离子液体应用于天然药物水溶性代表成分分离及水解的方法学和关键问题研究

作为一类重要的天然活性物质，水溶性成分现有的研究手段较为有限，需要新的思路和方法为其注入动力与活力。基于此，本课题选取了酸、碱、两性及大、小分子水溶性代表成分为研究对象，借助离子液体及其功能化家族这一新颖的多用途绿色化学介质，从其特殊理化性质和可设计性出发，发掘离子液体同分离、水解应用联系最为密切的主要性质并借助测试手段对其进行充分表征；由此选取对特定结构类型的活性成分具有针对性的离子液体及其固定化硅胶，在多种可能的应用方式中探寻以其作为色谱和催化介质实现相关成分分离和水解的有效途径；并根据所建立的方法对分离、水解各环节中存在的关键影响因素以及不同功能型离子液体和目标成分之间作用机制进行深入研究，最终在和常规方法的比较验证中建立具有完备核心理论和指导原则的方法学体系，以期推广到其它水溶性成分。本研究旨在为促进绿色化学和天然药物化学的结合以及丰富天然药物的现代化研究手段提供一条新的科学途径。

本项目在规定期限内按照计划对于三种模式药物水溶性部位——黄连季铵碱，丹参酚酸和板蓝根氨基酸中的主要碱、酸、两性活性单体以常规及温敏性固定化离子液体硅胶进行分离，建立了化学/物理固定化离子液体（键合硅胶和吸附硅胶）低压环境的色谱分离方法；并完成了对固定相用量、流动相组成、上样量及上样方式、体系pH值一系列关键因素相关影响的考察；进而以目标成分吸附率、保留时间和分离度为分离效果的评价指标，系统考察离子液体种类和固定化方法同各单体成分保留性和选择性之间的关系；以成熟的正、反相硅胶色谱分离法对新方法进行验证和评估并对不同的分离方法开展了全面比较研究，从分离效果、操作时间和难易程度、试剂消耗等综合角度探索了常规及温敏性离子液体在酸、碱、两性三种水溶性成分色谱分离中的有效应用途径。. 另一方面，对于大分子和小分子两种模式活性成分——天花粉水溶性蛋白和薯蓣皂苷，我们采用具有较强酸/碱性的咪唑、苯并噻唑类离子液体及其对应固体酸/碱作为催化剂，建立了均相/两相离子液体催化水解及催化剂回收方法；并系统考察了催化剂用量、体系pH值、温度、加热/微波辐照时间一系列关键因素对水解过程及结果的影响；以水解度、水解速率和产物组成为水解效果的评价指标，在此评价体系下探索了催化剂种类及催化水解形式同这些指标之间的关系，并以成熟的无机酸、碱均相催化水解法及离子交换树脂非均相催化水解法对以上新方法进行了验证和评估，基于水解效果、操作时间和难易程度、试剂消耗各方面综合比较完成了关于离子液体催化水解大、小分子水溶性成分有效途径的探索。. 在完成上述研究任务后，我们对于效果较好的分离和催化过程进行动力学和热力学理论研究，建立了吸附等温线模型和热动学模型，并以这些模型所反映出的机制为依据，辅助以扫描电镜、紫外光谱法、红外光谱法、热重-差热分析等方法进行了深入考察和研究；此外还采用了计算化学方法将主体－客体结构特征参数和分离、水解行为进行关联。最后以上核心理论及指导原则，完成了离子液体应用于天然药物水溶性代表成分分离和水解的方法学体系的构建。本项目结题时已发表SCI检索论文18篇，EI检索论文3篇，会议论文3篇（其中外文1篇），申请中国发明专利1项，培养研究生2名，相关研究成果曾在第二届加拿大多伦多国际离子液体分离纯化技术会议上被邀请做了大会专题报告。