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第二章提取、分離和鑒別方法第二章提取、分離和鑒別方法1第二章提取、分離和鑒別方法目的要求一、天然藥物有效成分提取分離方法的原理—溶劑提取法與水蒸氣蒸餾法的原理、操作及其特點(diǎn)。二、天然藥物有效成分分離與精制——中草藥有效成分各種分離方法的原理。三、掌握色譜技術(shù)中洗脫劑選擇的原則。重點(diǎn):講解各種層析方法(硅膠、聚酰胺、葡聚糖凝膠、離子交換樹脂、大孔樹脂法及分配層析)和兩相溶劑萃取法的原理及方法。難點(diǎn):講解各種層析方法和兩相溶劑萃取法的原理。
第二章提取、分離和鑒別方法目的要求2第一節(jié)提取方法與技術(shù)一、溶劑提取法(extractionwithsolvent)1.相似相溶原理:根據(jù)相似者相溶原理,選擇與化合物極性相當(dāng)?shù)娜軇⒒衔飶闹参锝M織中溶解出來。同時,由于某些化合物的增溶或助溶作用,其極性與溶劑極性相差較大的化合物也可溶解出來。
理想溶劑(idealsolvents):(1)對有效成分溶解度大;(2)對無效成分溶解度??;(3)與有效成分不起化學(xué)反應(yīng);(4)安全,成本低,易得。
第一節(jié)提取方法與技術(shù)一、溶劑提取法(3第二章提取分離方法
二、溶劑提取法的提取過程將適宜的溶劑加入到藥材中,溶劑通過滲透擴(kuò)散進(jìn)入到細(xì)胞中,溶解可溶性成分。形成細(xì)胞內(nèi)外濃度差,產(chǎn)生滲透壓,細(xì)胞內(nèi)溶質(zhì)向細(xì)胞外擴(kuò)散,最后達(dá)到動態(tài)平衡,細(xì)胞外溶劑就溶解了大量溶質(zhì),從而把大量有效成分提取出來。
第二章提取分離方法二、溶劑提取法的提4第一節(jié)提取分離方法三、常用溶劑的特點(diǎn):環(huán)己烷,石油醚,苯,氯仿,乙醚,乙酸乙酯,正丁醇,丙酮,乙醇,甲醇極性:小——————大親脂性:大——————小親水性:小——————大(1)比水重的有機(jī)溶劑:氯仿。(2)與水分層的有機(jī)溶劑:環(huán)己烷~正丁醇。(3)能與水分層的極性最大的有機(jī)溶劑:正丁醇。(4)與水可以任意混溶的有機(jī)溶劑:丙酮~甲醇。屬于親水性溶劑。(5)極性最大的有機(jī)溶劑:甲醇(6)極性最小的有機(jī)溶劑:環(huán)己烷(7)介電常數(shù)最小的有機(jī)溶劑:石油醚(8)常用來從水中萃取苷類、水溶性生物堿類成分的有機(jī)溶劑:正丁醇(9)溶解范圍最廣的有機(jī)溶劑:乙醇第一節(jié)提取分離方法三、常用溶劑的特點(diǎn)5Simplepercolateassembly1、冷提:適用于受熱不穩(wěn)定的成分。浸漬(Maceration)滲漉(Percolation)第一節(jié)提取方法與技術(shù)Simplepercolateassembly1、冷提6工業(yè)生產(chǎn)用的滲漉裝置第一節(jié)提取方法與技術(shù)工業(yè)生產(chǎn)用的滲漉裝置第一節(jié)提取方法與技術(shù)72、熱提:煎煮法(Decoction)
回流(Refluxing)
連續(xù)回流(ContinuousRefluxing)SimplerefluxingassemblyAssemblyofSoxhletextractor第一節(jié)提取方法與技術(shù)2、熱提:煎煮法(Decoction)Simplerefl82.水蒸氣蒸餾法(water-steamdistillation)
提取具有揮發(fā)性,能隨水蒸氣蒸餾而不被破壞的成分,如揮發(fā)油。Simplewater-steamdistillationrefluxingassembly第一節(jié)提取方法與技術(shù)2.水蒸氣蒸餾法(water-steamdistillat93.升華法(sublimation)
用于具有升華性的成分提取,如香豆素,蒽醌,樟腦等。第一節(jié)提取方法與技術(shù)3.升華法(sublimation)第一節(jié)提取方10超臨界流體的密度與液體很接近,而它又具有氣體擴(kuò)散性能常用的臨界流體有CO2、N2O、乙烷、丙烷等。4.超臨界流體提取法(supercriticalfluidextractionSFE)
利用溶劑在超臨界條件下特殊的流體性能對樣品進(jìn)行提取,為20世紀(jì)80年代迅速發(fā)展起來的一種提取方法。第一節(jié)提取方法與技術(shù)超臨界流體的密度與液體很接近,而它又具有氣體擴(kuò)散性能411控溫面板高壓泵超臨界CO2萃取實(shí)驗(yàn)裝置示意圖原料萃取柱玻璃珠脫脂棉超臨界萃取實(shí)驗(yàn)裝置與實(shí)驗(yàn)方法CO2鋼瓶PCO2冷溫槽恒溫箱流量計接收瓶小試實(shí)驗(yàn)裝置圖實(shí)驗(yàn)裝置-小試實(shí)驗(yàn)裝置控溫面板高壓泵超臨界CO2萃取實(shí)驗(yàn)裝置示意圖原萃取柱玻脫超臨12上世紀(jì)50年代初進(jìn)入試驗(yàn)階段,如從石油中脫瀝青70、80年代,SFE越來越多的用于食品、香料的提取90年代,開始從植物藥中提取成分,如蛇床子、茵陳蒿、桑白皮中提取成分。中小型SFE裝置圖上世紀(jì)50年代初進(jìn)入試驗(yàn)階段,如從石油中脫瀝青中小型SFE裝13為物理過程,無化學(xué)反應(yīng),生物活性不減。大能量的超聲波產(chǎn)生的極大壓力造成植物物細(xì)胞壁及整個生物體破裂,胞內(nèi)物質(zhì)的釋放、擴(kuò)散及溶解。5.超聲提取法(ultrasonicextraction)實(shí)驗(yàn)室用小型超聲儀第一節(jié)提取方法與技術(shù)為物理過程,無化學(xué)反應(yīng),生物活性不減。大能量的14工業(yè)生產(chǎn)用超聲儀工業(yè)生產(chǎn)用超聲儀156.微波提取法(microwaveextraction)具有穿透力強(qiáng)、選擇性高、加熱效率高等顯著特點(diǎn),而且其操作簡便、快速、節(jié)能、高效。缺點(diǎn):工業(yè)化設(shè)備少、成分變化、生物活性變化。工業(yè)生產(chǎn)用微波提取罐第一節(jié)提取方法與技術(shù)6.微波提取法(microwaveextraction)16第二節(jié)分離與精制
二、分離方法一、系統(tǒng)溶劑分離法:1、此法是選用3—4種不同極性的溶劑由低級性到高極性分步對上述總提取液進(jìn)行提取分離,是提取物中各組分按其在不同極性溶劑中溶解度的差異而得到分離。2、在中草藥提取液中加入另一種溶劑以改變混合物溶劑的極性,使一部分物質(zhì)沉淀析出,從而實(shí)現(xiàn)分離。如:水—醇法除多糖、蛋白質(zhì)等水溶性雜質(zhì);醇—水法除樹脂、葉綠素等水不溶性雜質(zhì);醇—醚法或醇—丙酮法使苷類成分,而脂溶性樹脂等雜質(zhì)則存留在母液中。第二節(jié)分離與精制二、分離方法一、系統(tǒng)溶劑分離法:17第二節(jié)分離與精制
二、分離方法一、兩相溶劑萃取法(1)原理:利用混合物中各成分在兩相互不相溶的溶劑中分配系數(shù)的不同而實(shí)現(xiàn)分離。萃取時如果各成分在兩相溶劑中分配系數(shù)相差越大,則分離效率越高。①分配系數(shù)K值(即分配比):溶質(zhì)在兩相溶劑中的分配比(K)在一定溫度及壓力下為一常數(shù)第二節(jié)分離與精制二、分離方法一、兩相溶劑萃取法182.1影響分離的因素①分離因子β,分配系數(shù)Kβ=KA/KBKA>KB,K=CU/CL
(CU,CL被分離物質(zhì)在上相和下相中濃度)根據(jù)β值的大小可決定分離采用的方法:β≥100,簡單的一次萃取,可基本分離.100>β≥10,10-12次萃取,CCD法。β≤2,100次以上萃取,DCCC法。第二節(jié)分離與精制2.
根據(jù)物質(zhì)在兩相溶劑中的分配比不同進(jìn)行分離2.1影響分離的因素第二節(jié)分離與精制2.根據(jù)物質(zhì)19或用PC法求β值,選擇理想分離條件。
紙色譜(PC)也叫紙分配色譜(PPC,PaperPartitionChromatography)。(紙色譜定數(shù))Rfa,Rfb為A,B兩物質(zhì)在PC上Rf值=第二節(jié)分離與精制或用PC法求β值,選擇理想分離條件。(紙色譜定數(shù))Rf202.1影響分離的因素②pH值對于酸性、堿性、兩性化合物,pH值可改變它們的存在狀態(tài)(游離型和解離型),分配比受pH值的影響,因?yàn)镠A達(dá)到99%解離時,pH=pKa+2HA達(dá)到99%游離時,pH=pKa-2第二節(jié)分離與精制2.1影響分離的因素HA達(dá)到99%解離時,pH=pKa21第二節(jié)分離與精制2.2酸堿性成分的分離—pH-梯度萃取法
按酸堿性強(qiáng)弱不同分離酸性、堿性、中性物質(zhì),改變pH值使酸堿成分呈不同狀態(tài)。
2.3逆流分溶法、液滴逆流色譜、高速逆流色譜①逆流分溶法(CCD):多次連續(xù)液-液萃取分離過程。
特點(diǎn):條件溫和,樣品易回收,適用于中等極性、不穩(wěn)定物質(zhì)的分離。第二節(jié)分離與精制2.2酸堿性成分的分離—pH-梯度22
②液滴逆流色譜(DCCC):一種液-液分配色譜,流動相呈液滴形式垂直上升或下降,通過固定相的液柱,實(shí)現(xiàn)物質(zhì)的逆流色譜分離。
特點(diǎn):不易乳化,樣品可定量回收,分離效果好,特別適合于分離皂苷等水溶性成分。
缺點(diǎn):樣品處理量小。第二節(jié)分離與精制第二節(jié)分離與精制23③高速逆流色譜(HSCCC)通過特定的高速行星式旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的離心力場作用,使無載體支持的固定相穩(wěn)定地保留在蛇形管內(nèi),并使流動相單向、低速通過固定相,實(shí)現(xiàn)連續(xù)逆流萃取分離物質(zhì)的目的。用于各種物質(zhì)的分離,包括蛋白、酶、三萜、生物堿、皂苷等。第二節(jié)分離與精制③高速逆流色譜(HSCCC)第二節(jié)分離與精制24三、沉淀法
1、酸堿沉淀法:利用某些成分在酸中或堿中溶解,又在堿中或酸中沉淀的性質(zhì)達(dá)到分離。對酸性、堿性或兩性有機(jī)化合物來說,通常通過加入酸、堿以調(diào)節(jié)溶液的pH,以改變分子的存在狀態(tài)(游離型或解離型),從而改變?nèi)芙舛榷鴮?shí)現(xiàn)分離。如:酸提堿沉法,堿提酸沉法等2、試劑沉淀法:在天然產(chǎn)物的提取液中,加入某些試劑,使與有效成分結(jié)合而產(chǎn)生沉淀,借此進(jìn)行分離。該方法與簡單萃取法相配合即析出被另一相不相混溶的有機(jī)溶劑。3、鉛鹽沉淀法:利用有效成分或雜質(zhì)能與鉛離子形成難溶性鹽,從而使有效成分與雜質(zhì)分開,本方法可用來沉淀雜質(zhì),也可用來沉淀有效成分。例如鞣質(zhì)的提取分離。酸性或堿性化合物還可通過加入某種沉淀試劑使之生成水不溶性的鹽類沉淀等析出。如加入鉛鹽、雷氏銨鹽等第二節(jié)分離與精制三、沉淀法第二節(jié)分離與精制25四、吸附法:分兩種情況,一種是吸附雜質(zhì),另一種是吸附有效成分。常用吸附劑有,氧化鋁、氧化鎂、酸性白土、活性炭等。從活性炭上洗脫被吸附的物質(zhì)時,溶劑的極性越小,洗脫能力越強(qiáng)。第二節(jié)分離與精制四、吸附法:第二節(jié)分離與精制26五、鹽析法:在提取液中,加入無機(jī)鹽,使其達(dá)到一定濃度或飽和,促使有效成分在水中溶解度降低,而沉淀析出,使有效成分與其他水溶性較大的雜質(zhì)分離。第二節(jié)分離與精制五、鹽析法:第二節(jié)分離與精制27六、透析法:透析法是膜過濾法中的一種。(1)原理:透析法是利用小分子物質(zhì)在溶液中可通過半透膜、而大分子物質(zhì)不能透過半透膜的性質(zhì),以達(dá)到分離的目的,本質(zhì)上是一種分子篩作用。(2)應(yīng)用:對于生物大分子,一般可以通過透析法進(jìn)行濃縮和精制。如藥用酶的精制。分離和純化皂苷、蛋白質(zhì)、多肽、多糖等大分子物質(zhì),可將其留在半透膜內(nèi),而將如無機(jī)鹽、單糖、雙糖等小分子的物質(zhì)透過半透膜,進(jìn)入膜外的溶液中,而加以分離精制。第二節(jié)分離與精制六、透析法:第二節(jié)分離與精制28七、升華法
也可以用于提取。第二節(jié)分離與精制七、升華法第二節(jié)分離與精制29八、分餾法:根據(jù)物質(zhì)的沸點(diǎn)進(jìn)行分離1.概念:分餾法是利用中藥中各成分沸點(diǎn)的差別進(jìn)行提取分離的方法。一般情況下,液體混合物沸點(diǎn)相差100℃以上時,可用反復(fù)蒸餾法;沸點(diǎn)相差25℃以下時,需用分餾柱;沸點(diǎn)相差越小,則需要的分餾裝置越精細(xì)。2.應(yīng)用:揮發(fā)油、一些液體生物堿的提取分離常采用分餾法。第二節(jié)分離與精制八、分餾法:根據(jù)物質(zhì)的沸點(diǎn)進(jìn)行分離第二節(jié)分離與精制30原理:利用不同溫度可引起物質(zhì)溶解度的改變的性質(zhì)以分離物質(zhì)。a將不是結(jié)晶狀態(tài)的固體物質(zhì)處理成結(jié)晶狀態(tài)的操作稱結(jié)晶;b將不純的結(jié)晶進(jìn)一步精制成較純的結(jié)晶的過程稱為重結(jié)晶。一溶劑選擇的一般原則:1不反應(yīng);2冷時對所需要的成分溶解度較小,而熱時溶解度較大;對雜質(zhì)溶解度很大或很?。?沸點(diǎn)低,易揮發(fā);4無毒或毒性?。?若無理想的單一溶劑時,可以考慮使用混合溶劑;6一般常用甲醇、丙酮、氯仿、乙醇、乙酸乙酯等。第三節(jié)結(jié)晶及重結(jié)晶法
原理:利用不同溫度可引起物質(zhì)溶解度的改變的性質(zhì)以分離物質(zhì)。a31二、結(jié)晶操作:結(jié)晶操作實(shí)際是進(jìn)一步分離純化過程:一般是應(yīng)用適量的溶劑在加熱至沸點(diǎn)的情況下將化合物溶解,制成過飽和溶液,趁熱過濾去除不溶性雜質(zhì),放置冷處,以析晶。第三節(jié)結(jié)晶及重結(jié)晶法
二、結(jié)晶操作:第三節(jié)結(jié)晶及重結(jié)晶法32三、結(jié)晶純度的判定:1、結(jié)晶形態(tài)和色澤:單一化合物的結(jié)晶具有結(jié)晶形狀均一和均勻的色澤。2、熔點(diǎn)和熔距:單一化合物具有一定的熔點(diǎn)和較小的熔距,結(jié)晶前后的熔點(diǎn)應(yīng)一致,熔距很窄,在1℃(2℃的范圍內(nèi)。但要注意雙熔點(diǎn),如漢防己乙素、芫花素及一些與糖結(jié)合的苷類化合物。3、色譜法:單一化合物在薄層色譜或紙色譜層析中經(jīng)三種不同的溶劑系統(tǒng)展開,均為一個斑點(diǎn)者為單一化合物。流動相:固定相飽和的氯仿、乙酸乙酯、丁醇等弱極性有機(jī)溶劑。洗脫順序:化合物極性越小,越先出柱;反之,化合物極性越大,越后出柱。應(yīng)用:通常用于分離水溶性或極性較大的成分,如生物堿、苷類、糖類、有機(jī)酸等化合物。第三節(jié)結(jié)晶及重結(jié)晶法三、結(jié)晶純度的判定:第三節(jié)結(jié)晶及重結(jié)晶法33一、吸附色譜法利用同一吸附劑對混合物中各成分吸附能力的差異而使各成分達(dá)到分離的色譜方法。特別適用于脂溶性中等分子量成分的分離。其中以固——液吸附用的最多,并有物理吸附(硅膠、氧化鋁、活性炭為吸附劑進(jìn)行的吸附色譜)、化學(xué)吸附(黃酮等酚酸性物質(zhì)被氧化鋁吸附、生物堿被酸性硅膠吸附等)及半化學(xué)吸附(聚酰胺與黃酮類、醌類等酚性化合物之間的氫鍵吸附,吸附力較弱,介于物理吸附與化學(xué)吸附之間)之分。第四節(jié)色譜分離法
一、吸附色譜法第四節(jié)色譜分離法341.物質(zhì)的吸附規(guī)律:(1)物理吸附過程一般無選擇性,但吸附強(qiáng)弱大體遵循“相似者易于吸附”的經(jīng)驗(yàn)規(guī)律。(2)被分離的物質(zhì)與吸附劑、洗脫劑共同構(gòu)成吸附層析的三要素,彼此緊密相連。2.極性及其強(qiáng)弱判斷:(1)一般化合物的極性按下列官能團(tuán)的順序增強(qiáng):—CH2—CH2—,—CH2=CH2—,—OCH3,—COOR,>C=O,—CHO,—NH2,—OH,—COOH(2)溶劑的極性可大體根據(jù)介電常數(shù)的大小來判斷。介電常數(shù)越大,則極性越大。一般溶劑的介電常數(shù)按下列順序增大:環(huán)己烷(1.88),苯(2.29),無水乙醚(4.47),氯仿(5.20),乙酸乙酯(6.11),乙醇(26.0),甲醇(31.2),水(81.0)第四節(jié)色譜分離法1.物質(zhì)的吸附規(guī)律:第四節(jié)色譜分離法353.吸附柱色譜法用于物質(zhì)的分離:以硅膠或氧化鋁為吸附劑進(jìn)行柱色譜分離時:(1)盡可能選用極性小的溶劑裝柱和溶解樣品,或用極性稍大的溶劑溶解樣品后,以少量吸附劑拌勻揮干,上柱。(2)一般以TLC展開時使組分Rf值達(dá)到0.2-0.3的溶劑系統(tǒng)作為最佳溶劑系統(tǒng)進(jìn)行洗脫。實(shí)踐中多用混合的有機(jī)溶劑系統(tǒng)。(3)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,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、使斑點(diǎn)集中。第四節(jié)色譜分離法3.吸附柱色譜法用于物質(zhì)的分離:第四節(jié)色譜分離法362.4液-液分配柱色譜①正相色譜:固定相極性大,如水、緩沖液等;流動相極性小,如氯仿、乙酸乙酯等。載體:硅膠(含水可達(dá)17%),硅藻土,纖維素等。分離極性大或水溶性成分,如苷類、糖、生物堿等。洗脫順序:極性小的物質(zhì)先被洗脫出來。第四節(jié)色譜分離法2.4液-液分配柱色譜第四節(jié)色譜分離法37(一)基本原理:各種吸附劑的表面都存在著吸附活性,對有機(jī)化合物表現(xiàn)出不同程度的吸附能力,用一定的溶劑系統(tǒng)展開,溶劑與混合物各成分競爭吸附活性表面,因而就會發(fā)生吸附和解吸附的過程,吸附能力差的物質(zhì)易被解吸附,從而隨溶劑先流出,吸附能力強(qiáng)的物質(zhì),不易被解吸附,從而后流出,流出先后順序與吸附強(qiáng)弱有關(guān)。吸附色譜法的分離效果如何,完全由吸附劑、溶劑和被分離物質(zhì)的性質(zhì)決定的。第四節(jié)色譜分離法(一)基本原理:第四節(jié)色譜分離法382.4液-液分配柱色譜②反相色譜:固定相極性小于流動相。如HPLC反相柱,反相板。固定相:硅膠硅醇基結(jié)合烷基,如RP-2,RP-8,RP-18。親脂性:RP-18>RP-8>RP-2。流動相(洗脫劑):MeOH-H2O,CH3CN-H2O洗脫順序:分離極性大的成分,極性大者先洗脫下來。
第四節(jié)色譜分離法2.4液-液分配柱色譜第四節(jié)色譜分離法39吸附色譜法的分離效果如何課件403.1吸附分類:物理吸附:無選擇性的吸附,吸附-解析發(fā)生迅速。吸附劑如硅膠、氧化鋁、活性炭等;化學(xué)吸附:不可逆性。如堿性氧化鋁對酚酸性成分的吸附,硅膠對生物堿的吸附等。半化學(xué)吸附:聚酰胺對酚酸類、醌類的氫鍵吸附。第四節(jié)色譜分離法3.
根據(jù)物質(zhì)的吸附性差別進(jìn)行分離——吸附色譜法3.1吸附分類:第四節(jié)色譜分離法3.根據(jù)物質(zhì)的吸附41吸附原理:相似相吸影響吸附過程的三要素:吸附劑(固定相),溶質(zhì)(被分離物質(zhì)),溶劑(洗脫劑,展開劑,流動相)第二節(jié)分離與精制吸附原理:相似相吸第二節(jié)分離與精制423.2硅膠、氧化鋁:
極性吸附劑:載樣量大,吸附力強(qiáng)
硅膠:應(yīng)用最廣,適用于各類成分分離
氧化鋁:有中性、酸性、堿性氧化鋁。堿性氧化鋁不適合于分離酸性成分,多用于分離生物堿。第二節(jié)分離與精制3.2硅膠、氧化鋁:第二節(jié)分離與精制433.2硅膠、氧化鋁:
①被分離物質(zhì)吸附力與結(jié)構(gòu)的關(guān)系被分離物質(zhì)極性大,吸附力強(qiáng),Rf值小,洗脫難,后被洗脫下來。官能團(tuán)極性大小排列順序:-COOH>Ar-OH>R-OH>R-NH2,RNHR',RNR'R">R-CO-NR'R">RCHO>RCOR'>RCOOR'>ROR'>RH第二節(jié)分離與精制3.2硅膠、氧化鋁:第二節(jié)分離與精制443.2硅膠、氧化鋁:②溶劑(洗脫劑)的極性與洗脫力的關(guān)系洗脫劑極性越大,洗脫力越強(qiáng).
第二節(jié)分離與精制3.2硅膠、氧化鋁:第二節(jié)分離與精制45
練習(xí):從黃花夾竹桃果仁中分離到七種強(qiáng)心苷成分,比較極性大小和硅膠柱上洗脫順序.名稱RR’黃夾苷ACHO(D-Glc)2黃夾苷BCH3(D-Glc)2黃夾次苷ACHOH黃夾次苷BCH3H黃夾次苷CCH2OHH黃夾次苷DCOOHH單乙酰黃夾次苷BCH3H單乙酰黃夾次苷BR”=COCH3,其它R”=H第二節(jié)分離與精制練習(xí):從黃花夾竹桃果仁中分離到七種強(qiáng)心苷成分,比較46第二節(jié)分離與精制答案:1.極性大?。狐S夾苷A>黃夾苷B>次苷D>次苷C>次苷A>次苷B2.硅膠柱上的出柱順序:后先第二節(jié)分離與精制答案:1.極性大?。狐S夾苷A473.2活性炭——非極性吸附劑①吸附力與結(jié)構(gòu)的關(guān)系分子量大者>分子量小者芳香族>脂肪族含OH,COOH,NH2多者>少者②洗脫力與溶劑的關(guān)系吡啶>15%酚/醇>7%酚/H2O>醇>含水醇>H2O③應(yīng)用:黃酮、生物堿的富集,糖的分離、脫色等。第二節(jié)分離與精制3.2活性炭——非極性吸附劑第二節(jié)分離與精制483.4聚酰胺(Polyamide)是由己酰胺聚合成的一類高分子化合物。第二節(jié)分離與精制分離原理:主要通過酰胺鍵與酚羥基、酸、醌等形成氫鍵,產(chǎn)生吸附作用。吸附力取決于形成氫鍵締合的能力。3.4聚酰胺(Polyamide)是由己酰胺聚合成的一49
3.4聚酰胺①吸附力與結(jié)構(gòu)的關(guān)系a.形成氫鍵的基團(tuán)數(shù)目越多,吸附力越強(qiáng);
b.形成分子內(nèi)氫鍵者,吸附力減少;
第二節(jié)分離與精制3.4聚酰胺第二節(jié)分離與精制50d.芳香苷苷元>苷,單糖苷>雙糖苷>叁糖苷c.芳香化程度越高或共軛鍵越多,吸附力越強(qiáng);第二節(jié)分離與精制3.4聚酰胺①吸附力與結(jié)構(gòu)的關(guān)系②溶劑的洗脫能力
水<含水醇<醇<丙酮<NaOH/H2O<甲酰胺<二甲基甲酰胺<尿素/H2O
d.芳香苷苷元>苷,單糖苷>雙糖苷>叁糖苷c.芳香化程度513.4聚酰胺
③常用溶劑:H2O,EtOH/H2O,EtOH
④應(yīng)用:分離黃酮類;除鞣質(zhì).第二節(jié)分離與精制3.4聚酰胺第二節(jié)分離與精制52練習(xí):某植物中分得3個黃酮化合物,結(jié)構(gòu)如下,比較它們的極性大小及在硅膠TLC和聚酰胺薄膜上Rf值大小順序.A:R1=R2=HB:R1=H,R2=RhamC:R1=Glc,R2=Rham極性大小:SiO2-TLCRf:PolyamideTLC,Rf:第二節(jié)分離與精制練習(xí):某植物中分得3個黃酮化合物,結(jié)構(gòu)如下,比較它們的極53極性大小:C>B>ASiO2-TLCRf:A>B>CPolyamideTLC,Rf:C>B>A第二節(jié)分離與精制答案:極性大小:C>B>A第二節(jié)分離與精制答案:543.5大孔吸附樹脂(macro-reticularresin)①組成:苯乙烯,二乙烯苯和致孔劑②分離原理:吸附(范德華力和氫鍵)和分子篩作用(多孔性結(jié)構(gòu))③樹脂類型:非極性、中極性和極性三種。
非極性:由苯乙烯和二乙烯苯縮合而成,故又稱芳香吸附樹脂。
中極性:含脂基的吸附樹脂。
極性:含酰氨基、氰基、酚羥基等含氮、氧、硫不同極性功能的吸附樹脂。第二節(jié)分離與精制3.5大孔吸附樹脂(macro-reticularres553.5大孔吸附樹脂
④洗脫劑:H2O及不同比例的含水醇。洗脫分離:H2O洗:糖,水溶性色素30%EtOH/H2O:極性大的成分50-75%EtOH:皂苷類95%EtOH:極性小成分⑤應(yīng)用:除多糖,水溶性色素,富集苷類成分第二節(jié)分離與精制3.5大孔吸附樹脂第二節(jié)分離與精制564.根據(jù)物質(zhì)離解程度不同進(jìn)行分離—離子交換法固定相:離子交換樹脂(聚苯乙烯高分子化合物,引入交換基團(tuán))分類:
陽離子交換樹脂:強(qiáng)酸型RSO3-H+弱酸型RCOO-H+陰離子交換樹脂:強(qiáng)堿型RN+(CH3)3Cl-弱堿型RNH2,RNHR’,RNR’R”
第二節(jié)分離與精制4.根據(jù)物質(zhì)離解程度不同進(jìn)行分離—離子交換法第二節(jié)分574.1交換原理:陽離子交換樹脂:陰離子交換樹脂:4.2應(yīng)用:主要用于生物堿和有機(jī)酸的分離。第二節(jié)分離與精制4.根據(jù)物質(zhì)離解程度不同進(jìn)行分離—離子交換法4.1交換原理:陰離子交換樹脂:4.2應(yīng)用:第二節(jié)58透析法:半透膜,分子篩濾過作用超濾法:分子大小不同,擴(kuò)散速度不同超速離心法:溶質(zhì)在超速離心作用下具有不同的沉降性或浮游性
凝膠濾過法:分子篩的作用(凝膠滲透色譜,分子篩濾過,排阻色譜),被分離物質(zhì)按分子由大到小的順序流出色譜柱.5.根據(jù)物質(zhì)分子大小差別進(jìn)行分離—凝膠濾過法第四節(jié)提取分離方法5.1主要的幾種方法透析法:半透膜,分子篩濾過作用5.根據(jù)物質(zhì)分子大小差別595.2凝膠種類:①葡聚糖凝膠(SephadexG):只適于在水中應(yīng)用,分離多糖、蛋白質(zhì)等.②羥丙基葡聚糖凝膠(SephadexLH-10):適用于各類化合物的分離,除具有分子篩的特性外,還起到反相分配色譜的效果。常用溶劑有甲醇、氯仿-甲醇等。第四節(jié)提取分離方法5.根據(jù)物質(zhì)分子大小差別進(jìn)行分離—凝膠濾過法5.2凝膠種類:第四節(jié)提取分離方法5.根據(jù)物質(zhì)分子大60
本章內(nèi)容第一節(jié)緒論第二節(jié)各類成分簡介第三節(jié)生物合成第四節(jié)提取分離方法第五節(jié)
天然產(chǎn)物化學(xué)成分結(jié)構(gòu)測定本章內(nèi)容第一節(jié)緒論61一化合物純度的鑒定(IdentificationofPurity)
1.測熔點(diǎn):看熔程
2.外觀結(jié)晶色澤與形狀:均一性
3.色譜法:TLC三種組成不同的溶劑系統(tǒng),單一斑點(diǎn);HPLC單一峰GC單一峰
4.核磁法:不主張。第五節(jié)結(jié)構(gòu)研究法?一化合物純度的鑒定(Identificationof62二、已知化合物鑒定(Knowncompounds)
1.有標(biāo)準(zhǔn)品(或?qū)φ掌?:
Co-TLC(共薄層,三種系統(tǒng))
測混合熔點(diǎn)(相同溶劑結(jié)晶);
測IR(考察是否重疊)
2.無標(biāo)準(zhǔn)品:與文獻(xiàn)值對照(相同的溶劑條件下:mp,IR,UV,1H-NMR,13C-NMR等)。第五節(jié)結(jié)構(gòu)研究法二、已知化合物鑒定(Knowncompounds)第五63三、未知化合物-多種譜學(xué)結(jié)合的結(jié)構(gòu)解析
1.紫外光譜(UltravioletspectraUV)
①為結(jié)構(gòu)解析提供的信息
用于判斷結(jié)構(gòu)中的共軛系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)骨架(如香豆素、黃酮)
UV譜一致,不一定是一個化合物。
②應(yīng)用:確定平面的結(jié)構(gòu)骨架,立體結(jié)構(gòu)的構(gòu)型、構(gòu)象。第五節(jié)結(jié)構(gòu)研究法三、未知化合物-多種譜學(xué)結(jié)合的結(jié)構(gòu)解析第五節(jié)結(jié)構(gòu)研642.紅外光譜(InfraredspectraIR)
①為結(jié)構(gòu)解析提供的信息
提供各種官能團(tuán)的信息
八大區(qū)(復(fù)習(xí))如:芳香環(huán):1600-1480cm-1,OH:>3000cm-1,C=O:1700cm-1.IR相同者為同一化合物.第五節(jié)結(jié)構(gòu)研究法2.紅外光譜(InfraredspectraIR)653.質(zhì)譜(MassspectraMS)①為結(jié)構(gòu)解析提供的信息給出分子量(M+),給出基團(tuán)或片段信息,HR-MS可計算分子式;MS圖一致(同一型號儀器,同一條件)一般為同一化合物。②類型
EI-MS:醇、糖苷不能給出分子離子峰;FD-MS、FAB-MS、ESI-MS:用于糖苷,肽,核酸類,可確定分子量。HR-MS:給處精確的分子量和分子式。第五節(jié)結(jié)構(gòu)研究法3.質(zhì)譜(MassspectraMS)第五節(jié)結(jié)66①為結(jié)構(gòu)解析提供的信息化學(xué)位移:(用于判斷H的化學(xué)環(huán)境chemicalshift);偶合常數(shù):J(Hz)用于判斷H與H的關(guān)系couplingconstant)積分強(qiáng)度(積分面積):確定H的數(shù)目.4.核磁共振譜(NuclearmagneticresonanceNMR)4.1質(zhì)子譜(1H-NMR)第五節(jié)結(jié)構(gòu)研究法①為結(jié)構(gòu)解析提供的信息4.核磁共振譜(Nuclearma67J=8.0Hz存在偶合J=8.0Hz存在偶合68第五節(jié)結(jié)構(gòu)研究法4.核磁共振譜(NuclearmagneticresonanceNMR)4.1質(zhì)子譜(1H-NMR)②常見基團(tuán)的化學(xué)位移值:Ar-H:6-8,-CHO:9.8-CH3
:1-1.5,C=C-CH3,-COCH3,-ArCH3:1.9-2.5-OCH3:3.5-4.0,-COOCH3與ArOCH3:3.7-4.0第五節(jié)結(jié)構(gòu)研究法4.核磁共振譜(Nuclearm69第五節(jié)結(jié)構(gòu)研究法③影響化學(xué)位移因素化學(xué)位移值與電子云密度有關(guān)。電子云密度降低,去屏蔽作用增強(qiáng),向低場位移,增大。1)誘導(dǎo)效應(yīng)2)共軛效應(yīng)3)磁各向異性效應(yīng)4)氫鍵締合5)范德華效應(yīng)4.核磁共振譜(NuclearmagneticresonanceNMR)4.1質(zhì)子譜(1H-NMR)第五節(jié)結(jié)構(gòu)研究法③影響化學(xué)位移因素4.核磁共振譜(70④.偶合常數(shù)(J)a.偶合裂分是有原子核引起的,通過化學(xué)鍵傳遞;b.相互偶合的H核其J值相同;c.一級圖譜峰的裂分遵循n+1規(guī)律;d.歸屬H核,判斷排列情況.偶合分類
偕偶(Jgem)又為同碳偶合sp3J=10-15Hz;sp2C=CH2J=0-2Hz,N=CH2J=7.6-17Hz第五節(jié)結(jié)構(gòu)研究法(MethodsofStructureidentification)4.核磁共振譜(NuclearmagneticresonanceNMR)4.1氫譜(1H-NMR)④.偶合常數(shù)(J)第五節(jié)結(jié)構(gòu)研究法(Methods71鄰偶(Jvic)
飽和型:自由旋轉(zhuǎn)J=7Hz構(gòu)象固定:0-18Hz,與兩面角有關(guān),J90=0Hz,J180>Jo
(7.5Hz);
烯型:Jcis=6-14Hz(10),Jtrans=11-18Hz(15)芳環(huán):Jo=6-9Hz,.遠(yuǎn)程偶合:
如烯丙偶合J4=0-3Hz,苯環(huán)的間位Jm=1-3Hz和對位偶合Jp=0-1Hz第五節(jié)結(jié)構(gòu)研究法(MethodsofStructureidentification)偶合分類鄰偶(Jvic)第五節(jié)結(jié)構(gòu)研究法(Methodso72第五節(jié)結(jié)構(gòu)研究法(MethodsofStructureidentification)4.核磁共振譜(NuclearmagneticresonanceNMR)4.2碳譜(13C-NMR)①為結(jié)構(gòu)解析提供的信息化學(xué)位移:碳處的化學(xué)環(huán)境峰高或峰面積:一般不與碳數(shù)成正比第五節(jié)結(jié)構(gòu)研究法(MethodsofStruct73第五節(jié)結(jié)構(gòu)研究法(MethodsofStructureidentification)4.核磁共振譜(NuclearmagneticresonanceNMR)4.2碳譜(13C-NMR)②常見一些基團(tuán)的化學(xué)位移值:脂肪C:<50連雜原子C:C-O,C-N,C-S:50-100C-OCH3:55;糖端基C:95-105芳香碳,烯碳:98-160連氧芳碳:140-165C=O:168-220第五節(jié)結(jié)構(gòu)研究法(MethodsofStruct74C=O:168-220醛CHO:190-205酮:195-220羧酸:170-185酯及內(nèi)酯:165-180酰胺及內(nèi)酰胺:165-180第五節(jié)結(jié)構(gòu)研究法C=O:168-220第五節(jié)結(jié)構(gòu)研究法75a全氫去偶譜(COM)或噪音去偶譜(PND)或質(zhì)子寬帶去偶譜(BBD)特點(diǎn):圖譜簡化,所有信號均呈單峰.
b偏共振去偶譜(OFR)特點(diǎn):由于部分保留1H的偶合影響,可識別伯、仲、叔、季碳。
CH3,q,CH2,t,CH,d,C,s。第五節(jié)結(jié)構(gòu)研究法4.核磁共振譜(NuclearmagneticresonanceNMR)4.2碳譜(13C-NMR)常見的13C-NMR譜的類型及二維譜③a全氫去偶譜(COM)或噪音去偶譜(PND)或質(zhì)子寬帶去76BBDBBD77練習(xí):一化合物,分子式為C6H14,高度對稱,在噪音去偶譜(COM)上只有兩個信號,在偏共振去偶譜(OFR)上只有一個四重峰(q)及一個二重峰(d),試寫出其結(jié)構(gòu)第五節(jié)結(jié)構(gòu)研究法(MethodsofStructureidentification)練習(xí):一化合物,分子式為C6H14,高度對稱,在噪音去78③.常見的13C-NMR譜的類型及二維譜
c.DEPT譜特點(diǎn):不同類型13C信號呈單峰分別朝上或向下,可識別CH3,CH2,CH,C.脈沖寬度=135°CH3,CH,CH2(常用)=90°CH,=45°CH3,CH2,CH,季碳不出現(xiàn)第五節(jié)結(jié)構(gòu)研究法4.核磁共振譜(NuclearmagneticresonanceNMR)4.2碳譜(13C-NMR)③.常見的13C-NMR譜的類型及二維譜第五節(jié)結(jié)構(gòu)研79DEPT譜135o=135°CH3,CH,CH290oCHDEPT譜135o=135°CH3,CH,CH280③.常見的13C-NMR譜的類型及二維譜1H-1HCOSY(相互偶合的氫核給出交叉峰)NOESY(空間相近的氫核的關(guān)系)HMQC(13C-1HCOSY)13C,1H直接相關(guān)譜1JCHHMBC(遠(yuǎn)程13C-1HCOSY)13C,1H遠(yuǎn)程相關(guān)譜2JCH,3JCH第五節(jié)結(jié)構(gòu)研究法③.常見的13C-NMR譜的類型及二維譜第五節(jié)結(jié)構(gòu)研81HMBCHMBC82練習(xí):一天然產(chǎn)物A為淡黃色針狀結(jié)晶,紫外燈下(254nm)呈暗斑,FeCl3顯蘭色.1H-NMR(CDCl3,TMS):9.83(1H,s),7.43(1H,dd,J=8.5,1.5Hz),7.26(1H,d,J=1.5Hz),7.04(1H,d,J=8.5Hz),3.97(3H,s,OCH3)13C-NMR(CDCl3):190.9,151.6,147.1,129.9,127.6,114.3,108.7,56.1.HREI-MS示分子式為C8H8O3.推測結(jié)構(gòu)。第五節(jié)結(jié)構(gòu)研究法練習(xí):第五節(jié)結(jié)構(gòu)研究法83第五節(jié)結(jié)構(gòu)研究法答案:第五節(jié)結(jié)構(gòu)研究法答案:845.旋光譜和圓二色散光譜(ORDandCD)(OpticalRotatoryDispersionandCircularDichroism)旋光譜(ORD)和圓二色譜(CD,需對紫外可見光有吸收)在解決手性中心附近有生色團(tuán)(含通過化學(xué)轉(zhuǎn)換可變成生色團(tuán)的化合物,如-OH、C=O)的化合物的絕對構(gòu)型或優(yōu)勢構(gòu)象的。當(dāng)平面偏振光通過手性中心時,左旋圓偏光和右旋圓偏光的折射率、傳播速度,當(dāng)再合成平面偏振光時,偏振面就發(fā)生了旋轉(zhuǎn),這就是產(chǎn)生旋光的光學(xué)原理。隨著波長變短,折射率差值增大,比旋度增大。第五節(jié)結(jié)構(gòu)研究法(MethodsofStructureidentification)5.旋光譜和圓二色散光譜(ORDandCD)85在不同波長下測定物質(zhì)的比旋度,以比旋度為縱坐標(biāo),波長為橫坐標(biāo)做圖,該圖稱為ORD譜。ORD譜的分類
(1).平坦譜線無峰無谷,有旋光性,但手性中心附近無生色團(tuán)。
正平坦曲線:隨波長短移比旋度增大負(fù)平坦曲線:隨波長短移比旋度減小
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