第二章-溶剂提取法.

第三节天然产物传统分离纯化方法一、溶剂提取法概念•提取又称浸提、固液萃取，根据原料中各种化学成分在溶剂中的的溶解性能，选择对有效成分溶解度大而对其他成分溶解度小的溶剂，用适当的方法将所需化学成分尽可能完全地从原料组织中溶解提出的过程。提取原理•提取的基本原理是在渗透、扩散作用下，溶剂渗透入原材料组织细胞内部，溶解可溶性物质，形成细胞内外溶质的浓度差而产生渗透压，在渗透压的作用下，细胞外的溶剂不断进入原材料组织中，溶解可溶性成分，细胞内的浓溶液不断向外扩散，如此反复，直至细胞内外溶液浓度达到动态平衡即完成一次提取。滤出此溶液，再加入新溶剂，使细胞内外产生新的浓度差，提取可继续进行，直至所需成分全部或大部分溶出。细胞内有效成分溶剂渗入有效成分从细胞内溶出提取溶剂的选择溶剂的选择依据•用溶剂提取活性成分时，选择适宜的溶剂是关键，溶剂选择合适就能顺利地把有效成分提取出来，如果选择不当很难把有效成分提取完全甚至提不出来。•适宜的溶剂应符合以下要求：1.对目标成分溶解性大，对共存杂质溶解性小，即提取物纯度高、杂质少；2.不与目标成分起化学反应，且提取速度快；3.价廉、易得、易回收、安全低毒；要做到这三点是非常困难的，常常遇到互相矛盾的情况，如提取速度快、纯度低或纯度高、速度慢等，故需要从全局考虑。4.良好溶剂的选择应遵循“相似相溶”原理。溶剂可分为水、亲水性和亲脂性有机溶剂；被溶解物质也有亲水性及亲脂性之分。溶质在溶剂当中的溶解遵循相似相溶的原理，亲水性的化学成分易溶于水或亲水性的有机溶剂中，亲脂性的成分易溶于亲脂性的有机溶剂中。溶剂的极性•溶剂的极性常以介电常数e来表示，e大的溶剂极性强，反之，e小的溶剂极性弱。亲脂性有机溶剂亲水性有机溶剂水亲水性有机溶剂水亲脂性有机溶剂水常用溶剂：极性由弱到强依次排序为石油醚＜四氯化碳＜苯＜二氯甲烷＜氯仿＜乙醚＜乙酸乙酯＜正丁醇＜丙酮＜乙醇＜甲醇＜水•常见的提取溶剂可分为以下三类：•1）水：水是一种强的极性溶剂。•水作溶剂经济易得，溶解范围广。天然产物中亲水性的成分，如生物碱盐类、苷类、有机酸盐、鞣质、蛋白质、多糖、色素以及酶和少量的挥发油都能被水浸出，其缺点是浸出范围广，选择性差，容易浸出大量无效的成分，给制剂、滤过带来困难，制剂色泽欠佳，易霉变、不易贮存。•为了增加某些成分的溶解度，也常采用酸水及碱水作为提取溶剂。•酸水提的目的主要是促进生物碱的浸出，提高部分生物碱的稳定性，以及除去不溶于酸的杂质等。所加入的酸多为硫酸或盐酸，为发挥出所加酸的最好性能，可将酸一次加入最初的少量提取溶剂中，当酸化溶剂用完后，只需使用单纯的溶剂，不需再加酸，即可顺利完成提取有效成分的操作。酸的用量都是有一定配比的，用量过多，会影响成分和药效。•碱的应用不如酸普遍。碱水提的目的是增加有效成分的溶解度和稳定性。常用的碱水是氨水，因为它是一种挥发性弱碱，对有效成分破坏作用小，易于控制其用量。还常用氢氧化钠溶液，调提取液的pH。•2）亲水性的有机溶剂：也就是一般所说的与水能混溶的有机溶剂，如乙醇（酒精）、甲醇、丙酮等，以乙醇最常用。•乙醇的溶解性能比较好，对天然植物细胞的穿透能力较强。亲水性的成分除蛋白质、粘液质、果胶、淀粉和部分多糖等外，大多能在乙醇中溶解。难溶于水的亲脂性成分，在乙醇中的溶解度也较大。还可以根据被提取物质的性质，采用不同浓度的乙醇进行提取。用乙醇提取比用水量较少，提取时间短，溶解出的水溶性杂质也少。•乙醇为有机溶剂，虽易燃，但毒性小，价格便宜，来源方便，有一定设备即可回收反复使用，而且乙醇的提取液不易发霉变质。•由于这些原因，用乙醇提取的方法是历来最常用的方法之一。甲醇的性质和乙醇相似，沸点较低（64℃），易发生爆炸，并且有毒性，使用时应特别注意。•3）亲脂性的有机溶剂：也就是一般所说的与水不能混溶的有机溶剂，如石油醚、苯、氯仿、乙醚、乙酸乙酯、二氯乙烷等。这些溶剂的选择性能强，不能或不容易提出亲水性杂质。•但这类溶剂挥发性大，多易燃（氯仿除外），一般有毒，价格较贵，设备要求较高，且它们透入植物组织的能力较弱，往往需要长时间反复提取才能提取完全。•如果天然植物中含有较多的水分，用这类溶剂就很难浸出其有效成分，因此，大量提取天然植物原料时，直接应用这类溶剂有一定的局限性。特别是氯仿，由于其价格较贵，一般仅用于提纯精制有效成分。常用的溶剂提取方法（一）冷提法1.浸渍法（泡药酒）2.渗漉法（二）热提法1.煎煮法（煎中药）2.回流提取法3.连续回流提取法浸渍法•浸渍法是将原料用适当的溶剂在常温或温热（40～80℃）条件下浸泡一定时间，浸出有效成分的一种方法。根据温度条件的不同，可分为冷浸法和温浸法。泡药酒•具体操作：取一定量的天然药物粗粉装入适宜容器中，加入适量的溶剂（如乙醇、稀醇或水），溶剂的用量以能浸没天然药物稍有过量为度，密闭，并经常搅拌或振摇。浸渍24小时以上，滤过。此操作可重复两次，合并浸出液，用适宜方法浓缩后即得提取物。加入溶剂浸泡粉碎好的药材放入提取用的容器中，加入溶剂使没过药面，浸泡12小时。滤出溶剂，加入新的溶剂继续提取浸渍法特点及适用范围：•此法操作方便，简单易行，但提取时间长，浸出溶剂用量大，往往浸出效率低，不易完全浸出，因此不适合有效成分含量低的原料。•若以水作溶剂夏季易霉变，因而应用有一定的局限性，通常用不同浓度的乙醇，故浸渍过程应密闭，防止溶剂的挥发损失。。•本法通常在室温条件下进行，所以适用于有效成分遇热易破坏及含淀粉、果胶、树胶等多糖物质较多的原料。渗漉法•渗漉法是将原料粗粉湿润膨胀后装入渗漉器内，顶部用砂布覆盖，压紧，浸提溶剂连续地从渗漉器的上部加入（液面超出原料1／3），溶剂渗过原料层往下流动过程中将有效成分浸出的一种方法。不断加入新溶剂，可以连续收集浸提液。特点及使用范围：•由于原料不断与新溶剂或含有低浓度提取物的溶剂接触，始终保持一定的浓度差，属于动态浸出，因此浸提效果要比浸渍法高。•不经过滤处理可直接收集渗漉液，可省去过滤操作。•不足之处为溶剂消耗多，提取时间长。•当渗漉液颜色极浅或渗漉液的体积相当于原料重的10倍时，便可认为基本上已提取完全。在大量生产中常将收集的稀渗漉液作为另一批新原料的溶剂之用。煎煮法•该方法是我国中医中药最早使用的传统的提取方法。是将天然植物用水加热煮沸提取，在提取过程当中大部分成分可被不同程度的提取出来，但是对于挥发性成分及加热易被破坏的成分不宜使用。特点及使用范围：•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，以免局部药材受热太高，容易焦糊。•本法需加水加热煎煮，适用于能溶于水且遇热稳定成分的提取。•此法操作简单，提取效率高于冷浸法，但煎煮液黏稠，滤过困难，且杂质较多，易发生霉变。回流提取法•回流提取法是为保持溶剂与原料持续的接触，通过加热提取液，使溶剂受热蒸发，经冷凝后变为液体流回提取器，如此反复至提取比较完全的一种热提取方法。回流提取法的特点及适用范围：•因为溶剂能循环使用，回流法较渗漉法的溶剂消耗量少；•本法提取效率较高，但受热时间长，适用于对热稳定的化学成分的提取。连续回流提取法•本法是在回流提取法的基础上加以改进，用少量溶剂进行连续循环回流提取，将有效成分提取完全的方法。•实验室常用提取器是索氏提取器。该提取器有上、中、下三部分组成，上部是冷凝器；中部是带有虹吸管的提取器；下部是烧瓶。将盛原料粉的滤纸装置中部，内装物高度不得超过虹吸管，溶剂由上部加入烧瓶中，烧瓶置水浴上加热，溶剂受热气化，通过中部提取器旁的通气侧管到达上部冷凝器，遇冷变为液体滴入提取器中，当滴入的溶剂达一定高度时，因虹吸作用，使提取成分后的提取液又流入烧瓶中，其中溶剂可因再受热而气化，提出的成分留在烧瓶中，如此连续操作，即可提尽有效成分。回流提取法与连续回流提取法的区别连续回流提取法的特点及适用范围：•该法的优点是以较少的溶剂一次加入便可将有效成分提取完全，效率较高。但该提取器容量较小，故只适于少量原料的提取。大量提取可根据此原理设计类似装置。•连续提取法提取液受热时间长，因此对受热易分解的成分不易用此法。•应用挥发性有机溶剂提取原材料有效成分，不论小型实验或大型生产，均以连续提取法为好，而且需用溶剂量较少，提取成分也较完全。滤纸包制作方法提取方法溶剂操作适用范围特点浸渍法水、酸水、碱水、稀醇不加热热不稳定成分防腐，提取效率低渗漉法溶剂用量大，费时长煎煮法水直火加热水溶性成分含挥发油成分、热不稳定成分不宜用回流提取法有机溶剂水浴加热脂溶性成分溶剂消耗大，受热时间长，热不稳定成分不宜用连续回流提取法有机溶剂水浴加热亲脂性成分溶剂用量少，提取效率高，热不稳定成分不宜用影响提取效果的因素•粉碎度由于提取过程包括渗透、溶解、扩散等过程，因此样品粉碎得越细，表面积就越大，浸出过程就越快，但粉碎度过高，样品颗粒表面积过大，吸附作用增强，反而影响过滤速度。故粉碎的粒度需适中，一般而言，视原料质地粉碎粒度以20～60目为宜。•提取温度冷提杂质少，效率低，热提杂质多，效率高。因温度升高，分子运动速度加快，渗透、溶解、扩散速度加快，所以提取效果好。但温度不宜过高，过高有些成分易破坏，同时杂质含量也增多，给以后分离精制带来困难。一般加热在60℃左右为宜。影响提取效果的因素•提取时间一般而言，提取时间越长，提取越完全。但时间过长，无用杂质成分也随着浸提出来。如果用热水加热提取，一般以0.5h到1h为宜，最多不超过3h，用乙醇加热回流提取，每次1～2h为宜，其他有机溶剂可适当延长一点时间。•溶剂用量和浓度差溶剂用量一般用量为原料的6～10倍。溶剂用量多，浓缩费时；溶剂用量少，提取率低或提取次数多。影响提取效果的因素•浓度差是原料组织内的浓度与外周溶液的浓度差异。浓度差越大，扩散推动力越大，越有利于提高提取效率。•在提取过程中不断搅拌或更换新溶剂或采取流动溶剂的提取方法，可以增大扩散原料组织中有效成分的浓度差，以提高提取效果。所以回流提取法最好，浸渍法最差。旋转蒸发仪浓缩回收试剂•旋转蒸发仪的基本原理就是蒸馏烧瓶在连续转动下的减压蒸馏。作为蒸馏的热源，常配有相应的恒温水槽。此处看视频