蓖麻碱的提取纯化及结构分析

【关键词】 结构分析

　　1 引 言

蓖麻碱是蓖麻制油后得到的蓖麻饼粕中的重要成分，存在于蓖麻的茎叶和种子中，在幼芽特别是子叶中含量较高，在未脱毒的蓖麻饼粕中含量高达0.2%～0.4%。蓖麻碱纯品为白色针状或棱柱状结晶性生物碱，熔点201～205℃，在170～180 ℃、2.667 kpa时升华。蓖麻碱易溶于热水和热的氯仿，在热乙醇中有一定的溶解度， 是一种中性生物碱，具有天然活性，水溶液中呈中性，遇酸不易形成盐。其碱性溶液能使高锰酸钾还原，同时生成氢氰酸。因其分子中含氰基，毒性较大，可引起恶心、呕吐，严重时呼吸衰竭以致死亡。目前，对蓖麻碱的研究主要侧重于饲料研究。提取工艺的提取率约为0.15%，本实验对蓖麻饼粕中提取蓖麻碱的条件进行了优化，将提取率提高到0.35%，并且获得明确的结构分析谱图。

　　2 实验部分

　　2.1 仪器、试剂与材料

　　dk8d型电热恒温水槽；索氏提取器；re5298型旋转蒸发仪；lc/msd trap sl质谱仪（美国aligent公司）；rx400核磁仪。氯仿，无水乙醇，甲醇（色谱纯）；碘化铋钾试剂；其它试剂为分析纯。蓖麻饼由内蒙古通辽市通华蓖麻化工有限责任公司提供。蓖麻碱标品为实验室自制（经hplc验证纯度为99.4%）。

　　2.2 样品的制备和纯化

　　蓖麻碱的提取流程：蓖麻饼粕→水浸提→过滤浓缩→浸膏→氯仿回流浸提→无水乙醇重结晶→蓖麻碱针状晶体。将蓖麻碱粗提物浓缩成浸膏后置于索式提取器内，78 ℃下以三氯甲烷回流浸提4 h，回流3次。收集所得三氯甲烷溶液，用旋转蒸发仪回收，蒸发后得到黄色颗粒状固体，72 ℃用无水乙醇重结晶法对蓖麻碱进行纯化溶出，在黄色颗粒固体物完全溶解后再加20%无水乙醇，趁热过滤以除去杂质，于4 ℃冰箱内保存过夜，吸出蓖麻碱晶体。

　　2.3 标准曲线的绘制

　　准确称取10 mg蓖麻碱纯品，用甲醇溶解，定容至10 ml。准确吸取上述溶液0, 0.2, 0.4, 0.6, 0.8和1.0 ml，用甲醇定容至10 ml，用lambda 25型紫外分光光度计，在290 nm处测吸光度a。以甲醇为空白样。以浓度c为横坐标，吸光度为纵坐标绘制标准曲线： a=12.815c－0.119， r=0.9936。

　　3 结果与讨论

　　3.1 蓖麻碱提取条件的选择

　　蓖麻碱提取通常采用热水提取，本实验根据单因素试验，采用响应面试验设计实验表（3因素，3水平），提取时间设为0.5, 1.0和1.5 h; 提取温度设为90，95和100 ℃；料水比（样品重／提取液体积）设为1∶5，1∶10和1∶15。以确定蓖麻饼粕中蓖麻碱的提取率确定最佳提取条件（实验取样品30 g）。其中析因点为自变量取值在料液比、提取温度、提取时间所构成的三维顶点，零点为区域的中心点，零点实验重复3次，用以估计实验误差。结果表明，液料比对蓖麻碱的提取率影响较大。液料比和温度的交互作用对蓖麻碱的影响较大。通过优化实验，确定蓖麻碱最佳提取条件为：提取时间1 h，提取温度95 ℃，料液比1∶10。在此条件下的提取率为0.35%。实验表明，提取2次即可提出绝大部分蓖麻碱，提取率为91.1%；提取3次可以溶出全部蓖麻碱，提取率为99.7%。因此，本实验采用3次提取。
　　
　　3.2 蓖麻碱的纯化

　　将所得的蓖麻碱粗提物置于索式提取器内，三氯甲烷回流浸提4 h，回流3次。收集所得三氯甲烷溶液，用旋转蒸发仪回收，蒸发后得到黄色颗粒状固体，用无水乙醇重结晶法对蓖麻碱进行纯化溶出，4 ℃下冰箱过夜吸出蓖麻碱。200 g蓖麻饼粕中的乙醇加入量为10.0，12.5，15，18, 22和25 ml, 考察纯化时饼粕与乙醇的用量。实验表明，随着乙醇加入量的增加，蓖麻碱质量在逐渐增加，在乙醇体积达到22 ml时，蓖麻碱质量达到最大，随之迅速下降直至为零。因此，纯化时饼粕与乙醇的用量比为10∶1（m/v）。

　　3.3 蓖麻碱的结构鉴定

　　（1）质谱分析

　　蓖麻碱经甲醇溶解、滤膜过滤后，上柱检测。ms m/z 164 (m+)，得出该化合物的分子量为164；与蓖麻碱的文献值一致。（2）核磁共振谱分析 取适量蓖麻碱纯品，用三氯甲烷溶解，上柱分析。氢谱和碳谱结果为：1hnmr(500hz,cdcl3) δ 6.070 (1h, d, j=7.5 hz, 5h), 7.535 (1h, d, j=7.5 hz, 6h), 3.991(3h, s, och3), 3.541(3h, s, nch3)；13cnmr (500 hz, cdcl3): 163.27(c2), 88.6(c3), 172.37(c4), 93.55(c5), 143.59(c6), 57.10(och3), 37.51(nch3)，113.68(cn)， 与文献值一致，确定为蓖麻碱，化学名称为3氰基4甲氧基1甲基2吡啶酮，分子式为c8h8n2o2。

　　ⅰnews近年来，伴随着聚离子选择性电极的发现和低检出限聚合物膜离子选择性电极的发展，离子选择性电极检测技术引起了人们的关注。然而，长期以来采用离子选择性电极电位法检测电中性分子一直是困扰分析化学家的一个难题，因为电极电位响应的先决条件是待测物必须为带电荷的离子。

　　中国科学院烟台海岸带研究所秦伟课题组采用分子印迹技术以待测的电中性有机分子为模板，合成出具有规则形状的分子印迹聚合物颗粒，并将其作为分子识别位点溶于离子选择性电极聚合物膜中；同时利用与模板分子具有相似结构的有机离子化合物传导电位信号，指示分子印迹聚合物与待测有机分子之间的分子识别过程，从而实现离子选择性电极对电中性有机分子的高选择性、高灵敏度检测（angew. chem. int. ed., 2010, 49: 2556～2559）。

该研究选择常见的有机磷农药毒死蜱为代表。首先，通过沉淀聚合法采用有机磷农药毒死蜱为模板分子，以α甲基丙烯酸作为功能单体，二乙烯基苯/三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯复合交联剂作为聚合反应交联单体， 图1 （a）分子印迹聚合物的合成和（b）电位法检测电中性分子示意图利用自由基引发反应在接近θ的致孔剂（乙腈/甲苯，1∶1，ｖ/ｖ）中合成出了粒径约为1 μm的形状均一的毒死蜱分子印迹聚合物颗粒（图1a）；然后，将所得分子印迹聚合物溶于离子选择性电极聚合物膜中作为识别位点，将电极插入含有毒死蜱农药的待测溶液中以旋转圆盘电极法富集10 min；采用与毒死蜱具有相似结构的3,5,6三氯2吡啶氧乙酸作为指示离子，指示离子的电位响应随着毒死蜱农药浓度的增加而不断减小（图1b），在毒死蜱浓度2.0～50 nmol／l的浓度范围内初始电位变化速率与浓度呈现良好的线性关系，检出限可达0.96 nmol／l。此外，他们考察了对硫磷、甲基对硫磷以及辛硫磷等有机磷农药对测定的影响，发现其它有机磷农药对测定不产生干扰。该方法提供了一种通用的基于聚合物膜离子选择性电极技术检测电中性有机分子的新方法，拓宽了离子选择性电极的应用范围。

　　深入挖掘原子光谱/元素质谱在生物分子分析方面的应用潜力， 一直是从事该领域研究的分析化学家们潜心研究的课题之一，以发挥原子光谱/元素质谱的多元素/同位素高灵敏准确分析的特长。“代谢组学”、“金属组学”和“蛋白质组学”研究的发展不但需要对生命关键元素（金属/类金属元素）在生命体中的存在形态、相互转化、代谢途径以及其与生物大分子的相互作用进行探测，而且它们对蛋白质的表达水平和翻译后修饰程度影响的定量信息也不可或缺。厦门大学化学系分析科学研究所王秋泉教授课题组近期在“金属组学”和“定量蛋白质组学”研究领域做了一些有益的尝试。他们发展生物分子的“元素/同位素标记”策略，将电感耦合等离子体质谱（icpms）和原子荧光光谱（afs）引入到生物分子的分析领域（j． am． soc． mass spectrom．， 2008, 19： 1108～1113; metallomics 2009, 1： 101～106; j. anal. at. spectrom., 2009, 24： 1184～1187; j． chromatogr． b， 2009, 877： 3428～3433）。最近，他们以1,4,7,10四氮环十二烷1,4,7,10四乙酸马来酰胺（dotamma）为“桥梁”，通过dota将铕（eu）“装载”到dotamma分子中并利用mma与多肽/蛋白质中巯基（—sh）的选择性反应实现了多肽/蛋白质的稀土标记（图1）；利用153eu同位素稀释icpms实现了多肽/蛋白质的“绝对定量”，方法灵敏度达到fmol数量级（anal． chem．， 2010, 82： 1261～1269）。此外，他们还合成了硫代水杨酸甲基汞（thihgch3和thi204hgch3），基于thihgch3/thi204hgch3在多肽/蛋白质存在下可以离解出ch3hg＋/ch3204hg＋和hg与多肽/蛋白质中—sh的选择性反应，发展了多肽/蛋白质的“动态标记”策略，实现了多肽/蛋白质的hg标记和“绝对定量”（图2）（anal． chem．， 2010, 82： 1616～1620）。这些研究结果预示着原子光谱/元素质谱将成为与生物质谱并驾齐驱的蛋白质科学研究工具，将为解决“金属组学”和“蛋白质组学”研究中生物分子的“绝对定量”问题发挥关键作用。

本文链接：http://www.qk112.com/lwfw/yxlw/yaoxuelunwen/86764.html