第二章 天然藥物化學(xué)成分的提取方法

1、天然藥物化學(xué)講義 總論 第二章 天然藥物化學(xué)成分的提取方法§2.1 溶劑提取法(以植物類原料為例)一提取法的一般程序二溶劑提取法的理論依據(jù)三三選擇提取溶劑的一般思路 （怎樣選擇提取溶劑）四常用提取方法簡(jiǎn)介 （怎樣選擇提取方法）五影響提取效率的因素 （怎樣選擇提取條件）一溶劑提取法的一般程序干燥 粉碎 選適當(dāng)溶劑提取 原料 提取液增大接觸表面 （含目標(biāo)成分）實(shí)例: 溶劑 提取方法泡補(bǔ)酒 乙醇 浸漬法浸漬法圖 示.煎 藥 水 煎煮法為了選擇適宜溶劑和適宜方法有必要熟悉以下相關(guān)理論依據(jù)。二溶劑提取法的理論依據(jù)1溶劑提取法的基本原理（1）相似相溶原理 一般經(jīng)驗(yàn)： 化學(xué)成分易溶于與其結(jié)構(gòu)相似、

2、極性相似的溶劑之中?；瘜W(xué)成分親水性溶劑中親脂性溶劑中親水性成分（極性大）易溶難溶或不溶親脂性成分（極性小或非極性）難溶或不溶易溶例外：提取混合物成分時(shí)，各成分間有可能存在互溶和助溶作用。例如：水提法也可能提出親脂性成分。（2）濃度差原理由于擴(kuò)散、滲透作用，溶劑逐漸通過(guò)細(xì)胞壁透入到細(xì)胞內(nèi)。溶劑進(jìn)入細(xì)胞后，溶解大量可溶性物質(zhì)，造成了細(xì)胞內(nèi)外的濃度差，于是細(xì)胞內(nèi)的濃溶液不斷向外擴(kuò)散，溶劑又不斷進(jìn)入被提取原料組織中，可溶成分不斷被提取出來(lái)。如此多次往返，直至細(xì)胞內(nèi)外溶液濃度相等達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡為止。因此，進(jìn)行溶劑提取的重要前提是：組織細(xì)胞內(nèi)外存在濃度差。試分析比較以下方法中的濃度差特點(diǎn)：物料內(nèi)外 濃度差

3、提取 效率比 較 比 較靜態(tài)提取 不能保持： 不斷縮小，直至消失 低 （達(dá)到平衡） 滲漉法動(dòng)態(tài)提取 圖示動(dòng)態(tài)提取 能夠保持： 高 一直存在，直至提盡 靜態(tài)提取中，被提取的物料與提取液之間處于相對(duì)靜止?fàn)顟B(tài)，例如浸漬法；動(dòng)態(tài)提取中，被提取的物料與提取液之間處于相對(duì)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，例如滲漉法。由于提取液與被提取物料的相對(duì)關(guān)系不同，進(jìn)而導(dǎo)致其濃度差特點(diǎn)不同，提取效率不同，選擇動(dòng)態(tài)提取法，可以獲得更高的提取效率。小結(jié) （1）相似相溶原理 可用于指導(dǎo) 選擇提取溶劑. （2）濃 度 差原理 可用于指導(dǎo) 選擇提取方法上述“相似相溶原理”中的相似是指被溶解成分和溶劑二者之間的極性相似，因此我們還有必要熟悉以下有關(guān)化學(xué)

4、成分的極性判斷，以及溶劑的極性和其它特性。2化學(xué)成分的極性判斷及其溶解特性（1）關(guān)于極性的概念極性：分子中電荷不對(duì)稱的程度。（2）常見(jiàn)官能團(tuán)的極性強(qiáng)弱順序：參見(jiàn)教材P.25 表1-3 -C O O H > - O H > - NH2 > - SH 羧 羥 胺 巰 強(qiáng)> -CHO > >C = O > -COOR > -OCH3 醛 酮 酯 烷 氧> -CH = CH - > -CH-CH- 烯 烷 最 下 方（3）判斷化學(xué)成分極性強(qiáng)弱的一般規(guī)律a. 看分子(骨架)大?。?碳鏈 長(zhǎng)短 。 芳環(huán) 多少 b. 看官能團(tuán)特點(diǎn)： 極性 強(qiáng)弱 數(shù)

5、目 多少 a 分子越小, 碳鏈越短, 芳環(huán)越少，其極性越大； 分子越大, 碳鏈越長(zhǎng), 芳環(huán)越多，其極性越小； 極性判斷 b 所含官能團(tuán)極性越強(qiáng), 分子極性越大； 所含官能團(tuán)極性越弱, 分子極性越?。籧 含 極性官能團(tuán)數(shù)目越多, 分子極性越大； 含非極性官能團(tuán)數(shù)目越多, 分子極性越小。 以上為化學(xué)成分極性判斷的 三條規(guī)律， 兩個(gè)要點(diǎn) （4）化學(xué)成分極性與其溶解性的關(guān)系 一般情況下, 極性越大，親水性越強(qiáng)；極性越小，親脂性越強(qiáng)。3常用溶劑的極性、分類及其特性（1）判斷溶劑極性強(qiáng)弱的一般規(guī)律 (與上述判斷化學(xué)成分的極性規(guī)律一致)。（2）常用溶劑的極性順序及其主要特性 親 脂 性 石油醚、己烷-苯-氯

6、仿-乙醚-乙酸乙脂-正丁醇-丙酮-乙醇-甲醇-水 親 水 性（3）常用溶劑的分類（一） 粗分 親水性溶劑：其結(jié)構(gòu)和溶解特性與水相近, 極性較大；易溶解親水性成分 。親脂性溶劑：其結(jié)構(gòu)和溶解特性與油相近, 極性較?。灰兹芙庥H脂性成分。（二） 細(xì)分 (見(jiàn)下表)表 1 中藥成分及其適用的提取溶劑中藥成分的極性中藥成分的類型適用的提取溶劑強(qiáng)親脂性（極性小）揮發(fā)油、脂肪油、臘、脂溶性色素、甾醇類、某些苷元石油醚、己烷親 脂 性苷元、生物堿、樹脂、醛、酮、醇、醌、有機(jī)酸、個(gè)別苷氯仿、乙醚中等極性小某些苷類（如強(qiáng)心苷等）氯仿：乙醇（2：1）中某些苷類（如黃酮苷等）乙酸乙脂大某些苷類（如皂苷、蒽醌苷等）正 丁

7、 醇親 水 性極性很大的苷、糖類、氨基酸、某些生物堿鹽丙酮、乙醇、甲醇強(qiáng)親水性蛋白質(zhì)、黏液質(zhì)、果膠、糖類、氨基酸、無(wú)機(jī)鹽類水表2 常用提取溶劑系統(tǒng)部 位方 法dragendorffzellinerPuwer FBbrieger米達(dá)夫stabl強(qiáng)親脂性親脂性中等極性（小）中等極性（大）極性大石油醚乙醚、氯仿無(wú)水乙醇無(wú)水乙醇水酸水堿水石油醚乙醚、氯仿醋酸鉛法石油醚乙醚戊醇石油醚乙醚無(wú)水乙醇冷水沸水酸水堿水石油醚、苯乙酸乙脂乙醇石油醚乙醚、氯仿 丙酮三、選擇提取溶劑的一般思路1從溶解度考慮：對(duì)目標(biāo)成分溶解度大；對(duì)其他成分溶解度小。 2從成本和安全性等方面考慮四、常用提取方法簡(jiǎn)介 方法分類優(yōu) 點(diǎn)缺 點(diǎn)

8、適 用 范 圍冷提常溫，液清雜質(zhì)少溶出率低，需時(shí)長(zhǎng)熱不穩(wěn)定成份, 含淀粉等多者熱提溶出率高熱不穩(wěn)定者不宜,含淀粉等多者不宜方法分類優(yōu) 點(diǎn)缺 點(diǎn)靜態(tài)提取裝置簡(jiǎn)單1效率低 2.多次更換溶劑，操作繁動(dòng)態(tài)提取效率高1需專用裝置 2.其他缺點(diǎn)，各法不同實(shí)際工作中需恰當(dāng)組合 : 熱提 冷提 靜態(tài)提取 動(dòng)態(tài)提取1. 浸漬法 操作: 可將原料粗粉裝入適當(dāng)?shù)娜萜髦?，加入適當(dāng)?shù)娜軇ǘ嘤盟蛳〈迹阅芙冈仙杂羞^(guò)量為度；時(shí)常振搖或攪拌，放置一日以上過(guò)濾;浸過(guò)的原料另加新溶劑。如此再提兩次。第二、三次浸提時(shí)間可縮短。合并提取液，濃縮后可得提取物。特點(diǎn): 冷提 + 靜態(tài) .利： 本法比較簡(jiǎn)單，不需加熱（必要時(shí)溫?zé)?/p>

9、）。弊： 提取時(shí)間長(zhǎng)，效率不高，特別用水浸漬時(shí)，水提取液易發(fā)霉變質(zhì)，必要時(shí)應(yīng)加適量防腐劑。 適用于： 1.有效成分遇熱易破壞 2.含多量淀粉、樹膠、果膠、粘液質(zhì)的原料（冷提法溶出雜質(zhì)少）。2滲漉法 操作: 將原料粗粉用適當(dāng)?shù)娜軇ǔＳ靡掖迹?rùn)濕膨脹后，裝入滲漉筒中，然后不斷地添加新溶劑，浸出成分后，自滲漉筒的下口收集提取液。特點(diǎn): 冷提 + 動(dòng)態(tài) .利： 本法由于隨時(shí)保持相當(dāng)?shù)臐舛炔?，故提取效率較高，浸出液較澄清，弊： 溶劑消耗量大，費(fèi)時(shí)長(zhǎng)，操作仍嫌繁瑣。3煎煮法 操作： 將原料粗粉放在適當(dāng)?shù)娜萜髦校ㄈ缟板?、金屬夾層鍋等，應(yīng)避免鐵器），加水浸過(guò)原料粗粉，充分浸泡后，加熱煎煮，一般煮2 - 3次

10、，每次0.5 - 1h，煎煮次數(shù)及時(shí)間可按投料量及原料質(zhì)地適當(dāng)增減。直火加熱時(shí)，應(yīng)避免焦糊。特點(diǎn): 熱提 + 靜態(tài) . 利： 此法較簡(jiǎn)便，原料中大部分成分可被不同程度地提出。弊： 含揮發(fā)性成分及有效成分遇熱易破壞的原料不宜用此法，含有多糖類的原料，煎煮液比較粘稠，過(guò)濾較困難。4回流提取法 有機(jī)溶劑加熱提取時(shí)，需采用回流加熱裝置，以免溶劑揮發(fā)損失和帶來(lái)其它的有害結(jié)果。操作： 一般小量操作時(shí)，可將原料粗粉裝入大小適宜的燒瓶中（原料量為燒瓶容量的1/3 - 1/2），再加溶劑使其浸過(guò)原料1 - 2cm高，燒瓶上接一冷凝器， 水浴加熱，沸騰后溶劑蒸氣經(jīng)冷凝器冷凝又流回?zé)恐小Ｈ绱嘶亓?小時(shí)，濾出提取液

11、，加入新溶劑重新回流1/2 h , 通常共回流2 3次?；亓骱蠛喜⑻崛∫海麴s回收溶劑即得提取濃縮物。大量生產(chǎn)亦可采用類似的裝置。特點(diǎn): 熱提 + 靜態(tài) .利： 此法提取效率較冷滲法高。但弊： 受熱易破壞的成分不宜應(yīng)用，該法溶劑消耗量仍大，操作麻煩。5連續(xù)提取法 為了彌補(bǔ)回流提取法中需要溶劑量大，操作較煩的不足，可采用連續(xù)提取法。連續(xù)回流裝置，實(shí)驗(yàn)室內(nèi)常用索氏提取器。特點(diǎn): 動(dòng)態(tài)提取 + 受熱長(zhǎng) 有機(jī)溶媒 利： 比回流提取法溶劑量少，操作簡(jiǎn)便。弊： 提取液受熱時(shí)間長(zhǎng)，因此對(duì)受熱易分解的成分不宜用此法。右圖: 1.冷凝管 2. 溶劑蒸汽上升管 3. 虹吸回流管 4.裝有藥物的濾紙筒 5 溶劑 6

12、. 水浴五、影響提取效率的因素1粉碎度：被提取物的粉碎度要適中，粉碎度太粗，表面積小，不利于溶劑擴(kuò)散、滲透、溶解等提取過(guò)程；粉碎度太細(xì)，相互吸附作用增強(qiáng)，反而影響擴(kuò)散速度。通常水提可采用粗粉或薄片，有機(jī)溶劑提取則采用過(guò)20目的粗粉。2溫度：溫度增高，有利于溶劑擴(kuò)散、滲透和溶解，故提取效率增高。但溫度過(guò)高，則有些成分破壞，且雜質(zhì)提取也多。3時(shí)間：應(yīng)選擇合理提取時(shí)間，使被提取物細(xì)胞內(nèi)外有效成分濃度達(dá)到平衡即可，時(shí)間過(guò)短，提取不完全；過(guò)長(zhǎng)，則浪費(fèi)時(shí)間。§2.2 水蒸氣蒸餾法水蒸汽蒸餾法可適用于具有揮發(fā)性的，能隨水蒸汽蒸餾而不被破壞，與水不發(fā)生反應(yīng)，且難溶或不溶于水的成分的提取。此類成分的沸

13、點(diǎn)多在 100oC以上， 而且在100oC左右時(shí)有一定的蒸汽壓（至少 510 mmHg以上）。一. 實(shí)驗(yàn)室常用裝置 (右圖)二. 原理水蒸汽蒸餾所依據(jù)的原理，是基于兩種互不相溶的液體A、B共存時(shí)所具有的下述性質(zhì)：1各組分的蒸汽壓和它們?cè)诩兇鉅顟B(tài)時(shí)的蒸汽壓相等2另一種液體的存在并不影響它的蒸汽壓3混合體系的總蒸汽壓等于兩純組分蒸汽壓之和, 即 P = P0A + P0B P0A 代表純 A 在某溫度時(shí)的蒸汽壓； P0B 代表純 B 在某溫度時(shí)的蒸汽壓； P 代表同溫度下的 總蒸汽壓。 由于該體系總蒸汽壓P要高于其中任一純組分的蒸汽壓，所以混合物的泡點(diǎn)T必低于其中任一純組分的沸點(diǎn)。換言之：水蒸汽蒸

14、餾法可以使被蒸餾組分沸點(diǎn)降低。 三. 應(yīng)用水蒸汽蒸餾法的必要條件 1具有揮發(fā)性， 并且沸點(diǎn)>1000C 被提取的成分，在1000C左右應(yīng)有一定的蒸氣壓（至少 510 mmHg以上）2難溶或不溶于水（便于分層分離）3. 不與水反應(yīng)， （以免被水蒸氣破壞）四. 主要應(yīng)用該法主要適合于一些不便于常壓蒸餾方法進(jìn)行提取的有機(jī)化合物:1.高沸點(diǎn)物；2.沸點(diǎn)之前易分解之物。常用于下述化學(xué)成分：某些小分子酚性物質(zhì)，小分子生物堿, 以及揮發(fā)油類等.§2. 3 其它提取新技術(shù)（簡(jiǎn)介）1. 超聲提取法: 試驗(yàn)教材 P. 6 - 72. 超臨界流體提取法:試驗(yàn)教材 P.8 第2自然段3其它 在此我們簡(jiǎn)

15、單介紹超臨界流體技術(shù)在天然產(chǎn)物提取分離中的應(yīng)用一基本概念超臨界狀態(tài)和超臨界流體：超臨界狀態(tài)是指物質(zhì)的溫度和壓力處于其臨界溫度（Tc）和臨界壓力（Pc）之上的狀態(tài)，超臨界狀態(tài)下的物質(zhì)即被稱做超臨界流體。二超臨界流體的特性1它是一種特殊流體，兼有氣體、液體的雙重優(yōu)點(diǎn)，具有良好的溶解性能，可用于提取技術(shù)。超臨界流體處于一種既象氣體，又象液體的特殊狀態(tài)，無(wú)論怎樣增大壓力，它也永遠(yuǎn)不會(huì)變成液體。超臨界流體兼有氣液二態(tài)的雙重優(yōu)點(diǎn)：它的密度很大，接近于液體，因而具有較強(qiáng)的溶解性能（這是一般氣體所不具備的）；其次，它的粘度低，擴(kuò)散系數(shù)很大，顯著優(yōu)于一般液體，而與氣體相似，因而使其表現(xiàn)為傳質(zhì)阻力小，傳質(zhì)速度快，

16、因而其溶解速度較快，達(dá)到溶解平衡所需時(shí)間短。上述優(yōu)良特性，使超臨界流體具有良好的溶解性能，不僅可以溶解許多物質(zhì)，而且傳質(zhì)性能良好，溶解速度較快，因此可以用做很好的提取介質(zhì)。2在臨界點(diǎn)附近，其密度和溶解性能隨壓力的變化非常敏感因此，它可以用作分離純化手段。由于在臨界點(diǎn)附近，壓力的微小變化，即可引起超臨界流體密度的巨大變化，從而導(dǎo)致其溶解能力的顯著不同，所以，通過(guò)調(diào)節(jié)壓力，即可控制超臨界流體的溶解性能差異，將需要提取的成分進(jìn)行一定程度的分離，這是常規(guī)溶劑提取技術(shù)所難以做到的。3通過(guò)調(diào)節(jié)壓力可使之復(fù)原為普通氣態(tài)。據(jù)此特性，不經(jīng)加熱，即可使流體循環(huán)重復(fù)使用，勿需常規(guī)回收溶劑之操作。通過(guò)調(diào)節(jié)壓力，還可以

17、實(shí)現(xiàn)超臨界流體和普通氣態(tài)之間的相互轉(zhuǎn)換，當(dāng)它轉(zhuǎn)為氣態(tài)時(shí)，可以很容易地同已提取的成分進(jìn)行分離，從而免去通常加熱回收有機(jī)溶劑的許多弊病。例如，受熱時(shí)間長(zhǎng)，引起功能因子變質(zhì)，以及耗能、毒害等等。三、超臨界提取分離裝置簡(jiǎn)介用 途萃取罐規(guī)格常用組合（1）實(shí)驗(yàn)室工藝研究及樣品制備0.5L、1L、2L、5L等一萃一分不循環(huán)式一萃二分循環(huán)式二萃三分循環(huán)式等中試裝置10L、24L、50L；(10+10)L、(24+24)L等一萃 二分循環(huán)式二萃二分循環(huán)式等生產(chǎn)裝置(50+50)L、(300+300)L、(500+500)L、1000L、3000L、3*4000L、3*6500L等略注（1）根據(jù)需要，還可配加精餾

18、柱。四、超臨界流體提取分離技術(shù)的優(yōu)勢(shì)由于超臨界流體具有上述優(yōu)良特性，因而用作提取分離技術(shù)時(shí)，具有下述顯著優(yōu)勢(shì)：1可以實(shí)現(xiàn)提取分離一體化，并且沒(méi)有常規(guī)回收溶劑的許多弊端。因此，該技術(shù)不僅可使所得產(chǎn)品純度高，質(zhì)量穩(wěn)定，而且操作簡(jiǎn)便，尤其適合于工業(yè)化生產(chǎn)。2可實(shí)現(xiàn)真正的循環(huán)式動(dòng)態(tài)提取，提取完全，收率高。3應(yīng)用CO2時(shí)，可提供常溫、無(wú)氧分離條件，尤其適合于怕氧化或遇熱不穩(wěn)定的成分。五、超臨界二氧化碳技術(shù)簡(jiǎn)介二氧化碳是最常使用的超臨界流體，其臨界溫度接近室溫（Tc31.1），臨界壓力也不算太高（Pc=7.3MPa）。此外，二氧化碳不燃、無(wú)毒，是生物體內(nèi)代謝的自然產(chǎn)物，這些特點(diǎn)都有利于它成為超臨界流體技術(shù)的首選溶劑。以往超臨界二氧化碳技術(shù)曾側(cè)重于提取脂溶性成