los componentes en el extracto de los métodos anteriores son complejos y contienen una variedad de productos naturales que requieren una mayor separación y purificación para obtener la fracción activa o productos naturales puros. La separación depende de la diferencia física o química del producto natural individual., La cromatografía, especialmente la cromatografía en columna, es el principal método utilizado para obtener productos naturales puros a partir de una mezcla compleja.
separación basada en Propiedades de adsorción
la cromatografía en Columna de adsorción es ampliamente utilizada para la separación de productos naturales, especialmente en la etapa de separación inicial, debido a su simplicidad, alta capacidad y bajo costo de adsorbentes como gel de sílice y resinas macroporosas. La separación se basa en las diferencias entre las afinidades de adsorción de los productos naturales para la superficie de los adsorbentes., La selección de adsorbentes (fase estacionaria), así como la fase móvil es crucial para lograr una buena separación de los productos naturales, maximizar la recuperación de los compuestos objetivo y evitar la adsorción irreversible de los compuestos objetivo en los adsorbentes.
El gel de sílice es el adsorbente más utilizado en la investigación fitoquímica. Se estimó que casi el 90% de la separación fitoquímica (escala preparativa) se basó en gel de sílice. El gel de sílice es un absorbente polar con grupos silanol. Las moléculas son retenidas por el gel de sílice a través de enlaces de hidrógeno e interacciones dipolo–dipolo., Por lo tanto, los productos naturales polares se retienen más tiempo en columnas de gel de sílice que los no polares. A veces, ciertos productos naturales polares pueden sufrir quimisorción irreversible. La desactivación del gel de sílice mediante la adición de agua antes de su uso o el uso de una fase móvil que contiene agua debilitará la adsorción. Puede ocurrir una cola severa cuando se separan alcaloides en gel de sílice, y la adición de una pequeña cantidad de amoníaco o aminas orgánicas como la trietilamina puede reducir la cola., Doce alcaloides pertenecientes al grupo metílico chanofruticosinato incluyendo seis nuevos alcaloides, prunifolinas A-F(68-73, Fig. 11), se obtuvieron de la hoja de Kopsia arborea por cromatografía de columna de gel de sílice inicial utilizando gradiente MeOH–CHCl3 como fase móvil seguido de TLC centrífugo utilizando sistemas de et2o–hexano saturado de amoníaco o EtOAc/hexano como eluyente .
la Alúmina (óxido de aluminio) es un fuerte polar adsorbente utilizado en la separación de productos naturales, especialmente en la separación de los alcaloides. El fuerte campo positivo de Al3+ y los sitios básicos en alúmina que afectan a los compuestos fácilmente polarizados conducen a la adsorción en alúmina que es diferente de la del gel de sílice., La aplicación de alúmina en la separación de productos naturales ha disminuido significativamente en los últimos años porque puede catalizar la deshidratación, descomposición o isomerización durante la separación. Zhang y Su reportaron un protocolo cromatográfico usando alúmina básica para separar taxol (74, Fig. 11) del extracto de cultivos de callos de Taxus cuspidate y encontró que la recuperación de taxol fue superior al 160%. Encontraron que el aumento del taxol provino de la isomerización del 7-epi-taxol (75) catalizado por la alúmina., También se encontró que una pequeña cantidad de taxol podría descomponerse en baccatina III (76) y 10-deacetilbaccatina III (77) en la columna de alúmina . Investigaciones posteriores sobre la separación de taxol en alúmina ácida, neutra y básica indicaron que el Lewis souci y los núcleos de actividad básica en la superficie de alúmina indujeron la isomerización de 7-epi-taxol a taxol .
Las estructuras de poliamidas utilizadas en la cromatografía contienen grupos acril y amida., La interacción hidrofóbica y/o de enlace de hidrógeno ocurrirá en la cromatografía de columna de poliamida dependiendo de la composición de la fase móvil. Cuando los solventes polares tales como solventes acuosos se utilizan como la fase móvil, las poliamidas actúan como la fase estacionaria no polar y el comportamiento de la cromatografía es similar a la cromatografía de fase inversa. En contraste, las poliamidas actúan como la fase estacionaria polar y el comportamiento de la cromatografía es similar a la cromatografía de fase normal., La cromatografía de columna de poliamida es una herramienta convencional para la separación de polifenoles naturales incluyendo antraquinonas, ácidos fenólicos y flavonoides, cuyos mecanismos se atribuyen a la formación de enlaces de hidrógeno entre absorbentes de poliamida, fase móvil y compuestos Diana. Gao et al. se estudió el comportamiento cromatográfico de polifenoles incluyendo ácidos fenólicos y flavonoides en columna de poliamida. Se encontró que la poliamida funcionaba como un aceptor de enlace de hidrógeno, y el número de hidroxilos fenólicos y sus posiciones en la molécula afectaban la fuerza de adsorción ., Además de los polifenoles, también se informó de la separación de otros tipos de productos naturales por cromatografía en columna de poliamida. Las saponinas Totales de Kuqingcha pueden ser enriquecidas por la cromatografía de columna de poliamida, que redujo significativamente la presión sistólica de la rata SHR . Usando una mezcla de diclorometano y metanol en un gradiente como eluyente, los siete alcaloides principales de isoquinolina en Coptidis Rhizoma incluyendo berberina (39), coptisina (40), palmatina (41), jatrorrhizina (42), columbamina (78), groenlandicina (79) (Fig. 4), y magnoflorine (80, Fig., 11) se separaron en una cromatografía de columna de poliamida de un paso .
Las resinas Macroporosas adsorbentes son adsorbentes poliméricos con estructuras macroporosas pero sin grupos de intercambio iónico que pueden adsorbir selectivamente casi cualquier tipo de productos naturales. Han sido ampliamente utilizados ya sea como un sistema independiente, o como parte de un proceso de pretratamiento para eliminar impurezas o enriquecer compuestos objetivo debido a sus ventajas, que incluyen alta capacidad de adsorción, costo relativamente bajo, fácil regeneración y fácil escalado., Los mecanismos adsorbentes de las resinas macroporosas adsorbentes incluyen fuerzas electrostáticas, enlaces de hidrógeno, formación compleja y acciones de tamizado de tamaño entre las resinas y los productos naturales en solución. La superficie, el diámetro de los poros y la polaridad son los factores clave que afectan a la capacidad de las resinas . 20 (s)-protopanaxatriol saponinas (PTS) (81) y 20 (S) – protopanaxadiol saponinas (PDS) (82, Fig. 11) se conocen como dos componentes bioactivos principales en la raíz de Panax notoginseng., El PTS y el PDS se separaron con éxito con soluciones de etanol acuoso al 30 y al 80% (v/v) de la columna de resina macroporosa D101, respectivamente. Los comportamientos cromatográficos de PDS y PTS fueron cercanos a la cromatografía de fase inversa cuando se compararon los perfiles cromatográficos de la cromatografía de columna de resina macroporosa con el cromatograma de HPLC en una columna de ZORBAX SB-C18 . Recientemente, Meng et al. se obtuvieron las saponinas Totales de Panacis Japonici Rhizoma (PJRS) utilizando resina macroporosa D101., El contenido de las cuatro saponinas principales, chikusetsusaponinas V (55), IV (56) e IVa (57), y pseudoginsenósido RT1 (58) (Fig. 8), en los RJP obtenidos fue superior al 73%. El PJRS sirvió como referencia estándar para el control de calidad de Panacis Japonici Rhizoma . Algunos investigadores asumieron que el principal mecanismo de Adsorción entre resinas macroporosas y polifenoles estaba asociado con la formación de enlaces de hidrógeno entre el átomo de oxígeno del enlace éter de la resina y el átomo de hidrógeno del grupo hidroxilo fenólico del fenol., La fuerza de interacción de enlace de hidrógeno se vio significativamente afectada por el valor de pH de la solución .
El nitrato de plata es otro soporte sólido útil en la separación de productos naturales. Los productos naturales que contienen los electrones π interactúan reversiblemente con los iones de plata para formar complejos polares. Cuanto mayor sea el número de dobles enlaces o aromaticidad del producto natural, más fuerte se forma la complejación. El nitrato de plata se impregna típicamente en el gel de silicona (SNIS) o alúmina para la separación. Varios grupos de investigación reportaron la separación de ácidos grasos en el SNIS . Wang et al., reportó el aislamiento de zingibereno de la oleorresina de jengibre por cromatografía de columna SNIS . Un par de isómeros, el ácido brasiliensico (83, Fig. 11) y el ácido isobrasiliensico (84), fueron separados de Calophyllum brasiliense por Lemos et al. en una columna de SNIS . Algunos grupos de investigación también aplicaron nitrato de plata en el sistema de dos fases en cromatografía de contracorriente de alta velocidad (HSCCC) para mejorar la separación. Xanthochymol (85) y guttiferone E (86) son un par de isómeros del benzophenone del enlace π de Garcinia xanthochymus por AgNO3-HSCCC., El orden de elución de los isómeros del enlace π en esta separación AgNO3-HSCCC es el enlace π interno (anterior) < terminal, que es idéntico al observado en la cromatografía de columna SNIS .
separación basada en el coeficiente de partición
La cromatografía de partición (PC) sigue el principio de extracción líquido–líquido basado en la solubilidad relativa en dos líquidos inmiscibles diferentes. En la etapa inicial, una fase líquida fue recubierta con una matriz sólida(gel de sílice, carbono, celulosa, etc.) como la fase estacionaria y otra fase líquida se empleó como la fase móvil., La desventaja de una fase estacionaria fácilmente removida y resultados irrepetibles ha llevado a que este tipo de PC se utilice raramente hoy en día. La fase de unión, en la que la fase estacionaria líquida se une químicamente al soporte inerte, que se utiliza como la fase estacionaria supera esos inconvenientes. Alquilo comercialmente disponible como C8 y C18, arilo, Ciano y amino sustituidos silanos se utilizan a menudo como fases Unidas, que son ampliamente utilizados para separar una variedad de productos naturales, especialmente en el paso de purificación final.
tres PTS (notoginsenoside R1 (87) (Fig., 11), ginsenósidos Rg1 (55) (Fig. 8) y Re (88) (Fig. 11)) y dos PDS (Fig. 3) se separaron bien en una columna C18 utilizando el sistema EtOH–H2O como fase móvil . Una nueva fase estacionaria de sílice a base de poliacrilamida fue sintetizada por Cai et al. y se aplicó con éxito en la separación de galactooligosacáridos y saponinas de polifila de París con EtOH-H2O como fase móvil .
La cromatografía contracorriente (CCC) es un tipo de PC que mantiene la fase estacionaria líquida por gravedad o fuerza centrífuga., El CCC rara vez se ha utilizado en etapas tempranas debido a su mala retención estacionaria, largo tiempo de separación y proceso intensivo en mano de obra. CCC fue mejorado significativamente en la década de 1980, sin embargo, cuando ccc moderno, incluyendo HSCCC y cromatografía de partición centrífuga (CPC), se desarrollaron. Los sistemas CCC hidrodinámicos como HSCCC tienen un movimiento de rotación planetaria alrededor de dos ejes giratorios sin sellos giratorios, lo que ofrece un proceso de baja caída de presión. CCC hidrostático, p. ej.,, cromatografía de partición centrífuga, utiliza solo un eje giratorio y tiene una serie de cámaras de interconexión para atrapar la fase estacionaria que ofrece una mayor retención de la fase estacionaria y una presión del sistema más alta que la de HSCCC. La alta presión del sistema en CPC impide la mejora de la resolución al aumentar la longitud de la columna. El CCC de alto rendimiento (HPCCC) representa una nueva generación de CCC hidrodinámico y funciona de la misma manera que el HSCCC, pero con un nivel g mucho más alto., Los instrumentos HPCCC generan más de 240 g, mientras que los primeros equipos HSCCC daban niveles g de menos de 80 g. HPCCC acorta el tiempo de separación a menos de una hora en comparación con varias horas en hsccc anteriores y puede lograr al menos diez veces el rendimiento de un instrumento HSCCC ., En comparación con el método convencional de separación de columnas que utiliza una fase estacionaria sólida, los sistemas CCC hidrostáticos e hidrodinámicos ofrecen algunas ventajas, incluida la eliminación de la adsorción irreversible y el pico de relaves, alta capacidad de carga, alta recuperación de la muestra, riesgo mínimo de desnaturalización de la muestra y bajo consumo de disolventes. La limitación del CCC es que solo separa los compuestos en una ventana de polaridad relativamente estrecha. En los últimos 20 años, HSCCC, HPCCC y CPC atrajeron gran atención en la ciencia de la separación y se han utilizado ampliamente en la separación de productos naturales., Tang et al. se desarrolló un método HSCCC utilizando un sistema de disolvente de dos fases que comprende acetato de etilo-n-butanol-etanol-agua (4:2:1.5:8.5, v/v/v/v) para separar seis glucósidos C-flavona (89-94, Fig. 12), incluyendo dos nuevos compuestos de Lophatherum gracile . HSCCC, HPCCC y CPC también se han aplicado con éxito en la separación de aceite volátil, que es difícil de separar a través de la cromatografía de columna convencional., Seis compuestos volátiles (curdiona (95), curcumol (96), germacrona (97), curzereno (98), 1,8-cineol (99) y β-elemeno (100)) fueron aislados por la CPC a partir del aceite esencial de Curcuma wenyujin utilizando un sistema de solvente no acuoso de dos fases consistente en éter de petróleo-acetonitrilo–acetona (4:3:1 v/v/v) ., Cuatro sesquiterpenoides principales (ar-turmerona (101), α-turmerona (102), β-turmerona (103) y E-atlantona (104)) con estructuras similares se separaron del aceite esencial de Curcuma longa en una sola prueba de HSCCC utilizando un sistema de disolvente de dos fases compuesto por n-heptano-acetato de etilo–acetonitrilo–agua (9.5/0.5/9/1, v / v) y cada compuesto alcanzó más del 98% de pureza . El linalol (105), terpinen-4-ol (106), α-terpineol (107), p-anisaldehído (108), anetol (109) y foeniculin (110) se aislaron con éxito del aceite esencial de Pimpinella anisum mediante HPCCC utilizando una elución gradiente escalonada ., Li et al. se desarrolló un método CPC para la separación del alcohol de pachulí (111) con un sistema solvente éter–acetonitrilo no acuoso (1:1, v/v). Se aislaron más de 2 g de alcohol de pachulí con más del 98% de pureza a partir de 12,5 g de aceite esencial en una columna de 240 ml . La columna de gran volumen (varios litros) se ha adoptado en equipos ccc hidrostáticos comerciales y CCC hidrodinámico para la separación de escala piloto/industrial. Se pudieron obtener pocos informes debido a la confidencialidad comercial. Es difícil juzgar si el CCC hidrostático o hidrodinámico es mejor para aplicaciones industriales., Los usuarios pueden seleccionar diferentes tipos de instrumentos CCC para diferentes propósitos. Cuando la fase estacionaria se retiene mal en CCC hidrodinámico debido a la alta viscosidad y pequeñas diferencias de densidad entre las fases móviles y estacionarias, el CCC hidrostático es más práctico que el CCC hidrodinámico porque la retención de la fase estacionaria del CCC hidrostático es menos sensible a las propiedades físicas de los sistemas líquidos y tendrá una mayor retención de la fase estacionaria., Cuando la fase estacionaria está bien retenida en CCC hidrodinámico, se obtendrá una mayor eficiencia de separación del CCC hidrodinámico que del CCC hidrostático con el mismo sistema líquido y volúmenes de columna similares porque el CCC hidrostático tiene una eficiencia de partición relativamente baja debido a un grado limitado de mezcla, y el sistema hidrodinámico proporciona una mezcla eficiente para producir una alta eficiencia de partición.