第五节 生物碱的提取与分离2011.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