综合化学实验天然产物提取省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

第一节第一节 分离技术与分离技术与天然产物天然产物有效成份提取有效成份提取第三章第三章 应用型综合试验应用型综合试验第1页1 1 天然产物提取方法天然产物提取方法2 2 天然产物分离纯化方法天然产物分离纯化方法 3 3 天然产物化学成份判定及结构表征天然产物化学成份判定及结构表征 本章基本内容本章基本内容第2页天然产物有效成份提取、分离、判定及结构表征是研究天然产物中有效成份时必不可少内容。研究天然产物有效成份时，首先要将其中有效成份提取出来，但多数是得到各种成份混合物，所以要经过一系列分离，只有在得到单一组分（单体）后，才能够进行成份结构分析和表征。提取与分离方法都有各种，可依据自己含有条件来选择，而结构表征则较为复杂，所用仪器设备往往很特殊和昂贵。本课程仅介绍惯用方法。第3页1 1 天然产物提取方法天然产物提取方法天然产物中有效成份提取方法很多，而且大多方法简单易做。天然产物中有效成份提取方法很多，而且大多方法简单易做。惯用主要有以下五大类：惯用主要有以下五大类：压榨法压榨法 溶剂提取法溶剂提取法 提取方法类型提取方法类型 水蒸气蒸馏法水蒸气蒸馏法 升华法升华法 超临界流体萃取法超临界流体萃取法 第4页经过压榨方法提取有效成份，是一个单纯物理操作过程。优点：方法简单、操作方便、不破坏有效成份性质。缺点：提取得到混合物，杂 质多、成份复杂，提取不完全，得率低；此法用于新鲜原料中成份提取。如：从新鲜桔皮中榨取香精油、大豆榨油等。日常榨油、甘蔗榨汁、果蔬榨汁等也是。2.1.1 2.1.1 压榨法压榨法简易压榨设备第5页1.2 1.2 溶剂提取法溶剂提取法 天然物中有效成份提取最惯用方法天然物中有效成份提取最惯用方法（一）溶剂提取法原理（一）溶剂提取法原理“相同相溶相同相溶”选取什么样溶剂？取决于被提取成份选取什么样溶剂？取决于被提取成份 化学结构、溶解性及溶剂性质。化学结构、溶解性及溶剂性质。但应注意：但应注意：乙醇、甲醇即使属于亲水性溶剂，可与水混溶，但很多亲脂性乙醇、甲醇即使属于亲水性溶剂，可与水混溶，但很多亲脂性成份可溶于乙醇、甲醇，所以乙醇或甲醇提取液中现有水溶成份可溶于乙醇、甲醇，所以乙醇或甲醇提取液中现有水溶性成份，也有很多脂溶性成份性成份，也有很多脂溶性成份乙醇或甲醇中可加入水配成不一样浓度乙醇或甲醇，依据提取乙醇或甲醇中可加入水配成不一样浓度乙醇或甲醇，依据提取成份情况可选取适当浓度醇进行提取。成份情况可选取适当浓度醇进行提取。第6页惯用溶剂分类惯用溶剂分类可分为三类1.强极性溶剂（水及酸水或碱水等）适合提取无机盐、可溶性糖、多酚类、氨基酸、水溶性蛋白质、有机酸盐、生物碱盐、苷类等。2.弱极性溶剂（亲水性有机溶剂）如甲醇(MeOH)、乙醇(EtOH)、丙酮(Me2CO)适合提取极性小成份，但渗透性差，易燃、易挥发，常有毒性；样品中水分多则提取效果差。第7页3.非极性溶剂（亲脂性有机溶剂）如乙醚（Et2O）、氯仿（CHCl3）、乙酸乙酯（EtOAc）、苯、石油醚、环己烷等适合提取：除蛋白质、粘液质、果胶、淀粉与部分多糖外，大多可溶；部分脂溶成份亦可溶。经过调整乙醇浓度、加酸、加碱可改变分离效果。常见溶剂极性强弱次序：石油醚苯乙醚氯仿乙酸乙酯 丙酮乙醇甲醇水酸水或碱水8惯用溶剂分类惯用溶剂分类第8页影响提取效率原因影响提取效率原因影响提取效率原因影响提取效率原因 溶剂类型溶剂类型原料粉碎度原料粉碎度提取时间提取时间提取温度提取温度提取次数提取次数固液比固液比设备条件设备条件第9页溶剂提取法操作方式溶剂提取法操作方式通常是用极性不一样溶剂对原料分别进行屡次提取（普通通常是用极性不一样溶剂对原料分别进行屡次提取（普通2 23 3次）次）详细做法普通为：先用非极性溶剂提取，再用弱极性溶剂提详细做法普通为：先用非极性溶剂提取，再用弱极性溶剂提取，最终用强极性溶剂提取。取，最终用强极性溶剂提取。惯用操作方式惯用操作方式浸渍浸渍渗漉渗漉煎煮煎煮回流提取回流提取连续回流提取连续回流提取第10页1.1.浸渍：浸渍：操作方法：操作方法：将处理将处理（挑选、清洗、粉碎等）（挑选、清洗、粉碎等）过原料，用适当过原料，用适当溶剂在溶剂在常温或加热常温或加热（普通为（普通为60608080）条件下）条件下浸泡浸泡以溶出以溶出其中成份。其中成份。适用情况：适用情况：适合用于较易提取、有效成份遇热易破坏以及含适合用于较易提取、有效成份遇热易破坏以及含多量淀粉、树胶、果胶、粘液质天然物提取。多量淀粉、树胶、果胶、粘液质天然物提取。特点：特点：浸出率较差，尤其是用水为溶剂，其提取液易于发霉浸出率较差，尤其是用水为溶剂，其提取液易于发霉变质，须注意加入适当防腐剂。变质，须注意加入适当防腐剂。第11页2.2.渗漉：渗漉：操作方法：向原料粗粉中不停添加溶剂，使其渗过原料，从渗操作方法：向原料粗粉中不停添加溶剂，使其渗过原料，从渗漉筒下端出口流出浸出液一个浸出方法。漉筒下端出口流出浸出液一个浸出方法。当溶剂渗进原料溶出成份比重加当溶剂渗进原料溶出成份比重加大而向下移动时，上层溶液或稀浸大而向下移动时，上层溶液或稀浸出液便置换其位置，造成良好浓度出液便置换其位置，造成良好浓度差，使扩散能很好地进行，差，使扩散能很好地进行，特点：特点：浸出效率较高，浸出液较浸出效率较高，浸出液较澄清。澄清。溶剂消耗量大、费时长。溶剂消耗量大、费时长。第12页3.3.煎煮：煎煮：操作方法：操作方法：将天然物原料粗粉加水加热煮沸，使其成将天然物原料粗粉加水加热煮沸，使其成份提取出来方法。份提取出来方法。特点：特点：此法简便，原料中大部分成份可被不一样程度此法简便，原料中大部分成份可被不一样程度地提出，但含挥发性成份及有效成份遇热易破坏原地提出，但含挥发性成份及有效成份遇热易破坏原料不宜用此法，对含有多糖类原料，煎煮后，溶液料不宜用此法，对含有多糖类原料，煎煮后，溶液比较粘稠，过滤比较困难。比较粘稠，过滤比较困难。4.4.回流提取：回流提取：操作方法：操作方法：用易挥发有机溶剂加热回流提取。用易挥发有机溶剂加热回流提取。特点：特点：溶剂消耗较少，浸出效率较高。但受热易破坏溶剂消耗较少，浸出效率较高。但受热易破坏成份不宜用此法，且溶剂消耗量仍大，操作较麻烦。成份不宜用此法，且溶剂消耗量仍大，操作较麻烦。第13页5.5.连续回流提取：连续回流提取：为了填补回流提取法中需要溶为了填补回流提取法中需要溶剂量较大、操作较麻烦不足，剂量较大、操作较麻烦不足，可采取连续回流提取法。可采取连续回流提取法。试验室惯用试验室惯用脂肪提取器脂肪提取器或称或称索索氏提取器氏提取器。特点特点：节约溶剂，提取率高；：节约溶剂，提取率高；但提取液受热时间长，受热但提取液受热时间长，受热易分解成份不宜用此法。易分解成份不宜用此法。第14页溶剂提取法中辅助提取新技术溶剂提取法中辅助提取新技术1.微波提取法微波提取法微波：频率为310831013Hz(波长1m1mm)电磁波。原理：有效成份在微波电磁场中快速转向及定向排列，从而产生撕裂、相互磨擦造成发烧，确保能量快速传递与充分利用，实现组分快速释放、溶出。特点：可透过绝缘体，不能 进入导体，能被介质吸收，且与介质极性相关。密闭式微波萃取密闭式微波萃取/合成系统合成系统 工业生产用微波提取罐工业生产用微波提取罐 第15页要求：材料有一定含水量，组分对热稳定且有一定极性。优点：选择性高、重现性好、溶剂消耗少、回收率高、污染小、时间短。提取条件：溶剂(对微波透明)、功率、提取时间。应用：挥发油、苷、多糖、萜类、生物碱、黄酮、单宁、甾体、有机酸。实例：薄荷油提取。剪碎新鲜薄荷叶放入盛有正已烷玻璃杯中，微波提取20秒，薄荷油即释放到正已烷中。与乙醇提取法相比，产品中不含叶绿素和薄荷酮。与水蒸气蒸馏2小时及索氏提取6小时效果相当。第16页2.2.超声提取法超声提取法原理：超声波为弹性机械振动波，能产生强烈振动，有高速强烈空化效应（大量超声波作用于提取介质，振动处于稀释状态时，介质被撕裂成许多小空穴，因其瞬时闭合会产生高达几千大气压瞬时高压）、搅拌作用，破坏材料细胞，溶剂渗透细胞中加速有效成份溶解。特点：提取时间短，不需加热。适于小规模试验。3.3.酶法提取酶法提取植物样品中用纤维素酶破坏细胞壁，加速成份溶出。试验室用小型超声仪试验室用小型超声仪 工业生产用超声仪工业生产用超声仪 第17页4.常温超高压技术 高压生物化学研究证实：压力到达一定值，蛋白质、多糖（淀粉、纤维素）等有机大分子会发生变性，但生物碱、低聚糖、甾、萜、维生素等小分子物质则不发生任何改变。超高压提取就是利用了超高压对生物材料这种作用而实现有效成份提取。植物细胞壁上有很多微孔，所以我们能够把植物细胞壁看作是由许多微孔组成薄膜。当植物细胞处于溶剂中时，溶剂将经过这些微孔进入细胞内部。常温超高压提取技术能够使用各种溶剂，包含水、不一样浓度醇和其它有机溶剂，能够从不一样天然产物中提取不一样性质有效成份（如生物碱、黄酮、皂苷、多糖、挥发油）。18第18页1.3 1.3 水蒸气蒸馏法水蒸气蒸馏法 这类成分沸点多在100以上，但在100左右应有一定蒸气压。天然物中挥发油、某些小分子生物碱（如麻黄碱、烟碱、槟榔碱）以及某些小分子酚性物质（如牡丹酚）等提取可采取水蒸气蒸馏。19只适合用于只适合用于含有挥发性含有挥发性能随水蒸气蒸出而不被破坏能随水蒸气蒸出而不被破坏与水不发生反应与水不发生反应难溶或不溶于水难溶或不溶于水 等成份提取等成份提取第19页20共共 水水 蒸蒸 馏馏 装装 置置第20页1.4 1.4 升华法升华法 一些固体物质一些固体物质（如水杨酸、苯甲酸、樟脑等）（如水杨酸、苯甲酸、樟脑等）受热后，在低于受热后，在低于其熔点温度下，不经过熔化就可直接转化为蒸气，蒸气遇冷其熔点温度下，不经过熔化就可直接转化为蒸气，蒸气遇冷后又凝结为固体称为升华。后又凝结为固体称为升华。天然物中有一些成份含有升华性，能利用升华方法直接从中药天然物中有一些成份含有升华性，能利用升华方法直接从中药中提取出来。中提取出来。如从樟木中升华樟脑，在如从樟木中升华樟脑，在本草纲目本草纲目中已经有详细记载，为中已经有详细记载，为世界上最早应用升华法制取药材有效成份记述。世界上最早应用升华法制取药材有效成份记述。21第21页又如茶叶中咖啡因含有升华性，又如茶叶中咖啡因含有升华性，可将茶叶放在大小适宜烧杯中，可将茶叶放在大小适宜烧杯中，上面用圆底烧瓶盛水冷却，然上面用圆底烧瓶盛水冷却，然后加热，到一定温度（后加热，到一定温度（178178），），咖啡因可凝结于烧瓶底部，成咖啡因可凝结于烧瓶底部，成白色针状结晶。白色针状结晶。天然物中成份普通极少可升华。天然物中成份普通极少可升华。22常压升华装置图常压升华装置图第22页 1、将茶叶与、将茶叶与95%乙醇回流乙醇回流2h；2、滤出茶叶，浓缩提取液至适当体积；、滤出茶叶，浓缩提取液至适当体积；3、浓缩液与生石灰粉混合，搅成浆状，用蒸发皿、浓缩液与生石灰粉混合，搅成浆状，用蒸发皿在蒸汽浴上蒸干，除去水份；在蒸汽浴上蒸干，除去水份；4、在蒸发皿上盖一张刺孔向上滤纸，再在滤纸上、在蒸发皿上盖一张刺孔向上滤纸，再在滤纸上罩一个大小适合且颈部塞有棉花漏斗；罩一个大小适合且颈部塞有棉花漏斗；5、用酒精灯隔石棉网加热，适当控制温度，白色、用酒精灯隔石棉网加热，适当控制温度，白色咖啡因在滤纸上结晶。咖啡因在滤纸上结晶。试验室提取咖啡因步骤：试验室提取咖啡因步骤：第23页 第24页近年来发展起来一个新提取方法。是利用流体在超临界下含有气液双重性质，使物质溶解性发生剧变，从而对成份进行提取。改变提取温度、压力或加入夹带剂，可实现不一样极性组分分离。此法有很多优点，也有不足，需要特殊设备。25美国美国SFT-150型超临界萃取仪型超临界萃取仪1.5 1.5 超临界流体提取超临界流体提取(SFE)(SFE)法法第25页 操作流程：操作流程：控制控制T T、p p，得得SFSF浸提，固液分离浸提，固液分离梯度减压梯度减压不一样性质组分分不一样性质组分分离离第26页 CO2 钢瓶钢瓶 冷温槽冷温槽 高压泵高压泵恒恒温温箱箱控温面板控温面板 接收瓶接收瓶 流量计流量计 CO2 原料原料 玻璃珠玻璃珠 脱脂棉脱脂棉 萃取柱萃取柱 超临界超临界CO2 萃取试验装置示意图萃取试验装置示意图 第27页超临界流体萃取有以下突出优点：超临界流体萃取有以下突出优点：(1)能够在靠近室温(35-40)及CO2气体笼罩下进行提取，有效地预防了热敏性物质氧化和逸散。所以，在萃取物中保持着药用植物全部成份，而且能把高沸点，低挥发度、易热解物质在其沸点温度以下萃取出来；(2)使用SFE是最洁净提取方法，因为全过程不用有机溶剂，所以萃取物中绝无残留溶媒，同时也预防了提取过程对人体毒害和对环境污染，是100%纯天然；第28页(3)萃取和分离合二为一，当饱含溶解物CO2-SCF流经分离器时，因为压力下降使得CO2与萃取物快速成为两相（气液分离）而马上分开，不但萃取效率高而且能耗较少，节约成本；(4)CO2是一个不活泼气体，萃取过程不发生化学反应，且属于不燃性气体，无味、无臭、无毒，故安全性好；(5)CO2价格廉价，纯度高，轻易取得，且在生产过程中循环使用，从而降低成本；(6)经过改变温度或压力可到达萃取目标。压力固定，改变温度可将物质分离；反之温度固定，降低压力也可使萃取物分离。第29页2 2 天然产物分离纯化方法天然产物分离纯化方法有时，天然物提取液经浓缩（或不浓缩）后，较长时间放置，有时，天然物提取液经浓缩（或不浓缩）后，较长时间放置，就可析出沉淀，再经重结晶可得单体成份，但这是个别现象，就可析出沉淀，再经重结晶可得单体成份，但这是个别现象，如从槐米中提取芦丁。如从槐米中提取芦丁。假如要得到更多成份，或者要系统地研究一个天然物中化学成假如要得到更多成份，或者要系统地研究一个天然物中化学成份，则需经过比较复杂过程，普通是经过初步分离纯化，得份，则需经过比较复杂过程，普通是经过初步分离纯化，得到某一类型总成份（混合物），或者得到极性相近一类混合到某一类型总成份（混合物），或者得到极性相近一类混合物，再经过深入分离得到单体成份。物，再经过深入分离得到单体成份。分离方法有很各种。分离方法有很各种。第30页31分离纯化方法类型分离纯化方法类型 系统溶剂分离法系统溶剂分离法两相溶剂萃取法两相溶剂萃取法 沉淀法沉淀法盐析法盐析法分馏法分馏法结晶法结晶法色谱法（可同时进行判定）色谱法（可同时进行判定）其它新技术其它新技术第31页系统溶剂分离法系统溶剂分离法 原理：相同相溶。也用于提取！原理：相同相溶。也用于提取！较惯用做法是将天然物乙醇或甲醇较惯用做法是将天然物乙醇或甲醇提取液提取液适当适当浓缩浓缩后，与某后，与某种担体（也叫固定相，如硅藻土、硅胶等）混合均匀，种担体（也叫固定相，如硅藻土、硅胶等）混合均匀，干干燥燥后，用极性不一样溶剂，按极性由小到大分别提取。后，用极性不一样溶剂，按极性由小到大分别提取。然后再选择适当方法进行分离。然后再选择适当方法进行分离。也能够将天然物粗粉直接用极性不一样溶剂分别提取，得各也能够将天然物粗粉直接用极性不一样溶剂分别提取，得各个部分。个部分。按溶剂极性梯度改变或按溶剂极性梯度改变或pHpH梯度改变操作。梯度改变操作。有效成份及较适用提取溶剂见下表。有效成份及较适用提取溶剂见下表。第32页有效成份及其较适用提取溶剂成份极性成份类型提取溶提取溶剂剂强强亲亲脂性脂性（极性小）（极性小）挥发油、脂肪油、蜡、脂溶性色素、甾醇类、一些苷元石油石油醚醚、己、己烷烷亲亲脂性脂性苷元、生物碱、树脂、醛、酮、醇、醌、有机酸、一些苷类乙乙醚醚、氯氯仿仿中等中等极性极性小小中中大大一些苷类（如强心苷等）一些苷类（如黄酮苷等）一些苷类（如皂苷、蒽醌苷等）氯氯仿：乙醇仿：乙醇（2:12:1）乙酸乙乙酸乙酯酯正丁醇正丁醇亲亲水性水性极性很大苷、糖类、氨基酸、一些生物碱盐丙丙酮酮、乙醇、甲、乙醇、甲醇醇强强亲亲水性水性蛋白蛋白质质、粘液、粘液质质、果胶、糖、果胶、糖类类、氨基酸、氨基酸、无机无机盐类盐类水水33第33页两相溶剂萃取法两相溶剂萃取法原理：相同相溶。原理：相同相溶。为液为液-液两相！液两相！萃取法是利用混合物中各成份在互不混溶溶剂中分配系数不萃取法是利用混合物中各成份在互不混溶溶剂中分配系数不一样而分离方法。一样而分离方法。可将被分离物溶于水中，用与水不混溶有机溶剂进行萃取，可将被分离物溶于水中，用与水不混溶有机溶剂进行萃取，也可将被分离物溶在与水不混溶有机溶剂中，用适当也可将被分离物溶在与水不混溶有机溶剂中，用适当pHpH水水液进行萃取，到达分离目标。液进行萃取，到达分离目标。又有各种详细操作方法。又有各种详细操作方法。第34页(一一)简单萃取法简单萃取法常采取方法是将水提取液适当浓缩，或将乙醇（甲醇）提取液适当浓缩，回收醇后，加入适量水，用极性不一样与水不混溶有机溶剂，极性由小到大，分别进行萃取，分别回收溶剂得到极性不一样萃取物。如选取石油醚（或己烷）、氯仿（或乙醚）、乙酸乙酯、正丁醇，分别进行萃取，在一些情况下也可只选12种溶剂进行萃取。分离碱性成份（生物碱）或酸性成份，可调整溶液pH值后再进行萃取是惯用方法。操作简单，普通用分液漏斗即可进行！但效率低。35第35页36萃萃 取取 分分 液液 倒转分液漏斗倒转分液漏斗 分 液 漏 斗 架振 荡第36页(二二)连续萃取法连续萃取法为克服使用分液漏斗屡次萃取操作麻烦，可采取连续萃取器。这一仪器利用两溶剂比重不一样，自然分层和分散相液滴穿过连续相溶剂时发生传质。选择连续萃取法时，需视所用溶剂比重大于或小于被提取水溶液比重情况，而采取不一样式样仪器。37轻溶剂轻溶剂上行上行重溶剂重溶剂下行下行第37页(三三)pH)pH梯度萃取法梯度萃取法用pH不一样溶剂依一定pH改变次序（升高或降低）对提取物进行萃取。此法是分离生物碱类成份、酸性及酚性成份一个惯用方法。是利用被分离成份碱性或酸性不一样而采取方法（详见生物碱、黄酮、蒽醌类成份分离）。38(四）液滴逆流分配法（液滴逆流色谱法）四）液滴逆流分配法（液滴逆流色谱法）此法需特殊仪器，多用于极性较大成份分离，关键是选择好固定相和流动相。液滴逆流分配法操作流程以下列图：第38页39液滴逆流分配法流程示意图：液滴逆流分配法流程示意图：第39页（五）高速逆流色谱法（五）高速逆流色谱法（HSCCC)HSCCC)2020世纪世纪8080年代发展起来当代分离年代发展起来当代分离制备技术。制备技术。建立在一个特殊流体动力学基础建立在一个特殊流体动力学基础上，利用螺旋管高速行星式运上，利用螺旋管高速行星式运动产生不对称离心力场，实现动产生不对称离心力场，实现两相溶剂体系充分保留和有效两相溶剂体系充分保留和有效混合及分配，从而实现物质在混合及分配，从而实现物质在两相溶剂中高效分离。两相溶剂中高效分离。是当前应用最广逆流色谱（是当前应用最广逆流色谱（CCCCCC）技术。技术。40国产国产第40页特点：特点：1.操作简单易行：无需对样品进行复杂处理，分离成份可在线检测，可与灵敏度高检测技术联用，方便、快捷、准确；2.应用范围广：两相溶剂体系是任意，经过调整两相溶剂体系，可适合用于各种化合物分离；3.无需固体载体：不会出现吸附、污染、峰形拖尾及样品损失；4.产品纯度高：可分离得到纯度高于90%产品；5.适合用于制备型分离：取得大量产品。41第41页42外观工作原理内部结构第42页43第43页44第44页影响原因：影响原因：转速、流动相流速、进样体积等是影响分离效果主要原因1.转速越高，越易产生乳化现象；2.流动相流速越大，固定相损失加重；3.进样量太大，会使分离成份峰间距变窄，峰形变宽。在选定了溶剂体系后，应对上述三个仪器参数进行试验，以确定最正确分离条件（可采取正交试验法）。惯用联用检测方法有：紫外-可见检测、质谱（MS）、电子电离质谱、化学电离质谱、快速原子轰击质谱、电喷雾质谱等。45第45页沉淀法沉淀法将被分离物溶于某种溶剂中，再加入另外一个溶剂或试剂，使某种或一些成份沉淀析出，而另一些成份则保留在溶液中经过滤后到达分离一个方法。能够使杂质沉淀析出，也可使欲得成份沉淀析出。较惯用方法是将水提取液浓缩到一定程度后，加入浓乙醇使含醇量到达一定浓度，使一些成份析出沉淀，通常为5080%，详细含醇量视欲得到成份结构及性质而定。此法通常称为“水煮醇沉法”。用此法可除去或得到多糖类等成份，假如胶提取时，从提取液中分离果胶即可用此法。46第46页（一）铅盐沉淀法（一）铅盐沉淀法铅盐法曾被应用于分离含有酸性和中性成份，当前已较少用。详细操作方法:在中性醋酸铅沉淀部分可得到含羧基及邻二酚羟基成份，如有机酸、粘液质、鞣质、一些黄酮等。碱式醋酸铅沉淀部分得到只有一个酚羟基成份以及中性皂苷等。经碱或醋酸铅沉淀后水或醇液中有中性成份。因铅对人有害，生产中最好不用此法。（二）特殊试剂沉淀法（二）特殊试剂沉淀法依据被分离成份结构选取一些特殊试剂使一些成份沉淀，经分解沉淀得欲得成份。如水溶性生物碱分离惯用雷氏盐(二氨基四硫代氰酸铬铵、硫氰化铬铵、利英钠壳盐 )沉淀法。第47页盐析法盐析法盐析法是在天然物水提液中，加入无机盐至一定浓度，或达饱和状态，可使一些成份在水中溶解度降低，从而与水溶性大杂质分离。惯用作盐析无机盐有氯化钠、硫酸钠、硫酸镁、硫酸铵等。比如自黄藤中提取掌叶防己碱，自三颗针中提取小檗碱在生产上都是用氯化钠或硫酸铵盐析制备。有些成份如原白头翁素、麻黄碱、苦参碱等水溶性较大，在提取时，亦往往先在水提取液中加入一定量食盐，再用有机溶剂提取。第48页分馏法分馏法对于能够完全互溶液体系统，可利用各成份沸点不一样而采取分馏法（有机试验惯用），天然物化学成份研究工作中，挥发油及一些液体生物碱分离即惯用分馏法。比如毒芹总碱中毒芹碱和羟基毒芹碱，前者沸点为166167，后者为226，彼此相差较远，即可利用其沸点不一样经过分馏法分离。若液体混合物沸点相差在100以上，只需将溶液重复蒸馏几次即可到达分离目标。如沸点相差在25以下，则需采取分馏。49简单分馏装置简单分馏装置第49页结晶法结晶法结晶法是分离和精制固体成份重 要方法之一，是利用混合物中各成 分在溶剂中溶解度不一样来到达分离方法。详细操作：用适当溶剂将混合物加热溶解，制成近饱和热溶液，趁热滤去杂质，溶液冷却后，即析出大部分晶体，若纯度仍不能满足要求，则可用重结晶法（有机试验中用过）深入纯化。所用样品必须是已经用其它方法提得比较纯，假如粗提部分纯度很差，则极难得到结晶。有些成份结晶若含有两种以上成份时，就可用分步结晶法使之分离。葛根总黄酮晶体葛根总黄酮晶体第50页分步结晶法分步结晶法将提取物粗品溶于适当溶剂，经一定处理后，使其先析出晶体，过滤后将滤液浓缩，再使其析出晶体，滤出后再浓缩滤液使其析出晶体，。如此重复操作，可到达分离目标。但各步所得晶体纯度存在较大差距，每步常可取得一个以上晶体。结晶纯度可由化合物晶形、色泽、熔点和熔距、薄层色谱或纸色谱等作初步判定。一个单体纯化合物普通都有一定熔点和较小熔距，同时在薄层色谱或纸色谱中经数种不一样展开剂系统检定，也为一个斑点者，普通能够认为是一个单体化合物。51第51页色谱法色谱法1.定义利用不一样物质在不一样相态选择性分配，以流动相对固定相中混合物进行洗脱，混合物中不一样物质会以不一样速度沿固定相移动，最终到达分离效果。色谱法起源于20世纪初，又称色层法或层析法，是分离和判定化合物有效方法。历史上曾经先后有两位化学家因为在色谱领域突出贡献而取得诺贝尔化学奖，另外色谱分析方法还在12项取得诺贝尔化学奖研究工作中起到关键作用。第52页2.原理：相同相吸与相同相溶。3.操作特点：有两个相固定相和流动相。固定相多为固体(也称为担体、吸附剂），也可为液体；流动相可为液体或气体。4.两相基本形式：固-液（s-l)固-气（s-g)液-液（l l)液-气（l-g)注意：当前色谱法包含范围很广，凡是有一个固定相和一个流动相方法均可看作色谱法。所以，像高速逆流色谱法，即使其两相均为液相，但也可视为色谱法。53第53页5.操作类型：很多，惯用有：纸层析：柱层析：薄层层析：气相色谱：高效液相色谱：6.在天然物分离中应用（1）分离混合物在天然物提取物有效部位中，往往含有结构相同、理化性质相同几个成份混合物，用普通化学方法极难分离，可用色谱法将它们分开。54硅胶薄层板硅胶薄层板柱色谱柱色谱天麻天麻TLC图谱图谱第54页（2）精制化合物在提取、分离得到有效成份时，往往含有少许结构类似杂质，不易除去，也可利用色谱法除去杂质得到纯品。（3）判定化合物在一定条件下，纯化合物在薄层色谱或纸色谱中都有一定Rf值，在气相色谱和高效液相色谱中有一定保留时间，所以利用色谱法能够判定化合物纯度或利用标准品对照来初步确定两种性质相同化合物是否为同一物质。55薄层板在不一薄层板在不一样层析缸中展样层析缸中展开方式开方式第55页7.色谱条件选择因为天然物有效成份类型不一样，性质各异，所以选择色谱条件是不一样。普通生物碱分离可用硅胶或氧化铝柱色谱，对于极性较高生物碱可用分配色谱，而对季铵型水溶性生物碱也可用分配色谱或离子交换色谱。苷类色谱分离往往决定于苷元性质，如皂苷、强心苷，普通可用分配色谱或硅胶吸附色谱。挥发油、甾体、萜类包含萜类内酯，往往首选氧化铝及硅胶色谱。56第56页黄酮类黄酮类化合物、化合物、鞣质鞣质等多元酚衍生物可用等多元酚衍生物可用聚酰胺聚酰胺吸附色谱。吸附色谱。有机酸有机酸、氨基酸氨基酸普通可选取普通可选取离子交换离子交换色谱，有时也用色谱，有时也用分配分配色谱。色谱。有些氨基酸也可用活性炭吸附色谱。有些氨基酸也可用活性炭吸附色谱。对于对于大分子大分子化合物，如多肽、蛋白质、多糖，惯用化合物，如多肽、蛋白质、多糖，惯用凝胶色谱凝胶色谱。总来说，总来说，对非极性成份往往考虑用氧化铝或硅胶吸附色谱；对非极性成份往往考虑用氧化铝或硅胶吸附色谱；若若极性较大则采取分配色谱或弱吸附剂吸附色谱；极性较大则采取分配色谱或弱吸附剂吸附色谱；对酸性、碱对酸性、碱性、两性成份可采取离子交换色谱，有时也可用吸附色谱及性、两性成份可采取离子交换色谱，有时也可用吸附色谱及分配色谱等分配色谱等。57第57页八、其它分离新技术八、其它分离新技术（一）大孔树脂吸附大孔吸附树脂是一个高聚物吸附剂，依据其孔径、比表面积及组成类型分为许多型号。20世纪60年代开发出一类新型高分子分离材料20世纪70年代末我国有学者开始用来进行天然产物有效成份分离纯化研究。原理：利用大孔吸附树脂吸附性和分子筛相结合。从天然产物提取液中有选择吸附其中有效成份，去除杂质。尤其是非极性吸附树脂，在吸附提取液中有效成份时，主要是物理结构（如比表面积、孔径等）在起吸附作用。基本程序：天然产物提取液大孔树脂吸附有效成份乙醇溶液梯度洗脱回收溶剂提取液浸膏干燥半成品。大孔吸附树脂工艺对于富集天然产物中黄酮类、生物碱类、苷类等有效成份是卓有成效。58第58页59全自动大孔树脂吸附机组全自动大孔树脂吸附机组 吸附流程示意图吸附流程示意图试验用色谱柱第59页（二）膜分离技术（二）膜分离技术膜分离技术（Membrane Separation Technique，MST，简称膜技术）是一项新兴高效分离技术，已被国际公认为是20世纪末到二十一世纪中期最有发展前途一项重大高新生产技术。利用天然或人工合成具有选择透过性薄膜，以外界能量或化学位差为推进力，对双组分或多组分体系进行分离、分级、提纯或富集技术。包括超滤、微滤、纳滤和反渗透等。采取膜分离技术进行浓缩，滤除提取液中水分和小分子杂质，可达到节省能耗、提高纯度效果。60第60页（三）分子印迹技术（三）分子印迹技术分子印迹技术（Molecular Imprinting Techno-logy，MIT，也叫分子膜板技术）是20世纪末出现一个高选择性分离技术。该技术选取能与印迹分子产生特定相互作用功效性单体，在印迹分子周围与交联剂进行聚合，形成三维交联聚合物网络，然后，经过适当溶剂除去印迹分子，在聚合物网络中形成空间和化学功效与印迹分子互补空穴。整个聚合过程可分为三步：印迹、聚合、去除印迹分子。有研究证实了MIT用于直接分离、提取中草药中含有特定药效化合物可行性。61第61页（四）分子蒸馏技术（四）分子蒸馏技术分子蒸馏是在极高真空度下，依靠混合物分子运动平均自由程差异，使液体在远低于沸点温度下快速得到分离。在高真空度下，液体分子只需很小能量就能克服液体内部引力，离开液面而蒸发。分子蒸馏技术出现于20世纪30年代，当前在许多国家工业上得到了规模化应用。在挥发油分离纯化中，分子蒸馏技术与超临界流体萃取适用，既能发挥超临界提油率高和充分保留挥发油有效成份特点，又可到达分子蒸馏很好地对有效成份纯化分离效果。62第62页63分子蒸馏工业设备分子蒸馏工业设备分子蒸馏流程分子蒸馏流程第63页 3 3 天然产物天然产物化学成份判定及结构表征化学成份判定及结构表征 判定天然产物所需做工作：判定天然产物所需做工作：1、元素分析：由哪些元素组成，各占多少。2、物理常数：熔、沸点3、比旋光度4、分子量测定：凝胶过滤法、光散射法、粘度测定法、MS等方法5、结构测定法：红外光谱、核磁共振（13C谱、1H谱和二维谱）第64页化学成份尤其是有效成份判定（检测）与结构表征是天然物成份研究主要步骤。假如不能判定结构，说明研究天然物化学成份没有结果，也就谈不上更深入研究，如药品代谢动力学研究、构效关系研究、结构修饰与改造研究等。65红红 外外 分分 光光 光光 度度 计计显微熔点仪显微熔点仪第65页3.1 3.1 化学成份判定普通方法化学成份判定普通方法在提取和分离时，必须知道原料或提取混合物中是否含有目标成份及其含量多少！惯用检测判定方法主要有：紫外-可见光谱扫描法（单体）薄板层析法（对照）气相或液相色谱法（对照）高速逆流色谱法（对照）红外（对照）等也可采取一些特有反应，如生物碱试剂、显色反应等。66UV-2450型紫外可见分光光度计分光光度计第66页3.2 3.2 化学成份判定程序化学成份判定程序对一个化合物，普通按以下步骤进行判定：纯度确实定（熔、沸点，色谱）物理常数测定（折射、旋光）化学式测定 化合物功效团和分子骨架推定 化学结构确实定 1.纯度确实定1）观察外形、颜色是否单一纯粹，晶形是否一致。2）色谱分析：薄层色谱结果为单一斑点，应注意点样量不可太小，展开剂不可只选一个。有时可用气相色谱和高效液相色谱法，结果应为单一色谱峰。67X-4/X-5显微熔点测定仪显微熔点测定仪第67页3）熔点测定：熔点距普通应小于2。2.物理常数测定固体样品包含熔点、比旋度等；液体样品包含沸点、折光率、比旋度等。3.化学式测定采取高分辨质谱法得到分子离子 峰，可直接得出化学式。如无高分辨质谱则可先测出分子量（普通用质谱），再进行元素分析测出所含元素及百分含量，求出试验式，最终计算出化学式，试验值与理论值应非常靠近。68阿贝折光仪阿贝折光仪(精密型精密型)第68页 4.化合物功效团和分子骨架推定采取方法有计算不饱和度、化学反应、IR光谱、UV光谱、NMR谱、MS数据，综合分析；有时与已知物进行比较，以确定被测样品基本骨架与功效团（取代基）。5.化学结构确实定经过综合分析全部波谱数据，必要时要作一些特殊测试，如NMR中一些新方法，甚至作射线衍射等测试，确定化学结构式。假如有可能，进行人工合成，将从天然物中提取分离所得样品与人工合成品进行全方面比较来证实结构式正确性。69第69页初步推断化初步推断化初步推断化初步推断化合物类型合物类型合物类型合物类型测定分子式测定分子式测定分子式测定分子式结构分析结构分析结构分析结构分析结构验证结构验证结构验证结构验证确定分子确定分子确定分子确定分子主体结构主体结构主体结构主体结构测定物理常数，进行判别测定物理常数，进行判别反应，文件调研。反应，文件调研。元素分析，分子量测定元素分析，分子量测定UV、IR、1H-NMR、13C-NMR、MS综合分析，化学沟通综合分析，化学沟通CD、ORD、2D-NMR、X-射线衍射射线衍射3.3 3.3 结构研究主要程序结构研究主要程序第70页3.4 3.4 结构研究主要方法结构研究主要方法（一）紫外光谱（一）紫外光谱（一）紫外光谱（一）紫外光谱有机分子吸收紫外光（有机分子吸收紫外光（200400nm200400nm）后产生电子跃迁而形成）后产生电子跃迁而形成吸收光谱。吸收光谱。应用：应用：推断化合物骨架类型：推断化合物骨架类型：共轭体系共轭体系 定量测定：定量测定：BeerBeer定律定律第71页特征参数：特征参数：特征参数：特征参数：maxmax ，（E E）第72页惯用术语：惯用术语：生色团生色团生色团生色团助色团助色团助色团助色团第73页（二）红外光谱（二）红外光谱（二）红外光谱（二）红外光谱有机分子吸收红外光后产生振动能级跃迁，伴伴随转动能级跃有机分子吸收红外光后产生振动能级跃迁，伴伴随转动能级跃迁而形成吸收光谱。迁而形成吸收光谱。特征参数：特征参数：特征参数：特征参数：（cmcmcmcm-1-1-1-1)第74页第75页(三）核磁共振波谱三）核磁共振波谱三）核磁共振波谱三）核磁共振波谱 (NMR)(NMR)(NMR)(NMR)v原子核在磁场中吸收一定频率无线电波（60cm-300m）而发生核自旋能级跃迁现象，称为核磁共振。v核磁共振信号强度对照射频率（或磁场强度）作图，所得图谱称为核磁共振波谱。第76页R RD D第77页（四）质谱（四）质谱（四）质谱（四）质谱（MSMSMSMS）样品导入样品导入样品导入样品导入系统系统系统系统离子源离子源离子源离子源质量分析器质量分析器质量分析器质量分析器检测器检测器检测器检测器统计仪统计仪统计仪统计仪含各种含各种含各种含各种m/zm/zm/zm/z离子流离子流离子流离子流单一单一单一单一m/zm/zm/zm/z离子流离子流离子流离子流应用：应用：应用：应用：测定分子量测定分子量测定分子量测定分子量 测定分子式：精密质量表测定分子式：精密质量表测定分子式：精密质量表测定分子式：精密质量表 结构解析结构解析结构解析结构解析第78页第79页