藥學(xué)概論-天然藥物化學(xué)第二次課-提取分離方法課件

1、一、概述 (一)中草藥化學(xué)成分的構(gòu)成特點(diǎn) (二) 提取分離前的文獻(xiàn)調(diào)研二、中草藥有效成分的提取 （一）常用提取方法 (二)溶劑提取法 （三）水蒸氣蒸餾法 （四）升華法第五節(jié) 提取分離方法（一）一、概 述(一) 中草藥化學(xué)成分的構(gòu)成特點(diǎn) 生物活性成分：人參皂苷（抗腫瘤主、抗心律失常、抗衰老和益智等）多糖（增強(qiáng)機(jī)體免疫功能）低聚肽（抗脂肪分解）等。人參有效成分（人參皂苷按苷元的結(jié)構(gòu)可分為3類(lèi)）齊墩果酸型主要有抗炎、抗血小板釋放作用原人參二醇型表現(xiàn)為中樞神經(jīng)抑制、降低細(xì)胞內(nèi)鈣、抗氧化、清除自由基和改善心肌缺血再灌注損傷等作用，無(wú)溶血活性原人參三醇型表現(xiàn)為中樞神經(jīng)興奮、促智、促進(jìn)蛋白質(zhì)、DNA、RNA

2、合成等作用，有溶血活性。人參皂苷Rb1、Rg1具有抗衰老和益智的作用，Re有抗心律失常作用、Rh2有抗腫瘤作用等。無(wú)效成分樹(shù)脂、油脂、蠟、無(wú)機(jī)成分、植物色素等。 (二) 提取分離前的文獻(xiàn)調(diào)研 1. 立題著眼點(diǎn) 1) 為什么要立題 2) 怎樣做 2. 了解前人的研究工作 1) 做過(guò)研究沒(méi)有? 2) 研究的深度和廣度 3. 原植物的鑒定 1) 原植物的拉丁學(xué)名 2) 采集地點(diǎn)和時(shí)間 3) 藥用部位 4) 民間藥用情況二、中草藥有效成分的提取(一) 常用提取方法溶劑法蒸餾法原理：與水蒸氣產(chǎn)生共沸點(diǎn)范圍：揮發(fā)油升華法原理：遇熱揮發(fā)，遇冷凝固范圍：游離蒽醌原理：相似者相溶范圍：所有化學(xué)成分溶 劑沸點(diǎn)介電

3、常數(shù)(20 oC)水溶度g/100g石 油 醚環(huán) 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任意混合極性弱強(qiáng)（1） 常用溶劑的性質(zhì)親脂性有機(jī)溶劑親水性有機(jī)溶劑水表1多糖、氨基酸等成分極性較大，易溶于水及含水醇中；鞣質(zhì)是多羥基衍生物，列為親水性化合物；苷類(lèi)的分子中結(jié)合有糖分子，羥基數(shù)目多，能表現(xiàn)強(qiáng)親水性；生物堿鹽，能夠離子化，加大了極性，就變成了親水性化合物；（2

4、）天然藥物中各類(lèi)成分的極性植物成分極性強(qiáng)弱植物成分結(jié)構(gòu)類(lèi)型適于提取溶劑親脂性強(qiáng)葉綠素、脂肪油、揮發(fā)油石油醚親脂性較強(qiáng)游離生物堿、苷元、甾類(lèi)、萜類(lèi)、某些有機(jī)酸乙醚、氯仿中等極性中偏小某些苷類(lèi) (如強(qiáng)心苷等)氯仿-乙醚 (2:1)中 等某些苷類(lèi) (如黃酮苷類(lèi))乙酸乙酯中偏大某些苷類(lèi) (如蒽醌苷、皂苷等)正丁醇親水性較強(qiáng)極性大的苷、糖類(lèi)、氨基酸等丙酮、乙醇、甲醇親水性強(qiáng)蛋白質(zhì)、粘液汁、糖類(lèi)、氨基酸、無(wú)機(jī)鹽、苷類(lèi)水表2 天然藥物各類(lèi)成分的極性與提取溶劑的關(guān)系總之，天然化合物在溶劑中的溶解遵循“相似相溶”規(guī)律。即極性化合物易溶于極性溶劑，非極性化合物易溶于非極性溶劑，分子量太大的化合物往往不溶于任何溶劑

5、。 適宜的溶劑應(yīng)符合以下要求： 1) 對(duì)目標(biāo)成分溶解度大，對(duì)雜質(zhì)溶解度小。 2) 不與目標(biāo)成分起化學(xué)反應(yīng)。 3) 廉價(jià)、易得、濃縮方便且安全無(wú)毒。2、提取溶劑的選擇滲漉法：是將藥材粗粉置滲漉簡(jiǎn)內(nèi)，使溶劑自上而下勻速流動(dòng)，達(dá)到滲透浸取天然藥物的一種浸出法。滲濾裝置操作步驟：粉碎、浸潤(rùn)、裝筒、排氣、浸泡和滲漉。使用范圍：適用于受熱易破壞分解的成分的提取；也適用于貴重原料和毒性原料提取。優(yōu)點(diǎn)：提取效率高（因?yàn)樗幉呐c溶劑之間能夠始終保持較大的濃度差）；直接收集滲漉液，省去過(guò)濾操作。缺點(diǎn)：使用溶劑量大；時(shí)間長(zhǎng)，不宜用水。熱回流提取法：是用有機(jī)溶劑作為提取溶液，在回流裝置中對(duì)藥材進(jìn)行加熱回流提取。 使用范

6、圍：受熱不易破壞成分的提取。 優(yōu)點(diǎn)：溶劑能循環(huán)使用，用量少。 缺點(diǎn)：受熱溫度高，長(zhǎng)時(shí)間加熱； 溶劑用量大，操作麻煩。回流提取裝置5）連續(xù)回流提取法：為彌補(bǔ)回流提取法中所需溶劑量大，操作較繁的不足，實(shí)驗(yàn)室常采用索氏提取法。用較少的溶劑一次提取便可提取完全。索氏提取裝置 該提取器有上中下三部分組成，均為磨口接頭。上部A是冷凝器、中部B是帶有虹吸管的提取器、下部C是燒瓶。 1.冷凝管 2.溶劑蒸汽上升管 3.虹吸管 4.裝有藥粉的濾紙袋 5.溶劑 6.水浴 優(yōu)點(diǎn)：溶劑用量少，提取率高。 缺點(diǎn)：提取時(shí)間長(zhǎng)；原料少，容器??；受熱易分解不宜用。 6）超聲波提取法 超聲波提取法是應(yīng)用超聲波強(qiáng)化提取植物的有效

7、成分，是一種物理破碎過(guò)程。 超聲波提取儀 由于大能量的超聲波作用在液體里，產(chǎn)生空化現(xiàn)象。這種空化現(xiàn)象可擊碎藥材，加速藥材中的成分溶入溶劑，使其進(jìn)一步提取，從而增加了提取效率。因此，超聲提取法的提取效率優(yōu)于前述各提取法。優(yōu)點(diǎn)：本法操作簡(jiǎn)便，適用于各種溶劑的提??；提取時(shí)間短，一般只需數(shù)十分鐘即可完成；不需加熱即可達(dá)到提取目的，故也適用于對(duì)熱不穩(wěn)定成分的提取。缺點(diǎn)：4.影響提取效率的因素1.原料的采集及粉碎度原料基源、產(chǎn)地、采收季節(jié)、貯藏、原料粉碎度（2060目）2.提取溫度：一般熱提效率高，但要考慮有些成分溫度高易破壞，應(yīng)選擇適宜溫度。 3.提取時(shí)間:一般提取時(shí)間長(zhǎng)提出量大。但被提成分在細(xì)胞內(nèi)外溶

8、解一旦平衡，時(shí)間長(zhǎng)即無(wú)意義。一般熱水提以23h為宜，乙醇提1-2h為宜。 （三）水蒸氣蒸餾法只適用于具有揮發(fā)性、能隨水蒸氣蒸餾而不被破壞，與水不發(fā)生反應(yīng)，且難溶或不溶于水的成分的提取。天然藥物中的揮發(fā)油、某些小分子生物堿如麻黃堿、煙堿、檳榔堿以及某些小分子的酚性物質(zhì)如牡丹酚等的提取可采用水蒸氣蒸餾法。（五）超臨界二氧化碳流體萃取法（了解）超臨界萃取儀超臨界流體的定義流體是液體和氣體的總稱(chēng),因兩者都富有流動(dòng)性,又有相似的運(yùn)動(dòng)規(guī)律,故合稱(chēng)流體。臨界狀態(tài)是物質(zhì)的氣、液兩態(tài)能平衡共存的一個(gè)邊緣狀態(tài),在這狀態(tài)下,液體和它的飽和蒸汽密度相同,因而它們的分界面消失,這狀態(tài)只能在一定溫度和壓強(qiáng)下實(shí)現(xiàn),此時(shí)的溫

9、度和壓強(qiáng)分別稱(chēng)為“臨界溫度”和“臨界壓強(qiáng)”。超臨界流體是指物質(zhì)處于其臨界溫度和臨界壓強(qiáng)以上而形成的一種特殊狀態(tài)的流體 。 超臨界流體萃取的基本原理超臨界流體萃取分離過(guò)程是利用超臨界流體的溶解能力與其密度的關(guān)系，即利用壓力和溫度對(duì)超臨界流體溶解能力的影響而進(jìn)行的。當(dāng)氣體處于超臨界狀態(tài)時(shí),成為性質(zhì)介于液體和氣體之間的單一相態(tài), 具有和液體相近的密度, 粘度雖高于氣體但明顯低于液體,擴(kuò)散系數(shù)為液體的10100倍; 因此對(duì)物料有較好的滲透性和較強(qiáng)的溶解能力, 能夠?qū)⑽锪现心承┏煞痔崛〕鰜?lái)。超臨界流體萃取具有的優(yōu)點(diǎn) (1)萃取時(shí)間短:由于超臨界流體強(qiáng)穿透力和高溶解度,它能快速地將提取物從載體中萃出,既節(jié)

10、省溶劑,又減少了能源和人力的費(fèi)用。(2)萃取徹底:萃取結(jié)果更接近實(shí)際情況,從而提高了后續(xù)分析過(guò)程的準(zhǔn)確性和可靠性。(3)有利環(huán)境保護(hù):利用二氧化碳作為流體,解決了有機(jī)溶劑對(duì)環(huán)境的污染,也有利于保護(hù)實(shí)驗(yàn)室工作人員的健康。(4)低溫萃取:在較低溫度下萃取,解決了對(duì)熱敏感樣品的萃取難題。(4)萃取溶劑的極性可以改變，一定溫度下，只要改變壓力或加入適宜的夾帶劑即可提取不同極性的物質(zhì)。為什么選用二氧化碳？溫和的臨界條件無(wú)毒阻燃價(jià)廉易得超臨界CO2溶解能力強(qiáng) 適用于化工、醫(yī)藥、食品等工業(yè)課后作業(yè)一、名詞解釋1.天然藥物化學(xué)2.有效成分、有效部位、無(wú)效成分3.一次代謝、二次代謝4.溶劑提取法、系統(tǒng)溶劑提取法

11、二、簡(jiǎn)答題1.在天然藥物中常用提取方法的原理及使用范圍是什么？2.溶劑提取法常用的提取工藝及使用范圍？3.常用的溶劑有哪些？極性強(qiáng)弱順序如何？4.溶劑提取法適宜的溶劑選擇應(yīng)符合哪些要求 ？第三節(jié) 提取分離方法（二） 中草藥有效成分的分離與精制(一)根據(jù)物質(zhì)溶解度差別進(jìn)行分離(二)根據(jù)物質(zhì)分配系數(shù)差異進(jìn)行分離(三) 根據(jù)物質(zhì)吸附性差別進(jìn)行分離(四) 根據(jù)物質(zhì)分子大小差別進(jìn)行分離(五) 根據(jù)物質(zhì)解離程度不同進(jìn)行分離三、中草藥有效成分的分離與精制(一) 根據(jù)物質(zhì)溶解度不同進(jìn)行分離 1. 原理: 相似相溶 2. 方法: （1）結(jié)晶法 （2）試劑沉淀法 （3）酸堿沉淀法 （4）鉛鹽沉淀法 （5）鹽析法結(jié)

12、晶法：利用溫度改變引起溶解度的改變以分 離物質(zhì)。 理想的結(jié)晶溶劑必須具備下列條件： 不與被提純物質(zhì)起化學(xué)反應(yīng)。 選擇性好，即熱時(shí)溶解，冷時(shí)則析出。 雜質(zhì)在該溶劑中不溶或難溶。 溶劑易于回收。 能給出較好的結(jié)晶。 無(wú)毒或毒性小。（1） 結(jié)晶法-細(xì)辛醚重結(jié)晶時(shí)，可先溶于乙醇，再滴加適量水，即可析出很好的結(jié)晶。少量易溶樣品溶劑樣品溶液 滴加難溶樣品溶劑放置結(jié)晶 樣品 溶液渾濁制備結(jié)晶溶液，除用單一溶劑外，也常采用混合溶劑。加熱溶液澄清常用甲醇、丙酮、氯仿、乙醇、乙酸乙酯等。沸點(diǎn)低沸點(diǎn)高原理：由相似相溶的溶解性規(guī)律，某些化合物在不同溶劑中的溶解度不同，通過(guò)向樣品溶液中加入某種試劑或溶劑，使一些物質(zhì)的溶

13、解度顯著降低而沉淀析出。（2）試劑沉淀法對(duì)于水溶性的多糖、鞣質(zhì)、蛋白質(zhì)等，向其水溶液中加入適量乙醇（80%）、丙酮等有機(jī)溶劑就可以使它們沉淀析出。（水溶醇沉法）例如：果膠生產(chǎn)中所用的“水溶醇沉”工藝 是用乙醇作沉淀劑把果膠從水溶液中沉淀出來(lái)。丹參注射液生產(chǎn)中所用的“水溶醇沉”工藝 是用乙醇作沉淀劑把多糖、鞣質(zhì)、蛋白質(zhì)等雜質(zhì)從水溶液中沉淀出來(lái)。當(dāng)用醇水提取葉類(lèi)植物有效成分時(shí)，往往有大量的葉綠素被提取出來(lái)，一種除去葉綠素的方法是利用葉綠素不溶于水的特點(diǎn)，把浸提液濃縮，回收乙醇后的水溶液放置在冰箱中靜置使葉綠素沉淀析出。（醇溶水沉法）3、酸堿沉淀法 原理：利用某些成分在酸（堿）中溶解，繼而又在堿（酸

14、）中生成沉淀的性質(zhì)達(dá)到分離的方法。這種沉淀反應(yīng)是可逆的。 使用范圍：分離提純酸性、堿性或兩性有機(jī)化合物，如黃酮、蒽醌類(lèi)酚酸性成分、一些生物堿、蛋白質(zhì)等。有機(jī)溶劑H+/H2O含生物堿混合物生物堿鹽的混合液游離生物堿酸堿法總生物堿乙醚有機(jī)酸水層液4、鉛鹽沉淀法 原理：利用中性醋酸鉛和堿式醋酸鉛在水或稀醇溶液溶液中能與許多天然藥物化學(xué)成分生成難溶性的鉛鹽或鉛鉻絡(luò)合物沉淀的性質(zhì)，使有效成分與雜質(zhì)分離。5、鹽析法在天然藥物的水提液中，加入無(wú)機(jī)鹽，使其達(dá)到一定濃度或飽和，促使有效成分在水中的溶解度降低而沉淀析出，與其它水溶性較大的雜質(zhì)分離。常作鹽析的無(wú)機(jī)鹽：NaCl、Na2SO4 、MgSO4等。MgSO

15、4三七皂苷乙三七水提液飽和(二) 根據(jù)物質(zhì)分配系數(shù)的不同進(jìn)行分離K = CU / CLK值與萃取次數(shù)成反比，即K值越大，萃取次數(shù)越少，反之越多。1) 分配系數(shù)（K值）與萃取次數(shù)的關(guān)系原理: 利用物質(zhì)在兩種互不相溶的溶劑中的分配系數(shù)的不 同達(dá)到分離 。 分配系數(shù)K值:一種溶質(zhì)在兩相溶劑中的分配比。K值在一定的溫度和壓力下為一常數(shù)。1、 液-液萃取主要分離方法1.簡(jiǎn)單的液-液萃取法2.逆流分溶法（CCD）3.液滴逆流色譜法（DCCC）4.高速逆流色譜法（HSCCC）5.紙色譜法（PC）6.氣-液分配柱色譜法（GLC）7.液-液分配柱色譜法（LLC） 紙色譜法 PC （paper chromatog

16、raphy）含義:以濾紙纖維為惰性載體的平面色譜。支持劑：纖維素（濾紙）固定相：纖維素上吸附的水(20-25%)展開(kāi)劑：與水不相混溶的有機(jī)溶劑 或水飽和的有機(jī)溶劑Rf值：物質(zhì)極性大， Rf值??； 物質(zhì)極性小， Rf值大。應(yīng)用：適合于分離親水性較強(qiáng)的物質(zhì)。ba前沿被測(cè)物質(zhì)原點(diǎn)Rf=ba展開(kāi)室液-液分配柱色譜法柱色譜：將吸附固定液的載體裝入色譜管中進(jìn)行分離和檢測(cè)混合物成分的色譜法。按是否加壓分：常壓柱色譜、加壓柱色譜按相極性分：正相色譜、反相色譜載體：硅膠（含水17%以上）、硅藻土及纖維素等1.定義：吸附色譜法（adsorption chromatography）:是利用同一吸附劑對(duì)混合物中各成分

17、吸附能力的不同而達(dá)到分離的色譜方法。(三) 根據(jù)物質(zhì)吸附性差別進(jìn)行分離2.吸附類(lèi)型：1）物理吸附（溶液分子與吸附劑表面分子的分子間作用力）：硅膠、氧化鋁及活性炭為吸附劑的吸附。2）化學(xué)吸附：如黃酮等酚酸性物質(zhì)被堿性氧化鋁吸附，生物堿被酸性硅膠吸附等。3）半化學(xué)吸附：如聚酰胺與黃酮類(lèi)、蒽醌類(lèi)等化合物之間的氫鍵吸附。介于物理吸附與化學(xué)吸附之間。吸附劑的種類(lèi)及特點(diǎn)1.極性吸附劑（氧化鋁、硅膠）特點(diǎn)： a.對(duì)極性強(qiáng)的物質(zhì)吸附能力強(qiáng)。 b.溶劑極性減弱，則吸附劑對(duì)溶質(zhì)的吸附能力增強(qiáng)；反之，則減弱。 c.溶質(zhì)即使被硅膠、氧化鋁吸附，一旦加入極性較強(qiáng)的溶劑時(shí)，又可被置換洗脫下來(lái)。AB CHCl3：MeOH(

18、7:3) CHCl3：MeOH(3:7)硅膠柱 硅膠薄層板洗脫劑BA吸附劑吸附柱色譜用于物質(zhì)的分離，注意以下幾點(diǎn)： （1）層析柱的選擇：層析柱一般使用下瑞帶有活塞的破璃管，柱的直徑與高度比為1：101：40，柱的大小視分離樣品的量而定，一般能裝樣品的3050倍量的吸附劑即可。（）裝柱選用極性小的溶劑裝柱和溶解樣品，以利于在吸附柱上形成狹窄的原始譜帶?；蛴脴O性稍大的溶劑溶解樣品后，以少量吸附劑拌勻揮干，上柱。（3）洗脫劑的選擇：在進(jìn)行柱層析時(shí)，用于沖洗加有樣品柱子的溶劑，習(xí)慣上稱(chēng)洗脫劑（用于薄層與紙層析展開(kāi)的溶劑稱(chēng)展開(kāi)劑）。洗脫劑的選擇須根據(jù)被分離物質(zhì)與所用的吸附劑性質(zhì)這兩者結(jié)合起來(lái)加以考慮。

19、當(dāng)用氧化鋁、硅膠等極性吸附劑進(jìn)行分離時(shí)，若被分離物質(zhì)為弱極性物質(zhì)，一般選用弱極性溶劑為洗脫劑；若被分離物質(zhì)為強(qiáng)極性成分，則需選用強(qiáng)極性溶劑為洗脫劑。溶劑極性越大，洗脫能力越強(qiáng)。常用的洗脫劑按洗脫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。（）溶劑系統(tǒng)可用TLC進(jìn)行篩選。以TLC展開(kāi)時(shí)使組分Rf值達(dá)到0.20.3的溶劑系統(tǒng)作為最佳溶劑系統(tǒng)進(jìn)行洗脫。（）為避免化學(xué)吸附，酸性物質(zhì)宜用硅膠、堿性物質(zhì)宜用氧化鋁作為吸附劑進(jìn)行分離。通常在分離酸性（或堿性）物質(zhì)時(shí)，洗脫溶劑中常加入適量的醋酸（或氨、吡啶、二乙胺），以防止拖尾，改善分離效果。 聚酰胺吸附色譜法：屬于氫鍵吸附（1）聚酰胺的吸附原理： 通過(guò)分子中的酰胺羰基與酚類(lèi)、黃酮類(lèi)化合物的酚羥基，或酰胺鍵上的游離胺基與醌類(lèi)、脂肪酸上的羰基形成氫鍵締合而產(chǎn)生吸附。聚酰胺吸附層析原理（1）大孔吸附樹(shù)脂的吸附原理由于吸附性和分子篩原理，有機(jī)化合物吸附力的不同及分子量的不同，在大孔吸附脂上經(jīng)一定的溶劑洗脫而分開(kāi)。 吸附性 范德華引力或產(chǎn)生氫鍵的結(jié)果。分子篩 本身多孔性結(jié)構(gòu)所決定。大孔吸附樹(shù)脂：分為極性和非極性 （2）應(yīng)用苷與糖類(lèi)的分離、生物堿精制。最常用方法：凝膠濾過(guò)法又叫凝膠色譜法、 排阻色譜等。 主要