第三章-天然药物化学成分一般分离方法.ppt

第三章天然药物化学成分一般分离方法,知识目标：,掌握各种分离技术的特点及适用范围理解结晶法溶剂的选择原则及天然药物化学成分各种分离方法的基本原理了解提取液的浓缩方法,能力目标：,能对天然药物提取液进行适当浓缩处理能够熟练使用两相溶剂萃取法、沉淀法、结晶和重结晶法的操作技术对天然药物提取液进行分离学会系统溶剂萃取法、透析法、分馏法的操作技术,概述基本知识分离技术本章小结,本章内容,天然药物的提取液是包含诸多成分的混合物，要想得到所需成分或单体化合物，需经过进一步的分离精制和纯化处理。在分离过程中，可根据天然产物的性质不同选择相应的方法，或综合运用多种方法，以达到分离目的。,概述,（一）提取液的浓缩（二）两相溶剂萃取法的基本原理（三）结晶溶剂的选择,基本知识,提取液的浓缩,具体方法：,常压蒸发减压蒸镏薄膜蒸发反渗透法超滤法,两相溶剂萃取法的基本原理,两相溶剂萃取法的基本原理是利用混合物中各种成分在两相互不相溶的溶剂中分配系数的差异而获得分离。混合物中各种成分在同一两相溶剂系统中分别有各自不同的分配系数，若各种成分的分配系数差异越大，则分离效果越好。,两相溶剂萃取法的基本原理,在一定的温度和压力下，某物质溶解在两相互不相溶的溶剂中，当达到动态平衡时，根据分配定律，该物质在两相溶剂中的浓度之比为一常数，称为分配系数（K），可以下式表示：,【相关链接】,1什么是分配系数？,K=Cu/CL,K表示分配系数；Cu表示溶质在上相溶剂中的浓度；CL表示溶质在下相溶剂中的浓度。,两相溶剂萃取法的基本原理,分离因子是两种溶质在同一溶剂系统中分配系数的比值。可以下式表示：,2什么是分离因子？,=KA/KB（注：KAKB）,假设某混合物含有A、B两种成分，现用三氯甲烷和水等体积配成萃取溶液系统进行萃取分离，其中KA=10，KB=0.1，则=KA/KB=10/0.1=100。此时仅作一次萃取分离，就能使混合物达到90以上程度的分离。其中成分A有90以上分配在水中，不到10则分配在三氯甲烷中，而成分B正好相反。,结晶溶剂的选择,选择合适的溶剂是结晶法的关键。,1、理想溶剂具备的条件：,（1）不与结晶物质发生化学反应。,（2）对结晶物质热时溶解度大，冷时溶解度小。,（3）对可能存在的杂质，冷热均溶或均不溶。,（4）沸点适中，不宜过高或过低。,（5）能给出较好的结晶。,结晶溶剂的选择,选择合适的溶剂是结晶法的关键。,2常用溶剂：,常用的溶剂有水、冰醋酸、甲醇、乙醇、丙酮、乙酸乙酯、三氯甲烷等；若在一般溶剂中不易形成结晶的成分，还可选用二氧六环、二甲基亚砜、乙腈、甲酰胺、二甲基甲酰胺等不常用的溶剂。,结晶溶剂的选择,选择合适的溶剂是结晶法的关键。,3混合溶剂：,一般常用的混合溶剂有乙醇-水、醋酸-水、丙酮-水、吡啶-水、乙醚-甲醇、乙醚-丙酮、乙醚-石油醚、苯-石油醚等。,4重结晶选用的溶剂：,可参照结晶所选用的溶剂，但若形成粗结晶后溶解度有所改变，则所选溶剂也相应有所不同。,分离技术,系统溶剂分离法,两相溶剂萃取法,沉淀法,结晶与重结晶法,透析法,分馏法,系统溶剂分离法,是一种选用不同极性的溶剂组成溶剂系统，按极性由小到大的顺序依次提取分离提取液中各种溶解度有差异的成分，使各种成分获得分离的方法。,系统溶剂分离法,此法是早年研究天然产物有效成分的一种最主要的方法，目前仍是研究不明成分最为常用的方法。但这种方法的操作常凭经验摸索进行，手续繁琐，相同成分可能会分散在不同的抽提部位，不易于浓集，较大地限制了微量成分、结构性质相似成分的分离纯化。,提示：,两相溶剂萃取法,是往提取液中加入一种与其互不相溶的溶剂配成两相溶剂系统，利用混合物中各种成分分配系数的差异而将所需成分萃取出来的分离方法。分离的难易可用分离因子值来表示。一般来说，当100，若想达到基本分离只需作一次简单萃取；当10010，则需萃取1012次才能达到分离；当1时，即表示KAKB，两种成分性质非常相近，无法利用此法达到分离目的。,两相溶剂萃取法,操作步骤,1简单萃取法,小量萃取一般在分液漏斗中进行。检查无漏水装入待萃取物和溶剂振摇排气重复数次静置分离,两相溶剂萃取法,注意：水提液的浓度控制在相对密度1.11.2之间分配系数差异较大的成分的分离，一般萃取34次即可完成选用的萃取溶剂第一次用量一般为水提液的1/21/3，以后的用量可适当减少为水提液的1/41/6若亲水性成分不易转入有机溶剂层时，需增加萃取次数或更换萃取溶剂。,1简单萃取法,两相溶剂萃取法,1简单萃取法,选用三氯甲烷萃取，易产生乳化现象，特别是在碱性情况下，乳化现象更为严重。在操作过程中，可采用旋转混合、改用三氯甲烷-乙醚混合溶剂萃取或加大有机溶剂量等措施尽量避免乳化现象的发生。,出现了乳化现象，可用以下措施破乳：较长时间放置。轻度乳化可用一金属丝在乳化层中搅动使之破坏。将乳化层抽滤。将乳化层加热或冷冻。分出乳化层，再用新溶剂萃取。加入少量电解质（如氯化钠），利用盐析作用加以破坏。滴加数滴醇类如戊醇改变表面张力，破坏乳状液。,两相溶剂萃取法,2逆流连续萃取法,是利用相对密度小的相液作为移动相（或分散相），逆流连续穿过相对密度大的作为固定相（或连续相）的相液，借以交换溶质而达到分离的操作方法。,两相溶剂萃取法,3逆流分溶法,逆流分溶法（countercurrentdistribution，CCD）是一种将混合物经仪器操作，在两相溶剂系统中进行反复多次的振摇、静置、分离、和转移等萃取步骤，使分配系数不同的成分达到分离的操作方法，又称为逆流分配法、逆流分布法或反流分布法。如果混合物中各成分的分配系数很接近，用一般方法不易分离，则可选用CCD法。,两相溶剂萃取法,4液滴逆流分配法,液滴逆流分配法（dropletcountercurrentchromatography，DCCC）又称液滴逆流色谱法，是在逆流分溶法基础上改进的新方法。利用混合物中各成分在两液相间的分配系数的差异，使移动相形成液滴，通过作为固定相的液柱实现逆流分配，使各成分获得分离。,两相溶剂萃取法,提示：,（1）简单萃取法常用于实验室少量萃取。中量萃取可在较大的下口瓶中进行，工业生产中的大量萃取，多在密闭萃取缸内进行。适用于分配系数差异较大的成分的分离。（2）逆流连续萃取法操作简便，萃取较完全，适合各种密度的溶剂萃取。可避免乳化现象的发生及操作的麻烦。（3）CCD法具有分离效率高，操作条件温和，试样容易回收等优点，尤适合于分离中等极性、分离因子较小及不稳定的物质。但试样极性过大或过小，或分配系数受温度或浓度影响过大及易于乳化的溶剂系统均不宜采用此法。（4）DCCC法使用溶剂较少，可定量回收试样，分离效果较CCD法好，已广泛用于皂苷、生物碱、蛋白质、多肽、酸性成分及糖类等成分的分离，尤适用于皂苷类的分离。（5）在实际工作中，应选择值大的溶剂系统，以利于提高分离效率；亦可根据值选择适当的萃取方法。,沉淀法,沉淀法是指在天然药物的提取液中加入某些试剂，使欲分离成分或杂质产生沉淀或降低溶解性而从溶液中析出，从而获得有效成分或去除杂质的方法。,沉淀法,操作步骤,往提取液中加入适量酸水（或碱水），将欲分离成分处理成盐溶解于酸水（或碱水）中，然后再加入适量碱水（或酸水），使欲分离成分恢复原来的结构，形成沉淀析出，最后可以离心或利用与水不相混溶的有机溶剂把这些化学成分萃取分离获得。,1酸碱沉淀法,沉淀法,操作步骤,2试剂沉淀法,往提取液中加入某些特定试剂或溶剂，使欲分离成分与试剂生成沉淀或因溶解度降低而沉淀析出，待完全沉淀后，滤过即得。,沉淀法,操作步骤,3铅盐沉淀法,先将中性醋酸铅饱和溶液加入水或稀醇提取液中，至沉淀完全，静置，滤过，得到中性醋酸铅沉淀物，然后再将碱式醋酸铅饱和溶液加入到所得滤液中，至沉淀不再析出，静置后滤过，得到碱式醋酸铅沉淀物及滤液。最后，将以上操作获得的三部分物质分别进行脱铅处理即得。,沉淀法,提示：,（1）采用沉淀法分离化合物，若生成沉淀的是有效成分，则要求反应必须可逆；若沉淀物为杂质，则可为不可逆反应。（2）酸碱沉淀法适用于酸性、碱性或两性化合物的分离。（3）铅盐沉淀法即可使杂质生成铅盐沉淀除去，也可以使有效成分生成铅盐沉淀。中性醋酸铅能与具有羧基、邻二酚羟基的酸性或酚性物质生成不溶性铅盐，常用于沉淀天然药物成分中的有机酸、蛋白质、氨基酸、粘液质、鞣质、树脂、酸性皂苷、部分黄酮苷、蒽醌苷、香豆素苷和某些色素等等。碱式醋酸铅沉淀范围更广，除上述物质外，还能沉淀某些大分子中性成分如中性皂苷、糖类，某些异黄酮及其苷，某些碱性较弱的生物碱等。,结晶与重结晶法,结晶法与重结晶法是利用混合物中各种成分在溶剂中溶解度的差别，使所需成分以结晶状态析出，再进一步纯化处理，以达到分离精制目的的分离方法。,结晶与重结晶法,操作步骤,结晶与重结晶法,提示：,（1）选择合适的溶剂是结晶法的关键。（2）应注意其他条件影响结晶的形成，包括杂质的去除、有效成分的含量、溶液的浓度及合适的温度、时间等。（3）在加热溶解过程中，为了避免欲结晶物质出现成油珠状及液化现象，常选择沸点低于欲结晶物质熔点的溶剂，并适当加大溶剂的用量；若欲结晶物质的熔点较所选溶剂沸点低，则应制成在熔点温度以下的饱和溶液。（4）结晶法是分离纯化固体成分的重要方法之一，可获得较纯的单体，有利于对天然药物化学成分进行鉴定和分子结构的研究。,透析法,透析法是利用提取液中小分子物质可通过透析膜，而大分子物质不能通过透析膜的性质使分子量差异较大的物质达到分离的方法。,操作步骤,透析法,先将透析膜扎成袋状，外面护以尼龙网袋，小心加入欲透析的试样溶液，放入清水缸中。不断更换缸内的水，使膜内外的浓度差增加，或稍加搅拌或适当加温处理，；也可以在近透析膜两旁处放置两个电极，称电透析，通电后使带电荷离子的透析速度增加10倍以上，以加快透析的速度。透析过程中，用定性反应对膜内药液有效成分或指标成分进行检查分析，判断透析是否完全。,透析法,提示：,透析膜的膜孔有不同规格，要根据具体情况加以选择。所选透析膜合适与否是透析法成败的关键。常用的透析膜有动物性膜、火棉胶膜、羊皮纸膜（硫酸纸膜）、玻璃纸膜，蛋白胶（明胶）膜等。本法常用于分离纯化天然药物化学成分中的大分子物质如：皂苷、蛋白质、多肽、多糖等。透析结束后，无机盐、单糖、双糖等小分子杂质可被除去。,分馏法,分馏法是利用混合物中各成分的沸点不同，在分馏过程中产生高低不同的蒸气压，借以收集到不同温度的馏份，达到分离目的的方法。,操作步骤,分馏法,将待分馏的试样放入圆底烧瓶中，加入沸石，当瓶内液体一开始沸腾时，就要注意调节温度，使蒸气缓慢升入分馏柱。当蒸气到底柱顶时，可将火适当调小，使蒸气未进入支管即被全部冷凝回流（使气液热交换进行充分），维持此状态5分钟后，将火调大，使有馏出液滴出，控制速度为每23秒钟流出一滴。待低沸点组分蒸完后，再逐渐升温，当有第二个组分蒸出时，会产生沸点的迅速上升。如此进行操作，使不同沸点的组分逐一分馏出来。,分馏法,提示：,一般情况下，如果液体混合物成分间沸点相差较大，可将溶液通过重复多次的蒸馏即可达到分离的目的；如果沸点相差较小，则需采用分馏柱；当沸点相差越小，需要的分馏装置