天然产物化学全套 提取分离方法ppt课件.ppt

天然药物化学,Chemistry of Natural Medicines,卫生部规划教材,Chemistry of Natural Products,第一章,总 论 （Generation）,本 章 内 容,第一节 绪论第二节 生物合成第三节 提取分离方法第四节 结构研究方法,第三节 提取分离方法,一、提取法：1.溶剂提取法（extraction with solvent） 原理：相似相溶常用提取溶剂极性顺序： 环己烷、甲苯石油醚（3060、6090）乙醚氯仿（CHCl3，常用二氯甲烷代替）乙酸乙酯（EtOAc）正丁醇（BuOH）丙酮乙醇（EtOH）甲醇（MeOH）水,补,P17,理想溶剂（ideal solvents ）： （1）对有效成分溶解度大； （2）对无效成分溶解度小； （3）与有效成分不起化学反应； （4）安全，成本低，易得。,注意： 多种成分之间存在助溶作用，常用小极性溶剂脱脂，然后再使用溶剂法提取。如：脱叶绿素等,1)冷提：适用于受热不稳定的成分。 浸渍法 (Maceration) 渗漉法（Percolation）,第三节 提取分离方法,渗漉法装置图,工业生产用的渗漉装置,P18,2)热提：煎煮法（Decoction） 回流（Refluxing） 连续回流（Continuous Refluxing）,Simple refluxing assembly,Assembly of Soxhlet extractor,第三节 提取分离方法,P18,3) 超临界流体萃取法（supercritical fluid extraction SFE) 利用溶剂在超临界条件下特殊的流体性能对样品进行提取，为20世纪80年代迅速发展起来的一种提取方法。 稳定的纯物质都可以有超临界状态（化学性质稳定，在达到临界温度不会分解）。 用这种技术提取芳香挥发油，具有防止氧化、热解及提高品质的突出优点。,P18,超临界流体（SF）：处于临界温度（Tc）和临界压力（Pc）以上，介于气体和液体之间的流体.密度与液体相近，粘度与气体相近，扩散系数比液体大100倍对许多物质有很强的溶解能力。,控温面板,高压泵,超临界CO2萃取实验装置示意图,原料,超临界萃取实验装置与实验方法,小试实验装置图,实验装置小试实验装置,上世纪50年代初进入试验阶段，如从石油中脱沥青70、80年代，SFE越来越多的用于食品、香料的提取90年代，开始从植物药中提取成分，如蛇床子、茵陈蒿、桑白皮中提取成分。,中小型SFE装置图,为物理过程，无化学反应，生物活性不减。大能量的超声波产生的极大压力造成植物物细胞壁及整个生物体破裂，胞内物质的释放、扩散及溶解。,4) .超声提取法（ultrasonic extraction),实验室用小型超声仪,第三节 提取分离方法,P19,工业生产用超声仪,5). 微波提取法（microwave extraction）,具有穿透力强、选择性高、加热效率高等显著特点，而且其操作简便、快速、节能、高效。缺点：工业化设备少、成分变化、生物活性变化。,工业生产用微波提取罐,第三节 提取分离方法,2.水蒸气蒸馏法（water-steam distillation ） 提取具有挥发性，能随水蒸气蒸馏而不被破坏的成分，如挥发油。,Simple water-steam distillation refluxing assembly,第三节 提取分离方法,P19,3.升华法（ sublimation ） 用于具有升华性的成分提取，如部分香豆素，蒽醌，樟脑等。,第三节 提取分离方法,P19,药材原料,提取,浓缩回收溶剂,（浸膏）提取物,单体化合物,第三节 提取分离方法,二、分离方法,1. 根据溶解度差别进行分离 1.1 结晶法（纯化时常用）条件：浓度；合适的溶剂；1.2 沉淀法：a 溶剂沉淀法：改变极性，如水提醇沉法b 酸碱沉淀法：改变pH，处理酸、碱、两性成分；c 沉淀试剂：如铅盐沉淀法，酸性、酚性成分加中性PbAc2，形成沉淀。,P20,2.1 影响分离的因素分配系数 KK=CU/CL （CU, CL被分离物质在上相和下相中浓度）分离因子 = KA/ KB KAKB, 根据值的大小可决定分离采用的方法: 100，简单的一次萃取，可基本分离. 10010，约10次以上萃取。 2，约100次以上萃取。,第三节 提取分离方法,2. 根据物质在两相溶剂中的分配比不同进行分离,P20,P21,2.1 影响分离的因素pH值 对于酸性、碱性、两性化合物，pH值可改变它们的存在状态（游离型和解离型），分配比受pH值的影响，因为,HA达到99%解离时，pH pKa + 2HA达到99%游离时，pH pKa - 2,第三节 提取分离方法,P21,第三节 提取分离方法（Methods of Extraction and Isolation）,H值的进一步应用pH-梯度萃取法 按酸碱性强弱不同分离酸性、碱性、中性物质，改变pH值使酸碱成分呈不同状态。,液-液萃取分离常用方法：1. 逆流分溶法(CCD)： 是一种多次连续的液-液萃取分离过程。特点：条件温和，样品易回收，适用于中等极性、不稳定物质的分离。,四、提取分离方法,0 1 2 3 n CCD法的分离过程示意图,P22,2.纸色谱法（PC）：也叫纸分配色谱（PPC， Paper Partition Chromatography）。,第三节 提取分离方法,P23,补,固定相：滤纸纤维中含有的5-7%水流动相：有机溶剂,h1,h2,Rf = h2 / h1,注意：如果流动相为缓冲盐溶液，则PC为非极性吸附色谱（纤维素色谱）,3. 液-液分配柱色谱正相色谱：固定相极性大，如水、缓冲液等；流动相极性小，如氯仿、乙酸乙酯等。载体：硅胶（含水可达17%），硅藻土，纤维素等。分离极性大或水溶性成分，如苷类、糖、生物碱等。 洗脱顺序：极性小的物质先被洗脱出来。,第三节 提取分离方法（Methods of Extraction and Isolation）,P24,补,反相色谱：固定相极性小于流动相。如HPLC反相柱，反相TLC薄层色谱。 固定相：硅胶硅醇基结合烷基，如RP-2，RP-8，RP-18（ODS）。亲脂性：RP-18 RP-8 RP-2。,第三节 提取分离方法（Methods of Extraction and Isolation）,P24,流动相(洗脱剂)：MeOH-H2O，CH3CN-H2O洗脱顺序：分离极性大的成分，极性大者先洗脱下来,流动相(洗脱剂)：MeOH-H2O，CH3CN-H2O,加压液相柱色谱法,普通柱色谱：固定相粒径大 柱效低 耗时长 溶剂用量大,加压柱色谱：固定相粒径小 柱效高 时间短 溶剂用量小,P24,加压液相色谱： a). 中低压液相色谱：lobar柱 b). 高压（效）液相色谱：HPLC c). 超高效液相色谱法：UPLC,泵,检测器,液滴逆流色谱( DCCC )： 一种液-液分配色谱，流动相呈液滴形式垂直上升或下降，通过固定相的液柱，实现物质的逆流色谱分离。 特点：不易乳化，样品可定量回收，分离效果好，特别适合于分离皂苷等水溶性成分。,第三节 提取分离方法（Methods of Extraction and Isolation）,液滴逆流色谱(DCCC)示意图,P26,高速逆流色谱（HSCCC）,第三节 提取分离方法（Methods of Extraction and Isolation）,通过特定的高速行星式旋转所产生的离心力场作用，使无载体支持的固定相稳定地保留在蛇形管内，并使流动相单向、低速通过固定相，实现连续逆流萃取分离物质的目的。 用于各种物质的分离，包括蛋白、酶、三萜、生物碱、皂苷等。,P26,3.1 吸附分类：物理吸附：相似相吸，吸附解析发生迅速。吸附剂如硅胶、氧化铝、活性炭等；化学吸附：不可逆性。如碱性氧化铝对酚酸性成分的吸附，硅胶对生物碱的吸附等。半化学吸附：聚酰胺对酚酸类、醌类的氢键吸附。,第三节 提取分离方法,3. 根据物质的吸附性差别进行分离吸附色谱法,P27,物理吸附：吸附原理：相似相吸影响吸附过程的三要素： 吸附剂（固定相） 溶质（被分离物质） 溶剂（洗脱剂，展开剂，流动相）,第三节 提取分离方法,P28,3.2 硅胶、氧化铝： 极性吸附剂：载样量大，吸附力强 硅胶：应用最广，适用于各类成分分离 氧化铝：有中性、酸性、碱性氧化铝。碱性氧化铝不适合于分离酸性成分，多用于分离生物碱。,第三节 提取分离方法,P28,3.2 硅胶、氧化铝： 被分离物质吸附力与结构的关系 被分离物质极性大，吸附力强，Rf值小，洗脱难，后被洗脱下来。 官能团极性大小相对一般排列顺序： -COOH Ar-OH R-OH R-NH2, RNHR , RNR R R-CO-NRR RCHO RCOR RCOOR ROR RH,第三节 提取分离方法,P28,溶剂(洗脱剂)的极性与洗脱力的关系 洗脱剂极性越大, 洗脱力越强.,练习: 从黄花夹竹桃果仁中分离到七种强心苷成分, 比较极性大小和硅胶柱上洗脱顺序.,第三节 提取分离方法,第三节 提取分离方法,答案：,1. 极性大 小：黄夹苷A黄夹苷B 次苷D次苷C次苷A次苷B2. 硅胶柱上的出柱顺序：后 先,3.3 活性炭非极性吸附剂吸附力与结构的关系 被分离物质极性越小，吸附越牢固。洗脱力与溶剂的关系 100%醇 含水醇 H2O应用: 脱色等。,第三节 提取分离方法,P28,3.4 聚酰胺(Polyamide) 色谱法： 是由己酰胺聚合成的一类高分子化合物。,第三节 提取分离方法,分离原理：主要通过酰胺键与酚羟基、酸、醌等形成氢键，产生吸附作用。吸附力取决于形成氢键缔合的能力。,P31,3.4 聚酰胺 吸附力与结构的关系 a.形成氢键的基团数目越多, 吸附力越强; b.形成分子内氢键者, 吸附力减少;,第三节 提取分离方法,P31,c.芳香化程度越高或共轭键越多,吸附力越强;,第三节 提取分离方法,溶剂的洗脱能力水醇丙酮NaOH 甲酰胺,P32,3.4 聚酰胺 常用溶剂： H2O ，EtOH/ H2O，EtOH 应用: 分离黄酮类;除鞣质.,第三节 提取分离方法,练习: 某植物中分得3个黄酮化合物，结构如下, 比较它们的极性大小及在硅胶TLC和聚酰胺薄膜上Rf值大小顺序.,A: R1 =R2= HB: R1 = H, R2= RhamC: R1 = Glc, R2= Rham,极性大小: SiO2-TLC Rf: Polyamide TLC, Rf:,第三节 提取分离方法,极性大小: C B ASiO2-TLC Rf: A B CPolyamide TLC, Rf: C B A,第三节 提取分离方法,答案：,3.5 大孔吸附树脂(macro-reticular resin)组成: 苯乙烯，二乙烯苯和致孔剂分离原理:吸附(范德华力和氢键)和分子筛作用(多孔性结构)树脂类型:非极性、中极性和极性三种。 非极性：由苯乙烯和二乙烯苯缩合而成，故又称 芳香吸附树脂。如D101型 弱极性：如AB-8型。 极 性：含酰氨基、氰基、酚羟基等含氮、氧、硫不同极性功能的吸附树脂。,第三节 提取分离方法,P32,3.5 大孔吸附树脂 洗脱剂: H2O 及不同比例的含水醇。 洗脱分离: H2O 洗: 糖,水溶性色素 30% EtOH/ H2O: 极性大的成分 50-75% EtOH: 皂苷类 95% EtOH: 极性小成分 应用: 除多糖, 水溶性色素, 富集苷类成分,第三节 提取分离方法,透析法: 半透膜, 分子筛滤过作用 超滤法: 分子大小不同, 扩散速度不同 超速离心法: 溶质在超速离心作用下具有不同的 沉降性或浮游性 凝胶滤过法: 分子筛的作用(凝胶渗透色谱,分子 筛滤过, 排阻色谱), 被分离物质按分子 由大到小的顺序流出色谱柱.,4.根据物质分子大小差别进行分离凝胶滤过法,第三节 提取分离方法,4.1 主要的几种方法,P34,被分离物质按分子量由大到小的顺序流出色谱柱.,4.2凝胶种类:葡聚糖凝胶(Sephadex G): 只适于在水中应用, 分离多糖、 蛋白质等.羟丙基葡聚糖凝胶(Sephadex LH-20)： 适用于各类化合物的分离，除具有分子筛的特性外，还起到反相分配色谱的效果。 常用溶剂有甲醇-水、氯仿-甲醇等。,第三节 提取分离方法,4.根据物质分子大小差别进行分离凝胶滤过法,P35,4.3. 膜分离技术 原理：利用小分子物质在溶液中可通过具有一定孔径的膜，而大分子物质不能通过的性质进行分离。常用于蛋白质、多肽、多糖等与小分子物质的分离。 分类：微滤（0.1m）、超滤（10100 nm）、 纳滤（110 nm）、 反渗透（1 nm） 应用：大豆蛋白的工业化生产（超滤）、生产注射液、口服液、医用酒精、医疗用水等,四、提取分离方法,P37,5.根据物质离解程度不同进行分离离子交换法 固定相：离子交换树脂（聚苯乙烯高分子化合物，引 入交换基团） 分类： 阳离子交换树脂：强酸型 RSO3-H+ 弱酸型 RCOO-H+ 阴离子交换树脂：强碱型 RN+(CH3)3Cl- 弱碱型 RNH2, RNHR, RNRR”,第三节 提取分离方法,P38,5.1交换原理：离子交换原理 阳离子交换树脂：,阴离子交换树脂：,5.2应用： 主要用于生物碱和有机酸的分离。,第三节 提取分离方法,5.根据物质离解程度不同进行分离离子交换法,P39,The End,