提取纯化和结构鉴定.ppt

第二章 植物化学成分的提取、纯 化和结构鉴定 植物中的化学成分极为繁多复杂 蛋白 核酸 多糖 脂质 氨基酸 维生素 萜类 生物碱 鞣质 黄酮类 而我们需要的化学成分往往是其中一种，这类成分 叫做 活性成分 ,也可叫做 目标成分 青蒿素 青蒿 要研究和利用植物活性成分，必须把它从植物体内分离出来 活性成分从植物中 初步分离 出来的过程叫做 提取 从提取物中分离 单一 的植物活性成分的过程叫做 纯化 只有将活性成分纯化后，才有可能对它进行 结构分析 植物化学成分研究的一般流程 提取 纯化 结构鉴定 功能分析 化学合成 本章内容： 第一节、植物化学成分的提取 第二节、植物化学成分的纯化 第三节、植物化学成分的结构鉴定 第一节、植物化学成分的提取 常用提取方法： (一 ) 溶剂提取法 (二 ) 水蒸气蒸馏法 (三 ) 升华法 (四 ) 超临界流体提取法 提取：植物活性成分从植物中初步分离的过程 (一 ) 溶剂提取法 是根据植物中各种成分在溶剂中的溶解度不同 ， 选 择合适的溶剂 ， 将活性成分从植物组织内溶解出来的方 法 。 石油醚 苯 氯仿 乙醚 乙酸乙酯 正丁醇 丙酮 乙醇 甲醇 水 亲 脂 性 亲 水 性 油脂、萜类、游离甾体、三萜 类、叶绿素 游离生物碱、有机酸、黄酮、 香豆素苷元、蒽醌类 苷类、生物碱盐、鞣质 氨基酸、糖、多肽、多糖、 无机盐 溶剂的选择： 浸渍法： 浸渍法是将植物用适当的 溶剂在常温或温热 （ 40 80 ） 条件下浸泡一定时间 ， 溶出有 效成分的一种方法 。 渗漉法： 渗漉法是将植物材料装入渗漉筒 中 ， 不断添加溶剂使其渗过材料 ， 从渗漉筒下口流出提取液的一种提 取方法 。 煎煮法： 煎煮法是将药材粗粉加水煮沸 ， 是一种传统提取方法 。 一般需煎煮 2 3次 ， 煎煮的时间可根据药材的 量及质地而定 回流提取法： 用有机溶剂加热提取植物有效成分时，为减少溶剂 的挥发损失，需采用回流提取法。 连续回流提取法： 在回流提取法基础上的改进， 能用少量溶剂进行连续循环回流 提取，充分将有效成分浸出完全 的一种方法。 索氏（ Soxhlet）提取器 (二 ) 水蒸气蒸馏法 水蒸气蒸馏法是指将含挥发性成分植物材料浸泡湿 润后 ， 加热蒸馏或通入水蒸汽蒸馏 ， 植物材料中的挥发 性成分随水蒸气蒸馏而带出 ， 经冷凝后收集馏出液 。 水蒸气蒸馏法只适用于具有挥 发性的 ， 能随水蒸气蒸馏而不被破 坏 ， 与水不发生反应 ， 且难溶或不 溶于水的成分的提取 。 比黄金还珍贵 的玫瑰精油 约 6000kg重的玫瑰花瓣中才能提取 出 1kg左右的玫瑰精油 (三 ) 升华法 某些固体化学成分具有较高的蒸气压，受热时不经 熔融就可直接气化，气体遇冷又凝固为原来的固体化合 物，此过程称为升华。 一些植物次生代谢产物具 有升华的性质，可利用升华的 方法直接提取出来。 (四 ) 超临界流体提取法 超临界流体 ， 是指处于临界温度和压力下的一种物质状态 。 超临界流体是介于液体和普通气体之间的一种流体 ， 其本质 仍然是气体 ， 但是一种非常稠密 ， 具有特殊性质的气体 超临界流体具有选择 性溶解物质的能力，并随 着临界条件（ T， P）而变 化。超临界流体可从混合 物中有选择地溶解其中的 某些组分，然后通过减压， 升温或吸附将其分离析出。 提取植物化学成分时，往往利用 CO2作为超临界流体。 31.1度， 7.38MPa即可达到临界状态 溶剂提取 超临界流体提取 溶剂残留不可避免 完全无溶剂残留，纯净 溶剂的溶解能力为定值 溶解能力随温度和压力变化 可能使用高温，热敏物质分解 通常在较低温度下，不分解 溶剂提取法和超临界流体提取法的比较 应用：从咖啡去除咖啡因、从烟草中去除尼古丁、从油茶 中提取茶油等，从玉米中提取玉米黄色素 第二节、植物化学成分的纯化 什么性质的差异？ 1、在同一种溶剂里溶解度的差异 2、对物质吸附能力的差异 3、在两相溶剂中的分配比的差异 4、分子量大小的差异 5、带电荷数量的差异 原理：根据活性成分和杂质性质的差异，将它们分开来。 纯化：从提取物中获得单一的活性成分的过程 1、结晶法 结晶是利用条件不同而引起溶解度改变，使得植 物有效成分以晶体形式析出而达到分离目的的一种方 法。 银杏内酯 (一 )、传统分离方法 该法在微量成分、结构相似成分的分离上受到很大限制 2、萃取法 玫瑰油的萃取 简单萃取法 逆流连续萃取法 溶剂选择很重要 (二 )、色谱分离法（层析法） 原理：利用组分在体系中固定相与流动相的分配差异，不同 组分在 两相中反复多次进行分配并随流动相向前移动 ，由于 不同组分在 两相中分配系数不一样 ，导致各组分在流动相的 前进速度不一，从而达到分离的目的。 1、吸附层析法 吸附层析法分离混合物不同组分的条件 1、存在固定相和流动相，两相不发生反应 2、混合物中的不同组分的吸附能力（分配系数）不一样 3、层析柱足够长 2、分配层析法 利用物质在两相中的分配系数不同，而将其分开的一种方法。 纸层析 A组分和 B组分在两相中的分配系数（浓度比）不一样。 64 32 32 64 48 16 平衡后 KA = ? 平衡后 KB = ? A组分 B组分 固定相 流动相 K，分配系数，指平衡后固定相中组分浓度和流动相中组分的浓度之比 K = C固 /C流 64 32 32 16 16 16 16 8 16 8 8 16 8 4 12 12 4 4 12 12 4 2 8 12 8 2 2 8 12 8 2 A组分的洗脱情况 固定相 流动相 64 16 48 4 12 12 36 1 6 9 3 18 27 0.25 2.25 6.75 6.75 0.75 6.75 20.25 20.25 0.06 0.75 3.4 6.8 5.1 0.19 2.25 10.1 20.2 15.2 固定相 流动相 B组分的洗脱情况 经过 5个理论塔板以后的情况 2 8 12 8 2 2 8 12 8 2 0.06 0.75 3.4 6.8 5.1 0.19 2.25 10.1 20.2 15.2 物质 A 物质 B 3、凝胶层析法 根据不同组分分子大小的差异而分离 其它的纯化方法 透析法、超滤法： 利用半透膜的膜孔大小进行分离。 应用： 主要用于水溶性大分子化合物 (蛋白质、核酸、多糖 )的脱盐 精制及分离工作。 第三节、植物化学成分的结构鉴定 质谱分析 波谱分析 红外光谱 紫外可见光谱 核磁共振谱 现代的结构分析手段 （一）、质谱分析 定义：用电场和磁场将运动的离子（带电荷的原 子、分子或分子碎片）按它们的荷质比分离后进 行检测的方法。测出了离子的准确荷质比，就可 以确定离子的化合物组成。 基本步骤： 1、高温 +离子轰击将待测分子打成离子碎片 2、电场加速 3、磁场变向 4、检测器检测 电离 电场加速 磁场变向 N S 检测 e- e- e- e - + - 单聚焦质谱分析器工作示意图 质谱图的表示： 横坐标是质荷比 （ m/e） ， 纵坐标是相对丰度 。 相对丰度：原始质谱上最强的离子峰为基峰 ， 定为 100%， 其它离子峰以此基峰的相对百分值表示 ， 叫做相对丰度 。 O （二）、波谱分析 基础知识： 量子化的微观世界 电子的跃迁，分子的振动是不连续的 跳高是连续的 分子的振动 电子跃迁和分子震动的能量可以来自电磁波 吸收电磁波的波长由元素或者官能团的性质决定 钠的吸收光谱 589 nm 由于各元素的原子结构和外层电子的排布不同，不同 元素从基态跃迁至激发态时吸收的能量不同。 反过来，由吸收光的波长，就能获得物质的元素或结 构的信息 ？ 553.56 nm 紫外可见 光谱的基本原理 通过物质的电子跃迁吸收电磁波的波长，了解物质的元素组成和 官能团的信息。 分子的振动也是量子化的 分子的振动 2、红外光谱 红外光谱又称分子振动光谱 ， 属分子吸收光谱 。 样品受到波 长连续变化的红外光照射时 ， 分子吸收其中一些波长的红外光 ， 导致分子发生振动或转动 。 这些波长的透射光强减弱 ， 记录不 同波长透射光强度的曲线 ， 即为红外光谱 。 红外光谱 不同化学键有不同的红外吸收波长 S N 3、核磁共振 某些原子核 （如 H1、 C13） 的自转会产生磁极 这类原子核在磁场中有两种状态 磁场中原子的振动 N S 低能级的状态 高能级的状态 核磁共振检测的是 某一种原子核（如 H1） 的共振条件 注意 在不同基团里面， H1的共振条件不一样 这两个 H1完全一样吗？ 在有机化合物中，各种氢核周围的化学环境不同（即处于不同基 团），导致共振条件（电磁波频率或磁场强度）有差异，即引起 共振吸收峰的位移，这种现象称为 化学位移 。 反过来，根据氢原子的化学位移（磁场强度或电磁波频率的差异） 就能推测出它所在的化学环境，也就是它所在的基团 乙醇的核磁共振图谱 O