天然药物化学 第二章.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第二章 天然药物有效成分的提取和分离,一、基本概念,1、,提取,：利用适当的溶剂或方法，将所要成分尽可能从原料中完全提出的过程。,2、,分离,：将提取物中所含的各种成分一一分开，并将得到的单体加以精制的过程。,第一节 天然产物的提取,水,亲水性有机溶剂,亲脂性有机溶剂,二、提取方法,超临界流体萃取法（SFE）,水蒸气蒸馏法,溶剂提取法升华法,压榨法,溶剂,（,一）,溶剂提取法,根据天然成分的溶解性不同，选用对所需成分溶解度大而对其他成分溶解度小的溶剂，将所需成分从,药材,中溶解出来的一种提取方法。,溶剂提取法的原理,将适宜的溶剂加入到药材原料中，溶剂由于渗透、扩散作用逐步穿过药材细胞壁进入细胞内，溶解可溶性成分，形成细胞内外浓度差而产生渗透压，在渗透压的作用下，细胞内的浓溶液不断向细胞外扩散，同时细胞外的溶剂不断进入细胞内，溶解可溶性成分，如此多次，直到细胞内外溶液浓度达到平衡时，提取自动停止。,影响提取效率的,主要因素,1、溶剂对有效成分的溶解度,2、浓度差,3、温度,4、药材的粉碎程度,5、提取时间,3、溶剂的分类,原理：,相似相溶,）,*强极性溶剂：水,*亲水性有机溶剂：,能与水任意混溶（甲醇、乙醇、丙酮）,*亲脂性有机溶剂：,不与水任意混溶，可分层（正丁醇、乙醚、乙酸乙酯、氯仿、二氯甲烷、环己烷、石油醚）,常用溶剂的极性大小顺序：,石油醚四氯化碳苯氯仿乙醚乙酸乙酯正丁醇丙酮乙醇（甲醇）水,6、溶剂提取的方法,溶剂提取的方法,连续回流提取法,回流提取法,煎煮法（煎中药）,渗漉法,浸渍法（泡药酒）,以水或稀醇反复提取，,适于,遇热易破坏或挥发性成分及含淀粉、粘液质较多的材料。,（1）浸渍法,民间的药酒浸制。,（2）渗漉法,以稀乙醇或酸、水作溶剂，先浸后渗，提取效率高于浸渍法。,但溶剂用量大，对原料粒度要求高。,适用于,遇热不稳定的成分或含大量多糖药材的提取。,渗漉法,实验室简单渗漉装置,（3）煎煮法,以水为溶剂，对遇热易破坏和挥发性成分有影响，对含多量淀粉、黏液质的原料也不适用。,传统的中药煎制。,煎煮中药小常识,铁、铜器,的金属化学物质比较不稳定（注），在高温煎煮过程 中，一些如铜离子、铁离子等可能活跃出现，而连环的促进很多复杂的化学反应。例如使用铁锅煎中药，很容易与大黄、何首乌、地榆、五倍子、白芍等药材所 含的鞣质、甘类等成份起化学反应，孪生一种不溶,于,水的鞣酸铁及其他有害 成份，使中药汤剂变黑变绿，药味又涩又腥。轻则改变药液性味，降低疗效；重 则使服用者发生反胃、恶心、呕吐等副作用。长期用,铝锅,煎药会影响脑神经,煎熬中药最好是沙锅，陶瓷瓦罐（铝制 品、搪瓷器也可用），忌用铁器。因为陶瓷化学性质稳定，在药物水煎复杂的化学应中，不会,“,干扰,”,药物的合成与分解，导致影响药效。长期用铝锅煎药会影响脑神经,古代人根据临床经验，統一认为：凡煎药最忌铜铁器，宜用银器、瓦罐。現代知识也验证了上述理论是正确的。,（4）回流提取法,使用有机溶剂。对遇热易破坏的成分有影响。,应用有机溶剂加热提取，需采用回流加热装置，以免溶剂挥发损失。小量操作时，可在圆底烧瓶上连接回流冷凝器。溶剂浸过药材表面约12cm。在水浴中加热回流，一般保持沸腾约1小时后放冷过滤，再在药渣中加溶剂，作第二、三次加热回流分别约半小时，或至基本提尽有效成分为止。此法提取效率较冷浸法高，大量生产中多采用连续提取法,。,（5）连续回流提取法,应用挥发性有机溶剂提取天然产物有效成分，不论小型实验或大型生产，均以连续提取法为好，而且需用溶剂量较少，提取成分也较完全。实验室常用脂肪提取器或称,索氏提取器,。连续提取法，一般需数小时才能提取完全。提取成分受热时间较长，遇热不稳定易变化的成分不宜采用此法。,索式提取器连续回流提取,冷凝管,索氏提取器,虹吸管,萃取瓶,（圆底烧瓶）,滤纸筒,蒸汽管,回流提取法与连续回流提取法的区别,操作步骤：,.把滤纸做成与提取器大小相应的滤纸筒，然后把需要提取的样品放入滤纸筒内，装入提取器注意:,a.滤纸筒既要紧贴器壁，又要方便取放。（滤纸筒上可以套一圈棉线，方便提取完成后取出滤纸筒。）,b.被提取物高度不能超过虹吸管，否则被提取物不能被溶剂充分浸泡，影响提取效果。被提取物亦不能漏出滤纸筒，以免堵塞虹吸管。如果试样较轻，可以用脱脂棉压住试样。,.在提取用的烧瓶中加入提取溶剂和沸石（没有沸石可以用玻璃珠或碎瓷片，目的就是防止暴沸）。,.连接好烧瓶、提取器、回流冷凝管，接通冷凝水,加热。沸腾后，溶剂的蒸气从烧瓶进到冷凝管中，冷凝后的溶剂回流到滤纸筒中，浸取样品。溶剂在提取器内到达一定的高度时，就携带所提取的物质一同从侧面的虹吸管流入烧瓶中。溶剂就这样在仪器内循环流动，把所要提取的物质集中到下面的烧瓶内。,原理概括：由于压强差在起作用。当弯管两侧中同一液面的压强不同时，管中的液体就会向着压强较小的一侧流动。,虹吸原理,虹吸现象所需条件,利用虹吸原理必须满足三个条件：,1,、管内先装满液体,2,、管的最高点距上容器的水面高度不得高于大气压支持的水柱高度。,3,、出水口比上容器的水面必须低。这样使得出水口液片受到向下的的压强（大气压加水的压强）大于向上的大气压。保证水的流出。,提取方法,溶剂,操作,提取效率,使用范围,备注,浸渍法,水或有机溶剂,不加热,效率低,各类成分，尤遇热不稳定成分,出膏率低，易发霉，需加防腐剂,渗漉法,有机溶剂,不加热,脂溶性成分,消耗溶剂量大，费时长,煎煮法,水,直火加热,水溶性成分,易挥发、热不稳定不宜用,回流提取法,有机溶剂,水浴加热,脂溶性成分,热不稳定不宜用，溶剂量大,连续回流提取法,有机溶剂,水浴加热,节省溶剂、效率最高,亲脂性较强成分,用索氏提取器，时间长,各提取方法的比较,（二）水蒸气蒸馏法,适于具有挥发性，能随水蒸气蒸馏而不被破坏的有效成分结构的提取。如挥发油、小分子生物碱、酚类、游离醌类等。,水蒸气蒸馏法是将水蒸气通入不溶或难溶于水但有一定挥发性的有机物质中，使该有机物在低于,100,的温度下，随着水蒸气一起蒸馏出来。,水蒸气蒸馏法,（三）超临界流体萃取,超临界流体萃取：,是以某一介质作为萃取剂，在其临界温度和临界压力之上的条件下，从液体或固体物料中萃取出待分离的组分的一种方法。,超临界流体,：,由于接近液体的密度使之具有较高溶解度,由于接近气体的,粘,度,使之具有良好的流动性能,扩散系数介于气液之间,使之对待萃取的物料组织有良好的渗透性,这些特征大大提高了溶质进入超临界流体的传质速率。,超临界流体萃取的特点,萃取过程在较低温度范围内进行,特别适用于具有热敏性或易氧化的成分。萃取介质通常选用二氧化碳,二氧化碳化学性质稳定,无,腐蚀性、无毒性、不易燃,、,不易爆,萃取后容易从分离成分中脱除,不会造成污染,适用于食品和医药行业。,工艺条件容易控制,通过对温度和压力进行调节,可以实现选择性萃取和分离。,萃取产物的理化性质保持良好,产品质量好,且无溶剂残留问题,萃取介质循环利用,无环境污染问题。,超临界流体萃取需要冷媒和高压支持且生产量较小,操作成本大。,（四）升华法,将固体物质受热气化，遇冷又凝结为固体的方法。,樟木中的樟脑，茶叶中的咖啡因的提取。,借助机械外力的作用，将,油脂,从榨料中挤压出来的过程。在压榨过程中，主要发生的是物理变化，如物料变形、油脂分离、摩擦发热、水分蒸发等。但由于温度、水分、微生物等的影响，同时也会产生某些生物化学方面的变化，如蛋白质变性、酶的钝化和破坏、某些物质的结合等。压榨时，榨料粒子在压力作用下内外表面相互挤紧，致使其液体部分和凝胶部分分别产生两个不同过程，即油脂从榨料空隙中被挤压出来及榨料粒子变形形成坚硬的油饼。,（五）压榨法,第二节 天然产物的分离与精制,一、两相溶剂萃取法,二、沉淀法,三、结晶法,四、大孔树脂法,五、盐析法,两相溶剂萃取法,原理,：利用混合物中各成分在两种互不相溶的溶剂中的分配系数不同，而达到分离的一种方法。,分配系数越大，分离效果越好。,原则,：1.萃取溶剂应与原溶剂不相混溶，振摇静置后，能较好的分层。2.有效成分,（杂质）在萃取溶剂中应有较大的溶解度，而杂质（有效成分）在萃取溶剂中的溶解度要小。,两相溶剂萃取法,注意：,1、,检漏、排气、振摇、静置,2、水提液浓度不可过稀或过浓。,3、萃取溶剂与提取液应保持一定比例。,4、防止乳化。5、次数遵循“少量多次”的原则，一般萃取3-4次即可。,萃取操作中的注意事项：,1,）破坏乳化方法：较长时间放置；加入少量电解质，如氯化钠。,2,）溶剂与水溶液应保持一定量的比例，第一次萃取时，溶剂要多一些，一般为水提取液的,1/3,，以后的用量可以少一些，一般为,1/4-1/5,。,3,）一般萃取,3,4,次即可。但亲水性较大的成分不易转入有机溶剂层时，须增加萃取次数，或改变萃取溶剂。,沉淀法,在提取液中加入某些溶剂使产生沉淀，以获得有效成分或除去杂质的方法。,1、,乙醇沉淀法,2、,酸碱沉淀法,3、铅盐沉淀法,浓提取液中的有效成分在乙醇中不溶或溶解度小。,如：淀粉、树胶、蛋白质、某些多糖1、乙醇沉淀法,特别,适合于,多糖的分离。,如：内酯类化合物不溶于水，但遇碱开环生成羧酸盐而溶于水，酸化又析出。,生物碱不溶于水，遇酸生成盐而溶于水，碱化又重新生成游离生物碱。,2、酸碱沉淀法,利用某些成分在酸（或碱）中溶解，又在碱（或酸）中沉淀的性质达到分离的方法。,结晶与重结晶法,重结晶,是将晶体溶于溶剂或熔融以后，又重新从溶液或熔体中结晶的过程。又称再结晶。重结晶可以使不纯净的物质获得纯化，或使混合在一起的盐类彼此分离。,1.选择的溶剂应不与欲纯化的化学试剂发生化学反应。,2.选择的溶剂对欲纯化的化学试剂在热时应具有较大的溶解能力，而在较低温度时对欲纯化的化学试剂的溶解能力大大减小。3.选择的溶剂对欲纯化的化学试剂中可能存在的杂质或是溶解度甚大，在欲纯化的化学试剂结晶和重结晶时留在母液中，在结晶和重结晶时不随晶体一同析出；或是溶解度甚小，在欲纯化的化学试剂加热溶解时，很少在热溶剂溶解，在热过滤时被除去,4.重结晶控制系统择的溶剂沸点不宜太高，以免该溶剂在结晶和重结晶时附着在晶体表面不容易除尽,大孔树脂法,大孔树脂是一种不含离子交换基团，具有大孔网状结构的高分子材料。,吸附量大，选择性好，易于解吸附，吸附速度快等优点。,广泛,用于,分离、脱盐、浓缩及除去有机杂质。,第三节 色谱法,色谱法（chromatography）,又称层析法，是一种分离和鉴定化合物的有效方法，其最大的优点在于分离效能高、快速简便。对一些结构性质相似化合物的分离，用经典的萃取法、沉淀法和结晶法等难以达到分离目的时，用色谱法往往可以收到很好的分离效果。,基本原理,：,利用混合物各组分在某一物质中的吸附或溶解性能（即分配）的不同，或其它亲和作用性能的差异，混合物的溶液流经该种物质，进行反复的吸附或分配等作用，从而将各组分分开,。,分类:,按,两相所处的,状态分类:,液相色谱、气相色谱,按,原理,分类:,吸附色谱、分配色谱、离子交换色谱、凝胶色谱,按操作形式分类:,柱色谱、,纸,色谱、,薄层色谱,吸附色谱法,原理：,利用固定吸附剂对混合物中各成分的吸附能力的差异，以及流动相对各成分解吸附能力的差异，而使各成分得以分离。,吸附剂,吸附剂的要求：表面积大，吸附能力强，颗粒均匀，不与流动相、溶剂及样品发生反应，且不溶解于流动相。,氧化铝：碱性、中性、酸性,硅胶：常用于中性或弱酸性成分的分离。,活性碳,聚酰胺,流动相,流动相的主要作用：解吸附。,根据被分离成分的极性选择流动相，被分离成分极性大，则 选择极性大的流动相。,流动相极性越大，被分离成分的移动速度越快。,吸附薄层色谱的,操作,1、铺板,2、点样,3、展开（上行单向展开、上行双向展开、上行单向二次展开）,4、显色（荧光、显色剂）,5、Rf值计算,点 样,：点样工具,毛细管（0.5mm）,移液管,微量进样器,：样品处理,液体样品：直接点样,固体样品：极性相近、挥发性高的有机溶剂,切忌：不能用水或甲醇,1.52cm,起始线,原点,：点样次数：,一般23次，每次间隔一定时间（,等溶剂挥发干,）,：斑点直径：,小于2-3mm,：溶液浓度：,12,展开,：注意避免,边缘效应（,要进行饱和处理,）,：展开方式：,上行展开,、下行展开,：展开要求：展开剂位于起始线以下,：展开时间：展开剂攀延到薄层板,3/4,处,展开缸盖,展开缸,薄层板,溶剂,展开操作示意图,理想展开,边缘效应,常见化合物的薄层色谱显色剂,化合物,显色剂,生物碱,碘化铋钾,黄酮类,三氯化铝乙醇液,蒽醌类,1.乙酸镁甲醇液 2.,5%,氢氧化钾,糖类,邻苯二甲酸-苯胺,强心苷,1.氯胺T-三氯乙酸 2.,Kedde,试剂,甾体,三氯化锑冰醋酸,酚类,三氯化铁水溶液,酸类,葡萄糖苯胺,计算R,f,值,R,f,值,终止线,色斑,起始线,一般R,f,值在（0.050.85）之间,极性越大，吸附力越强，R,f,值越小,分配色谱法,原理：,根据各成分在固定相（液）和流动相（液）中的分配系数不同，当流动相流经固定相是，各成分就在两相之间连续不断地发生“分配”，易溶于流动相中的成分（在流动相中分配的多），移动的快；易溶于固定相中的成分（在固定相中分配的多），移动的慢，而得到分离。,载体：硅胶、硅藻土、色谱滤纸,分配色谱分为：,正向分配色谱（固定相的极性小于流动相的极性）和反相分配色谱（固定相的极性大于流动相的极性）。,正相分配色谱，分离亲水性成分和弱脂性成分。反向分配色谱，分离亲脂性成分。,一、纸色谱,纸色谱法，,是,以,滤,纸为载体，以,滤,纸上所含水分为固定相，用,与水不相混溶作为流动相来,进行展开的分配色谱。,供试品经展开后，可用比移值(R)表示其各组成成分的位置,（比移值原点中心至斑点中心的距离原点中心至展开剂前沿的距离）,作为化合物的鉴别时，供试品在色谱中所显主斑点的颜色（或荧光）与位置，应与对照品在色谱中所显的主斑点相同。,纸色谱的操作：,1、滤纸的选择,2、点样,3、展开,4、显色,5、计算Rf值,聚酰胺色谱法,以聚酰胺作为固定相。,聚酰胺分子中含有多个酰胺键（CONH），能与酚羟基、羧基、醌基等形成氢键而吸附。,根据各成分与聚酰胺形成氢键的能力不同而得以分离。,影响与聚酰胺形成氢键能力的因素,一、被分离成分的结构：,1、数目：能形成氢键的基团多，则吸附强。,2、位置：能形成氢键的基团位置（间位,对位邻位,）。,3、共轭双键多，则吸附强。,4、能形成分子内氢键者吸附弱。,二、溶剂种类：,水,甲醇或乙醇丙酮稀NaOH溶液或稀氨水溶液甲酰胺,聚酰胺柱色谱,待分离溶液,聚酰胺,操作步骤：,装柱,上样,洗脱,离子交换色谱,是以离子交换树脂作为固定相，以水或含水溶剂为流动相，流动相携带离子性化合物与树脂上同电荷离子进行交换而被吸附，由于各成分与树脂的交换能力不同而被分离的一种分离方法。,离子交换色谱,原理,：,利用离子交换树脂上的阳离子或阴离子与水溶液中相同电荷的离子发生交换作用而被吸附到树脂上，再用强离子浓度的水溶液进行逆交换，由于各离子与树脂的亲和能力不同，进行逆交换的难易程度也不同，借此使不同的离子化合物得以分离。,离子交换色谱的交换能力,取决于,离子交换基团的数量。,离子交换色谱,主要用于,天然药物水提取液中能产生离子的化合物的分离，如：有机酸、酚类、生物碱、氨基酸等。,凝胶色谱法,是一种以凝胶为固定相分离分子大小不同的成分的一种液相色谱法，又称渗透色谱、分子筛色谱、分子排阻色谱。,凝胶的种类：葡聚糖凝胶、聚丙烯酰胺凝胶、琼脂凝胶,。,凝胶色谱分离原理,凝胶颗粒膨胀后形成的骨架呈网孔状，小分子成分能自由扩散进入网孔内，而大分子成分不能进入网孔而随溶液顺凝胶间隙迁移，其速度比小分子成分快，是分子大小不同的成分以先后顺序流出色谱柱，从而将分子大小不同的物质分离。,凝胶三维网状结构的分子筛作用,按分子量由大到小的顺序分离,气相色谱：（以气体为流动相）将欲分离检测的样品，从进样口注入后，被加热气化，气化后的样品被载气载入色谱柱内，根据样品在流动相与固定相中的分配系数不同，使样品在柱内的迁移速度不同，从而使各成分得到分离。,高效液相色谱：以液体为流动相。,