天然药物化学_ppt

1、 第一节 绪论 第二节 生物合成 第三节 提取分离方法 第四节 结构研究法第一章 总 论第一节 绪绪 论论一、天然药物及其相关术语 1.1.天然药物的定义：天然药物的定义： 天然来源天然来源 2.2.天然药物的来源：天然药物的来源： 植物植物 动物动物 矿物矿物 微生物微生物 海洋天然药物海洋天然药物微生物药 所谓微生物次级代谢产物，是指在微生物生命活动过程中产生的极其微量的、对微生物本身的生命活动没有明显作用，而对其他生物体往往具有不同的生理活性作用的一类物质。人们主要利用不同来源的细菌、放线菌和霉菌这些微生物，通过不同的分离培养技术，让其产生多种多样的次级代谢产物，然后再通过各种筛选技术和

2、分析检测技术，寻找其中新的、具有各种生理活性的次级代谢产物一一微生物新药。 人们熟悉的抗生素就是具有抗感染、抗肿瘤作用的微生物次级代谢产物。1929年，英国细菌学家Fleming发现青霉素，随后由Florey和Chain将青霉素用于治疗并取得惊人的效果，这标志着抗生素时代的到来。3.3.天然药物相关术语天然药物相关术语 天然药物天然药物 natural medicine 中草药中草药 chinese herbal medicine 本草纲目本草纲目，1892种种 / 本草纲目拾遗本草纲目拾遗，1021种种 目前我国药用植物总数，目前我国药用植物总数，15000余种余种 中药中药 Traditi

3、onal Chinese Medicine 草药草药 herbal drug 民族药民族药 Ethnic Medicine 蒙药蒙药 Mongolia Medicine 藏药藏药 Tibetan Medicine 苗药苗药 Miao drug 生药生药 Crude drug4. 天然药物研究趋势 疾病谱、医疗模式、药物结构的改变 传染、感染性疾病 身心疾病、现代病 治疗 预防、保健、治疗、康复 化药 化药 天然药 国际市场对天然药物的需求日益增大 2010年全球植物药销售额，300亿美元 天然药物销售额年增长幅度，欧共体，30% 美国， 20% 日本， 15% 4. 天然药物研究现状 世界各地

4、加强天然药物研发的投入 1993-2000年，上市522种新药，44%天然来源 2001-2005，FDA，31种抗癌新药，61%天然来源 93种抗感染新药，63%天然来源 关于天然产物的学术交流日渐活跃 二、天然药物化学的定义、研究对象、研究内容二、天然药物化学的定义、研究对象、研究内容 1.1.定义及相关术语定义及相关术语 2.2.研究对象研究对象 3.3.研究内容研究内容1. 天然药物化学定义及相关术语： 天然药物化学 Chemistry of natural medicine Medicinal chemistry of natural products 运用现代科学理论与方法研究天然

5、药物中化学成分（以生理活性成分或有效成分为主） 中药化学 Chemistry of TCM 植物化学 Phytochemistry 天然产物化学 Chemistry of natural products2天然药物化学的研究对象 研究对象：化学成分 chemical constituents 特别是生理活性成分或有效成分 active compound 成分的复杂性： 不同药物所含成分类型不同 每种类型成分的数目相当多 同种药物所含成分结构、性质各异天然药物化学研究对象的几个概念天然药物化学研究对象的几个概念 有效成分：有效成分： 能用分子式表示，有一定物理常数，化学上常能用分子式表示，有一定

6、物理常数，化学上常为单体，临床上有效的成分。如：鸦片中吗啡：为单体，临床上有效的成分。如：鸦片中吗啡：镇痛作用；可待因：止咳作用镇痛作用；可待因：止咳作用 无效成分无效成分 有效部位有效部位 active fractionactive fraction 一种主要有效成分一种主要有效成分/ /一组结构相近的有效成分一组结构相近的有效成分 有毒成分有毒成分 toxic compoundtoxic compound 有效成分与无效成分的划分是相对的、发展的A. 不同类型成分，在不同天然药物中作用不同B. 原来视为无效成分，可能成为有效成分C. 过去视为有效成分，被修正、完善 麝香 抗炎成分 麝香酮多

7、肽 丹参 扩冠 丹参醌丹参酚酸D. 加工、代谢等过程，可转化非活性成分为活性成分 正确理解成分的划分正确理解成分的划分3. 天然药物化学的研究内容天然药物化学的研究内容 结构特点结构特点 理化性质理化性质 提取分离方法提取分离方法 结构鉴定方法结构鉴定方法 生物合成生物合成 结构修饰结构修饰 构效关系构效关系 生物转化生物转化 体内代谢过程等体内代谢过程等 例如：例如：1.化学改性：化学改性： 青蒿素青蒿素 还原青蒿素还原青蒿素 蒿甲醚蒿甲醚 （水、油溶性均差）（水、油溶性均差） 双氢青蒿素双氢青蒿素 （油溶性）（油溶性） 还原反应还原反应 甲基化反应甲基化反应 青蒿琥珀酸单酯青蒿琥珀酸单酯2

8、.生物合成：生物合成： （水溶性）（水溶性） 喜树碱喜树碱 （+）-10-羟基喜树碱羟基喜树碱 （单体成分）（单体成分） （衍生物）（衍生物） 三、天然药物化学发展历史沿革和现状 大体分为以下3个阶段：1. 原始和萌芽阶段（18世纪末） 2. 学科真正形成阶段（19世纪） 3. 学科迅速发展时期（20世纪） 1.1.原始和萌芽阶段（原始和萌芽阶段（1818世纪末）世纪末） 天然药物识别、使用经验天然药物识别、使用经验巫术、迷信色彩巫术、迷信色彩 文明的进步文明的进步对疾病、天然药物的认识趋于客观对疾病、天然药物的认识趋于客观 15751575， 明，李，明，李， 医学入门医学入门，没食子酸（五

9、倍子酸），没食子酸（五倍子酸） 抗菌抗菌, , 抗病毒抗病毒, , 抗肿瘤抗肿瘤 1711, 1711, 清，洪遵，清，洪遵，集验方集验方，樟脑，樟脑 1769-17861769-1786，舍勒，酒石酸（，舍勒，酒石酸（食品中添加的抗氧化剂可使食物 具有酸味 ） 苯甲酸、乳酸、苹果酸、没食子酸苯甲酸、乳酸、苹果酸、没食子酸2.2.学科真正形成阶段（学科真正形成阶段（1919世纪）世纪） 特点一：以化学成分的发现和分离为主特点一：以化学成分的发现和分离为主 18051805， 阿片阿片吗啡（吗啡（morphinemorphine） 18201820， 金鸡纳树皮金鸡纳树皮奎宁奎宁 (quinin

10、e)(quinine) 1828, 1828, 烟草烟草烟碱（烟碱（nicotinenicotine） 18851885， 麻黄麻黄麻黄碱（麻黄碱（ephedrineephedrine） 吐根碱、士的宁、小檗碱，阿托品、可卡因等吐根碱、士的宁、小檗碱，阿托品、可卡因等尼古丁尼古丁 烟碱又名尼古丁，是一种无色至淡黄色透明油状液体，是烟草中含氮生物碱的主要 成分，在烟叶中的含量为13%。它能迅速溶于水及酒精中，通过口、鼻、支气管黏膜，很容易被人体吸收。粘在皮肤表面的尼古丁，可“渗”入人体内。 功用作用： 对心血管系统表现为心率加快、血压升高，也可表现为心率减慢、血压下降。尚可作用于呼吸、呕吐等中枢

11、。 2.2.学科真正形成阶段（学科真正形成阶段（1919世纪）世纪） 特点二：结构鉴定以化学方法为主特点二：结构鉴定以化学方法为主 氧化、还原等降解反应氧化、还原等降解反应推导结构推导结构 碎片合成、全合成碎片合成、全合成证明结构证明结构2.2.学科真正形成阶段（学科真正形成阶段（1919世纪）世纪） 特点三：生源合成途径、本质的揭示特点三：生源合成途径、本质的揭示 生源前体的识别：萜类生源前体的识别：萜类MVAMVA 生物碱生物碱氨基酸途径氨基酸途径 3 3学科迅速发展时期（学科迅速发展时期（2020世纪世纪） 特点一：色谱技术用于天然化合物的分离和纯化特点一：色谱技术用于天然化合物的分离和

12、纯化 19061906，俄，俄，TsweetTsweet，碳酸钙为吸附剂，石油醚为洗脱剂，碳酸钙为吸附剂，石油醚为洗脱剂， 19311931，德，德，Kuhn and LedererKuhn and Lederer，氧化铝、碳酸钙为吸附剂，氧化铝、碳酸钙为吸附剂， 19401940，提出了液液色谱法，如逆流分配，提出了液液色谱法，如逆流分配 19521952，James and MartinJames and Martin，提出气液色谱理论，提出气液色谱理论 2020世纪世纪6060年代，高效液相色谱出现年代，高效液相色谱出现 特点二特点二: :波谱技术用于天然化合物的结构鉴定波谱技术用于天然

13、化合物的结构鉴定 IRIR： 19441944，Pekin-ElmerPekin-Elmer公司，第一台红外光谱仪公司，第一台红外光谱仪 MSMS： 2020世纪，质谱仪世纪，质谱仪 EIEI、CICI，FDFD，FABFAB，ESIESI，MALDIMALDI ESI-TOF ESI-TOF，MALDI-TOFMALDI-TOF NMR NMR：19531953，30MHZ30MHZ的连续波核磁共振仪的连续波核磁共振仪 7070年代，脉冲傅立叶变换核磁共振仪年代，脉冲傅立叶变换核磁共振仪 1D NMR2D NMR1D NMR2D NMR 3060100300MHz 3060100300MHz

14、 400500600800900MHz 400500600800900MHz UV UV，X-rayX-ray，ORDORD，CDCD等等3 3学科迅速发展时期（学科迅速发展时期（2020世纪世纪） 特点三：研究深度、广度、速度发生了革命性的变化特点三：研究深度、广度、速度发生了革命性的变化 深度、广度：机体内源活性物质 微量、水溶性、不稳定、大分子 速度：吗啡1804-1925 利血平1952-1956 生物碱：1952前100年，95个 1952-1962，1107个 1962-1972，3443个 3 3学科迅速发展时期（学科迅速发展时期（2020世纪世纪） 特点四特点四: :生物活性测

15、试普遍开展生物活性测试普遍开展 单纯的化合物分离单纯的化合物分离活性跟踪分离活性跟踪分离 小规模测试小规模测试高通量筛选高通量筛选( HTS)( HTS) high throungput screening high throungput screening3 3学科迅速发展时期（学科迅速发展时期（2020世纪世纪） 四、研究天然药物化学的意义和作用四、研究天然药物化学的意义和作用 1. 1. 阐明天然药物的药效物质基础阐明天然药物的药效物质基础2.2. 建立和完善天然药物的质量评价标准建立和完善天然药物的质量评价标准3.3. 改进天然药物制剂剂型改进天然药物制剂剂型二次开发二次开发4.4.

16、创新药物研发创新药物研发原创性研发原创性研发5 5. . 扩大药源扩大药源1.1.阐明天然药物的药效物质基础阐明天然药物的药效物质基础 探索探索天然药物天然药物防治疾病机理防治疾病机理 麻黄麻黄 功效：发汗散寒、宣肺平喘、利水消肿功效：发汗散寒、宣肺平喘、利水消肿 物质基础：麻黄碱物质基础：麻黄碱肾上腺素样作用肾上腺素样作用 收缩血管、兴奋中枢收缩血管、兴奋中枢发汗发汗 去甲麻黄碱去甲麻黄碱松弛支气管平滑肌松弛支气管平滑肌平喘平喘 伪麻黄碱伪麻黄碱升压、利尿升压、利尿消肿消肿1.1.阐明天然药物的药效物质基础阐明天然药物的药效物质基础 阐明阐明天然药物天然药物复方配伍的科学内涵复方配伍的科学内

17、涵单味药的有效成分研究单味药的有效成分研究复方有效成分复方有效成分 各单味药有效成分的简单加和各单味药有效成分的简单加和协同、拮抗作用协同、拮抗作用物理、化学作用物理、化学作用l改变溶出度改变溶出度 柴胡柴胡人参人参 人参皂苷增加柴胡皂苷的溶出人参皂苷增加柴胡皂苷的溶出 甘草甘草 甘遂甘遂 甘草皂苷增加甘遂甾萜类的溶出甘草皂苷增加甘遂甾萜类的溶出l发生化学反应发生化学反应 四逆汤：甘草四逆汤：甘草( (君）、干姜君）、干姜( (臣）、（乌头）附子臣）、（乌头）附子( (使）使） 乌头碱与甘草皂苷形成不溶性沉淀乌头碱与甘草皂苷形成不溶性沉淀减毒减毒 黄连黄连 吴茱萸吴茱萸 小檗碱与大分子酸性成分

18、形成沉淀小檗碱与大分子酸性成分形成沉淀1.1.阐明天然药物的药效物质基础阐明天然药物的药效物质基础 阐明阐明天然药物天然药物炮制原理炮制原理炮制前后有效成分、有毒成分的变化炮制前后有效成分、有毒成分的变化阐明炮制原理阐明炮制原理 改进炮制工艺改进炮制工艺 制定炮制规范或标准制定炮制规范或标准如：延胡索如：延胡索 醋炒醋炒 增加生物碱溶出增加生物碱溶出增效增效 乌头类乌头类蒸煮蒸煮水解双酯型生物碱水解双酯型生物碱减毒减毒 即：乌头碱即：乌头碱蒸煮蒸煮乌头原碱乌头原碱 黄芩黄芩冷浸冷浸淡黄芩（绿）淡黄芩（绿） 黄芩苷醌黄芩苷醌 变色变色 热煮热煮煮黄芩（黄）煮黄芩（黄）2. 2. 建立和完善天然药

19、物的质量评价标准建立和完善天然药物的质量评价标准 中药材、制剂中有效成分的质量临床疗效 建立科学、灵敏的质控标准 科学质控标准和药效的相关性 有效成分科学的质控指标 以有效成分、有效部位、大类成分、 有毒成分为指标，多种分析手段 中药中药指纹图谱技术中药中药指纹图谱技术 中药指纹图谱是指中药经过适当的处理后，采用一定的分析手段，得到的能够表示该中药特性的共有峰图谱。 中药指纹图谱能基本反映中药全貌，使其质控指标由原有的对单一成分含量的测定上升为对整个中药内在品质的检测，实现了对中药内在质量的综合评价和整体物质的全面控制，使中药质量达到稳定可控，确保中医临床疗效的稳定.板蓝根指纹图谱3. 3.

20、改进天然药物制剂剂型改进天然药物制剂剂型二次开发二次开发改革的目标：三效、三小、三便改革的目标：三效、三小、三便剂型选择剂型选择 有效成分的溶解性、酸碱性、挥发性、稳定性等有效成分的溶解性、酸碱性、挥发性、稳定性等 水溶性好水溶性好注射液注射液 双黄连双黄连/ /参脉参脉 口服液口服液 生脉生脉 颗粒剂颗粒剂 板蓝根板蓝根 难溶于水难溶于水片、胶囊、滴丸等片、胶囊、滴丸等制剂工艺优化制剂工艺优化有效成分的理化性质有效成分的理化性质制剂稳定性制剂稳定性有效成分的理化性质有效成分的理化性质合适合适PHPH、适当包装、适当包装中药注射剂 黑龙江完达山制药厂生产的刺五加注射液致3人死亡，山西太行药业股

21、份有限公司生产的茵栀黄注射液又使1名出生9天的新生儿夭折。在2008年10月，接连出现的不良反应事件把中药注射剂推到了风口浪尖。这一系列事件再次引发了人们对中药安全性的关注，中药注射剂到底安全不安全？出现中药注射剂不良反应的原因到底是什么？中药制剂应当如何开发和监管？让我们一同来关注。 4 4创新药物研发创新药物研发原创性研发原创性研发 创新药物研发的必要性创新药物研发的必要性入世后化学药品受到专利保护，仿制须向创新转轨入世后化学药品受到专利保护，仿制须向创新转轨新的药品注册法，单纯改变剂型已不能按新药申报新的药品注册法，单纯改变剂型已不能按新药申报 创新药物研究的关键切入点创新药物研究的关键

22、切入点：先导化合物的发现：先导化合物的发现 从天然药物中发现先导物、创制新药从天然药物中发现先导物、创制新药世界公认的世界公认的 有效途径有效途径 从中药中发现先导物的优势从中药中发现先导物的优势数千年临床实践数千年临床实践疗效确切疗效确切丰富的资源丰富的资源结构、活性的多样性结构、活性的多样性 5. 5. 扩大药源扩大药源 植物化学分类学原理：植物化学分类学原理： 亲缘关系近的植物含有相同或相似的化学成分亲缘关系近的植物含有相同或相似的化学成分 黄连素：黄连黄连素：黄连小檗科、防己科、芸香科植物小檗科、防己科、芸香科植物紫杉醇 紫杉醇是红豆杉属植物中的一种复杂的次生代谢产物, 也是目前所了解

23、的惟一一种可以促进微管聚合和稳定已聚合微管的药物。同位素示踪表明, 紫杉醇只结合到聚合的微管上, 不与未聚合的微管蛋白二聚体反应。细胞接触紫杉醇后会在细胞内积累大量的微管，这些微管的积累干扰了细胞的各种功能,特别是使细胞分裂停止于有丝分裂期，阻断了细胞的正常分裂。 通过-临床研究，紫杉醇主要适用于卵巢癌和乳腺癌，对肺癌、大肠癌、黑色素瘤、头颈部癌、淋巴瘤、脑瘤也都有一定疗效。 第二节第二节 生物合成生物合成一、一次代谢和二次代谢二、生物合成假说的提出三、主要的生物合成途径一、一次代谢和二次代谢一、一次代谢和二次代谢 一次代谢一次代谢： 对维持植物生命活动不可缺少的过程对维持植物生命活动不可缺少

24、的过程 几乎所有绿色植物中都存在几乎所有绿色植物中都存在 糖代谢、脂肪代谢、蛋白质代谢、核酸代谢糖代谢、脂肪代谢、蛋白质代谢、核酸代谢 一次代谢产物一次代谢产物 Primary metabolitsPrimary metabolits 对机体生命活动不可缺少的物质对机体生命活动不可缺少的物质 糖、脂肪、蛋白质、核酸糖、脂肪、蛋白质、核酸 乙酰辅酶乙酰辅酶A A、丙二酸单酰辅酶、丙二酸单酰辅酶A A、莽草酸、氨基酸、莽草酸、氨基酸一、一次代谢和二次代谢一、一次代谢和二次代谢 二次代谢：二次代谢：对维持植物生命活动来说不起重要作用对维持植物生命活动来说不起重要作用 并非所有植物中都存在并非所有植物

25、中都存在 二次代谢产物二次代谢产物 Secondary metabolitsSecondary metabolits 对机体生命活动并非不可缺少的物质对机体生命活动并非不可缺少的物质 生物碱、黄酮、萜类、蒽醌、香豆素等生物碱、黄酮、萜类、蒽醌、香豆素等 光合作用糖糖代谢ATPNADPH丙酮酸磷酸烯醇丙酮酸赤藓糖-4-磷酸核糖乙酰辅酶A丙二酸单酰辅酶AMVA小分子有机酸核酸三羧酸循环脂族氨基酸萜类萜类甾体类甾体类脂质莽草酸芳族氨基酸肽类蛋白质脂肪酸酚类蒽醌生物碱桂皮酸苯丙素类木脂素木质素黄酮类CO2 H2O二、生物合成假说的提出二、生物合成假说的提出 天然化合物之间的结构联系天然化合物之间的结构

26、联系 天然化合物与一次代谢产物间的联系天然化合物与一次代谢产物间的联系NOOCH3OHOOOHOHOOHGlcOOHOHCOOHO各类天药物化学成分结构特征各类天药物化学成分结构特征生物碱：生物碱：黄酮：黄酮：醌类：醌类：OOH4H3HOOHOOHOOHOOOGlcCOOGl cOOGlcOOHOHOH香豆素：香豆素：强心苷：强心苷：皂苷：皂苷：萜类：萜类：二、生物合成假说的提出二、生物合成假说的提出二、生物合成假说的提出三、主要的生物合成途径三、主要的生物合成途径1.1. 醋酸醋酸- -丙二酸途径：丙二酸途径：脂肪酸、酚、蒽酮类脂肪酸、酚、蒽酮类2.2. 甲戊二羟酸途径：甲戊二羟酸途径：萜、

27、甾体类萜、甾体类3.3. 桂皮酸途径：桂皮酸途径： 苯丙素、香豆素、木质素、木脂素、黄酮类苯丙素、香豆素、木质素、木脂素、黄酮类4.4. 氨基酸途径：氨基酸途径： 生物碱生物碱5. 5. 复合途径：复合途径： 醋酸醋酸- -丙二酸丙二酸莽草酸径莽草酸径 醋酸醋酸- -丙二酸丙二酸甲戊二羟酸途径甲戊二羟酸途径 氨基酸氨基酸甲戊二羟酸途径甲戊二羟酸途径 氨基酸氨基酸- -醋酸醋酸- -丙二酸途径丙二酸途径 氨基酸氨基酸莽草酸径莽草酸径醋酸丙二酸途径 脂肪酸生物合成醋酸丙二酸途径 酚类生物合成醋酸丙二酸途径 蒽醌类生物合成甲戊二羟酸途径甲戊二羟酸途径桂皮酸途径桂皮酸途径氨氨 基基 酸酸 途途 径径第

28、三节第三节 提取分离方法提取分离方法 提取前的准备提取前的准备F系统的文献调研系统的文献调研F原材料的处理原材料的处理F保留凭证标本保留凭证标本 提取分离一般原则提取分离一般原则F已知物或已知结构类型已知物或已知结构类型文献方法，工业方法文献方法，工业方法F未知物未知物活性跟踪（定向分离）活性跟踪（定向分离）第三节第三节 提取分离方法提取分离方法 一、一、中草药有效成分的提取中草药有效成分的提取( (极性、相似相溶）极性、相似相溶） 二、二、中药有效成分的分离与精制中药有效成分的分离与精制 一、中草药有效成分的提取一、中草药有效成分的提取 溶剂提取法溶剂提取法：最常用：最常用 水蒸汽蒸馏法：挥

29、发性水蒸汽蒸馏法：挥发性 升华法升华法 ：升华性：升华性 1.1.选择溶剂考虑因素选择溶剂考虑因素 2.2.常见溶剂的种类及其特点常见溶剂的种类及其特点 3.3.常用溶剂提取方法常用溶剂提取方法 4.4.影响溶剂提取效率的因素影响溶剂提取效率的因素（一）溶剂提取法（一）溶剂提取法溶剂提取法溶剂提取法1.1.选择溶剂考虑因素：选择溶剂考虑因素：溶剂尽可能多地溶出有效成分溶剂尽可能多地溶出有效成分, ,杂质少溶或不溶杂质少溶或不溶有效成分、杂质、溶剂的极性：相似相溶原理有效成分、杂质、溶剂的极性：相似相溶原理溶剂的安全性、价廉易得、回收方便等溶剂的安全性、价廉易得、回收方便等溶剂提取法溶剂提取法2

30、.2. 常见溶剂的种类及其特点常见溶剂的种类及其特点环己烷，石油醚，苯，氯仿，乙醚，乙酸乙酯，正丁醇，丙酮，环己烷，石油醚，苯，氯仿，乙醚，乙酸乙酯，正丁醇，丙酮，乙醇，甲醇，水乙醇，甲醇，水极性：极性：亲脂性：亲脂性：亲水性：亲水性：比水重的有机溶剂：比水重的有机溶剂：与水可以以任意比例混溶的有机溶剂：与水可以以任意比例混溶的有机溶剂：与水分层的有机溶剂：与水分层的有机溶剂：能与水分层的极性最大的有机溶剂：能与水分层的极性最大的有机溶剂：常用来从水中萃取苷类、水溶性生物碱类成分的有机溶剂：常用来从水中萃取苷类、水溶性生物碱类成分的有机溶剂：溶解范围最广的有机溶剂：溶解范围最广的有机溶剂：溶剂

31、提取法溶剂提取法 3. 3.常用溶剂提取方法常用溶剂提取方法 浸渍法：浸渍法： 水水/ /稀醇，冷提稀醇，冷提 渗漉法：渗漉法： 乙醇，冷提乙醇，冷提 提取效率高，但溶剂用量大提取效率高，但溶剂用量大 超声提取：超声提取：各种溶剂，可加热，但所需温度低各种溶剂，可加热，但所需温度低 煎煮法：煎煮法： 水水 回流提取回流提取：有机溶剂：有机溶剂 溶剂用量大溶剂用量大 连续回流提取：连续回流提取：有机溶剂，索氏提取器有机溶剂，索氏提取器 溶剂反复利用溶剂反复利用 超临界流体萃取（超临界流体萃取（SFE)SFE) 渗漉罐(北京科友佳生物技术有限公司) 放大图 超临界提取法（超临界提取法（SFESFE

32、） 超临界状态超临界状态 是指当一种物质处于临界温度和临界压力是指当一种物质处于临界温度和临界压力以上的状态下，形成既非液体又非气体的单一以上的状态下，形成既非液体又非气体的单一状态，称为状态，称为“SF”SF”。此时其流体密度近似液体、。此时其流体密度近似液体、黏度近似气体，其扩散力比液体大增，介电常黏度近似气体，其扩散力比液体大增，介电常数也随压力增加而增加。其浸透性优于液体，数也随压力增加而增加。其浸透性优于液体，因而比液体有更佳的溶解力，有利于溶质的萃因而比液体有更佳的溶解力，有利于溶质的萃取，特别是性质不稳定、易热分解的物质的提取，特别是性质不稳定、易热分解的物质的提取。取。 1 1

33、 特点：特点：与经典溶剂提取法比较，不用有机溶与经典溶剂提取法比较，不用有机溶剂，而是选用一种称为超临界流体（剂，而是选用一种称为超临界流体（SFSF）的物）的物质替代有机溶剂提取。质替代有机溶剂提取。 2 2 优点优点： 1 1）可在低温下提取，）可在低温下提取，“热敏性热敏性”成分尤其适成分尤其适用。用。2 2）无溶剂残留，对作为制剂的中药提取）无溶剂残留，对作为制剂的中药提取物的提取是一大优势。物的提取是一大优势。 3 3） 提取与蒸馏合为一体，无需回收溶剂。提取与蒸馏合为一体，无需回收溶剂。 4 4） 具选择性分离。具选择性分离。 3.3.常见的常见的SFSF：有二氧化碳、一氧化亚氮、

34、六有二氧化碳、一氧化亚氮、六氟化硫、乙烷、庚烷、氨、二氯二氟甲烷等氟化硫、乙烷、庚烷、氨、二氯二氟甲烷等。 其中最常用的为其中最常用的为二氧化碳。二氧化碳。 二氧化碳的特点：二氧化碳的特点： 临界温度接近室温（临界温度接近室温（Tc=31.3Tc=31.3），临界压力），临界压力也较低（也较低（Pc=7.37MpaPc=7.37Mpa），）， 无色、无毒、无味，不易燃，化学惰性，无色、无毒、无味，不易燃，化学惰性， 廉价，易制成高纯度气体。廉价，易制成高纯度气体。 故在故在SFESFE中最常用。中最常用。 溶剂提取法溶剂提取法 4. 4.影响溶剂提取效率的因素影响溶剂提取效率的因素 方法方法

35、粉碎度粉碎度 温度温度 溶剂溶剂 时间时间（二）水蒸汽蒸馏法（二）水蒸汽蒸馏法原理：根据道尔顿分压定律即： P=PA+PBP总蒸气压；PAA物分压；PBB物分压当 P =大气压时则沸腾总混合液体B.P 混合物中沸点最低物质例： 沸点 混合后沸点 水 100 760mmHg 69.25 226mmHg 苯 80.1 760mmHg 534mmHg注：混合物的沸点比任一单一液体的沸点低；水蒸汽蒸馏法水蒸汽蒸馏法 适用范围： 具有挥发性， 能随水蒸气蒸馏而不被破坏， 难溶或不溶于水，且在100有一定的蒸汽压。二、中药有效成分的分离与精制二、中药有效成分的分离与精制分离依据：共存成分的性质差异分离依据

36、：共存成分的性质差异 1. 1. 溶解度差异溶解度差异 2. 2. 分配比不同分配比不同 3. 3. 吸附性差异吸附性差异 4 4分子大小差异分子大小差异 5 5离解程度不同离解程度不同1. 1. 根据物质的溶解度差异进行分离根据物质的溶解度差异进行分离 调节温度调节温度 改变混合溶剂的极性改变混合溶剂的极性 调节调节PHPH 加入某种沉淀试剂加入某种沉淀试剂根据物质的溶解度差异进行分离根据物质的溶解度差异进行分离（1 1）调节温度）调节温度 温度不同温度不同溶解度改变溶解度改变 结晶、重结晶结晶、重结晶待纯化物待纯化物A+A+杂质杂质B B、C C加加MeOHMeOH热溶热溶热滤热滤残渣残渣

37、（C C）滤液滤液（A+BA+B）冷置析晶冷置析晶母液母液（B B）结晶结晶（A A）结晶(Crystallization) 概念 溶液中的溶质在一定条件下，因分溶液中的溶质在一定条件下，因分子有规则的排列而结合成晶体，晶体的子有规则的排列而结合成晶体，晶体的化学成分均一，具有各种对称的晶体，化学成分均一，具有各种对称的晶体，其特征为离子和分子在空间晶格的结点其特征为离子和分子在空间晶格的结点上呈规则的排列上呈规则的排列 固体有结晶和无定形两种状态固体有结晶和无定形两种状态 结晶结晶：析出速度慢，溶质分子有足够时：析出速度慢，溶质分子有足够时间进行排列，粒子排列有规则间进行排列，粒子排列有规则

38、 无定形固体无定形固体：析出速度快，粒子排列无：析出速度快，粒子排列无规则规则-沉淀沉淀 只有同类分子或离子才能排列成晶体，因此结只有同类分子或离子才能排列成晶体，因此结晶过程有良好的选择性。晶过程有良好的选择性。 通过结晶，溶液中大部分的杂质会留在母液中，通过结晶，溶液中大部分的杂质会留在母液中，再通过过滤、洗涤，可以得到纯度较高的晶体。再通过过滤、洗涤，可以得到纯度较高的晶体。 结晶过程具有成本低、设备简单、操作方便，结晶过程具有成本低、设备简单、操作方便，广泛应用于氨基酸、有机酸、抗生素、维生素、广泛应用于氨基酸、有机酸、抗生素、维生素、核酸等产品的精制。核酸等产品的精制。结晶的特点和作

39、用 AFMAFM下的抗生素晶体下的抗生素晶体 AFMAFM下的抗生素晶体层下的抗生素晶体层原子力显微镜（Atomic Force Microscope） 结晶的条件 晶体在溶液中形成的过程称为结晶。 结晶应具备的条件： 物质具有固态的属性 必须是饱和溶液 物质的溶解度会随着温度的变化而变化结晶的方法 结晶的方法一般有2种： 一种是蒸发溶剂法，它适用于温度对溶解度影响不大的物质。沿海地区“晒盐”就是利用的这种方法。 另一种是冷却热饱和溶液法。此法适用于温度升高，溶解度也增加的物质。如北方地区的盐湖，夏天温度高，湖面上无晶体出现；每到冬季，气温降低，石碱(Na2CO310H2O)、芒硝(Na2SO

40、410H2O)等物质就从盐湖里析出来。（较常用，制备过程）结晶溶剂的选择 1. 选择的溶剂应不与结晶物质发生化学反应。 2. 选择的溶剂对结晶物质在热时应具有较大的溶解度，而在较低温度时溶解能力大大减小。 3. 选择的溶剂对结晶物质中可能存在的杂质或是溶解度甚大，或是溶解度甚小， 4. 选择的溶剂沸点不宜太高，（以免该溶剂在结晶和重结晶时附着在晶体表面不容易除尽） 结晶纯度的判断 1. 观察晶形，色泽。 2. 测物理常数：熔点、溶距等。 3. 色谱检测：TLC或HPLC 注意：需用三种以上展开系统展开，若均为单一斑点才能判断为单一化合物 加另一种极性相差较大的溶剂加另一种极性相差较大的溶剂混合

41、溶剂极性混合溶剂极性改变改变部分物质沉淀析出部分物质沉淀析出 A A 水水/ /醇法：除去水提液中的水溶性杂质醇法：除去水提液中的水溶性杂质 B B 醇醇/ /水法：除去醇提液中的脂溶性杂质水法：除去醇提液中的脂溶性杂质 C C 醇醇/ /醚法（醇醚法（醇/ /丙酮法）：纯化皂苷丙酮法）：纯化皂苷根据物质的溶解度差异进行分离根据物质的溶解度差异进行分离（2 2）改变混合溶剂极性）改变混合溶剂极性A A 水水/ /醇法醇法除去水提液中的水溶性杂质除去水提液中的水溶性杂质中药中药水提取液水提取液加数倍量加数倍量浓醇浓醇静置过夜静置过夜母液母液（目标成分）（目标成分）沉淀沉淀（水溶性杂质水溶性杂质）

42、（如蛋白质、多糖、果胶、粘液质）（如蛋白质、多糖、果胶、粘液质）B B 醇醇/ /水法：除去醇提液中的脂溶性杂质水法：除去醇提液中的脂溶性杂质中药中药醇提取液醇提取液加数倍加数倍水水静置过夜静置过夜母液母液（目标成分）（目标成分）沉淀沉淀（脂溶性杂质脂溶性杂质）（如油脂、叶绿素等）（如油脂、叶绿素等）C C 醇醇/ /醚法（醇醚法（醇/ /丙酮法）：纯化皂苷丙酮法）：纯化皂苷皂苷的皂苷的醇溶液醇溶液加数倍量加数倍量乙醚，乙醚，静置静置母液母液（脂溶液杂质）（脂溶液杂质）沉淀沉淀（皂苷皂苷） 酸、碱、两性成分酸、碱、两性成分 调节调节PHPH改变的分子存在状态改变的分子存在状态改变溶解度改变溶解

43、度 根据物质的溶解度差异进行分离根据物质的溶解度差异进行分离 3.3.调节调节PHPH解离型解离型/ /离子态离子态游离型游离型/ /分子态分子态H H+ +BHBH+ +B BOHOH- -H H+ +A A- -HAHAOHOH- -脂溶性脂溶性水溶性水溶性 酸、碱、两性成分酸、碱、两性成分 调节调节PHPH改变分子存在状态改变分子存在状态改变溶解度改变溶解度A A酸酸/ /碱法（酸提取碱沉淀法）：碱法（酸提取碱沉淀法）： 生物碱的提取、纯化生物碱的提取、纯化B B碱碱/ /酸法（碱提取酸沉淀法）：酸法（碱提取酸沉淀法）： 黄酮、蒽醌等酚性成分的提取、纯化黄酮、蒽醌等酚性成分的提取、纯化C

44、. C. 调节调节PHPH至等电点，沉淀蛋白至等电点，沉淀蛋白 根据物质的溶解度差异进行分离根据物质的溶解度差异进行分离 3.3.调节调节PHPHA A酸酸/ /碱法（酸提取碱沉淀法）碱法（酸提取碱沉淀法） 生物碱的提取、纯化生物碱的提取、纯化H H+ +BHBH+ +B BOHOH- -醇提物浸膏醇提物浸膏（B）药渣药渣酸水提取液酸水提取液稀酸水提取稀酸水提取（ BH+ ）碱化碱化沉淀沉淀（B）碱水液碱水液（水溶性杂质水溶性杂质）（脂溶性杂质脂溶性杂质）药材药材（HA）药渣药渣碱水提取液碱水提取液碱水提取碱水提取（ A- ）酸化酸化沉淀沉淀（HA）酸水液酸水液（水溶性杂质）（水溶性杂质）（脂

45、溶性杂质）脂溶性杂质）B B碱碱/ /酸法（碱提取酸沉淀法）酸法（碱提取酸沉淀法）黄酮、黄酮、 蒽醌等酚性成分的提取、纯化蒽醌等酚性成分的提取、纯化H H+ +A A- -HAHAOHOH- -酸、碱成分酸、碱成分加入某种沉淀试剂加入某种沉淀试剂水不溶性盐水不溶性盐A A酸性成分酸性成分 PbPb2+2+、BaBa2+2+ 、CaCa2+2+ 水悬浮，通水悬浮，通H H2 2S S 母液（母液（ ）B. B. 碱性化合物碱性化合物 苦味酸苦味酸/ /苦酮酸，磷钼酸苦酮酸，磷钼酸/ /磷钨酸磷钨酸/ /镭氏盐镭氏盐 强强H H+ + ，EtEt2 2O O萃取萃取 H2OH2O层（层（ ） 1.

46、根据物质的溶解度差异进行分离（4 4）加沉淀剂）加沉淀剂2. 2. 根据物质在两相溶剂中的分配比不同进行分离根据物质在两相溶剂中的分配比不同进行分离 分配比分配比K K K=CK=CU U / C/ CL L 分离因子分离因子 =K=KA A / K/ KB B （K KA A K KB B） 100 1100 1次萃取，基本分离次萃取，基本分离1010 100 10100 10 1212次次 2 1002 100次以上次以上 1 1 无法分离无法分离上层上层下层下层 （1 1）简单液液萃取法）简单液液萃取法 （2 2）逆流分溶法）逆流分溶法 （ CCDCCD， countercurrent

47、distributioncountercurrent distribution） （3 3）液滴逆流色谱）液滴逆流色谱 （DCCCDCCC，droplet countercurrent chromarographydroplet countercurrent chromarography） （4 4）高速逆流色谱）高速逆流色谱 (HSCCC(HSCCC，high speed countercurrent chromarographyhigh speed countercurrent chromarography） 2. 2. 根据物质在两相溶剂中的分配比不同进行分离根据物质在两相溶剂中的分配比

48、不同进行分离 50 50 A A有机溶剂有机溶剂/ /水水 B B有机溶剂有机溶剂/ /酸、碱水酸、碱水 PH PH 物质存在状态物质存在状态溶解性溶解性KK C CPHPH梯度萃取梯度萃取 梯度调节梯度调节PHPH，每次改变一种成分的存在状态，依次分离，每次改变一种成分的存在状态，依次分离 缺点缺点：手工操作繁琐、溶剂用量大、易手工操作繁琐、溶剂用量大、易乳化乳化2. 2. 根据物质在两相溶剂中的分配比不同进行分离根据物质在两相溶剂中的分配比不同进行分离（1 1）简单液液萃取法）简单液液萃取法上层上层下层下层 例：例：HAHA1 1、HAHA2 2、B B，且，且HAHA1 1 HAHA2

49、2，如何分离，如何分离? ? PH 12 B A- 3 BH+ HA 乳化现象 由于表面活性剂的作用,使本来不能混合到一起的两种液体能够混到一起的现象称为乳化现象,具有乳化作用的表面活性剂称为乳化剂.乳化机理:加入表面活性剂后,由于表面活性剂的两亲性质,使之易于在油水界面上吸附并富集,降低了界面张力,改变了界面状态,从而使本来不能混合在一起的油和水两种液体能够混合到一起,其中一相液体离散为许多微粒分散于另一相液体中,成为乳状液. 消除乳化现象的方法消除乳化现象的方法 关键：萃取的时候不能剧烈摇晃 方法： (一)长时间静置 将乳浊液放置过夜，一般可分离成澄清的两层。(二)水平旋转摇动分液漏斗 当

50、两液层由于乳化而形成界面不清时，可将分渡漏斗在水平方向上缓慢地旋转摇动，这样可以消除界面处的“泡沫”。促进分层。(三)用滤纸过滤 对于由于有树脂状、粘液状悬浮物存在而引起的乳化现象，可将分液漏斗中的物料，用质地密致的滤纸，进行减压过滤。过滤后物料则容易分层和分离。(四)加乙醚 比重接近l的溶剂，在萃取或洗涤过程中，容易与水相乳化，这时可加入少量的乙醚，将有机相稀释，使之比重减小，容易分层。 (五)补加水或溶剂，再水平摇动 向乳化混合物中缓慢地补加水或溶剂，再进行水平旋转摇动，则容易分成两相。至于补加水，还是补加溶剂更有效，可将乳化混合物取出少量，在试管中预先进行试探。(六)加乙醇 对于有乙醚或

51、氯仿形成的乳化液，可加入510滴乙醇，再缓缓摇动，则可促使乳化液分层。但此时应注意，萃取剂中混入乙醇，由于分配系数减小，有时会带来不利的影响。(七)离心分离将乳化混合物移入离心分离机中，进行高速离心分离。（八）用电吹风加热乳化层（九）加盐：可提高水相得密度与极性 2. 2. 根据物质在两相溶剂中的分配比不同进行分离根据物质在两相溶剂中的分配比不同进行分离（2 2）逆流分溶法）逆流分溶法 50 工作原理：多次、连续的液液萃取工作原理：多次、连续的液液萃取 craigcraig逆流分溶仪萃取单元及工作过程逆流分溶仪萃取单元及工作过程 优点：避免手工操作优点：避免手工操作 缺点：溶剂用量大缺点：溶剂

52、用量大 机械操作导致破损、漏液机械操作导致破损、漏液 乳化乳化2. 2. 根据物质在两相溶剂中的分配比不同进行分离根据物质在两相溶剂中的分配比不同进行分离（3 3）液滴逆流色谱）液滴逆流色谱 DCCCDCCC droplet countercurrent chromarography droplet countercurrent chromarography 流动相液滴垂直上下，经过固定相液流动相液滴垂直上下，经过固定相液 2. 2. 根据物质在两相溶剂中的分配比不同进行分离根据物质在两相溶剂中的分配比不同进行分离（4 4）高速逆流色谱）高速逆流色谱 HSCCCHSCCC high speed

53、 countercurrent chromarography high speed countercurrent chromarography 3. 3. 根据物质吸附性差异进行分离根据物质吸附性差异进行分离 （1 1）吸附的类型）吸附的类型 （2 2）物理吸附的基本规律）物理吸附的基本规律 （3 3）极性及强弱判断）极性及强弱判断 （4 4）简单吸附法用于物质的浓缩与精制）简单吸附法用于物质的浓缩与精制 （5 5）吸附柱色谱法用于物质的分离）吸附柱色谱法用于物质的分离 （6 6）聚酰胺柱色谱）聚酰胺柱色谱 （7 7）大孔吸附柱色谱）大孔吸附柱色谱3. 3. 根据物质吸附性差异进行分离根据物质

54、吸附性差异进行分离（1 1）吸附的类型）吸附的类型 物理吸附：物理吸附： 分子间力，无选择性，可逆。分子间力，无选择性，可逆。 硅胶、氧化铝、活性炭硅胶、氧化铝、活性炭 化学吸附：化学键，选择性较强，常不可逆。化学吸附：化学键，选择性较强，常不可逆。 硅胶硅胶生物碱生物碱 碱性氧化铝碱性氧化铝黄酮、蒽醌等黄酮、蒽醌等 半化学吸附半化学吸附：氢键，选择性较弱，多可逆氢键，选择性较弱，多可逆 聚酰胺聚酰胺3. 3. 根据物质吸附性差异进行分离根据物质吸附性差异进行分离（2 2）物理吸附的基本规律）物理吸附的基本规律 极性相似者易于吸附极性相似者易于吸附 非极性吸附剂：活性炭非极性吸附剂：活性炭对非

55、极性成分吸附强对非极性成分吸附强溶剂极性溶剂极性 吸附剂对溶质的吸附力吸附剂对溶质的吸附力 溶质可被极性弱的溶剂洗脱溶质可被极性弱的溶剂洗脱 极性吸附剂：硅胶、氧化铝极性吸附剂：硅胶、氧化铝 对极性物质亲和力强对极性物质亲和力强 溶剂极性溶剂极性 吸附剂对溶质的吸附力吸附剂对溶质的吸附力 溶质可被极性强的溶剂洗脱溶质可被极性强的溶剂洗脱 3. 3. 根据物质吸附性差异进行分离根据物质吸附性差异进行分离（3 3）极性及强弱判断）极性及强弱判断 一般物质：官能团的种类、数目、位置、碳链长短一般物质：官能团的种类、数目、位置、碳链长短 R-COOHR-COOHAr-OHAr-OHR-OHR-OHR-

56、NH-R-NH-R-CO-NH-R-CO-NH- R-CHOR-CHOR-CO-RR-CO-R R-COO-RR-COO-R R-O-RR-O-R R-XR-X R-HR-H 溶剂：介电常数溶剂：介电常数 ，极性，极性 环己烷（环己烷（1.881.88） 苯（苯（2.292.29） 无水乙醚（无水乙醚（4.474.47） 氯仿（氯仿（5.205.20） 乙酸乙酯（乙酸乙酯（6.116.11） 乙醇（乙醇（26.026.0） 甲醇（甲醇（31.231.2） 水（水（81.081.0）3. 3. 根据物质吸附性差异进行分离根据物质吸附性差异进行分离（4 4）吸附剂的种类）吸附剂的种类 硅胶硅胶-硅

57、胶是一种极性的酸性吸附剂，适用于中性或硅胶是一种极性的酸性吸附剂，适用于中性或酸性亲脂性成分的层析。酸性亲脂性成分的层析。 （活化（活化) ) 氧化铝氧化铝-氧化铝有弱碱性，氧化铝有弱碱性，主要用于碱性或中性亲脂主要用于碱性或中性亲脂性成分的分离，如生物碱、甾、萜类等成分性成分的分离，如生物碱、甾、萜类等成分 活性炭活性炭-是一种非极性吸附剂，对非极性物质吸附强。是一种非极性吸附剂，对非极性物质吸附强。活性炭主要用于分离水溶性成分，如氨基酸、糖类及活性炭主要用于分离水溶性成分，如氨基酸、糖类及某些甙某些甙 聚酰胺、大孔吸附树脂（详见下一节）。聚酰胺、大孔吸附树脂（详见下一节）。3. 根据物质吸

58、附性差异进行分离（5 5）聚酰胺柱色谱）聚酰胺柱色谱( (半化学吸附）半化学吸附） 高分子聚合物高分子聚合物 不溶于常见有机溶剂不溶于常见有机溶剂 对碱稳定对碱稳定 对酸特别是无机酸稳定性差对酸特别是无机酸稳定性差 可溶于浓盐酸、冰乙酸、甲酸中可溶于浓盐酸、冰乙酸、甲酸中性性 质质3. 根据物质吸附性差异进行分离（5 5）聚酰胺柱色谱）聚酰胺柱色谱 分子间氢键分子间氢键半化学吸附半化学吸附吸附原理吸附原理3. 根据物质吸附性差异进行分离（6 6）聚酰胺柱色谱）聚酰胺柱色谱 u化合物在含化合物在含水溶剂水溶剂中大致有以下规律：中大致有以下规律： 形成氢键的基团数目：越多，越强。形成氢键的基团数目

59、：越多，越强。 形成氢键的基团所处的位置：形成氢键的基团所处的位置： 处于易形成分子内氢键者，减弱。处于易形成分子内氢键者，减弱。 分子中芳香化程度：高，增强。分子中芳香化程度：高，增强。影响吸附力的因素影响吸附力的因素OHHOOHOHOHOHOHOHOHOHOHOH3. 根据物质吸附性差异进行分离（6 6）聚酰胺柱色谱）聚酰胺柱色谱 u各种溶剂在聚酰胺柱上的洗脱能力各种溶剂在聚酰胺柱上的洗脱能力水水 甲醇甲醇 乙醇乙醇 氢氧化钠水溶液氢氧化钠水溶液 甲酰胺甲酰胺 二甲基甲酰胺二甲基甲酰胺 尿素水溶液尿素水溶液 影响吸附力强弱的因影响吸附力强弱的因素素u化合物在不同溶剂中的吸附力，随溶剂极性增

60、强而增强化合物在不同溶剂中的吸附力，随溶剂极性增强而增强 水中最强水中最强常以水装柱、样品以水溶解上样常以水装柱、样品以水溶解上样 含水醇中次之含水醇中次之 醇中最弱醇中最弱常以浓度渐高的含水醇梯度洗脱常以浓度渐高的含水醇梯度洗脱 EtOH-HEtOH-H2 2O O最常用最常用 弱弱强强3. 根据物质吸附性差异进行分离（6 6）聚酰胺柱色谱）聚酰胺柱色谱 （可再生） 醌类、黄酮类等酚性的制备和分离。醌类、黄酮类等酚性的制备和分离。 脱鞣处理脱鞣处理 生物碱、萜类、甾类、糖类、氨基酸等极性生物碱、萜类、甾类、糖类、氨基酸等极性与非极性化合物的分离也有用途与非极性化合物的分离也有用途 应应 用用