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2014年执业药师考试真题及答案-药学专业知识二
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2015年执业药师考试将于10月17日、18日举行,现在已经进入备考冲刺阶段。上学吧为各位考生整理了,希望对大家有帮助。如有疑问,可加入一起交流和讨论。2014年执业药师考试真题及答案-药学专业知识二药剂学部分一、最佳选择题(共24分、每题一分,每题的备选项中,只有一个最佳答案)1、基于升华原理的干燥方法是(C)A、 红外干燥B、 液化床干燥C、 冷冻干燥D、 喷雾干燥E、 微波干燥2、某片剂主药含量应为0.33g,如果测得颗粒中主药含量为66%,那么片重为(E)A. 0.1gB. 0.2gC. 0.3gD. 0.4gE. 0.5g3、不适合粉末直接硅片的辅料是(D)A. 微粉硅胶B. 可压性淀粉C. 微晶纤维素D. 蔗糖E. 乳糖4、为防止片剂的崩解迟缓,制备时宜选用的润滑剂为(A)A. A辅料(接触角=36℃)B. B辅料(接触角=91℃)C. C辅料(接触角=98℃)D. D辅料(接触角=104℃)E. E辅料(接触角=121℃)5、在胶囊剂的空胶囊壳中可加入少量的二氧化钛为(C)A. 抗氧剂B. 防腐剂C. 遮光剂D. 增塑剂E. 保温剂6、适合制备难溶性药物灰黄霉素滴丸的基质是(E)A. MCCB. ECC. HPMCPD. CAPE. PEG7、《中国药典》2010年看到规定平均重量在1.0~3.0g的栓剂,其重量差异限度为(B)A. ±5.0%B. ±7.5%C. ±10%D. ±12.5%E. ±15%8、关于眼膏剂的说法,错误的是(C)A. 供眼用的无菌制剂B. 用于眼部手术的眼膏剂不得加入抑菌剂C. 常用1:1:8的黄凡士林、液体石蜡和羊毛脂的混合物作为基质D. 难溶性药物制备眼膏剂时,应先研成极细粉并通过九号筛E. 眼膏剂的缺点是有油腻感并使视力模糊9、关于膜剂的说法,错误的是(C)A. 可供口服、口含、舌下或黏膜给药B. 可制成单层膜、多层膜和夹心膜C. 载药量高D. 起效快E. 重量差异不易控制10、关于纯化水的说法,错误的是(E)A. 可作为制备中药注射液时所用饮片的提取溶剂B. 可作为制备中药滴眼剂时所用饮片的提取溶剂C. 可作为配制口服制剂的溶剂D. 可作为配制外用制剂的溶剂E. 可作为配制注射剂的溶剂11、关于热原性质的说法,错误的是(A)A. 具有不耐热性B. 具有滤过性C. 具有水溶性D. 具有不挥发性E. 具有被氧化性12、不能除去热原的方法是(C)A. 高温法B. 酸碱法C. 冷冻干燥法D. 吸附法E. 反渗透法13、关于液体制剂特点的说法,错误的是(D)A. 分散度大、吸收快B. 给药途径广泛,可内服也可外用C. 易引起药物的化学降解D. 携带、运输方便E. 易霉变、常需加入防腐剂14、属于非极性溶剂的是(D)A. 甘油B. 乙醇C. 丙二醇D. 液体石蜡E. 聚乙二醇15、属于非离子表面活性剂的是(B)A. 硬脂酸钾B. 泊洛沙姆C. 十二烷基磺酸钠D. 十二烷基苯磺酸钠E. 苯扎溴铵16、对于易水解的药物制剂生产中原料的水分一般控制在A. 0.5%以下B. 1.0%以下C. 2.0%以下D. 3.0%以下E. 4.0%以下17、不属于药物稳定性试验方法的是(C)A. 高湿试验B. 加速试验C. 随机试验D. 长期试验E. 高温试验18、不属于包合物制备方法的是(A)A. 熔融法B. 饱和水溶液法C. 研磨法D. 冷冻干燥法E. 喷雾干燥法19、不属于经皮给药制剂类型的是(C)A. 充填封闭型B. 复合膜型C. 中空分散型D. 聚合物骨架型E. 微储库型20、关于药物经皮吸收的说法,正确的是(D)A. 吸收的主要途径是汗腺、毛囊等皮肤附属器B. 吸收的速率与分子量成正比C. 分子型药物增多,不利于药物的经皮吸收D. 低熔点的药物容易渗透通过皮肤E. 药物与基质的亲和力越大,释放越快21、不属于物理化学靶向制剂的是(D)A. 磁性靶向制剂B. 栓塞靶向制剂C. 热敏靶向制剂D. 免疫靶向制剂E. pH敏感靶向制剂22、有肝脏首过效应的吸收途径是(A)A. 胃黏膜吸收B. 肺黏膜吸收C. 鼻黏膜吸收D. 口腔黏膜吸收E. 阴道黏膜吸收23、某药物的理想稳态浓度为3mg/L,表观分布容积为2.0L/kg,若患者体重为60kg,静脉滴注该药达稳态时,其体内的稳态药量是(E)A. 30mgB. 60mgC. 120mgD. 180mgE. 360mg24、关于蛋白多肽类药物的说法,正确的是A. 口服吸收好B. 副作用少C. 稳定性好D. 作用时间长E. 药理活性低二、配伍选择题(共48题,每题0.5分,题目分为若干组,每组题目对应同一组各选项,备选可重复选用,也可不选用,每题只有1个最佳答案)(初步确定19.5分)【25-27】A. 11.0B. 17.4C. 34.8D. 58.2E. 69.625、 A和B两种药物的CRH分别为71.0%和82.0%,两者等量混合的CRH(%)值是(D)26、A和B两种抛射剂的蒸汽压分别为12.5和22.3,两都等量混合的蒸汽压是(B)27、A和B两种表面活性剂的HLB值分别为16.6和22.3,两者等量混合的HLB值是(B)【28-29】A. 可溶颗粒B. 混悬颗粒C. 泡腾颗粒D. 肠溶颗粒E. 控释颗粒28、以碳酸氢钠和有机酸为主要辅料的颗粒剂是(C)29、能够恒速释放药物的颗粒剂是(E)【30-31】A. 肠溶片B. 分散片C. 泡腾片D. 舌下片E. 缓释片30、能够避免药物受胃肠液及酶的破坏而迅速起效的片剂是(D)31、规定在20℃左右的水中3分钟内崩解的片剂是(B)【32-33】A. 乙基纤维素B. 醋酸纤维素C. 羟丙基纤维素D. 低取代羟丙基纤维素E. 微晶纤维素32、既可以作湿法制粒黏合剂,也可作为粉末直接压片黏合剂的是(C)33、既可以作片剂的填充剂(稀释剂),也可作为粉末直接压片黏合剂的是(E)【34-36】A. 羟丙基甲基纤维素B. 甲基纤维素C. 醋酸纤维素D. 微晶纤维素E. 邻苯二甲酸醋酸纤维素34、属于肠溶型包衣材料的是(E)35、属于胃溶型包衣材料的是(A)36、属于水不溶型包衣材料的是(C)【37-38】A. 15minB. 30minC. 45minD. 60minE. 120min37、脂肪性基质的栓剂的融变时限规定为(B)38、水溶性基质的栓剂的融变时限规定为(D)【39-41】A. 白蜡B. 聚山梨酯80C. 叔丁基对甲酚D. 单硬脂酸甘油酯E. 凡士林39、可作为栓剂吸收促进剂的是(B)40、可作为栓剂抗氧化剂的是(C)41、可作为栓剂增稠剂,又可作为O/W软膏基质稳定剂的是(D)【42-45】A. 十八醇B. 月桂醇硫酸钠C. 司盘80D. 甘油E. 羟苯乙酯42、属于软膏剂脂溶性基质的是(A)43、属于O/W软膏基质乳化剂的是(B)44、属于软膏剂保湿剂的是(D)45、属于软膏剂防腐剂的是(E)【46-48】A. 硫柳汞B. 氯化钠C. 羧甲基纤维素钠D. 聚山梨酯80E. 注射用水46、在醋酸可的松注射液中作为抑菌剂的是(A)47、在醋酸可的松注射液中作为助悬剂的是(C)48、在醋酸可的松注射液中作为渗透压调节剂的是(B)【49-52】A. 依地酸二钠B. 碳酸氢钠C. 亚硫酸氢钠D. 注射用水E. 甘油49、在维生素C注射液中作为抗氧剂的是(C)50、在维生素C注射液中作为金属离子络合剂的是(A)51、在维生素C注射液中作为pH调节剂的是(B)52、在维生素C注射液中作为溶剂的是(D)【53-54】A. 低温间歇灭菌法B. 干热空气灭菌法C. 辐射灭菌法D. 紫外线灭菌法E. 微波灭菌法53、不升高灭菌产品的温度,穿透性强,适用于不耐热药物灭菌的方法是(C)54、可穿透到介质的学问,通常可使介质表里一高产田的加热,适用于水性注射液灭菌的方法是(E)【55-56】A. 大豆油B. 大豆磷脂C. 甘油D. 羟苯乙酯E. 注射用水55、属于静脉注射脂肪乳剂中乳化剂的是(B)56、属于静脉注射脂肪乳剂中渗透压调节剂的是(C)【57-60】A. 羟苯乙酯在此处键入公式。B. 聚山梨酯80C. 苯扎溴铵D. 硬脂酸钙E. 卵磷脂57、属于阳离子表面活性剂的是(C)58、属于阴离子表面活性剂的是(D)59、属于两性离子表面活性剂的是(E)60、属于非离子表面活性剂的是(B)【61-63】A. 在60℃温度下放置10天B. 在25℃和相对湿度(90±5)%条件下放置10天C. 在65℃温度下放置10天D. 在()lx的条件下放置10天E. 在()lx的条件下放置10天61、属于稳定性高温试验条件的是(A)62、属于稳定性高湿试验条件的是(B)63、属于稳定性光照试验条件的是(D)【64-67】A. 复凝聚法B. 喷雾冻凝法C. 单凝聚法D. 液中干燥法E. 多孔离心法64、带相反电荷的高分子材料相互交联且与囊心物凝聚成囊的方法是(A)65、在高分子溶液液中加入凝聚剂而凝聚成囊的方法(C)66、从乳浊液中除去分散相挥发性溶剂以制备微囊的方法是(D)67、使囊心物高速穿过囊材的液态膜进入固化浴固化成囊的方法是(E)【68-69】A. 酶诱导作用B. 膜动转运C. 血脑屏障D. 肠肝循环量E. 蓄积效应68、某些药物促进自身或其他合用药物代谢的现象属于(A)69、通过细胞膜的主动变形将药物摄入细胞内或从细胞内部释放到细胞外的过程属于(B)【70-72】 & & & &70、表示双室模型静脉注射给药血药浓度-时间关系式的议程是(A)71、表示多剂量(重复)血管外给药首剂量与维持剂量关系的公式是(B)72、表示以尿中排泄药物计算相对生物利用度的公式是(D)&&&&&更多执业药师试题尽在
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10月15、16日当前位置:&&&&&&&&&&&&&&&&&&2014年执业药师中药学专业知识二教材电子版中药化学(第一章)2
2014年执业药师中药学专业知识二教材电子版中药化学(第一章)2
来源:考试在线
二、中药有效成分的分离与精制
&&& 二、中药有效成分的分离与精制
&&& 中药经过提取得到的多为混合物,尚须进一步分离及精制。中药有效成分分离的原理如下。&&
&&& (一)根据物质溶解度差别进行分离
&&& 物质分离的许多操作往往在溶液中进行。实践中可以采用下列方法。
&&& 1.利用温度不同引起溶解度的改变进行分离该方法主要包括结晶及重结晶等操作。
&&& 结晶操作实际上是进一步分离纯化的过程。一般情况下,固体成分达到了一定的纯度后,在适当的溶剂条件下,就会析出结晶,但是由于初析出的结晶会带有一些杂质,因此需要通过进一步结晶处理,才能得到单一的化合物。一般来说,将不是结晶状态的固体物质处理成结晶状态的操作称为结晶;从不纯的结晶经过进一步精制处理得到较纯结晶的过程称为重结晶。
&&& 结晶的原理:固体物质在溶剂中的溶解度与温度密切相关,一般来说,温度升高,溶解度增大。若把固体溶解在热的溶剂中达到饱和,冷却时由于溶解度的降低,溶液就会变成过饱和而析出结晶。利用待纯化物质和杂质在溶剂中溶解度的不同,可使待纯化物质以结晶形态从过饱和溶液中析出,杂质则全部或大部分留在母液中;若杂质在溶剂中的溶解度极小,则可以配成过饱和溶液后过滤除去,从而达到分离纯化的目的。
&&& 利用化合物具有形成晶体的性质进行分离纯化,是中药化学中常用的一种分离纯化手段。具体操作过程为:将适当的溶剂加热至近沸点后,投入需纯化的晶体,使其溶解并成为热饱和溶液,趁热过滤热溶液去除不溶性杂质,滤液冷却后,即析出晶体,若析出的晶体仍不符合要求,可多次反复操作,直到达到要求为止。
&&& 溶剂的选择:选择溶剂时必须考虑到溶质的成分与结构,根据&相似相溶&原则,即极性物质易溶于极性溶剂中,难溶于非极性溶剂中;非极性物质则相反。理想的溶剂必须具备下列条件。
&&&&(1)不与重结晶物质发生化学反应。
&&&&(2)在较高温度时能够溶解大量的待重结晶物质;而在室温或更低温度时,只能溶解少量的待重结晶物质。
&&&&(3)对杂质的溶解度或者很大(待重结晶物质析出时,杂质仍留在母液中)或者很小(待重结晶物质溶解在溶剂里,用过滤除去杂质)。
&&& (4)溶剂的沸点较低,容易挥发,易与结晶分离除去。&&&&
&&& (5)无毒或毒性很小,便于操作。
&&&&常用的重结晶溶剂有水、冰醋酸、甲醇、乙醇、丙酮、乙醚、三氯甲烷、苯、四氯化碳、石油醚和二硫化碳等。
&&&&当选择不到上述理想的单一溶剂时,可以考虑使用混合溶剂,即把对此物质溶解度很大的和溶解度很小的两种溶剂混合在一起,可以获得良好的溶解性能。常用的混合溶剂有乙醇-水、乙醚-甲醇、醋酸-水、乙醚-丙酮等。
&&& 要使重结晶得到的产品纯度和回收率都较高,溶剂用量是关键。溶剂用量太大会增加溶解,析出晶体量减少;溶剂用量太小在热过滤时会提早析出结晶带来损失。一般可比需要量多加20%左右的溶剂。
&&& 纯度是化合物结构鉴定的重要参数之一。从中药中分离得到的结晶,首先要判断其纯度。尤其是对其进行理化常数、元素分析或波谱测定时,化合物纯度越高,测定的数据越可靠。
&&&&一般可以根据下述几点来判断结晶纯度。
&&&&(1)结晶形态和色泽:一个纯的化合物一般都有一定的晶形和均匀的色泽。虽然结晶形态可随重结晶条件(如溶剂等)的改变而有所不同,但结晶形状总是均一的。观看结晶形状可用放大镜或显微镜。如看出结晶形状不均一,就可判断该结晶不是单一的化合物。但是,也有例外的情况,如葡萄糖在其水溶液中加乙醇析出时,由于结晶水含量不同,先析出和后析出的晶形不同。当然,结晶形状均一时也不能完全肯定就是单一化合物,还必须与其他检查相配合。
&&&&(2)熔点和熔距:单一化合物一般都有一定的熔点和较小的熔距。鉴定时要注意重结晶前后的熔点是否一致,如果重结晶后的熔点比重结晶前高,说明还需要进行一次重结晶。单一化合物重结晶前后的熔点应该一致。
&&&&熔距是指晶体从开始收缩到完全熔化或分解的温度差。一般单一化合物的熔距很窄,在1~2℃的范围内。
&&&&在测熔点和熔距时要注意有些化合物有双熔点特性,即在某一温度已经完全熔化,当温度继续上升又固化,再在某一更高温度时又熔化或分解。如汉防己乙素在176℃时熔化后继续加热至近200℃时又固化,在242℃时又分解。又如芫花素(&genkwanin)及一些与糖结合的苷类化合物,也有双熔点现象。
&&&&(3)色谱法:色谱法是鉴定结晶纯度的一种常用方法。常用的色谱法有纸色谱、纸上电泳和薄层色谱。单一化合物在纸上或薄层上点样后经过展开和显色,一般只应观察到一个斑点。如果操作条件适当,展开后的样品应为一个不拖尾的近乎圆形的斑点。要鉴定一个化合物是否纯,往往需要经过几种不同溶剂系统展开,使Rf值分别在0.2、0.5和0.8左右,用各种呈色反应进行观测均为单一的斑点,辅以熔点、晶形和色泽的观察,得出的结论就更为可靠。
&&&&(4)高效液相色谱法(HPLC):是判断有效成分纯度的一种重要方法,具有样品用量小、操作时间短、灵敏度高和准确等优点。该方法发展迅速,同时具有分离和分析鉴定的用途,已成为中药化学的常规分析方法。
&&&&(5)其他方法:近年来随着物化仪器的高速发展,质谱和核磁共振等分析方法也成为判断有效成分样品的纯度的重要手段之一。
&&&&2.利用两种以上不同溶剂的极性和溶解性差异进行分离在溶液中加入另一种溶剂以改变混合溶剂的极性,使一部分物质沉淀析出,从而实现分离。常见如在药材浓缩水提取液中加入数倍量高浓度乙醇,以沉淀除去多糖、蛋白质等水溶性杂质(水/醇法);或在浓缩乙醇提取液中加入数倍量水稀释,放置以沉淀除去树脂、叶绿素等水不溶性杂质(醇/水法);或在乙醇浓缩液中加入数倍量乙醚(醇/醚法)或丙酮(醇/丙酮法),可使皂苷沉淀析出,而脂溶性的树脂等类杂质则留存在母液中等。
&&& 3.利用酸碱性进行分离对酸性、碱性或两性有机化合物来说,常可通过加入酸、碱以调节溶液的pH,改变分子的存在状态(游离型或解离型),从而改变溶解度而实现分离。例如,一些生物碱类在用酸性水从药材中提出后,加碱调至碱性即可从水中沉淀析出(酸/碱法)。至于提取黄酮、蒽醌类酚酸性成分时采用的碱/酸法,以及调节pH至等电点使蛋白质沉淀的方法等也均属于这一类型。这种方法因为简便易行,在工业生产中广泛应用。
&&& 4.利用沉淀试剂进行分离酸性或碱性化合物还可通过加入某种沉淀试剂使之生成水不溶性的盐类等沉淀析出。例如酸性化合物可作成钙盐、钡盐、铅盐等;碱性化合物如生物碱等,则可作成苦味酸盐、苦酮酸盐等有机酸盐或磷钼酸盐、磷钨酸盐、雷氏盐等无机酸盐。得到的有机酸金属盐类(如铅盐)沉淀悬浮于水或含水乙醇中,通人硫化氢气体进行复分解反应,使金属硫化物沉淀后,即可回收得到纯化的游离的有机酸类化合物。至于生物碱等碱性有机化合物的有机酸盐类则可悬浮于水中,加入无机酸,使有机酸游离后先用乙醚萃取除去,然后再进行碱化、有机溶剂萃取,回收有机溶剂即可得到纯化了的碱性中药化学成分。
&&&&(二)根据物质在两相溶剂中的分配比不同进行分离
&&& 常见的方法有简单的液-液萃取法及液-液分配色谱(LC或LLC)等。&&&&
&&& 下面重点介绍液-液萃取的基本原理及方法。
&&& 1.液-液萃取与分配系数K值两种相互不能任意混溶的溶剂(例如三氯甲烷与水)如置分液漏斗中充分振摇,放置后即可分成两相。此时如果其中含有溶质,则溶质在两相溶剂中的分配比(K)在一定温度及压力下为一常数,可用下式表示:
&&& K=&CU/CL&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& (1-1)
&&& K:分配系数;CU:溶质在上相溶剂中的浓度;CL:溶质在下相溶剂中的浓度。
&&&&现在假定有A、B两种溶质用三氯甲烷及水进行分配,如A、B均为1.0g,KA=10,KB=0.1,两相溶剂体积比VCHCl3/VH2O=1,则在用分液漏斗作一次振摇分配平衡后,90%以上的溶质A将分配在上相溶剂(水)中,不到10%的溶质A则分配到下相溶剂(三氯甲烷)中。同理,KB=0.1=1/10,则振摇平衡后,溶质B的分配将与A相反。留在水中的不到10%,90%以上分配在三氯甲烷中。这说明,在上述条件下,A、B两种溶质在三氯甲烷及水中仅作一次分配就可实现90%以上程度的分离。
&&& 2.分离难易与分离因子&现在,我们可以用分离因子&值来表示分离的难易。分离因子&可定义为A、B两种溶质在同一溶剂系统中分配系数的比值。
&&& 即:&& & & & & & & & & & &=KA/KB(注:KA&&KB)&&&&&&&&& & & & & & & & & & & & & & & & (1-2)&&
&&& 上例中,&=&KA/KB=&10/0.1=100。
&&& 就一般情况而言,&&100,仅作一次简单萃取就可实现基本分离;如果100&&&&10,通常须萃取10&~12次;若&&2时,要想实现基本分离,须作100次以上萃取才能完成;当&≌1时,则KA≌KB,意味着两者性质极其相近,即使作任意次分配也无法实现分离。在实际分离工作中,我们总是希望选择分离因子&值大的溶剂系统,以求简化分离过程,提高分离效率。
&&& 3.分配比与pH对酸性、碱性及两性有机化合物来说,分配比受溶剂系统pH的影响。因为pH变化可以改变它们的存在状态(游离型或解离型),从而影响在溶剂系统中的分配比。以酸性物质(HA)为例,其在水中的解离平衡及解离常数K可用下式表示:
&&& Ka及pKa均可用来表示酸性物质的酸性强弱。酸性越强,Ka越大,pKa值越小。若使该酸性物质完全解离,即使HA均转变成A则:
&&& 通常酚类化合物的pKa值一般为9.2~10.8,羧酸类化合物的pKa值约为5,如果pH在3以下时,大部分酚酸性物质将以非解离形式(&HA)存在,易分配于有机溶剂中;若pH在12以上,这些物质将以解离形式(A-)存在,从而易分配于水中。
&&& 同理,碱性物质(B)的碱性强弱可用Kb或pKb表示:
&&& 现在,碱性物质的碱性强弱更多系以其共轭酸(BH+)的解离常数Ka或pKa值表示。
&&& 显然,碱性越强,则其共轭酸的Ka值越小,pKa值越大。与酸性物质相同,我们也可以由文献上给出的pKa值求出该碱性物质呈游离型或解离型时的pH条件。
&&& 一般pH&&3时,酸性物质多呈非解离状态(HA)、碱性物质则呈解离状态(BH+)存在;但&pH&&12时,则酸性物质呈解离状态(A-)、碱性物质则呈非解离状态(B)存在。据此,可采用图1-1所示在不同pH的缓冲溶液与有机溶剂中进行分配的方法,使酸性、碱性、中性及两性物质得以分离。
&&& 4.液-液萃取与纸色谱前已叙及,分离因子&是液-液萃取时判断物质分离难易的重要参数。一般&&50时,简单萃取即可解决问题,但&&50时,则宜采用逆流分溶法。问题是对于未知成分组成的混合物来说,不知道混合物中各个组分在同一溶剂系统中的分配比又如何求得&值呢?这里可以借助纸色谱(&PC)的帮助。已知PC的原理与液一液萃取法基本相同,Rf值与分配系数K之间有下列关系:
&&& (1&-11)式中,r为纸层色谱定数。当层析滤纸湿重(W湿)为干重(W干)的1.5倍时,r=2。设A、B两种(或两组)物质的Rf值分别为Rfa及Rfb,则
&&& 式中,Rfa&&Rfb
&&& 据此,可用PC选择设计液-液萃取分离物质的最佳方案。
&&& 5.液-液分配柱色谱逆流分溶法分离物质不一定非在分液漏斗中或Craig逆流分溶仪中进行。前者只能手工操作,比较费时。后者因仪器自身的问题,在振摇时容易引起破损及漏液,又因溶剂消耗量大,振摇过程中极易乳化,故现在已很少应用,多改用其他装置。常见如将两相溶剂中的一相涂覆在硅胶等多孔载体上,作为固定相,填充在色谱管中,然后加入与固定相不相混溶的另一相溶剂(流动相)冲洗色谱柱。这样,物质同样可在两相溶剂相对作逆流移动,在移动过程中不断进行动态分配而得以分离。这种方法称之为液-液分配柱色谱法。
&&&&(1)正相色谱与反相色谱:液-液分配柱色谱用的载体主要有硅胶、硅藻土及纤维素粉等。通常,分离水溶性或极性较大的成分如生物碱、苷类、糖类、有机酸等化合物时,固定相多采用强极性溶剂,如水、缓冲溶液等,流动相则用三氯甲烷、乙酸乙酯、丁醇等弱极性有机溶剂,称之为正相色谱;但当分离脂溶性化合物,如高级脂肪酸、油脂、游离甾体等时,则两相可以颠倒,固定相可用石蜡油,而流动相则用水或甲醇等强极性溶剂,故称之为反相分配色谱(&reverse&phase&partition&chromatog-&raphy)。
&&&&除色谱柱外,液-液分配色谱也可在色谱用硅胶薄层色谱上进行。因此液-液分配柱色谱的最佳分离条件可以根据相应的薄层色谱结果(正相柱用正相板,反相柱用反相板)进行选定。
&&&&常用反相硅胶薄层及柱色谱的填料系将普通硅胶经下列方式进行化学修饰,键合上长度不同的烃基(R)、形成亲油表面而成。
&&& 根据烃基(&R)长度为乙基(&C2H5),还是辛基(&C8&H17)或十八烷基(&Cl8&H37),分别命名为RP&(reverse&phase)&&-2、RP-8及RP-18。三者亲脂性强弱顺序如下:RP-18&&RP-8&&RP-2。&&&&
&&& (2)加压液相柱色谱:经典的液-液分配柱色谱中用的载体(如硅胶)颗粒直径较大(100~150um),流动相仅靠重力作用自上向下缓缓流过色谱柱,流出液用人工分段收集后再进行分析,因此柱效较低,费时较长。近来已逐渐被各种加压液相色谱所代替。加压液相色谱用的载体多为颗粒直径较小、机械强度及比表面积均大的球形硅胶微粒,如Zipax类薄壳型或表面多孔型硅球以及Zorbax类全多孔硅胶微球,其上键合不同极性的有机化合物以适应不同类型分离工作的需要,因而柱效大大提高。按加压强弱可以分为快速色谱(flash&chromatography,约2.02&105Pa)、低压液相色谱(LPLC,&5.05&105Pa)、中压液相色谱(MPLC,5.05&105~&20.2&105Pa)及高压液相色谱(HPLC,&20.2&105&Pa)等。各种加压液相色谱的分离规模如图1-2所示。
&&& 近来,中低压液相柱色谱装置及E.Merck公司生产的配套用Lobar柱因分离规模较大(可达克数量级)、分离效果较好(有时不亚于HPLC所得结果)、分离速度较快(填充剂颗粒较大,约40~60um)、分离条件又可由相应的TLC结果直接选用,加之价格比较便宜、操作简便,故很受用户欢迎。
&&&&(三)根据物质的吸附性差别进行分离
&&& 在中药化学成分分离及精制工作中,吸附现象利用得十分广泛。其中又以固-液吸附用得最多,并有物理吸附、化学吸附及半化学吸附之分。物理吸附(&physical&&adsorption)也叫表面吸附,是因构成溶液的分子(含溶质及溶剂)与吸附剂表面分子的分子间力的相互作用所引起。特点是无选择性,吸附与解吸附过程可逆,且可快速进行,故在实际工作中用得最广。常见如采用硅胶、氧化铝及活性炭为吸附剂进行的吸附色谱即属于这一类型。化学吸附(chemical&adsorption),如黄酮等酚酸性物质被碱性氧化铝的吸附,或生物碱被酸性硅胶的吸附等,因为具有选择性,吸附十分牢固,有时甚至不可逆,故用得较少;半化学吸附(&semi&-&chemical&adsorption),如聚酰胺对黄酮类、醌类等化合物之间的氢键吸附,力量较弱,介于物理吸附与化学吸附之间,也有一定应用。以下将重点围绕物理吸附进行讨论。
&&&&1.物理吸附基本规律&&相似者易于吸附&&固液吸附时,吸附剂、溶质、溶剂三者统称为吸附过程中的三要素。
&&&&以静态吸附来说,当在某中药提取液中加入吸附剂时,在吸附剂表面即发生溶质分子与溶剂分子、以及溶质分子相互间对吸附剂表面的争夺。物理吸附过程一般无选择性,但吸附强弱及先后顺序都大体遵循&相似者易于吸附&的经验规律。硅胶、氧化铝因均为极性吸附剂,故有以下特点。
&&&&(1)对极性物质具有较强的亲和能力。故同为溶质,极性强者将被优先吸附。
&&&&(2)溶剂极性越弱,则吸附剂对溶质将表现出越强的吸附能力。溶剂极性增强,则吸附剂对溶质的吸附能力即随之减弱。
&&& (3)溶质即使被硅胶、氧化铝吸附,但一旦加入极性较强的溶剂时,又可被后者置换洗脱下来。&&&&
活性炭因为是非极性吸附剂,故与硅胶、氧化铝相反,对非极性物质具有较强的亲和能力,在水中对溶质表现出强的吸附能力。溶剂极性降低,则活性炭对溶质的吸附能力也随之降低。故从活性炭上洗脱被吸附物质时,洗脱溶剂的洗脱能力将随溶剂极性的降低而增强。
&&& 2.极性及其强弱判断综上所述,极性强弱是支配物理吸附过程的主要因素。所谓极性乃是一种抽象概念,用以表示分子中电荷不对称(&assymmetry)的程度,并大体上与偶极矩(dipole&moment)、极化度(&polarizability)及介电常数(dielectrie&constant)等概念相对应。那么极性又应当如何判断呢?&&&&
&&& (1)化合物结构中官能团的极性强弱:官能团的极性大小按表1-1顺序排列。
&&&&(2)化合物的极性则由分子中所含官能团的种类、数目及排列方式等综合因素决定:以氨基酸来说,分子结构中既有正电基团,又有负电基团,故极性很强。高级脂肪酸,如硬脂酸,虽也含有如羧基这样的强极性基团,但因分子的主体乃由长链烃基所组成,故极性依然很弱。又如葡萄糖,因分子中含有许多&OH,故为极性化合物,但鼠李糖(6-去氧糖)及加拿大麻糖(2,6-二去氧糖)因分子中-CH2OH及分别脱去氧变为-CH3及&CH2&,故极性即随之降低。
&&&&应当强调指出,酸性、碱性及两性中药化学成分的极性强弱及吸附行为主要由其存在状态(游离型或解离型)所决定,并受溶剂pH的影响。以生物碱为例,游离型为非极性化合物,易为活性炭所吸附;但解离型则不然,为极性化合物,不易为活性炭所吸附。因此实践中常可通过改变溶剂pH以改变酸性、碱性及两性化合物的存在状态,进而影响其吸附或色谱行为达到分离精制的目的。
&&&&(3)溶剂的极性可以大体根据介电常数(&)的大小来判断:常用溶剂的介电常数及其极性排列如表1-2所示。
&&& 3.简单吸附法进行物质的浓缩与精制简单吸附,常见如在结晶及重结晶过程中加入活性炭进行的脱色、脱臭等操作,在物质精制过程中应用很广。但要注意,有时拟除去的色素不一定是亲脂性的,故活性炭脱色不一定总能收到良好的效果。一般须根据预试结果先判断色素的类型,再决定选用什么吸附剂处理为宜。
&&&&此外,从大量稀水溶液中浓缩微量物质时,有时也采用简单吸附方法。例如,黎莲娘等曾采用活性炭吸附法成功地从一叶蔌水浸液中提取一叶蔌碱。方法为:将水浸液pH调至碱性(pH8.5),分次加入活性炭,搅拌,静置,直到上清液检查无生物碱反应时为止。过滤、收集已吸附生物碱的活性炭粉末,干燥后,与苯回流,回收苯液即得一叶蔌碱。
&&& 4.吸附柱色谱法用于物质的分离吸附色谱法中硅胶、氧化铝柱色谱均属同一类型,在实际工作中用得最多。有关注意事项如下。
&&&&(1)吸附剂及用量:硅胶、氧化铝吸附柱色谱过程中,吸附剂的用量一般为样品量的30~60倍。样品极性较小、难以分离者,吸附剂用量可适当提高至样品量的100~&200倍。
&&&&吸附柱色谱用的硅胶及氧化铝目前均有市售品供应,可以过筛选用。通常以100目左右为宜,如采用加压柱色谱,还可以采用更细的颗粒,或甚至直接采用薄层色谱用规格,其分离效果可以大大提高。
&&&&(2)拌样及装样:硅胶、氧化铝吸附柱色谱,应尽可能选用极性小的溶剂装柱和溶解样品,以利样品在吸附剂柱上形成狭窄的原始谱带。如样品在所选装柱溶剂中不易溶解,则可将样品用少量极性稍大溶剂溶解后,再用少量吸附剂拌匀,并在60℃下加热挥尽溶剂,置P2O5真空干燥器中减压干燥、研粉后再小心铺在吸附剂柱上。
&&& (3)洗脱:洗脱用溶剂的极性宜逐步增加,但跳跃不能太大。实践中多用混合溶剂,并通过巧妙调节比例以改变极性,达到梯度洗脱分离物质的目的。一般,混合溶剂中强极性溶剂的影响比较突出,故不可随意将极性差别很大的两种溶剂混合在一起使用。实验室中最常应用的混合溶剂组合如表1-3所示。
&&& (4)添加溶剂的选择:为避免发生化学吸附,酸性物质宜用硅胶、碱性物质则宜用氧化铝进行分离。当然,硅胶、氧化铝用适当方法处理成中性时,情况会有所缓解。通常在分离酸性(或碱性)物质时,洗脱溶剂中分别加入适量乙酸(或氨、吡啶、二乙胺),常可收到防止拖尾、促进分离的效果。&&&&
&&& (5)洗脱剂的优化与选择:如液-液分配色谱中所述,吸附柱色谱也可用加压方式进行,溶剂系统也可通过TLC进行筛选。但因TLC用吸附剂的表面积一般为柱色谱用的二倍左右,故一般TLC展开时使组分R1值达到0.2~0.3的溶剂系统可选用为柱色谱分离该相应组分的最佳溶剂系统。
&&&&5.聚酰胺吸附色谱法聚酰胺(&polyamide)吸附属于氢键吸附,是一种用途十分广泛的分离方法,极性物质与非极性物质均可使用,但特别适合分离酚类、醌类、黄酮类化合物。
&&&&(1)聚酰胺的性质及吸附原理:商品聚酰胺均为高分子聚合物质,不溶于水、甲醇、乙醇、乙醚、三氯甲烷及丙酮等常用有机溶剂,对碱较稳定,对酸尤其是无机酸稳定性较差,可溶于浓盐酸、冰乙酸及甲酸。聚酰胺吸附物质的原理可用图1-3表示。
&&& 一般认为系通过分子中的酰胺羰基与酚类、黄酮类化合物的酚羟基,或酰胺键上的游离胺基与醌类、脂肪羧酸上的羰基形成氢键缔合而产生吸附。至于吸附强弱则取决于各种化合物与之形成氢键缔合的能力。通常在含水溶剂中大致有下列规律。
&&&&①形成氢键的基团数目越多,则吸附能力越强。
&&& ②成键位置对吸附力也有影响。易形成分子内氢键者,其在聚酰胺上的吸附即相应减弱。如:
&&& ③分子中芳香化程度高者,则吸附性增强;反之,则减弱。如:
&&&&以上是仅就化合物本身对聚酰胺的亲合力而言。但因为吸附是在溶液中进行,故溶剂也会参加吸附剂表面的争夺,或通过改变聚酰胺对溶质的氢键结合能力而影响吸附过程。
&&& 一般情况下,各种溶剂在聚酰胺柱上的洗脱能力由弱至强,可大致排列成下列顺序:&&&&
水&甲醇&丙酮&氢氧化钠水溶液&甲酰胺&二甲基甲酰胺&尿素水溶液&&&&
&&& (2)聚酰胺色谱的应用:如上所述,聚酰胺对一般酚类、黄酮类化合物的吸附是可逆的(鞣质例外),分离效果好,加以吸附容量又大,故聚酰胺色谱特别适合于该类化合物的制备分离。此外,对生物碱、萜类、甾体、糖类、氨基酸等其他极性与非极性化合物的分离也有着广泛的用途。另外因为对鞣质的吸附特强,近乎不可逆,故用于植物粗提取物的脱鞣处理特别适宜。
&&& 聚酰胺色谱也有薄层色谱与柱色谱两种方式。目前,均有市售品供应,不必自己制备。
&&&&6.大孔吸附树脂大孔吸附树脂(&macfofeticulaf&resin)是20世纪60年代末发展起来的一类有机高聚物吸附剂,一般为白色球形颗粒状,通常分为非极性和极性两类。大孔吸附树脂在中草药化学成分的提取分离、复方中药制剂的纯化和制备等方面均显示出独特的作用,它具有传统分离纯化方法无法比拟的优势:操作简便,树脂再生容易;可重复操作,产品质量稳定,收率恒定;既能选择性吸附,又便于溶媒洗脱,且不受无机盐干扰;一般不用有机溶媒,既保持传统的中医理论用药特色,又最大限度的保留了其有效成分。因此,采用大孔树脂吸附分离、纯化中药提取液已越来越受到人们的重视,在中药制剂领域中也被用来进行单味中药的提取、分离或者复方制剂的纯化和制备。
&&& (1)大孔吸附树脂的吸附原理:大孔吸附树脂具有选择性吸附和分子筛的性能。它的吸附性是由于范德华引力或产生氢键的结果,分子筛的性能是由其本身的多孔性网状结构决定的。
&&&&(2)影响吸附的因素:大孔吸附树脂本身的性质是重要的影响因素之一,如:比表面积、表面电性、能否与化合物形成氢键等。一般非极性化合物在水中易被非极性树脂吸附,极性树脂则易在水中吸附极性物质。糖是极性的水溶性化合物,与D型非极性树脂吸附作用很弱。据此经常用大孔吸附树脂将中药的化学成分和糖分离。洗脱剂的性质是另一个影响因素,通常情况下洗脱剂极性越小,其洗脱能力越强,一般先用蒸馏水洗脱,再用浓度逐渐增高的乙醇或甲醇洗脱。多糖、蛋白质、鞣质等水溶性杂质会随着水流出,极性小的物质后被洗出。对于具有酸碱性的物质还可以用不同浓度的酸、碱液结合有机溶剂进行洗脱。例如用非极性大孔吸附树脂对生物碱的0.5%盐酸溶液进行吸附,其吸附作用很弱,极易被水洗脱下来,生物碱回收率很高。化合物的性质也是影响吸附的重要因素。化合物的分子量、极性、能否形成氢键等都影响其与大孔吸附树脂的吸附作用。极性小的化合物与非极性大孔吸附树脂吸附作用强。另外,能与大孔吸附树脂形成氢键的化合物易被吸附。
&&&&(3)大孔吸附树脂的应用:大孔吸附树脂现在已被广泛应用于天然化合物的分离和富集工作中。如:苷与糖类的分离,生物碱的精制。在多糖、黄酮、三萜类化合物的分离方面都有很好的应用实例。市售大孔树脂一般含有未聚合的单体、致孔剂(多为长碳链的脂肪醇类)、分散剂和防腐剂等,因此使用前必须经过处理。用高浓度乙醇湿法装柱,继续用乙醇在柱上流动清洗,不时检查流出的乙醇液,至流出的乙醇液与水混合不呈现白色乳浊现象,然后以大量的蒸馏水洗去乙醇即可。
&&&&(4)洗脱液的选择:洗脱液可选择水、甲醇、乙醇、丙酮、不同浓度的酸碱液等。根据吸附作用的强弱可选择不同的洗脱液或不同浓度的同一溶剂对各类成分进行粗分。其一般方法如下:①用适量水洗,洗下单糖、鞣质、低聚糖、多糖等极性物质,用薄层色谱检识,防止极性大的皂苷被洗下;②70%乙醇洗,洗脱液中主要为皂苷,但也含有酚性物质、糖类及少量黄酮,实验证明30%乙醇不会洗下大量的黄酮类化合物;③3%~5%碱溶液洗,可洗下黄酮、有机酸、酚性物质和氨基酸;④10%酸溶液洗,可洗下生物碱、氨基酸;⑤丙酮洗,可洗下中性亲脂性成分。
&&&&由于选用的骨架材料和引入的基团不同,大孔树脂有选择性吸附的性能。在实际应用中,要达到满意的分离效果,必须根据被分离物的性质选用与之适合的、一定型号的树脂。有研究表明,对吸附量真正起作用的是体积比表面积,即每毫升湿树脂所具有的比表面积。表1-4列出国内外常用的、有代表性的、不同型号大孔吸附树脂的性能,供选用时参考。
&&&& (5)大孔树脂应用的安全性问题:树脂的组成与结构既决定着树脂的吸附性能,也可从中了解可能存在的有害残留物。树脂自身的规格与质量对中药提取液的纯化效果和安全性起着决定性作用。因此,实际应用时应向树脂提供方索取以下资料,以便充分了解各种树脂的结构、性能和适用范围。大孔吸附树脂规格的内容包括名称、牌(型)号、结构(包括交联剂)、外观、极性,以及粒径范围、含水量、湿密度(真密度、视密度)、干密度(表观密度、骨架密度)、比表面、平均孔径、孔隙率、孔容等物理参数;此外还有未聚合单体、交联剂、致孔剂等添加剂残留量限度的参数。应写明主要用途,并说明该规格的级别与相关标准文号等。
&&& 目前,国家食品药品监督管理局对大孔吸附树脂在中药复方中的应用已初步制订了相应的质量标准及技术文件。可以相信,随着各基础研究和应用研究的不断深入,大孔吸附树脂分离技术也将得到更好的发展。
&&&&(四)根据物质分子大小差别进行分离
&&& 中药化学成分分子大小各异,分子量从几十到几百万,故也可据此进行分离。常用有透析法、凝胶过滤法、超滤法和超速离心法等。前两者系利用半透膜的膜孔或凝胶的三维网状结构的分子筛过滤作用来对物质进行分离;超滤法则利用因分子大小不同引起的扩散速度的差别;超速离心法则系利用溶质在超速离心作用下具有不同的沉降性或浮游性等来实现对物质的分离。以上这些方法主要用于水溶性大分子化合物,如蛋白质、核酸和多糖类的脱盐精制及分离工作,对分离小分子化合物来说不太适用。凝胶过滤法则不然,它可用于分离分子量1000以下的化合物。下面就凝胶过滤法和膜过滤法进行说明。
&&& 1.凝胶过滤法
&&& (1)凝胶过滤法分离物质的原理:凝胶过滤法(&gel&filtration)也叫凝胶渗透色谱(gel&permeation&chromatography)、分子筛过滤(molecular&sieve&filtration)或排阻色谱(exclusion&chromatography),系利用分子筛分离物质的一种方法。其中所用载体,如葡聚糖凝胶,是在水中不溶、但可膨胀的球形颗粒,具有三维空间的网状结构。当在水中充分膨胀后装入色谱柱中,加入样品混合物,用同一溶剂洗脱时,由于凝胶网孔半径的限制,大分子将不能渗入凝胶颗粒内部(即被排阻在凝胶粒子外部),故在颗粒间隙移动,并随溶剂一起从柱底先行流出;小分子因可自由渗入并扩散到凝胶颗粒内部,故通过色谱柱时阻力增大、流速变缓,将较晚流出。样品混合物中各个成分因分子大小各异,渗入至凝胶颗粒内部的程度也不尽相同,故在经历一段时间流动并达到动态平衡后,即按分子由大到小的顺序先后流出并得到分离。
&&&&(2)凝胶的种类与性质:商品凝胶的种类很多,常用的有葡聚糖凝胶(Sephadex)以及羟丙基葡聚糖凝胶(Sephadex&LH&-&20)。
&&&&Sephadex只适于在水中应用,且不同规格适合分离不同分子量的物质。
&&&&Sephadex&LH&-&20为Sephadex&G-&25经羟丙基化处理后得到的产物,除保留有Sephadex&G-&25原有的分子筛特性,可按分子量大小分离物质外,在由极性与非极性溶剂组成的混合溶剂中常常起到反相分配色谱的效果,适用于不同类型有机物的分离,在中药化学成分的分离中得到了越来越广泛的应用。
&&& 2.膜分离法膜分离法(&membrane&separation&technique)是利用一种用天然或人工合成的膜,以外界能量或化学位差为推动力,对双组分或多组分的溶质和溶剂进行分离、分级、提纯或富集的方法。目前,膜过滤技术主要包括渗透、反渗透、超滤、电渗析和液膜技术等。
&&&&对于生物大分子,一般可以通过透析法进行浓缩和精制。透析法是一种根据溶液中分子的大小和形态,在微米(um)数量级下选择性过滤的技术。在常压下,选择性的使溶剂和小分于物质通过透析膜,大分子不能通过,以达到分离纯化的目的,从本质上讲它是一种溶液相的分子筛作用。
&&&&按照孔径大小,可将透析膜分为:微滤膜(0.025~14um);超滤膜(0.001~0.02um);反渗透膜(0.um);纳米膜(约2nm)。
&&&&用分级沉淀法或吸附法得到的蛋白质或酶等生物大分子,常含有无机盐或其他小分子杂质。在酶的分离过程中,由于无机盐的存在,对离子交换有很大的影响,精制药用酶时必须除去无机盐,此时常用透析法进行脱盐。
&&&&此外,采用膜分离技术生产中药注射剂和大输液可以明显缩短生产周期,简化生产工艺。有效的去除鞣质、蛋白质、淀粉和树脂等大分子物质及其微粒、亚微粒和絮凝物等。除此之外,膜分离技术还可以用于提取中药有效成分、口服液、药酒和其他制剂。
&&&&(五)根据物质解离程度不同进行分离
&&& 中药化学成分中,具有酸性、碱性及两性基团的分子,在水中多呈解离状态,据此可用离子交换法或电泳技术进行分离。以下仅简单介绍离子交换法。
&&&&1.离子交换法分离物质的原理离子交换法系以离子交换树脂作为固定相,以水或含水溶剂作为流动相。当流动相流过交换柱时,溶液中的中性分子及具有与离子交换树脂交换基团不能发生交换的离子将通过柱子从柱底流出,而具有可交换的离子则与树脂上的交换基团进行离子交换并被吸附到柱上,随后改变条件,并用适当溶剂从柱上洗脱下来,即可实现物质分离。
&&& 2.离子交换树脂的结构及性质&&离子交换树脂外观均为球形颗粒,不溶于水,但可在水中膨胀。其基本结构以强酸性阳离子交换树脂为例,见图1-4。
&&&&离子交换树脂由以下两个部分组成。
&&&&(1)母核部分:母核部分为由苯乙烯通过二乙烯苯(&DVB)交联而成的大分子网状结构。网孔大小用交联度(即加入交联剂的百分比)表示,交联度越大,则网孔越小,质地越紧密,在水中越不易膨胀;交联度越小,则网孔越大,质地疏松,在水中易于膨胀,常见交联度等级如表1-5所示。不同交联度适于分离不同大小的分子。
&&&&(2)离子交换基团:上列结构式中的磺酸基(-SO3H)。
&&& 3.离子交换法的应用
&&&&(1)用于不同电荷离子的分离:天然药物水提取物中的酸性、碱性及两性化合物可按图1-5进行有效的分离,这在分离、追踪有效部位时很有用处。
&&& (2)用于相同电荷离子的分离:以下列三种化合物为例,虽然均为生物碱,但碱性强弱不同(Ⅲ&Ⅱ&I),仍可用离子交换树脂分离。例如将三者混合物的水溶液通过NH4+型弱酸性树脂,然后先用水洗下生物碱I,继续用NH4Cl洗下生物碱Ⅱ,最后用Na2CO3洗下生物碱Ⅲ。
&&& 常见离子交换树脂的型号、性能及基本操作可参看有关专著。&&&&
&&& (六)根据物质的沸点进行分离
&&& 分馏法是利用中药中各成分沸点的差别进行提取分离的方法,一般来说,液体混合物各成分沸点相差在100&℃以上时,可用反复蒸馏法达到分离的目的,如沸点相差在25℃以下,则需要采用分馏柱,沸点相差越小,则需要的分馏装置越精细。如挥发油和一些液体生物碱的提取分离常采用分馏法。
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