天然药物化学生物碱的提取与分离课件

1、第五节 生物碱的提取与分离提取 药材 总生物碱同一植物体内各种形式生物碱的总称叫作“总生物碱”分离 生物碱 单体（三） 生物碱类化合物的提取与分离生物碱的提取与分离提取方法 分离方法 醇类溶剂提取法 利用生物碱碱性的差异分离利用生物碱及其盐的溶解度不同分离利用生物碱的特殊官能团分离酸水提取法 亲脂性有机溶剂提取法 利用色谱法分离 一、提 取 总生物碱同一植物中往往共含有几个甚至几十个化学结构相类似的生物碱。这些生物碱在植物体内大多数与有机酸或无机酸结合成盐而存在。只有弱碱呈游离状态。还有一些是与糖结合成苷而存在。同一植物体内各种形式生物碱的总称叫作“总生物碱”溶剂提取法：最常见的方法，适用于多

2、数生物碱的提取方式：溶剂提取法分为浸渍法、渗漉法、煎煮法、回流提取法和连续回流提取法。其中连续回流提取法可以反复利用溶剂，提取较完全，效率高。溶媒选择：生物碱在溶剂中的溶解符合“相似相溶”的规律，生物碱的溶解度与分子中极性基团的数目与溶剂种类有密切关系；生物碱可与酸成盐而溶于酸水中，随后加碱至碱性又可成为游离态。 BH+ + OH- B + H2O 游离生物碱（B）易接受酸中的质子变成生物碱盐（BH+）；但是当生物碱盐（BH+）遇到碱性比生物碱更强的碱时，则生物碱相对而言具有酸性，则供出质子，重新变回游离碱（B） 游离碱和盐之间的转化生物碱盐游离碱1、酸水提取法2、醇提法3、亲脂性有机溶剂提取

3、法 1、酸水提取法提取分离（一）提取 1.酸水提取法： 酸性水0.1% 1%H2SO4、HCl、HOAc等生药H+/H2O药渣亲脂性生物碱 OH-/H2OH+/H2OOH-不溶于水杂质亲水性生物碱亲脂性的不溶于碱水，还记得吗所得酸水液可用以下方法处理离子交换树脂提取法有机溶剂萃取法沉淀法有机溶剂萃取法（用于亲脂性的）对于酸水提取液，用碱液（氨水、石灰水石灰乳）将其碱化，使其中的生物碱盐转变为游离生物碱，再用有机溶剂（如正丁醇、乙醚、氯仿等）把游离的生物碱萃取出来有机溶剂萃取法常用的碱有氨水、石灰乳沉淀法针对极性小的游离碱的分离，又可称为酸溶碱沉法，利用游离生物碱（亲脂）难溶于水的性质使其在水中

4、产生沉淀进行提取，可与水溶性生物碱及水溶性杂质分开。四、提取分离（一）提取 1.酸水提取法 （2）沉淀法 酸提碱沉法药 材沉 淀H2OH+/H2O提取；加碱碱化水溶性Alk、杂质不溶或难溶性Alk四、提取分离（一）提取 1.酸水提取法 （2）沉淀法 雷氏铵盐沉淀法季铵碱的水溶液水溶液沉淀(雷氏复盐)雷氏铵盐沉淀沉 淀滤 液滤液 (B2SO4)硫酸钡沉淀季铵碱的盐酸盐加酸水调至弱酸性加新配制的雷氏铵盐饱和水溶液溶丙酮（乙醇）中加Ag2SO4饱和水溶液加入氯化钡（BaCl2）游离生物碱及其盐一般都能溶于甲醇或乙醇 ,因此用它们作为生物碱的提取溶剂,应用较为普遍，甲醇的沸点比乙醇更低，但甲醇对视神经

5、的毒性很大，所以除了实验室有时用甲醇为生物碱提取溶剂外，一般用乙醇为溶剂。醇提法对根及根茎类药材的提取适用，含淀粉较多的块根类药材水煎时易使淀粉糊化，影响成分浸出，故选醇提法为宜。但乙醇的防火等级高，一般采用稀乙醇（60%-95%）或酸性乙醇为提取溶剂。醇提法的提取液中除含有生物碱及其盐外，还含有大量的其它脂溶性杂质，还有一些水溶性杂质，需进一步处理。醇提法具体步骤用乙（甲）醇提取（渗漉、浸渍、加热回流等），减压回收溶剂，得总生物碱总生物碱用酸水溶解，滤除不溶于水的亲脂性杂质将酸水液碱化，用氯仿等有机溶剂萃取得较纯的总生物碱3、亲脂性有机溶剂提取法大多数游离生物碱都是脂溶性的，因此可采用亲脂性

6、有机溶剂（弱极性） ，如氯仿、二氯甲烷、苯等提取由于生物碱一般以盐的形式存在于植物细胞中，故采用亲脂性有机溶剂提取时，必须先使生物碱盐转变为游离碱，即先将药材粉末用石灰乳、碳酸钠溶液或稀氨水等碱水湿润后再用溶剂提取亲脂性有机溶剂提取法提出的总生物碱一般只含有亲脂性生物碱，不含水溶性生物碱，这种方法得到的生物碱杂质较少，易于进一步纯化，但溶剂渗入能力较弱，需反复提取若为了只提取药材中的弱碱性生物碱，可采用水或有机酸代替碱水润湿药材，再用有机溶剂提取，可使大部分碱性较强的生物碱不被提取。四、提取分离（一）提取 3.与水不相混溶的有机溶剂提取法生 药残 渣CHCl3CHCl3H+/H2O碱化（如NH

7、4OH）（使Alk游离）渗滤（或浸渍）（如CHCl3等）H+/H2OOH-/H2OAlk沉淀亲水性Alk碱性较弱的Alk小结如何从中草药中提取脂溶性生物碱如何从中草药中提取水溶性生物碱 二、分 离1、生物碱的初步分离生物碱因碱性不同可分为强碱性的季铵碱（水溶性生物碱）、中强碱（叔胺碱）、弱碱它们的游离碱极性不同，水溶性游离碱（强碱性）极性大，带特殊官能团（酚羟基）的游离碱可溶于碱水（氢氧化钠溶液）弱碱性游离碱极性较小文献报道某植物药含有季铵碱、叔胺碱、酚性叔胺碱及脂溶性杂质、水溶性杂质，试设计提取分离流程 季铵碱：水溶性生物碱，强碱性 叔胺碱：中强碱性 酚性生物碱：含酚羟基的生物碱 脂溶性杂质

8、：弱碱问题解析：二、生物碱的分离（一）生物碱的初步分离总生物碱酸水 (2% H2SO4、2% 酒石酸等 ) 溶解、过滤酸水滤液有机溶剂萃取(CHCl3 、苯等 )有机溶剂层(弱碱性生物碱)酸水层(中强、强碱性生物碱)2、利用碱性差异进行分离（ pH梯度萃取法 ）方法一：将混和生物碱溶于酸水中，依次加碱使PH由低到高，同时依次用氯仿等相应极性的有机溶剂进行萃取。则碱性较弱的生物碱先游离出而分离方法二：将混合生物碱溶于氯仿等有机溶剂，用PH由高到低的酸性缓冲溶液依次萃取，则依次将碱度由强到弱的生物碱萃取出，然后将各部分的酸水缓冲液碱化，转溶于有机溶剂，蒸去溶剂即获得各个碱度的生物碱。6分离碱性不同

9、的混合生物碱可用 （ ） A简单萃取法 B酸提取碱沉淀法 C. pH梯度萃取法 D有机溶剂回流法 E分馏法 四、提取分离（二）分离 2.Alk碱性不同pH梯度萃取法 （1）确定pH值的方法 缓冲纸色谱四、提取分离（二）分离 2.Alk碱性不同pH梯度萃取法 （1）确定pH值的方法四、提取分离（二）分离 2.Alk碱性不同pH梯度萃取法 （1）确定pH值的方法请问你能从这里得到什么信息呢？将总生物碱溶于三氯甲烷中，用不同的缓冲溶液，PH从高到低萃取，谁先分离出来？混合总碱 酸水溶解 酸水液（盐） PH梯度碱化萃取法生物碱由弱到强依次被分离 CHCl3溶解 CHCl3溶液(游离) PH梯度酸水萃取

10、法 生物碱由强到弱依次被分离 可用以下两种方式分离3、利用溶解度不同进行分离利用游离碱的溶解度不同进行分离（相似相溶）利用生物碱盐的溶解度差异进行分离：生物碱可和盐酸、硫酸、苦味酸、氢碘酸等形成盐，生物碱的这些盐类在不同溶剂中溶解度不同。如金鸡纳树皮中的奎宁、奎尼丁、金鸡宁、金鸡宁丁，它们与酸生成的盐溶解度不同。硫酸奎宁、酒石酸金鸡宁丁和氢碘酸奎尼丁在水中溶解度较小，金鸡宁不溶于乙醚 苦参碱与氧化苦参碱的分离 麻黄碱与伪麻黄碱的分离 利用生物碱及其盐的溶解度不同分离利用生物碱碱性的差异分离总碱氯仿溶液氯仿层氯仿层pH 56缓冲液萃取 （强碱性生物碱）酸水层pH 34缓冲液萃取pH 12缓冲液萃

11、取氯仿层（中强碱性生物碱）酸水层（弱碱性生物碱）酸水层CHCl3Et2O分离方法苦参碱+总碱溶于少量CHCl3，逐滴加入至Et2O中，过滤氧化苦参碱+CHCl3甲苯H2O分离方法麻黄碱+麻黄碱草酸盐-总碱溶于甲苯，用草酸溶液萃取，浓缩萃取液，麻黄碱草酸盐析出。伪麻黄碱+伪麻黄碱草酸盐+8从苦参总碱中分离苦参碱和氧化苦参碱是利用二者（ ） A在水中溶解度不同 B在乙醇中溶解度不同 C在氯仿中溶解度不同 D在苯中溶解度不同 E在乙醚中溶解度不同流程说明：汉防己乙素的隐性酚羟基，使其极性较大，而在冷苯中的溶解度较小。 汉防己甲素 R=CH3 汉防己乙素 R=H 汉防己甲素和乙素的分离麻黄碱和伪麻黄碱

12、混合物 碱化甲苯提取甲苯溶液 流经1-2%草酸溶液 草酸溶液 减压浓缩，冷置，过滤 结晶（草酸伪麻黄碱） 母液（草酸麻黄碱） CaCl2转化 CaCl2转化 盐酸伪麻黄碱 盐酸麻黄碱 分离说明: 利用草酸伪麻黄碱的水溶度草酸麻黄碱而进行分离。 如何从洋金花中提取分离 东莨菪碱和莨菪碱？提取：酸水提取法离子交换法碱化亲脂性有机溶剂萃取法分离：利用氢溴酸东莨菪碱在水中溶解度低而与莨菪碱分离4、利用生物碱特殊功能基的性质进行分离较为普遍的是酚性生物碱，因它能溶于氢氧化钠水溶液中而和其他非酚性生物碱分离含羧基的生物碱则可用碳酸氢钠水溶液萃取来分离具有内酯或内酰胺结构的生物碱则可用加碱加热开环溶于水，加

13、酸环合析出的性质与其他生物碱分离喜树碱的分离：此类生物碱的碱性很弱，分子中有内酯结构，当与稀氢氧化钠溶液共同加热时，内酯开环生成钠盐而溶于水中，加酸于水中则复环析出5、利用色谱法进行分离当上述方法不能达到完全分离目的时，往往采用色谱法进行分离 硅胶、氧化铝吸附柱色谱 硅胶分配柱色谱硅胶、氧化铝吸附柱色谱硅胶柱色谱分离法：是常用的柱色谱分离方法。利二氧化硅为填料，是中性无色颗粒，其性能稳定，层析适用范围广，既能用于非极性生物碱也能用于极性生物碱的分离。 硅胶对强极性的物质亲和力强，故极性强的先吸附。但加入极性更强的溶剂时，又可被后者置换（洗脱）下来氧化铝柱色谱分离法：分离生物碱使用碱性氧化铝，一

14、般过一次碱性氧化铝柱，除去极性较低的碳氢化合物及部分中性、酸性物质。 长春碱和长春新碱均为中极性物质，故流动相的极性不宜太高，一般用苯石油醚、苯氯仿、苯二氯甲烷、乙酸乙酯石油醚作流动相，以不同比例梯度洗脱，洗脱产物依次为长春碱、长春新碱。该法是目前大规模生产的方法。 3、如何利用PH梯度萃取法 分离不同碱性的生物碱？游离总生物碱 酸水溶解 含生物碱盐的酸水液PH梯度碱化有机溶剂萃取法PH由低到高使盐逐步游离生物碱由弱到强依次被分离 有机溶剂溶解 含游离碱的有机溶剂 PH梯度酸水萃取法PH由高到低使游离碱逐步成盐生物碱由强到弱依次被分离 可用以下两种梯度萃取法方式分离麻 黄 二 洋金花中生物碱类

15、化学成分的提取分离技术 洋金花为茄科植物毛曼陀罗和白曼陀罗（Datura metel）的花。以洋金花为主药的中药麻醉剂，我国自古以来就有应用。洋金花具有解痉止痛止咳平喘的功效。其有效成分为生物碱。现代药理研究表明，洋金花中所含的莨菪碱及其外消旋体阿托品有解痉镇痛、解有机磷中毒和散瞳作用；东莨菪碱除除具有莨菪碱的生理活性外，还有镇静、麻醉的作用。（一）洋金花中主要有效成分及结构 洋金花中所含生物碱为莨菪烷衍生物，以莨菪碱、东莨菪碱、N一去甲基莨菪碱为主。其结构如下 ：练 习 题练习试题一、选择判断题二、是非题三、化学鉴别题四、分析比较碱性大小五、提取分离一、选择判断题用pH梯度萃取法从氯仿中分离

16、生物碱时，可顺次用（ ）缓冲液萃取。 A. pH= 83 B. pH= 68 C. pH= 814 D. pH= 38生物碱的盐若从酸水中游离出来，pH应为（ ） A. pH Pka C. pH = PKa某生物碱碱性很弱，几乎呈中性，氮原子的存在状态可能为( )。 A.伯胺 B.仲胺 C.酰胺 D.叔胺 一、选择判断题季铵型生物碱分离常用( )。 A. 水蒸汽蒸馏法 B. 雷氏铵盐法 C. 升华法 D. 聚酰胺色谱法生物碱沉淀反应是利用大多数生物碱在( )条件下，与某些沉淀试剂反应生成不溶性复盐或络合物沉淀。 A. 酸性水溶液 B. 碱性水溶液 C. 中性水溶液 D. 亲脂性有机溶剂一、选择

17、判断题将混合生物碱溶于有机溶剂中，以酸液pH由大小顺次萃取，可依次萃取出( )。 A.碱性由强弱的生物碱 B.碱性由弱强的生物碱 C.极性由弱强的生物碱 D.极性由强弱的生物碱一、选择判断题生物碱的碱性强弱可与下列( )情况有关。 A.生物碱中N原子具有各种杂化状态 B.生物碱中N原子处于不同的化学环境 C.以上两者均有关 D.以上两者均无关一、选择判断题pH梯度萃取法分离生物碱时，生物碱在酸水层，应顺次调pH（ ）用氯仿萃取。 A.pH=38 B.pH=813 C.pH=17 D.pH=71对生物碱进行分离常用的吸附剂为( )。 A.活性炭 B.硅胶 C.葡聚糖凝胶 D.碱性氧化铝二、是非判

18、断题自然界所发现的生物碱都是氨基酸的代谢产物。季铵型生物碱可溶于水，它是各类生物碱中碱性最强的一类生物碱。阴离子交换树脂适用于分离生物碱类物质。生物碱一般是以游离碱的状态存在于植物体内。二、是非判断题某一中药的粗浸液，用生物碱沉淀试剂检查结果为阳性，可说明该中药中肯定含有生物碱。生物碱都能被生物碱沉淀试剂所沉淀。三、化学方法鉴别下列各组化合物三、化学方法鉴别下列各组化合物四、比较各化合物中N原子的碱性大小四、比较下列各组化合物的碱性四、比较下列各组化合物的碱性四、比较下列各组化合物的碱性四、比较下列各组化合物的碱性四、比较下列各组化合物的碱性五、提取分离某中药材中主要含有生物碱类成分，且已知在

19、其总碱中含有如下成分：季铵碱、酚性叔胺碱、非酚性叔胺碱、水溶性杂质、脂溶性杂质现有下列分离流程，试将每种成分可能出现的部位填入括号中。六 目 标 检 测一、A型题 1.从药材中提取季铵碱一般采用的方法是_。（A.碱溶酸沉法 B.pH梯度萃取法C.醇-酸水-碱化-氯仿提取法 D.醇-酸水-碱化-雷氏铵盐沉淀法） 2.酸水液中可直接被氯仿提取出来的生物碱是_。（A.强碱 B.中强碱 C.弱碱 D.酚性碱） 3.分离含有不同碱性生物碱的总碱可选用_。（A.简单萃取法 B.pH梯度萃取法 C.分馏法 D.酸提碱沉法） 4.在生物碱酸水提取液中，加碱调由低到高，每调一次用氯仿萃取一次，首先得到的是_。（A.强碱性生物碱 B.弱碱性生物碱 C.中强碱性生物碱碱 D.季铵型生物碱 E.水溶性生物碱） 5.将总碱溶于氯仿中，用不同pH（由高到低）缓冲液依次萃取，最后萃取出的生物碱是_生物碱。（A.最强碱性的 B.中强碱性的 C.弱碱性的 D.强碱性的） 6.用阳离子交换树脂法分离脂溶性生物碱时，样品应先配成_。（A.水溶液 B.强酸性水溶液 C.强碱