氢键吸附剂的合成、结构及性能研究成果

随着世界范围内“回归自然”热潮的兴起，天然药物愈来（包括中草药）愈受到人们的欢迎，中医中药正在逐渐被世界所认可，中药及天然产业蕴含着巨大的市场潜力和商机。中草药是中国乃至世界传统医学的宝贵财富，高选择性吸附分离材料对于中草药有效成分的提取、纯化方面已成为不可缺少的关键技术，对在中药振兴、实现中药现代化的进程中，正在发挥重要的作用。

本项目是研制选择性吸附树脂用于中药有效成分的提取。国外植物药的提取基本上是用溶剂萃取法。超临界CO2萃取法也受到广泛关注，但用于提取极性较大的中药成分并不成功。目前国内采用的主要是树脂吸附法，其优点是适应范围广，工艺、设备简单，生产成本低，是今后提取技术发展的方向，缺点是目前的树脂品种单一。国外的吸附树脂主要是向大批量通用化发展，品种也不多，最有代表性的是美国的Amerlite XAD-2，4，7。国内由于技术的原因主要生产非极性吸附树脂（与Amerlite XAD-2，4，类似），部分吸附树脂的生产加入了少量极性单体，仅仅是起到了表面修饰的作用，并没有改变树脂的吸附机理。因此，这类树脂的吸附选择性并未根本改变。中草药组成成分非常复杂，每一种有效成分结构也千差万别，适用于中草药有效成分提取的专用吸附树脂，不仅具有高的吸附容量，还要兼具高度的吸附选择性，这类吸附树脂的结构设计是急需解决的关键问题。为此，我们提出了选择性吸附树脂的研究课题，基于不同的吸附机理来合成新型的选择性吸附树脂。其中，基于氢键作用的氢键吸附剂研究是其中的重点。按照氢键作用机制的不同，吸附剂分为给体型、受体型和混合型3个类型，进一步以此为基础，开发了适于不同天然产物有效成分提取的专用树脂和专用提取工艺，不仅使天然产物的提取技术有了重要的发展，也丰富了大孔吸附树脂的品种。

史作清教授，1962年南开大学化学系毕业，留校后从事教学和科研工作。主要研究方向为功能高分子的合成、结构与应用，在吸附与分离研究方面取得了显著成绩，发表了100余篇论文，获得过1项国际奖励、1项国家自然科学二等奖、1项杜邦科技创新奖和九项省部级科技进步奖。在科研工作中，注重将理论研究成果向生产转化，特别是在植物提取专用吸附树脂的研制和应用方面，多项研究成果成功实现了产业化，创造了可观的经济价值和社会价值。

从实际应用的角度看，用于天然产物有效成分提取纯化的吸附树脂，在具有高的吸附选择性的条件下，必须保持传统大孔吸附树脂高吸附容量的优点，这就要求新型的氢键吸附剂应当兼具高的氢键功能基团含量和高比表面积的结构特点。这对于基于经典自由基共聚合方式合成大孔吸附树脂骨架的合成方法而言，合成上述结构的氢键吸附剂有相当的困难，这是由自由基共聚合的基本原理决定的，在传统聚苯乙烯树脂骨架中引入极性功能基，常常会造成树脂比表面的显著下降。因此，在本项研究中急需解决的难点问题就是如何控制树脂合成中对孔结构形成至关重要的相分离过程，特别是在加入了大量具有氢键功能基团的弱极性共聚单体时，其相分离过程的影响因素、控制方法以及对树脂孔结构的影响规律在本项目研究之前是没有相关的研究报道的，这种特殊结构的吸附剂也是没有商品化树脂产品的。

此外，天然产物有效成分的提取过程常常在水溶液中进行，疏水相互作用在贡献了必需的吸附作用力的同时，也产生了显著的非特异性吸附，这对吸附选择性而言是不利的，因此，如何平衡疏水作用的强弱，在保证吸附容量的同时满足纯化所需要的吸附选择性也是这个项目研究的难点。

1.氢键吸附树脂的选择性(www.xing528.com)

研究证明按照给体型、受体型和混合型合成的氢键吸附树脂有较强的吸附选择性。给体型（-OH）能较好地吸附含有胺基结构的有效成分，如生物碱、咖啡因等；受体型（-C=O）对含有多酚羟基结构的花色苷类有效成分有较好的吸附性能；混合型（-CNHCOR或-NHCONH-）可同时吸附黄酮类和内酯类物质。这些结果都可用氢键吸附机理来解释。

2.将混合型氢键吸附剂（ADS系列氢键吸附树脂）用于银杏叶黄酮的提取，建立了相应的提取工艺，分离取得了显著的效果。ADS系列树脂用于从银杏叶中提取黄酮类和内酯类，其含量可达到40%以上，比使用普通树脂提高1倍。另一类亲水性骨架的氢键树脂还可将黄酮类和内酯类完全分离，得到两种含量较高的药用成分。给体型树脂用于分离生物碱，如喜树碱、长春碱、咖啡因都有很好的效果。研究证明氢键吸附树脂可用于中药的黄酮类、皂甙类、生物碱类、酯类等大部分有效成分的提取分离，可成为“中药现代化”的主要分离手段。

所研究的氢键吸附树脂有多个品种实现了产业化，在天津建成了药用树脂生产车间。用于中药成分提取的吸附分离技术推广到国内十多个企业，直接、间接经济效益达到亿元以上。2002年，以氢键吸附树脂为核心的“药用功能高分子材料在医药工业中的应用”被列为国家科技成果重点推广计划。

氢键吸附剂研究中最重要的成果之一就是合成了银杏叶提取专用ADS系列吸附树脂，建立了吸附树脂的提取工艺，制备了符合国际标准的银杏叶提取物EGb761，极大地推动了中国银杏叶提取物的生产能力，使树脂吸附工艺在技术水平、产品质量和生产成本等多方面超过了国外的溶剂萃取工艺，银杏叶提取物也成为当时出口创汇的重要产品。直至今日，国内的银杏叶提取仍以氢键吸附剂为基础，本项研究成果的积极影响是长远的。

成果完成人：史作清、许名成、施荣富、路延龄、郭书印、金晓农、范云鸽、王春红