第2章提取分离方法.ppt

第二章第二章 中药化学成分的中药化学成分的 一般研究方法一般研究方法第一节第一节 中药化学中的中药化学中的 主要化学成分类型主要化学成分类型n糖类，苷类，醌类，苯丙素类，糖类，苷类，醌类，苯丙素类，黄酮类，萜类和挥发油，生物碱黄酮类，萜类和挥发油，生物碱，甾体化合物，三萜类，鞣质。，甾体化合物，三萜类，鞣质。第二节第二节 生物合成生物合成一、一次代谢及二次代谢一、一次代谢及二次代谢 这些是这些是植物生命活动不可缺少的物质植物生命活动不可缺少的物质，该过程存在于所有的绿色植物中，称为一次该过程存在于所有的绿色植物中，称为一次代谢过程，产生的物质称为代谢过程，产生的物质称为一次代谢产物一次代谢产物（primary metabolites）。）。1一次代谢：一次代谢：二氧化碳、水二氧化碳、水各种代谢各种代谢糖和氧气糖和氧气糖、蛋白质、脂质、核酸等糖、蛋白质、脂质、核酸等光合作用光合作用 这些物质对植物生命活动不起主要作用，这些物质对植物生命活动不起主要作用，该过程不是存在所有的绿色植物中，产生的该过程不是存在所有的绿色植物中，产生的生物碱、萜类等化合物称为生物碱、萜类等化合物称为二次代谢产物二次代谢产物（secondary metabolites）。）。2二次代谢：二次代谢：一次代谢产物一次代谢产物生物碱、萜类、黄酮、蒽醌等生物碱、萜类、黄酮、蒽醌等特定条件特定条件 在植物学、生物学、植物化学、生物化学在植物学、生物学、植物化学、生物化学等学科知识的基础上，应用等学科知识的基础上，应用同位素示踪技术同位素示踪技术从从可能的新陈代谢过程、生化反应等多方面推测可能的新陈代谢过程、生化反应等多方面推测各类化学成分在植物体内的形成过程，即各类化学成分在植物体内的形成过程，即植物植物化学成分的生物合成学说化学成分的生物合成学说。二、生物合成学说二、生物合成学说三、主要的生物合成途径三、主要的生物合成途径 1.醋酸醋酸-丙二酸（丙二酸（AA-MA）途径：）途径：脂肪酸类、脂肪酸类、酚类、蒽醌类酚类、蒽醌类 2.甲戊二羟酸类（甲戊二羟酸类（MVA）途径：）途径：萜类、甾类萜类、甾类3.莽草酸途径（莽草酸途径（shikimic acid pathway）：）：苯丙素类、黄酮类苯丙素类、黄酮类 4.氨基酸（氨基酸（amino acid pathway）途径：）途径：生物碱生物碱5.复合途径：复杂的化合物复合途径：复杂的化合物 四、生物合成的意义四、生物合成的意义 有利于天然化合物的结构分类或推测有利于天然化合物的结构分类或推测有利于植物化学分类学以及仿生合成等学科的发展有利于植物化学分类学以及仿生合成等学科的发展指导使用组织培养方法进行物质生产指导使用组织培养方法进行物质生产第三节第三节 提取分离方法提取分离方法一、中草药有效成分的提取一、中草药有效成分的提取 提取方法：提取方法：按提取原理分类：按提取原理分类：溶剂提取法、溶剂提取法、水蒸气蒸馏法、超临界流水蒸气蒸馏法、超临界流体萃取法，其他方法（升华法，超声提体萃取法，其他方法（升华法，超声提取法，微波提取法）取法，微波提取法）溶剂提取法溶剂提取法最为常用。最为常用。(一）一）溶剂提取法溶剂提取法 1溶剂提取法的原理：溶剂提取法的原理：依据中药中各种成分的溶解性能，选用依据中药中各种成分的溶解性能，选用对有效成分溶解度大，对杂质溶解度小的溶对有效成分溶解度大，对杂质溶解度小的溶剂将有效成分从药材内溶解出来的方法。剂将有效成分从药材内溶解出来的方法。（1）常用溶剂）常用溶剂 水、亲水性有机溶剂、亲脂性有机溶剂水、亲水性有机溶剂、亲脂性有机溶剂。其其极性大小极性大小如下：如下：水水 甲醇乙醇丙酮甲醇乙醇丙酮正丁醇乙酸乙酯乙醚氯仿正丁醇乙酸乙酯乙醚氯仿 二氯甲烷苯四氯化碳二氯甲烷苯四氯化碳 石油醚石油醚亲脂性有机溶剂亲脂性有机溶剂亲水性有机溶剂亲水性有机溶剂 （2）常见）常见官能团极性官能团极性比较：比较：羧基酚羟基醇羟基氨基羧基酚羟基醇羟基氨基酰氨基酰氨基(巯基巯基)醛基酮基酯基醛基酮基酯基醚基烯基烷基醚基烯基烷基（3）化合物的极性判断：）化合物的极性判断：由由分子中官能团的种类分子中官能团的种类、数目数目及及排列方排列方式式等综合因素决定。等综合因素决定。分子较小，极性基团多的物质：亲水性较分子较小，极性基团多的物质：亲水性较强强 易溶于亲水性溶剂易溶于亲水性溶剂分子较大，极性基团少的物质：亲脂性较分子较大，极性基团少的物质：亲脂性较强强 易溶于亲脂性溶剂易溶于亲脂性溶剂 4）溶解规律：）溶解规律：相似相溶相似相溶 是从是从 中药中提取有效成分的重要依据之一。中药中提取有效成分的重要依据之一。选择溶剂的原则：选择溶剂的原则：对有效成分溶解度大，对有效成分溶解度大，而对共存杂质的溶解度最小而对共存杂质的溶解度最小。2溶剂的选择溶剂的选择常用溶剂可分为以下三类：常用溶剂可分为以下三类：水可以溶解：水可以溶解：氨基酸、糖类、无机盐等。氨基酸、糖类、无机盐等。甲醇、乙醇、丙酮（与水任意比例混溶甲醇、乙醇、丙酮（与水任意比例混溶）：）：苷类、生物碱、鞣质等。苷类、生物碱、鞣质等。特点：特点：水溶性较大水溶性较大 对植物细胞穿透能力较强对植物细胞穿透能力较强 对许多成分的溶解性能好，提取完全对许多成分的溶解性能好，提取完全 毒性低，价格便宜，回收方便。毒性低，价格便宜，回收方便。乙醇提取中药化学成分是目前最常用的方法。乙醇提取中药化学成分是目前最常用的方法。挥发油、油脂、叶绿素、树脂、内酯、挥发油、油脂、叶绿素、树脂、内酯、某些生物碱及一些苷元。某些生物碱及一些苷元。特点：沸点低，浓缩回收方便，特点：沸点低，浓缩回收方便，易燃，有毒，价贵，设备要求较高，易燃，有毒，价贵，设备要求较高，穿透药材组织的能力较差，有局限性。穿透药材组织的能力较差，有局限性。亲脂性有机溶剂可溶解：亲脂性有机溶剂可溶解：（与水不能任意混溶）（与水不能任意混溶）3溶剂提取顺序：溶剂提取顺序：（1）系统）系统溶剂提取法按溶剂提取法按极性递增极性递增的顺序的顺序石油醚或汽油石油醚或汽油油脂、蜡、叶绿素、挥发油、油脂、蜡、叶绿素、挥发油、游离甾体及三萜类化合物游离甾体及三萜类化合物 氯仿或乙酸乙酯氯仿或乙酸乙酯游离的生物碱、有机酸、游离的生物碱、有机酸、黄酮、香豆素等苷元黄酮、香豆素等苷元甲醇、乙醇、丙酮甲醇、乙醇、丙酮苷类、生物碱、鞣质苷类、生物碱、鞣质水水氨基酸、糖类、无机盐氨基酸、糖类、无机盐提取液浓缩成膏，拌提取液浓缩成膏，拌硅藻土硅藻土等辅等辅料，减压干燥成粉再以不同极性溶剂料，减压干燥成粉再以不同极性溶剂进行分步洗脱。进行分步洗脱。（2）先用乙醇（或含水乙醇先用乙醇（或含水乙醇 或含水丙酮）提取或含水丙酮）提取浸渍法浸渍法渗漉法渗漉法煎煮法煎煮法回流法回流法连续回流法连续回流法溶剂提取的方法：溶剂提取的方法：提取溶剂提取溶剂 性能特点性能特点 适宜提取成分适宜提取成分 提取方法提取方法强极性溶剂 溶解范围广（酸水、碱水）生物碱盐 穿透能力强 苷类 价廉易得、安全 鞣质 煎煮法 糖类 渗漉法 水 有些脂溶性成分溶解不完全 氨基酸 浸渍法 有些苷类成分的酶解 蛋白质 水提液易发霉、变质 水溶性杂质多，过滤困难 沸点高，浓缩困难 常用提取溶剂性能特点常用提取溶剂性能特点 提取溶剂提取溶剂 性能特点性能特点 适宜提取成分适宜提取成分 提取方法提取方法 除去多糖、溶解范围广（不同浓度乙醇）蛋白质外 渗滤法（稀醇）水溶性杂质溶出少 的大多数 浸渍法 乙醇 可抑制酶的活性 化学成分 回流法 提取液不易发霉、变质 均可 连续回流法 大部分可回收利用 但有挥发性、易燃烧 甲醇 溶解特点与乙醇相似，但有毒 丙酮 溶解性能同乙醇，但沸点低、易挥发，作为提取溶剂不常用；但对色素溶解性能好，在分离、精制时常用。亲水性有机溶剂（和水可任意混溶）常用提取溶剂性能特点 提取溶剂提取溶剂 性能特点性能特点 适宜提取成分适宜提取成分 提取方法提取方法 对化合物溶解选择性较强;水溶性杂质少、易纯化;游离生物碱 回流法挥发性大、易燃烧、有毒;苷元 连续回流法价格昂贵，对提取设备要求高;某些苷类穿透力较弱，提取时间长;作为提取溶剂不常用。如:乙醚 bp.35，极易燃 氯仿 bp.61、d 1.480，不易燃，毒性大，对生物碱溶解性好 苯 bp.80.1，毒性大 石油醚 沸程 3060、6090、90120 脱脂、脱色常用 与甲醇、乙醇不能任意混溶。亲脂亲脂性有性有机溶剂机溶剂常用提取溶剂性能特点n（二）水蒸气蒸馏法（二）水蒸气蒸馏法适用于：挥发性成分，随水蒸汽蒸馏，不与水发生反应适用于：挥发性成分，随水蒸汽蒸馏，不与水发生反应共水蒸馏：水量不断减少，焦糊现象共水蒸馏：水量不断减少，焦糊现象隔水蒸馏：水蒸汽发生器，不存在焦糊现象隔水蒸馏：水蒸汽发生器，不存在焦糊现象（三）二氧化碳超临界流体萃取技术（三）二氧化碳超临界流体萃取技术（CO2-SFE）超临界流体萃取技术超临界流体萃取技术：以超临界流体作为萃取介质的一种提取新技术。超临界流体超临界流体：处于临界温度（Tc）、临界压力（Pc）以上，介 于气体与液体之间的流体。特点特点：具有液体和气体的双重特性，如：密度与液体近似 黏度与气体近似 对很多物质有很强的溶解能力 扩散系数是液体的 100倍（不及气体）中药提取常用的超临界流体 CO2的优点：n 1.临界温度（Tc=31.4）接近室温,热敏成分稳定。n 2.临界压力（Pc=7.37 MPa）不太高,易操作。n 3.本身呈惰性，与化合物不反应。n 4.价格便宜。超临界流体萃取中药成分的主要优点：n 1.可以在接近室温下工作，防止热敏成分的破坏或逸散。n 2.萃取过程几乎不用有机溶剂，萃取物中无溶剂残留，对环境无污染。n 3.提取效率高，节约能耗。二、中药化学成分分离与精制方法 分离依据分离依据 分离方法分离方法 分离原理或特点分离原理或特点 二相萃取法 分配系数（K）差异 逆流分溶法（CCD）液滴逆流色谱法（DCCC）高速逆流色谱法（HSCCC）液-液分配柱色谱 正相色谱和反相色谱 加压液相色谱法 正相色谱和反相色谱 快速色谱（2个大气压）低压液相色谱（LPLC）（5个大气压）中压液相色谱（MPLC）（5-20个大气压）高压(效)液相色谱法（HPLC）（大于20个大气压）分配系数（分配系数（K）差异）差异（1）液液萃取与分配系数）液液萃取与分配系数K值值 萃取时，各成分在两相溶剂中分配系数差异萃取时，各成分在两相溶剂中分配系数差异越大，则分离效果越好。越大，则分离效果越好。A、B两种溶质用氯仿与水分离，两种溶质用氯仿与水分离，V氯仿氯仿/V水水=1，假设，假设KA=10，KB=0.1液液-液萃取法液萃取法（2）A、B两种溶质在同一溶剂系统中分配系数的比值两种溶质在同一溶剂系统中分配系数的比值称为分离因子。称为分离因子。=KA/KB（KAKB）当当100，一次萃取可分离；，一次萃取可分离；10100，10-12次；次；2，100次；次；当当 1时，则时，则KA KB，意味着两者性质极其相近，意味着两者性质极其相近，无法实现分离。无法实现分离。（3）分配比与）分配比与PH的关系的关系 对于酸性、碱性化合物及两性化合物来说，对于酸性、碱性化合物及两性化合物来说，分配比还受溶剂系统分配比还受溶剂系统PH的影响。游离状态一的影响。游离状态一般可溶于有机相，反之不溶。般可溶于有机相，反之不溶。以酸性物质（以酸性物质（HA）为例）为例 一般pH3时，酸性物质多呈非离解状态(HA)，碱性物质多呈离解状态（BH+)存在；但pH12时，酸性物质多呈离解状态(A-)，碱性物质多呈非离解状态(B)。因为酚类化合物的pka值一般为9.2-10.8，羧酸类化合物的pka值约为5，故pH3以下大部分酚酸性物质将以非离解形式(HA)存在，易分配于有机溶剂中；而pH12以上时，则将以离解形式(A-)存在，易分配于水中。类类 型型 固定相固定相 流动相流动相 应应 用用正相色谱 水 BAW系统 极