药学概论-天然药物化学第二次课-提取分离方法课件

1、一、概述 (一)中草药化学成分的构成特点 (二) 提取分离前的文献调研二、中草药有效成分的提取 （一）常用提取方法 (二)溶剂提取法 （三）水蒸气蒸馏法 （四）升华法第五节 提取分离方法（一）一、概 述(一) 中草药化学成分的构成特点 生物活性成分：人参皂苷（抗肿瘤主、抗心律失常、抗衰老和益智等）多糖（增强机体免疫功能）低聚肽（抗脂肪分解）等。人参有效成分（人参皂苷按苷元的结构可分为3类）齐墩果酸型主要有抗炎、抗血小板释放作用原人参二醇型表现为中枢神经抑制、降低细胞内钙、抗氧化、清除自由基和改善心肌缺血再灌注损伤等作用，无溶血活性原人参三醇型表现为中枢神经兴奋、促智、促进蛋白质、DNA、RNA

2、合成等作用，有溶血活性。人参皂苷Rb1、Rg1具有抗衰老和益智的作用，Re有抗心律失常作用、Rh2有抗肿瘤作用等。无效成分树脂、油脂、蜡、无机成分、植物色素等。 (二) 提取分离前的文献调研 1. 立题着眼点 1) 为什么要立题 2) 怎样做 2. 了解前人的研究工作 1) 做过研究没有? 2) 研究的深度和广度 3. 原植物的鉴定 1) 原植物的拉丁学名 2) 采集地点和时间 3) 药用部位 4) 民间药用情况二、中草药有效成分的提取(一) 常用提取方法溶剂法蒸馏法原理：与水蒸气产生共沸点范围：挥发油升华法原理：遇热挥发，遇冷凝固范围：游离蒽醌原理：相似者相溶范围：所有化学成分溶 剂沸点介电

3、常数(20 oC)水溶度g/100g石 油 醚环 己 烷30-12080.71.892.02不溶0.007苯乙 醚氯 仿醋酸乙酯正 丁 醇 80 35 61 77 1182.294.475.206.1117.80.0061.30.13.09 丙 酮乙 醇甲 醇水 56 78 65 100 20.7 26.0 31.2 81.0任意混合极性弱强（1） 常用溶剂的性质亲脂性有机溶剂亲水性有机溶剂水表1多糖、氨基酸等成分极性较大，易溶于水及含水醇中；鞣质是多羟基衍生物，列为亲水性化合物；苷类的分子中结合有糖分子，羟基数目多，能表现强亲水性；生物碱盐，能够离子化，加大了极性，就变成了亲水性化合物；（2

4、）天然药物中各类成分的极性植物成分极性强弱植物成分结构类型适于提取溶剂亲脂性强叶绿素、脂肪油、挥发油石油醚亲脂性较强游离生物碱、苷元、甾类、萜类、某些有机酸乙醚、氯仿中等极性中偏小某些苷类 (如强心苷等)氯仿-乙醚 (2:1)中 等某些苷类 (如黄酮苷类)乙酸乙酯中偏大某些苷类 (如蒽醌苷、皂苷等)正丁醇亲水性较强极性大的苷、糖类、氨基酸等丙酮、乙醇、甲醇亲水性强蛋白质、粘液汁、糖类、氨基酸、无机盐、苷类水表2 天然药物各类成分的极性与提取溶剂的关系总之，天然化合物在溶剂中的溶解遵循“相似相溶”规律。即极性化合物易溶于极性溶剂，非极性化合物易溶于非极性溶剂，分子量太大的化合物往往不溶于任何溶剂

5、。 适宜的溶剂应符合以下要求： 1) 对目标成分溶解度大，对杂质溶解度小。 2) 不与目标成分起化学反应。 3) 廉价、易得、浓缩方便且安全无毒。2、提取溶剂的选择渗漉法：是将药材粗粉置渗漉简内，使溶剂自上而下匀速流动，达到渗透浸取天然药物的一种浸出法。渗滤装置操作步骤：粉碎、浸润、装筒、排气、浸泡和渗漉。使用范围：适用于受热易破坏分解的成分的提取；也适用于贵重原料和毒性原料提取。优点：提取效率高（因为药材与溶剂之间能够始终保持较大的浓度差）；直接收集渗漉液，省去过滤操作。缺点：使用溶剂量大；时间长，不宜用水。热回流提取法：是用有机溶剂作为提取溶液，在回流装置中对药材进行加热回流提取。 使用范

6、围：受热不易破坏成分的提取。 优点：溶剂能循环使用，用量少。 缺点：受热温度高，长时间加热； 溶剂用量大，操作麻烦。回流提取装置5）连续回流提取法：为弥补回流提取法中所需溶剂量大，操作较繁的不足，实验室常采用索氏提取法。用较少的溶剂一次提取便可提取完全。索氏提取装置 该提取器有上中下三部分组成，均为磨口接头。上部A是冷凝器、中部B是带有虹吸管的提取器、下部C是烧瓶。 1.冷凝管 2.溶剂蒸汽上升管 3.虹吸管 4.装有药粉的滤纸袋 5.溶剂 6.水浴 优点：溶剂用量少，提取率高。 缺点：提取时间长；原料少，容器小；受热易分解不宜用。 6）超声波提取法 超声波提取法是应用超声波强化提取植物的有效

7、成分，是一种物理破碎过程。 超声波提取仪 由于大能量的超声波作用在液体里，产生空化现象。这种空化现象可击碎药材，加速药材中的成分溶入溶剂，使其进一步提取，从而增加了提取效率。因此，超声提取法的提取效率优于前述各提取法。优点：本法操作简便，适用于各种溶剂的提取；提取时间短，一般只需数十分钟即可完成；不需加热即可达到提取目的，故也适用于对热不稳定成分的提取。缺点：4.影响提取效率的因素1.原料的采集及粉碎度原料基源、产地、采收季节、贮藏、原料粉碎度（2060目）2.提取温度：一般热提效率高，但要考虑有些成分温度高易破坏，应选择适宜温度。 3.提取时间:一般提取时间长提出量大。但被提成分在细胞内外溶

8、解一旦平衡，时间长即无意义。一般热水提以23h为宜，乙醇提1-2h为宜。 （三）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，且难溶或不溶于水的成分的提取。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。（五）超临界二氧化碳流体萃取法（了解）超临界萃取仪超临界流体的定义流体是液体和气体的总称,因两者都富有流动性,又有相似的运动规律,故合称流体。临界状态是物质的气、液两态能平衡共存的一个边缘状态,在这状态下,液体和它的饱和蒸汽密度相同,因而它们的分界面消失,这状态只能在一定温度和压强下实现,此时的温

9、度和压强分别称为“临界温度”和“临界压强”。超临界流体是指物质处于其临界温度和临界压强以上而形成的一种特殊状态的流体 。 超临界流体萃取的基本原理超临界流体萃取分离过程是利用超临界流体的溶解能力与其密度的关系，即利用压力和温度对超临界流体溶解能力的影响而进行的。当气体处于超临界状态时,成为性质介于液体和气体之间的单一相态, 具有和液体相近的密度, 粘度虽高于气体但明显低于液体,扩散系数为液体的10100倍; 因此对物料有较好的渗透性和较强的溶解能力, 能够将物料中某些成分提取出来。超临界流体萃取具有的优点 (1)萃取时间短:由于超临界流体强穿透力和高溶解度,它能快速地将提取物从载体中萃出,既节

10、省溶剂,又减少了能源和人力的费用。(2)萃取彻底:萃取结果更接近实际情况,从而提高了后续分析过程的准确性和可靠性。(3)有利环境保护:利用二氧化碳作为流体,解决了有机溶剂对环境的污染,也有利于保护实验室工作人员的健康。(4)低温萃取:在较低温度下萃取,解决了对热敏感样品的萃取难题。(4)萃取溶剂的极性可以改变，一定温度下，只要改变压力或加入适宜的夹带剂即可提取不同极性的物质。为什么选用二氧化碳？温和的临界条件无毒阻燃价廉易得超临界CO2溶解能力强 适用于化工、医药、食品等工业课后作业一、名词解释1.天然药物化学2.有效成分、有效部位、无效成分3.一次代谢、二次代谢4.溶剂提取法、系统溶剂提取法

11、二、简答题1.在天然药物中常用提取方法的原理及使用范围是什么？2.溶剂提取法常用的提取工艺及使用范围？3.常用的溶剂有哪些？极性强弱顺序如何？4.溶剂提取法适宜的溶剂选择应符合哪些要求 ？第三节 提取分离方法（二） 中草药有效成分的分离与精制(一)根据物质溶解度差别进行分离(二)根据物质分配系数差异进行分离(三) 根据物质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) 根据物质解离程度不同进行分离三、中草药有效成分的分离与精制(一) 根据物质溶解度不同进行分离 1. 原理: 相似相溶 2. 方法: （1）结晶法 （2）试剂沉淀法 （3）酸碱沉淀法 （4）铅盐沉淀法 （5）盐析法结

12、晶法：利用温度改变引起溶解度的改变以分 离物质。 理想的结晶溶剂必须具备下列条件： 不与被提纯物质起化学反应。 选择性好，即热时溶解，冷时则析出。 杂质在该溶剂中不溶或难溶。 溶剂易于回收。 能给出较好的结晶。 无毒或毒性小。（1） 结晶法-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。少量易溶样品溶剂样品溶液 滴加难溶样品溶剂放置结晶 样品 溶液浑浊制备结晶溶液，除用单一溶剂外，也常采用混合溶剂。加热溶液澄清常用甲醇、丙酮、氯仿、乙醇、乙酸乙酯等。沸点低沸点高原理：由相似相溶的溶解性规律，某些化合物在不同溶剂中的溶解度不同，通过向样品溶液中加入某种试剂或溶剂，使一些物质的溶

13、解度显著降低而沉淀析出。（2）试剂沉淀法对于水溶性的多糖、鞣质、蛋白质等，向其水溶液中加入适量乙醇（80%）、丙酮等有机溶剂就可以使它们沉淀析出。（水溶醇沉法）例如：果胶生产中所用的“水溶醇沉”工艺 是用乙醇作沉淀剂把果胶从水溶液中沉淀出来。丹参注射液生产中所用的“水溶醇沉”工艺 是用乙醇作沉淀剂把多糖、鞣质、蛋白质等杂质从水溶液中沉淀出来。当用醇水提取叶类植物有效成分时，往往有大量的叶绿素被提取出来，一种除去叶绿素的方法是利用叶绿素不溶于水的特点，把浸提液浓缩，回收乙醇后的水溶液放置在冰箱中静置使叶绿素沉淀析出。（醇溶水沉法）3、酸碱沉淀法 原理：利用某些成分在酸（碱）中溶解，继而又在碱（酸

14、）中生成沉淀的性质达到分离的方法。这种沉淀反应是可逆的。 使用范围：分离提纯酸性、碱性或两性有机化合物，如黄酮、蒽醌类酚酸性成分、一些生物碱、蛋白质等。有机溶剂H+/H2O含生物碱混合物生物碱盐的混合液游离生物碱酸碱法总生物碱乙醚有机酸水层液4、铅盐沉淀法 原理：利用中性醋酸铅和碱式醋酸铅在水或稀醇溶液溶液中能与许多天然药物化学成分生成难溶性的铅盐或铅铬络合物沉淀的性质，使有效成分与杂质分离。5、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的溶解度降低而沉淀析出，与其它水溶性较大的杂质分离。常作盐析的无机盐：NaCl、Na2SO4 、MgSO4等。MgSO

15、4三七皂苷乙三七水提液饱和(二) 根据物质分配系数的不同进行分离K = CU / CLK值与萃取次数成反比，即K值越大，萃取次数越少，反之越多。1) 分配系数（K值）与萃取次数的关系原理: 利用物质在两种互不相溶的溶剂中的分配系数的不 同达到分离 。 分配系数K值:一种溶质在两相溶剂中的分配比。K值在一定的温度和压力下为一常数。1、 液-液萃取主要分离方法1.简单的液-液萃取法2.逆流分溶法（CCD）3.液滴逆流色谱法（DCCC）4.高速逆流色谱法（HSCCC）5.纸色谱法（PC）6.气-液分配柱色谱法（GLC）7.液-液分配柱色谱法（LLC） 纸色谱法 PC （paper chromatog

16、raphy）含义:以滤纸纤维为惰性载体的平面色谱。支持剂：纤维素（滤纸）固定相：纤维素上吸附的水(20-25%)展开剂：与水不相混溶的有机溶剂 或水饱和的有机溶剂Rf值：物质极性大， Rf值小； 物质极性小， Rf值大。应用：适合于分离亲水性较强的物质。ba前沿被测物质原点Rf=ba展开室液-液分配柱色谱法柱色谱：将吸附固定液的载体装入色谱管中进行分离和检测混合物成分的色谱法。按是否加压分：常压柱色谱、加压柱色谱按相极性分：正相色谱、反相色谱载体：硅胶（含水17%以上）、硅藻土及纤维素等1.定义：吸附色谱法（adsorption chromatography）:是利用同一吸附剂对混合物中各成分

17、吸附能力的不同而达到分离的色谱方法。(三) 根据物质吸附性差别进行分离2.吸附类型：1）物理吸附（溶液分子与吸附剂表面分子的分子间作用力）：硅胶、氧化铝及活性炭为吸附剂的吸附。2）化学吸附：如黄酮等酚酸性物质被碱性氧化铝吸附，生物碱被酸性硅胶吸附等。3）半化学吸附：如聚酰胺与黄酮类、蒽醌类等化合物之间的氢键吸附。介于物理吸附与化学吸附之间。吸附剂的种类及特点1.极性吸附剂（氧化铝、硅胶）特点： a.对极性强的物质吸附能力强。 b.溶剂极性减弱，则吸附剂对溶质的吸附能力增强；反之，则减弱。 c.溶质即使被硅胶、氧化铝吸附，一旦加入极性较强的溶剂时，又可被置换洗脱下来。AB CHCl3：MeOH(

18、7:3) CHCl3：MeOH(3:7)硅胶柱 硅胶薄层板洗脱剂BA吸附剂吸附柱色谱用于物质的分离，注意以下几点： （1）层析柱的选择：层析柱一般使用下瑞带有活塞的破璃管，柱的直径与高度比为1：101：40，柱的大小视分离样品的量而定，一般能装样品的3050倍量的吸附剂即可。（）装柱选用极性小的溶剂装柱和溶解样品，以利于在吸附柱上形成狭窄的原始谱带。或用极性稍大的溶剂溶解样品后，以少量吸附剂拌匀挥干，上柱。（3）洗脱剂的选择：在进行柱层析时，用于冲洗加有样品柱子的溶剂，习惯上称洗脱剂（用于薄层与纸层析展开的溶剂称展开剂）。洗脱剂的选择须根据被分离物质与所用的吸附剂性质这两者结合起来加以考虑。

19、当用氧化铝、硅胶等极性吸附剂进行分离时，若被分离物质为弱极性物质，一般选用弱极性溶剂为洗脱剂；若被分离物质为强极性成分，则需选用强极性溶剂为洗脱剂。溶剂极性越大，洗脱能力越强。常用的洗脱剂按洗脱能力由小到大排列如下：石油醚、己烷、苯、甲苯、乙醚、氯仿、醋酸乙酯、醋酸甲酯、丙酮、乙醇、甲醇。（）溶剂系统可用TLC进行筛选。以TLC展开时使组分Rf值达到0.20.3的溶剂系统作为最佳溶剂系统进行洗脱。（）为避免化学吸附，酸性物质宜用硅胶、碱性物质宜用氧化铝作为吸附剂进行分离。通常在分离酸性（或碱性）物质时，洗脱溶剂中常加入适量的醋酸（或氨、吡啶、二乙胺），以防止拖尾，改善分离效果。 聚酰胺吸附色谱法：属于氢键吸附（1）聚酰胺的吸附原理： 通过分子中的酰胺羰基与酚类、黄酮类化合物的酚羟基，或酰胺键上的游离胺基与醌类、脂肪酸上的羰基形成氢键缔合而产生吸附。聚酰胺吸附层析原理（1）大孔吸附树脂的吸附原理由于吸附性和分子筛原理，有机化合物吸附力的不同及分子量的不同，在大孔吸附脂上经一定的溶剂洗脱而分开。 吸附性 范德华引力或产生氢键的结果。分子筛 本身多孔性结构所决定。大孔吸附树脂：分为极性和非极性 （2）应用苷与糖类的分离、生物碱精制。最常用方法：凝胶滤过法又叫凝胶色谱法、 排阻色谱等。 主要