攻克异构体分不开难题!硅胶中加点它,有奇效!

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CAS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)?

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Image,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3. 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:

 

  1.  在相同情况下双键数越多, 形成的配合物越牢固,难洗脱; 

  2.  当有环状时,环外比环内双键者与AgNO3配合牢固;

  3. 双键位置不同时,末端最牢,顺式次之,反式最不牢;

  4. 银离子与多重苯环芳烃的配合物比单环的芳烃易形成;

  5. 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完全避光!完全避光!完全避光!的情况下使用。

 

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5F > 4F。

图4.  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 III > II > I。

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5.  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。

 

 

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:10.3969/j.issn.1007-3213.2004.04.023

Separations of lipids by silver ion chromatography,JOURNALO F LIPIDR ESEARCHV

化学宝库 分子科学 2023-08-30 09:55

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