天然产物化学全套---提取分离方法

天然药物化学ChemistryofNaturalMedicines卫生部规划教材ChemistryofNaturalProducts第一章总论（Generation）本章内容第一节绪论第二节生物合成第三节提取分离方法第四节结构研究方法第三节提取分离方法一、提取法：1.溶剂提取法（extractionwithsolvent）原理：相似相溶常用提取溶剂极性顺序：环己烷、甲苯石油醚（30~60℃、60~90℃）乙醚氯仿（CHCl3，常用二氯甲烷代替）乙酸乙酯（EtOAc）正丁醇（BuOH）丙酮乙醇（EtOH）甲醇（MeOH）水补P17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。注意：多种成分之间存在助溶作用，常用小极性溶剂脱脂，然后再使用溶剂法提取。如：脱叶绿素等1)冷提：适用于受热不稳定的成分。浸渍法(Maceration)渗漉法（Percolation）第三节提取分离方法渗漉法装置图工业生产用的渗漉装置P182)热提：煎煮法（Decoction）回流（Refluxing）连续回流（ContinuousRefluxing）SimplerefluxingassemblyAssemblyofSoxhletextractor第三节提取分离方法P183)超临界流体萃取法（supercriticalfluidextractionSFE)利用溶剂在超临界条件下特殊的流体性能对样品进行提取，为20世纪80年代迅速发展起来的一种提取方法。稳定的纯物质都可以有超临界状态（化学性质稳定，在达到临界温度不会分解）。用这种技术提取芳香挥发油，具有防止氧化、热解及提高品质的突出优点。P18•超临界流体（SF）：处于临界温度（Tc）和临界压力（Pc）以上，介于气体和液体之间的流体.•密度与液体相近，粘度与气体相近，扩散系数比液体大100倍对许多物质有很强的溶解能力。常用CO2，N2O、乙烷、丙烷等，无色、无毒、无味，不易燃，化学惰性，价廉。优点：提取效率高；成分不被破坏（不需加热）；无残留溶剂；可选择性分离CO2钢瓶PCO2冷温槽恒温箱流量计接收瓶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，如从石油中脱沥青•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、桑白皮中提取成分。中小型SFE装置图为物理过程，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。4).超声提取法（ultrasonicextraction)实验室用小型超声仪第三节提取分离方法P19工业生产用超声仪5).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第三节提取分离方法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第三节提取分离方法P193.升华法（sublimation）用于具有升华性的成分提取，如部分香豆素，蒽醌，樟脑等。第三节提取分离方法P19药材原料提取液提取浓缩回收溶剂（浸膏）提取物分离单体化合物第三节提取分离方法二、分离方法1.根据溶解度差别进行分离1.1结晶法（纯化时常用）条件：浓度；合适的溶剂；1.2沉淀法：a溶剂沉淀法：改变极性，如水提醇沉法b酸碱沉淀法：改变pH，处理酸、碱、两性成分；c沉淀试剂：如铅盐沉淀法，酸性、酚性成分加中性PbAc2，形成沉淀。P202.1影响分离的因素①分配系数KK=CU/CL（CU,CL被分离物质在上相和下相中浓度）②分离因子ββ=KA/KBKAKB,根据β值的大小可决定分离采用的方法:β≥100，简单的一次萃取，可基本分离.100＞β≥10，约10次以上萃取。β≤2，约100次以上萃取。第三节提取分离方法2.根据物质在两相溶剂中的分配比不同进行分离P20P212.1影响分离的因素③pH值对于酸性、碱性、两性化合物，pH值可改变它们的存在状态（游离型和解离型），分配比受pH值的影响，因为HA达到99%解离时，pH≈pKa+2HA达到99%游离时，pH≈pKa-2第三节提取分离方法P21第三节提取分离方法（MethodsofExtractionandIsolation）pH值的进一步应用—pH-梯度萃取法按酸碱性强弱不同分离酸性、碱性、中性物质，改变pH值使酸碱成分呈不同状态。液-液萃取分离常用方法：1.逆流分溶法(CCD)：是一种多次连续的液-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。四、提取分离方法0123nCCD法的分离过程示意图P222.纸色谱法（PC）：也叫纸分配色谱（PPC，PaperPartitionChromatography）。第三节提取分离方法P23补固定相：滤纸纤维中含有的5-7%水流动相：有机溶剂h1h2Rf=h2/h1注意：如果流动相为缓冲盐溶液，则PC为非极性吸附色谱（纤维素色谱）3.液-液分配柱色谱①正相色谱：固定相极性大，如水、缓冲液等；流动相极性小，如氯仿、乙酸乙酯等。载体：硅胶（含水可达17%），硅藻土，纤维素等。分离极性大或水溶性成分，如苷类、糖、生物碱等。洗脱顺序：极性小的物质先被洗脱出来。第三节提取分离方法（MethodsofExtractionandIsolation）P24补②反相色谱：固定相极性小于流动相。如HPLC反相柱，反相TLC薄层色谱。固定相：硅胶硅醇基结合烷基，如RP-2，RP-8，RP-18（ODS）。亲脂性：RP-18RP-8RP-2。第三节提取分离方法（MethodsofExtractionandIsolation）SiOH+SiRXSiOSiRP24流动相(洗脱剂)：MeOH-H2O，CH3CN-H2O洗脱顺序：分离极性大的成分，极性大者先洗脱下来流动相(洗脱剂)：MeOH-H2O，CH3CN-H2O③加压液相柱色谱法普通柱色谱：固定相粒径大柱效低耗时长溶剂用量大加压柱色谱：固定相粒径小柱效高时间短溶剂用量小P24加压液相色谱：a).中低压液相色谱：lobar柱b).高压（效）液相色谱：HPLCc).超高效液相色谱法：UPLC泵检测器④液滴逆流色谱(DCCC)：一种液-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。第三节提取分离方法（MethodsofExtractionandIsolation）液滴逆流色谱(DCCC)示意图P26⑤高速逆流色谱（HSCCC）第三节提取分离方法（MethodsofExtractionandIsolation）通过特定的高速行星式旋转所产生的离心力场作用，使无载体支持的固定相稳定地保留在蛇形管内，并使流动相单向、低速通过固定相，实现连续逆流萃取分离物质的目的。用于各种物质的分离，包括蛋白、酶、三萜、生物碱、皂苷等。P263.1吸附分类：物理吸附：相似相吸，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。第三节提取分离方法3.根据物质的吸附性差别进行分离——吸附色谱法P27物理吸附：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）第三节提取分离方法P283.2硅胶、氧化铝：极性吸附剂：载样量大，吸附力强硅胶：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。第三节提取分离方法P283.2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。官能团极性大小相对一般排列顺序：-COOHAr-OHR-OHR-NH2,RNHR',RNR'RR-CO-NR'RRCHORCOR'RCOOR'ROR'RH第三节提取分离方法P28②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.练习:从黄花夹竹桃果仁中分离到七种强心苷成分,比较极性大小和硅胶柱上洗脱顺序.名称RR’黄夹苷ACHO(D-Glc)2黄夹苷BCH3(D-Glc)2黄夹次苷ACHOH黄夹次苷BCH3H黄夹次苷CCH2OHH黄夹次苷DCOOHH第三节提取分离方法OROHOCH3OR'OCH3OROO第三节提取分离方法答案：1.极性大小：黄夹苷A＞黄夹苷B＞次苷D＞次苷C＞次苷A＞次苷B2.硅胶柱上的出柱顺序：后先3.3活性炭——非极性吸附剂①吸附力与结构的关系被分离物质极性越小，吸附越牢固。②洗脱力与溶剂的关系100%醇含水醇H2O③应用:脱色等。第三节提取分离方法P283.4聚酰胺(Polyamide)色谱法：是由己酰胺聚合成的一类高分子化合物。第三节提取分离方法分离原理：主要通过酰胺键与酚羟基、酸、醌等形成氢键，产生吸附作用。吸附力取决于形成氢键缔合的能力。P31CH2COHOCH2NCH2CCH2H2CCH2H2CNHHOOOHHOOH2CCNCH2H2CCH2H2CCH2CNH2C固固固固固固3.4聚酰胺①吸附力与结构的关系a.形成氢键的基团数目越多,吸附力越强;b.形成分子内氢键者,吸附力减少;第三节提取分离方法P31OHOHOHOHOOHHOHCOOHCOOHOHCOOHHOc.芳香化程度越高或共轭键越多,吸附力越强;第三节提取分离方法②溶剂的洗脱能力水醇丙酮NaOH甲酰胺OHOHP323.4聚酰胺③常用溶剂：H2O，EtOH/H2O，EtOH④应用:分离黄酮类;除鞣质.第三节提取分离方法练习:某植物中分得3个黄酮化合物，结构如下,比较它们的极性大小及在硅胶TLC和聚酰胺薄膜上Rf值大小顺序.A:R1=R2=HB:R1=H,R2=RhamC:R1=Glc,R2=Rham极性大小:SiO2-TLCRf:PolyamideTLC,Rf:第三节提取分离方法OR2OOHOOHOR1极性大小:CBASiO2-TLCRf:ABCPolyamideTLC,Rf:CBA第三节提取分离方法答案：3.5大孔吸附树脂(macro-reticularresin)①组成:苯乙烯，二乙烯苯和致孔剂②分离原理:吸附(范德华力和氢键)和分子筛作用(多孔性结构)③树脂类型:非极性、中极性和极性三种。非极性：由苯乙烯和二乙烯苯缩合而成，故又称芳香吸附树脂。如D101型弱极性：如AB-8型。极性：含酰氨基、氰基、酚羟基等含氮、氧、硫不同极性功能的吸附树脂。第三节提取分离方法P323.5大孔吸附树脂④洗脱剂:H2O及不同比例的含水醇。洗脱分离:H2O洗:糖,水溶性色素30%EtOH/H2O:极性大的成分50-75%EtOH:皂苷类95%EtOH:极性小成分⑤应用:除多糖,水溶性色素,富集苷类成分第三节提取分离方法透析法:半透膜,分子筛滤过作用超滤法:分子大小不同,扩散速度不同超速离心法:溶质在超速离心作用下具有不同的沉降性或浮游性凝胶滤过法:分子筛的作用(凝胶渗透色谱,分子筛滤过,排阻色谱),被分离物质按分子由大到小的顺序流出色谱柱.4.根据物质分子大小差别进行分离—凝胶滤过法第三节提取分离方法4.1主要的几种方法P34被分离物质按分子量由大到小的顺序流出色谱柱.4.2凝胶种类:①葡聚糖凝胶(SephadexG):只适于在水中应