天然产物化学-提取分离

目的物为已知成分或已知化学结构类型，如从甘草中提取甘草酸、麻黄中提取麻黄碱，或从植物中提取某类成分如总生物碱或总酸性成分时，工作比较简单。一般宜先查阅有关资料，搜集比较该种或该类成分的各种提取方案，尤其是工业生产方法，在根据具体条件加以选用。从中草药或天然药物中寻找未知有效成分或有效部位时，情况就比较复杂。只能根据预先确定的目标，在适当的活性测试体系指导下，进行提取、分离并以相应的动物模型筛选、临床验证、反复实践，才能达到目的。1.预试验初步了解所含成分，然后有针对性地提取和分离。利用显色反应、沉淀反应等，结合薄层色谱、纸色谱等试验手段对所含的化合物类型进行判断。后面在讲各类天然产物时学习。2.系统分离利用溶剂极性大小对植物成分分别提取，通常按极性由小到大的顺序依次提取。3.提取天然产物的常用方法1）溶剂法：系选择适当溶剂将中草药中的化学成分从药材中提取出来。浸渍法、渗漉法、煎煮法、回流提取法等几种方法的简单介绍（略）：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。一些常见溶剂的极性强弱顺序如下（弱到强）：石油醚苯氯仿乙醚乙酸乙酯丙酮乙醇甲醇水甙类的分子中结合有糖分子，羟基数目多，能表现强亲水性，而甙元则属于亲脂性化合物，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；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。糖苷、氨基酸等成分极性较大，易溶于水及含水醇中；只要中草药成分的亲水性和亲脂性与溶剂的此项性质相当，就会在其中有较大的溶解度，即所谓“相似相溶”的规律。这是选择适当溶剂自中草药中提取所需要成分的依据之一。溶剂法提取的几种情况：几种不同极性的溶剂提取；单一溶剂提取；溶解度差异的多溶剂处理；液-液分配萃取；反应溶剂萃取。2）水蒸汽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，与水不发生反应的成分的提取。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。3）分馏法所含成分较少时，利用各成分的沸点不同在常压或减压下分馏。4）吸附法吸附杂质和吸附所需物质两种情况。常用吸附剂:氧化铝、氧化镁、活性炭等。5）沉淀法植物成分+沉淀剂沉淀沉淀处理常用沉淀剂：P176）盐析法植物成分的水提取液加易溶无机盐饱和，植物一些化学成分的溶解度降低而沉淀析出。7）透析法：半透膜8）升华法例：羊角拗苷的提取：吸附法、沉淀法和盐析法的综合应用。4.天然产物的分离与精制㈠根据物质溶解度差别进行分离㈡根据物质在两相溶剂中的分配比不同进行分离㈢根据物质的吸附性差别进行分离㈣根据物质分子大小差异进行分离㈠根据物质溶解度差别进行分离1、利用温度不同引起溶解度的改变2、改变混合溶剂的极性3、调节溶液的pH值，改变分子的存在状态4、沉淀法5、盐析法1、利用温度不同引起溶解度的改变鉴定中草药化学成分，研究其化学结构，必须首先将中草药成分制备成单体纯品。中草药化学成分在常温下多半是固体的物质，常具有结晶性的通性，可以根据溶解度的不同用结晶法来达到分离精制的目的。中草药化学成分，一旦获得结晶，就能有效地进一步精制成为单体纯品。纯化合物的结晶有一定的熔点和结晶学的特征，有利于鉴定。因此，求得结晶并制备成单体纯品，就成为鉴定中草药成分、研究其分子结构重要的一步。结晶法是选用合适的溶剂，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部分溶剂后再低温放置，使有效成分大部分析出结晶，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①用溶剂溶出杂质，或只溶出所需要的成分。②用少量活性炭等进行脱色处理，以除去有色杂质。③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）。④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，而在某些溶剂中则易于形成结晶。例如葛根素、逆没食子酸（ellagicacid）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，加入少量溶剂，往往立即可以溶解，稍稍放置即能析出结晶。例如长春花总弱碱部分抽松后加入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。β一细辛醚重结晶时，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。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分离，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115～125℃，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。2、改变混合溶剂的极性在溶液中加入另一种溶剂以改变混合溶剂的极性，使一部分物质沉淀析出，从而实现分离。在药材浓缩水提取液中加入数倍量高浓度乙醇，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加入数倍量水稀释，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量乙醚（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则留在母液中。3、加酸碱调节溶液的pH值对酸性、碱性或两性有机化合物来说，常可通过加入酸、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分离。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，从而与其它杂质分离（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行萃取分离。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，借此可进行分离。4、沉淀法在中草药提取液中加入某些试剂使产生沉淀，以获得有效成分或除去杂质的方法。⑴铅盐沉淀法⑵试剂沉淀法1.铅盐沉淀法铅盐沉淀法为分离某些中草药成分的经典方法之一。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分离。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、部分黄酮等。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，加入某些生物碱沉淀试剂（见生物碱性质），则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，常加入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。5、盐析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。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加入一定量的食盐，再用有机溶剂萃取。