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1、第二章,天然药物化学成分的提取与分离,药材粗粉,提取,混合物,分离,有效成分,提取分离方法, 提取 分离,溶剂提取法,水蒸汽蒸馏法,两相溶剂萃取法,沉淀法,透析法,分馏法,盐析法,结晶法与重结晶法,超临界流体萃取法,色谱法,一、溶剂提取法,第一节 天然药物化学成分的提取,1、溶剂的极性,极性：指一根共价键或一个共价分子中电荷分布的不均匀性。如果电荷分布得不均匀，则称该键或分子为极性；如果均匀，则称为非极性。与介电常数成正相关。,H2O (水) 78.5 HCOOH (甲酸) 58.5 HCON(CH3)2 (N,N-二甲基甲酰胺) 36.7 CH3OH (甲醇) 32.7 C2H5OH (乙醇
2、) 24.5 CH3COCH3 (丙酮) 20.7 n-C6H13OH （正己醇） 13.3 CH3COOH (乙酸) 6.15 C6H6 (苯) 2.28 CCl4 (四氯化碳) 2.24 n-C6H14 （正己烷） 1.88,介电常数,由弱到强的顺序如下：,石油醚(低沸点 高沸点) 二硫化碳 四氯化碳 苯 二氯甲烷 氯仿乙醚 醋酸乙酯 正丁醇 丙酮 乙醇甲醇 水,选择溶剂的要点：能有效的提取成分；相似相溶，沸点适中易回收；低毒安全。,2、溶剂的类型,水,亲水性有机溶剂（极性溶剂）,亲脂性有机溶剂（非极性溶剂）,（1）水 优点：溶解范围广、穿透能力强、易得、安全 缺点：a.有些苷类成分的酶解
3、 b.有些脂溶性成分溶解不完全 c.水提液易发霉、变质 d.水溶性杂质多，过滤困难 e.沸点高，浓缩困难,(2)亲水性有机溶剂 优点：溶解范围广、水溶性杂质溶出少、提取液不易发霉、变质、大部分可回收利用。 缺点：但有挥发性、易燃烧。,（3）亲脂性有机溶剂 优点：对化合物溶解选择性较强、水溶性杂质少、易纯化。 缺点：挥发性大、易燃烧，有毒、价格昂贵，对提取设备要求高穿透力较弱，提取时间长。,3、被提取成分的性质 极性（亲水性） 非极性（亲脂性） 中等极性（既有亲水性又有亲脂性） 常见取代基的极性大小顺序： 酸酚醇胺醛酮酯醚烯烷,4、溶剂选择的原则 （1）“相似相溶”，对有效成分溶解度大，对杂志溶
4、解度小。 （2）溶剂与所溶成分不发生化学反应，即使发生也是可逆的。 （3）廉价、易得、使用安全、易于回收和浓缩。,（三）提取技术 1、浸渍法,适用于：有效成分遇热易破坏及含淀粉、果胶、粘液质、树胶等多糖物质较多的中药。,2、煎煮法,适用于：能溶于水且遇热稳定成分的提取。,3、渗漉法,适用于：遇热易被破坏的成分。,4、回流提取法,适用于：对热稳定的成分提取。,5、连续回流提取法,索氏提取器,溶剂提取法分类,（四）影响提取效率的主要因素 溶剂的选择（关键） 提取技术 浓度差 药物的粉碎度 温度、时间,（五）提取液的浓缩 1、蒸馏 指将提取液加热浓缩，特点是不仅对回收的溶剂可再利用，降低成本，减少有
5、机溶剂对环境的污染和对操作人员的危害。,2、蒸发 通过加热使提取液中的溶剂气化并除去，从而提高提取液浓度。,原理：被提取成分和水一起加热时，其蒸汽压与水蒸气压总和为一个大气压，液体沸腾，水蒸气将挥发性成分一并带出。 范围：难溶于水或不溶于水的挥发性成分，加热不被破坏。如：挥发油、小分子的香豆素类、小分子的醌类成分。,二、水蒸气蒸馏法：,共水蒸馏法（即直接加热法）,通水蒸气蒸馏法,适用于：具有挥发性、能随水蒸气蒸馏而不被破坏、与水不发生反应且不溶或难溶于水的成分的提取。,三、超临界流体萃取,物质处于临界温度和临界压力以上状态时，成为单一相态，称超临界状态。 兼具有气液两相性质（常用萃取剂CO2）
6、： 液体相近的密度，强穿透力； 气体相近的扩散力，提取速率高。,第二节 天然药物化学成分的分离,一、两相溶剂萃取法 （一）基本原理,液液萃取是以分配定律为基础 分配定律：一定T、P下，溶质在两个互不相溶的溶剂中分配，平衡时，溶质在两相中浓度之比为常数。 K-分配系数,杂质,溶质,原溶剂,萃取剂,实验室液液萃取过程,（二）萃取剂的选择原则 1、互不相溶 2、分配系数相差越大越好 3、水提取液中的有效成分是亲脂性的物质，一般多用亲脂性有机溶剂，如苯、氯仿或乙醚进行两相萃取；有效成分是偏于亲水性的物质，需用弱亲脂性的溶剂，例如乙酸乙酯、丁醇等。,溶剂萃取步骤,少量多次原则,二、沉淀法 （一）酸碱沉淀
7、法 利用天然药物中游离酸性（或碱性）成分可与碱性（或酸性）试剂反应生成盐而溶于水，再加酸（或碱性）试剂，重新生成原来的游离酸性（或碱性）成分而从溶液中沉淀析出的性质，滤过（或加有机溶剂萃取）而与其他成分或杂质分离的一种方法。 （二）乙醇沉淀法 在浓缩后的水提液中，加入一定量的乙醇（使含醇量达80%以上），则难溶于高浓度乙醇的成分如蛋白质、淀粉、树胶等从溶液中析出，经过滤即可除去。,三、结晶法与重结晶法,（一）基本概念,结晶：由非晶形经过结晶操作形成有晶形的过程。 原理：根据混合物中各成分在某种溶剂中溶解度的差异。 先加热溶液，蒸发溶剂成饱和溶液，此时降低热饱和溶液的温度，溶解度随温度变化较大的
8、溶质就会呈晶体析出。 关键-溶剂: 被溶解成分的溶解度随温度不同有显著差别； 与成分不产生化学反应； 沸点适中； 常用溶剂：甲醇、乙醇、丙酮、乙酸乙酯,（二）操作过程 1、选择适宜的溶剂 根据欲结晶成分的性质及在溶剂中溶解度大小来选择。 2、制备饱和的结晶溶液 （1）过饱和溶液的形成 （2）晶核生成 （3）晶体的生长,(1) 冷却,(2) 溶剂蒸发,3、趁热过滤,（三）结晶溶剂的选择 （1）与被提纯的有机化合物不起化学反应。 （2）对被提纯的有机物应具有热溶，冷不溶 （3）杂质化合物的溶解性对温度变化不敏感 （4）对要提纯的有机物能在溶剂中形成较整齐的晶体。 （5）溶剂的沸点，不宜太低（易损）
9、，也不宜太高（难除）。 （6）价廉易得无毒。,四、盐析法,盐析法是在中草药的水提液中、加入无机盐至一定浓度，或达到饱和状态，可使某些成分在水中的溶解度降低沉淀析出，而与水溶性大的杂质分离。 盐析用的无机盐有氯化钠、硫酸钠、硫酸镁、硫酸铵等。三七的水提取液中加硫酸镁至饱和状态，三七皂甙乙即可沉淀析出，自黄藤中提取掌叶防己碱，自三颗针中提取小檗碱在生产上都是用氯化钠或硫酸铵盐析制备。有些成分如原白头翁素、麻黄碱、苦参碱等水溶性较大，在提取时，亦往往先在水提取液中加入一定量的食盐，再用有机溶剂萃取。,五、透析法 透析法是利用小分子物质在溶液中可通过半透膜，而大分子物质不能通过半透膜的性质，达到分离的
10、方法。例如分离和纯化皂甙、蛋白质、多肽、多糖等物质时，可用透析法以除去无机盐、单糖、双糖等杂质。反之也可将大分子的杂质留在半透膜内，而将小分子的物质通过半透膜进入膜外溶液中，而加以分离精制。透析是否成功与透析膜的规格关系极大。,六、升华法 固体物质受热直接气化，遇冷后又凝固为固体化合物，称为升华。中草药中有一些成分具有升华的性质，故可利用升华法直接自中草药中提取出来。例如樟木中升华的樟脑（camphor），在本草纲目中已有详细的记载，为世界上最早应用升华法制取药材有效成分的记述。又如茶叶中的咖啡因具有升华性，可将茶叶放在大小适宜的烧杯中，上面用圆底烧瓶盛水冷却，然后加热，到一定温度（178），
11、咖啡因可凝结于烧瓶底部，成白色针状结晶。,七、分馏法 对沸点相近的混合物，在分馏柱内反复进行气化、冷凝、回流等程序而分离的一种方法。,第三节 色谱分离法,1906年，俄国植物学家Tswett 目的：分离植物色素 过程：将植物绿叶的石油醚提取液倒入 玻璃管中，并用石油醚不断淋洗， 逐渐形成色带，各色素成分被分离 命名：分离方法为“色谱法” 称： 玻璃管 “色谱柱” 称： 碳酸钙 “固定相” 称： 石油醚 “流动相”,石油醚,植物色素分离图示,色谱分离法又称层析分离法：即是利用混合物中各组分的物理化学性质（分子的形状和大小，分子的极性，吸附力，分子的亲和力，分子的分配系数等）的不同，使各组分以不同
12、程度分布在两相中，其中一相是固定的，称固定相；另一相是流动的，称流动相。当流动相流过固定相时，各组分以不同的速度移动，而达到分离。,分类,分类 吸附色谱利用固定相中吸附剂表面对各组分 不同的物理吸附能力(气固色谱） 分配色谱不同组分在两相中有不同的分配系 数(气液色谱) 离子交换色谱利用离子交换原理(离子色谱) 凝胶色谱利用多空性物质对不同大小分子的 排阻作用(液相色谱),一、吸附色谱法,当溶液中某组分的分子在运动中碰到一个固体表面时，分子会贴在固定表面上，这就发生了吸附作用。,1.分离原理 各组分与流动相分子争夺吸附剂表面活性中心,利用吸附剂对不同组分的吸附能力差异而实现分离.经过吸附、解吸
13、、再吸附、再解吸最后混合物得到分离.,2.固定相及其选择,固定相是表面具有许多吸附中心的吸附剂，常用吸附剂硅胶表面的硅醇基为吸附中心。经典液相柱色谱和薄层色谱使用一般硅胶。,（1）对吸附剂的要求 有大的表面积和足够的吸附能力； 对不同的化学成分有不同的吸附力，能较好地把混合物分开； 与流动相、溶剂及样品中各成分不起化学反应； 在所用的溶剂及流动相中不溶解； 颗粒均匀，操作过程中不会碎裂。,（2）吸附剂的类别,有机类 淀粉、葡萄糖、聚酰胺、纤维素等 无机类 氧化铝、硅胶、活性炭、碳酸钙、 硅藻土等,（3）吸附剂的活度 因含水使吸附剂活度，含水量，活性(活度)级别，活性,（4）吸附剂的选择,a 硅
14、胶：为首选吸附剂。本身具微酸性，适用于分离酸性及中性物质，如有机酸、氨基酸、甾体等。 b 氧化铝：氧化铝具有分离能力强、活性可以控制等优点。 碱性氧化铝 pH 910 适于分析碱性、中性物质 中性氧化铝 pH 7.5 适于分析酸性碱性和中性物质 酸性氧化铝 pH 45 适于分析酸性、中性物质 C 聚酰胺:氢键作用,氢键能力强，组分越后出柱,分离极性小的物质，一般选用活性大些的吸附剂；反之，分离极性大的物质，选用活性小的吸附剂。,3.流动相及其选择,（1）要求 应使用较纯试剂，含杂质会影响洗脱能力 与样品或吸附剂不发生化学反应 能溶解样品中各成分，且各被分离组分有不同的K值 粘度小，易流动,（2
15、）流动相 流动相的洗脱能力主要由其极性决定，极性强的流动相分子占据极性中心的能力强，洗脱能力就强。流动相的选择要依据样品的极性、吸附剂的活性而定。,（3）常用溶剂的极性,石油醚环己烷二硫化碳四氯化碳三氯乙烷苯甲苯二氯甲烷乙醚氯仿乙酸乙酯正丁醇丙酮乙醇甲醇吡啶酸水,（4）流动相的选择 用硅胶或氧化铝作色谱分离时，如被测成分极性较大，用活性较低的吸附剂，极性较大的冲洗剂；被测成分极性较小，选用活性较强的吸附剂，极性较小的冲洗剂,4.洗脱顺序,吸附弱的组分先被洗脱，吸附强的组分后被洗脱。吸附的强弱与组分的性质(极性、取代基的类型和数目、构型）有关。一般规律是： 非极性化合物，吸附弱。 基本母核相同，
16、分子中取代基的极性越强，或极性基团越多，分子极性越强(但要考虑其他因素的影响)，吸附能力越强。 分子中双键数越多，则吸附力越强。 能形成分子内氢键的化合物，其吸附能力降低。,常见化合物的吸附能力的顺序如下：,烷烃(-CH3、-CH2-)C=O)醛类(-CHO)硫醇(-SH)胺类(-NH2)酰胺(-NHCOCH3)醇类(-OH)酚类(Ar-OH)羧酸类(-COOH),薄层色谱法,薄层色谱是在平面上进行分离的一种方法，又叫平面色谱法。通常将固定相(吸附剂)均匀地涂铺在表面洁净的玻璃、塑料或金属板形成薄层，制成薄板，进行样品分离。,(一)吸附色谱分离原理 利用吸附剂对不同成分吸附力的大小及展开剂解吸
