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,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,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（4080）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23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。,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,64,16,16,16,16,8,16,8,8,16,8,4,12,12,4,4,12,12,4,2,8,12,8,2,2,8,12,8,2,A组分的洗脱情况,B组分的洗脱情况,经过5个理论塔板以后的情况,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,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,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,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,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,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,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