第一章-分离方法

1第三节提取分离方法天然药物化学成分复杂，在研究和应用其所含的有效成分时，必须将它们从药材中提取、分离出来，这是研究天然药物化学成分的重要步骤。2一般来说，中药的提取是指从原药材中将化学成分提出的过程。所得的提取物中，通常仍包含多种性质相似的化合物。分离是指把提取物中所含的各种成分一一分开，最后把得到的单体加以精制的过程。3在进行提取前，应对所用材料的基源、产地、药用部位、采集时间与方法等进行考察，并系统查阅文献，以充分了解前人的经验。中药材料在提取前应进行适当的预处理，如粉碎、酸化等。4目标物为已知成分或已知化学结构类型——工业化生产方法目标物为未知有效成分或有效部位系统溶剂分离法活性跟踪分离法5按提取原理分类：（一）溶剂提取法（二）水蒸气蒸馏法（三）升华法溶剂法最为常用。一、中草药有效成分的提取61．溶剂提取法的原理：相似相溶理想溶剂：有效成分溶解性大，无效成分溶解性小，与植物成分不起化学反应；安全、成本低；（一）溶剂提取法7溶剂分类①水②亲水性有机溶剂：如甲醇、乙醇、丙酮③亲脂性有机溶剂：石油醚、饱和烷烃、氯仿、苯、乙酸乙酯注意：共存物的影响糖苷，氨基酸萜类、甾体类、芳香类8溶剂极性大小水、甲醇、乙醇、丙酮、正丁醇、乙酸乙酯、乙醚、氯仿、苯、石油醚、环己烷极性：大——小亲脂性：小——大亲水性：大——小92、溶剂法分类（1）浸渍法：药材+溶剂浸泡提取物（2）渗漉法：药材粉碎后，加入渗漉桶中（3）煎煮法（4）回流提取法（5）连续回流提取法冷提热提（6）超临界流体萃取技术（7）超声波提取技术（8）微波提取法10（1）浸渍法：室温、稀乙醇适用：遇热不稳定，含大量淀粉、树胶、果胶、粘液质的中药缺点：时间长，效率不高；出膏率低；溶剂用量大；用水为溶剂时，提取液易于发霉11(2)渗漉法：室温、稀乙醇不断向粉碎的中药材添加新鲜的浸出溶剂缺点:消耗溶剂量大、费时长、操作比较麻烦12（3）煎煮法：水简便缺点：含挥发性成分或有效成分遇热易分解的中药材不适用13（4）回流提取法：有机溶剂用易挥发的有机溶剂加热回流提取缺点：热不稳定的不能用，溶剂消耗量大，操作麻烦避免有机溶剂的挥发，一般提取三次14（5）连续回流提取法常用索氏提取器完成，弥补了回流提取法中溶剂消耗量大，操作太烦琐的不足时间长，不适应受热分解的成分15药材16（6）超临界流体萃取技术物质处于其临界温度（Tc）和临界压力（Pc）以上状态时，成为单一相态，将此单一相态称为超临界流体（SF）。超临界流体特点:兼有气、液两重性，即密度接近于液体，而粘度和扩散系数又与气体相似，因而它不仅具有与液体溶剂相当的萃取能力，而且具有优良的传质效果。17在超临界状态下，将超临界流体与待分离的物质接触，通过控制不同的温度、压力以及不同种类及含量的夹带剂，使超临界流体有选择性地把极性大小、沸点高低和分子量大小的成分依次萃取出来。称为超临界流体萃取技术。原理：18临界温度低(Tc=31.3℃)临界压力小(Pc=7.15MPa)无色、无味、无毒、不易燃、化学惰性、低膨胀性、价廉、易制得高纯气体等特点，现在应用最为广泛。可作为SCF的物质：二氧化碳、一氧化亚氮、六氟化硫、乙烷、甲醇、氨和水等二氧化碳：19◆超临界流体萃取技术的优点：1）操作范围广，便于调节；2）选择性好；3）萃取、分离一步完成；4）溶剂回收简便，且可循环使用；5）萃取效率高，速度快；6）低温操作，特别适合于热敏性组分；7）可以调节萃取物的粒度；8）无有机溶剂残留。20局限性1、对脂溶性成分溶解能力强，而对水溶性成分溶解能力弱2、设备造价高3、难清洗21（7）超声波提取技术采用超声波辅助提取溶剂进行提取的方法。超声波为弹性震动波。可造成植物细胞壁及整个生物体的瞬间破裂，使溶液能渗透到药材的细胞中。优点：不改变有效成分的结构；缩短提取时间、提高提取率。22(8)微波提取法原理：分子对微波具有选择性吸收，极性分子可吸收微波能，然后弛豫，以热能形式释放能量，使介质内部温度迅速上升，造成内部压力过大，导致成分流出溶解于溶剂中；微波所产生的电磁场可使部分成分向萃取溶剂界面扩散，加速其热运动，缩短提取时间，提高效率，降低了提取温度。23（二）水蒸气蒸馏法适用于具有挥发性的、能随水蒸气蒸馏而不被破坏、且难溶或不溶于水的成分的提取。沸点多在100°以上，并在100°左右有一定的蒸汽压原理：两种互不相溶的液体共存时，各组分的蒸气压和它们在纯粹状态时的蒸气压相等，而另一种液体的存在并不影响它的蒸气压，混和体系的总蒸气压等于两纯组分蒸气压之和。挥发油多用此法2425固体物质受热时不经过熔融直接转化为蒸气，蒸气遇冷后又凝结为固体的现象如樟木中樟脑的提取，茶叶中的咖啡因等（三）升华法26二、中草药有效成分的分离与精制（一）根据物质溶解度差异进行分离（二）根据化合物在两相溶剂间分配比不同进行分离（三）根据物质的吸附性差别进行分离（四）根据物质分子大小差别进行分离（五）根据物质离解程度不同进行分离27（一）根据物质溶解度差别1、结晶与重结晶：利用温度不同，溶解度改变分离。待纯化物A+杂质B、C加MeOH热溶热滤残渣（C）滤液（A+B）冷置析晶母液（B）结晶（A）合适溶剂：对有效成分与杂质在冷热情况下溶解度显著差异。28水/醇法：水提液+醇（数倍）：多糖、蛋白质除去。醇/水法：醇提液+水（数倍）：叶绿素、树脂除去。醇/醚法（醇/丙酮法）：纯化皂苷加另一种极性相差较大的溶剂——混合溶剂极性改变——部分物质沉淀析出2、改变混合溶剂极性29例子：水/醇法中药水提取液加数倍量浓醇静置过夜母液（目标成分）沉淀（水溶性杂质）（如蛋白质、多糖、果胶、粘液质）303、改变pH值酸、碱、两性成分调节PH——改变分子存在状态——改变溶解度A．酸/碱法（酸提取碱沉淀法）：生物碱的提取、纯化B．碱/酸法（碱提取酸沉淀法）：黄酮、蒽醌等酚性成分的提取、纯化C.调节PH至等电点，沉淀蛋白A．酸/碱法（酸提取碱沉淀法）——生物碱的提取、纯化H+BH+BOH-醇提物浸膏（B）药渣酸水提取液稀酸水提取（BH+）碱化沉淀（B）碱水液（水溶性杂质）（脂溶性杂质）药材（HA）药渣碱水提取液碱水提取（A-）酸化沉淀（HA）酸水液（水溶性杂质）（脂溶性杂质）B．碱/酸法（碱提取酸沉淀法）——黄酮、蒽醌等酚性成分的提取、纯化H+A-HAOH-334、金属盐络合法：酸、碱成分——加入某种沉淀试剂——水不溶性盐A．酸性成分Pb2+、Ba2+、Ca2+水悬浮，通H2S母液（）B.碱性化合物苦味酸/苦酮酸，磷钼酸/磷钨酸/镭氏盐强H+，Et2O萃取H2O层（）34（二）根据化合物在两相溶剂中的分配比不同进行分离液-液萃取法逆流分溶法（CCD）液滴逆流色谱法（DCCC）高速逆流色谱法（HSCCC）气液分配色谱法（GC或GLC）液-液分配色谱法（LC或LLC）351、液液萃取与分配系数K值K=CU/CL液液萃取的基本原理在一定温度和压力下为常数。上层下层362、分离难易与分离因子β≥100，简单萃取100β≥10，须萃取10-12次β≤2时，100以上萃取才能完成β≌1时，无法分离β=KA/KB（KAKB），表示分离难易373、分配比与PH对于酸、碱及两性化合物，pH改变可使存在状态改变,影响分配比。HA+H2OA-+H3O+Ka=[A-][H3O+]/[HA]pH=pKa+lg([A-]/[HA])38若使酸性物质完全离解，pH=pKa+lg([A-]/[HA])≌pKa+lg（100/1）故pH≌pKa+2使酸性物质完全游离，即A-均转变为HA,则pH≌pKa-239酚类pka一般为9.2-10.8pH7游离型,pH12解离型羧酸类pKa一般为5pH3游离型,pH7解离型40碱性化合物与此相反:pH12主要为游离型pH3主要为解离型故在不同pH的缓冲溶液与有机溶剂中进行分配，可以将酸性、碱性、中性及两性化合物分离开来。414、逆流分溶法（CCD法，Countercurrentdistribution）：分离因子较小时是一种多次连续的液-液萃取分离过程。42特点：多次转移，萃取效果好；条件温和，样品易回收；适合中等极性、不稳定成分的分离。不足：样品极性过大过小，K受浓度或温度影响过大，易乳化溶剂系统不宜。435、DCCC(液滴逆流色谱)和HSCCC(高速逆流色谱法)是在逆流分溶法基础上创建的色谱装置，可使流动相呈液滴形式在固定相间交换，分离效果好。多用于分离皂苷、生物碱、蛋白质、糖类等等。446、液-液分配柱色谱：将两相溶剂中的一相涂覆在硅胶等多孔载体上，作为固定相，填充于色谱柱中，用流动相洗柱。物质在两相溶剂中相对作逆流移动，在移动过程中不断进行动态分配而得以分离。45（1）正相色谱载体：硅胶（硅胶吸水＞17％，不作吸附剂，而作为载体）硅藻土、纤维素粉固定相：强极性溶剂，如水、缓冲液等流动相：氯仿、乙酸乙酯等弱极性有机溶剂分离：极性较大的成分洗脱规律：极性小成分先洗下极性大成分后洗下46（2）反相色谱固定相：可用石蜡油反相硅胶RP-18、RP-8、RP-2流动相：则用水或甲醇等强极性溶剂分离：脂溶性化合物洗脱规律：极性大成分先洗下极性小成分后洗下47（3）加压液相柱色谱快速色谱低压液相色谱中压液相色谱高压液相色谱48物理吸附：无选择性，吸附与解吸可逆，如硅胶、氧化铝吸附活性炭化学吸附：有选择性，吸附牢固半化学吸附：介于上述二者之间，如聚酰胺的氢键吸附（三）根据物质吸附力差别进行分离491、物理吸附基本规律基本规律：相似者易于吸附吸附三要素：吸附剂、溶质、溶剂。吸附剂A物质分子B物质分子溶剂分子固定相（吸附剂）流动相（溶剂）50极性吸附剂：硅胶、氧化铝①对极性物质的亲和力强于弱极性物质。②溶剂极性弱，吸附剂对溶质吸附力强，溶剂极性增强，吸附剂对溶质吸附力弱。③溶质被硅胶、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。5152非极性吸附剂：活性炭与硅胶、氧化铝相反对非极性物质具有较强的亲和能力溶剂极性降低，则活性炭对溶质的吸附能力也降低溶剂的洗脱能力随溶剂极性的降低而增强532、极性及其强弱判断极性强弱是支配物理吸附过程的主要因素表示分子中电荷不对称程度与偶极矩、极化度及介电常数有关54(1)官能团极性RCOOHAr-OHH2OR-OHR-NH2RCONH2RCHORCOOR’R-OR’R-XR-H55(2)化合物的极性由分子中所含官能团的种类、数目及排列方式等综合因素决定OOHOHOHOHH,OHCH３—(CH2)16—COOH+H3NCHCOO-R56对于骨架相同的化合物，根据所含取代基的极性判断分子的极性强弱。骨架相同，取代基数目和种类不同，如果数目相差不大，含有极性最大的化合物的极性最强。COOHOHOH极性57骨架不同，取代基数目相差较大时，要具体情况具体分析。CH3(CH2)16COOH极性CHOOHHHHOOHHOHHCH2OH58黄花夹竹桃果仁中的强心苷名称RR’R”黄夹苷ACHO(D-Glc)2H黄夹苷BCH3(D-Glc)2H黄夹次苷ACHOHH黄夹次苷BCH3HH黄夹次苷CCH2OHHH黄夹次苷DCOOHHH单乙酰黄夹次苷BCH3HCOCH31234567OOHOHROOOCH3ROCH3OR'59（3）溶剂的极性ε介电常数越大，极性越强乙烷〈苯〈乙醚〈氯仿〈乙酸乙酯〈乙醇〈甲醇〈水604、聚酰胺吸附色谱法半化学吸附氢键吸附极性物质与非极性物质均可适用适合酚类、醌类、黄酮类化合物61聚酰胺的性质及吸附原理性质：为高分子聚合物，不溶于水、甲醇、乙醇、乙醚、氯仿、酮等，对碱稳定；溶于浓盐酸、冰酸、甲酸。62（1）形成氢键的基团数目越多，则吸附能力越强。吸附能力：63（2）成键位置对吸附力也有影响。易形成分子内氢键者，其在聚酰胺上的吸附即相应减弱。64（3）分子中芳