天然药物化学实验指导.doc

天然药物化学实验指导
（供药学及药学相关专业使用）

主 编： 马宁
主 审： 朱绍雄
副主编： 魏丹丹 李娟
参 编： 王建芬 徐芳 肖志勇 李媛
肖海英 肖艳 刘卫平 李云贵
吴柱 刘明

长沙医学院药物化学教研室
二O一O年六月
前 言

《天然药物化学实验指导》是依据《天然药物化学》（第五版）理论教材，结合我院四年制本科药学专业学生的培养目标、实验教学大纲以及实验教学的实际情况，由药物化学教研室整理编写而成。本教材主要目的是通过实验教学，使学生对理论知识的理解更加深入，掌握得更加牢固，通过实际操作加强对学生基本操作技能的训练，培养学生的动手能力，和分析问题解决问题的能力，使学生从中获得从事天然药物化学科研与生产实践活动的能力。
根据教学以及学生实际能力等方面的需要，本指导在原版教材基础上增加了验证性实验 、综合性实验和设计性实验，切实提高实验教学的质量。本教材共分两部分，第一部分介绍了天然药物化学实验技术，着重讲述了天然药物活性成分提取、分离和结构鉴定的原理和操作方法。第二部分是实验部分，共十二个实验，实验内容包括苯丙素类、醌类、黄酮类、萜类、挥发油和生物碱等主要天然产物类别代表药物的提取、分离，鉴别原理和实验操作，其中新增了设计性和综合性实验相结合的挥发油提取分离实验；新增绞股蓝总皂苷的提取分离和鉴别实验的设计性实验；新增薄层板的制备活度测定及应用、秦皮中有效成分的提取分离和鉴别、穿心莲内酯的提取分离鉴定、薯蓣皂苷元的提取分离鉴别等验证性和综合性实验。本教材的内容丰富，重点突出，实用性强，能满足四年制药学本科的实验教学，并且书后附有天然药物化学常用试剂、配制方法和常用有机溶媒的性质与回收方法，以方便读者查阅。
由于编者水平有限，编写时间仓促，书中难免有不妥之处，敬请使用本实验指导的老师和同学批评指正。

编 者
2010年6月
目 录

实验须知……………………………………………………………………………1
第一章 天然药物化学实验技术…………………………………………………5
第一节 经典的提取和分离方法…………………………………………………5
第二节 结晶和重结晶……………………………………………………………9
第三节 层析分离方法……………………………………………………………11
第二章 实验部分………………………………………………………………18
实验一 中草药化学成分的鉴别法………………………………………………18
实验二 薄层板的制备、活度测定及应用…………………………………………25
实验三 秦皮中七叶苷、七叶内酯的提取分离和鉴别…………………………28
实验四 虎杖中游离羟基蒽醌类成分的提取分离和鉴别………………………31
实验五 芦丁的提取分离和鉴别…………………………………………………36
实验六 黄芩中黄芩苷的提取分离和鉴别………………………………………40
实验七 挥发油成分的提取和鉴别………………………………………………44
实验八 穿心莲内酯的提取分离鉴别与亚硫酸氢钠加成物的制备……………48
实验九 女贞子中齐墩果酸的提取分离和鉴别…………………………………54
实验十 薯蓣皂苷元的提取分离和鉴别…………………………………………57
实验十一 粉防己生物碱的提取分离和鉴别……………………………………60
实验十二 绞股蓝总皂苷的提取分离和鉴别(设计性实验) ……………………65
附录一 中草药化学成分检出试剂配制法………………………………………67
附录二 常用有机溶媒的性质…………………………………………………74

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实验须知

一、天然药物化学实验的特点
1．实验周期长。本实验指导中一般一个提取分离和鉴别实验需要用去8学时，时间长。因此，在实验过程中，应该注意仪器、试剂尤其是提取物的妥善保管或者保存。
2．所用试剂和溶剂品种较多，用量较大，许多试剂易燃、有毒或有腐蚀性，在一定条件下可能会和空气会形成爆炸混合物。许多实验需用电炉加热或进行减压操作，学生用到的热源和电器较多，因此应切实注意实验安全，严防产生触电、中毒、烫伤等意外发生，谨防发生火灾、爆炸等重大事故，并保证实验室通风良好。
二、实验规则
天然药物化学实验教学是天然药物化学课程的重要组成部分，是使学生进一步理论联系实际，掌握天然药物有效成分提取、分离和鉴定的基本操作技能，提高学生分析和解决问题能力。养成严谨的科学态度和良好的工作作风是必不可少的教学环节。为此，提出下列实验注意事项：
1．遵守实验室制度，维护实验室安全，不违章操作，严防爆炸、着火、中毒、触电、漏水等事故的发生，若发生事故应立即报告指导教师，进行适当处理。
2．实验前作好预习，明确实验内容，了解实验的基本原理和方法，安排好当天计划，争取准时结束。实验过程应养成及时记录的习惯，凡是观察到的现象和结果及有关的重量、体积、温度或其他数据，应立即如实记录，实验完毕后，认真总结，写好实验报告，将提取分离纯化所得单体产物包好，贴上标签（日期、样品名称、mp、重量）交给老师。
3．实验中保持安静，不许大声喧闹，不许抽烟、无故迟到和随便离开。实验台面应保持清洁，使用过的仪器及时清洗干净，存放在实验柜内，废弃的固体和滤纸等丢入废物缸内，绝不能丢入水槽、下水道和窗外，以免堵塞下水道和影响环境卫生。
4．公用仪器、试剂和药品用完后立即放回原处，破损仪器应填写破损报告单，注明原因。节约用水、用电和药品试剂。
5．保持实验室内整洁，学生采取轮流值日，每次实验完毕，值日生负责整理公用仪器，将实验台、地面打扫干净，倒清废物缸，检查水、电和门窗是否关闭。
三、实验安全须知
在天然药物化学实验中，常使用甲醇、乙醇、三氯甲烷、乙醚、石油醚等易挥发、易燃、有毒的有机溶剂及易碎的玻璃仪器，若操作不慎，很容易发生事故，常见事故有“火灾”、“爆炸”、“外伤”、“中毒”等，为防止事故的发生，必须随时注意以下几点：
1．实验开始前应检查仪器是否完整无损，装置是否符合要求。回流、蒸馏时，冷凝水是否通畅，干燥管是否阻塞。若在常压下进行蒸馏或回流，仪器装置必须与大气相通，不能密闭（如密闭加热而导致的容器内压力增加，会引起装置爆裂，特别是使用明火时，装置中的可燃液体就会着火）。
2．回流或蒸馏低沸点易燃液体时，瓶内的液体体积只能装三分之二，不能使用明火加热，最好使用水浴或电热套。液体内要放几颗沸石或素烧瓷片，防止过热暴沸冲料。若在加热后发现未加入沸石，绝不能立即揭开瓶盖补放，而应停止加热，待液体冷却后才能加入，加热途中也不得加入活性炭脱色，否则也会发生暴沸。减压蒸馏使用玻璃仪器，质量要好，最好用圆底烧瓶，防止因机械强度不够，引起爆炸。
3．蒸馏、回流易燃，易挥发，有毒液体时，仪器装置不能漏气，冷凝管流出液应用弯接管导至接受瓶中，尾气应用橡皮管通往室外或水槽里。
4．加压柱层析时, 层析柱及储液瓶机械性能要高、连接处要牢，并注意控制压力，以防装置炸裂。
5．使用电气设备（如电烘箱、电冰箱、真空泵、离心机等）及各种分析仪器时一定要弄清电路及操作规程，严格按照操作规程进行操作。
实验室一旦发生火灾事故时，应保持镇静，切勿惊慌失措，应立即采取各种相应措施，以减少事故损失。首先，要立即断绝火源（如电源、煤油炉、煤气等）,并移开附近的易燃物质。少量溶剂（几mL）着火，可任其烧完。三角瓶内溶剂着火可用石棉网或湿布盖熄。小火可用湿布或黄沙盖熄，火较大时应根据具体情况采用下列灭火器材。
泡沫灭火器：内部分别装有碳酸氢钠溶液和硫酸铝溶液，使用时将筒颠倒，两种溶液立即反应生成硫酸氢钠、氢氧化铝及大量的二氧化碳。灭火器筒内压力突然增大，大量二氧化碳泡沫喷出，即可灭火。
四氯化碳灭火器：用以扑灭电器或电器附近之火，但不能在狭小和通风不良的实验室中应用，因为四氯化碳在高温时要生成剧毒的光气，此外，四氯化碳和金属钠混合也发生爆炸。使用时须连续抽动唧筒，四氯化碳即会由喷咀喷出，遇热变为气体，此气体比重比空气大，能沉下来把火焰包围住，将火扑灭。
二氧化碳灭火器：是实验室中最常用的一种灭火器，它的钢瓶内装有压缩的液态二氧化碳，使用时打开开关，二氧化碳气体即会喷出，用以扑灭有机物及电器设备的着火，使用时应注意：一手提灭火器，一手应握在喷二氧化碳喇叭筒的把手上（因喷出的二氧化碳压力骤然降低，温度也骤降，手若把在喇叭筒上易被冻伤）。
无论用何种灭火器，皆应从火的四周开始向中心扑灭。油浴和有机溶剂着火时绝不能用水浇，这样反而会使火焰蔓延开来。
若衣服着火，切勿奔跑，赶快脱下衣服或用厚的外衣包裹致熄。较严重者应躺在地上（以免火焰烧向头部）用防火毯紧紧包住，直至火熄，或打开附近的自来水开关用水冲淋熄灭。
四、试剂的使用
根据我们国家的标准，按试剂所含杂质的多少，将试剂分成优级纯、分析纯、化学纯、实验试剂四级。优级纯杂质含量最少，又称保证试剂（符号 GR）为一级品，适用于精密的分析工作和科研工作。分析纯的杂质比优级纯稍多，又称分析试剂（符号 AR）为二级品，适用一般的分析工作、分离鉴定工作和科研工作。化学纯（符号 CP）杂质较多，为三级品，适用一般的提取、分离工作及学生实验的一般工作。实验试剂（符号 LR）杂质多，为四级品，用作粗提工作和实验中的辅助试剂。除这四个等级之外，对于专用试剂还有光谱纯试剂，基准试剂、色谱纯试剂等。光谱纯试剂（符号 SP）杂质含量用光谱法已测不出或者杂质的含量低于某一限度，这种试剂主要用来作为光谱分析中的标准物质。基准试剂的纯度相当于或高于保证试剂，用来配制标准溶液，作为容量分析中基准物。色谱纯试剂用来作为色谱分析中展开剂。按照我国化工部标准规定，我国优级纯试剂用绿色标签作为标记；分析纯用红色标签；化学纯用蓝色标签。
在天然药物化学提取分离鉴定实验中，要注意选择纯度相当的试剂，能用低纯度的试剂，绝不要用高纯度试剂，高纯度试剂的制备是复杂的，它们的价格昂贵，要克服任何情况下都采用高纯度试剂的不良习惯。另外如用高纯度试剂，实验用的水、操作器皿也要配合。若选用 GR 级试剂要用重蒸馏水，所用器皿不能有任何杂质自器皿上溶解到溶液中。
在使用化学试剂时除了解它的纯度外，必须了解它的物理性能，试剂的物理性能主要指熔点（mp）、沸点（bp）、比重（d）、折光率（n）、溶解度、易燃性、毒性及外形等数据。这些特性一般在试剂的标签上都有注明。
使用试剂的注意事项如下：
1．使用易燃、易爆、有毒的试剂时，要特别注意安全，每次按需要量从原包装容器中取出（固体试剂）或倾出（液体试剂）。试剂称量必须在清洁而干燥的器皿内进行。所取的试剂若有剩余，不得倒回原包装容器内，可放入适当带盖的小容器中，并用标签注明。
2．取固体试剂应使用玻璃、瓷或不锈钢药铲，严禁用刀子或钢铲取强碱性或酸性试剂。取液体试剂用清洁干燥的移液管或玻璃滴管，需要长时期使用若干液体试剂，最好每种试剂有专用移液管。取有毒液体或浓酸、浓碱时，绝不许用移液管以口吸的方式取出，应利用洗耳球吸取或带有橡皮吸球的移液管吸取或利用量筒。在开启试剂的瓶塞之后，应将塞子放于清洁的地方或倒放。
3．使用有毒物质、易挥发的有毒液体，以及易挥发的强酸、氨等，应在通风橱内进行，应戴有护目镜及橡皮手套。存放这类试剂时，应远离火源，并保存于专用的毒品柜中。
4．易吸水的试剂，不得开口存放，取出试剂后，应立即盖好塞子，必要时用石蜡熔封。见光发生变化的试剂应放棕色瓶内，置于暗处。在空气中能自燃的试剂应保存在盛有适当液体的密闭容器中（如金属钠、钾放煤油中，黄磷放水中）。
五、急救常识
1．玻璃割伤
玻璃割伤是常见的事故，如为一般轻伤，应及时挤出污血，用消毒过的镊子取出玻璃碎片，用蒸馏水洗涤伤口，涂上红药水和碘酒后包扎好。如为大伤口，应立即用绷带扎紧伤口上部，使伤口停止出血，急送医院。
2．火伤
轻伤涂甘油、硼酸或凡士林，重伤送医院。
3．试剂灼伤
酸液特别是浓硫酸等浓酸液溅在皮肤上时先应用干布如实验服等尽量擦去酸液后，再用稀碱液或大量水冲洗，以免严重灼伤；若为碱液灼伤，先用大量水冲洗，再用1%醋酸洗，最后用水洗，再涂上油膏或凡士林。
酸液或碱液溅入眼睛中时，抹去溅在眼睛外面的酸液或碱液，立即用大量水冲洗。若为酸液，再用1%碳酸氢钠溶液冲洗；若为碱液，再用1%硼酸溶液冲洗，最后用水冲洗，滴入蓖麻油。
酸液或碱液洒在衣服上，先用水冲洗。若为酸液再用稀氨水洗。若为碱液，再用1%醋酸溶液洗涤，然后用氢氧化铵中和多余的醋酸，最后用水洗涤。
酸液洒在地板上，先撒石灰粉，再用水冲洗。
上述各种急救法，仅为暂时减轻疼痛的措施。若伤势过重，在急救之后应速送医院救治。
六、实验报告格式
天然药物化学实验报告的格式不是固定不变的，可以按题目的内容及要求作适当的调整。除标明实验时间外，一般还包括下列内容：
1．题目
2．实验目的
3．药材中主要成分介绍
4．实验原理——提取分离及鉴定原理。
5．实验内容
操作——以流程图表示，简明扼要，包括现象纪录。
鉴定——包括化学鉴别反应的试剂、现象及结论，色谱鉴定条件，结果及结论。
产品——产品颜色、晶形、重量、熔点及收率（%）。
讨论——包括实验过程中主要注意事项、关键步骤、实验成败的原因及心得体会。
6．思考题——可以根据老师的要求，回答各实验中的某些思考题。
实验报告要求字迹端正，图表清楚，叙述有条理；尽量做到既有观察的实验现象，又有说明和解释；既有实验数据又有分析和讨论：既有成败的经验教训又有自己的实践体会，甚至有改进的建议。
第一章 天然药物化学实验技术
第一节 经典的提取和分离方法
一、溶剂法
（一）基本概念
溶剂提取法是根据中草药中各种成分在不同溶剂中溶解性不同，即“相似者相溶的原理”，通过选择适当溶剂将中药中的化学成分从药材中提取出来。
有机化合物分子中，有的亲水性基团多，极性大而亲水性强；有的亲水性基团少，极性小而亲脂性强，这种亲水性和亲脂性的程度大小与化合物的分子结构直接相关。一般来说，基本母核相同的两种成分，其分子中官能团的极性越大或极性官能团数量越多，则整个分子的极性就越大，表现亲水性越强，而亲脂性就越弱；其分子中非极性部分越大或碳链越长，则极性越小，亲脂性越强，而亲水性就越弱。各类溶剂的性质，同样与其分子结构有关。常用的甲醇、乙醇是亲水性比较强的溶剂，它们的分子比较小，并存在羟基，与水分子的结构近似，可和水任意混合。丁醇和戊醇分子中虽亦有羟基，但分子中的碳键逐渐加多，与水性质也就逐渐疏远，所以它们彼此仅能部分互溶，在它们互溶达到饱和状态后，两者都能与水分层。三氯甲烷、苯、石油醚是烃类或氯烃衍生物，属于亲脂性强的溶剂。常见溶剂的极性度强弱顺序可表示如下：石油醚（低沸点—高沸点）<二硫化碳<四氯化碳<三氯乙烯<苯<二氯甲烷<三氯甲烷<乙醚<乙酸乙酯<丙酮<乙醇<甲醇<乙腈<水<吡啶<乙酸。通常按极性化合物易溶于极性溶剂，非极性化合物易溶于非极性溶剂，同类分子或官能团相似的彼此互溶的一般规律来选择，溶剂选择适当，就可以比较顺利地将需要的成分提取出来。
一般对溶剂的要求是：（1）溶剂对所需成分的溶解度要大，对杂质溶解度要小，或反之。（2）溶剂不能与中药成分产生化学反应，即使反应亦属于可逆性的。（3）溶剂要经济易得，并具有一定的安全性。（4）沸点宜适中，便于回收反复使用。
（二）提取方法
用溶剂提取中药成分时，常用浸渍法、渗漉法、煎煮法、回流提取法（见图1-1,1-2）及连续回流提取法等。同时，原料的粉碎程度、提取时间、提取温度以及设备条件等因素也都能影响提取效率，必须加以综合考虑，所用容器一般为玻璃或搪瓷器皿。

图1－1 索式提取器 (a) (b) (c)
图1-2 回流提取装置
(a) 是可以隔绝潮气的回流装置
(b) 是带有吸收反应中生成气体的回流装置
(c) 为回流时，可以同时滴加液体的装置
注：在上述各类回流冷凝装置中，球形冷凝管夹套中的冷却水自下而上流动。可根据烧瓶内液体的特性和沸点的高低选用水浴、油浴、石棉网直接加热等方式。在回流加热前，不要忘记在烧瓶内加入几粒沸石，以免暴沸。回流时应控制液体蒸气上升不超过两个球为宜。
二、水蒸气蒸馏法
水蒸气蒸馏法适用于具有挥发性的，能随水蒸气蒸馏而不被破坏，且难溶或不溶于水的成分的提取，此类成分的沸点多在100℃以上，并在100℃左右有一定的蒸气压（装置见图1-3）。
水蒸气蒸馏原理，简言之，就是当水和不（或难）溶于水的化合物一起存在时，整个体系的蒸气压力根据道尔顿分压定律，应为各组分蒸气压力之和。即：P= P水+ PA （PA为与不（或难）溶化合物的蒸气压），当P与外界大气压相等时，混合物就沸腾，这时的温度即为它们的沸点，所以混合物的沸点将比任何一组分的沸点都要低一些。而且在低于100℃的温度下随水蒸气一起蒸馏出来。如中药中的挥发油（装置见图1-4），某些小分子生物碱，如麻黄碱、槟榔碱等，以及某些小分子的酸性物质，如丹皮酚等均可应用本法提取。对一些在水中溶解度较大的挥发性成分可采用蒸馏液重新蒸馏的办法，收集最先馏出部分，使挥发油分层，或用盐析法将蒸馏液中挥发性成分分离出来或用低沸点非极性溶剂如石油醚、乙醚将蒸馏液中挥发性成分提取出来。

图1-3 水蒸气蒸馏装置
水蒸气蒸馏装置的安装:
（1）固定热源——酒精灯（可调电炉）。
（2）固定蒸馏瓶，使其离热源的距离如上图所示，并且保持蒸馏瓶轴心与铁架台的水平面垂直。
（3）安装蒸馏头，使蒸馏头的横截面与铁架台平行。
（4）连接冷凝管。保证上端出水口向上，通过橡皮管与水池相连；下端进水口向下，通过橡皮管与水龙头相连。
（5）连接接液管（或称尾接管）。
（6）将接收瓶瓶口对准尾接管的出口。常压蒸馏一般用锥形瓶而不用烧杯作接受器，接收瓶应在实验前称重，并做好记录。
（7）将温度计固定在蒸馏头上，使温度计水银球的上限与蒸馏头侧管的下限处在同一水平线上。
接收器
烧瓶
冷凝管

挥发油测定器(用于比重小于1.0) 挥发油测定器(用于比重大于1.0)
图1-4 挥发油提取装置
三、分馏法
分馏法是利用混合物中各组分沸点不同进行分馏，然后精制纯化，对于完全能够互溶的液体系统的分离可采用分馏法。例如在分离毒芹总碱中的毒芹碱和羟基毒芹碱以及石榴皮中的伪石榴皮碱、异石榴皮碱和甲基异石榴皮碱时均可利用它们的沸点不同进行常压或减压分馏，然后再精制纯化，达到分离的目的。
四、吸附法
吸附法的目的，一种是吸附除去杂质，这常指鞣质、色素；另一种是吸附所需物质。常用的吸附剂有硅胶、氧化铝、氧化镁、白陶土和活性炭等。如京尼平苷的分离，取栀子粉，用乙醇提取，提取物的水溶液加氧化镁吸附，然后用乙酸乙酯洗脱，洗脱液浓缩得黄色固体粉末，再经乙酸乙酯／丙酮（1:1）重结晶即得到京尼平苷的纯品。
五、沉淀法
利用某些中药成分与某些试剂产生沉淀的性质而达到分离或除去“杂质”的方法。但对所需成分来讲，这种沉淀反应是可逆性的。最常用的是铅盐法，利用中性醋酸铅或碱式醋酸铅在水或稀醇溶液中能与许多物质生成难溶性的铅盐沉淀，故可利用这种性质使所需成分与杂质分离，脱铅方法常通以硫化氢气体，使其分解并转为不溶性硫化铅沉淀而除去。但溶液中可能有多余的硫化氢存在，可通入空气或二氧化碳让气泡带出多余的硫化氢气体。若对热稳定的化合物，可将溶液置于蒸发皿内，水浴上加热，浓缩除去。脱铅的方法也可用硫酸、磷酸、硫酸钠、磷酸钠等，但生成的硫酸铅及磷酸铅在水中有一定的溶解度，所以脱铅不彻底。但方法比较简便，故实验室中仍常采用。此外，还有乙酸钾、氢氧化钡、磷钨酸、硅钨酸等沉淀剂。对多糖、蛋白质等常用丙酮、乙醇或乙醚沉淀。
六、盐析法
盐析法通常是向中药水提取液中加入易溶性无机盐至一定浓度或达到饱和状态，使某些成分在水中的溶解度降低，沉淀析出或被有机溶剂提取出。常用的无机盐有氯化钠、氯化铵、硫酸铵、硫酸钠、硫酸镁等。如三颗针粗粉用稀酸浸泡，稀酸液加氯化钠至饱和即析出小檗碱盐酸盐。
七、透析法
利用小分子物质在溶液中可透过半透膜，而大分子不能透过半透膜的性质，利用不同规格的透析膜除去大分子物质如蛋白质、多肽、多糖中夹杂的小分子杂质，而达到分离的方法。常用于纯化皂苷、蛋白质、多肽和多糖等化合物。透析法可除去其中无机盐、单糖、双糖等。透析是否成功与膜孔的大小密切相关，根据欲分离成分分子的大小选择适当规格的透析膜。常用的有动物膜（如猪、牛的膀胱），火棉胶膜、蛋白质胶膜和玻璃纸膜等。在进行透析时应经常更换膜外清水，增加透析膜内外溶液的浓度差，必要时可适当加温并加以搅拌，以加快透析速度，也可用电透析法。
八、升华法
具有相当高蒸气压的某些固体物质当加热至一定温度时，不经过液体而直接气化，遇冷又凝结成原来的固体，此现象称为升华。中药中凡具有升华性质的化合物，均可用此法进行纯化。例如樟木中的樟脑，茶叶中的咖啡因以及中药中的苯甲酸等成分。升华法简单易行，但往往不完全，常伴有分解现象，产率低，操作时采用减压下加热升华的方法则可避免，但该法很少用于大规模制备（装置见图1-5）。

图1-5 几种简单的升华装置图

第二节 结晶和重结晶
结晶的目的在于进一步分离纯化，便于进行化学鉴定及结构测定工作。中药成分大半是固体化合物，且具有结晶的通性，可以根据其在某种溶剂或混合溶剂中溶解度的不同用结晶法达到分离精制的目的。一般能结晶的化合物可望得到单纯晶体，纯化合物的结晶有一定的熔点和结晶学特征，这有利于化合物性质的判断，所以结晶是研究分子结构的重要步骤。由于初析出的结晶多少总会带有一些杂质，因此需要通过反复结晶才能得到纯粹的单一晶体，此步骤称为复结晶或重结晶。有时中药中某一成分含量特别高，找到合适的溶剂进行提取，提取液冷却或稍浓缩，便可得到结晶。
一、结晶的条件
需要结晶的溶液，往往呈过饱和状态。通常是在加热的情况下，使化合物溶解，过滤除去不溶性杂质，然后浓缩、放冷，析晶。最合适的结晶温度为5～10℃左右。如果在室温条件下可以析晶，就不需要放入冰箱中。放置对形成结晶来说是一个重要条件，它可使溶剂自然挥发到适当的浓度，即可析出结晶。特别是在探索过程中，对未知成分的结晶浓度是很难预测的，有时溶液太浓，粘度大就不易结晶；如果浓度适中，逐渐降温，可能析出纯度较高的结晶。X－射线衍射用的单晶即采用此法。在结晶过程中溶液浓度高则析出结晶的速度快，颗粒较小，夹杂的杂质可能多些。有时自溶液中析出结晶的速度太快，超过化合物晶核的形成和分子定向排列的速度，往往只能得到无定形粉末。
二、结晶溶剂的选择
选择合适的溶剂是形成结晶的关键。合适的溶剂对所需成分的溶解度随温度的不同而有显著的差异，即热时溶解，冷时则析出，同时不与要提纯的成分产生化学反应。对杂质来说，在该溶剂中应不溶或难溶。亦可采用对杂质溶解度大的溶剂而对欲分离物质不溶或难溶，则可用洗涤法除去杂质后再用合适溶剂结晶。要找到合适的溶剂，一方面可查阅有关资料及参阅同类型化合物的结晶条件；另一方面也可进行少量探索，参考“相似相溶原理”加以考虑。常用的结晶溶剂有甲醇、乙醇、丙酮和乙酸乙酯等。不能选择适当的单一溶剂时可选用两种或两种以上溶剂组成的混合溶剂，要求低沸点溶剂对物质的溶解度大、高沸点溶剂对物质的溶解度小，这样在放置时，沸点低的溶剂较易挥发，比例逐渐减少易达到过饱和状态，有利于结晶的形成。选择溶剂的沸点不宜太高，要适中，以60℃～80℃左右为好，沸点太低溶剂损耗大，亦难以控制；太高则不便浓缩，同时不易除去。在结晶或重结晶时要注意化合物是否和溶剂生成复合物或含有结晶溶剂的化合物。但有时也利用此性质使本来不易形成结晶的化合物得到结晶。
三、制备结晶的方法
结晶形成过程包括晶核的形成与晶体的增长两步骤。因此，选择适当的溶剂是形成晶核的关键。通常将化合物溶于适当溶剂中，过滤、浓缩至适当体积后，塞紧瓶塞，静置，如果放置一段时间后没有结晶析出，可松动瓶塞，使溶剂自动挥发，可望得到结晶；或在结晶溶液中加入少量晶种，加晶种是诱导晶核形成的有效手段。一般地说，结晶化过程具有高度的选择性，当加入同种分子，结晶便会立即增长。如没有晶种时，可用玻璃棒摩擦玻璃容器内壁，产生微小颗粒代替晶核，以诱导方式形成结晶。有时用玻璃棒蘸取过饱和液在空气中挥发除去部分溶剂后再摩擦玻璃器壁。上述条件失败后，应考虑所用物质纯度不够，可能是由于杂质的影响所致，则需进一步分离纯化，再尝试结晶，或化合物本身就是不能形成晶体的化合物，如菸碱等。
四、不易结晶或非晶体化合物的处理
化合物不易结晶，其原因一种是本身的性质所决定，另一种在很大程度上是由于纯度不够，夹杂不纯物引起的。若是后者就需要进一步分离纯化，若是本身的性质，往往需要制备结晶性的衍生物或盐，然后用化学方法处理，回复到原来的化合物，达到分离纯化的目的。如生物碱，常通过成盐来达到纯化，常用的有盐酸盐，氢溴酸盐、氢碘酸盐、过氯酸盐和苦味酸盐等。如治疗肝炎药物的有效成分垂盆草苷，本身不能形成结晶，其乙酰化物却具有良好的针状晶体。此外，也可利用某些化合物与某种溶剂形成复合物或加成物而结晶，如穿心莲亚硫酸氢钠加成物在稀丙酮中容易结晶；蝙蝠葛碱能和氯仿或乙醚形成复合物结晶。但有些结晶性化合物在用不同溶剂结晶时亦可形成溶剂复合物，如汉防己乙素和丙酮形成结晶的加合物；千金藤素与苯形成加合物结晶。结晶的形状很多，常见为针状、柱状、棱柱状、板状、方晶、粒状、簇状及多边形棱柱状晶体等，结晶形状随结晶的条件不同而异。
五、结晶纯度的判断
每种化合物的结晶都有一定的形状、色泽和熔点，可以作为初步鉴定的依据，并结合薄层色谱或纸色谱，经三种以上不同展开系统展开，均显示单一斑点来判断结晶的纯度。而非结晶物质则不具备上述物理性质。纯结晶化合物都有一定的晶形和均匀的色泽，通常在同一种溶剂下结晶形状是一致的，单纯化合物晶体的熔点熔距应在0.5℃～1.0℃左右，但由于晶体结构的原因可允许在1℃~2℃内。但也有例外，特别有些化合物仅有分解点，而熔点不明显。对立体异构体和结构非常类似的混合物，如土槿皮酸从晶形、熔点、熔距来看，是纯化合物的特征，但薄层检查有三个斑点。

滤纸的折叠 常压过滤
1布氏漏斗
4接真空泵
3缓冲瓶
2抽滤瓶

热过滤装置 减压过滤装置
图1-6 结晶过程中几种常用装置

第三节 层析分离方法
层析法一般称色谱法，是一种分离和鉴定复杂混合物的有效方法，广泛用于天然产物有效成分的分离提纯。由于中药中的各类成分结构不同，性质各异，选择的层析法也不同。层析法的分类有两种：一种是根据两相所处的状态来划分，当液体作为流动相时称液相层析，气体作为流动相时称气相层析。另一种是根据层析过程的机理来分类，利用吸附剂表面对不同组分吸附性能的差异来分离的称吸附层析；利用不同组分在流动相和固定相之间的分配系数不同而分离的称分配层析；利用分子大小不同进行分离的称排阻层析或分子筛层析；利用不同组分对离子交换剂亲和力不同进行分离的称离子交换层析等等。需要提出的是，在层析过程中并非是单因素的作用，而是多因素的作用来达到分离目的的。下面介绍实验室中常用的一些层析方法。
一、硅胶柱层析
硅胶为一多孔性物质，可用通式SiO2·xH2O 表示。它具有多孔性的硅氧环的交链结构，由于其骨架表面具有很多游离、键合的硅醇基团，它能够通过氢键与极性或不饱和分子相互作用，同时能吸附多量的水分。当加热（100～110℃）活化30min后，硅胶表面因氢键所吸附的水分能可逆地被除去。但温度升至500℃时，硅胶表面的硅醇基进一步脱水缩合转变为硅氧环结构而不再具有吸附的性质。
硅胶层析适用范围广，适用于非极性和极性化合物，如萜类、甾体、生物碱、强心苷、蒽醌类、酸性、酚性化合物、磷脂类，脂肪酸、氨基酸等的分离，但不宜分离碱性物质。
（一）层析柱的制备
硅胶装柱一般用湿法，即将硅胶混悬于装柱溶剂中，不断搅拌，待溶液中气泡除去后，连同溶剂一起倾入层析柱中，层析柱中硅胶段直径与长度之比为1:20～1:30。若硅胶的颗粒较细，而粒度分布范围窄，则可采用短柱（1:5），这样不仅增大了截面积，而且也增加了样品的载量。硅胶最好一次倾入，否则由于不同粒度大小的硅胶沉降速度不一，使硅胶柱有明显的分段现象，影响分离效果。另亦可采用干法装柱，将所需硅胶一次倾入柱中，然后墩紧至硅胶高度不改变为止。欲分离样品与吸附剂的比例约为1:30～1:60（装置见图1-7）。

图1-7 层析柱装柱图
（二）加样
样品上柱可采取二种方式，如样品能溶于流动相，可用少量流动相溶解，从柱顶加入；如样品难溶于流动相，则可溶于适当的溶剂，拌于干燥硅胶上，待溶剂挥发尽后，再上柱。最后，在柱顶覆盖一薄层层析用硅胶或棉花，然后用流动相洗脱。
（三）洗脱
层析过程中溶剂的选择，对组分分离关系极大，一般没有可循的规律。通常是根据物质的极性采用相应的极性溶剂来洗脱。溶剂的洗脱能力随介电常数增大而增大，在实际吸附层析中是采用逐步递增极性的梯度洗脱方式。通常，借助硅胶薄层层析的结果来摸索分离条件，基本上可以套用于柱层析。两者所不同的在于样品与硅胶的用量比例，故通常柱层析所用的溶剂比薄层层析展开剂极性略偏小。再者可参阅前人分离同类型物质时所用的溶剂系统条件。
二、氧化铝层析
氧化铝层析是常用的层析方法，适用于亲脂性成分分离。广泛应用于生物碱、甾体化合物、强心苷、挥发油、内酯化合物等中药成分的分离。它具有价廉、分离效果好、再生容易、活性容易控制而能适应不同化合物层析要求等优点。但是氧化铝层析还有许多缺点，有部分酚性化合物（如黄酮类化合物）、部分酸性物质（如三萜酸）能与氧化铝结合而不能应用。影响氧化铝层析的因素很多，实际操作时主要是选择具有适当活性和适当酸碱度的氧化铝，以及能充分发挥其分离效能的溶剂。
（一）氧化铝层析柱的选择
层析柱的装置，其内径与柱长的比例在1:10—1:20之间。有时由于特殊需要，例如两个或两个以上性质相近的成分的分离，为了提高分离效果，可适当采用细长的层析柱。
（二）层析柱的制备
一般先量取一定体积的溶剂（V0），将层析柱的活塞稍打开，使溶剂滴入接收器中，同时将氧化铝慢慢地加入使它一面沉降，一面添加，直到加完为止。氧化铝加入速度不宜太快，否则将带入气泡而“破坏”层析柱。必要时可在层析管外轻轻给以振动，使氧化铝均匀下降，并有助于氧化铝带入的气泡外溢。当采用活性较高的氧化铝进行层析时，更应注意。待氧化铝加完后，仍使溶剂流动一定时间，然后将氧化铝柱上面的溶剂全部滴入接收器，正确量取接收器内溶剂量（V1）。V0—V1之差，称为柱体积。这样，在层析过程中，我们就能主动掌握大致在什么时候开始收集流份。当变换溶剂的时候，就新换溶剂大致从何流份开始。氧化铝的用量一般采用样品量的20～50倍，根据被分离化合物的性质而定。有时遇到碳氢化合物如萜烯、倍半萜烯等，氧化铝对这些化合物的吸附力较弱，层析时氧化铝用量略增，为样品量的100～200倍，而且为了尽量减少碳氢化合物在层析柱中扩散，层析过程中不能有间歇。
（三）加样
一般将样品溶于有机溶剂中，轻轻注入已准备好的氧化铝柱上面，勿使氧化铝柱面受到扰动，否则将影响层析效果。如果样品不易溶于开始层析时使用的有机溶剂，那么，先将样品溶于能溶的有机溶剂，以少量的氧化铝拌匀，然后将有机溶剂挥干，再按氧化铝一般装柱法，将带有样品的氧化铝加入层析柱中。
（四）洗脱
洗脱过程与氧化铝活性、被吸附物质的性质、温度及溶剂的性质及浓度有关。就溶剂而言，极性溶剂的洗脱能力较非极性溶剂大，所以逐步增加溶剂的极性，可使吸附在氧化铝柱上的不同化合物逐个洗脱，达到分离的目的。
三、聚酰胺层析
聚酰胺是由酰胺聚合而成的一类高分子物质，商品名为锦纶、尼龙。自1955年发现聚酰胺层析分离酚性物质以来，目前已发展成为分离极性和非极性物质的用途广泛的层析方法，如黄酮类、酚类、醌类、有机酸、生物碱、萜类、甾体、苷类、糖类、氨基酸衍生物、核苷类等。尤其是对黄酮类、酚类、醌类等物质的分离，远比其他方法优越。其特点是：对黄酮类等物质的层析是可逆的，分离效果高，可使性质极相近的类似物得到分离；其柱层析的样品容量大，适于制备分离。聚酰胺薄膜层析则是一种用途广、快速、简便的分析、分离方法。因此，聚酰胺层析应用后，不仅为黄酮等酚性物质的分离提供了有效方法，而且也为分离其他物质增加了一种手段。
（一）聚酰胺粉的处理
锦纶中通常有两种杂质：一种是锦纶的聚合原料单体及其小分子聚合物。另一种是蜡质（锦纶丝在制成后，表面曾涂过一层蜡）。这些杂质必须除去，否则原料单体及其小分子聚合物可与酚类物质形成复合物。蜡质能被醇液洗脱下来，与分离物质混在一起则难以除去。除去单体及小分子聚合物的方法，具体如下：聚酰胺粉以90～95％乙醇浸泡，不断搅拌，除去气泡后装入层析柱中。用3～4 倍体积的90～95％乙醇洗涤，洗至洗液透明并在蒸干后无残渣（或极少残渣）。再依次用2～2.5倍体积的5％氢氧化钠水溶液、1 倍体积的蒸馏水、2～2.5 倍体积的10％醋酸水溶液洗涤，最后用蒸馏水洗至中性，备用。
（二）层析柱的制备
若用含水溶剂系统层析，常以水装柱。在以非极性溶剂系统层析时，常以溶剂组份中极性低的组份装柱。若以氯仿装柱，因其比重较大，使聚酰胺粉浮在上面，加样时应将柱底端的氯仿层放出，并立即加样，加样后顶端以棉花塞紧，在层析关闭时，应将顶端的多余氯仿液放出，否则，聚酰胺会浮起而搅乱层析带 。
（三）加样
聚酰胺的样品容量较大，一般每100mL聚酰胺粉可上样1.5～2.5g，可根据具体情况适当增加或减少。若利用聚酰胺除去鞣质，样品上柱量可大大增加，通常观察鞣质在柱上形成的橙红色色带的移动，当样品加至该色带移至柱的近底端时，停止加样。样品常用洗脱剂溶解，浓度在20～30％。不溶样品可用甲醇、乙醇、丙酮、乙醚等易挥发溶剂溶解，拌入聚酰胺干粉中，拌匀后将溶剂减压蒸去，以洗脱剂浸泡装入柱中。
（四）洗脱
聚酰胺层析的洗脱剂常采用不同浓度的乙醇液（10％、30％、50％、70％、95％），三氯甲烷－甲醇（19:1，10:1，5:1，2:1，1:1）依次洗脱。若仍有物质未洗脱下来，可采用3.5％氨水洗脱。洗脱剂的更换，一般根据流出液的颜色，当颜色变为很淡时更换下一种溶剂，并以适当体积分瓶收集，分瓶浓缩。各瓶浓缩液以聚酰胺薄膜层析检查其成分，成分相同者合并。再进入下一步纯化（如以适当溶剂结晶等）。
四、活性炭层析
活性炭柱层析对于分离水溶性物质（如氨基酸、糖类及某些苷类）是一种较好的方法，它是分离水溶性物质的主要方法之一。其特点是样品上柱量大，分离效果好，活性炭来源较易，价格便宜，适用于大量制备分离。但是，由于活性炭的生产原料不同，制备方法及规格不一，其吸附力不象氧化铝、硅胶那样易于控制。到目前为止，尚无测定其吸附力级别的理想方法，因而限制了其广泛应用。
（一）活性炭的来源、规格及性能
活性炭的来