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1、天然产物的提取分离和结构 鉴定Chapter 2教学目的与要求：了解天然产物化学的预实验与提取掌握天然产物化学成分提取分离的原理及方法掌握色谱分离方法了解天然产物化学结构的测定方法主要内容v一、天然产物化学成分的预实验与提取v二、色谱分离分析方法v三、结晶和重结晶v四、天然产物化学成分的结构鉴定2.1天然产物化学成分的预实验与提取v提取：将有效成分从天然物质中提出的过程v分离：将提取中混合的性质相同或不同的成 分进一步分开的过程研究天然产物化学成分的基本步骤原材料单体化合物总提取物不同部位目的化合物结构修饰 人工合成提取初步分离精细分离纯化一、天然产物化学成分的预实验v1.基本原理：根据各成分
2、极性的不同，先系统地分成几个不同部分，然后利用显色反应或沉淀反应， 或结合纸色谱、薄板色谱，定性判断各部分 中可能含有的化合物类型。2.选择合适的极性溶剂（相似相溶）石油醚环己烷苯氯仿乙醚乙酸乙酯 正丁醇丙醇，乙醇甲醇水含盐水极性：小 大亲脂性：大 小 亲水性：小 大适用于极性从小到大的预实验采用石油醚、水、95%乙醇的三段法进行粗分，提高工作效率二、天然产物化学成分的系统分离v1.系统分离：v 选择一系列分离措施，将性质相近的组分集中在一起提取出来，以便分别与临床、动物 试验、检测等相配合，确定该部分是否有效v目的：v对无效部分暂不追踪，对有效部分视具体情 况再进行分离，找出关键成分。v2.
3、系统分离阶段v粗分阶段：又称部位分离，大类物质的分离 ，如皂苷、蛋白质等；v细分阶段：组分分离对于水提取液，采用离子交换树脂将其分为碱、酸和 中性三部分：三、提取天然产物的常用方法v1.溶剂法v2.水蒸气蒸馏法v3.分馏法v4.吸附法v5.沉淀法v6盐析法v7.透析法v8.升华法1、溶剂提取法及其原理 1 溶 剂 法溶剂提取法：是根据天 然产物中各种成分在溶 剂中的溶解性质，选用 对活性成分溶解度大， 对不需要溶出成分溶解 度小的溶剂，而将有效 成分从药材组织内溶解 出来的方法。 原理：根据“相似相溶” 原理，选择与化合物极 性相当的溶剂将化合物 从植物组织中溶解出来 ，同时，由于某些化合 物
4、的增溶或助溶作用， 其极性与溶剂极性相差 较大的化合物也可溶解 出来。2、常用溶剂的特点石油醚,环己烷, 苯,氯仿,乙醚,乙酸乙酯,正丁醇,丙酮,乙醇,甲醇,极性：小 大亲脂性：大 小 亲水性：小 大 比水重的有机溶剂：氯仿与水分层的有机溶剂：环己烷 正丁醇能与水分层的极性最大的有机溶剂：正丁 醇 与水可以以任意比例混溶的有机溶剂：丙酮 甲醇极性最大的有机溶剂：甲醇极性最小的有机溶剂：石油 醚 常用来从水中萃取苷类、水溶性生物碱类成分的有机溶剂：正丁醇溶解范围最广的有机溶剂：乙 醇选择溶剂要注意以下三点：溶剂对有效成分溶解度大，对杂质溶解度小；溶剂不能与中药的成分起化学变化；溶剂要经济、易得、
5、使用安全等。3、溶剂的选择4、各种溶剂提取法 连续回流提取法等 浸渍法渗漉法煎煮法回流提取法 浸渍法： 浸渍法系将天然产物粉 末或碎块装入适当的容 器中，加入适宜的溶剂 （如乙醇、稀醇或水） ，浸渍药材以溶出其中 成分的方法。适用于较易提取的有效 成分遇热易破坏以及含多 量淀粉、树胶、果胶、粘 液质的天然物的提取。特点：浸出率较差，特 别是用水为溶剂，其提取 液易于发霉变质，须注意 加入适当的防腐剂。 渗漉法： 渗漉法是将天然产物粉 末装在渗漉器中，不断 添加新溶剂，使其渗透 过药材，自上而下从渗 漉器下部流出浸出液的 一种浸出方法。特点当溶剂渗进原料溶出成分比重加大而 向下移动时，上层的 溶
6、液或稀浸出液便置 换其位置，造成良好 的浓度差，使扩散能 较好地进行。原理特点：浸出效率较高， 浸出液较澄清。 溶剂消耗量大、费 时长。 渗漉01 溶剂罐 02 变频物料泵 03 快速渗漏机 04 流量计 05 渗滤液罐 06 可调 试电加热水箱 07 热水泵 08 高效旋转薄膜蒸发器 09 浓缩液罐 10 冷凝器 11 冷却器 12 受却器 13 真空泵 14 控制柜 SLNS-快速渗漉提取浓缩机组工艺流程图 SLNS-快速渗漉提取浓缩机组煎煮法：煎煮法是我国最早使用的传统的浸出方法。所用容 器一般为陶器、砂罐或铜制、搪瓷器皿，不宜用铁 锅，以免药液变色。直火加热时最好时常搅拌，以 免局部药
7、材受热太高，容易焦糊。有蒸汽加热设备 的药厂，多采用大反应锅、大铜锅、大木桶，或水 泥砌的池子中通入蒸汽加热。还可将数个煎煮器通 过管道互相连接，进行连续煎浸。 特点操作方法将天然物原料粗粉加水加热煮 沸，使其成分提 取出来的方法。此法简便，原料中大部分成分被不同程度地提出， 但含挥发性成分及有效成分 遇热易破坏的原料不宜用此 法，对含有多糖类原料，煎 煮后，溶液比较粘稠，过滤 比较困难煎煮法回流提取法：应用有机溶剂加热提取，需采用回流加热装置，以 免溶剂挥发损失。小量操作时，可在圆底烧瓶上连 接回流冷凝器。溶剂浸过药材表面约12cm。在水 浴中加热回流，一般保持沸腾约1小时后放冷过滤， 再在
8、药渣中加溶剂，作第二、三次加热回流分别约 半小时，或至基本提尽有效成分为止。此法提取效率较冷浸法高，大量生产中多采用连续提取法。 操作方法：用易挥发的有机 溶剂加热回流提取。特点：溶剂消耗较少，浸出效 率较高。但受热易破坏的成分 不宜用此法，且溶剂消耗量仍 大，操作较麻烦。特点操作方法为了弥补回流提取法中需要溶剂量较大、操作 较麻烦的不足，可采用连 续回流提取法。实验室常 用脂肪提取器或称索氏提 取器。特点：节约溶剂，提取 率高；但提取液受热时 间长，受热易分解的成 分不宜用此法连续回流提取法：提取方法溶剂操作提取效率使用范围备注浸渍法水或有机 溶剂不加热效率低各类成分 ，尤遇热 不稳定成 分
9、出膏率低，易 发霉，需加防 腐剂渗漉法有机溶剂不加热脂溶性成 分消耗溶剂量大 ，费时长煎煮法水直火加热水溶性成 分易挥发、热不 稳定不宜用回流提取 法有机溶剂水浴加热脂溶性成 分热不稳定不宜 用，溶剂量大连续回流 提取法有机溶剂水浴加热节省溶剂 、效率最 高亲脂性较 强成分用索氏提取器 ，时间长5、溶剂萃取法分以下几种情况v采取几种不同极性的溶剂分步提取v先用极性低，与水不相混溶的有机溶剂（如石油醚 ，苯等），再用与水相溶的有机溶剂（如丙酮，乙 醇等），最后用水提取。v目前采用的两种系统为：乙醇-乙醚-甲醇-水己烷-二氯甲苯-甲醇-水常用作提供生物试验的样品用v单一溶剂提取v用水提取，杂质较多
10、，常加入少量戊醇或辛醇v如果植物中含胺型生物碱、苷类及有机酸等含有亲 水性基团，并能溶于水，可直接用水提取（如：小 檗碱，芸香苷，甘草酸）v如果植物中含的成分较为简单或某一成分含量较高 时，可估计其极性大小或溶剂性能，选择一种适当 的溶剂提取（如：细辛素石油醚，橙皮苷甲醇或乙醇）。v两种或两种以上溶剂v利用植物中所含成分在某种溶剂中溶解度大差异而 达到分离的目的，如： 川楝素：苯石油醚溶解脂类，川楝素难溶而分出60%乙醇减压浓缩氯仿提取v液-液分配萃取v利用混合物中的各成分在两种互不相溶的溶剂中， 由于分配系数不同而达到的分离目的v分配系数相差越大，分离效果越高。v反应溶剂萃取v常用于内酯化合
11、物，因为内酯环遇碱水解成为羧酸 盐而溶于水，再加酸酸化，可重新形成内酯环，不 溶于水，即分开。6、强化溶剂提取的新方法v超临界流体萃取SCFEv超声波强化提取技术v微波萃取技术v酶法萃取技术超临界流体萃取SCFE超临界流体萃取：是以某一介质作为萃取剂，在其临界温度和临界 压力之上的条件下，从液体或固体物料中萃取出待 分离的组分的一种方法。 超临界流体：由于接近液体的密度使之具有较高溶解度,由于 接近气体的粘度, 使之具有良好的流动性能,扩散系 数介于气液之间,使之对待萃取的物料组织有良好的 渗透性,这些特征大大提高了溶质进入超临界流体的 传质速率。 液体气体超临界流体溶解能 力扩 散 系 数优
12、良性能的萃取剂溶剂剂萃取超临临界萃取溶剂剂残留不可避免完全无溶剂剂残留，纯净纯净存在重金属无重金属溶剂剂的溶解能力为为定值值溶解能力随温度和压压力变变化可能使用高温，热热敏物质质分解 通常在较较低温度下，不分解存在无机盐盐被萃取的问题问题无无机盐盐残留溶剂选择剂选择 性差选择选择 性好需额额外的操作单单元来脱除溶解 在线线分离，有效物质质收率高溶剂萃取和超临界萃取的对比超临界流体萃取的特点 萃取过程在较低温度范围内进行,特别适用于具有热敏性或 易氧化的成分。萃取介质通常选用二氧化碳,二氧化碳化学性 质稳定,无腐蚀性、无毒性、不易燃、不易爆,萃取后容易从 分离成分中脱除,不会造成污染,适用于食品
13、和医药行业。 工艺条件容易控制,通过对温度和压力进行调节, 可以实现 选择性萃取和分离。 萃取产物的理化性质保持良好,产品质量好,且无溶剂残留问 题,萃取介质循环利用,无环境污染问题。 超临界流体萃取需要冷媒和高压支持且生产量较小,操作成 本大。 超临界流体萃取的应用 由于超临界流体萃取技术上有许多不可替代的优 点,近年来获得高度的重视和广泛的应用, 例如中药有效成分的提取；菌体生成物的分离； 香精香料色素的提取；动植物脂肪、脂溶性成分 、植物碱、甾醇类物质等成分的提取；有机溶剂 以及有害有毒物质的脱除等。 超声波强化提取技术v原理：利用超声波的空化作用加速植物有效 成分的浸出提取。v优点：提
14、取时间短，收率高，避免高温对有 效成分的破坏v缺点：对容器壁的薄厚，放置位置要求较高微波萃取技术v原理：在微波场中，利用吸收微波能力的差 异，被提取物质的某些区域或萃取体系中某 些成分选择性加热分离v优点：提取速度快v缺点：要求药材含一定的水分，微波对某些 化合物有一定降解作用，只适宜对热稳定的 产物酶法萃取技术v原理：利用酶破坏植物的细胞壁，使有效成 分溶出v是一种最大限度从植物体内提取有效成分的 方法之一v中药提取中多用纤维素酶2 水蒸气蒸馏法v水蒸气蒸馏法，适用于能随水蒸气蒸馏而不被破坏 的天然产物成分的提取。此类成分的沸点多在100 以上，与水不相混溶或仅微溶，且在约100时存一 定的
15、蒸气压。当与水在一起加热时，其蒸气压和水 的蒸气压总和为一个大气压时，液体就开始沸腾， 水蒸气将挥发性物质一并带出v大蒜素、丹皮酚、麻黄碱装置图适用范围具有挥发性，能随水蒸气蒸出而不被破坏与水不发生反应；难容或不溶于水3 分 馏 法v利用沸点不同进行分馏，再精制纯化v如：在分离毒芹总碱中的毒芹碱和羟基毒芹 碱时，利用沸点不同进行常压或减压分馏4 吸附法v吸附目的：v1.吸附除去杂质，常指鞣质色素v2.吸附所需物质v常常用氧化铝、酸性白土、活性炭5 沉 淀 法v利用某些试剂产生沉淀的性质而得到分离或 除去“杂质”。v盐析法:加易溶无机盐至一定浓度或饱和， 降低成分溶解度，常用氯化钠、氯化铵、硫
16、酸铵、硫酸钠、硫酸镁v透析法：小分子可通过半透膜，大分子不能 通过，常用于纯化皂苷、蛋白质、多肽和多 糖等化合物。6 升 华 法v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。天然产物中有一些成分具有升华的性质 ，故可利用升华法直接自天然产物中提取出来。v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。v茶叶中的咖啡碱在178以上就能升华而不被分解。游 离羟基蒽醌类成分，一些香豆素类，有机酸类成分， 有些也具有升华的性质。 装置图适用范围某些固体物质（如水杨酸 、苯甲酸、樟脑等）受热 后，在低于其熔点的温度 下，不经过熔化就可以直 接转化为蒸汽，蒸汽遇冷 又凝结为固体称为升华四、天然产物的分离与精制v根据物质溶解度差别进行分离v根据
