中药化学 2011 第二章(一).ppt

中药化学 ChemistryofTraditionalChineseMedicine 第二节中药有效成分的提取分离方法 有效成分理化性质 提取分离技术的原理和特点 合适的提取分离方法 第二章中药化学成分的一般研究方法 提取前先鉴定药材和查阅文献 提取时将药材粉碎成粗粉 常用的提取方法有 溶剂提取法水蒸汽蒸馏法超临界流体萃取法其他方法 升华法 组织破碎法 压榨法 超声法 微波提取法等 一 中药有效成分的提取方法 第二节中药有效成分的提取分离方法 一 溶剂提取法 原理 溶剂透过药材粉末的细胞膜 溶解溶质 形成细胞内外溶质浓度差 将溶质渗出细胞膜 达到提取目的 1 溶剂的选择 按极性递增的顺序排列 1 溶剂的分类亲脂性溶剂 环己烷 石油醚 四氯化碳 苯 二氯甲烷 氯仿 乙醚 乙酸乙酯亲水性溶剂 正丁醇 丙酮 乙醇 甲醇 乙腈 乙酸水 第二节中药有效成分的提取分离方法 第二节中药有效成分的提取分离方法 2 常用溶剂的特点氯仿 相对密度1 48g cm3 比水重 沸点61 7 易挥发 石油醚 苯 二氯甲烷 氯仿 乙醚 乙酸乙酯 正丁醇均与水互不相溶 分层 丙酮 乙醇 甲醇 乙腈 乙酸与水任意比例混溶 水 冷水 发生酶解反应 杂质多 热水 效率高 挥发性成分损失 热敏性成分易破坏 第二节中药有效成分的提取分离方法 3 溶剂的要求 溶解度适当 遵循 相似相溶 原则 即溶质易溶于与其极性相似的溶剂中 萜类和甾体等因极性小 易溶于乙醚等亲脂性溶剂 糖苷类等极性大 易溶于水或含水醇等亲水性溶剂 酸 碱及两性成分溶解度随pH值改变 不能发生化学反应 安全无毒经济易得 沸点易适中 便于回收 反复使用 第二节中药有效成分的提取分离方法 被提取成分的极性是选择提取溶剂最重要的依据 影响化合物极性的因素 1 母核大小 碳数多少 分子大 碳数多 极性小 分子小 碳数少 极性大 2 取代基极性大小 在化合物母核相同或相近情况下 化合物极性大小主要取决于取代基极性大小 基团极性 酸 酚 醇 胺 醛 酮 酯 醚 烯 烷举例 判断下列各组化合物极性大小 ABC 4 化学成分的极性 第二节中药有效成分的提取分离方法 冷提法 浸渍法 渗漉法热提法 煎煮法 回流提取法 连续回流提取法 索氏提取法 5 提取方法 第二节中药有效成分的提取分离方法 二 CO2超临界流体提取法 特点超临界流体密度 液体超临界流体粘度 气体 优点1 萃取能力强 大大提高效率2 温度低 热敏性 易氧化分解的物质不易破坏3 时间短 2 4小时可完成4 提取物无溶剂残留物5 提取物质量稳定 标准易控制 第二节中药有效成分的提取分离方法 三 水蒸气蒸馏 适用能随水蒸气蒸馏而不被破坏的化合物 且不溶于水 用于挥发油成分 四 其它方法升华法组织破碎提取法压榨法超声提取法微波提取法 第二节中药有效成分的提取分离方法 二 分离精制方法 破坏乳化的方法有 1 加热敷 2 将乳化层抽滤 3 长时间放置 24小时以上 第二节中药有效成分的提取分离方法 1 酸碱溶剂法对酸性 碱性或两性成分 调节溶液pH值 改变分子存在状态 游离型或离解型 改变溶解度 从而实现分离 生物碱类成分常用酸水提取后 调至碱性 从水中沉淀析出 酸 碱法 黄酮 醌类或酚类等酸性成分常用碱水提取后 调至酸性 从水中沉淀析出 碱 酸法 蛋白质提取后调节PH至等电点使其沉淀析出 第二节中药有效成分的提取分离方法 pH对于酸性成分 HA H2O A H3 OpH pKa lg A HA 若使酸性物质完全离解 则pH pKa lg A HA pKa lg 100 1 pH pKa 2 酸性物质多呈离解态 90 A 若使酸性物质完全游离 则pH pKa lg A HA pKa lg 1 100 pH pKa 2 酸性物质多呈游离态 90 HA 第二节中药有效成分的提取分离方法 讨论 已知酚类化合物的pKa9 2 10 8 羧酸类化合物的pKa5 如何调节pH值 改变酚类和羧酸的存在状态 第二节中药有效成分的提取分离方法 pH对于碱性成分 B H2O BH OH BH H2O B H3 OpH pKa lg B BH 若使碱性物质完全离解 则pH pKa lg B BH pKa lg 1 100 pH pKa 2 碱性物质呈离解态 90 BH 若使碱性物质完全游离 则pH pKa lg B BH pKa lg 100 1 pH pKa 2 碱性物质呈游离态 90 B 第二节中药有效成分的提取分离方法 小结 pH12时 酸性物质多呈离解状态 A 而碱性物质多呈游离状态 B 第二节中药有效成分的提取分离方法 分配系数 K值 即分配比 即在一定温度及压力下 溶质在两相溶剂中的浓度比 K CU CL 为一常数 萃取时如果各成分在两相溶剂中分配系数相差越大 则分离效率越高 极性较大的成分 正丁醇 水极性中等的成分 乙酸乙酯醇 水极性较小的成分 乙醚 或乙酸乙酯 水 溶剂分配法 第二节中药有效成分的提取分离方法 系统溶剂萃取法 按极性递增的溶剂依次萃取 己烷 石油醚 氯仿 或乙醚 乙酸乙酯 正丁醇 甲醇 或乙醇 第二节中药有效成分的提取分离方法 逆流分溶法 CCD 第二节中药有效成分的提取分离方法 使流动相垂直上升或下降 通过固定相的液柱 实现物质的逆流色谱分离 液滴逆流色谱DCCC 第二节中药有效成分的提取分离方法 优点 1 不需振荡两相溶剂 特别适于皂苷类成分的分离 2 不需固体载体 样品无吸附消耗 无污染 无脱尾现象 且可以定量回收 缺点 1 必须选用能生成液滴的溶剂系统 2 处理样品量小 3 要有特定的设备 操作较繁琐 第二节中药有效成分的提取分离方法 依靠蛇形管的方向性和高速旋转所产生的离心力 使无载体支持的固定相稳定地保留在蛇形管内 并使流动相单相 低速通过固定相 实现连续逆流萃取分离物质的目的 高速逆流色谱HighSpeedCountercurrentChromatography HSCCC 第二节中药有效成分的提取分离方法 优点 1 不需固体载体 2 样品无吸附消耗 无污染 无脱尾现象 且可以定量回收 适用于皂苷 生物碱 酸性成分 蛋白质 糖类的分离精制 缺点 1 需要特定的设备 2 处理样品量小 第二节中药有效成分的提取分离方法 二 沉淀法 甾体皂苷 三萜皂苷 胆甾醇 甾体皂苷 2 分级沉淀法 3 盐析法 第二节中药有效成分的提取分离方法 三 分馏法 沸点 四 膜分离法 外加压力或化学位差分子大小 五 升华法 第二节中药有效成分的提取分离方法 膜分离技术 原理 是以选择性透过膜为分离介质 当膜两侧存在某种推动力 如压力差 浓度差 电位差等 时 原料侧组分选择性地透过膜 以达到分离 提纯的目的 特点 常温操作 特别适用于热敏性物质的分离 浓缩 简化工艺 缩短生产周期 分离效率高 降低有效成分的损失 同时去除杂质 分离选择性高 可分级分离 除菌除热源效果好 分离不耗用有机溶媒 如乙醇 有利于减少环境污染 选择范围广 适用性强 且易于连续化和自动化操作 第二节中药有效成分的提取分离方法 类型 按分离功能分类微滤 0 1 10 m 用于截留颗粒物 液体的澄清及大部分细菌的去除 超滤 10 100nm 近似于机械筛 主要用于几千至数十万的物质的分级分离 提纯和浓缩 纳滤 1 10nm 用于300 1000的小分子物质 集浓缩与透析为一体 可分步滤除粉针剂中无机盐和多糖成分 反渗透 1nm 用于制备高品质水 使用有机膜 从水溶液中除去无机盐和小分子物质 主要用于脱盐纯化 可代替离子交换树脂 第二节中药有效成分的提取分离方法 应用 1 用于提取中药有效成分 如采用超滤法对黄芩苷进行提取 其收率 纯度及颜色方面较常规水醇法优 2 用于制备中药注射剂 采用超滤法可去除中药煎液中大量的蛋白 淀粉 树脂 鞣质等大分子物质及絮状物等 3 用于制备中药口服液 采用超滤法较醇沉法能更多地去除料液中的杂质 从而节省试剂 简化工序 缩短生产周期 4 用于制备药酒等其他中药制剂用于药酒生产可提高药酒的内在质量 稳定性和澄明度 第二节中药有效成分的提取分离方法 影响结晶的因素 结晶用溶剂的选择 1 要对被结晶成分热时溶解度大 冷时溶解度小 对杂质或冷热时都溶解 或冷热时都不溶解 2 与被结晶成分不发生化学反应 3 沸点不宜太高 六 结晶法 提取或分离物 溶于选择的溶剂 加热成饱和溶液 过滤溶液 放置 冷藏 析晶 过滤粗结晶 重复上述操作 重结晶 结晶 第二节中药有效成分的提取分离方法 七 色谱分离法 第二节中药有效成分的提取分离方法 1 吸附色谱 硅胶氧化铝 极性吸附活性炭 非极性吸附聚酰胺 氢键吸附 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 脂肪羧酸上的羰基 第二节中药有效成分的提取分离方法 物理吸附也叫表面吸附 由分子间作用力引起 遵循 相似者易于吸附 原理 1 基本特点 无选择性 可逆 快速吸附 2 基本要素 溶剂 溶质 吸附剂 第二节中药有效成分的提取分离方法 常见的吸附剂硅胶 显微酸性 适于分离酸性和中性化合物 若分离生物碱时需在流动相中加入适量的有机碱 氧化铝 呈碱性 适于分离生物碱等碱性成分 不宜用于分离有机酸 酚性等酸性成分 第二节中药有效成分的提取分离方法 活性炭非极性吸附剂 对非极性溶质具有较强的亲和力 在水中对溶质吸附能力强 溶剂的极性越小 洗脱能力越强 反之 越弱 第二节中药有效成分的提取分离方法 聚酰胺原理 聚酰胺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 特点 聚酰胺不溶于水及有机溶剂 对碱稳定 但可溶于浓盐酸 冰醋酸及甲酸 第二节中药有效成分的提取分离方法 极性与非极性的成分均可适用 特别适合分离酚类 醌类 黄酮类化合物 聚酰胺对鞣质吸附特强 近乎不可逆 可用于粗提物的脱鞣处理 应用 第二节中药有效成分的提取分离方法 凝胶渗透色谱 分子筛滤过 排阻色谱 原理 分子筛作用葡聚糖凝胶 sephadexG 羟丙基葡聚糖凝胶 sephadexLH 20 第二节中药有效成分的提取分离方法 2 凝胶过滤色谱 洗脱规律或出柱顺序 Ve K1 K2lgM分子量M越大 洗脱体积Ve越小 越先出柱 故被分离的物质按分子由大到小的顺序先后流出并得到分离 第二节中药有效成分的提取分离方法 常见的凝胶种类 凝胶系列数字 吸水量 10 如葡聚糖凝胶G 25的吸水量为2 5ml g 不同分子量的物质的分离需要不同规格凝胶 葡聚糖凝胶SephadexG系列只适于在水中应用 1 葡聚糖凝胶SephadexG系列 第二节中药有效成分的提取分离方法 2 羟丙基葡聚糖凝胶SephadexLH 20系列为SephadexG 25经羟丙基化后的产物 应用较广 具有分子筛特性 可按分子量大小分离物质 在由极性与非极性溶剂组成的混合溶剂中常常起到反相分配色谱的作用 适合于不同类型有机物的分离 SephadexLH 20即能在水中 也能在有机溶剂中或者含水的混合溶剂中应用 第二节中药有效成分的提取分离方法 4 应用广泛应用于黄酮类 苷类 生物碱 蛋白 多糖等成分的纯化 例如葡聚糖凝胶G和LH 20分离黄酮苷元时 主要靠吸附作用 苷元酚羟基越多 越难洗脱 分离黄酮苷时 主要靠分子筛作用 第二节中药有效成分的提取分离方法 3 大孔吸附树脂 原理 吸附性和分子筛性原理相结合吸附性 范德华引力或氢键的分子筛 多孔性应用 比较广泛 可用于糖与苷的分离 生物碱的精制多糖 黄酮 三萜类化合物等的分离与精制 第二节中药有效成分的提取分离方法 4 分配色谱 原理 被分离成分在固定相和流动相之间的分配系数不同正相分配色谱 流动相极性固定相极性HPLC MPLC LPLC 第二节中药有效成分的提取分离方法 正相分配色谱特点 固定相极性 流动相极性支持剂 硅胶 硅藻土 纤维素粉等固定相 水 缓冲溶液等流动相 固定相饱和的氯仿 乙酸乙酯 丁醇等有机溶剂洗脱顺序 化合物极性越小 越先出柱 化合物极性越大越后出柱 应用 可用于分离水溶性或极性较大的成分 如生物碱 苷类 糖类 有机酸等化合物 2 液 液分配柱色谱 固定相 流动相 第二节中药有效成分的提取分离方法 反相分配柱色谱特点 固定相极性 流动相极性支持剂 硅胶 硅藻土 纤维素粉等固定相 石蜡油等弱极性溶剂流动相 固定相饱和的水或甲醇等强极性溶剂洗脱顺序 化合物极性越大 越先出柱 化合物极性越小 越后出柱 应用 适合于分离脂溶性化合物 如高级脂肪酸 油脂 游离甾体等 第二节中药有效成分的提取分离方法 液 液分配薄层色谱法特点 可在薄层上进行 快速 灵敏 应用 液 液分配薄层色谱结果 正相柱用正相薄层色谱 反相柱用反相薄层色谱 可用于选定相应的液 液分配柱色谱最佳分离条件 第二节中药有效成分的提取分离方法 加压液相色谱法载体 比经典液相色谱柱颗粒直径 100 150 m 小 只有5 10 40 60 m 比表面积较大的多孔型硅球 并键合不同极性的化合物 提高柱效 流速 加压 快速收集 自动化 省时 第二节中药有效成分的提取分离方法 类型 依据压力大小 加压液相色谱法又分为 快速柱色谱 约2 02 105Pa 低压柱色谱 20 2 105Pa 第二节中药有效成分的提取分离方法 固定相 常用键合固定相 键合固定相是普通硅胶 Si OH 上键合长度不同的烃基 R 形成亲油表面而成 键合固定相以硅烷化键合型最为常用 根据键合烃基 R 的长度 C2H5 C8H17 C18H37 分别命名为 RP 2 RP 8 RP 18 三者亲脂性强弱顺序 RP 18 RP 8 RP 2 键合固定相的作用同时具有分配和吸附作用 第二节中药有效成分的提取分离方法 流动相 水 甲醇或水 乙腈洗脱顺序 化合物极性越大 越先出柱 反之 化合物极性越小 越后出柱 应用 常用于分离水溶性或极性较大的成分 如苷类 第二节中药有效成分的提取分离方法 1 原理天然有机化合物中 具有酸性 碱性及两性基团分子在水中多呈离解状态 与离子交换树脂上的交换基团发生不同程度的交换而被吸附 随后用适当的溶剂进行洗脱 从而实现分离 第二节中药有效成分的提取分离方法 5 离子交换色谱 2 离子交换树脂结构与性质母核部分 离子交换基团母核部分结构 以强酸性阳离子交换树脂为例 如图 母核部分交联度越大 网孔越小 交联度越小 网孔越大 第二节中药有效成分的提取分离方法 树脂类型 阳离子交换树脂强酸性 SO3 H 弱酸性 COO H 阴离子交换树脂强碱性 N CH3 3Cl 弱碱性 NH2 NH N 第二节中药有效成分的提取分离方法 离子交换树脂性质不溶于水 酸 碱及有机溶剂 但可在水中膨胀 固定相 离子交换树脂 流动相 水或含水溶剂洗脱规律 强酸性阳离子交换树脂 H型 碱性物质 B 在水中离解为BH 而被交换吸附 可用稀氨水等洗脱 强碱性阴离子交换树脂 OH型 酸性物质 HA 在水中离解为A 而被交换吸附 可用稀NaOH等洗脱 第二节中药有效成分的提取分离方法 用于不同电荷离子的分离例如水提取物中的酸性 碱性 两性化合物的分离 3 应用 稀氨水洗脱 阴离子交换树脂柱 第二节中药有效成分的提取分离方法 用于相同电荷离子的分离若同为生物碱 但碱性强弱不同 仍可用离子交换树脂分离 例如将三者混合物的水溶液通过NH4 型弱酸性树脂 先用水洗下 再用NH4Cl洗下 最后用Na2CO3洗下 第二节中药有效成分的提取分离方法 用于电荷相同且离解程度非常近似的混合物采用离子交换色谱法 关键在于选好固定相 树脂 干燥 粉碎 200 400目 及流动相 缓冲液 第二节中药有效成分的提取分离方法 一 光照的影响光不稳定物质分离时要避光 二 酸碱的影响酸 碱条件下不稳定的物质要在中性条件下分离 三 温度的影响热不稳定物质分离时要低温进行 四 溶剂的影响 采用分析纯试剂 五 吸附剂的影响 采用纯度高 杂质少的填料 六 溶质的影响 提取与分离注意事项 第二节中药有效成分的提取分离方法 思考题 1 1 简述溶剂法提取有效成分的基本原理 怎样选择适宜的溶剂 2 将下列有机溶剂按亲水性强弱顺序排列 乙醇 环己烷 正丁醇 丙酮 氯仿 乙醚 乙酸乙酯 苯 3 中草药有效成分的提取方法有哪些 4 水提醇沉法 和 醇提水沉淀法 各沉淀哪些成分 酸 碱法和碱 酸法分别适合哪类成分的提取 5 叙述液 液萃取法中分离因子 的含义 6 如何调节pH值使酸性物质基本游离 7 如何调节pH值使碱性物质基本离解 8 根据物质在两相溶剂中分配比差异进行分离的色谱方法有哪些 9 何谓液 液分配柱色谱 CC 何谓正相 反相分配色谱 各有何特点 10 何谓键合固