中草药中各类化学成分提取分离方法

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,中草药中各类化学成分,提取分离方法,中草药中各类化学成分简介,一、有效成分,1.碱性化合物：,小檗碱,1,2.,酸性化合物：,结构中含有酚羟基的化合物,黄酮、醌类、苯丙素（香豆素、木脂素）及其苷类,结构中含有羧基的化合物,有机酸、葡萄糖醛酸,2,黄酮,蒽醌,香豆素,木脂素,3,3.,两性化合物：,结构中既有碱性基团也有酸性基团,氨基酸,、,蛋白质,4.,中性化合物：,分子结构中既无碱性基团也无酸性,基团的化合物，如,萜类和挥发油、,甾体,等。,4,二、无效成分,1,.脂溶性,蜡,高级不饱和脂肪酸（1630碳）和,高级一元醇结合的酯,脂肪油,不饱和脂肪酸（链长短不一）与丙三醇形成的甘油酯，通常称为混合甘油酯。,叶绿素,及,胡萝卜素,5,2.,水溶性,多糖类,淀粉、纤维素、树胶、果,胶、粘液质,多元酚类化合物,鞣质,6,中草药有效成分的提取,一、溶剂提取法,二、水蒸汽蒸馏法,三、升华法,7,一、溶剂提取法,是根据天然药物中各种成分在溶剂中的溶解性质，选用对有效成分溶解度大，而对不需要溶出成分溶解度小的溶剂，将有效成分从药材组织中溶解出来的办法。,8,溶剂可分为：,水,、,亲水性,和,亲脂性,有机溶剂,常用溶剂：极性由弱到强依次排序为,石油醚四氯化碳苯二氯甲烷,氯仿乙醚乙酸乙酯正丁醇丙,酮乙醇甲醇水,9,被溶解物质也有亲水性及亲脂性之分。溶质在溶剂当中的溶解遵循,相似相溶,的原理，亲水性的化学成分易溶于水或亲水性的有机溶剂中，亲脂性的成分易溶于亲脂性的有机溶剂中。,10,石油醚,油脂、蜡、叶绿素、挥发油、游离甾体及三萜类化合物,氯仿或醋酸乙酯,游离生物碱、有机酸及黄酮、香豆素的苷元,丙酮或乙醇、甲醇,苷类、生物碱盐、鞣质等,水,氨基酸、糖类、无机盐等,11,常用的溶剂提取法,（一）冷提法,1.浸渍法,2.渗漉法,（二）热提法,1.煎煮法,2.回流提取法,3.连续回流提取法,12,冷提法,1.,浸渍法,：是用水或醇浸渍药材一定时间，然后合并提取液，并将其减压浓缩的方法。该法因为一般都是在低温下进行的，不用加热，所以适合于挥发性成分及受热易分解成分的提取。但提取的时间较长，效率低。用水浸提时还要注意提取液的防腐问题。,13,2.,渗漉法：,是将药材装入渗漉筒中，先用水或醇浸渍数小时，然后从渗漉筒的下口使提取液流出，上口不断地加入新的溶剂，此方法因为药材与溶剂之间能够始终保持较大的浓度差，因此提取效率较高。该法同样适用于挥发性及受热易破坏分解的成分的提取。但是有溶剂耗费量较大的缺点。,14,热提法,1.煎煮法：,该方法是我国中医中药最早使用的传统的提取方法。是将药材用水加热煮沸提取，在提取过程当中大部分成分可被不同程度的提取出来，但是对于挥发性成分及加热易被破坏的成分不宜使用。,15,2.,回流提取法：,是用有机溶剂作为提取溶剂，在回流装置中对药材进行加热回流提取，该方法提取效率较高，但因为长时间加热，所以不适合受热易破坏分解的成分。,3.,连续回流提取法：,是回流提取法的发展，具有消耗溶剂量更小，提取效率更高的优点。常用索氏提取器或连续回流装置。,16,水是一种强极性溶剂。无机盐、糖类、分子不太大的多糖、鞣质、氨基酸、蛋白质、有机酸盐、生物碱盐和极性苷类等都能被水溶出。以水作为提取溶剂的缺点是：提出的杂质多。,冷提法提出的杂质少且对热不稳定的成分较适宜，提取效率低；而热提法的效率高，但对热不稳定的成分不适宜，特别不适于挥发性成分和淀粉、粘液质多的药材的提取,。,17,亲水性有机溶剂也就是一般所说的与水能混溶的有机溶剂，如乙醇、甲醇、丙酮等，其中以乙醇最为常用。具有经济、安全、无毒；对细胞的穿透能力强；大多数天然成分都可溶解等优点，常称为万能溶剂。,18,二、水蒸汽蒸馏法,适用于具有挥发性、能随水蒸汽蒸 馏而不被破坏、难溶或不溶于水的成分的提取，如挥发油、小分子的香豆素类、小分子的醌类成分。,19,三、升华法,固体物质受热不经过熔融，直接汽化，遇冷后又凝固为固体化合物，称为,升华,。中草药中有一些成分具有升华的性质，可以利用升华法直接自中草药中提取出来。如樟脑、咖啡因。,20,中草药有效成分的分离与精制,根据物质的溶解度差别进行分离,根据物质在两相溶剂中的配比不同进行分离,根据物质的吸附性能差别进行分离,根据物质分子大小差别进行分离,根据物质离解程度不同进行分离,21,一、根据物质的溶解度差别进行分离,1.结晶及重结晶法：,利用温度变化引起溶解度的改变使物质得以分离。,2.溶剂分离法：,a.,通过加入另一种溶剂以改变溶剂的极性，使一部分物质沉淀析出，从而实现分离。如：水提醇沉法,22,b.,酸性、碱性或两性化合物，通过加入酸或碱来调节溶剂的,PH,值，改变分子的存在状态（游离型或离解型），从而改变溶解度而实现分离。,23,3.,沉淀法：,酸性或碱性化合物通过加入某种沉淀试剂使之生成水不溶性的盐类等沉淀析出而实现分离,。,如生物碱加入有机酸可生成不溶于水的有机酸盐沉淀，酸性化合物可加入钙盐、铅盐、钡盐等生成不溶性的沉淀。,24,二、根据物质在两相溶剂中的分配比不同进行分离,液-液分配的基本原理,1.分配系数,K,值:,一种溶质在两相溶剂中的分配比。,K,值在一定的温度和压力下为一常数。,K=C,U,/C,L,25,2.分离因子,：,两种溶质在同一溶剂系统中分配系数的比值。,=K,A,/K,B,(K,A,K,B,),100，,一次萃取就可实现基本分离,100 10，,需萃取1012次,2，,需萃取100次以上,1,，无法实现分离,26,3.分配比与,PH：,溶剂系统,PH,的变化影响酸性、碱性、及两性有机化合物的存在状态（游离型或离解型），从而影响在溶剂系统中的分配比。,游离型极性小的溶剂,离解型极性大的溶剂,27,一般,PH12，,则酸性物质呈离解状态（,A,）、,碱性物质以非离解状态（,B）,存在。,28,4.液-液萃取与纸色谱,纸色谱与液-液萃取的分离原理都是,分配,。,Rf,值与,K,值之间有下列关系,K,or,/,w,=1/r(Rf/1-Rf),29,当层析滤纸湿重（,W,湿,）为干重（,W,干,）的1.5倍时，,r=2,设,A、B,两种（或两组）物质的,Rf,值分别为,Rfa,及,Rfb 。,=Rfa(1-Rfb/1-Rfa) （ Rfa ,Rfb）,当,50,时，简单萃取即可，,50,时，则需采用逆流分溶法。,30,主要分离方法,1.简单的液-液萃取法,2.逆流分溶法（,CCD）,3.液滴逆流色谱法（,DCCC）,4.,高速逆流色谱法（,HSCCC）,5.,纸色谱法（,PC）,6.,气-液分配柱色谱法（,GLC）,7.,液-液分配柱色谱法（,LLC）,31,纸色谱法,支持剂：纤维素,固定相：纤维素上吸附的水,展开剂：与水不相混溶的有机溶剂或水饱,和的有机溶剂,Rf,值：极性大，,Rf,值小；极性小，,Rf,值大。,应用：适合于亲水性较强的物质。,32,液-液分配柱色谱法,柱色谱：,在色谱管中完成的化合物之,间的分离过程称为柱色谱。,柱色谱分：,常压柱色谱、加压柱色谱,载体（支持剂）：,硅胶、硅藻土及纤,维素等,按洗脱顺序分：,正相色谱、反相色谱,33,正相色谱：,固定相：水、缓冲溶液,流动相：氯仿、乙酸乙酯、丁醇等弱极性有机溶剂,洗脱顺序：极性小的化合物先出柱，极 性大的后出柱。,应用：适用于水溶性或极性较大的化合 物，如生物碱、苷、糖类、有机酸等。,34,反相色谱：,固定相：石蜡油，化学键合相（如十八烷基硅胶键合相）,流动相：水、甲醇、乙腈等强极性有机溶剂,洗脱顺序：极性大，先出柱；极性小，后出柱。,应用：适合于脂溶性成分，如高级脂肪酸、油脂、游离甾体等,35,目前液-液分配柱色谱中的固定相主要为化学键合相。,反相液-液分配柱色谱法是当前应用最为广泛的一种柱色谱分离、分析方法。,36,三、根据物质的吸附性差别进行分离,固-液吸附应用的最多,吸附类型：,1.,物理吸附,（溶液分子与吸附剂表面分子的分子间作用力）：硅胶、氧化铝及活性炭为吸附剂的吸附色谱。,2.,化学吸附,：如黄酮等酚酸性物质被碱性氧化铝吸附，生物碱被酸性硅胶吸附等。,37,3.,半化学吸附,：如聚酰胺与黄酮类、蒽醌类等化合物之间的氢键吸附。介于物理吸附与化学吸附之间。,38,物理吸附基本规律,相似者易吸附,固液吸附三要素：,吸附剂、溶质、溶剂,1.极性吸附剂,（氧化铝、硅胶）特点：,a.,对极性强的物质吸附能力强,b.,溶剂极性减弱，则吸附剂对溶质的吸附能力增强；反之，则减弱。,39,c.,溶质即使被硅胶、氧化铝吸附，一旦加入极性较强的溶剂时，又可被置换洗脱下来。,40,A,B,CHCl,3,：MeOH(7:3),CHCl,3,：MeOH(3:7),41,2.非极性吸附剂,（活性炭）：,对非极性物质亲和能力强，溶剂极性降低，则活性炭对溶质的吸附能力也随之降低；反之，则提高。,42,极性及其强弱判断：,极性强弱是支配物理吸附过程的主要因素,极性,就是指分子中电荷的不对称程度，并大体上和分子的偶极距、极化度及介电常数等概念相对应。,43,1.主要官能团的极性由弱到强排序为：,CH,2,CH,2,CH,2,=CH,2,OCH,3,COOR,C=O（CHO）,NH,2,OH,COOH,2.化合物的极性则由分子中所含官能团的种类、数目及排列方式等综合因素所决定。,44,3.溶剂极性大小则大体上由介电常数决定，常用溶剂介电常数及其极性由弱到强排序为：,环己烷（1.88），苯（2.29），无水乙醚（4.47），氯仿（5.20），乙酸乙酯（6.11），乙醇（26.0），甲醇（31.2），水（81.0）,45,极性不完全等同于亲水性,亲水性强，则极性强；极性强，则亲水性并不一定强。,A,B,亲水性,AB,极性,BA,46,吸附柱色谱用于物质的分离：,1.,选用极性小的溶剂装柱和溶解样品或用极性稍大的溶剂溶解样品后，以少量吸附剂拌匀挥干，上柱。,2.,溶剂系统可用,TLC,进行筛选。,以,TLC,展开时使组分,Rf,值达到,0.20.3,的溶剂系统作为最佳溶剂系统进行洗脱。,47,3.,为避免化学吸附，酸性物质宜用硅胶、碱性物质宜用氧化铝作为吸附剂进行分离。通常在分离酸性（或碱性）物质时，洗脱溶剂中常加入适量的醋酸（或氨、吡啶、二乙胺），以防止拖尾，改善分离效果。,48,聚酰胺吸附色谱法：,属于氢键吸附（半化学吸附）特别适合分离酚类、醌类、黄酮类化合物。,1.聚酰胺的吸附原理：,通过分子中的酰胺羰基与酚类、黄酮类化合物的酚羟基，或酰胺键上的游离胺基与醌类、脂肪酸上的羰基形成氢键缔合而产生吸附。,49,固定相,移动相,50,2.吸附强弱规律（含水溶剂中）,a.,形成氢键的基团数目越多，则吸附能力越强。,51,b.,成键位置对吸附也有影响。易形成分子内氢键的化合物，其吸附性能减弱。,52,c.,分子中芳香化程度越高，则吸附性能越强。,53,3.各种溶剂在聚酰胺柱上的洗脱能力由弱至强排序为：,水甲醇丙酮氢氧化钠水溶液,甲酰胺二甲基甲酰胺尿素水溶液,54,4.应用：,a.,特别适合于酚类、黄酮类化合物的制备和分离,b.,对生物碱、萜类、甾体、糖类、氨基酸等其它极性与非极性化合物的分离也有着广泛应用。,c.,用于提取物的脱鞣质处理。,55,大孔吸附树脂法,分为极性和非极性,1.原理：吸附和分子筛,以苯乙烯为母体，二乙烯苯为交联剂（非极性）,56,2.影响因素：,a.,一般非极性化合物在水中易被非极性树脂吸附，极性化合物在水中易被极性树脂吸附。,b.,物质在溶剂中的溶解度大，树脂对此物质的吸附力就小，反之就大。,57,c.,分子量小、极性小的化合物与非极性大孔吸附树脂吸附作用强；反之，与极性大孔吸附作用强。能与大孔吸附树脂形成氢键的化合物易吸附。,58,3.应用：,广泛应用于天然化合物如苷、糖类、,生物碱、多糖、黄酮、三萜类化合物,的分离和富集工作。,4.洗脱液的选择：最常用的水、乙醇，,此外甲醇、丙酮、乙酸乙酯也被应用。,59,四、根据物质分子大小差别进行分离,常用方法：,超滤法,、,超速离心法,、,透析法,、,凝胶滤过法,等。主要用于水溶性大分子化合物的分离和精制，而凝胶滤过法还可用于分离分子量1000以下的化合物。,60,1.凝胶滤过法分离原理：,反分子筛 凝胶为在水中可膨胀的球形颗粒， 具有三维空间的网状结构。大分子在颗粒间隙移动，较早流出；小分子则自由渗入并扩散到凝胶颗粒内部，通过色谱柱时阻力增大，较晚流出。因而，化合物按分子量由大到小顺序得到分离。,61,2.,凝胶种类：,常用凝胶主要有两种,a.,葡聚糖凝胶（,sephadex G）：,只适用于水中应用，不同规格分离不同分子量范围的化合物。,b.,羟丙基葡聚糖凝胶（,sephadex LH-20）,该类凝胶,不但可在水中用，也可在有机溶剂中或在水与有机溶剂的混合溶剂中使用，,在由极性和非极性溶剂组成的混合溶剂中常起到反相分配色谱的作用。应用范围更广泛。,62,网孔的大小与交联度有关,交联度高，孔隙小，吸水时膨胀就小；反之，交联度小，膨胀的幅度大，孔隙大。,63,3.常用溶剂：,a.,碱性水溶液（,0.1,mol/L NH,4,OH,）,含盐水溶液（,0.5,mol/L NaCl,）等。,b.,醇及含水醇，如甲醇、甲醇水,c.,其他溶剂：如含水丙酮，甲醇-氯仿,64,五、根据物质离解程度不同进行分离,主要包括：离子交换和电泳,离子交换树脂法：,1.原理：可交换离子与树脂上的交换基团进行离子交换，并被吸附，用适当的溶剂从柱上洗脱下来，实现物质的分离。,2.固定相：离子交换树脂,3.洗脱液：稀酸或稀碱溶液,65,4.分类：,a.,阳离子交换树脂,强酸性,（,SO,3,-,H,+,）,弱酸性,（,COO,-,H,+,）,b.,阴离子交换树脂,强碱性,N,+,（CH,3,）,3,Cl,-,弱碱性（,NH,2,、,NH,、 ,N,）,66,吸附规律,阳离子交换树脂分离碱性成分,阴离子交换树脂分离酸性成分,67,5.应用：,a.,用于不同电荷离子的分离：分离酸性、碱性及两性化合物。,b.,用于相同电荷离子的分离：如同为生物碱，但碱性强弱不同，也可应用离子交换树脂实现分离。,68,离子交换法分离示意图,中药煎剂,强酸型(磺酸型),稀,NH,4,OH,洗脱,通过液,酸性、中性化合物 碱性、两性化合物,稀,NaOH,洗脱,强碱型(季铵型) 强碱型,稀,HCl,洗脱,通过液,通过液,酸性化合物 中性化合物 碱性化合物 两性化合物,69,