中药成分提取分离纯化2

第二章中药化学成分的一般研究方法

（总论）

中药化学成分类型及生物合成简介第一节中草药中各类化学成分简介一、有效成分1.碱性化合物：

生物碱小檗碱2.酸性化合物：结构中含有酚羟基的化合物——黄酮、醌类、苯丙素（香豆素、木脂素）及其苷类结构中含有羧基的化合物——有机酸、葡萄糖醛酸黄酮蒽醌香豆素木脂素3.两性化合物：结构中既有碱性基团也有酸性基团氨基酸、蛋白质4.中性化合物：分子结构中既无碱性基团也无酸性基团的化合物，如萜类和挥发油、甾体等。

中药化学成分大多属于天然有机化合物，类型众多，结构复杂，数目庞大。然而其结构间却存在着一定的联系，许多化合物在分子结构中都包含着某些基本组成单位。植物在体内物质代谢过程中由不同的生物合成途径产生出结构千差万别的代谢产物。

苯丙素类具有C6-C3单位萜类具有重复的C5单位具有C6-C3-C6单位黄酮类具有C2单位。脂肪酸、酚类、醌及聚酮类生物碱类具有氨基酸单位按成分的生物合成途径可分为一次代谢产物和二次代谢产物一次代谢产物

是每种植物中普遍存在的维持有机体正常生存的必需物质，如叶绿素、糖类、蛋白质、脂类和核酸等。中药化学的主要研究对象。

二次代谢产物

是在特定的条件下，以一些重要的一次代谢产物（如乙酰辅酶A等）作为前体或原料，经历不同的代谢过程生成的物质（如生物碱、黄酮等）。中药二次代谢产物的主要生物合成途径

一、乙酸-丙二酸（AA-MA）途径二、甲戊二羟酸（MVA）途径三、莽草酸途径四、氨基酸途径五、复合途径

六、中药中其他成分类型一、乙酸酸-丙二酸（（AA-MA）途径以乙酰辅辅酶A为起始物物质，丙丙二酸单单酰辅酶酶A起延伸碳碳链的作作用。通过这一一途径能能生成脂肪酸类类、酚类类、醌类类等化合物物。乙酰辅酶酶A直线聚合合后再进进行环合合生成各各种酚类化合物。。CH3-CO-S-CoA+3乙酰辅酶酶A丙二酸单单酰辅酶酶ACH3-CO-CH2-CO-CH2-CO-CH2-CO-----Enz上述多酮酮环合则则生成各各种醌类化合物或或聚酮类化合物。。起始物质质为MVA，萜类、、甾类化化合物均均由这一一途径生生成。由乙酰辅辅酶A歧式聚合合生成的的甲戊二二羟酸单单酰辅酶酶A是中药体体内生物物合成各各种萜类、甾甾类化合物的的基本单单位。二、甲戊戊二羟酸酸（MVA）途径MVA具有C6-C3及C6-C1基本结构构的化合合物由这这一途径径衍化生生成，如如苯丙素类类、木脂脂素类、、香豆素素类等。此途径由由莽草酸酸通过苯苯丙氨酸酸，生成成桂皮酸酸，再由由桂皮酸酸生成各各种苯丙丙素类化化合物。。现也被称称为桂皮酸途途径。三、莽草草酸酸途径径大多数生物碱类成分由由此途径径生成。。有些氨基酸，，如鸟氨酸、、赖氨酸、苯苯丙氨酸、酪酪氨酸及色氨氨酸等，经脱脱羧成为胺类类,再经过一系列列化学反应(甲基化、氧化化、还原、重重排等)生成各各种生生物碱碱。四、氨氨基基酸酸途途径径许多二二级代代谢产产物由由上述述生物物合成成的复复合途途径生生成，，即分分子中中各个个部分分由不不同的的生物物合成成途径径产生生。如：查耳酮酮类、、二氢氢黄酮酮类化化合物物的A环和B环分别别由乙乙酸-丙二酸途途径和莽莽草酸途途径生成成，再在在各种酶酶作用下下生成黄黄酮。一一些萜类生生物碱碱分别来来自甲甲戊二二羟酸酸途径径及莽莽草酸酸途径径或乙乙酸-丙二酸酸途径径。五、复复合合途途径径中药化化学成成分预实验验第二节节是初步步检识识某中中药中中含有有哪些些化学学成分分的方方法，，根据据预实实验结结果，，在按按照所所含化化学成成分的的性质质，设设计有有效成成分提提取、、分离离的具具体方方法。。水浸液液乙醇提提取液液石油醚醚提取取液预实验验提取、、分离离中药药有效效成分分常用用的方方法第三节节提取：：指用选选择的的溶剂剂或适适当的的方法法，将将所要要的成成分溶溶解出出来并并同中中药组组织脱脱离的的过程程。溶剂提提取法法水蒸气气蒸馏馏法升华法法一、溶溶剂提提取法法是根据据天然然药物物中各各种成成分在在溶剂剂中的的溶解解性质质，选选用对对有效效成分分溶解解度大大，而而对不不需要要溶出出成分分溶解解度小小的溶溶剂，，将有有效成成分从从药材材组织织中溶溶解出出来的的办法法。（一））原理理：根根据中中药化化学成成分与与溶剂剂间““极性性相似似相溶溶”的的原理理，依依据各各类成成分溶溶解度度的差差异，，选择择对所所提成成分溶溶解度度大、、对杂杂质溶溶解度度小的的溶剂剂，依依据““浓度度差””原理理，将将所提提成分分从药药材中中溶解解出来来的方方法。。溶剂提提取法法相似相相溶定定律有机化化合物物分为为三类类水溶性性亲脂性性亲水性性苷类（（黄酮酮、三三萜、、甾体体等与糖糖的结结合物））糖类、、氨基基酸蛋蛋白质质、盐盐类未成盐盐的生生物碱碱，未未成苷苷的黄黄酮、、蒽醌醌、萜萜类、、甾体体。化合物物的极极性及及其强强弱判判断官能团团的种种类、、数目目、排排列方方式官能团团的极极性强弱弱（二））化学学成分分的极极性：：被提取取成分分的极极性是是选择择提取取溶剂剂最重重要的的依据据。1、影响响化合合物极极性的的因素素：(1)、化合合物分分子母母核大大小（（碳数数多少少）：：分子子大、、碳数数多，，极性性小；；分子子小、、碳数数少，，极性性大。。(2)、取代代基极极性大大小：：在化化合物物母核核相同同或相相近情情况下下，化化合物物极性性大小小主要要取决决于取取代基基极性性大小小。常见基基团极极性大大小顺顺序如如下；；酸＞＞酚＞＞醇＞＞胺＞＞醛＞＞酮＞＞酯＞＞醚＞＞烯＞＞烷。。ABC(三)提取溶剂及及溶剂的选选择：1.常用提取溶溶剂的分类类与极性：：有机溶剂分分为三类水亲水性有机机溶剂亲脂性有机机溶剂与溶剂的结结构有关，，常见溶剂剂极性强弱弱顺序:石油醚、苯苯、氯仿、、乙醚、乙乙酸乙酯、、丙酮、乙乙醇、甲醇醇、水极性大小：：水(H2O)＞甲醇(MeOH)＞乙醇(EtOH)＞丙酮（Me2CO）＞正丁醇醇(n-BuOH)＞乙酸乙酯酯(EtOAc)＞乙醚(Et2O)＞氯仿(CHCl3)＞苯（C6H6)＞四氯化碳碳(CCl4)＞正己烷≈≈石油醚(Pet.et)。溶剂的选择择：溶解度化学性质稳稳定安全、价廉廉（1）要对所提提取成分溶溶解度大；；对杂质溶溶解度小。。（2）要与所提提取成分不不起意外的的化学变化化。（3）要廉价、、易得、安安全。其中（1）是最主要要的。提取溶剂的的选择（1）水：为极性最大大的溶剂，，也最常用用。可溶解解苷类、生生物碱盐、、糖类、蛋蛋白质、氨氨基酸、鞣鞣质、小分分子有机酸酸、有机酸酸盐、亲水水性色素、、无机盐。。其中蛋白白质不溶于于热水。缺点：用水提取易易酶解苷类类成分，且且易霉坏变变质。（2）亲水性的的有机溶剂剂：以乙醇最常常用。乙醇醇的溶解性性能比较好好。亲水性性的成分除除蛋白质、、粘液质、、果胶、淀淀粉和部分分多糖等外外，大多能能在乙醇中中溶解。优点：应用范围广广，易过滤滤，不霉变变，易浓缩缩回收。缺点：价高、不安安全，需回回流设备。。（3）亲脂性的的有机溶剂剂：这些溶剂的的选择性能能强，用于于亲脂性成成分的提取取，如游离离生物碱、、苷元、挥挥发油等。。优点：提取专属性性强，易回回收浓缩。。缺点：价高、易燃燃、有毒，，穿透性差差；对设备备要求高。。浸渍法（冷浸）煎煮法（热提）回流法（有机溶剂剂）连续提取法法渗漉法（连续冷浸浸）提取方法水蒸气蒸馏法冷提法1.浸渍法：是用水或或醇浸渍药药材一定时时间，然后后合并提取取液，并将将其减压浓浓缩的方法法。该法因因为一般都都是在低温温下进行的的，不用加加热，所以以适合于挥挥发性成分分及受热易易分解成分分的提取。。但提取的的时间较长长，效率低低。用水浸浸提时还要要注意提取取液的防腐腐问题。2.渗漉法：是将药材装装入渗漉筒筒中，先用用水或醇浸浸渍数小时时，然后从从渗漉筒的的下口使提提取液流出出，上口不不断地加入入新的溶剂剂，此方法法因为药材材与溶剂之之间能够始始终保持较较大的浓度度差，因此此提取效率率较高。该该法同样适适用于挥发发性及受热热易破坏分分解的成分分的提取。。但是有溶溶剂耗费量量较大的缺缺点。热提法1.煎煮法：该方法是我我国中医中中药最早使使用的传统统的提取方方法。是将将药材用水水加热煮沸沸提取，在在提取过程程当中大部部分成分可可被不同程程度的提取取出来，但但是对于挥挥发性成分分及加热易易被破坏的的成分不宜宜使用。2.回流提取法法：是用有机溶溶剂作为提提取溶剂，，在回流装装置中对药药材进行加加热回流提提取，该方方法提取效效率较高，，但因为长长时间加热热，所以不不适合受热热易破坏分分解的成分分。3.连续回流提提取法：是回流提取取法的发展展，具有消消耗溶剂量量更小，提提取效率更更高的优点点。常用索索氏提取器器或连续回回流装置。。二、水蒸气气蒸馏法三、升华法法四、超零界界提取法超临界提取取法（SFE）1特点：与经典溶剂剂提取法比比较，不用用有机溶剂剂，而是选选用一种称称为超临界界流体（SF）的物质替替代有机溶溶剂提取。。2优点：1）可在低温温下提取，，“热敏性”成分尤其适适用。2）无溶剂残残留，对作作为制剂的的中药提取取物的提取取是一大优优势。3）提取与与蒸馏合为为一体，无无需回收溶溶剂。4）具选择择性分离。。3超临界流体体（SF）：指处于临界界温度（Tc）和临界压压力（Pc）以上，介介于气体和和液体之间间的、以流流动形式存存在的物质质。二、各种分分离纯化方方法系统溶剂分分离法两项溶剂萃萃取法沉淀法盐析法分馏法结晶法色谱法中草药有效效成分的分分离与精制制根据物质的的溶解度差差别进行分分离根据物质在在两相溶剂剂中的配比比不同进行行分离根据物质的的吸附性能能差别进行行分离根据物质分分子大小差差别进行分分离根据物质离离解程度不不同进行分分离一、根据物物质的溶解解度差别进进行分离1.结晶及重结结晶法：利用温度变变化引起溶溶解度的改改变使物质质得以分离离。结晶溶剂的的选择：①对要结晶晶的成分，，热的时候候溶解度大大，冷时溶溶解度小②沸点小，，易挥发，，利于溶解解回收③无毒或低低毒结晶纯度的的判断：①形态，，颜色②熔点和和熔距③色谱法2.溶剂分离法法：a.通过加入另另一种溶剂剂以改变溶溶剂的极性性，使一部部分物质沉沉淀析出，，从而实现现分离。如如：水提醇醇沉法b.酸性性、、碱碱性性或或两两性性化化合合物物，，通通过过加加入入酸酸或或碱碱来来调调节节溶溶剂剂的的PH值，，改改变变分分子子的的存存在在状状态态（（游游离离型型或或离离解解型型）），，从从而而改改变变溶溶解解度度而而实实现现分分离离。。3.沉淀淀法法：：酸性性或或碱碱性性化化合合物物通通过过加加入入某某种种沉沉淀淀试试剂剂使使之之生生成成水水不不溶溶性性的的盐盐类类等等沉沉淀淀析析出出而而实实现现分分离离。。如生生物物碱碱加加入入有有机机酸酸可可生生成成不不溶溶于于水水的的有有机机酸酸盐盐沉沉淀淀，，酸酸性性化化合合物物可可加加入入钙钙盐盐、、铅铅盐盐、、钡钡盐盐等等生生成成不不溶溶性性的的沉沉淀淀。。1水醇醇沉沉淀淀法法：：1）水提取醇沉沉淀法，于水水提浓缩液中中加入乙醇使使含醇量达60%以上，可使多多糖、蛋白质质沉淀。2）醇提取水沉沉淀法，于醇醇提取浓缩液液中加入10倍量以上水，，可沉淀亲脂脂性成分。2铅盐沉淀法：：利用中性醋酸酸铅或碱式醋醋酸铅在水或或稀醇溶液中中能与许多物物质生成难溶溶的铅盐或络络盐沉淀而分分离的方法。。3酸碱沉淀法法：1）酸提取碱碱沉淀：用用于生物碱碱的提取分分离。2）碱提取酸酸沉淀：用用于酚、酸酸类成分和和内酯类成成分的提取取、分离。。4专属试剂沉沉淀法某些试剂能能选择性地地沉淀某类类成分，称称为专属试试剂沉淀法法。二、根据物物质在两相相溶剂中的的分配比不不同进行分分离液-液分配的基基本原理1.分配系数K值:一种溶质在在两相溶剂剂中的分配配比。K值在一定的的温度和压压力下为一一常数。K=CU/CL2.分离因子β：两种溶质在在同一溶剂剂系统中分分配系数的的比值。β=KA/KB(KA>KB)β≥100，一次萃取取就可实现现基本分离离100≥≥β≥10，需萃取10~12次β≤2，需萃取100次以上β≌1，无法实现现分离3.分配比与PH：溶剂系统PH的变化影响响酸性、碱碱性、及两两性有机化化合物的存存在状态（（游离型或或离解型）），从而影影响在溶剂剂系统中的的分配比。。游离型——极性小的溶溶剂离解型——极性大的溶溶剂一般PH<3，酸性物质质多呈非离离解状态（（HA）、碱性物物质则呈离离解状态（（BH+）；PH>12，则酸性物物质呈离解解状态（A－）、碱性物物质以非离离解状态（（B）存在。纸色谱法支持剂：纤纤维素固定相：纤纤维素上吸吸附的水展开剂：与与水不相混混溶的有机机溶剂或水水饱和的有机溶溶剂Rf值：极性大大，Rf值小；极性性小，Rf值大。应用：适合合于亲水性性较强的物物质。ABCAB三、根据物物质的吸附附性差别进进行分离固-液吸附应用用的最多吸附类型：：1.物理吸附（溶液分子子与吸附剂剂表面分子子的分子间间作用力））：硅胶、、氧化铝及及活性炭为为吸附剂的的吸附色谱谱。2.化学吸附：如黄酮等等酚酸性物物质被碱性性氧化铝吸吸附，生物物碱被酸性性硅胶吸附附等。3.半化学吸附附：如聚酰胺胺与黄酮类类、蒽醌类类等化合物物之间的氢氢键吸附。。介于物理理吸附与化化学吸附之之间。物理吸附基基本规律→相似者易易吸附固液吸附三三要素：吸附剂、溶溶质、溶剂剂1.极性吸附剂剂（氧化铝、、硅胶）特特点：a.对极性强的的物质吸附附能力强b.溶剂极性减减弱，则吸吸附剂对溶溶质的吸附附能力增强强；反之，，则减弱。。c.溶质即使被被硅胶、氧氧化铝吸附附，一旦加加入极性较较强的溶剂剂时，又可可被置换洗洗脱下来。。2.非极性吸附附剂（活性炭））：对非极性物物质亲和能能力强，溶溶剂极性降降低，则活活性炭对溶溶质的吸附附能力也随随之降低；；反之，则则提高。1.凝胶滤过法法分离原理理：反分子筛凝凝胶为在水水中可膨胀胀的球形颗颗粒，具具有三三维空间的的网状结构构。大分子子在颗粒间间隙移动，，较早流出出；小分子子则自由渗渗入并扩散散到凝胶颗颗粒内部，，通过色谱谱柱时阻力力增大，较较晚流出。。因而，化化合物按分分子量由大大到小顺序序得到分离离。两相溶剂萃萃取法1原理：利用混合物物中各单体体组分在两两相溶剂中中的分配系系数（K）不同而达达到分离的的方法。溶剂分配法法的两相往往往是互相相饱和的水水相与有机机相。混合合物中各成成分在两相相中分配系系数相差越越大，则分分离效果越越高。2方法：1）简单萃取取法：仪器，实验验室用分液液漏斗或下下口瓶。一一般在水和和亲脂性有有机溶剂中中进行，根根据情况，，也可用酸酸水或碱水水。中药中中成分比较较复杂，一一般一次萃萃取分离不不出来纯品品，需要再再配合其他他方法。由于成分的的复杂性及及相互作用用，萃取中中易发生乳乳化。破坏坏乳化的方方法有：（（1）加热敷；；（2）将乳化层层抽滤；（（3）长时间放放置（24小时以上））。2）pH度萃取法：：是分离酸性性或碱性成成分的常用用方法。以以pH成梯度的酸酸水溶液依依次萃取以以亲脂性有有机溶剂溶溶解的碱性性成梯度的的混合生物物碱，或者者以pH成梯度的碱碱水溶液依依次萃取以以亲脂性有有机溶剂溶溶解的酸性性成梯度的的混合酚、、酸类成分分，使后者者分离的方方法。3）连续萃取取法：采用连续萃萃取器萃取取。利用两两溶液比重重不同自然然分层和分分散相液滴滴穿过连续续相溶剂时时发生传质质。此法可可克服用分分液漏斗多多次萃取操操作的麻烦烦。4）液滴逆流流分配法（（DCCC法）：是利用流动动相形成液液滴，通过过作为固定定相的液柱柱而达到分分离纯化的的目的。盐析法于中药水提提取液中加加入某些无无机盐至一一定浓度或或达到饱和和状态，可可使某些成成分由于溶溶解度降低低而沉淀析析出。常用用的无机盐盐有HCl、Na2SO4等