CN108043370A - 一种用于分离半夏中麻黄碱的双离子液体树脂材料 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于分离半夏中麻黄碱的双离子液体树脂材料，属天然产物分离技术领域。它由单体、交联剂、引发剂、致孔剂、分散剂、成球剂、3‑氯丙胺、二氯烷烃、催化剂和咪唑合成制得；该双离子液体树脂材料以具有微米粒径以及多孔结构的树脂材料为基体，以双咪唑离子液体官能团对其表面进行修饰，不仅增大了离子液体树脂材料的表面积而且提高了它的吸附能力。所制得的树脂材料具有多孔的球形结构及良好的热稳定性。咪唑离子液体基团具有优良的溶解性、亲疏水性和多种化学作用力来提升吸附效率。将双离子液体官能团修饰到树脂材料表面后，通过多种化学作用力能对半夏萃取液中的麻黄碱进行高选择性吸附分离。

Description

一种用于分离半夏中麻黄碱的双离子液体树脂材料

技术领域

本发明涉及一种用于分离半夏中麻黄碱的双离子液体树脂材料，属麻黄碱的吸附分离技术领域。

背景技术

半夏作为一种药用植物，广泛分布于中国长江流域等地区，半夏提取液中含有酚类、有机酸、甾醇类、苷类等多种药用化合物，其中的生物碱成分能抑制咳嗽中枢产生镇咳作用，但生物碱成分中的麻黄碱因其毒副作用不利于半夏的直接使用，因此需要对半夏提取液中的麻黄碱进行去除。现有技术中液液萃取、蒸煮沉淀等方法能够去除溶液中的麻黄碱但对酸碱度要求较高且操作复杂，利用普通吸附材料去除半夏提取液中的麻黄碱存在选择吸附效率低的问题。因此，围绕吸附分离法开发新型树脂材料提高其选择性和吸附效率，成为当务之急。

为了增强树脂材料对半夏提取液中的麻黄碱的吸附能力，改进合成方法以改变树脂材料结构是其中一种方法。通过选择不同的单体、交联剂、制孔剂和合成配比等条件，能获得微球型的空间结构。树脂微球材料拥有很多的优点，包括比表面积大、高吸附力、高稳定性、高机械强度，且能适用于各种要求严格的化学生产中。然而普通的树脂微球表面，受限于合成物的单一官能团，无法实现高选择性。因此需要对树脂微球材料表面的官能团进行修饰。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种合成过程简便、条件易于控制，能够对半夏中的麻黄碱进行吸附，吸附效率高、以解决现有技术中去除麻黄碱的工艺操作困难且吸附效率低问题的用于分离半夏中麻黄碱的双离子液体树脂材料。

本发明的技术方案是：

一种用于分离半夏中麻黄碱的双离子液体树脂材料，其特征在于：它由下述重量份原料合成制得：

单体 3.0 交联剂 4.5-10.5 致孔剂 9.0-15.0

引发剂 0.04-1.35 分散剂 0.6-1.0

成球剂 0.5-0.7 二氯烷烃 6.6-16.5

催化剂 0.16-0.32 3-氯丙胺 3.6-4.5

咪唑 6.6-7.5 溶剂A 30-50 溶剂B 60.0-100.0

溶剂C 100-300

所述的单体为甲基丙烯酸缩水甘油酯,

所述的交联剂为二乙烯苯,

所述的致孔剂为正庚烷,

所述的引发剂为过氧化苯甲酰,

所述的分散剂为聚乙烯醇,

所述的成球剂为十二烷基磺酸钠和氯化钠的混合物，十二烷基磺酸钠与氯化钠的质量比为1：1，

所述的二氯烷烃为1,2-二氯乙烷、1,4-二氯丁烷或1,6-二氯己烷中的一种,

所述的催化剂为三乙胺,

所述的溶剂A为无水乙醇，

所述的溶剂B为蒸馏水，

所述的溶剂C为甲苯。

上述用于分离半夏中麻黄碱的双离子液体树脂材料，包括以下步骤：

1）、首先将单体、交联剂、致孔剂、成球剂、引发剂分别加入至溶剂A中，在转速为2000-3000rpm条件下搅拌30分钟后在超声频率为50-90kHz条件下超声振荡20分钟，得，混合溶液；

2）、将分散剂与溶剂B按1：100质量比混合后加热至70^oC并在转速为1000rpm条件下搅拌直至分散剂完全溶解，得分散剂溶液；待分散剂溶液自然冷却至室温后，将分散剂溶液与上述混合溶液在转速为2000-3000rpm条件下搅拌20分钟后，得，制备溶液；

3）、向制备溶液中以20.0-30.0 mL/min的流速持续通入99.99%氮气至反应结束，用以避免单体被氧化，并在开始通入氮气30分钟后将制备溶液水浴加热至80℃时进行聚合反应，边反应边进行搅拌，以使得制备溶液反应充分，搅拌速度为1000rpm，得，悬浊液A；

4）、将上述悬浊液A在0.01Mpa条件下进行减压抽滤10分钟，用以除去悬浊液A中的溶剂A和溶剂B，得滤饼，然后用体积比为1:2:1的蒸馏水、无水乙醇和丙酮对滤饼进行冲洗，用以除去滤饼中残留的单体、交联剂、致孔剂、引发剂、分散剂和成球剂，将经蒸馏水、无水乙醇和丙酮冲洗后的粉末置于烘箱中80℃干燥8-10小时后，得，白色树脂微球；

5）、向上述白色树脂微球和3-氯丙胺加入溶剂C，在转速为2000-3000rpm条件下搅拌30分钟后进行加热，当加热至80℃时进行合成反应8小时，得，悬浊液B，将悬浊液B在0.01Mpa条件下进行减压抽滤10分钟，用以除去悬浊液B中的溶剂C，并用无水乙醇对减压抽滤后所得的滤饼进行冲洗，用以除去滤饼中残留的3-氯丙胺，然后将经无水乙醇冲洗过的滤饼置于烘箱中80℃干燥8-10小时后，得，氯化树脂材料；

6）、将上述氯化树脂材料、三乙胺和咪唑在溶剂C中搅拌混合均匀，并加热至80℃进行离子液体合成，以修饰白色树脂微球，合成反应8小时后，得，悬浊液C；将悬浊液C在0.01Mpa条件下进行减压抽滤10分钟，用以除去悬浊液C中的溶剂C，并用无水乙醇对减压抽滤后所得的滤饼进行冲洗，用以除去滤饼中残留的咪唑和三乙胺，然后将经无水乙醇冲洗过的滤饼置于烘箱中80℃干燥8-10小时后，得，咪唑化树脂材料；

7）、将上述咪唑化树脂材料和二氯烷烃在溶剂C中转速为2000-3000rpm时搅拌30分钟，然后加热至80℃进行离子液体合成，合成反应8小时后，得，悬浊液D；将悬浊液D在0.01Mpa条件下进行减压抽滤10分钟，用以除去悬浊液D中的溶剂C，并用无水乙醇对减压抽滤后所得的滤饼进行冲洗，用以除去滤饼中残留的二氯烷烃，然后将经无水乙醇冲洗过的滤饼置于烘箱中80℃干燥8-10小时后，得，氯化单离子液体树脂材料；

8）、将上述氯化单离子液体树脂材料和咪唑在溶剂C中转速为2000-3000rpm时搅拌30分钟，然后加热至80℃进行合成，合成反应8小时后，得，悬浊液E；将悬浊液E在0.01Mpa条件下进行减压抽滤10分钟，用以除去悬浊液E中的溶剂C，并用无水乙醇对减压抽滤后所得的滤饼进行冲洗，用以除去滤饼中残留的咪唑，然后将经无水乙醇冲洗过的滤饼置于烘箱中80℃干燥8-10小时后，得，双离子液体树脂材料。

本发明的有益效果在于：

该双离子液体树脂材料以单体为基体合成白色，树脂微球具有微米粒径以及多孔结构，然后通过分别使用3-氯丙胺、咪唑、三乙胺、二氯烷烃对白色树脂微球表面进行双离子液体官能团修饰，不仅增大了树脂微球的表面积而且提高了它的吸附能力，使得该双离子液体树脂材料的吸附效率和热稳定性大大提升，本发明应用于半夏萃取液的分离，能较好地对麻黄碱进行吸附分离。

具体实施方式

实施例1

将3.0g甲基丙烯酸缩水甘油酯，4.5g二乙烯苯，9.0g正庚烷，0.04g过氧化苯甲酰和0.5g十二烷基磺酸钠-氯化钠（质量比为1：1）加入30.0g的无水乙醇中，甲基丙烯酸缩水甘油酯为纯度>99.5%，正庚烷为纯度>99.5%，过氧化苯甲酰为纯度>99.5%，十二烷基磺酸钠与氯化钠均为纯度>99.9%，无水乙醇为纯度>99.5%，在转速为2000rpm条件下搅拌30分钟后超声（50kHz）振荡20分钟得到混合溶液；将0.6g聚乙烯醇与60.0g蒸馏水中混合后加热至70^oC并在转速为1000rpm条件下搅拌直至分散剂完全溶解，聚乙烯醇的醇解度为87%-89%，得分散剂溶液。将分散剂溶液与混合溶液在转速为2000rpm条件下搅拌20分钟后，得制备溶液。向制备溶液中以20.0mL/min的流速通入99.99%的氮气，并在开始通入氮气30分钟后水浴加热溶液至80^oC进行聚合反应，反应期间持续通入氮气并搅拌，搅拌速度1000rpm。反应完成后对混合液减压抽滤得白色粉末，用200g的体积比为1:2:1的蒸馏水、纯度>99.5%的无水乙醇和纯度>99.5%的丙酮对滤饼进行冲洗，并于80^oC烘箱中干燥，得到5.2g树脂微球材料。

将所得5.2g树脂微球与3.6g的3-氯丙胺在100.0g甲苯中搅拌混合后加热至80℃进行合成8小时，3-氯丙胺为纯度>99.5%，甲苯为纯度>99.5%；反应完成后对混合液减压抽滤，并用100.0g无水乙醇清洗所得固体，无水乙醇为纯度>99.5%，将固体于80℃烘箱干燥后，得7.4g氯化树脂材料。

将所得7.4g氯化树脂材料、0.16g三乙胺、6.6g咪唑和100.0g甲苯均匀混合后加热至80℃进行合成8小时，三乙胺为纯度>99.0%，咪唑为纯度>99.5%，甲苯为纯度>99.5%；反应完成后对混合液减压抽滤，并用100.0g无水乙醇清洗所得固体后，无水乙醇为纯度>99.5%，将固体于80℃烘箱干燥后，得12.1g咪唑化树脂材料。

将所得12.1g咪唑化树脂材料、6.6g的1,2-二氯乙烷和100.0g甲苯均匀混合后加热至80℃进行合成8小时，1,2-二氯乙烷为纯度>99.5%，甲苯为纯度>99.5%；反应完成后对混合液减压抽滤，并用100.0g无水乙醇清洗所得固体，无水乙醇为纯度>99.5%，将固体于80℃烘箱干燥后，得15.7g氯化单离子液体树脂材料。

将所得15.7g氯化单离子液体树脂材料、6.6g咪唑和100.0g甲苯均匀混合，加热至80℃进行合成8小时；反应完成后对混合液减压抽滤，咪唑为纯度>99.5%，甲苯为纯度>99.5%，并用100.0g无水乙醇清洗所得固体，无水乙醇为纯度>99.5%，将固体于80℃烘箱干燥后，得19.7g双离子液体树脂材料。

取5.0g半夏粉末浸泡于50mL，70^oC蒸馏水中2小时后过滤得半夏提取液。取1.0g双离子液体树脂材料与10mL半夏提取液在室温下充分振荡混合2小时，静置后取上层清液分析。分析色谱为液相色谱，分析柱为RStech C18柱(4.6×250 mm, 5 μm)，流动相：乙腈/水(95：5, v/v)，流速 1.0 mL/min，紫外检测波长为210 nm。

经检测，该双离子液体树脂材料对半夏提取液中麻黄碱吸附率为0.3mg/g。结果表明该双离子液体树脂材料对麻黄碱有明显的吸附性。

实施例2

将3.0g甲基丙烯酸缩水甘油酯，6.3g二乙烯苯，12.0g正庚烷，0.82g过氧化苯甲酰和0.6g十二烷基磺酸钠-氯化钠（质量比为1：1）加入40.0g的无水乙醇中，甲基丙烯酸缩水甘油酯为纯度>99.5%，正庚烷为纯度>99.5%，过氧化苯甲酰为纯度>99.5%，十二烷基磺酸钠与氯化钠均为纯度>99.9%，无水乙醇为纯度>99.5%，在转速为2000rpm条件下搅拌30分钟后超声（70kHz）振荡20分钟得到混合溶液；将0.8g聚乙烯醇与80.0g蒸馏水中混合后加热至70^oC并在转速为1000rpm条件下搅拌直至分散剂完全溶解，聚乙烯醇的醇解度为87%-89%，得分散剂溶液。将分散剂溶液与混合溶液在转速为2000rpm条件下搅拌20分钟后，得制备溶液。向制备溶液中以20.0mL/min的流速通入99.99%的氮气，并在开始通入氮气30分钟后水浴加热溶液至80^oC进行聚合反应，反应期间持续通入氮气并搅拌，搅拌速度1000rpm。反应完成后对混合液减压抽滤得白色粉末，用300g的体积比为1:2:1的蒸馏水、纯度>99.5%的无水乙醇和纯度>99.5%的丙酮对滤饼进行冲洗，并于80^oC烘箱中干燥，得到7.5g树脂微球材料。

将所得7.5g树脂微球与4.0g的3-氯丙胺在200.0g甲苯中搅拌混合后加热至80℃进行合成8小时，3-氯丙胺为纯度>99.5%，甲苯为纯度>99.5%；反应完成后对混合液减压抽滤，并用200.0g无水乙醇清洗所得固体，无水乙醇为纯度>99.5%，将固体于80℃烘箱干燥后，得9.6g氯化树脂材料。

将所得9.6g氯化树脂材料、0.25g三乙胺、6.9g咪唑和200.0g甲苯均匀混合后加热至80℃进行合成8小时，三乙胺为纯度>99.0%，咪唑为纯度>99.5%，甲苯为纯度>99.5%；反应完成后对混合液减压抽滤，并用200.0g无水乙醇清洗所得固体后，无水乙醇为纯度>99.5%，将固体于80℃烘箱干燥后，得12.7g咪唑化树脂材料。

将所得12.7g咪唑化树脂材料、10.8g的1,4-二氯丁烷和200.0g甲苯均匀混合后加热至80℃进行合成8小时，1,4-二氯丁烷为纯度>99.5%，甲苯为纯度>99.5%；反应完成后对混合液减压抽滤，并用200.0g无水乙醇清洗所得固体，无水乙醇为纯度>99.5%，将固体于80℃烘箱干燥后，得18.8g氯化单离子液体树脂材料。

将所得18.8g氯化单离子液体树脂材料、6.9g咪唑和200.0g甲苯均匀混合，加热至80℃进行合成8小时，咪唑为纯度>99.5%，甲苯为纯度>99.5%；反应完成后对混合液减压抽滤，并用200.0g无水乙醇清洗所得固体，无水乙醇为纯度>99.5%，将固体于80℃烘箱干燥后，得21.1g双离子液体树脂材料。

取2.0g小儿清肺化痰颗粒溶解于30mL，70^oC蒸馏水中并过滤得中成药溶液。取1.0g双离子液体树脂材料与5mL中成药溶液在室温下充分振荡混合2小时，静置后取上层清液分析。分析色谱为液相色谱，分析柱为RStech C18柱(4.6×250 mm, 5 μm)，流动相：乙腈/水(95：5, v/v)，流速 1.0 mL/min，紫外检测波长为210 nm。

经检测，该双离子液体树脂材料对中成药溶液中麻黄碱吸附率为0.21mg/g。结果表明该双离子液体树脂材料对麻黄碱有明显的吸附性。

实施例3

将3.0g甲基丙烯酸缩水甘油酯，10.5g二乙烯苯，15.0g正庚烷，1.35g过氧化苯甲酰和0.7g十二烷基磺酸钠-氯化钠（质量比为1：1）加入50.0g的无水乙醇中，甲基丙烯酸缩水甘油酯为纯度>99.5%，正庚烷为纯度>99.5%，过氧化苯甲酰为纯度>99.5%，十二烷基磺酸钠与氯化钠均为纯度>99.9%，无水乙醇为纯度>99.5%，在转速为2000rpm条件下搅拌30分钟后超声（90kHz）振荡20分钟得到混合溶液；将1.0g聚乙烯醇与100.0g蒸馏水中混合后加热至70^oC并在转速为1000rpm条件下搅拌直至分散剂完全溶解，聚乙烯醇的醇解度为87%-89%，得分散剂溶液。将分散剂溶液与混合溶液在转速为2000rpm条件下搅拌20分钟后，得制备溶液。向制备溶液中以30.0mL/min的流速通入99.99%的氮气，并在开始通入氮气30分钟后水浴加热溶液至80^oC进行聚合反应，反应期间持续通入氮气并搅拌，搅拌速度1000rpm。反应完成后对混合液减压抽滤得白色粉末，用400g的体积比为1:2:1的蒸馏水、纯度>99.5%的无水乙醇和纯度>99.5%的丙酮对滤饼进行冲洗，并于80^oC烘箱中干燥，得到11.0g树脂微球材料。

将所得11.0g树脂微球与4.5g的3-氯丙胺在300.0g甲苯中搅拌混合后加热至80℃进行合成8小时，3-氯丙胺为纯度>99.5%，甲苯为纯度>99.5%；反应完成后对混合液减压抽滤，并用300.0g无水乙醇清洗所得固体，无水乙醇为纯度>99.5%，将固体于80℃烘箱干燥后，得13.2g氯化树脂材料。

将所得13.2g氯化树脂材料、0.32g三乙胺、7.5g咪唑和300.0g甲苯均匀混合后加热至80℃进行合成8小时，三乙胺为纯度>99.0%，咪唑为纯度>99.5%，甲苯为纯度>99.5%；反应完成后对混合液减压抽滤，并用300.0g无水乙醇清洗所得固体后，无水乙醇为纯度>99.5%，将固体于80℃烘箱干燥后，得18.3g咪唑化树脂材料。

将所得18.3g咪唑化树脂材料、16.5g的1,6-二氯己烷和300.0g甲苯均匀混合后加热至80℃进行合成8小时，1,6-二氯己烷为纯度>99.5%，甲苯为纯度>99.5%；反应完成后对混合液减压抽滤，并用300.0g无水乙醇清洗所得固体，无水乙醇为纯度>99.5%，将固体于80℃烘箱干燥后，得27.6g氯化单离子液体树脂材料。

将所得27.6g氯化单离子液体树脂材料、7.5g咪唑和300.0g甲苯均匀混合，加热至80℃进行合成8小时，咪唑为纯度>99.5%，甲苯为纯度>99.5%；反应完成后对混合液减压抽滤，并用300.0g无水乙醇清洗所得固体，无水乙醇为纯度>99.5%，无水乙醇为纯度>99.5%，将固体于80℃烘箱干燥后，得29.9g双离子液体树脂材料。

取5.0mL半夏止咳糖浆溶解于30mL蒸馏水中并过滤得中成药溶液。取1.0g双离子液体树脂材料与5mL中成药溶液在室温下充分振荡混合2小时，静置后取上层清液分析。分析色谱为液相色谱，分析柱为RStech C18柱(4.6×250 mm, 5 μm)，流动相：乙腈/水(95：5,v/v)，流速 1.0 mL/min，紫外检测波长为210 nm。

经检测，该双离子液体树脂材料对中成药溶液中麻黄碱吸附率为0.20mg/g。结果表明该双离子液体树脂材料对麻黄碱有明显的吸附性。

Claims (2)

1.一种用于分离半夏中麻黄碱的双离子液体树脂材料，其特征在于：它由下述重量份原料合成制得：

单体 3.0 交联剂 4.5-10.5 致孔剂 9.0-15.0

引发剂 0.04-1.35 分散剂 0.6-1.0 成球剂0.5-0.7

二氯烷烃 6.6-16.5 催化剂 0.16-0.32

3-氯丙胺 3.6-4.5 咪唑 6.6-7.5

溶剂A 30-50 溶剂B 60.0-100.0 溶剂C 100-300

所述的单体为甲基丙烯酸缩水甘油酯,

所述的交联剂为二乙烯苯,

所述的致孔剂为正庚烷,

所述的引发剂为过氧化苯甲酰,

所述的分散剂为聚乙烯醇,

所述的成球剂为十二烷基磺酸钠和氯化钠的混合物，十二烷基磺酸钠与氯化钠的质量比为1：1，

所述的二氯烷烃为1,2-二氯乙烷、1,4-二氯丁烷或1,6-二氯己烷中的一种,

所述的催化剂为三乙胺,

所述的溶剂A为无水乙醇，

所述的溶剂B为蒸馏水，

所述的溶剂C为甲苯。

2.根据权利要求1所述的用于分离半夏中麻黄碱的双离子液体树脂材料的制备方法，包括以下步骤：

1）、首先将单体、交联剂、致孔剂、成球剂和引发剂分别加入至溶剂A中，在转速为2000-3000rpm条件下搅拌30分钟后在超声频率为50-90kHz条件下超声振荡20分钟，得，混合溶液；

2）、将分散剂与溶剂B按1：100质量比混合后加热至70^oC并在转速为1000rpm条件下搅拌直至分散剂完全溶解，得分散剂溶液；待分散剂溶液自然冷却至室温后，将分散剂溶液与上述混合溶液在转速为2000-3000rpm条件下搅拌20分钟后，得，制备溶液；

3）、向制备溶液中以20.0-30.0 mL/min的流速持续通入99.99%氮气至反应结束，用以避免单体被氧化，并在开始通入氮气30分钟后将制备溶液水浴加热至80℃时进行聚合反应，边反应边进行搅拌，以使得制备溶液反应充分，搅拌速度为1000rpm，得，悬浊液A；

4）、将上述悬浊液A在0.01Mpa条件下进行减压抽滤10分钟，用以除去悬浊液A中的溶剂A和溶剂B，得滤饼，然后用体积比为1:2:1的蒸馏水、无水乙醇和丙酮对滤饼进行冲洗，用以除去滤饼中残留的单体、交联剂、致孔剂、引发剂、分散剂和成球剂，将经蒸馏水、无水乙醇和丙酮冲洗后的粉末置于烘箱中80℃干燥8-10小时后，得，白色树脂微球；

5）、向上述白色树脂微球和3-氯丙胺加入溶剂C，在转速为2000-3000rpm条件下搅拌30分钟后进行加热，当加热至80℃时进行合成反应8小时，得，悬浊液B，将悬浊液B在0.01Mpa条件下进行减压抽滤10分钟，用以除去悬浊液B中的溶剂C，并用无水乙醇对减压抽滤后所得的滤饼进行冲洗，用以除去滤饼中残留的3-氯丙胺，然后将经无水乙醇冲洗过的滤饼置于烘箱中80℃干燥8-10小时后，得，氯化树脂材料；

6）、将上述氯化树脂材料、三乙胺和咪唑在溶剂C中搅拌混合均匀，并加热至80℃进行离子液体合成，以修饰白色树脂微球，合成反应8小时后，得，悬浊液C；将悬浊液C在0.01Mpa条件下进行减压抽滤10分钟，用以除去悬浊液C中的溶剂C，并用无水乙醇对减压抽滤后所得的滤饼进行冲洗，用以除去滤饼中残留的咪唑和三乙胺，然后将经无水乙醇冲洗过的滤饼置于烘箱中80℃干燥8-10小时后，得，咪唑化树脂材料；

7）、将上述咪唑化树脂材料和二氯烷烃在溶剂C中转速为2000-3000rpm时搅拌30分钟，然后加热至80℃进行离子液体合成，合成反应8小时后，得，悬浊液D；将悬浊液D在0.01Mpa条件下进行减压抽滤10分钟，用以除去悬浊液D中的溶剂C，并用无水乙醇对减压抽滤后所得的滤饼进行冲洗，用以除去滤饼中残留的二氯烷烃，然后将经无水乙醇冲洗过的滤饼置于烘箱中80℃干燥8-10小时后，得，氯化单离子液体树脂材料；

8）、将上述氯化单离子液体树脂材料和咪唑在溶剂C中转速为2000-3000rpm时搅拌30分钟，然后加热至80℃进行合成，合成反应8小时后，得，悬浊液E；将悬浊液E在0.01Mpa条件下进行减压抽滤10分钟，用以除去悬浊液E中的溶剂C，并用无水乙醇对减压抽滤后所得的滤饼进行冲洗，用以除去滤饼中残留的咪唑，然后将经无水乙醇冲洗过的滤饼置于烘箱中80℃干燥8-10小时后，得，双离子液体树脂材料。