在有机化合物的分离中,异构体的分离是最让人头疼的一件事!抛开对映异构体的分离(拆分)不说,一些非对映体、顺反异构体的混合物虽然理论上可以在非手性环境中分离,可实际情况中却往往让人伤透了心(不是一个物质的点,都是装纯)。如果要想拿到纯的核磁谱,怎么办?把极性往小了调?把柱子往高了装(慌的一匹)?
(图片提供者系上海有机所博士:七点二十五分)
君莫慌!今天,小编就给大家分享一个多数人不知道的分离技术,可以专门对付极性相似的不饱和化合物:硝酸银络合法(柱色谱或萃取)。
硝酸银-柱色谱分离法
含有双键异构体的挥发油、萜类等天然产物或小分子化合物用一般色谱法难以分离,但用这种硝酸银柱色谱法可就神奇多了。在谈原理和应用之前,让我们先看看这种分类方法的效果,以下面两个板子为例:
图1.从右到左,AgNO3的量逐渐增多,分离越来越清晰
图2添加AgNO3和未添加AgNO3的板子对比
怎么样?是不是很开,知道其中的原理,你定会用的游刃有余:
AgNO3中的银离子为d10型离子,具有空的S和P轨道。SP杂化后,能和含有成键电子的键,形成二配位的稳定性不同的配合物。①当双键π电子作为供电子配体时,与Ag的空SP杂化轨道重叠,形成三中心配键;②当Ag作为供电子者时,其d轨道是全充满,可以供电子与π反键轨道重叠,形成三中心配键。Ag与双键形成配合物时,这两种键可同时形成。这种配合物的稳定性,既受电子效应的影响,又受空间效应的影响。
图1.I:SP杂化与π电子重叠;II:SP杂化与π反键轨道重叠
太复杂,有没有什么一般规律,就知道你会这么问,小编已经帮你找到啦,一共5点:
在相同情况下双键数越多,形成的配合物越牢固,难洗脱;
当有环状时,环外比环内双键者与AgNO3配合牢固;
双键位置不同时,末端最牢,顺式次之,反式最不牢;
银离子与多重苯环芳烃的配合物比单环的芳烃易形成;
碳原子数与含双键数(或大π键数)之比小于或等于6时,则可能与Ag离子配合,比值越小配合反应越易进行。
硝酸银硅胶的使用与正相硅胶基本相同,但需要特别注意的是要在避光!避光!避光!的情况下使用!(因为硝酸银见光易分解,银离子不稳定,容易被空气中的氧气氧化,变成黑色,所以一般含银的物质一般说明书上表明避光、密闭、保存;硝酸银加热至℃时分解成银、氮气、氧气和二氧化氮。)
Ag-TLC薄层板制法:
1.可在吸附剂中加入5~25%硝酸银水溶液代替水制成均匀糊状,再按常法铺成薄层,制成薄层避光阴干,于℃活化半小时后避光贮存,制成的薄层以不变成灰色为好,在三天内应用。
2.也可先把硝酸银用少量水溶解,再用甲醇稀释成10%溶液,把预先制好的硅胶G薄层浸入此溶液中约1分钟,取出避光阴干,按上法活化,贮存。
用AgNO3甲醇浸渍
天然产物分离案例
硝酸银硅胶色谱法在许多天然产物的分离中都有成功的案例,包括萜类、挥发油等许多抗癌有效成分的分离,下面介绍几例,大家可对照上述规律尝试判断洗脱顺序。
1.半边旗中抗癌有效成分5F的分离(与4F混合),洗脱顺序5F4F。
图3.半边旗中抗癌有效成分5F的分离
解析:两者母核相同,4F无双键;5F有一环外双键,易与Ag形成配合物而洗脱分离。
2.月桂油中3种不饱和化合物的分离,洗脱顺序为IIIIII。
解析:I为两个末端双键,吸附最牢;II为一个末端双键,吸附次之;
III无末端双键,仅环内双键,吸附最弱。
3.植物细辛中的3种天然产物成分:α-细辛醚、β-细辛醚、欧细辛醚,用2.0%AgNO3-硅胶柱分离,苯-乙醚(5∶1)洗脱,流出先后顺序为:α-细辛醚>β-细辛醚>欧细辛醚。
图2.细辛中有效成分的分离
解析:因为α-细辛醚环外双键为反式,与AgNO3络合不牢固;β-细辛醚为顺式,与AgNO3络合能力大于α-细辛醚,而欧细辛醚为末端双键,与AgNO3络合能力最强。
硝酸银络合萃取法
除了硝酸银-柱色谱外,硝酸银络合萃取法也可以用于许多不饱和化合物的分离。
1.鱼油中EPA(五个双键)和DHA(6个双键)都对人体有重要的生理活性作用,都能与Ag离子形成很稳定的亲水性配合物,而从鱼油相中分离出来。
2.DHA乙酯、烯丙醚、苯、油酸乙酯4个有机物。除油酸乙酯外,其他3种都成功地形成配合物而转人水相中。3种配合物稳定性为:烯丙醚DHA乙酯苯。
解析:在没有空间位阻时,碳原子数与含双键数(或大二键数)之比小于或等于6时,则可能与Ag+配合,比值越小配合反应越易进行。
常见问题
1.硝酸银硅胶柱的制备方法?处理过程中是不是要避光,烘干时会不会发生氧化啊?
硝酸银硅胶制备:硅胶克,浓盐酸处理,除去硅胶中的金属离子,(浓盐酸不显黄色为止),用蒸馏水洗至中性,加入由20克硝酸银配成的水溶液,混匀,在蔽光条件下,于度活化4小时,备用。
干法装柱:一般硝酸银溶于甲醇-水(9:1)浓度5~8%,然后在避光下拌入硅胶,全部润湿即可,晾干,可以稍微烘一下,注意避光,如果略微有点发黑也可以使用。如果没有棕色柱,可用一块黑色的厚布将普通玻璃柱包起来使用,硅胶会变黑,但只要你快点走柱,不会影响分离效果。
2.洗脱下来的流分会不会带有硝酸银,或者得到某成分与硝酸银形成的络合物?应该怎么后处理呢?
一般硝酸银不会随被洗下,挥发油极性不大,石油醚,丙酮,乙酸乙酯没问题,我做过,甲醇-氯仿也不会洗下来。
3.洗脱系统怎么选?
找洗脱系统可以用硝酸银硅胶板,配好硝酸银溶液,将铺好的硅胶板润湿,晾干即可使用,尽量避光,即制即用。硝酸银柱走过后肯定要变黑,不用怕,效果还是有的!
总结:硝酸银络合法(萃取或色谱法)可以帮助结构和物理化学性质相近、用普通色谱法或萃取法难以奏效的双键化合物的分离,在医药界已经被成功运用。但也存在一些弊病:比如易混入硝酸银这一杂质,除去略繁琐;多双键有机物具一定的还原性易将Ag+还原成Ag;Ag+本身也不稳定,易还原为Ag;AgNO3具腐蚀性;Ag的回收与再生问题,因为银还是较昂贵的金属等。可否用别的金属元素代替银离子,扩大络离子的应用范围?例如二价铜、锌等元素,有待进一步探讨。
参考资料:
广州中医药大学学报,DOI:10./j.issn.7-..04.
Separationsoflipidsbysilverionchromatography,JOURNALOFLIPIDRESEARCHV
丁香园,