中药化学成分提取分离技术ppt课件

.,第2章中药化学成分的提取技术,.,目的要求,了解中药化学成分的类型及理化性质。掌握中药有效成分的提取、分离方法。了解中药有效成分结构鉴定的方法。,.,中药中所含各类化学成分简介,生物碱糖和苷醌类苯丙素类黄酮类强心苷皂苷萜类和挥发油其他成分,.,生物碱（alkaloids）,生物体内的含氮有机物，有似碱的性质（能与酸成盐），有生理活性。,盐酸小檗碱(Berberinehydrochloride),.,苷类（glycosides）,苷元与糖或糖的衍生物通过苷键（缩醛键）连接而成的化合物。苷易水解成苷元和糖。,.,糖类（saccharides）,单糖：无色晶体，味甜。易溶于水，难溶于有机溶剂。低聚糖：210个单糖缩合而成。味甜，溶于水，难溶于有机溶剂。多糖：10个以上单糖脱水缩合而成。无甜味，大多不溶于水。,D-葡萄糖L鼠李糖D葡萄糖醛酸(D-glucose)(L-rhamnose)(D-glucuronicacid),-D-Gal-(14)-D-Glc-D-Fru-(16)-(14)-D-Glc,.,醌类（quinones）,具有醌式结构化合物。分子中多有酚OH，有一定酸性。,大黄酚大黄酚-D-葡萄糖苷(chrysophanol)(chrysophanol-8-D-glucoside),.,苯丙素类（phenylpropanoids）,以苯丙基（C6-C3）为基本骨架的化合物。香豆素：具有苯骈-吡喃酮母核的一类天然化合物。木脂素：有两分子苯丙素衍生物聚合而成的天然化合物。,七叶内酯五味子酯甲(aesculetin)(schisantherinA),.,黄酮类（flavonoids）,两个苯环通过三碳链连接而成（C6-C3-C6）的化合物。多有酚OH，有一定酸性。,黄芩素黄芩苷(baicalein)(baicalin),.,萜类和挥发油（terpeonidsandvolatileoils）,萜类：由甲戊二羟酸衍生、分子式符合（C5H8）n的衍生物。挥发油（精油）：可随水蒸气蒸馏的与水不相混溶的无色或淡黄色透明油状液体。,薄荷醇细辛醚(menthol)(asarone),.,强心苷（cardicaglycosides）,对心脏有显著生理活性的甾体苷类。无色，有旋光性、对粘膜有刺激性。,洋地黄毒苷(digitoxin),.,皂苷（saponins）,由螺甾烷类或三萜类化合物与糖结合的低聚糖苷，前者为甾体皂苷，后者为三萜皂苷。无色，对粘膜有刺激性，有吸湿性、发泡性和溶血性。,薯蓣皂苷人参皂苷Rb1(dioscin)(ginsenosideRb1),.,其他成分,有机酸鞣质氨基酸、蛋白质和酶植物色素树脂油脂和蜡无机成分微量元素,.,第1节中药化学成分的经典提取技术-溶剂提取法,概述原理溶剂的种类溶解性的经验规律溶剂提取的五种常用提取工艺提取液的浓缩,.,1.概述,中药化学成分的构成特点同种植物含有多种结构类型的化学成分总成分含量少而种类多有效成分含量低,.,1.概述,不同的中药材，成分不同，提取的方法也应不同。设计合理的提取方法、正确的操作不但能提取出有效成分，而且还有利于下一步的分离纯化。中药有效成分的提取方法主要有经典的溶剂提取法，其次还有水蒸气蒸馏法、超临界流体萃取法、超声提取法、微波提取法等。,.,2.原理,规律：相似相溶。溶剂穿透入药材粉末的细胞膜，溶解溶质，形成细胞内外溶质的浓度差，将溶质渗出，进行提取。范围：所有化学成分。,.,2.原理,溶剂提取法是根据中草药中各种成分在不同溶剂中的溶解度不同，选用对有效成分溶解度大，对杂质成分（不需要成分）溶解度小的溶剂，将有效成分从药材组织内溶解出来的方法。,.,三、溶剂的选择1、常见的溶剂可以分为三大类：水；亲水性有机溶剂；亲脂性有机溶剂。2、中草药的化学成分（包括被溶解的成分）也有亲水性和亲脂性的不同。亲水性、亲脂性及其大小与化合物的分子结构有关。,.,植物中的亲水性成分有蛋白质、单糖、及低聚糖、氨基酸、水溶性有机酸、水溶性色素、生物碱等；亲脂性成分有游离生物碱、非水溶性有机酸、树脂、脂溶性色素、油脂、蜡等。,.,3、溶剂的选择选择适当溶剂是溶剂提取法的关键。要做到最大限度的将有效成分从药材中提取出来，首先需遵循“相似相溶”的原理。另外还要注意：溶剂对有效成分溶解度大，对杂质溶解度小。溶剂不能与中药成分起化学变化。溶剂要经济、易得、使用安全、易于回收等。,.,石油醚苯氯仿乙醚乙酸乙酯正丁醇丙酮乙醇甲醇水,常用溶剂的性质,.,23,常用提取溶剂性能特点,提取溶剂性能特点适宜提取成分提取方法强极性溶剂溶解范围广生物碱盐水穿透能力强苷类煎煮法安全、经济糅质药厂提取糖类渗漉法最常用氨基酸蛋白质,.,24,易酶解苷类成分有些脂溶性成分溶解不完全提取液易发霉变质，不易保存提取液中水溶性杂质多，过滤困难沸点高，浓缩困难,缺点：,.,25,亲水性有机溶剂（和水可任意混溶）优点：1.溶解范围广，提取较全面除多糖、渗滤法2.对植物细胞壁穿透力强蛋白质外浸渍法3.可抑制酶的活性大多数回流法4.提取出的蛋白质、多糖化学成分连续回流法等水溶性杂质少均可溶解5.价廉毒小，回收方便6.有防腐蚀和保护成分的作用缺点：但有挥发性、易燃烧、比水贵,.,26,乙醇最常用的有机溶剂甲醇溶解特点与乙醇相似，但有毒丙酮溶解性能同乙醇，但沸点低、易挥发，不常于提取溶剂；对色素溶解性好，常用于分离、精制。,.,27,亲脂性有机溶剂优点：1.对化合物溶解选择性较强2.水溶性杂质少、易纯化挥发油连续回流法3.沸点低，浓缩回收方便油脂回流法缺点：1.多易燃烧树脂2.挥发性大，有毒、价格昂贵，叶绿素对提取设备要求高生物碱3.穿透力较弱，提取时间长苷元等作为提取溶剂不常用,.,28,乙醚bp.35，极易燃氯仿bp.61，不易燃，毒性大对生物碱溶解性好苯bp.80.1，毒性大石油醚沸程3060、6090、90120脱脂、脱色,.,3.溶解性的经验规律,原理：相似相溶。亲水性成分易溶于亲水性有机溶剂和水中亲脂性成分易溶于有机溶剂中,注：表示不溶，表示溶,.,中药各类成分的极性与提取溶剂的关系,.,4.五种常用提取工艺,常用提取工艺：,浸渍法渗漉法煎煮法回流提取法连续回流提取法,.,（1）浸渍法,（1）、浸渍法此法适用于有效成分遇热易挥发和易破坏的中草药的提取。按溶剂的温度分为热浸、温浸、冷浸等。,.,操作：现将中草药粉或碎片装入适当的容器中，然后加入适宜的溶剂，浸渍药材以溶出其中有效成分。特点：简单易行，但提出率较低。最好采用二次、三次浸渍，以减少损失，提高提取率。如果溶剂为水的话，需加入适当的防腐剂。,.,渗漉法,（2）、渗漉法操作：将中草药粉末装在渗漉器中使药材浸渍2448小时膨胀，然后不断添加新溶剂，使其自上而下渗过药粉，从渗漉筒下端出口流出、收集浸出液。,.,当溶剂渗进药粉溶出成分比重加大而向下移动时，上层的溶液或稀浸液便置换其位置，造成良好的浓度差，使扩散能较好地进行，故浸出效率较高，当浸出液很浅时提取基本完全。但溶剂消耗量大、费时长。,.,.,3、煎煮法此法是我国最早使用的传统的浸出方法。,.,操作：将中药粗粉加水加热（加热时最好时常搅拌，以免局部药材受热容易焦糊）煮沸，将中药成分提取出来。一般药材易煎2次。所用容器一般为陶器、砂罐或铜制、搪瓷器皿，不宜用铁锅，以免药液变色。,.,（4）回流提取法,如用易挥发的有机溶剂加热提取中药成分时，则需采用回流提取法以减少溶剂消耗，提高浸出效率。但受热易破坏的成分不宜用此法，且溶剂消耗量仍大，操作亦麻烦。此法提取效率较冷浸法高，但是由于操作的局限性，大量生产中多采用连续提取法。,.,回流提取装置,索氏提取装置,.,为了弥补回流提取法中需要溶剂量大、操作较烦的不足，可采用连续提取法。实验室常用索氏提取器。此法需要溶剂量较少，提取成分也比较完全，但一般需数小时（提取液受热时间长）才能完成，因此对热不稳定易变化的成分不宜用此法。尽管如此，在应用挥发性有机溶剂提取时，不论小型实验或大型生产均以连续提取法为好,（5）连续提取法,.,优劣对比：浸渍：简便，但效率低，用水时易发霉。渗漉：效率高，效果好（较澄清）；但溶剂消耗大，费时。煎煮：简便，但杂质溶出多，难过滤。回流提取：效率高，但溶剂消耗大，操作烦琐。连续回流提取：效率高,溶剂消耗少,但操作烦琐。*后三种不适宜加热易分解成分的提取。,.,影响提取效率的因素思考：溶剂提取法的关键是选择合适的溶剂和提取方法，但在操作过程中，还受其他因素的影响吗？,.,1、原料的粒度粉碎是中药前处理过程中的一个必要环节，通过粉碎可增加药物的表面积，促进药物的溶解与吸收，加速药材中有效成分的浸出。但粉碎过细，药粉比表面积太大，吸附作用增强，反而影响扩散速度，尤其是含蛋白、多糖类较多的中药，粉碎过细，用水提取时容易产生粘稠现象，影响提取率。,.,原料的粉碎度应考虑选用的溶剂和药用部位。如果用水提取，最好采用粗粉，用有机溶剂时可略细；原料为根茎类最好采用粗粉，全草类、叶类、花类等可用细粉。,.,2、提取的温度温度增高可以提高提取效率，但是杂质的提出也相应增加。过高的温度会使有些有效成分氧化分解而遭到破坏。一般加热到60为宜，最高不宜超过100。,.,3、提取的时间在药材细胞内外有效成分的浓度达到平衡以前，随着提取时间的延长，提取的量也随着增加。因此，提取的时间没必要无限延长，只要合适、提取完全就行。4、提取设备,.,5.提取液的浓缩,.,蒸发,.,.,.,第2节中药化学成分的其他提取技术,水蒸气蒸馏法超临界流体萃取法超提取法微波提取法,.,（1）水蒸气蒸馏法,原理：与水蒸气产生共沸点。范围：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。如挥发油、小分子量的生物碱等。,.,.,超临界流体（SCF）：,温度、压力略超过或靠近超临界温度(Tc)和临界压力(Pc)、介于气体和液体之间的流体。,（2）超临界流体提取法,超临界萃取（SFE）：,SCF为萃取剂，萃取固体或液体中高沸点或热敏性成分，达到分离、纯化目的,.,56,物理性质,特点：气液两重性，高渗透能力、低粘度密度与液体相近、优良的溶解能力,.,原理：用处于超临界条件下的特殊流体（介于气体和液体之间）为溶剂，具有更低的黏度和更高的扩散速度，对许多物质有很强的溶解能力。如CO2：Tc31.4，Pc7.37Mpa范围：适用于对热及化学不稳定的成分、低极性的成分的提取。,.,特点：接近室温工作，适用对热不稳定的成分，无有机溶剂残留，对环境无公害，提取效率高，节约能耗等。但对设备要求高。,.,（3）超声提取法,.,.,.,第三章中药化学成分的分离技术,第一节中药化学成分的经典分离技术两相溶剂萃取法沉淀法结晶法第二节中药化学成分的其他分离技术第三节色谱法,.,天然药物粗粉,提取,溶剂提取法水蒸气蒸馏法超临界流体萃取法,混合物,分离,两相溶剂萃取法,有效成分,鉴定,沉淀法,透析法,分馏法,盐析法,色谱法,（重）结晶法,【新课导入】,.,一、两相溶剂萃取法,是指在提取液（被萃取溶液）中加入一种与其不相混溶的溶剂（萃取剂），充分振摇增加两相接触的面积，使原提取液中的某种成分转溶至萃取剂中，而其他成分仍保留在原提取液中，待两相完全分层后，分离两相,又称液-液萃取法。,.,基本原理,两相溶剂萃取法的理论依据是分配定律。,K=CA/CB,(K表示分配系数，CA表示化学成分在上相溶剂中的浓度，CB表示化学成分在下相溶剂中的浓度。),.,分配系数越大，表示成分主要在上层。分配系数越小，表示成分主要在下层。萃取时，混合物中各成分的分配系数相差越大，越易分离，萃取效率高，分离效果越好。K与萃取次数的关系：,K值与萃取次数成反比。即K值越大，萃取次数越少，反之越多。,.,不相混溶较好分层,萃取剂的选择原则,K相差越大越好,根据分离物质的极性选择萃取剂,.,可进行两相溶剂萃取的组合,水石油醚水苯水乙醚水己烷水氯仿水乙酸乙酯水正丁醇不可进行萃取的溶剂组合水乙醇水甲醇水丙酮乙醇氯仿甲醇乙酸乙酯,.,方法,分次萃取法,逆流连续萃取法,萃取方法,.,分次萃取法（又称简单萃取法）,梨形分液漏斗,操作注意事项,.,简单萃取法,.,检漏,注意检漏、排气、振摇、静置。,视具体情况而定,第一次为水提取液的1/2至1/3,遵循“少量多次”的原则，一般3-4次,.,乳化现象,预防乳化（避免猛烈振摇、改用混合溶剂等）,乳化已形成需及时破坏（7种方法）,严重时可选用逆流连续萃取法,.,萃取操作注意问题,必须是互不相容的两相溶剂注意温度浓度对K值的影响注意事项防止乳化破乳方法抽滤，加热，冷冻长时间放置加入破乳剂,.,逆流连续萃取法,.,二、沉淀法,（一）酸碱沉淀法,.,酸提碱沉法提取生物碱碱提酸沉法提取酚酸性成分：黄酮、蒽醌等原理离子态溶解，分子态难溶而沉淀析出,.,（二）溶剂沉淀法,原理改变混合溶剂极性使一部分成分沉淀。分类:1.水提醇沉法去除多糖、蛋白质等水溶性杂质2.醇提水沉法除去树脂、叶绿素等亲脂性杂质3.醇提醚（丙酮）沉淀法可沉淀皂苷,.,（三）铅盐沉淀法,中性Pb(AC)2可沉淀COOH，邻二酚羟基碱性Pb(OH)AC(除以上可沉淀外)再加使单酚羟基或多元醇沉淀,.,.,脱铅处理,.,脱铅处理,.,（四）专用试剂沉淀法,酸性物可用Ca+Ba+Pb+等沉淀碱性物苦味酸盐沉淀、雷氏铵盐沉淀,.,（五）盐析法,.,三、结晶法,原理利用温度不同引起溶解度的改变进行分离,.,结晶溶剂的选择,1溶解度：对纯化成分热溶，冷不溶对杂质冷热都不溶或冷热都溶2与被结晶的成分不发生化学反应。3沸点溶剂的沸点适中，若沸点过高，则附着于晶体表面不易除去，过低又不利于晶体析出。,.,常用于结晶的溶剂有甲醇、乙醇、丙酮、醋酸乙酯、醋酸、吡啶等。当用单一溶剂不能达到结晶时，可用两种或两种以上溶剂组成的混合溶剂进行结晶操作。常用的混合溶剂有：水-乙醇、水-丙酮、乙醇-乙醚、乙醇-氯仿、乙醇-醋酸乙酯-乙醚等。,.,.,结晶方法,去杂制备过饱和溶液析晶操作关键：溶解趁热抽滤沉淀（热不溶型杂质）滤液放冷析晶（冷热都不溶杂质）母液结晶,.,结晶纯度的检查,1、外观：颜色、晶型结晶性纯净物质，一般具有一定的晶形和均匀的色泽。化合物结晶的形状往往因所用溶剂不同而有差异。2、mp检查溶点、溶距3、TLC三种不同溶剂系统均为一个斑点4、HPLC基线稳定的单峰,.,过滤技术,.,第二节中药化学成分的其他分离技术,一、分馏法,.,.,二、透析法,.,.,三、升华法,适于有升华性的成分的分离，如游离蒽醌、小分子游离香豆素、某些生物碱如咖啡因等。在加热升华的过程中，往往伴有热分解现象，产品不纯，产率较低，故少用于提取而常用于升华性成分的预实验。,.,第三节色谱法,定义利用混合物中各成分对固定相和移动相的亲和力的差异使之相互分离的方法，又称层析法或色层法。这是一种物理化学分离、分析技术。作用可用于混合物的分离，又可用于化合物的定性检识和定量分析。,.,二、色谱法的分类,按两相状态不同分类按操作方法不同分类按色谱分离过程的原理不同分类,.,按两相状态不同分类,色谱其中的一相固定不动，称为固定相;另一相是携带试样混合物流过此固定相的流体（气体或液体），称为流动相。,两相状态,流动相的物态,液相色谱（LC）气相色谱（GC）,.,二、色谱法的分类,按两相状态不同分类按操作方法不同分类按色谱分离过程的原理不同分类,.,按操作方法不同分类,柱色谱,纸色谱,薄层色谱,.,二、色谱法的分类,按两相状态不同分类按操作方法不同分类按色谱分离过程的原理不同分类,.,按色谱分离过程的原理不同分类,（1）吸附色谱（2）分配色谱（3）离子交换色谱（4）凝胶过滤色谱法,.,.,三、色谱过程,.,四、色谱曲线相关术语,W：峰宽,Wh/2：半峰宽,tR：保留时间,t0：死时间,tR，：调整保留时间,色谱峰,基线,.,一、吸附色谱法,.,（一）原理,利用吸附剂对不同成分吸附力的大小及展开剂解吸附作用的差异进行分离。吸附牢的组分随展开剂移动慢，吸附弱的组分随展开剂移动快，一段时后，组分被分离。,.,.,（二）吸附色谱的三要素,1、吸附剂,常用的吸附剂：硅胶、氧化铝、聚酰胺、活性炭和大孔吸附树脂等。,.,（1）硅胶：极性吸附剂，应用范围广物理吸附为主，氢键吸附为辅微酸性，不直接用于碱性成分的分离机械强度好，适用于薄层色谱吸附容量大，与羟基数目有关常用硅胶的规格：硅胶H，硅胶G，硅胶GF254等,.,（2）氧化铝：a.极性吸附剂，较硅胶强。b.物理吸附为主，氢键吸附为辅c.微碱性，不直接用于酸类成分的分离,碱性氧化铝：适用于碳氢化合物、生物碱以及其它碱性化合物的分离。中性氧化铝：应用最广，适用于醛、酮、醌以及酯类化合物的分离。酸性氧化铝：适用于有机酸类的分离。,.,（3）活性炭,.,2、移动相,.,展开剂（流动相）的选择,硅胶、氧化铝薄层：展开剂的极性越大，其展开能力越强，化合物在色谱中移动的速度就越快，表现为Rf增大。,常用溶剂极性大小,石油醚环已烷四氯化碳苯甲苯乙醚三氯甲烷（氯仿）乙酸乙酯正丁醇丙酮乙醇甲醇水,选择原则：被分离成分极性大展开剂极性大被分离成分极性小展开剂极性小,.,3、被分离成分,硅胶、氧化铝薄层：被分离物质极性越大，越易被吸附。一般规律：（1）官能团极性越大，整个分子极性越大，越易被吸附；（2）形成分子内H键时，被吸附力减弱；（3）同系物中，分子量越大，极性越小，被吸附力越弱。常见官能团极性顺序：烷烃烯烃醚类硝基化合物酯类酮类醛类硫醇胺类醇类酚类羧酸类,.,硅胶薄层色谱规律总结,.,薄层色谱是在平面上进行分离的一种方法，又叫平面色谱法。通常将固定相(吸附剂)均匀地涂铺在表面洁净的玻璃、塑料或金属板形成薄层，制成薄板，进行样品分离。,特点：快速、灵敏（用量小）、高选择性（如同分异构体）简便、显色方便应用广泛：化合物的鉴别和少量化合物的分离用于检测药品含量药物合成中用于鉴别反应程度和监控反应历程用于摸索高效液相的色谱条件,（二）吸附色谱的操作技术,1、吸附薄层色谱法,.,（1）制板,软板：直接将吸附剂铺在玻璃板上制成，不加粘合剂,要求：厚度随分离要求而定，一般0.250.5mm玻璃棒推动速度不宜过快、也不应停顿影响厚度均一性优点：方法简便、随用随铺、展开速度快。缺点：吸附剂易脱落、只能用近水平展开，效果差。,.,（2）硬板的制备,硬板：吸附剂加粘合剂制成的板,常用的粘合剂：煅石膏（）机械强度差，易脱落，但不易腐蚀羧甲基纤维素钠（CMC-Na）机械强度好，不易脱落，但易腐蚀,a、倾注法：硅胶G或氧化铝G，直接加水调成糊状硅胶或氧化铝，加羧甲基纤维素钠水溶液调成糊状,倒在玻璃板上,均匀铺开、振荡、晾干、活化、置干燥器中备用。,.,注意事项,调制时慢慢搅拌，勿使产生气泡。均匀涂布在玻璃板上，摇动摊平，晾干。使用前放入烘箱内，在105-115左右烘干40-50min。冷却后使用。,.,b、平铺法：,1.吸附剂薄层2.涂布器3.玻璃夹板4.玻璃板5.玻璃夹板,过程：制板振荡晾干活化备用优点：一次铺多块薄层板，简单易行。,.,c、机械涂布法：,优点：简单方便、薄板厚度均匀、分离效果好。,手动涂布器全自动涂布器,.,常用的薄层板：软板：硅胶H板、氧化铝H板硬板：常用的有硅胶G板、氧化铝G板、硅胶CMC-Na板、氧化铝CMC-Na板、硅胶GF、硅胶GF,.,2、点样,（1）样品溶液的制备：怎样选择溶剂？水可以用吗？,样品的浓度应在510左右。溶解样品的溶剂要尽量避免用水，因为水溶液斑点容易扩散，且不易挥发。,.,2、点样,（2）点样量：与薄层板的关系太多太少的影响,点样基线：距底边1-1.5cm样点直径：2-3mm点间距离：1.5-2.0cm,.,2、点样,（3）点样方法：划线、样品记号点、点样注：动作要轻，毛细管或点样器不能混用，斑点大小适当，可多次点样。,平头50ul微量点样器,全自动点样仪,.,3、展开,展开缸（色谱缸）,.,3、展开,展开缸（色谱缸）,.,3、展开,（1）展开方式：,a、近水平展开,特点：速度快、适用于软板的展开。,.,3、展开,（1）展开方式：,b、上行展开,过程：预饱和（滤纸贴于展开槽内侧）、展开、标记溶剂前沿,.,c、单向二次展开d、双向二次展开,3、展开,（1）展开方式：,.,3、展开,（2）注意事项：,a、色谱槽需密闭良好脂溶性展开剂：甘油淀粉糊水溶性展开剂：凡士林b、注意防止边缘效应,.,4、显色和定位,一般规律：日光下观察、紫外灯下观察、加显色剂加显色剂：多喷雾，软板使用浸渍显色法,紫外灯观察,喷显色剂观察,.,比移值（Rf）,组分二,组分一,被分离混合物,Rf的范围：0Rf1Rf=0.20.8（常用）Rf=0.30.5（最佳）,.,影响Rf值的因素：（1）展开温度：室温对分离影响不明显。其他