提取分離方法課件

1、第三節(jié) 提取分離方法中草藥中各類化學(xué)成分簡(jiǎn)介一、有效成分1.堿性化合物： 生物堿小檗堿第1頁(yè)，共69頁(yè)。2.酸性化合物：結(jié)構(gòu)中含有酚羥基的化合物黃酮、醌類、苯丙素（香豆素、木脂素）及其苷類結(jié)構(gòu)中含有羧基的化合物有機(jī)酸、葡萄糖醛酸第2頁(yè)，共69頁(yè)。黃酮蒽醌香豆素木脂素第3頁(yè)，共69頁(yè)。3.兩性化合物： 結(jié)構(gòu)中既有堿性基團(tuán)也有酸性基團(tuán) 氨基酸、蛋白質(zhì)4.中性化合物： 分子結(jié)構(gòu)中既無(wú)堿性基團(tuán)也無(wú)酸性 基團(tuán)的化合物，如萜類和揮發(fā)油、 甾體等。 第4頁(yè)，共69頁(yè)。二、無(wú)效成分 1.脂溶性 蠟高級(jí)不飽和脂肪酸（1630碳）和 高級(jí)一元醇結(jié)合的酯 脂肪油不飽和脂肪酸（鏈長(zhǎng)短不一）與丙三醇形成的甘油酯，通常稱

2、為混合甘油酯。 葉綠素及胡蘿卜素 第5頁(yè)，共69頁(yè)。2.水溶性 多糖類淀粉、纖維素、樹(shù)膠、果 膠、粘液質(zhì) 多元酚類化合物鞣質(zhì)第6頁(yè)，共69頁(yè)。 中草藥有效成分的提取 一、溶劑提取法 二、水蒸汽蒸餾法 三、升華法第7頁(yè)，共69頁(yè)。一、溶劑提取法是根據(jù)天然藥物中各種成分在溶劑中的溶解性質(zhì)，選用對(duì)有效成分溶解度大，而對(duì)不需要溶出成分溶解度小的溶劑，將有效成分從藥材組織中溶解出來(lái)的辦法。第8頁(yè)，共69頁(yè)。溶劑可分為：水、親水性和親脂性有機(jī)溶劑常用溶劑：極性由弱到強(qiáng)依次排序?yàn)槭兔阉穆然急蕉燃淄槁确乱颐岩宜嵋阴フ〈急掖技状妓?頁(yè)，共69頁(yè)。被溶解物質(zhì)也有親水性及親脂性之分。溶質(zhì)在溶劑當(dāng)中的溶

3、解遵循相似相溶的原理，親水性的化學(xué)成分易溶于水或親水性的有機(jī)溶劑中，親脂性的成分易溶于親脂性的有機(jī)溶劑中。 第10頁(yè)，共69頁(yè)。石油醚油脂、蠟、葉綠素、揮發(fā)油、游離甾體及三萜類化合物氯仿或醋酸乙酯游離生物堿、有機(jī)酸及黃酮、香豆素的苷元丙酮或乙醇、甲醇苷類、生物堿鹽、鞣質(zhì)等水氨基酸、糖類、無(wú)機(jī)鹽等第11頁(yè)，共69頁(yè)。常用的溶劑提取法（一）冷提法1.浸漬法2.滲漉法（二）熱提法1.煎煮法2.回流提取法3.連續(xù)回流提取法第12頁(yè)，共69頁(yè)。冷提法1.浸漬法：是用水或醇浸漬藥材一定時(shí)間，然后合并提取液，并將其減壓濃縮的方法。該法因?yàn)橐话愣际窃诘蜏叵逻M(jìn)行的，不用加熱，所以適合于揮發(fā)性成分及受熱易分解成分

4、的提取。但提取的時(shí)間較長(zhǎng)，效率低。用水浸提時(shí)還要注意提取液的防腐問(wèn)題。第13頁(yè)，共69頁(yè)。2.滲漉法：是將藥材裝入滲漉筒中，先用水或醇浸漬數(shù)小時(shí)，然后從滲漉筒的下口使提取液流出，上口不斷地加入新的溶劑，此方法因?yàn)樗幉呐c溶劑之間能夠始終保持較大的濃度差，因此提取效率較高。該法同樣適用于揮發(fā)性及受熱易破壞分解的成分的提取。但是有溶劑耗費(fèi)量較大的缺點(diǎn)。第14頁(yè)，共69頁(yè)。熱提法1.煎煮法：該方法是我國(guó)中醫(yī)中藥最早使用的傳統(tǒng)的提取方法。是將藥材用水加熱煮沸提取，在提取過(guò)程當(dāng)中大部分成分可被不同程度的提取出來(lái)，但是對(duì)于揮發(fā)性成分及加熱易被破壞的成分不宜使用。第15頁(yè)，共69頁(yè)。2.回流提取法：是用有機(jī)溶

5、劑作為提取溶劑，在回流裝置中對(duì)藥材進(jìn)行加熱回流提取，該方法提取效率較高，但因?yàn)殚L(zhǎng)時(shí)間加熱，所以不適合受熱易破壞分解的成分。3.連續(xù)回流提取法：是回流提取法的發(fā)展，具有消耗溶劑量更小，提取效率更高的優(yōu)點(diǎn)。常用索氏提取器或連續(xù)回流裝置。 第16頁(yè)，共69頁(yè)。水是一種強(qiáng)極性溶劑。無(wú)機(jī)鹽、糖類、分子不太大的多糖、鞣質(zhì)、氨基酸、蛋白質(zhì)、有機(jī)酸鹽、生物堿鹽和極性苷類等都能被水溶出。以水作為提取溶劑的缺點(diǎn)是：提出的雜質(zhì)多。冷提法提出的雜質(zhì)少且對(duì)熱不穩(wěn)定的成分較適宜，提取效率低；而熱提法的效率高，但對(duì)熱不穩(wěn)定的成分不適宜，特別不適于揮發(fā)性成分和淀粉、粘液質(zhì)多的藥材的提取。第17頁(yè)，共69頁(yè)。親水性有機(jī)溶劑也就

6、是一般所說(shuō)的與水能混溶的有機(jī)溶劑，如乙醇、甲醇、丙酮等，其中以乙醇最為常用。具有經(jīng)濟(jì)、安全、無(wú)毒；對(duì)細(xì)胞的穿透能力強(qiáng)；大多數(shù)天然成分都可溶解等優(yōu)點(diǎn)，常稱為萬(wàn)能溶劑。 第18頁(yè)，共69頁(yè)。二、水蒸汽蒸餾法 適用于具有揮發(fā)性、能隨水蒸汽蒸 餾而不被破壞、難溶或不溶于水的成分的提取，如揮發(fā)油、小分子的香豆素類、小分子的醌類成分。 第19頁(yè)，共69頁(yè)。三、升華法 固體物質(zhì)受熱不經(jīng)過(guò)熔融，直接汽化，遇冷后又凝固為固體化合物，稱為升華。中草藥中有一些成分具有升華的性質(zhì)，可以利用升華法直接自中草藥中提取出來(lái)。如樟腦、咖啡因。第20頁(yè)，共69頁(yè)。中草藥有效成分的分離與精制根據(jù)物質(zhì)的溶解度差別進(jìn)行分離根據(jù)物質(zhì)在

7、兩相溶劑中的配比不同進(jìn)行分離根據(jù)物質(zhì)的吸附性能差別進(jìn)行分離根據(jù)物質(zhì)分子大小差別進(jìn)行分離根據(jù)物質(zhì)離解程度不同進(jìn)行分離第21頁(yè)，共69頁(yè)。一、根據(jù)物質(zhì)的溶解度差別進(jìn)行分離1.結(jié)晶及重結(jié)晶法：利用溫度變化引起溶解度的改變使物質(zhì)得以分離。2.溶劑分離法：a.通過(guò)加入另一種溶劑以改變?nèi)軇┑臉O性，使一部分物質(zhì)沉淀析出，從而實(shí)現(xiàn)分離。如：水提醇沉法第22頁(yè)，共69頁(yè)。b.酸性、堿性或兩性化合物，通過(guò)加入酸或堿來(lái)調(diào)節(jié)溶劑的PH值，改變分子的存在狀態(tài)（游離型或離解型），從而改變?nèi)芙舛榷鴮?shí)現(xiàn)分離。第23頁(yè)，共69頁(yè)。3.沉淀法：酸性或堿性化合物通過(guò)加入某種沉淀試劑使之生成水不溶性的鹽類等沉淀析出而實(shí)現(xiàn)分離。如生物

8、堿加入有機(jī)酸可生成不溶于水的有機(jī)酸鹽沉淀，酸性化合物可加入鈣鹽、鉛鹽、鋇鹽等生成不溶性的沉淀。 第24頁(yè)，共69頁(yè)。二、根據(jù)物質(zhì)在兩相溶劑中的分配比不同進(jìn)行分離液-液分配的基本原理1.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)。 K=CU/CL第25頁(yè)，共69頁(yè)。2.分離因子：兩種溶質(zhì)在同一溶劑系統(tǒng)中分配系數(shù)的比值。 =KA/KB (KAKB)100，一次萃取就可實(shí)現(xiàn)基本分離100 10，需萃取1012次2，需萃取100次以上1，無(wú)法實(shí)現(xiàn)分離第26頁(yè)，共69頁(yè)。3.分配比與PH：溶劑系統(tǒng)PH的變化影響酸性、堿性、及兩性有機(jī)化合物的存在狀態(tài)（游離型或離解型），

9、從而影響在溶劑系統(tǒng)中的分配比。 游離型極性小的溶劑 離解型極性大的溶劑第27頁(yè)，共69頁(yè)。一般PH12，則酸性物質(zhì)呈離解狀態(tài)（A）、堿性物質(zhì)以非離解狀態(tài)（B）存在。 第28頁(yè)，共69頁(yè)。4.液-液萃取與紙色譜 紙色譜與液-液萃取的分離原理都是分配。 Rf值與K值之間有下列關(guān)系 Kor/w=1/r(Rf/1-Rf) 第29頁(yè)，共69頁(yè)。當(dāng)層析濾紙濕重（W濕）為干重（W干）的1.5倍時(shí)，r=2 設(shè)A、B兩種（或兩組）物質(zhì)的Rf值分別為 Rfa 及 Rfb 。 =Rfa(1-Rfb/1-Rfa) （ Rfa Rfb）當(dāng)50時(shí)，簡(jiǎn)單萃取即可，50時(shí)，則需采用逆流分溶法。 第30頁(yè)，共69頁(yè)。主要分離方

10、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）第31頁(yè)，共69頁(yè)。紙色譜法支持劑：纖維素固定相：纖維素上吸附的水展開(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：極性大， Rf值??；極性小， Rf值大。應(yīng)用：適合于親水性較強(qiáng)的物質(zhì)。第32頁(yè)，共69頁(yè)。液-液分配柱色譜法柱色譜：在色譜管中完成的化合物之 間的分離過(guò)程稱為柱色譜。柱色譜分：常壓柱色譜、加壓柱色譜載體（支持劑）：硅膠、硅藻土及纖 維素等按洗脫順序分：正相色譜、反相色譜第33頁(yè)，共

11、69頁(yè)。正相色譜： 固定相：水、緩沖溶液 流動(dòng)相：氯仿、乙酸乙酯、丁醇等弱極性有機(jī)溶劑 洗脫順序：極性小的化合物先出柱，極 性大的后出柱。 應(yīng)用：適用于水溶性或極性較大的化合 物，如生物堿、苷、糖類、有機(jī)酸等。第34頁(yè)，共69頁(yè)。反相色譜： 固定相：石蠟油，化學(xué)鍵合相（如十八烷基硅膠鍵合相） 流動(dòng)相：水、甲醇、乙腈等強(qiáng)極性有機(jī)溶劑 洗脫順序：極性大，先出柱；極性小，后出柱。 應(yīng)用：適合于脂溶性成分，如高級(jí)脂肪酸、油脂、游離甾體等第35頁(yè)，共69頁(yè)。目前液-液分配柱色譜中的固定相主要為化學(xué)鍵合相。反相液-液分配柱色譜法是當(dāng)前應(yīng)用最為廣泛的一種柱色譜分離、分析方法。 第36頁(yè)，共69頁(yè)。三、根據(jù)物

12、質(zhì)的吸附性差別進(jìn)行分離固-液吸附應(yīng)用的最多吸附類型：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色譜。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。第37頁(yè)，共69頁(yè)。3.半化學(xué)吸附：如聚酰胺與黃酮類、蒽醌類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。第38頁(yè)，共69頁(yè)。物理吸附基本規(guī)律相似者易吸附 固液吸附三要素：吸附劑、溶質(zhì)、溶劑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。第39頁(yè)，共69頁(yè)。c.溶質(zhì)即使被硅膠、氧化鋁吸附，

13、一旦加入極性較強(qiáng)的溶劑時(shí)，又可被置換洗脫下來(lái)。第40頁(yè)，共69頁(yè)。AB CHCl3：MeOH(7:3) CHCl3：MeOH(3:7)第41頁(yè)，共69頁(yè)。2.非極性吸附劑（活性炭）： 對(duì)非極性物質(zhì)親和能力強(qiáng)，溶劑極性降低，則活性炭對(duì)溶質(zhì)的吸附能力也隨之降低；反之，則提高。第42頁(yè)，共69頁(yè)。極性及其強(qiáng)弱判斷：極性強(qiáng)弱是支配物理吸附過(guò)程的主要因素極性就是指分子中電荷的不對(duì)稱程度，并大體上和分子的偶極距、極化度及介電常數(shù)等概念相對(duì)應(yīng)。第43頁(yè)，共69頁(yè)。1.主要官能團(tuán)的極性由弱到強(qiáng)排序?yàn)椋篊H2CH2 CH2=CH2 OCH3 COOR C=O（CHO）NH2 OH COOH2.化合物的極性則由分

14、子中所含官能團(tuán)的種類、數(shù)目及排列方式等綜合因素所決定。第44頁(yè)，共69頁(yè)。3.溶劑極性大小則大體上由介電常數(shù)決定，常用溶劑介電常數(shù)及其極性由弱到強(qiáng)排序?yàn)椋?環(huán)己烷（1.88），苯（2.29），無(wú)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45頁(yè)，共69頁(yè)。極性不完全等同于親水性親水性強(qiáng)，則極性強(qiáng)；極性強(qiáng)，則親水性并不一定強(qiáng)。AB 親水性AB 極性 BA第46頁(yè)，共69頁(yè)。吸附柱色譜用于物質(zhì)的分離：1.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.溶劑系統(tǒng)可用TLC進(jìn)行篩選。以TLC

15、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。 第47頁(yè)，共69頁(yè)。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(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。 第48頁(yè)，共69頁(yè)。聚酰胺吸附色譜法：屬于氫鍵吸附（半化學(xué)吸附）特別適合分離酚類、醌類、黃酮類化合物。1.聚酰胺的吸附原理： 通過(guò)分子中的酰胺羰基與酚類、黃酮類化合物的酚羥基，或酰胺鍵上的游離胺基與醌類、脂肪酸上的羰基形成氫鍵締合而產(chǎn)生吸附。第49頁(yè)，共69頁(yè)。固定相移動(dòng)相第50頁(yè)，共69頁(yè)。2.吸附強(qiáng)弱規(guī)律（含水溶劑

16、中） a.形成氫鍵的基團(tuán)數(shù)目越多，則吸附能力越強(qiáng)。第51頁(yè)，共69頁(yè)。b.成鍵位置對(duì)吸附也有影響。易形成分子內(nèi)氫鍵的化合物，其吸附性能減弱。第52頁(yè)，共69頁(yè)。c.分子中芳香化程度越高，則吸附性能越強(qiáng)。第53頁(yè)，共69頁(yè)。3.各種溶劑在聚酰胺柱上的洗脫能力由弱至強(qiáng)排序?yàn)椋核状急獨(dú)溲趸c水溶液甲酰胺二甲基甲酰胺尿素水溶液第54頁(yè)，共69頁(yè)。4.應(yīng)用：a.特別適合于酚類、黃酮類化合物的制備和分離b.對(duì)生物堿、萜類、甾體、糖類、氨基酸等其它極性與非極性化合物的分離也有著廣泛應(yīng)用。c.用于提取物的脫鞣質(zhì)處理。 第55頁(yè)，共69頁(yè)。大孔吸附樹(shù)脂法分為極性和非極性 1.原理：吸附和分子篩以苯乙烯為母體

17、，二乙烯苯為交聯(lián)劑（非極性） 第56頁(yè)，共69頁(yè)。2.影響因素：a.一般非極性化合物在水中易被非極性樹(shù)脂吸附，極性化合物在水中易被極性樹(shù)脂吸附。b.物質(zhì)在溶劑中的溶解度大，樹(shù)脂對(duì)此物質(zhì)的吸附力就小，反之就大。第57頁(yè)，共69頁(yè)。c.分子量小、極性小的化合物與非極性大孔吸附樹(shù)脂吸附作用強(qiáng)；反之，與極性大孔吸附作用強(qiáng)。能與大孔吸附樹(shù)脂形成氫鍵的化合物易吸附。第58頁(yè)，共69頁(yè)。3.應(yīng)用：廣泛應(yīng)用于天然化合物如苷、糖類、生物堿、多糖、黃酮、三萜類化合物的分離和富集工作。4.洗脫液的選擇：最常用的水、乙醇，此外甲醇、丙酮、乙酸乙酯也被應(yīng)用。第59頁(yè)，共69頁(yè)。四、根據(jù)物質(zhì)分子大小差別進(jìn)行分離常用方法：

18、 超濾法、超速離心法、透析法、凝膠濾過(guò)法等。主要用于水溶性大分子化合物的分離和精制，而凝膠濾過(guò)法還可用于分離分子量1000以下的化合物。第60頁(yè)，共69頁(yè)。1.凝膠濾過(guò)法分離原理：反分子篩 凝膠為在水中可膨脹的球形顆粒， 具有三維空間的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。大分子在顆粒間隙移動(dòng)，較早流出；小分子則自由滲入并擴(kuò)散到凝膠顆粒內(nèi)部，通過(guò)色譜柱時(shí)阻力增大，較晚流出。因而，化合物按分子量由大到小順序得到分離。第61頁(yè)，共69頁(yè)。2.凝膠種類：常用凝膠主要有兩種a.葡聚糖凝膠（sephadex G）：只適用于水中應(yīng)用，不同規(guī)格分離不同分子量范圍的化合物。b.羥丙基葡聚糖凝膠（sephadex LH-20）該類凝膠不但可在水中用，也可在有機(jī)溶劑中或在水與有機(jī)溶劑的混合溶劑中使用，在由極性和非極性溶劑組成的混合溶劑中常起到反相分配色譜的作用。應(yīng)用范圍更廣泛。第62頁(yè)，共69頁(yè)。網(wǎng)孔的大小與交聯(lián)度有關(guān) 交聯(lián)