第2章提取分离(天然药化)

第二章天然药物化学成分提取、分离和鉴定的方法与技术第一节天然药物化学成分的提取方法第二节天然药物化学成分的分离方法第三节天然药物化学成分的鉴定方法•提取前的准备系统的文献调研原材料的处理保留凭证标本•提取分离一般原则已知物或已知结构类型—文献方法未知物——活性跟踪（定向分离）一、天然药物有效成分的提取常用的方法：1、溶剂提取法（最常用的方法）2、水蒸气蒸馏法（挥发性的物质）3、升华法（升华性的物质）一、天然药物有效成分的提取1、溶剂提取法（一）常用溶剂：水：亲水性有机溶剂石油醚：亲脂性有机溶剂*常见溶剂极性强弱顺序如下：环己烷＜石油醚＜苯＜二氯甲烷＜乙醚＜氯仿＜乙酸乙酯＜丙酮＜正丁醇＜乙醇＜甲醇＜乙腈＜水＜吡啶＜乙酸一、天然药物有效成分的提取1、溶剂提取法一、天然药物有效成分的提取1、溶剂提取法化合物亲水性和亲脂性的程度与分子结构有直接的关系。eg：两种母核相同的成分：官能团极性越大/极性官能团数目多分子极性大亲水性强理想溶剂（idealsolvents）：（1）对有效成分溶解度大；（2）对无效成分溶解度小；（3）与有效成分不起化学反应；（4）安全，成本低，易得。（二）溶剂提取法原理：相似相溶（三）影响溶剂提取效率的因素1)原料的粒度：粉碎可增加药物的表面积，加速有效成分的溶出；如用水提取，最好采用粗粉，用有机溶剂提取可略细。2)提取温度：温度增高可增加有效成分的溶出；温度一般控制在60℃左右为宜，最高不宜超过100℃。3)提取时间：在药材细胞内外有效成分的浓度达到平衡前，提取时间延长，提取量也随着增加。4)提取压力：加压有利于药材中的化学成分溶出。一、天然药物有效成分的提取1、溶剂提取法按是否加热分为：冷提-----适用于受热不稳定的成分热提-----受热稳定的成分一、天然药物有效成分的提取1、溶剂提取法（四）溶剂提取法分类•煎煮法：水•浸渍法：水/稀醇，冷提•渗漉法：乙醇，冷提•回流提取：有机溶剂，溶剂用量大•连续回流提取：有机溶剂，索氏提取器•超临界流体萃取（SFE)•超声提取：各种溶剂，可加热•微波辅助提取法按具体的操作方法分为：一、天然药物有效成分的提取1、溶剂提取法1)煎煮法(Decoction)：是在中药材中加入水后加热煮沸，将有效成分提取出来的方法。特点：操作简单，对易挥发、热不稳定的成分不宜用。一、天然药物有效成分的提取1、溶剂提取法2)浸渍法(Maceration)：常温或低热条件下用适当的溶剂浸渍药材以溶出其中成分的方法。优点：用水或有机溶剂，不加热。适用范围：适用于适合遇热不稳定成分或含大量淀粉、果胶、树胶、粘液质的药材的提取。缺点：出膏率低，用水做溶剂时易发霉，需加防腐剂。一、天然药物有效成分的提取1、溶剂提取法Simplepercolateassembly3）渗漉（Percolation)：不断向粉碎的药材中添加新鲜浸出溶液，使其渗过药材，从渗漉筒下端出口流出浸出液的方法。优点：有效成分浸出完全，可直接收集浸出液；缺点：消耗溶剂量大，费时长，操作麻烦。一、天然药物有效成分的提取1、溶剂提取法工业生产用的渗漉装置一、天然药物有效成分的提取1、溶剂提取法Simplerefluxingassembly4)回流提取法(Refluxing)：是用易挥发的有机溶剂加热回流提取药材成分的方法。特点：热不稳定的成分不宜用，溶剂消耗量大，操作麻烦。一、天然药物有效成分的提取1、溶剂提取法5)连续回流提取法（ContinuousRefluxing）：AssemblyofSoxhletextractor（索式/沙式提取器）优点：节省溶剂、效率高;缺点：对热不稳定成分不宜用，时间长。一、天然药物有效成分的提取1、溶剂提取法超临界流体的密度与液体很接近，而它又具有气体扩散性能常用的临界流体有CO2、N2O、乙烷、丙烷等。6)超临界流体提取法（SFE)在超临界状态下，用超临界流体溶出天然药物原料中的化学成分，然后借助减压、升温的方法使超临界流体变成普通气体，被提取的化学成分则完全或基本析出，从而达到提取的目的。一、天然药物有效成分的提取1、溶剂提取法控温面板高压泵超临界CO2萃取实验装置示意图原料萃取柱玻璃珠脱脂棉超临界萃取实验装置与实验方法CO2钢瓶PCO2冷温槽恒温箱流量计接收瓶小试实验装置图实验装置－小试实验装置•上世纪50年代初进入试验阶段；•70、80年代，SFE越来越多的用于食品、香料的提取；•90年代，开始从植物药中提取成分，如蛇床子、茵陈蒿、桑白皮中提取有效成分。中小型SFE装置图一、天然药物有效成分的提取1、溶剂提取法•不残留溶剂、萃取速度快、收率高、工艺流程简单、操作方便。•安全、无污染，产品是天然的。•萃取温度低。•萃取介质可重复利用，节约成本。•可与其他色谱技术及IR、MS联用，可高速快速的分析中药及其制剂的有效成分。•对脂溶性成分溶解能力强，而对水溶性成分溶解能力弱。•设备造价高，使生产成本上升。•更换产品时清洗设备较困难。特点缺点一、天然药物有效成分的提取1、溶剂提取法为物理过程，无化学反应，生物活性不减。大能量的超声波产生的极大压力造成植物物细胞壁及整个生物体破裂，胞内物质的释放、扩散及溶解。7)超声提取法（ultrasonicextraction)实验室用小型超声仪一、天然药物有效成分的提取1、溶剂提取法•无需高温；•常压提取，安全性好，操作简单易行，维护保养方便；•能够促使植物细胞壁的破裂，提取效率提高；•适用性广；•提取工艺成本低，能耗低，综合经济效益显著。超声辅助提取法的特点：一、天然药物有效成分的提取1、溶剂提取法工业生产用超声仪一、天然药物有效成分的提取1、溶剂提取法8)微波提取法（microwaveextraction）•具有穿透力强、选择性高、加热效率高等显著特点，而且其操作简便、快速、节能、高效。•缺点：工业化设备少、成分变化、生物活性变化。工业生产用微波提取罐一、天然药物有效成分的提取1、溶剂提取法2.水蒸气蒸馏法（water-steamdistillation）提取具有挥发性，能随水蒸气蒸馏而不被破坏的成分，如挥发油。Simplewater-steamdistillationrefluxingassembly一、天然药物有效成分的提取2、水蒸气蒸馏法3.升华法（sublimation）用于具有升华性的成分提取，如香豆素，蒽醌，樟脑等。一、天然药物有效成分的提取3、升华法1、掌握常用溶剂的极性强弱顺序。2、溶剂提取法原理是什么？3、熟悉天然药物化学提取方法以及各种提取方法的优缺点。一、天然药物有效成分的提取小结常见的方法：液-液萃取法逆流分配法（CCD）液滴逆流分配法（DCCC）1.两相溶剂萃取法二、天然药物有效成分的分离方法逆流连续萃取法：连续的两相溶剂萃取法。特点：条件温和、萃取充分。二、天然药物有效成分的分离方法逆流分配法：多次连续液-液萃取分离过程。特点：条件温和，样品易回收，适用于中等极性、不稳定物质的分离。萃取法：液滴逆流色谱(DCCC):液-液分配色谱，流动相呈液滴形式垂直上升或下降，通过固定相的液柱，实现物质的逆流色谱分离。特点：不易乳化，样品可定量回收，分离效果好，特别适合于分离皂苷等水溶性成分。缺点：样品处理量小。二、天然药物有效成分的分离方法2.盐析法二、天然药物有效成分的分离方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。3.膜分离法二、天然药物有效成分的分离方法微滤：亦称微孔过滤，属于精密过滤，其基本原理是筛孔分离过程。按材料可分为有机和无机两大类。超滤：膜孔径范围在0.05微米至1纳米之间。纳滤：是介于超滤与反渗透之间的一种膜分离技术，其截留分子量在80-1000范围内，孔径为几纳米。反渗透：是利用反渗透膜只能透过溶剂（通常是水）而截留离子物质或小分子物质的选择性透过性，以膜两侧静压为推动力，而实现的对液体混合物分离的膜过程。优缺点：操作条件温和、能耗低、操作简单，工艺流程短等优点，但天然产物本身的复杂性和多元性，易造成膜的污染和堵塞。4.结晶法条件：浓度、合适的溶剂；重结晶只能纯化杂质在5%以下的固体有机物，如杂质含量过高，需先经过其他方法初步提纯，如萃取、水蒸汽蒸馏、减压蒸馏、柱层析等二、天然药物有效成分的分离方法合适溶剂的选择：不与被提纯物质起化学反应在较高温度时能溶解多量的被提纯物质而在室温或更低温度时只能溶解很少量；对杂质的溶解度非常大或非常小，前一种情况杂质留于母液内，后一种情况趁热过滤时杂质被滤除；溶剂的沸点不宜太低，也不宜过高。能给出较好的结晶。二、天然药物有效成分的分离方法晶体的析出滤液冷却后，析出晶体。用冷水或冰水迅速冷却并剧烈搅动溶液时可得细小晶体；在室温下静置使之缓缓冷却，则可得到均匀而大的晶体。如果溶液冷却后晶体仍不析出，可用玻璃抹摩控液面下的容器壁，也可加入品种，或进一步降低溶液温度。二、天然药物有效成分的分离方法5沉淀法a溶剂沉淀法：改变极性使部分物质沉淀析出水提醇沉法：除去多糖、蛋白质等水溶性杂质醇提水沉法：除去树脂、叶绿素等水不溶性杂质醇/醚法：析出皂苷丙酮（醇/丙酮法）二、天然药物有效成分的分离方法b酸碱沉淀法：改变pH酸/碱法：生物碱类碱/酸法：黄酮、蒽醌类等电点沉淀蛋白质c沉淀试剂：通过加入某种沉淀剂，使之生成水不溶性的盐类沉淀析出。如：铅盐沉淀法，酸性、酚性成分加中性PbAc2，形成沉淀。二、天然药物有效成分的分离方法6.1吸附色谱：•物理吸附：无选择性的吸附，吸附－解析发生迅速。吸附剂如硅胶、氧化铝、活性炭等•化学吸附：不可逆性。如碱性氧化铝对酚酸性成分的吸附，硅胶对生物碱的吸附等。•半化学吸附：聚酰胺对酚酸类、醌类的氢键吸附。6.色谱法二、天然药物有效成分的分离方法吸附原理：相似相吸影响吸附过程的三要素：吸附剂（固定相），溶质（被分离物质），溶剂（洗脱剂，展开剂，流动相）二、天然药物有效成分的分离方法6.2硅胶、氧化铝硅胶：应用最广，适用于各类成分分离氧化铝：有中性、酸性、碱性氧化铝。碱性氧化铝不适合于分离酸性成分，多用于分离生物碱。二、天然药物有效成分的分离方法6.2硅胶、氧化铝：①被分离物质吸附力与结构的关系被分离物质极性大，吸附力强，Rf值小，洗脱难，后被洗脱下来。官能团极性大小排列顺序：-COOHAr-OHR-OHR-NH2,RNHR',RNR'RR-CO-NR'RRCHORCOR'RCOOR'ROR'RH二、天然药物有效成分的分离方法6.2硅胶、氧化铝：②溶剂(洗脱剂)的极性与洗脱力的关系洗脱剂极性越大,洗脱力越强.二、天然药物有效成分的分离方法6.3根据物质吸附性差异进行分离——吸附色谱的两种操作方式柱色谱薄层色谱二、天然药物有效成分的分离方法色谱分离过程实验色谱柱色谱混合物固定相流动相色谱分离二、天然药物有效成分的分离方法二、天然药物有效成分的分离方法3.2.1吸附柱色谱用于分离注意事项：1）吸附剂用量一般为试样量的30-60倍。根据实际情况可适当提高至试样量的100-200倍。2）应尽量选用极性小的溶剂装柱和溶解试样，以利于在吸附柱上形成狭窄的原始谱带。3）洗脱用溶剂的极性宜逐步提高，但跳跃不能太大。多用混合溶剂：己烷-苯、苯-乙醚、苯-乙酸乙酯、氯仿-甲醇等。见P36表1-8二、天然药物有效成分的分离与精制4）为避免发生化学吸附，酸性物质宜用硅胶、碱性物质宜用氧化铝。分离酸性物质，洗脱剂中加入适量乙酸或三氟乙酸等；分离碱性物质，洗脱剂中加入适量氨或吡啶或二乙胺等；5）可加压，溶剂系统可通过TLC进行筛选。一般TLC中展开时Rf值为0.20.3的溶剂系统，可以作为柱色谱分离溶剂系统。二、天然药物有效成分的分离与精制CH2COHOCH2NCH2CCH2H2CCH2H2CNHHOOOHHOOH2CCNCH2H2CCH2H2CCH2CNH2C固固固固固固3.3聚酰胺(Polyamide)是由己酰胺聚合成的一类高分子化合物。分离