聚醯胺的樣品容量較大，一般每100 ml聚醯胺粉可上樣1.5～2.5g，可根據具體情況適當增加或減少。若利用聚醯胺除去鞣質，樣品上柱量可大大增加，通常觀察鞣質在柱上形成的橙紅色色帶的移動，當樣品加至該色帶移至柱的近底端時，停止加樣。樣品常用洗脫劑溶解，濃度在20～30%。不溶樣品可用甲醇、乙醇、丙酮、乙醚等易揮發溶劑溶解，拌入聚醯胺乾粉中，拌勻後將溶劑減壓蒸去，以洗脫劑浸泡裝入柱中。

洗脫

聚醯胺層析的洗脫劑常採用水－乙醇（10%、30%、50%、70%、95%），氯仿－甲醇（19:1，10:1，5:1，2:1，1:1）依次洗脫。若仍有物質未洗脫下來，可採用3.5%氨水洗脫。洗脫劑的更換，一般根據流出液的顏色，當顏色變為很淡時更換下一種溶劑，並以適當體積分瓶收集，分瓶濃縮。各瓶濃縮液以聚醯胺薄膜層析檢查其成分，成分相同者合併。再進入下一步純化。

套用

在黃酮類化合物提取分離中的套用

從天然藥物中分離黃酮類化合物的方法較多, 較常用的是聚醯胺色譜。不同的黃酮類化合物在聚醯胺上的層析行為有一定的規律性, 而影響聚醯胺吸附能力的因素很多, 主要有:(1)與黃酮類化合物分子重形成氫鍵的基團庶母多少有關, 能形成氫鍵的基團數目越多則吸附力越強;(2)與形成氫鍵基團的位置有關, 如所處位置易於形成分子內氫鍵, 則吸附能力減小。(3)分子內芳香化程度越高, 共軛雙鍵越多, 則吸附力越強。(4)不同類型黃酮類化合物, 被吸附強弱順序為:黃酮醇>黃酮>二氫黃酮醇>異黃酮。(5)與溶劑介質有關。在水中形成氫鍵的能力強, 吸附強, 在有機溶劑中則較弱, 在酸性溶劑中強, 鹼性溶劑中最弱, 因此各種溶劑在聚醯胺柱上的洗脫能力由弱至強的順序為:水<甲醇或乙醇(濃度由低到高)<丙酮<稀氫氧化鈉水溶液或氨水<甲醯胺<二甲基甲醯胺<尿素水溶液。白雲娥等曾用聚醯胺分離金蓮花總黃酮的系列研究, 比較3 鐘聚醯胺對金蓮花總黃酮的吸附量與解吸附量。結果發現用60 ～ 80 目聚醯胺對金蓮花總黃酮的吸附與解吸附較好。

曾里等利用聚醯胺對蒽醌通過氫鍵進行吸附的原理, 以聚醯胺作為吸附分離樹脂, 首次考查了聚醯胺對虎杖蒽醌的吸附量、靜態吸附動力學和等溫吸附脫附性質, 從吸脫附能力和快慢的比較證明聚醯胺作為蒽醌吸附荊比活性炭和矽膠優越。聚醯胺對蒽醌具有87.8 %的吸附率, 吸附速率控制步驟為液膜擴散控制, 乙醇洗脫劑具有85 %以上的洗脫率。從熱力學研究蒽醌在聚醯胺上的吸附行為是一個以　單層吸附為主的多層吸附, 並得出吸附原理:單層吸附包含了化學吸附和物理吸附, 多層吸附主要是物理吸附。

聚醯胺層析提取精製茶多酚和咖啡因

茶多酚(Tea Polyphenols , TP)又名茶單寧, 是一類以兒茶素為主體的多酚類化合物, 在茶葉中含量一般為8 ～ 20 。茶多酚具有許多生理活性和藥理作用, 如抗氧化、清除自由基、降血脂、降血壓、抗輻射、抗癌防癌等。薛揚曾報導採用聚醯胺柱層析對兩種茶葉樣進行分離提純, 通過實驗比較得出, 茶多酚最佳提取分離方法是:茶葉用70 %, 乙醇70 ℃浸提, 浸提液減壓蒸餾回收乙醇;冷凍離心, 離心後的上清液過聚醯胺層析柱, 用氨水調pH 為8.5 的70 %乙醇洗脫, 洗脫液減壓濃縮, 低溫冷凍乾燥, 得棕黃色固體, 其茶多酚含量在98 %以上。唐課文等用紫外可見分光光度法和HPLC 研究了聚醯胺樹脂對茶多酚和咖啡因的吸附性能, 研究表明聚醯胺樹脂對茶多酚的吸附能力遠大於咖啡因的吸附能力, 是因為茶多酚具有形成氫鍵的羥基, 它能提供孤對電子, 又能提供空軌道;咖啡因子只具有能形成氫鍵的氮和氧, 其中的氮和氧由於空間障礙或共軛π鍵的影響使其提供孤對電子形成氫鍵能力不大, 而且咖啡因分子中不含氫鍵的活潑氫。故造成聚醯胺樹脂對咖啡因和茶多酚吸附能力的差異而得到分離。

聚醯胺層析在廢水處理中的套用

酚是環境污染物, 對人體、水源及農作物的危害很大, 硝基苯酚的毒性最大, 而且硝基苯酚化合物在國防、照相、藥物及染料等工業中有著廣泛的套用,同時對套用過程中排放的廢水也隨之增多, 故廣西玉林師範學院謝祖芳等人發現市售柱層析聚醯胺對工業廢水中毒性物質多元硝基苯酚有很好的吸附作用, 通過吸附實驗, 探討了聚醯胺樹脂對各硝基苯酚的吸附性能、條件及影響因素。實驗結果顯示, 聚醯胺樹脂對水溶液中硝基苯酚有很好的吸附性能,吸附能力大小排序為:苦味酸>2 , 4 一二硝基苯酚>對硝基苯酚。各硝基苯酚的吸附平衡濃度與吸附量關係均符合吸附等溫式。用氨水作洗脫劑, 洗脫快速完全。

聚醯胺作為貴金屬的新富集劑

聚醯胺是1928 年由杜邦公司研製的廣泛用於機械業的一種塑膠纖維, 又名尼龍或錦綸, 價格低廉, 已成功地用於金、銀、鉻、汞等元素的富集分離。劉紅毅等人用聚醯胺樹脂在靜態和動態操作條件下, 對微量鈀的選擇性吸附分離進行研究, 結果表明, 聚醯胺樹脂在0.001 ～ 2.0mol/ L 的HCl 介質中, 對鈀的吸附性能很好, 同時結合原子吸收光度法對礦石中微量鈀的富集分離和測定, 結果得到較好的滿意結果;且聚醯胺吸附微量金方法操作簡便、吸附速度快、容易洗脫、吸附量大。也有報導聚醯胺樹脂對鈀的吸附作用的研究, 提出一種富集回收鈀的新方法。其實驗結果表明, 聚醯胺樹脂對鈀的吸附性能優良, 吸附平衡濃度與吸附量關係符合Flundlich 吸附等溫式。pH 為1 ～ 5 時, 吸附效果最好。用5 %硫脲酸性溶液作洗脫劑, 洗脫快速完全。通過紅外光譜圖分析, 聚醯胺樹脂對鈀的吸附主要以物理吸附為主。