天然产物提取分离技术

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1、化学成分提取别离方法1 有效成分的提取1.1 溶剂提取法“相似相溶的规律是选择适当溶剂自中草药中提取所需要成分的依据之 一。 天然药物中的化学成分在溶剂中的溶解度直接与溶剂性质有关。溶剂可分 为水、亲水性有机溶剂和亲脂性有机溶剂。 一些常见溶剂的脂性的强弱顺序如下: 石油醚苯氯仿乙醚乙酸乙酯 丙酮乙醇甲醇水。天然药物化学成分可通过构造估计它们的极性。 甙类的分子中结合有糖分子, 羟基数目多,能表现强亲水性,而甙元那么属于亲脂性化合物,而生物碱盐,能 够离子化,加大了极性,就变成了亲水性化合物。鞣质是多羟基衍生物,列为亲 水性化合物。油脂、挥发油、蜡、脂溶性色素都是强亲脂性成分。萜类、甾体等 脂

2、环类及芳香类化合物因为极性较小, 易溶于氯仿、乙醚等亲脂性溶剂中; 糖苷、 氨基酸等成分极性较大,易溶于水及含水醇中;酸性、碱性及两性化合物,因为 存在状态分子或离子形式随溶液而异,故溶解度将随 pH 而改变。1.2 水蒸气蒸馏法水蒸气蒸馏法只适用于具有挥发性、 能随水蒸气蒸馏而不被破坏, 与水不发 生反响, 且难溶或不溶于水的成分的提取。 天然药物中的挥发油、 某些小分子生 物碱如麻黄碱、 烟碱、槟榔碱以及某些小分子的酚性物质如牡丹酚等的提取可采 用水蒸气蒸馏法。1.3 升华法 某些固体物质如水杨酸、苯甲酸、樟脑等受热在低于其熔点的温度下,不 经过熔化就可直接转化为蒸气, 蒸气遇冷后又凝结成

3、固体称为升华。 天然药物中 有一些成分具有升华性质, 能利用升华法直接中药材中提取出来。 但天然药物成 分一般可升华的很少。2 有效成分的别离与精制2.1 根据物质溶解度差异进展别离2.1.1 利用温度不同引起溶解度的改变结晶法是选用适宜的溶剂,将混合物加热溶解,形成有效成分的饱和溶液, 趁热过滤除去不溶的杂质, 滤液低温放置或蒸去局部溶剂后再低温放置, 使有效 成分大局部析出结晶, 由于初析出的结晶总会带一些杂质, 因此需要通过反复结 晶即所谓重结晶的方法,才能得到高纯度的晶体。 杂质的除去 结晶法所用的样品必须是已经用其它方法提得比拟纯的时候才能采用此法 精制。结晶乃同类分子自相排列,如果

4、杂质过多,那么阻碍分子的排列。如果粗 提取局部的纯度很差那么很难得到结晶。 用溶剂溶出杂质,或只溶出所需要的成分。 用少量活性炭等进展脱色处理,以除去有色杂质。 通过氧化铝、硅胶柱色谱处理注意所需要的成分也可能被吸附而损失 。 制备其晶态的衍生物如游离生物碱可制备各种生物碱盐类,羟基化合物可 转变成乙酰化物,碳基化合物可制备成苯腙衍生物结晶 。 溶剂的选择适宜的溶剂是在冷时对所需要的成分溶解度较小, 而热时溶解度较大。 溶剂 的沸点亦不宜太高。一般常用甲醇、丙酮、氯仿、乙醇、乙酸乙酯等。有些化合物在一般溶剂中不易形成结晶,而在某些溶剂中那么易于形成结 晶。例如葛根素、逆没食子酸ellagica

5、cid在冰醋酸中易形成结晶,大黄素 在吡啶中易于结晶,萱草毒素在 DMF 中易得到结晶,而穿心莲亚硫酸氢钠加成 物在丙酮一水中较易得到结晶。 又如蝙蝠葛碱通常为无定形粉未, 但能和氯仿或 乙醚形成为加成物结晶。 结晶溶液的制备 制备结晶的溶液为过饱和的溶液。一般是应用适量的溶剂在加温的情况下, 将化合物溶解再放置冷处。 如果在室温中可以析出结晶, 就不一定放置于冰箱中, 以免伴随结晶析出更多的杂质。无定形的粉未状物质, 远较晶体物质的溶解度大, 易于形成过饱和溶液。 一 般经过精制的化合物, 在蒸去溶剂抽松为无定形粉未, 参加少量溶剂, 往往立即可以溶解,稍稍放置即能析出结晶。例如长春花总弱碱

6、局部抽松后参加1.5 倍量 的甲醇溶解,放置后很快析出长春碱结晶。又如蝙蝠葛碱在乙醚中很难溶解, 但 当其盐的水溶液用氨液碱化,并立即用乙醚萃取,所得的乙醚溶液,放置后即可 析出蝙蝠葛碱的乙醚加成物结晶。制备结晶溶液,除用单一溶剂外,也常采用混合溶剂。一般是先将化合物溶于易溶的溶剂中,再在室温下滴加适量的难溶的溶剂, 直至溶液微呈浑浊,并将此溶液微微加温,使溶液完全澄清后放置。&细辛醚重结晶时,可先溶于乙醇,再滴加适量水,即可析出很好的结晶。 虎杖中提取水溶性的虎杖甙时,在已精制饱和的水溶液上添加一层乙醚放置, 既 有利于溶出其共存的脂溶性杂质,又可降低水的 极性,促使虎杖甙的结晶化。 (4)

7、结晶纯度的判定结晶的纯度可由化合物的晶形、色泽、熔点和熔距、薄层色谱或纸色谱等 作初步鉴定。一个单体纯化合物一般都有一定的熔点和较小的熔距,同时在薄层色谱或 纸色谱中经数种不同展开剂系统检定, 也为一个斑点者,一般可以认为是一个单 体化合物。注意,有的化合物在一般层析条件下,虽然只呈现一个斑点,但并不一定是 单体成分。例如鹿含草中主成分为高熊果甙、异高熊果甙极难用一般方法别离, 经反复结晶后,在纸层及聚酞胺薄层上都只有一个斑点, 易误认为单一成分,但 测其熔点在115125C,熔距很长。经制备其甲醚后,再经纸层层析检定,可 以出现两个斑点,异高熊果甙的比移值大于高熊果甙。HPLC是近年来可以用

8、作判断有效成分纯度的一种重要手段。此外,GC、UV光谱等,均有助于检识结晶样品的纯度。单晶X射线分析是提供晶态下分子三维构造,确定分子的立体构造构型、 构象等的最有效方法。改变混合溶剂的极性在溶液中参加另一种溶剂以改变混合溶剂的极性, 使一局部物质沉淀析出, 从而实现别离。在药材浓缩水提取液中参加数倍量高浓度乙醇,以沉淀除去多糖、 蛋白质等水溶性杂质水/醇法;在浓缩乙醇提取液中参加数倍两量水稀释,放 置以沉淀除去 树脂、叶绿素等水不溶性杂质醇/水法;在乙醇浓缩液中加数 倍两乙醚醇/醚法或丙酮醇/丙酮法,可使皂苷沉淀析出,而脂溶性的树脂 等类杂质那么留在母液中。加酸碱调节溶液的pH值对酸性、碱性

9、或两性有机化合物来说,常可通过参加酸、碱以调节溶液的pH值,改变分子的存在状态游离型或解离型,从而改变溶解度而实现别离。内酯类化合物不溶于水,但遇碱开环生成羧酸盐溶于水,再加酸酸化,又重新形成内酯环从溶液中析出,从而与其它杂质别离碱/酸法;生物碱一般不溶于水,遇酸生成生物碱盐而溶于水,再加碱碱化,又重新生成游离生物碱酸/碱法。这些化合物可以利用与水不相混溶的有机溶剂进展萃取别离。可以分为强酸性、 弱酸性和酚性三种,它们分别溶于碳酸氢钠、碳酸钠和氢氧化钠,借此可进展别 离。沉淀法在中草药提取液中参加某些试剂使产生沉淀,以获得有效成分或除去杂质 的方法。铅盐沉淀法铅盐沉淀法为别离某些中草药成分的经

10、典方法之一。醋酸铅及碱式醋酸铅, 能与多种化学成分生成难溶的铅盐或络盐沉淀,故可利用这种性质使有效成分与 杂质别离。中性醋酸铅可与酸性物质或某些酚性物质结合成不溶性铅盐。因此, 常用以沉淀有机酸、氨基酸、蛋白质、粘液质、鞣质、树脂、酸性皂甙、局部黄 酮等。与碱式醋酸铅产生不溶性铅盐或络合物的范围更广。试剂沉淀法在生物碱盐的溶液中,参加某些生物碱沉淀试剂见生物碱性质下 ,那么 生物碱生成不溶性复盐而析出。水溶性生物碱难以用萃取法提取分出,常参加雷 氏铵盐使生成生物碱雷氏盐沉淀析出用明胶、 蛋白溶液沉淀鞣质;胆甾醇也常用 以沉淀洋地黄皂甙等。盐析法盐析法是在中草药的水提液中、参加无机盐至一定浓度,

11、或到达饱和状态, 可使某些成分在水中的溶解度降消沉淀析出,而与水溶性大的杂质别离。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参加一定量的食 盐,再用有机溶剂萃取。2.2 根据物质在两相溶剂中的分配比不同进展别离分配系数 K 两种相互不能任意混溶的溶剂如氯仿与水如置分液漏 斗中充分振摇, 放置后即可分成两相。 此时如果其中含有溶质, 那么溶质在两相

12、溶剂中的分配比 K 在一定温度及压力下为一常数,可以下式表示: K=CU/CLK :分配系数;CU :溶质在上相溶剂中的浓度;CL:溶质在下相溶剂中的浓度。1、液 -液萃取法5、高速逆流色谱法HSCCC2、逆流连续萃取法6、气液分配色谱GC 或 GLC3、逆流分配法 CCD7、液 - 液分配色谱:LC 或 LLC4、液滴逆流色谱法 DCCC液-液萃取法 利用混合物中各成分在两种互不相溶的溶剂中分配系数的不同而到达别离 的方法。萃取时如果各成分的分配系数相差越大, 别离效率越高。 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、氯仿或乙醚进展两相萃 取;有效成分是偏于亲水

13、性的物质,需用弱亲脂性的溶剂,例如乙酸乙酯、丁醇 等。提取黄酮类成分多用乙酸乙脂和水的两相萃取。 提取亲水性强的皂甙那么多 项选择用正丁醇、异戊醇和水作两相萃取。液-液萃取法操作考前须知: 先用小试管猛烈振摇约 1 分钟,观察萃取后二液层分层现象。如果容易 产生乳化,大量提取时要防止猛烈振摇,可延长萃取时间。如碰到乳化现象,可 将乳化层分出,再用新溶剂萃取;或将乳化层抽滤,或将乳化层稍稍加热;或较 长时间放置并不时旋转, 令其自然分层。 乳化现象较严重时, 可以采用二相溶剂 逆流连续萃取装置。 水提取液的浓度最好在比重1.11.2之间,过稀那么溶剂用量太大,影响操作。222 高速逆流色谱 (H

14、igh-speed Countercurrent Chromatography , HSCCC)大多数色谱法都需要有固相载体某种形式的选择性吸附作用。 在应用固相载 体色谱别离中,往往会存在不同程度的不可逆吸附, 造成被别离样品的损失,尤 其在别离微量样品时受到限制。高速逆流色谱,是近十年迅速开展起来的新型液一液分配色谱技术。与其它 液相色谱别离方法相比.它不使用固相载体作固定相,被别离物质在互不相溶两 相分配别离,克制了固相载体带来的样品吸附、损失、污染、峰形拖尾等缺点。 且花费溶剂少,分辨率高,可进展纯品制备。利用 HSCCC,中草药粗提物的别 离纯化制备可同步完成,被别离物可定量回收。H

15、SCCC的工作原理两种互不相溶的溶剂在聚四氟乙烯管内作高速行星运转,其中一相溶剂作固 定相,用恒流泵输送载有样品的另一相溶剂穿过固定相, 两相溶剂在螺旋管中实 现高效的接触、混合、分配和传递。由于样品中各组分在两相中的分配能力不同, 导致在聚四氟乙烯管中移动的速度也不同,从而使样品中各组分得到别离。HSCCC的特点1、应用范围广,适应性好由于溶剂系统的组成与配比可以是无限多, 因而HSCCC适用于任何极性范 围的品的别离,特别适用于别离 极性大的组分以及一些生物大分子。2、操作简便,容易掌握对样品的预处理要求低,一般的粗提物即可进展HSCCC的制备别离或分析。3、回收率高固定相为液体,无需固体作载体,克制气、液相色谱使用固相载体带来的 样品吸附、损失、污染、峰形拖尾等缺点。4、重现性好别离过程稳定、峰的保存相对标准偏差小于 2%,5、别离效率高,别离量较大与一般色谱的别离方式不同,能实现梯度操作和反相操作、亦能进展重复 进样,特别适用于制备性别离,产品纯度高,制备量大,溶剂消耗少。 较大的制备型HSCCC,柱容积可达530ml, 次最多进样可达20g粗品;较小 的分析型的HSCCC柱容积为8mL,进样量为几十微克,最大转速可达 4000r/ mi n.因此,被广泛

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