天然藥物化學成分一般分離方法

1、第三章 天然藥物化學成分一般分離方法知識目標：l 掌握各種分離技術的特點及適用掌握各種分離技術的特點及適用范圍范圍l 理解結晶法溶劑的選擇原則及天理解結晶法溶劑的選擇原則及天然藥物化學成分各種分離方法的然藥物化學成分各種分離方法的基本原理基本原理l 了解提取液的濃縮方法了解提取液的濃縮方法能力目標：l 能對天然藥物提取液進行能對天然藥物提取液進行適當適當濃縮濃縮處理處理l 能夠熟練使用兩相溶劑萃取法、沉能夠熟練使用兩相溶劑萃取法、沉淀法、結晶和重結晶法的操作技術淀法、結晶和重結晶法的操作技術對天然藥物提取液進行分離對天然藥物提取液進行分離l 學會系統(tǒng)溶劑萃取法、透析法、分學會系統(tǒng)溶劑萃取法、透

2、析法、分餾法的操作技術餾法的操作技術l概 述l基本知識l分離技術l本章小結本 章 內(nèi) 容 天然藥物的提取液是包含諸多成分的混合物，天然藥物的提取液是包含諸多成分的混合物，要想得到所需成分或單體化合物，需經(jīng)過進一步要想得到所需成分或單體化合物，需經(jīng)過進一步的分離精制和純化處理。在分離過程中，可根據(jù)的分離精制和純化處理。在分離過程中，可根據(jù)天然產(chǎn)物的性質(zhì)不同選擇相應的方法，或綜合運天然產(chǎn)物的性質(zhì)不同選擇相應的方法，或綜合運用多種方法，以達到分離目的。用多種方法，以達到分離目的。（一）提取液的濃縮（二）兩相溶劑萃取法的基本原理（三）結晶溶劑的選擇基 本 知 識具體方法：具體方法：1. 常壓蒸發(fā)2.

3、減壓蒸鎦3. 薄膜蒸發(fā)4. 反滲透法 兩相溶劑萃取法的基本原理是利用兩相溶劑萃取法的基本原理是利用混合物中各種成分在兩相互不相溶的溶混合物中各種成分在兩相互不相溶的溶劑中分配系數(shù)的差異而獲得分離。劑中分配系數(shù)的差異而獲得分離。 混合物中各種成分在同一兩相溶劑混合物中各種成分在同一兩相溶劑系統(tǒng)中分別有各自不同的分配系數(shù)，若系統(tǒng)中分別有各自不同的分配系數(shù)，若各種成分的分配系數(shù)差異越大，則分離各種成分的分配系數(shù)差異越大，則分離效果越好。效果越好。 在一定的溫度和壓力下，某物質(zhì)溶解在兩相互在一定的溫度和壓力下，某物質(zhì)溶解在兩相互不相溶的溶劑中，當達到動態(tài)平衡時，根據(jù)分配定不相溶的溶劑中，當達到動態(tài)平衡

4、時，根據(jù)分配定律，該物質(zhì)在兩相溶劑中的濃度之比為一常數(shù)，稱律，該物質(zhì)在兩相溶劑中的濃度之比為一常數(shù)，稱為為分配系數(shù)（分配系數(shù)（K），可以下式表示：可以下式表示：【相關鏈接相關鏈接】1什么是分配系數(shù)？ K=Cu/CLK表示分配系數(shù)；表示分配系數(shù)；Cu表示溶質(zhì)在上相溶劑中的濃度；表示溶質(zhì)在上相溶劑中的濃度；CL表示溶質(zhì)在下相溶劑中的濃度。表示溶質(zhì)在下相溶劑中的濃度。 分離因子分離因子是兩種溶質(zhì)在同一溶劑系統(tǒng)中分配系數(shù)是兩種溶質(zhì)在同一溶劑系統(tǒng)中分配系數(shù)的比值?？梢韵率奖硎荆旱谋戎怠？梢韵率奖硎荆?什么是分離因子？什么是分離因子？=KA/ KB（注：KA KB） 假設某混合物含有假設某混合物含有A、B

5、兩種成分，現(xiàn)用三氯甲烷和水等兩種成分，現(xiàn)用三氯甲烷和水等體積配成萃取溶液系統(tǒng)進行萃取分離，其中體積配成萃取溶液系統(tǒng)進行萃取分離，其中KA=10，KB=0.1，則則=KA/ KB=10/0.1=100。此時僅作一次萃取分離，就能使此時僅作一次萃取分離，就能使混合物達到混合物達到90以上程度的分離。其中成分以上程度的分離。其中成分A有有90以上分以上分配在水中，不到配在水中，不到10則分配在三氯甲烷中，而成分則分配在三氯甲烷中，而成分B正好相正好相反。反。 選擇合適的溶劑是結晶法的關鍵。選擇合適的溶劑是結晶法的關鍵。 1 1、理想溶劑具備的條件：、理想溶劑具備的條件： （1 1）不與結晶物質(zhì)發(fā)生化

6、學反應。）不與結晶物質(zhì)發(fā)生化學反應。 （2 2）對結晶物質(zhì)熱時溶解度大，冷時溶解度小。）對結晶物質(zhì)熱時溶解度大，冷時溶解度小。（3 3）對可能存在的雜質(zhì)，冷熱均溶或均不溶。）對可能存在的雜質(zhì)，冷熱均溶或均不溶。 （4 4）沸點適中，不宜過高或過低。）沸點適中，不宜過高或過低。（5 5）能給出較好的結晶。）能給出較好的結晶。選擇合適的溶劑是結晶法的關鍵。選擇合適的溶劑是結晶法的關鍵。 2 2常用溶劑常用溶劑 ： 常用的溶劑有水、冰醋酸、甲醇、乙醇、丙常用的溶劑有水、冰醋酸、甲醇、乙醇、丙酮、乙酸乙酯、三氯甲烷等；酮、乙酸乙酯、三氯甲烷等； 若在一般溶劑中不易形成結晶的成分，還可若在一般溶劑中不易

7、形成結晶的成分，還可選用二氧六環(huán)、二甲基亞砜、乙腈、甲酰胺、二選用二氧六環(huán)、二甲基亞砜、乙腈、甲酰胺、二甲基甲酰胺等不常用的溶劑。甲基甲酰胺等不常用的溶劑。 選擇合適的溶劑是結晶法的關鍵。選擇合適的溶劑是結晶法的關鍵。 3 3混合溶劑：混合溶劑： 一般常用的混合溶劑有乙醇一般常用的混合溶劑有乙醇- -水、醋酸水、醋酸- -水、丙酮水、丙酮- -水、水、吡啶吡啶- -水、乙醚水、乙醚- -甲醇、乙醚甲醇、乙醚- -丙酮、乙醚丙酮、乙醚- -石油醚、苯石油醚、苯- -石油石油醚等。醚等。 4 4重結晶選用的溶劑：重結晶選用的溶劑： 可參照結晶所選用的溶劑，但若形成粗結晶后溶解度可參照結晶所選用的溶

8、劑，但若形成粗結晶后溶解度有所改變，則所選溶劑也相應有所不同。有所改變，則所選溶劑也相應有所不同。 是一種選用不同極性的溶劑組成溶劑系統(tǒng)，是一種選用不同極性的溶劑組成溶劑系統(tǒng)，按極性由小按極性由小到大的順序依次提取分離到大的順序依次提取分離提取液中各種溶解度有差異的成分，提取液中各種溶解度有差異的成分，使各種成分獲得分離的方法。使各種成分獲得分離的方法。 此法是早年研究天然產(chǎn)物有效成分的一種最主要的方法，此法是早年研究天然產(chǎn)物有效成分的一種最主要的方法，目前仍是研究不明成分最為常用的方法。但這種方法的操作常目前仍是研究不明成分最為常用的方法。但這種方法的操作常憑經(jīng)驗摸索進行，手續(xù)繁瑣，相同成分

9、可能會分散在不同的抽憑經(jīng)驗摸索進行，手續(xù)繁瑣，相同成分可能會分散在不同的抽提部位，不易于濃集，較大地限制了微量成分、結構性質(zhì)相似提部位，不易于濃集，較大地限制了微量成分、結構性質(zhì)相似成分的分離純化。成分的分離純化。 是往提取液中加入一種與其互不相溶的溶劑配是往提取液中加入一種與其互不相溶的溶劑配成兩相溶劑系統(tǒng)，利用混合物中各種成分分配系數(shù)成兩相溶劑系統(tǒng)，利用混合物中各種成分分配系數(shù)的差異而將所需成分萃取出來的分離方法。的差異而將所需成分萃取出來的分離方法。 分離的難易可用分離因子分離的難易可用分離因子值來表示。一般來值來表示。一般來說，當說，當100100，若想達到基本分離只需作一次簡單，若想

10、達到基本分離只需作一次簡單萃?。划斴腿?；當1001001010，則需萃取，則需萃取10101212次才能達到次才能達到分離；當分離；當11時，即表示時，即表示KAKBKAKB，兩種成分性質(zhì)非，兩種成分性質(zhì)非常相近，無法利用此法達到分離目的。常相近，無法利用此法達到分離目的。 1簡單萃取法 小量萃取一般在分液漏斗中進行。檢查無漏水裝入待萃取物和溶劑振搖排氣重復數(shù)次靜置分離 注意：水提液的濃度控制在相對密度1.11.2之間分配系數(shù)差異較大的成分的分離，一般萃取34次即可完成選用的萃取溶劑第一次用量一般為水提液的1/21/3，以后的用量可適當減少為水提液的1/41/6若親水性成分不易轉入有機溶劑層時

11、，需增加萃取次數(shù)或更換萃取溶劑。 1簡單萃取法1簡單萃取法 選用三氯甲烷萃取，易產(chǎn)生乳化現(xiàn)象，特別是在堿性情選用三氯甲烷萃取，易產(chǎn)生乳化現(xiàn)象，特別是在堿性情況下，乳化現(xiàn)象更為嚴重。在操作過程中，可采用旋轉混合、況下，乳化現(xiàn)象更為嚴重。在操作過程中，可采用旋轉混合、改用三氯甲烷改用三氯甲烷- -乙醚混合溶劑萃取或加大有機溶劑量等措施乙醚混合溶劑萃取或加大有機溶劑量等措施盡量避免乳化現(xiàn)象的發(fā)生。盡量避免乳化現(xiàn)象的發(fā)生。 出現(xiàn)了乳化現(xiàn)象，可用以下措施破乳：出現(xiàn)了乳化現(xiàn)象，可用以下措施破乳：較長時間放置。較長時間放置。輕度乳化可用一金屬絲在乳化層中攪動使之破壞。輕度乳化可用一金屬絲在乳化層中攪動使之破

12、壞。將乳化層抽濾。將乳化層抽濾。將乳化層加熱或冷凍。將乳化層加熱或冷凍。分出乳化層，再用新溶劑萃取。分出乳化層，再用新溶劑萃取。加入少量電解質(zhì)（如氯化鈉），利用鹽析作用加以破壞。加入少量電解質(zhì)（如氯化鈉），利用鹽析作用加以破壞。滴加數(shù)滴醇類如戊醇改變表面張力，破壞乳狀液。滴加數(shù)滴醇類如戊醇改變表面張力，破壞乳狀液。 2逆流連續(xù)萃取法 是利用相對密度小的相是利用相對密度小的相液作為移動相（或分散相），液作為移動相（或分散相），逆流連續(xù)穿過相對密度大的逆流連續(xù)穿過相對密度大的作為固定相（或連續(xù)相）的作為固定相（或連續(xù)相）的相液，借以交換溶質(zhì)而達到相液，借以交換溶質(zhì)而達到分離的操作方法。分離的操作方

13、法。 3逆流分溶法 逆流分溶法（逆流分溶法（counter current distributioncounter current distribution，CCDCCD）是）是一種將混合物經(jīng)儀器操作，在兩相溶劑系統(tǒng)中進行反復多次一種將混合物經(jīng)儀器操作，在兩相溶劑系統(tǒng)中進行反復多次的振搖、靜置、分離、和轉移等萃取步驟，使分配系數(shù)不同的振搖、靜置、分離、和轉移等萃取步驟，使分配系數(shù)不同的成分達到分離的操作方法，又稱為逆流分配法、逆流分布的成分達到分離的操作方法，又稱為逆流分配法、逆流分布法或反流分布法。如果混合物中各成分的分配系數(shù)很接近，法或反流分布法。如果混合物中各成分的分配系數(shù)很接近，用一般

14、方法不易分離，則可選用用一般方法不易分離，則可選用CCDCCD法。法。 流動相溶劑（相對密度大）固定相溶劑（相對密度小）管號（NO）CCD法的分離過程示意圖4液滴逆流分配法 液滴逆流分配法（液滴逆流分配法（droplet counter current droplet counter current chromatographychromatography，DCCCDCCC）又稱液滴逆流色譜法，是在逆流分）又稱液滴逆流色譜法，是在逆流分溶法基礎上改進的新方法。利用混合物中各成分在兩液相間溶法基礎上改進的新方法。利用混合物中各成分在兩液相間的分配系數(shù)的差異，使移動相形成液滴，通過作為固定相的的分

15、配系數(shù)的差異，使移動相形成液滴，通過作為固定相的液柱實現(xiàn)逆流分配，使各成分獲得分離。液柱實現(xiàn)逆流分配，使各成分獲得分離。 液滴逆流分配裝置示意圖液滴逆流分配裝置示意圖溶溶劑劑儲儲槽槽分分部部收收集集器器樣品注入器樣品注入器檢出器檢出器微型泵微型泵提示：提示：（1）簡單萃取法常用于實驗室少量萃取。中量萃取可在較大的下口瓶中進）簡單萃取法常用于實驗室少量萃取。中量萃取可在較大的下口瓶中進行，工業(yè)生產(chǎn)中的大量萃取，多在密閉萃取缸內(nèi)進行。適用于分配系數(shù)差行，工業(yè)生產(chǎn)中的大量萃取，多在密閉萃取缸內(nèi)進行。適用于分配系數(shù)差異較大的成分的分離。異較大的成分的分離。（2）逆流連續(xù)萃取法操作簡便，萃取較完全，適合

16、各種密度的溶劑萃取。）逆流連續(xù)萃取法操作簡便，萃取較完全，適合各種密度的溶劑萃取?？杀苊馊榛F(xiàn)象的發(fā)生及操作的麻煩。可避免乳化現(xiàn)象的發(fā)生及操作的麻煩。（3 3）CCDCCD法具有分離效率高，操作條件溫和，試樣容易回收等優(yōu)點，尤適法具有分離效率高，操作條件溫和，試樣容易回收等優(yōu)點，尤適合于分離中等極性、分離因子較小及不穩(wěn)定的物質(zhì)。但試樣極性過大或過合于分離中等極性、分離因子較小及不穩(wěn)定的物質(zhì)。但試樣極性過大或過小，或分配系數(shù)受溫度或濃度影響過大及易于乳化的溶劑系統(tǒng)均不宜采用小，或分配系數(shù)受溫度或濃度影響過大及易于乳化的溶劑系統(tǒng)均不宜采用此法。此法。（4 4）DCCCDCCC法使用溶劑較少，可定量

17、回收試樣，分離效果較法使用溶劑較少，可定量回收試樣，分離效果較CCDCCD法好，已廣法好，已廣泛用于皂苷、生物堿、蛋白質(zhì)、多肽、酸性成分及糖類等泛用于皂苷、生物堿、蛋白質(zhì)、多肽、酸性成分及糖類等成分的分離成分的分離，尤，尤適用于皂苷類的分離。適用于皂苷類的分離。（5 5）在實際工作中，應選擇）在實際工作中，應選擇值大的溶劑系統(tǒng)，以利于提高分離效率；亦值大的溶劑系統(tǒng)，以利于提高分離效率；亦可根據(jù)可根據(jù)值選擇適當?shù)妮腿》椒āＶ颠x擇適當?shù)妮腿》椒ā?沉淀法是指在天然藥物的提取液中加入沉淀法是指在天然藥物的提取液中加入某些試劑，使欲分離成分或雜質(zhì)產(chǎn)生沉淀或某些試劑，使欲分離成分或雜質(zhì)產(chǎn)生沉淀或降低溶解

18、性而從溶液中析出，從而獲得有效降低溶解性而從溶液中析出，從而獲得有效成分或去除雜質(zhì)的方法。成分或去除雜質(zhì)的方法。 往提取液中加入適量酸水（或堿水），將欲分離成分處往提取液中加入適量酸水（或堿水），將欲分離成分處理成鹽溶解于酸水（或堿水）中，然后再加入適量堿水（或理成鹽溶解于酸水（或堿水）中，然后再加入適量堿水（或酸水），使欲分離成分恢復原來的結構，形成沉淀析出，最酸水），使欲分離成分恢復原來的結構，形成沉淀析出，最后可以離心或利用與水不相混溶的有機溶劑把這些化學成分后可以離心或利用與水不相混溶的有機溶劑把這些化學成分萃取分離獲得。萃取分離獲得。1酸堿沉淀法 2試劑沉淀法 往提取液中加入某些特定

19、試劑或溶劑，使欲分離成分與試劑生成沉淀或因溶解度降低而沉淀析出，待完全沉淀后，濾過即得。 3鉛鹽沉淀法 先將中性醋酸鉛飽和溶液加入水或稀醇提取液中，至沉淀完全，靜置，濾過，得到中性醋酸鉛沉淀物，然后再將堿式醋酸鉛飽和溶液加入到所得濾液中，至沉淀不再析出，靜置后濾過，得到堿式醋酸鉛沉淀物及濾液。最后，將以上操作獲得的三部分物質(zhì)分別進行脫鉛處理即得。提示：提示：（1）采用沉淀法分離化合物，若生成沉淀的是有效成分，則要求反應必須可逆；若沉淀物為雜質(zhì)，則可為不可逆反應。（2）酸堿沉淀法適用于酸性、堿性或兩性化合物的分離。（3）鉛鹽沉淀法即可使雜質(zhì)生成鉛鹽沉淀除去，也可以使有效成分生成鉛鹽沉淀。中性醋酸

20、鉛能與具有羧基、鄰二酚羥基的酸性或酚性物質(zhì)生成不溶性鉛鹽，常用于沉淀天然藥物成分中的有機酸、蛋白質(zhì)、氨基酸、粘液質(zhì)、鞣質(zhì)、樹脂、酸性皂苷、部分黃酮苷、蒽醌苷、香豆素苷和某些色素等等。堿式醋酸鉛沉淀范圍更廣，除上述物質(zhì)外，還能沉淀某些大分子中性成分如中性皂苷、糖類，某些異黃酮及其苷，某些堿性較弱的生物堿等。 結晶法與重結晶法是利用混合物中各種成分在溶劑中溶解度的差別，使所需成分以結晶狀態(tài)析出，再進一步純化處理，以達到分離精制目的的分離方法。 結晶溶液的制備趁熱濾過，除去不溶性雜質(zhì)將濾液放冷，使析出結晶抽氣濾過，將結晶從母液中分出重結晶晶體的干燥提示：提示：（1）選擇合適的溶劑是結晶法的關鍵。（2

21、）應注意其他條件影響結晶的形成，包括雜質(zhì)的去除、有效成分的含量、溶液的濃度及合適的溫度、時間等。（3）在加熱溶解過程中，為了避免欲結晶物質(zhì)出現(xiàn)成油珠狀及液化現(xiàn)象，常選擇沸點低于欲結晶物質(zhì)熔點的溶劑，并適當加大溶劑的用量；若欲結晶物質(zhì)的熔點較所選溶劑沸點低，則應制成在熔點溫度以下的飽和溶液。（4）結晶法是分離純化固體成分的重要方法之一，可獲得較純的單體，有利于對天然藥物化學成分進行鑒定和分子結構的研究。 透析法是利用提取液中小分子物質(zhì)可通過透析膜，而大分子物質(zhì)不能通過透析膜的性質(zhì)使分子量差異較大的物質(zhì)達到分離的方法。 先將透析膜扎成袋狀，外面護以尼龍網(wǎng)袋，小心加入欲透析的試樣溶液，放入清水缸中。不斷更換缸內(nèi)的水，使膜內(nèi)外的濃度差增加，或稍加攪拌或適當加溫處理，；也可以在近透析膜兩旁處放置兩個電極，稱電透析，通電后使帶電荷離子的透析速度增加10倍以上，以加快透析的速度。透析過程中，用定性反應對膜內(nèi)藥液有效成分或指標成分進行檢查分析，判斷透析是否完全。提示：提示： 透析膜的膜孔有不同規(guī)格，要根據(jù)具體情況加以選擇。所選透析膜合適與否是透析法成敗