中药提取分离和纯化

第二章中药化学成分的提取分离与鉴定主要内容第一节中药化学成分的提取方法第二节中药化学成分的分离方法第三节中药化学成分结构研究简介第一节中药化学成分的提取方法提取前的准备工作：基源、产地、药用部位、采集时间与方法的考察及文献调研；提取前的预处理：粉碎、脱脂、酶的灭活；提取方法：溶剂提取法、水蒸汽蒸馏法及升华一、溶剂提取法（一）基本原理（二）溶剂的选择（三）溶剂提取的方法（一）溶剂提取法的原理渗透扩散（二）溶剂的选择溶剂提取法的关键是选择合适的溶剂，一种好的溶剂应对所提取的成分有较大的溶解度，而对共存杂质的溶解度很小。良好溶剂的选择应遵循“相似相溶”原理。一般说来，只要溶剂的极性与化学成分的极性相似，化学成分就易被溶解。溶剂的极性与介电常数ε有关，溶剂的ε值越大，极性越大。一些常用溶剂一些常见溶剂的亲水性或亲脂性的强弱顺序溶剂分类——按照极性大小和溶解性能1、水2、亲水性有机溶剂3、亲脂性有机溶剂1、水强极性溶剂，对药材细胞穿透力大，中药中亲水性成分，如无机盐、有机酸盐、生物碱盐、糖类、苷类、鞣质、氨基酸、蛋白质等都能被水提出。水作为提取溶剂有安全、经济、廉价易得等优点，缺点是水提取液（有其是含糖或蛋白质）易霉变，难以保存，而且不易浓缩和过滤。(2)亲水性有机溶剂包括甲醇、乙醇和丙酮；这类有机溶剂具有较大的极性，与水可任意混溶；乙醇对中药材的细胞不仅有较强的穿透力，而且对许多成分的溶解性能好，价廉，回收方便，因此是提取中药成分最常用的溶剂。(3)亲脂性有机溶剂包括石油醚、苯、乙醚、氯仿、乙酸乙酯等。这是一类与水不能任意混溶的有机溶剂，对非极性成分溶解的选择性较强。天然药物中的挥发油、油脂、叶绿素、树脂、游离生物碱及一些苷元均可被这类溶剂提出。这类溶剂沸点低、浓缩回收方便，但易燃、有毒、价高，对设备要求高，穿透药材组织的能力较差，故应用这类提取溶剂有一定的局限性。2.提取方法(１)浸渍法(２)渗漉法(３)煎煮法(４)回流提取法(５)连续回流提取法(６)超声提取法（１）浸渍法又称冷浸法，适用于遇热易破坏成分以及含大量淀粉、树胶、果胶、黏液质等多糖成分的药材，多用水、乙醇作溶剂。但本法提取时间长，效率不高，特别是在用水作溶剂浸渍时，提取液易发霉变质，必要时可加适量防腐剂。(2)渗漉法该法适用于以水、稀醇为溶剂。用低沸点易挥发的溶剂提取，不宜用此法。因在室温下进行，故特别适用于遇热易破坏成分的提取。本法在渗滤过程中，不断加人新溶剂，与渗滤液一直保持相当的浓度差，故提取效率比浸渍法高。但存在溶剂用量大、费时较长的缺点。(3)煎煮法本法属热浸渍法，提取效率比冷浸法高。但含挥发性成分及遇热不稳定成分的提取不宜用此法。含多糖类成分药材煎煮后，药液黏稠，过滤较困难。此法仅适用于水作溶剂的提取（４）回流提取法本法适用于有机溶剂的提取，提取效率与煎煮法相同。对热不稳成分的提取不宜用此法(5)连续回流提取法—索氏提取法应用挥发性有机溶剂提取天然药物中的有效成分较多采用该法。本法仅需少量溶剂就能使有效成分提取完全，提取效率高。但提取液受热时间长，一般需4～10小时。(6)超声提取法利用超声波强烈振动能传递巨大能量给浸提药材和溶剂，从而破坏植物药材的细胞，加强胞内物质的释放、扩散和溶解，加速有效成分的浸出。该方法具有提取时间短、提取效率高、无须加热等优点，但此法对容器壁的厚薄及放置要求较高。目前尚为实验室小规模使用。3、影响溶剂提取效率的因素（1）药材粉碎度；（2）湿度；（3）浓度差；（4）时间；（5）溶剂；其中选择适当的溶剂是提取的关键，溶剂的选择主要从溶解度方面考虑，同时要注意到溶剂易回收、安全低毒、价廉等因素。增溶与助溶由于在中药的提取液中，存在着复杂的混合物，各成分的相互影响，有时会产生增溶现象，增大了欲提取成分的溶解度。但有时又可能相互生成难溶性化合物，改变了欲提取成分的溶解性能而提取不出。增溶助溶现象举例（1）已知含生物碱的中药与甘草配伍，生物碱与甘草酸产生沉淀，生物碱可能提取不出来。（2）黄连等中的小檗碱与黄芩苷产生沉淀，生物碱与银花中的绿原酸发生沉淀，大黄鞣质与栀子、茵陈之间也有沉淀产生。（3）有的成分因其他成分的存在，溶解度有较大的改变，如油脂类杂质的存在可以使不溶于石油醚的香豆素溶解，含麻黄的方剂中如有葛根则麻黄碱的含量增加等等。增溶助溶现象的原因（1）中药中含有某些能表面活性物质，如皂苷、树胶、蛋白质等。（2）中药汤剂属于胶体溶液，由许多难溶物质的分子组成的微粒混悬于介质中成为溶胶或粗分散体系，也是使物质在溶液中含量增加的一个重要因素。(二)水蒸气蒸馏法水蒸气蒸馏法适用于能随水蒸气馏出而不被破坏的天然药物成分的提取。中草药中的挥发油、某些小分子生物碱、小分子酚性物质等都可采用本法提取。(三)升华法有些固体物质在低于其熔点的温度下加热，不经过中间液体阶段，直接转化为蒸气，蒸气遇冷又凝结为原来的固体，这种现象称为升华。天然药物中具有升华性的成分如咖啡碱、樟脑等，其提取可用升华法。二、有效成分的分离和精制用各种方法得到的提取物是包含诸多成分的混合物，要想得到所需成分或单体化合物，须经反复分离精制。提取液一般体积较大，所含成分浓度较低，因此须对提取液通过蒸发或蒸馏进行浓缩，进行进一步的分离和精致。(一)系统溶剂分离法(二)两相溶剂萃取法(三)沉淀法(四)吸附法(五)盐析法(六)透析法(七)分馏法(八)超临界流体萃取技术（八）结晶（九）色谱法分离和精制的方法(一)系统溶剂分离法此法一般是选用3-7种不同极性的溶剂，由低极性至高极性分步对总提取物进行提取分离。使总提取物中各组分，依其在不同极性溶剂中溶解度的差异而得以分离。本法操作较为复杂，对微量成分、结构性质相似成分的分离精制有很大局限性，但仍是目前研究成分不明的天然药物的最常用方法。中药成分及其适用的提取溶剂中药成分极性中药成分类型适用的提取溶剂强亲脂性（极性小）挥发油、脂肪油、蜡、脂溶性色素、甾醇类、某些苷元石油醚、己烷亲脂性苷元、生物碱、树脂、醛、酮、醇、醌、有机酸、某些苷类乙醚、氯仿中等极性小某些苷类（如强心苷等）氯仿：乙醇（2：1）中某些苷类（如黄酮苷等）乙酸乙酯大某些苷类（如皂苷、蒽醌苷等）正丁醇亲水性极性很大的苷、糖类、氨基酸、某些生物碱盐丙酮、乙醇、甲醇强亲水性蛋白质、黏液质、果胶、糖类、无机盐类水（二）两相溶剂萃取法1．简单萃取法两相溶剂萃取法是分离天然药物化学成分的常用方法。少量样品的萃取用分液漏斗操作；萃取的基本原理是利用混合物中各种成分在两相互不相溶的溶剂中分配系数的差异而达到分离的目的。分配系数(Ｋ)可以下式表示：Ｋ＝Ｃu/ＣL乳化现象液--液萃取中常遇到乳化现象。产生的原因有：溶剂的组合、成分的种类等。操作中出现乳化现象，可采用下列破乳方法：①久置；②用一金属丝在乳化层中搅动使之破坏；⑦将乳化层抽滤；④将乳化层热敷或冷冻；⑤分出乳化层，再用新溶剂萃取；⑥加少量氯化钠，解决两相比重相差较小及两相溶剂部分互溶的问题；⑦滴加数滴醇类如乙醇或磺化蓖麻油等破乳类物质。2．逆流连续萃取法(三)沉淀法沉淀法是在天然药物提取液中，加入某些试剂使产生沉淀，通过过滤将成分分离的方法。依据加入沉淀剂的不同，沉淀法可分为以下几种：1．酸碱沉淀法２.铅盐３.试剂沉淀法1．酸碱沉淀法在天然药物提取液中加入酸或碱试剂后产生沉淀从而达到分离的方法称为酸碱沉淀法。该方法是依据酸(碱)成分与碱(酸)试剂反应成盐而溶于水，再加酸(碱)试剂反应重新生成游离酸(碱)从溶液中析出。一些具有内酯结构的化合物遇热碱开环生成羧酸盐而溶于水，加酸后，又重新形成内酯环从溶液中析出。本分离法适用于酸或碱性成分，以及内酯类成分的分离。2．铅盐沉淀法在含天然药物成分的水或稀醇溶液中加人中性醋酸铅或碱式醋酸铅试剂后，某些成分生成铅盐沉淀，过滤使之分离的方法称为铅盐沉淀法。中性醋酸铅可与酸性或酚性物质结合成不溶性铅盐。如有机酸、蛋白质、氨基酸、黏液质、鞣质、树脂、酸性皂苷、部分黄酮等；碱性醋酸铅除与上述物质产生铅盐沉淀外，还可沉淀中性皂苷、异黄酮、糖类及一些生物碱等成分。得到的铅盐沉淀悬浮于水或含水乙醇中，通入H２Ｓ气体进行复分解反应，即可得到纯化的有效成分。本法也可用来沉淀杂质。3．试剂沉淀法（1）在天然药物的提取液中，加入某些试剂，使之与有效成分结合生成水不溶物，滤集沉淀，经复原处理后，即可得到有效成分。如加入雷氏铵盐可沉淀分离水溶性季铵碱等。此外，还可以用明胶、蛋白质溶液沉淀鞣质；用胆甾醇沉淀甾体皂苷。（2）经浓缩的提取液加入另一种难溶性溶剂，改变了原溶剂的极性，使其中某种或某些成分析出，以达到纯化的日的。常用的方法有水-醇法、醇-水法、醇-丙酮法、醇-乙醚法等。（四）盐析法在天然药物的水提液中，加入无机盐，使其达到一定浓度或饱和，促使有效成分在水中溶解度降低而沉淀析出,与其他水溶性较大的杂质分离。常作盐析的无机盐有氯化钠、硫酸钠、硫酸镁、硫酸铵等。如三七的水提液中加硫酸镁至饱和状态，三七皂苷乙即可沉淀析出。有些成分如原白头翁素、麻黄碱、苦参碱等水溶性较大，在萃取分离时，也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。（五）透析法透析法是利用小分子物质在溶液中可通过半透膜，而大分子物质不能通过半透膜的性质而达到分离的方法。例如分离纯化皂苷、蛋白质、多肽、多糖等大分子成分时，可用透析法除去无机盐、单糖、双糖等小分子杂质。透析成功与否和透析膜的规格关系很大。须根据欲分离成分的分子量大小来选择。透析膜有动物膜、火棉胶膜、羊皮纸膜(硫酸纸膜)、蛋白胶膜及玻璃纸膜等。透析法的分离速度较慢，为了加快透析速，可用电透析法，电透析可使带电离子的透析速度增加10倍以上。（六）分馏法分馏法是利用各成分沸点的差异进行提取分离的方法，用于分离液体混合物。在天然药物有效成分研究中，挥发油及一些液体生物碱的分离常用此法。(七)超临界流体萃取技术超临界流体萃取是一种利用超临界流体对天然药物中有效成分进行萃取分离的新技术。有些物质在临界温度和压力下，可形成一种既非液体又非气体的特殊相态称为超临界流体。该流体既具有与气体相似的粘度，又具有与液体相似的密度，其扩散力和渗透力均大大强于液体，因而对许多天然药物成分有很强的溶解能力，且介电常（极性）数随压力增大而增加。可根据成分的极性大小，改变压力进行选择性提取及析出。临界流体萃取的优点用二氧化碳作为超临界流体物质具有无毒无味，不易燃易爆，无残留，安全、价廉，对大多数物质不反应，可循环使用的优点,故最常用于天然药物的提取。（八）结晶和重结晶结晶法是分离和精制固体成分的重要方法之一，是利用混合物中各成分在溶剂中溶解度不同达到分离的方法。对天然药物成分纯化精制的过程常常就是反复结晶与重结晶的过程。通常情况下，结晶的形成标志着化合物的纯度达到了相当程度，故获得结晶并制备成单体纯品，就成为鉴定天然药物成分、研究其分子结构的重要一步。1、结晶的条件结晶的关键是选择最佳的结晶条件，包括样品纯度、溶剂类型、溶液浓度、结晶温度与速度等。（1）一般情况下，样品纯度越高，越容易结晶；样品中存在杂质较多，会阻碍或延缓结晶的形成。（2）溶液的浓度高有利于结晶的形成，但若浓度过高，反而不易结晶；浓度较低的溶液可放置使溶剂自然挥发至适宜浓度而析出结晶。（3）最合适的结晶温度为5～l０℃。长时间放置使结晶缓慢析出，所得结晶往往大而纯。2、结晶溶剂的选择理想的结晶溶剂必须具备以下条件：①不与结晶物质发生化学反应；②对结晶物质的溶解度热时大、冷时小，而对杂质的溶解度很大或者很小；③沸点适中，容易挥发；④能给出较好结晶；⑤无毒或毒性很小，便于操作。3、结晶纯度的判断一种纯的化合物通常都具有一定的晶形和均匀的色泽，以及一定的熔点和较小的熔距。故可根据结晶的色泽是否均匀、晶形是否一致、熔点是否一定及熔距是