1天然药物化学-第二节提取分离方法全解

第二节提取天然药物化学成分的常用分离纯化方法分离方法一、研究分离纯化技术的重要性（一）制备工艺研究的重点原料经提取加工所得的提取物通常是一个成分复杂的混合物，只有经过进一步地分离纯化，才能得到纯度较高的化学成分。提取分离纯化检识除去部分或全部杂质提取物目标成分(杂质＋化学成分）(纯度提高）(二）检测分析研究的重点天然产物工作中，无论原料或终产品，经常会是混合物；这些含有杂质成分的样品，检测分析之前，一般都需要做前处理，以便除掉干扰分析的杂质，否则，检测分析工作常常难以进行。要除掉待测样品中的杂质，同样需要分离纯化技术：待测样品供试样品检测分析分离纯化除掉干扰检测分析的杂质组分由上述可见，分离纯化同样也是检测分析的研究重点检测分析研究的重点。二、研究分离纯化方法的基本思路动、植物原料的提取物的化学组成经常是很复杂的，往往含有几十、几百甚至近千种成分（包括微量成分）。要从众多成分中分离纯化某种化学成分，其难度可想而知，究竟应当如何着手呢？其实我们只要抓住一个重要的基本思路，就可以使许多看似困难的分离工作，变得比较容易，这个思路就是：寻找差异、利用差异决定分离难易的关键：不在于成分多少,而在于差异大小。只要存在显著差异，从上千种成分中分离出某种成分也未必困难；反之，如果差异微小，即便是两种成分的分离，也会相当棘手。学习和研究分离纯化技术，重在把握思路，切忌生搬硬套，死记硬背，应当重视培养“善于寻找差异和利用差异”的良好习惯。尽管天然产物中成分众多，然而只要细心研究，总能发现被分离成分之间的某些差异。在分离纯化工作中可以利用的差异是很多的，其中最常利用的有四类差异：溶解度（或分配系数）、酸碱性（或解离度）、吸附性、分子量1.同种植物含有多种结构类型的化学成分苦参2.总成分含量少而种类多长春花黄酮类生物碱贝母生物碱萜类甾醇类3.有效成分含量低总生物碱含量1/千分离生物碱单体68种长春碱3/万长春新碱3/百万美登碱2/千万中草药化学成分的构成特点OOHOOOOHOHOHOOOHHOOHOHOH黄酮蒽醌香豆素木脂素天然药物有效成分的提取一、溶剂提取法二、水蒸汽蒸馏法三、升华法四、超临界萃取法五、辅助提取法六、压榨法一、溶剂提取法是根据天然药物中各种成分在溶剂中的溶解性质，选用对有效成分溶解度大，而对不需要溶出成分溶解度小的溶剂，将有效成分从药材组织中溶解出来的办法。溶剂可分为：水、亲水性和亲脂性有机溶剂常用溶剂：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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。常见官能团极性比较：羧基＞酚羟基＞醇羟基＞氨基＞酰氨基＞醛、酮＞酯基＞醚基＞烯基＞烷基化合物的极性判断：由分子中官能团的种类、数目、及排列方式等综合因素决定。分子较小，极性基团多的物质：亲水性较强—易溶于亲水性溶剂分子较大，极性基团少的物质：亲脂性较强—易溶于亲脂性溶剂常用溶剂可分为以下三类：①水：水溶性的如氨基酸、糖类、无机盐等。②甲醇、乙醇、丙酮（与水任意比例混溶）：特点：介电常数较大，水溶性较大对植物细胞穿透能力较强对许多成分的溶解性能好，提取完全毒性低，价格便宜，回收方便。乙醇提取天然产物成分是目前最常用的方法。挥发油、油脂、叶绿素、树脂、内酯、某些生物碱及一些苷元。特点：沸点低，浓缩回收方便，易燃，有毒，价贵，设备要求较高，穿透药材组织的能力较差，有局限性。③亲脂性有机溶剂可溶解：（与水不能任意混溶）石油醚→油脂、蜡、叶绿素、挥发油、游离甾体及三萜类化合物氯仿或醋酸乙酯→游离生物碱、有机酸及黄酮、香豆素的苷元丙酮或乙醇、甲醇→苷类、生物碱盐、鞣质等水→氨基酸、糖类、无机盐等常用的溶剂提取法（一）冷提法1.浸渍法2.渗漉法（二）热提法1.煎煮法2.回流提取法3.连续回流提取法冷提法1.浸渍法：是用水或醇浸渍药材一定时间，然后合并提取液，并将其减压浓缩的方法。该法因为一般都是在低温(常温或60-80℃)下进行的，不用加热，所以适合于挥发性成分及受热易分解成分的提取。但提取的时间较长，效率低。用水浸提时还要注意提取液的防腐问题。2.渗漉法：是将药材装入渗漉筒中，先用水或醇浸渍数小时，然后从渗漉筒的下口使提取液流出，上口不断地加入新的溶剂，此方法因为药材与溶剂之间能够始终保持较大的浓度差，因此提取效率较高。该法同样适用于挥发性及受热易破坏分解的成分的提取。但是有溶剂耗费量较大的缺点。热提法1.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。是将药材用水加热煮沸提取，在提取过程当中大部分成分可被不同程度的提取出来。水－是一种强极性溶剂。无机盐、糖类、分子不太大的多糖、鞣质、氨基酸、蛋白质、有机酸盐、生物碱盐和极性苷类等都能被水溶出。以水作为提取溶剂的缺点是：提出的杂质多；对于挥发性成分及加热易被破坏的成分不宜使用。2.回流提取法：是用有机溶剂作为提取溶剂，在回流装置中对药材进行加热回流提取，该方法提取效率较高，但因为长时间加热，所以不适合受热易破坏分解的成分。3.连续回流提取法：是回流提取法的发展，具有消耗溶剂量更小，提取效率更高的优点。常用索氏提取器或连续回流装置。冷提法提出的杂质少且对热不稳定的成分较适宜，提取效率低；而热提法的效率高，但对热不稳定的成分不适宜，特别不适于挥发性成分和淀粉、粘液质多的药材的提取。亲水性有机溶剂－也就是一般所说的与水能混溶的有机溶剂，如乙醇、甲醇、丙酮等，其中以乙醇最为常用，具有经济、安全、无毒；对细胞的穿透能力强；大多数天然成分都可溶解等优点，常称为万能溶剂。二、水蒸汽蒸馏法适用于具有挥发性、能随水蒸汽蒸馏而不被破坏、难溶或不溶于水的成分的提取，如挥发油、小分子的香豆素类、小分子的醌类成分。三、升华法固体物质受热不经过熔融，直接汽化，遇冷后又凝固为固体化合物，称为升华。中草药中有一些成分具有升华的性质，可以利用升华法直接自中草药中提取出来。如樟脑。四、超临界流体萃取利用超临界状态下的流体为萃取剂，从液体或固体中萃取药材中的有效成分并进行分离的方法。常用的超临界流体：CO2、丙烷、乙烷五、辅助提取法（即辅助溶剂进行提取）1.超声波辅助提取利用超声波增大物质分子的运动频率和速度，增强溶剂穿透力，提高目标成分的溶出速度和溶出次数，缩短提取时间。2.微波辅助提取微波穿透力更强，更加快速高效帮助有效成分的溶出和释放。3.酶法辅助提取药材的细胞壁是由纤维素构成的，有效成分长包裹在细胞壁内，酶法就是利用纤维素酶、果胶酶、蛋白酶等破坏植物细胞壁，以利有效成分的最大限度的溶出。六、压榨法有些药材的有效成分含量高，且存在于植物的液汁中时，可将新鲜的原料直接压榨，压出汁液，再进行提取。压榨法主要适于新鲜药材及种子中油料的提取。如：生姜中姜辣素的提取，甘蔗中提取蔗糖。天然药物有效成分的分离根据物质的溶解度差别进行分离根据物质在两相溶剂中的配比不同进行分离根据物质的吸附性能差别进行分离根据物质分子大小差别进行分离根据物质离解程度不同进行分离一、根据物质的溶解度差别进行分离1.结晶及重结晶法：利用混合物中各成分在溶剂中的溶解度随温度变化的不同使物质得以分离。结晶法：利用混合物中各成分在溶剂中因温度不同引起溶解度的改变，使部分成分析出结晶。重结晶：选择适当的溶剂让结晶再一次溶解和析出结晶的过程。2.溶剂沉淀法：利用溶液中加入另一种溶剂使极性改变，某些成分溶解度改变而析出沉淀。3.酸碱沉淀法：某些酸、碱或两性化合物可采用加入酸、碱调节溶液的pH值，分子的状态（游离型或解离型）变化，使其溶解度改变。4.沉淀试剂沉淀法：某些酸、碱性化合物还可以通过加入沉淀试剂生成水不溶性盐类沉淀析出。如：生物碱的酸性液+加入生物碱沉淀试剂生物碱难溶性复盐↓5.盐析法：水提液中，加入无机盐至饱和，有效成分沉淀析出，其它水溶性杂质溶于水。如：三七的水提液中加硫酸镁→三七皂甙乙↓三颗针中提取小檗碱→氯化钠或硫酸铵盐析。二、根据物质在两相溶剂中的分配比不同进行分离主要分离方法1.简单的液-液萃取法2.逆流分溶法（CCD）相当于多次萃取。利用此原理制成了连续、自动的逆流分溶仪。该仪器可使两种性质相似、即使分溶常数很接近的化合物，经过一定次数振摇、转移的操作，亦可达到分离的目的。3.纸色谱法（PC）用纸为载体，在纸上均匀地吸附着液体固定相（如水、甲酰胺或其他），用与固定液不互溶的溶剂作流动相。将试样滴在纸一端在展开罐中展开，由于各组分在纸上移动的距离不同，最终形成互相分离的斑点，实现定性、定量分析的色谱法。4.液-液分配柱色谱法（LLC）固定相和流动相均为液体，液态固定相又称固定液，被涂渍在惰性材料载体上构成固定相。被分离的各个组分在互不相容的固定相和流动相中溶解度不同，所以分配系数不相同，在试样组分随流动相移动通过色谱柱的过程中，他们在柱中经过多次的分配平衡后，产生了差速迁移，从何彼此分离。载体（又称担体）仅起负载一定量固定液的作用，它必须是惰性材料；不溶于固定液和流动相，也不与他们起任何化学反应，有较大的表面积，机械强度好。常用的载体如吸水硅胶、纤维素、多孔硅藻土和微孔聚乙烯小球等。三、根据物质的吸附性差别进行分离化合物极性差异大，吸附性差异大，分离效果愈好。常用的吸附剂有：硅胶、氧化铝、活性炭、聚酰胺、大孔吸附树脂等。1.活性炭：是非极性吸附剂，对非极性物质具有较强的亲和力。吸附规律：①芳香族化合物吸附力＞脂肪族化合物②分子量大的化合物吸附力＞分子量小③水中对溶质的吸附力＞有机溶剂中对溶质的吸附力2.硅胶、氧化铝：为极性吸附剂。吸附特点是：①对极性物质的亲和力强于弱极性物质。②被硅胶、氧化铝吸附，当加入极性较强的溶剂时，又可被后者置换洗脱下来。3.聚酰胺：属于氢键吸附，不但适用极性物质也适用于非极性物质的分离。吸附规律：被分离物质与聚酰胺形成氢键的数目越多，吸附力越强；分离物质形成分子内氢键的吸附力减弱。特别适合酚类、醌类、黄酮类、鞣质的分离。4.大孔吸附树脂：大孔吸附树脂是一种具有大孔结构的高分子吸附剂。分为非极性与中等极性两类。吸附性与分子筛原理相结合的分离材料。四、根据物质分子大小差别进行分离常用方法：超滤法、超速离心法、透析法、凝胶滤过法等。主要用于水溶性大分子化合物的分离和精制，而凝胶滤过法还可用于分离分子量1000以下的化合物。1.透析法：小分子物质（无机盐、氨基酸等）在溶液中可通过半透膜，而大分子物质如多糖、蛋白不能通过半透膜的性质达到分离的方法。2.超滤法：一种加压膜分离技术，即在一定的压力下，使小分子溶质和溶剂穿过一定孔径的特制的薄膜，而使大分子溶质不能透过，留在膜的一边，从而使大分子物质得到了部分的纯化。3.超速离心法：利用溶质在超速离心作用下具有不同的沉降性或浮游性而分离。4.凝胶过滤法：(也称分子筛过滤法、凝胶渗透色谱法)利用凝胶的三维网状结构的分子筛滤过作用使分子大小不同的物质得以分离。凝胶是由胶体粒子构成的立体网状结构。网眼里吸满水后凝胶膨胀呈柔软而富于弹性的半固体状态。人工合成的凝胶网眼较均匀地分布在凝胶颗粒上有如筛眼，小于筛眼的物质分子均可通过，大于筛眼的物质分子则不能，故称为“分子筛”。凝胶的种类与性质用于凝胶层析的凝胶均为人工合成的产品，主要有交联葡聚糖（商品名为Sephadex）、琼脂糖（商品名为Sepharose）、聚丙烯酰胺凝胶（商品名为Bio–gel）及具有一定网眼的细玻璃珠等和这些凝胶的衍生物。①葡聚糖凝胶（Sephadex）②羟丙基葡聚糖凝胶（SephadexLH-20）③丙烯酰胺凝胶（Bio-GelP）④琼脂糖凝胶（SepharoseBio-GelA）⑤羧甲基交联葡聚糖凝胶（SP-Sephadex）⑥苯胺乙基交联葡聚糖凝胶（QAe-Sephadex）五、根据物质解离程度不同进行分离主要包括：离子交换和电泳离子交换树脂法：原理