第一章 总论-提取分离方法.

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1 第一章 总论-提取分离方法

2 1、提取、分离概念 2、提取三种方法 3、聚酰胺、硅胶柱层析分离的原理及应用
掌 握 1、提取、分离概念 2、提取三种方法 3、聚酰胺、硅胶柱层析分离的原理及应用

3 一、中草药有效成分的提取 1、提取的概念：提取是指将有效成分或活性成分从原药 （Extract) 材中提出的过程。 2、提取的方法：(1)溶剂提取法 (2)水蒸气蒸馏法 　　　　　　 　(3)升华法 二、中草药有效成分的分离与精制 1、分离的概念：分离是指将提取物中的多种成分一一分 (Isolate) 开的过程。 2、精制的概念：指将提取物中与有效成分或活性成分 混杂在一起的其他成分除去的过程。

4 一、中草药有效成分的提取 原理：相似者相溶 溶剂法 范围：所有化学成分 原理：与水蒸气产生共沸点 蒸馏法 范围：挥发油
原理：遇热挥发，遇冷凝固 范围：游离蒽醌 升华法 原理：机械挤压 范围：新鲜药材、种籽植物油 压榨法

5 1）溶剂提取法——注意点 溶剂的种类：水 (包括酸水、碱水) a. 常用溶剂 亲水性有机溶剂-指极性较大，能与水混溶的有
机溶剂。如甲醇、乙醇、丙酮 等。 亲脂性有机溶剂-指极性较小，与水不相混溶的 有机溶剂，如氯仿、苯、石油 醚。 溶剂的极性顺序：水>甲醇>乙醇>丙酮 >正丁醇 >乙酸乙酯> 氯仿>石油醚 EtOH, MeOH, Me2O, BuOH, EtOAc CHCl3, Et2O 乙醇，甲醇， 丙酮， 正丁醇，乙酸乙酯，氯仿，乙醚

6 b. 天然药物各类成分的极性与提取溶剂的关系
植物成分极性强弱 植物成分结构类型 适于提取溶剂 亲脂性强 叶绿素、脂肪油、挥发油 石油醚 亲脂性较强 游离生物碱、苷元、甾类、萜类、某些有机酸 乙醚、氯仿 中等 极性 中偏小 某些苷类 (如强心苷等) 氯仿-乙醚 (2:1) 中 等 某些苷类 (如黄酮苷类) 乙酸乙酯 中偏大 某些苷类 (如蒽醌苷、皂苷等) 正丁醇 亲水性较强 极性大的苷、糖类、氨基酸等 丙酮、乙醇、甲醇 亲水性强 蛋白质、粘液汁、糖类、氨基酸、无机盐、苷类 水

7 C、选择溶剂 1) 对有效成分溶解度大,对杂质溶解度小 2) 不与化学成分起化学变化 3) 经济、易得、使用安全
1）溶剂提取法——注意点 C、选择溶剂 1) 对有效成分溶解度大,对杂质溶解度小 2) 不与化学成分起化学变化 3) 经济、易得、使用安全 c. 常见溶剂提取工艺 1) 浸渍法 2) 渗滤法 3) 煎煮法 4) 回流提取法（+索氏抽提） 5）超声波提取技术 6）微波技术 7）超临界萃取技术 1) 原料粉碎度 2) 提取时间 3) 提取温度 4) 设备条件 影响提取效率 的 因 素

8 超临界流体萃取技术（SFE P22） 超临界流体：物质处于临界温度和临界压力以上状态时的单一相态。如CO2, N2O,乙烷等。
过程：超临界流体与待分离物接触，通过控制不同温度、压力、不同种类/含量的夹带剂，使超临界流体选择性地把极性大小、沸点高低、分子量大小不同的成分依次萃取出来。 特点： 不残留有机溶剂、速度快、收率高、操作方便 无公害，产品纯天然 萃取温度低，适于热不稳定物质 可加入夹带剂而改变极性 萃取介质可循环利用

9 超临界流体萃取技术（SFE）） 局限性：对水溶性成分溶解能力弱 设备造价高 更换产品时清洗设备较困难
夹带剂：亚临界组分，挥发度介于超临界流体和被萃取溶质之间。如甲醇、乙醇、乙腈、丙酮。

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11 二、中草药有效成分的分离与精制 (一) 根据物质溶解度差别进行分离 √ (二) 根据物质分配比差异进行分离 √
(一) 根据物质溶解度差别进行分离 √ (二) 根据物质分配比差异进行分离 √ (三) 根据物质吸附能力差异进行分离 √ (四) 根据物质分子大小差异进行分离 (五) 根据物质解离程度差异进行分离

12 二、中草药有效成分的分离与精制 (一) 根据物质溶解度差别进行分离 样品 样品溶液 结晶 粗组份 1. 原理: 相似者相溶 2. 方法:
(一) 根据物质溶解度差别进行分离 1. 原理: 相似者相溶 2. 方法: 1) 重结晶法 利用温度差异对样品溶解度的不同达到分离 2) 混合溶剂法 H2O - EtOH 、EtOH –H2O 、EtOH - Et2O 少量易溶样品溶剂 滴加难溶样品溶剂 放置 样品 样品溶液 结晶 3) pH调整法 重金属硫化物 4) 沉淀法 醋酸铅 H2O 有机溶剂萃取 有机酸 粗组份 酸水液 无机酸盐 H2S 生物碱 有机溶剂萃取

13 举例：芸香苷的精制 ——温度 粗芸香苷2g，加蒸馏水400ml,煮沸至芸香苷完全溶解，趁热抽滤，冷却后即可析出结晶。 举例：板蓝根的水煎煮液浓缩后，加入2倍量90%乙醇，使糖、蛋白质等杂质沉淀析出——混合溶剂法 举例：蒽醌类化合物的提取液中加入饱合醋酸铅溶液，蒽醌苷可与醋酸铅生成沉淀，将沉淀物悬浮于水中，通硫化氢进行脱铅，过滤后蒸干可得蒽醌苷。——沉淀法

14 (二) 根据物质分配系数的不同进行分离 1. 原理: 利用物质在两种互不相溶的溶剂中的分配系数的不同达到分离

15 固定相：将其中一相涂覆在载体上 流动相：与固定相不溶
(二) 根据物质分配系数的不同进行分离 2. 方法: 常用 1) 液—液萃取 2) 液—液分配色谱 （ PC、HPLC） 固定相：将其中一相涂覆在载体上 流动相：与固定相不溶 化合物 固定相 流动相 极性较大 强极性溶剂（水，缓冲液） 弱极性有机溶剂 脂溶性 弱极性溶剂（液体石蜡） 强极性（水，甲醇，乙腈） 正相 反相

16 类型 ——RP-2 RP-8 RP-18（ODS—最常用） (二) 根据物质分配系数的不同进行分离 载体： 硅胶、硅藻土、纤维素
(二) 根据物质分配系数的不同进行分离 载体： 硅胶、硅藻土、纤维素 固定相：强亲脂性物质(石蜡油等) 流动相：强极性溶剂(水、甲醇等) 类型 ——RP-2 RP-8 RP-18（ODS—最常用） Ultra Performance Liquid Chromatography，UPLC High Performance Liquid Chromatography，HPLC Medium Pressure Liquid Chromatography，MPLC Low Pressure Liquid Chromatography，LPLC

17 反相色谱 分析 制备 (二) 根据物质分配系数的不同进行分离 其它品牌： Varian(瓦里安/美） Shimadzu（岛津/日本）
(二) 根据物质分配系数的不同进行分离 反相色谱 其它品牌： Varian(瓦里安/美） Shimadzu（岛津/日本） Agilent (安捷伦/美) HITACHI（日立/日本） Waters -UPLC Dinox (戴安/美） 分析 制备

18 流程及主要部件 process and main assembly of HPLC
1.流程

19 3）气-液色谱 GC 固定相：聚硅氧烷和聚乙二醇 流动相：气体（N2，He） 适用性：脂溶性，易气化，低沸点
(二) 根据物质分配系数的不同进行分离 3）气-液色谱 GC 固定相：聚硅氧烷和聚乙二醇 流动相：气体（N2，He） 适用性：脂溶性，易气化，低沸点

20 薄层色谱-TLC, thin layer chromatography
（三）根据物质吸附能力差异进行分离　 硅胶、氧化铝、活性炭 聚酰胺、大孔吸附树脂 吸附剂的种类 方法： 薄层色谱-TLC, thin layer chromatography 柱色谱-Column chromatography

21 物理吸附(Physical adsorption) 化学吸附(Chemical adsorption)
吸附的种类 物理吸附(Physical adsorption) 化学吸附(Chemical adsorption) 半化学吸附(Semi-chemical adsorption) 固－液 吸附

22 (三) 根据物质吸附能力差异进行分离 1. 物理吸附 吸附剂如：硅胶 化合物极性大则Rf小 化合物极性小则Rf大
(三) 根据物质吸附能力差异进行分离 吸附 再吸附 解吸 再解吸 直至分离 1. 物理吸附 1）基本规律：“相似者易于吸附” 2）基本特点：无选择性、可逆吸附、快速 3）三要素— 吸附剂 、溶质(被分离物)、溶剂 4）基本原理：吸附与解吸附的往复循环 吸附剂 溶 质 溶 剂 强 弱 中 吸附剂如：硅胶 化合物极性大则Rf小 化合物极性小则Rf大

23 (三) 根据物质吸附能力差异进行分离 1. 物理吸附 5）柱色谱操作 装柱 上样 洗脱 接收 浓缩 检测 拌样

24 5）柱色谱注意事项 ＜氯仿-甲醇＜丙酮-水＜甲醇-水， 吸附剂用量：30-60倍于试样（100~200~300目）
色谱柱规格：h/d 15：1 ~ 20：1 (P36) 拌样：极性小溶剂——利于吸附 不溶者，可加稍大极性溶剂 洗脱剂：梯度逐渐↑，跳跃不能大 石油醚-乙醚＜石油醚-乙酸乙酯＜石油醚-丙酮 ＜氯仿-甲醇＜丙酮-水＜甲醇-水， 100:1, 50:1, 30:1, 20:1, 10:1, 6:1, 3:1, 2:1, 1:1

25 极性大小 举例P35 洗脱顺序 举例P35

26 (三) 根据物质吸附能力差异进行分离 2. 化学吸附（较少用） 1）基本特点：有选择性、不可逆吸附 2）基本原理：产生化学反应 (1) 酸性物质与Al2O3发生化学反应 (2) 碱性物质与硅胶发生化学反应 (3) Al2O3容易发生结构的异构化 3）应尽量避免 3. 半化学吸附 √ 1）基本特点：介于物理吸附和化学吸附之间 2）基本原理：以氢键的形式产生吸附 聚酰胺，大孔吸附树脂

27 (三) 根据物质吸附能力差异进行分离 聚酰胺吸附层析原理 聚酰胺吸附层析原理

28 洗脱：溶剂分子与聚酰胺形成新的氢键，以替代原来化合物与聚酰胺的氢键
溶剂：水中递增醇 小极性（氯-甲）

29 (三) 根据物质吸附能力差异进行分离 成氢键基团数目多，吸附力强 易成分子内氢键者，吸附力弱 芳香化程度高，吸附力强 聚酰胺吸附层析
(三) 根据物质吸附能力差异进行分离 聚酰胺吸附层析 ————氢键与吸附力关系 成氢键基团数目多，吸附力强 易成分子内氢键者，吸附力弱 芳香化程度高，吸附力强

30 吸附能力：（在水溶液中） （1）形成氢键的基团数目越多，则吸附能力越强。
（2）成键位置对吸附力也有影响。易形成分子内氢键者，其在聚酰胺上的吸附即相应减弱。

31 （3）分子中芳香化程度高者，则吸附性增强；反之，则减弱。
吸附环境：水或低浓度醇中。 洗脱能力由弱至强： 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 应用：酚酸性、黄酮类成分分离 植物粗提物的脱鞣处理

32 练习 用聚酰胺柱层析： 在水中的吸附能力强弱：A＞B＞C 以不同浓度的乙醇-水进行梯度洗脱，流出柱外的顺序是 ： C ＞B＞ A
——主要与羟基数目有关

33 大孔吸附树脂 吸附原理：范德华引力及Ｈ键吸附，兼有分子筛原理
常用吸附剂：Amberlite、Diaion、GDX系列(有极性、中极性和非极性之分)，国产的常用D101 ， AB-8等 性质：理化性质稳定，不溶于酸、碱及有机溶剂。 流动相：水或低浓度醇中

34 大孔吸附树脂的优点： 选择性好 吸附容量大，不受无机盐类及强离子、低分子化合物的干扰 解吸容易 机械强度高、耐污染、流体阻力小 反复多次使用，再生容易

35 大孔吸附树脂吸附环境： 影响吸附与分离因素： 大孔吸附树脂：比表面积、表面电性、形成H键与 否。 化合物性质：分子极性、分子大小、能否形成氢键 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。

36 上样溶剂性质：溶剂对样品成分的溶解性，溶剂PH值
上样溶液浓度：吸附量与上样浓度成反比 吸附流速：流速过大，吸附量下降；流速过小，吸附时间增加 洗脱剂的性质：洗脱剂的种类，丙酮＞无水醇＞含水醇＞H2O；洗脱剂的pH值 洗脱流速：一般0.5～5ml/min

37 应用：苷与糖的分离，苷类、生物碱的富集，黄酮类、三萜类化合物的分离等。
例：田叶菊苷的提取分离 甜叶菊干叶 提取液 清液 热水提取三次 醇沉 D101树脂床 碱液洗 水洗 95%乙醇洗脱 洗脱液 脱色处理 甜叶菊苷结晶

38 (三) 根据物质分子大小差异进行分离 1. 基本原理 利用分子筛的原理分离物质
(三) 根据物质分子大小差异进行分离 1. 基本原理 利用分子筛的原理分离物质 分子筛层析 (molecular sieve filtration chromatography) 排阻层析 (exclusion chromatography) 凝胶过滤层析 (gel filtration chromatography) 2. 三要素 载体 (葡聚糖凝胶)、溶质(被分离物)、洗脱剂 3. 分离物质范围—— 糖苷类成分

39 凝胶柱色谱 ——分子筛效应 Sephadex G-25：只在水中进行 Sephadex LH-20：水 / 水+有机溶剂 吸水量

40 (三) 根据物质解离程度差异进行分离 1. 基本原理 2. 三要素 3. 分离物质范围
(三) 根据物质解离程度差异进行分离 1. 基本原理 利用酸、碱化合物在解离状态时与阴、阳离子树脂产生离子交换的原理达到分离的方法。 2. 三要素 固定相 (离子交换树脂)、溶质(被分离物)、洗脱剂 3. 分离物质范围 酸、碱类化合物

41 分离层析小结 分配层析 吸附层析 排阻层析 离子交换层析 原 理 分配系数差异 极性差异 分子大小差异 解离度差异 要 素 溶解度 极性
原 理 分配系数差异 极性差异 分子大小差异 解离度差异 要 素 溶 质 溶解度 极性 分子量 酸碱性 溶 剂 固定相/流动相 (互不相溶的液体; 恒定不变) 依溶质和吸附剂极性而变; 可变,由小到大 恒定 (洗脱剂) 恒定 (氨基酸pH可变) (流动/交换) 载 体 √ 吸附剂 √ (活性) *化学吸附 固定相 √ (阴、阳树脂) 相关因素 K值、b因子pH值 极性（活性） 氢键（聚酰胺） 交联度 （分子大小） （交换当量） 应 用 CC、TLC、 PC、HPLC CC、TLC HPLC CC

42 作业 1.生物合成途径主要有哪些类型，各自合成基本单元及化合物类型是什么？ 2.名词解释并写出英文术语：天然药物化学、有效部位、二次代谢产物 3.将下列有机溶剂按亲水性强弱顺序排列并写出相应的溶剂简写： 乙醇、环己烷、正丁醇、丙酮、氯仿、乙醚、乙酸乙酯 4. 溶剂提取法选择溶剂的依据是什么?水、乙醇、苯各属于什么溶剂，优缺点是什么? 5.请从数据库下载有关大孔吸附树脂分离天然产物的文献1篇，仔细阅读并总结归纳其流程及注意事项。

43 谢 谢 ！