生物碱的提取与分离.ppt

第五节 生物碱的提取与分离,提取 药材 总生物碱 分离 生物碱 单体,一、提 取,总生物碱,同一植物中往往共含有几个甚至几十个化学结构相类似的生物碱。 这些生物碱在植物体内大多数与有机酸或无机酸结合成盐而存在。 只有弱碱呈游离状态。 还有一些是与糖结合成苷而存在。 同一植物体内各种形式生物碱的总称叫作“总生物碱”,水蒸气蒸馏法：适用于液体生物碱及小分子生物碱（麻黄碱）这些具有挥发性的生物碱的提取。 升华法：具有升华性质的生物碱如咖啡因等。,提取方法,溶剂提取法：最常见的方法，适用于多数生物碱的提取（提取效率与前处理、溶剂种类、用量、原料粉碎度、操作温度、搅拌有关）,溶剂提取法,方式：溶剂提取法分为浸渍法、渗漉法、煎煮法、回流提取法和连续回流提取法。其中连续回流提取法可以反复利用溶剂，提取较完全，效率高。 溶媒选择：生物碱在溶剂中的溶解符合“相似相溶”的规律，生物碱的溶解度与分子中极性基团的数目与溶剂种类有密切关系；生物碱可与酸成盐而溶于酸水中，随后加碱至碱性又可成为游离态。,生物碱+酸成盐的公式与表达,（或共轭酸）,游离碱：B或ALK,BH+ + OH- B + H2O 游离生物碱（B）易接受酸中的质子变成生物碱盐（BH+）；但是当生物碱盐（BH+）遇到碱性比生物碱更强的碱时，则生物碱相对而言具有酸性，则供出质子，重新变回游离碱（B）,游离碱和盐之间的转化,生物碱盐,游离碱,1、酸水提取法 2、醇提法 3、亲脂性有机溶剂提取法 4、对于水溶性生物碱的提取方法,1、酸水提取法,具有碱性的生物碱在植物体内多以盐的形式而存在，可直接以水作为提取溶剂，而弱碱性生物碱则以不稳定的盐或游离碱的形式存在，为使其在水中溶解，故采用酸水为提取溶剂，使游离碱与酸成盐而被提取。 常用的酸有0.5%1%的盐酸、硫酸、醋酸或酒石酸。 采用渗漉或浸渍的方法提取，而不用煎煮法 但水提法易染菌，此外含果胶、黏液质类成分的水提物难以过滤；并且所得溶液体积较大，浓缩困难，故需配合离子交换树脂法或有机溶剂萃取法进行处理。,所得酸水液可用以下方法处理,离子交换树脂提取法 有机溶剂萃取法 沉淀法,离子交换树脂提取法,离子交换树脂是通过静电引力和范德华力而对吸附质产生作用。在生物碱的纯化中使用的是阳离子交换树脂，生物碱盐的阳离子交换到树脂上从而与非碱性的化合物分离 将酸水提取液通过强酸型阳离子交换树脂，使生物碱盐阳离子交换在树脂上而与其它杂质分离。然后用氨液碱化树脂，使生物碱从树脂上游离出，然后用有机溶剂洗脱或提取出游离生物碱,有机溶剂萃取法,对于酸水提取液，用碱液（氨水、石灰水石灰乳）将其碱化，使其中的生物碱盐转变为游离生物碱，再用有机溶剂（如正丁醇、乙醚、氯仿等）把游离的生物碱萃取出来,有机溶剂萃取法,常用的碱有氨水、石灰乳,沉淀法,针对极性小的游离碱的分离，又可称为酸溶碱沉法，利用游离生物碱难溶于水的性质使其在水中产生沉淀进行提取，可与水溶性生物碱及水溶性杂质分开。,2、醇提法,游离生物碱及其盐一般都能溶于甲醇或乙醇 ,因此用它们作为生物碱的提取溶剂,应用较为普遍，甲醇的沸点比乙醇更低，但甲醇对视神经的毒性很大，所以除了实验室有时用甲醇为生物碱提取溶剂外，一般用乙醇为溶剂。 醇提法对根及根茎类药材的提取适用，含淀粉较多的块根类药材水煎时易使淀粉糊化，影响成分浸出，故选醇提法为宜。但乙醇的防火等级高，一般采用稀乙醇（60%-70%）或酸性乙醇为提取溶剂。 醇提法的提取液中除含有生物碱及其盐外，还含有大量的其它脂溶性杂质，还有一些水溶性杂质，需进一步处理。,醇提法具体步骤,用乙（甲）醇提取（渗漉、浸渍、加热回流等），减压回收溶剂，得总生物碱 总生物碱用酸水溶解，滤除不溶于水的亲脂性杂质 将酸水液碱化，用氯仿等有机溶剂萃取得较纯的总生物碱,3、亲脂性有机溶剂提取法,大多数游离生物碱都是脂溶性的，因此可采用亲脂性有机溶剂（弱极性） ，如氯仿、二氯甲烷、苯等提取 由于生物碱一般以盐的形式存在于植物细胞中，故采用亲脂性有机溶剂提取时，必须先使生物碱盐转变为游离碱，即先将药材粉末用石灰乳、碳酸钠溶液或稀氨水等碱水湿润后再用溶剂提取 亲脂性有机溶剂提取法提出的总生物碱一般只含有亲脂性生物碱，不含水溶性生物碱，这种方法得到的生物碱杂质较少，易于进一步纯化，但溶剂渗入能力较弱，需反复提取 若为了只提取药材中的弱碱性生物碱，可采用水或有机酸代替碱水润湿药材，再用有机溶剂提取，可使大部分碱性较强的生物碱不被提取。,4、对于水溶性生物碱的提取方法 沉淀法：将生物碱的沉淀试剂如硅钨酸、苦味酸和雷氏铵盐等加入到含有水溶性生物碱的溶液中，使生物碱沉淀完全，滤出沉淀后再以合适的试剂进行分解，最后分离出水溶性生物碱 与水不相混溶的极性有机溶剂：如正丁醇，异戊醇或氯仿甲醇混合液来萃取含水溶性生物碱的水溶液,季铵碱的水溶液,水溶液,沉淀(雷氏复盐),雷氏铵盐沉淀,沉 淀,滤 液,滤液 (B2SO4),硫酸钡沉淀,季铵碱的盐酸盐,加酸水调至弱酸性 加新配制的雷氏铵盐饱和水溶液,溶丙酮（乙醇）中 加Ag2SO4饱和水溶液,加入氯化钡（BaCl2）,小结,如何从中草药中提取脂溶性生物碱 如何从中草药中提取水溶性生物碱,二、分 离,1、生物碱的初步分离,生物碱因碱性不同可分为强碱性的季铵碱（水溶性生物碱）、中强碱（叔胺碱）、弱碱 它们的游离碱极性不同，水溶性游离碱（强碱性）极性大，带特殊官能团（酚羟基）的游离碱可溶于碱水（氢氧化钠溶液） 弱碱性游离碱极性较小,文献报道某植物药含有季铵碱、叔胺碱、酚性叔胺碱及脂溶性杂质、水溶性杂质，试设计提取分离流程 季铵碱：水溶性生物碱，强碱性 叔胺碱：中强碱性 酚性生物碱：含酚羟基的生物碱 脂溶性杂质：弱碱,问题解析：,总碱类别分离流程,请将A、D、F填入上图的适当位置。,2、利用碱性差异进行分离,方法一：将混和生物碱溶于酸水中，依次加碱使PH由低到高（从弱碱到强碱），同时依次用氯仿等相应极性的有机溶剂进行萃取。则碱性较弱的生物碱先游离出而分离 方法二：将混合生物碱溶于氯仿等有机溶剂，用PH由高到低（从弱酸到强酸）的酸性缓冲溶液依次萃取，则依次将碱度由强到弱的生物碱萃取出，然后将各部分的酸水缓冲液碱化，转溶于有机溶剂，蒸去溶剂即获得各个碱度的生物碱。,混合总碱,酸水溶解,酸水液（盐）,PH梯度碱化萃取法,生物碱由弱到强依次被分离,CHCl3溶解,CHCl3溶液(游离),PH梯度酸水萃取法,生物碱由强到弱依次被分离,可用以下两种方式分离,3、利用溶解度不同进行分离,利用游离碱的溶解度不同进行分离（相似相溶） 利用生物碱盐的溶解度差异进行分离：生物碱可和盐酸、硫酸、苦味酸、氢碘酸等形成盐，生物碱的这些盐类在不同溶剂中溶解度不同。如金鸡纳树皮中的奎宁、奎尼丁、金鸡宁、金鸡宁丁，它们与酸生成的盐溶解度不同。硫酸奎宁、酒石酸金鸡宁丁和氢碘酸奎尼丁在水中溶解度较小，金鸡宁不溶于乙醚,流程说明：汉防己乙素的隐性酚羟基，使其极性较大，而在冷苯中的溶解度较小。,汉防己甲素 R=CH3 汉防己乙素 R=H,汉防己甲素和乙素的分离,麻黄碱和伪麻黄碱混合物,碱化甲苯提取,甲苯溶液,流经1-2%草酸溶液,草酸溶液,减压浓缩，冷置，过滤,结晶（草酸伪麻黄碱）,母液（草酸麻黄碱）,CaCl2转化,CaCl2转化,盐酸伪麻黄碱,盐酸麻黄碱,分离说明: 利用草酸伪麻黄碱的水溶度草酸麻黄碱而进行分离。,如何从洋金花中提取分离 东莨菪碱和莨菪碱？ 提取：酸水提取法离子交换法碱化亲脂性有机溶剂萃取法 分离：利用氢溴酸东莨菪碱在水中溶解度低而与莨菪碱分离,4、利用生物碱特殊功能基的性质进行分离,较为普遍的是酚性生物碱，因它能溶于氢氧化钠水溶液中而和其他非酚性生物碱分离 含羧基的生物碱则可用碳酸氢钠水溶液萃取来分离 具有内酯或内酰胺结构的生物碱则可用加碱加热开环溶于水，加酸环合析出的性质与其他生物碱分离 喜树碱的分离：此类生物碱的碱性很弱，分子中有内酯结构，当与稀氢氧化钠溶液共同加热时，内酯开环生成钠盐而溶于水中，加酸于水中则复环析出,5、利用色谱法进行分离,当上述方法不能达到完全分离目的时，往往采用色谱法进行分离 硅胶、氧化铝吸附柱色谱 硅胶分配柱色谱,硅胶、氧化铝吸附柱色谱,硅胶柱色谱分离法：是常用的柱色谱分离方法。利二氧化硅为填料，是中性无色颗粒，其性能稳定，层析适用范围广，既能用于非极性生物碱也能用于极性生物碱的分离。 硅胶对强极性的物质亲和力强，故极性强的先吸附。但加入极性更强的溶剂时，又可被后者置换（洗脱）下来,氧化铝柱色谱分离法：分离生物碱使用碱性氧化铝，一般过一次碱性氧化铝柱，除去极性较低的碳氢化合物及部分中性、酸性物质。 长春碱和长春新碱均为中极性物质，故流动相的极性不宜太高，一般用苯石油醚、苯氯仿、苯二氯甲烷、乙酸乙酯石油醚作流动相，以不同比例梯度洗脱，洗脱产物依次为长春碱、长春新碱。该法是目前大规模生产的方法。,例：分离长春碱与长春新碱,长春花全草,(干粉80目),苯渗漉液,药 渣,苯 液,酸水液,苯渗漉,6%酒石酸水溶液萃取,氨水碱化至 pH=6-7，CHCl3提取,除脂杂,性质：中等碱性、中极性,除去水溶性杂质,H2O层,CHCl3提取液,Alk硫酸盐,回收氯仿，蒸干 水溶性杂质 溶于无水乙醇 H2SO4调pH=3-4 （使成盐）,氨水碱化，CHCl3萃取,除弱碱,H2O层,CHCl3层,游离Alk,前：长春碱,后：长春新碱,回收氯仿,溶于苯-氯仿(1:2)液中 通过Al2O3吸附柱 用苯-氯仿(1:2)洗脱,色谱分离,水溶性杂质,硅胶分配柱色谱,多数生物碱可用吸附柱层析进行分离，但对结构十分相似的生物碱却不一定能得到满意的分离效果，此时可用分配柱层析。 如三尖杉中的抗癌生物碱三尖杉酯碱和高三尖杉酯碱，结构仅差一个次甲基用吸附柱层析分离效果不佳。因高三尖杉酯碱多一个次甲基，其极性较小。则用硅胶为支持剂，以氯仿为固定相，湿法装柱，用氯仿洗脱，则先洗脱出的是高三尖杉酯碱，后洗脱出的是三尖杉酯碱 高速逆流色谱法（HSCCC)：是基于液液分配机制的新型色谱分离纯化技术，其特点是不用任何固态的支持剂，故可避免固体色谱造成的固体载体对样品的不可逆吸附，分离效率较高。,1、文献报道某植物药含有季铵碱、叔胺碱、酚性叔胺碱及脂溶性杂质、水溶性杂质，试设计提取分离流程 季铵碱：水溶性生物碱，强碱性 叔胺碱：脂溶性生物碱，中强碱性 酚性生物碱：脂溶性中含酚羟基的生物碱 脂溶性杂质：脂溶性生物碱，弱碱性,问题解析：,小 结,总碱类别分离流程,2、请将A、D、F填入上图的适当位置。,3、如何利用PH梯度萃取法 分离不同碱性的生物碱？,游离总生物碱,酸水溶解,含生物碱盐的酸水液,PH梯度碱化 有机溶剂萃取法 PH由低到高 使盐逐步游离,生物碱由弱到强依次被分离,有机溶剂溶解,含游离碱的有机溶剂,PH梯度酸水萃取法PH由高到低 使游离碱逐步成盐,生物碱由强 到弱依次被分离,可用以下两种 梯度萃