天然药化总论2009

天然药物化学ChemistryofNaturalMedicine山东大学药学院天然药物化学教研室DepartmentofNaturalProductsChemistrySchoolofPharmacyShandongUniversity孙隆儒了解前人的研究工作1)做过研究没有?2)研究的深度和广度3)确定实验方案原植物的鉴定1)原植物的拉丁学名2)采集地点和时间3)药及部位4)民间药用情况第三节提取分离方法一、中草药有效成分的提取二、中药有效成分的分离与精制三、有效成分的结构鉴定植物组织∷∷∵一、天然药物化学成分的提取(一)经典提取方法

溶剂法、蒸馏法、升华法、压榨法压榨法溶剂法蒸馏法原理：与水蒸气产生共沸点范围：挥发油升华法原理：相似者相溶范围：所有化学成分原理：遇热挥发，遇冷凝固范围：游离蒽醌原理：机械挤压范围：新鲜药材、种籽植物油挥发性升华性最常用（Extraction）ExtractionSteamdistillation(水蒸汽蒸馏)2.升华法（1）选择溶剂考虑因素（2）常见溶剂的种类及其特点（3）常用溶剂提取方法（4）影响溶剂提取效率的因素3.SolventExtraction(溶剂提取法)溶剂提取法

——（1）选择溶剂考虑因素：溶剂尽可能多地溶出有效成分,杂质少溶或不溶有效成分、杂质、溶剂的极性：相似相溶原理溶剂的安全性、价廉易得、回收方便等常用有机溶剂的种类及特点

介电常数：小

————大

极性：小

————大

亲脂性：大

————

小

亲水性：小

————

大1.比水重的有机溶剂：氯仿2.与水分层的有机溶剂：环己烷~正丁醇3.能与水分层的极性最大的有机溶剂：正丁醇4.与水可以以任意比例混溶的有机溶剂：丙酮~甲醇5.极性最大的有机溶剂：甲醇6.极性最小的有机溶剂：环己烷7.介电常数最小的有机溶剂：环己烷8.常用来从水中萃取苷类、水溶性生物碱类成分的有机溶剂：正丁醇9.溶解范围最广的有机溶剂：乙醇石油醚>环己烷>苯>氯仿>乙醚>乙酸乙酯>丙酮>乙醇>甲醇>水（2）天然药物各类成分的极性与提取溶剂的关系

植物成分极性强弱植物成分结构类型适于提取溶剂亲脂性强叶绿素、脂肪油、挥发油石油醚亲脂性较强游离生物碱、苷元、甾类、萜类、某些有机酸乙醚、氯仿中等极性中偏小某些苷类(如强心苷等)氯仿-乙醚(2:1)中等某些苷类(如黄酮苷类)乙酸乙酯中偏大某些苷类(如蒽醌苷、皂苷等)正丁醇亲水性较强极性大的苷、糖类、氨基酸等丙酮、乙醇、甲醇亲水性强蛋白质、粘液汁、糖类、氨基酸、无机盐、苷类水溶剂提取法

溶剂提取法(1)选择溶剂注意点

①对有效成分溶解度大,对杂质溶解度小②不与化学成分起化学变化③经济、易得、使用安全(2)常见溶剂提取工艺

①浸渍法

②渗滤法

③煎煮法

④热回流提取法影响提取效率的因素

①原料粉碎度

②提取时间

③提取温度④设备条件SolventExtraction回流提取冷浸提取渗滤提取连续回流提取水/稀醇，冷提乙醇，冷提提取效率高，但溶剂用量大煎煮法水有机溶剂溶剂用量大索氏提取器有机溶剂，溶剂反复利用溶剂提取法

——(3)常用溶剂提取方法溶剂提取法

——(4)影响溶剂提取效率的因素溶剂方法粉碎度温度时间超临界流体萃取技术超声波提取技术微波萃取技术其它：酶提取法、半仿生提取法、空气爆破法、破碎提取法、加压逆流提取法、旋流提取法、密闭动态提取法等。(二)现代提取技术

SupercriticalFluidExtraction超临界提取Thismethodofextractionhasnumerousadvantages:Nosolventresidues.Selectivity-solventpowerandselectivityisreadilyadjustablebysmallchangesinprocessconditions,

allowingmorethanoneextractproduct.CO2

isacceptableasafoodgrade"solvent".Lowtemperatureprocessingmeanssensitiveproductsdonotdeteriorate.Gentleextractionprocess.

Highqualityseparation

thateliminatestheneedtoremovesolventandotherresiduesbyfurtherprocessing(溶剂提取法)超声波提取技术超声波提取设备各种溶剂，可加热，但所需温度低(溶剂提取法)分离依据：共存成分的性质差异1.溶解度差异2.分配比不同3.吸附性差异4．分子大小差异5．离解程度不同二、天然药物化学成分的分离1.根据物质的溶解度差异进行分离

调节温度改变混合溶剂的极性调节PH加入某种沉淀试剂根据物质的溶解度差异进行分离

——（1）调节温度

温度不同——溶解度改变结晶、重结晶待纯化物A+杂质B、C加MeOH热溶热滤残渣（C）滤液（A+B）冷置析晶母液（B）结晶（A）加另一种极性相差较大的溶剂——混合溶剂极性改变——部分物质沉淀析出A．水/醇法：除去水提液中的水溶性杂质B．醇/水法：除去醇提液中的脂溶性杂质C．醇/醚法（醇/丙酮法）：纯化皂苷根据物质的溶解度差异进行分离

——（2）改变混合溶剂极性A．水/醇法——除去水提液中的水溶性杂质中药水提取液加数倍量浓醇静置过夜母液（目标成分）沉淀（水溶性杂质）（如蛋白质、多糖、果胶、粘液质）B．醇/水法：除去醇提液中的脂溶性杂质中药醇提取液加数倍水静置过夜母液（目标成分）沉淀（脂溶性杂质）（如油脂、叶绿素等）C．醇/醚法（醇/丙酮法）：纯化皂苷皂苷的醇溶液加数倍量乙醚，静置母液（脂溶液杂质）沉淀（皂苷）酸、碱、两性成分调节pH——改变的分子存在状态——改变溶解度根据物质的溶解度差异进行分离

——

(3)调节PH解离型/离子态游离型/分子态H+BH+BOH-H+A-HAOH-脂溶性水溶性酸、碱、两性成分调节PH——改变分子存在状态——改变溶解度A．酸/碱法（酸提取碱沉淀法）：

生物碱的提取、纯化B．碱/酸法（碱提取酸沉淀法）：

黄酮、蒽醌等酚性成分的提取、纯化C.调节PH至等电点，沉淀蛋白

根据物质的溶解度差异进行分离

——

(3)调节PHA．酸/碱法（酸提取碱沉淀法）——生物碱的提取、纯化H+BH+BOH-醇提物浸膏（B）药渣酸水提取液稀酸水提取（

BH+

）碱化沉淀（B）碱水液（水溶性杂质）（脂溶性杂质）药材（HA）药渣碱水提取液碱水提取（

A-

）酸化沉淀（HA）酸水液（水溶性杂质）（脂溶性杂质）B．碱/酸法（碱提取酸沉淀法）

——黄酮、蒽醌等酚性成分的提取、纯化H+A-HAOH-酸、碱成分——加入某种沉淀试剂——水不溶性盐A．酸性成分Pb2+、Ba2+、Ca2+

水悬浮，通H2S母液（

）B.碱性化合物苦味酸/苦酮酸，磷钼酸/磷钨酸/镭氏盐

强H+，Et2O萃取H2O层（

）

1.根据物质的溶解度差异进行分离

——（4）加沉淀剂2.根据物质在两相溶剂中的分配比不同进行分离分配比K

K=CU/CL

分离因子β

β=KA/KB

（KA

KB）β

1001次萃取，基本分离10

β

10010

12次β

2100次以上β

1无法分离上层下层（1）简单液液萃取法（2）逆流分溶法（CCD，countercurrentdistribution）（3）纸色谱（PC，paperchromatography）（4）液液分配柱色谱（5）液滴逆流色谱

（DCCC，dropletcountercurrentchromarography）（6)高速逆流色谱

(HSCCC，highspeedcountercurrentchromarography）

2.根据物质在两相溶剂中的分配比不同进行分离β

50A．有机溶剂/水B．有机溶剂/酸、碱水PH——物质存在状态——溶解性——KC．PH梯度萃取梯度调节PH，每次改变一种成分的存在状态，依次分离缺点：手工操作繁琐、溶剂用量大、易乳化2.根据物质在两相溶剂中的分配比不同进行分离

——（1）简单液液萃取法上层下层

例：HA1、HA2、B，且酸性HA1

HA2，如何分离?

PH≥12BA-

≤3BH+HA

工作原理：多次、连续的液液萃取2.根据物质在两相溶剂中的分配比不同进行分离

——（2）逆流分溶法（CCD）(β＜50)craig逆流分溶仪萃取单元及工作过程优点：避免手工操作缺点：溶剂用量大,机械操作导致破损、漏液乳化。2.根据物质在两相溶剂中的分配比不同进行分离

——（3）纸色谱（paperchromatography,PC）利用PC选择设计液－液萃取分离物质的最佳方案

Rfa(1-Rfb)Rfb(1-Rfa)式中，Rfa

＞Rfb一般β＞50，简单萃取即可解决问题；但β＜50时，宜采用逆流分溶法β=×××固定相：水流动相：水饱和的有机溶剂极性？Rf值？固定相涂覆于硅胶等多孔载体上，装柱流动相通过色谱柱进行洗脱物质在两相溶剂中作逆流分布——分配比不同，被洗脱速度不同2.根据物质在两相溶剂中的分配比不同进行分离

——（4）液－液分配柱色谱

定义正相分配色谱与反相分配色谱2.根据物质在两相溶剂中的分配比不同进行分离

——（4）液－液分配柱色谱

化学修饰RP-2RP-8RP-18亲油性表面亲油性表面三者亲脂性强弱顺序如下：RP-18

RP-8

RP-2。

2.根据物质在两相溶剂中的分配比不同进行分离

——(4)液－液分配柱色谱

加压液相色谱特点加压流动相，流速快载体颗粒小，机械强度大，比表面极大耐压柱材自动检测、收集、分部

2.根据物质在两相溶剂中的分配比不同进行分离

——（4）液－液分配柱色谱

加压液相色谱种类：快速色谱Flashchromatography2.02×105Pa低压液相色谱LPLC,＜5.05×105Pa中压液相色谱MPLC,5.05～20.2×105Pa高压液相色谱HPLC,＞20.2×105Pa(Highperformanceliquidchromatography)优点：克服了简单萃取及CCD溶剂容量大、易乳化的缺点缺点：载体可能造成化学吸附，如硅胶2.根据物质在两相溶剂中的分配比不同进行分离

——（5）液滴逆流色谱DCCC

dropletcountercurrentchromarography

流动相液滴垂直上下，经过固定相液DCCC2.根据物质在两相溶剂中的分配比不同进行分离

——（6）高速逆流色谱HSCCC

highspeedcountercurrentchromarography

行星式旋转产生的离心力场固定性保留在蛇形管内流动相单向、低速经过固定相3.根据物质吸附性差异进行分离（1）吸附的类型（2）物理吸附的基本规律（3）极性及强弱判断（4）简单吸附法用于物质的浓缩与精制

（5）吸附柱色谱法用于物质的分离

（6）聚酰胺柱色谱

（7）大孔吸附柱色谱物理吸附：范德华力——半化学吸附：氢键吸附：范德华力或氢键分子筛原理3.根据物质吸附性差异进行分离

——（1）吸附的类型物理吸附：

分子间力，无选择性，可逆。

硅胶、氧化铝、活性炭化学吸附：化学键，选择性较强，常不可逆。

硅胶——生物碱？

碱性氧化铝——黄酮、蒽醌等半化学吸附：氢键，选择性较弱，多可逆

聚酰胺3.根据物质吸附性差异进行分离

——（2）物理吸附的基本规律

极性相似者易于吸附非极性吸附剂：活性炭对非极性成分吸附强溶剂极性

吸附剂对溶质的吸附力

溶质可被极性弱的溶剂洗脱极性吸附剂：硅胶、氧化铝

对极性物质亲和力强溶剂极性

吸附剂对溶质的吸附力

溶质可被极性强的溶剂洗脱

3.根据物质吸附性差异进行分离

——（3）极性及强弱判断

物质极性：官能团的种类、数目、位置、碳链长短

R-COOH﹥Ar-OH﹥R-OH﹥R-NH-﹥R-CO-NH-﹥R-CHO﹥R-CO-R

﹥R-COO-R

﹥R-O-R

﹥R-X

﹥R-H溶剂极性：介电常数ε

，极性

环己烷（1.88）苯（2.29）无水乙醚（4.47）氯仿（5.20）乙酸乙酯（6.11）乙醇（26.0）甲醇（31.2）水（81.0）吸附剂吸附性能洗脱剂洗脱性能（极性）被分离物质极性强弱弱弱强强硅胶：小极性、中等极性活性炭：大极性苷类2.常用吸附剂(1)硅胶

性质:多孔性,组成SiO2,有硅醇基,显弱酸性，与水可逆结合;105℃加热失水，活化；500℃加热则脱水缩合。吸附性能：对极性物质有吸附作用，吸附能力的大小与含水量有关，高于12％的水，无吸附作用，仅作为分配层析的载体。

硅胶吸附规律：含水量越少，吸附能力强；含水量越大，吸附能力差。极性大的溶剂洗脱能力大，极性小的溶剂洗脱能力差。层析操作：TLC，CC

硅胶再生：乙醇或甲醇洗脱，烘干活化。必要时可以用酸处理。但注意：不能用碱处理

硅胶衍生物：不同类型的键合硅胶。(2)氧化铝性质：由Al(OH)3在高温下煅烧而成，具有弱碱性，吸附性能强。吸附性能的大小与含