南方医科大学第二章.ppt

第三节第三节 提取分离方法提取分离方法 一、天然药物资源中化学成分的主要类型一、天然药物资源中化学成分的主要类型 1 1、脂类、脂类 （1 1）油脂：甘油脂肪酸酯等）油脂：甘油脂肪酸酯等;（2 2）蜡：为脂肪酸和脂肪醇生成的酯类。）蜡：为脂肪酸和脂肪醇生成的酯类。（3 3）甾醇类：）甾醇类：-谷甾醇、谷甾醇、-菠甾醇等菠甾醇等 （4 4）磷脂）磷脂 2 2、色素、色素（1 1）分为脂溶性色素和水溶性色素两类。）分为脂溶性色素和水溶性色素两类。（2 2）常见脂溶性色素如叶绿素）常见脂溶性色素如叶绿素(卟啉类化合物卟啉类化合物)和叶黄素、胡萝卜素（四萜）等。和叶黄素、胡萝卜素（四萜）等。3 3、萜类、萜类（1 1）有单萜、多萜之分。）有单萜、多萜之分。（2 2）挥发油：主要为单萜和倍半萜类成分。）挥发油：主要为单萜和倍半萜类成分。4 4、生物碱、生物碱:有有游离生物碱与生物碱盐。游离生物碱与生物碱盐。5 5、苷类、苷类（1 1）分为黄酮苷、蒽醌苷、苯丙素苷、分为黄酮苷、蒽醌苷、苯丙素苷、强心苷、皂苷等；强心苷、皂苷等；（2 2）苷：极性大）苷：极性大,易溶于热水、醇。易溶于热水、醇。苷元：苷元：极性小极性小,难溶于水难溶于水。6 6、鞣质（、鞣质（tanninstannins）：是结构复杂的多元酚类化合物是结构复杂的多元酚类化合物 (1)(1)可水解鞣质可水解鞣质;(2);(2)缩合鞣质（多聚体）缩合鞣质（多聚体）(3)(3)鞣质的性质：鞣质的性质：a.a.多为黄色至褐色的无定形粉末；多为黄色至褐色的无定形粉末；b.b.易溶于水、乙醇、丙酮及乙酸乙酯；易溶于水、乙醇、丙酮及乙酸乙酯；c.c.可水解鞣质与三氯化铁试剂显蓝至蓝黑色，可水解鞣质与三氯化铁试剂显蓝至蓝黑色，缩合鞣质显绿至黑绿色；缩合鞣质显绿至黑绿色；d.d.鞣质与蛋白质结合形成不溶于水的沉淀鞣质与蛋白质结合形成不溶于水的沉淀.7 7、糖、糖8 8、氨基酸、蛋白质和酶、氨基酸、蛋白质和酶 9 9、有机酸、有机酸1010、无机成分、无机成分二、中草药有效成分的提取二、中草药有效成分的提取 目的物为已知成分或已知化学结构类型者目的物为已知成分或已知化学结构类型者;目的物为未知有效成分或有效部位目的物为未知有效成分或有效部位.（一）常用提取方法（一）常用提取方法 原理：利用某些具有升华性质的化合物原理：利用某些具有升华性质的化合物遇热汽化上升，遇冷后又凝固的性质从药遇热汽化上升，遇冷后又凝固的性质从药材中提取该类成分。材中提取该类成分。适用范围：具有升华性质，而且化学结构适用范围：具有升华性质，而且化学结构遇热稳定、不易被破坏的化合物。遇热稳定、不易被破坏的化合物。具有特异性高，所得化学成分较纯具有特异性高，所得化学成分较纯.应用范围窄是该法缺点。应用范围窄是该法缺点。操作方法：常压升华；减压升华操作方法：常压升华；减压升华2.2.水蒸汽蒸馏法：水蒸汽蒸馏法：原理：利用某些挥发性成分能随水蒸气原理：利用某些挥发性成分能随水蒸气 蒸发的性质。蒸发的性质。适用范围：能随水蒸气蒸发而且化学结适用范围：能随水蒸气蒸发而且化学结构遇热稳定、不易被破坏的的挥发油、构遇热稳定、不易被破坏的的挥发油、小分子生物碱或酚类化合物。小分子生物碱或酚类化合物。优点：对于具有挥发性，而且化学结构优点：对于具有挥发性，而且化学结构遇热稳定、不易被破坏的化合物，该方法遇热稳定、不易被破坏的化合物，该方法特异性高，所得化学成分较纯。特异性高，所得化学成分较纯。3.3.溶剂提取法溶剂提取法 原理：利用天然药物的化学成分在特定原理：利用天然药物的化学成分在特定溶剂中能够溶解的性质。溶剂中能够溶解的性质。天然药物天然药物多数情况下采用溶剂提取法。多数情况下采用溶剂提取法。（二）溶剂提取法（二）溶剂提取法1 1、溶剂选择的依据、溶剂选择的依据 “相似者相溶相似者相溶”原则；原则；2 2、常用溶剂（按亲水性增加排列如下）：、常用溶剂（按亲水性增加排列如下）：环环己己烷烷 石石油油醚醚苯苯乙乙醚醚氯氯仿仿乙乙酸酸乙乙酯酯 正丁醇正丁醇丙酮丙酮乙醇乙醇甲醇甲醇水。水。极性最大的有机溶剂：甲醇极性最大的有机溶剂：甲醇 极性最小的有机溶剂：环己烷极性最小的有机溶剂：环己烷 溶解范围最广的有机溶剂：乙醇溶解范围最广的有机溶剂：乙醇选择的溶剂选择的溶剂 被提取成分被提取成分 石油醚石油醚脱脂（脂类、色素、萜类等）脱脂（脂类、色素、萜类等）苯、乙醚、氯仿、苯、乙醚、氯仿、乙酸乙酯乙酸乙酯甾类、萜和挥发油、生物碱、甾类、萜和挥发油、生物碱、各种苷元各种苷元 正丁醇正丁醇苷苷 乙醇、甲醇乙醇、甲醇 蛋白、多糖以外的各类成分蛋白、多糖以外的各类成分 水水 苷、生物碱盐、鞣质、氨基苷、生物碱盐、鞣质、氨基酸、蛋白、糖酸、蛋白、糖 溶剂选择与被提取成分对照表 3 3、溶剂选择的原则、溶剂选择的原则目标成分易溶，杂质成分难溶；目标成分易溶，杂质成分难溶；惰性，不与目标成分反应，即使发生反应惰性，不与目标成分反应，即使发生反应也应该属于可逆性的；也应该属于可逆性的；经济、安全、后续操作容易进行。经济、安全、后续操作容易进行。4 4、根据提取溶剂的种类不同，可以将溶、根据提取溶剂的种类不同，可以将溶剂提取法分为四种剂提取法分为四种（1 1）水提取法）水提取法 适用范围：适用于水溶性成分。如：苷类、适用范围：适用于水溶性成分。如：苷类、生物碱盐、有机酸盐、糖、蛋白质、氨基酸、生物碱盐、有机酸盐、糖、蛋白质、氨基酸、鞣质等化学成分的提取。鞣质等化学成分的提取。优点：经济、安全、无毒。优点：经济、安全、无毒。缺点：缺点：(1)(1)含杂质多，不易纯化；含杂质多，不易纯化；(2)(2)体积大，沸点高，不好浓缩；体积大，沸点高，不好浓缩；(3)(3)容易发霉；难过滤；容易发霉；难过滤；(4)(4)加热时易糊化等。加热时易糊化等。（2 2）醇提取法）醇提取法 常用的醇常用的醇:甲醇、乙醇以及不同浓度的甲醇、甲醇、乙醇以及不同浓度的甲醇、乙醇水溶液乙醇水溶液 适用范围：除蛋白质和多糖以外的其他各种适用范围：除蛋白质和多糖以外的其他各种水溶性和脂溶性成分。水溶性和脂溶性成分。优点：较为便宜易得，醇兼有亲水性和亲脂优点：较为便宜易得，醇兼有亲水性和亲脂性，对植物细胞渗透力强，可提多种成分。性，对植物细胞渗透力强，可提多种成分。缺点：易燃，甲醇有一定毒性。缺点：易燃，甲醇有一定毒性。（3 3）亲脂性有机溶剂提取法）亲脂性有机溶剂提取法 常用有机溶剂：正丁醇、乙酸乙酯、氯仿、常用有机溶剂：正丁醇、乙酸乙酯、氯仿、乙醚、苯以及石油醚等乙醚、苯以及石油醚等 适用范围：有机溶剂种类不同，提取成分不适用范围：有机溶剂种类不同，提取成分不同。通常规律如下：同。通常规律如下：正丁醇正丁醇 苷类；苷类；乙酸乙酯乙酸乙酯 黄酮类；黄酮类；氯仿氯仿 生物碱类及苷元类；生物碱类及苷元类；乙醚、苯乙醚、苯游离的黄酮、香豆素、游离的黄酮、香豆素、蒽醌、甾类、萜类等苷元以及挥发油等；蒽醌、甾类、萜类等苷元以及挥发油等；石油醚石油醚 挥发油、脂类、色素、树脂挥发油、脂类、色素、树脂 优点优点：选择性强，可除去水溶性杂质。：选择性强，可除去水溶性杂质。缺点缺点：价格昂贵；多数易燃，特别是乙价格昂贵；多数易燃，特别是乙醚；醚；有些毒性大，如苯和氯仿有些毒性大，如苯和氯仿(现多为甲苯现多为甲苯,CH,CH2 2ClCl2 2代替代替)；不适于大规模生产。不适于大规模生产。（4 4）超临界流体萃取技术）超临界流体萃取技术 超临界流体（超临界流体（SCFSCF）：当一种物质处于其）：当一种物质处于其临界温度与临界压力以上的状态时，将形成临界温度与临界压力以上的状态时，将形成既非液体又非气体的单一相态。既非液体又非气体的单一相态。超临界流体特点超临界流体特点:兼有气、液两重性，即兼有气、液两重性，即密度接近于液体，而粘度和扩散系数又与气密度接近于液体，而粘度和扩散系数又与气体相似，因而它不仅具有与液体溶剂相当的体相似，因而它不仅具有与液体溶剂相当的萃取能力，而且具有优良的传质效果。萃取能力，而且具有优良的传质效果。实际操作过程实际操作过程:控制体系的压力和温度萃取出所需要的物质控制体系的压力和温度萃取出所需要的物质，然后通过降压或升温的方法，降低超临界流，然后通过降压或升温的方法，降低超临界流体的密度，使萃取物得到分离。体的密度，使萃取物得到分离。常用作超临界流体的物质：二氧化碳等常用作超临界流体的物质：二氧化碳等 适用范围：挥发油及脂溶性成分适用范围：挥发油及脂溶性成分 缺缺 点：点：所需仪器设备价格昂贵所需仪器设备价格昂贵 二氧化碳作为超临界流体具有下列优点：二氧化碳作为超临界流体具有下列优点：1 1）临界温度为）临界温度为31.231.2（近于室温）；（近于室温）；2 2）临界压力在）临界压力在7373个大气压，易于操作；个大气压，易于操作；3 3）安全、不燃烧、化学上安定；）安全、不燃烧、化学上安定；4 4）可防止被萃取物的氧化；）可防止被萃取物的氧化；5 5）无毒；）无毒；6 6）价廉易得。）价廉易得。超临界流体萃取技术的优点：超临界流体萃取技术的优点：1 1）操作范围广，便于调节；）操作范围广，便于调节；2 2）选择性好；）选择性好；3 3）萃取、分离一步完成；）萃取、分离一步完成；4 4）溶剂回收简便，且可循环使用；）溶剂回收简便，且可循环使用；5 5）萃取效率高，速度快；）萃取效率高，速度快；6 6）低温操作，特别适合于热敏性组分；）低温操作，特别适合于热敏性组分；7 7）可以调节萃取物的粒度；）可以调节萃取物的粒度；8 8）无有机溶剂残留。）无有机溶剂残留。5 5、中药材的预处理、中药材的预处理 如无特殊规定，药材须干燥并适当粉碎，以如无特殊规定，药材须干燥并适当粉碎，以利增大与溶剂的接触面积，提高萃取效率。利增大与溶剂的接触面积，提高萃取效率。6 6、根据操作方法不同将溶剂法分为：、根据操作方法不同将溶剂法分为：（1 1）煎煮法：）煎煮法：适用范围：以水为溶剂的体系适用范围：以水为溶剂的体系（2 2）浸渍法）浸渍法(浸泡法浸泡法)适用范围：以水、醇或稀醇为溶剂的体系适用范围：以水、醇或稀醇为溶剂的体系（3 3）渗漉法）渗漉法 适用范围：一般是以水、醇或稀醇为溶剂适用范围：一般是以水、醇或稀醇为溶剂时采用此法，使用其他有机溶剂时也可采用。时采用此法，使用其他有机溶剂时也可采用。（4 4）连续回流提取法（索氏提取）连续回流提取法（索氏提取）适用范围：以醇或其他有机溶剂为溶剂的适用范围：以醇或其他有机溶剂为溶剂的体系体系.（5 5）超声法）超声法 适用范围：适用于任何溶剂提取体系。适用范围：适用于任何溶剂提取体系。7 7、提取液的浓缩方法、提取液的浓缩方法 （1 1）常压蒸馏）常压蒸馏 一般是浓缩低沸点有机溶剂时使用一般是浓缩低沸点有机溶剂时使用（2 2）减压蒸馏）减压蒸馏 浓缩较高沸点溶剂时可以使用浓缩较高沸点溶剂时可以使用（3 3）旋转蒸发）旋转蒸发 浓缩较高沸点溶剂如甲醇、乙醇、正丁醇、浓缩较高沸点溶剂如甲醇、乙醇、正丁醇、水等时使用。水等时使用。（4 4）薄膜蒸发）薄膜蒸发 一般是浓缩较大量溶剂时使用此法，并可一般是浓缩较大量溶剂时使用此法，并可 用于大生产。用于大生产。（5 5）喷雾干燥）喷雾干燥 工业化生产经常采用喷雾干燥浓缩水溶液。工业化生产经常采用喷雾干燥浓缩水溶液。（6 6）冷冻干燥）冷冻干燥 一般是浓缩水溶液时使用此法，由于是低一般是浓缩水溶液时使用此法，由于是低温干燥，尤其适用对热敏感化学成分的浓缩温干燥，尤其适用对热敏感化学成分的浓缩.三、中草药有效成分的分离与精制三、中草药有效成分的分离与精制（一）两相溶剂萃取法（一）两相溶剂萃取法 1.1.原原理理：利利用用混混合合物物中中各各组组分分在在两两相相溶溶剂剂中中的的分配系数不同进行纯化分离分配系数不同进行纯化分离.2.2.适适用用范范围围：在在两两相相溶溶剂剂中中分分配配系系数数不不同同的的混混合物中各组分的纯化分离。合物中各组分的纯化分离。3.3.操操作作过过程程：取取粗粗提提物物，选选用用二二、三三种种不不同同极极 性的溶剂，由低至高分步进行提取。性的溶剂，由低至高分步进行提取。4.其他萃取方法简介：其他萃取方法简介：A A、B B两种溶质在同一溶剂系统中分配系数两种溶质在同一溶剂系统中分配系数 的比值称为分离因子的比值称为分离因子。=K =KA A/K/KB B（K KA AK KB B）当当100100，一次萃取可分离；，一次萃取可分离；10 10100100，10-1210-12次；次；22，100100次；次；当当11时，则时，则K KA AKKB B，意味着两种溶质，意味着两种溶质性质极其相近，无法实现分离。性质极其相近，无法实现分离。一般：一般：50 50时，简单萃取；时，简单萃取；50 50时，逆流分溶法。时，逆流分溶法。值可借助纸色谱法测定的值可借助纸色谱法测定的RfRf值求出。值求出。逆流分溶法（逆流分溶法（CCDCCD）是一种多次、连续的液是一种多次、连续的液-液萃取分离过程。液萃取分离过程。液滴逆流分配法（液滴逆流分配法（DCCCDCCC）使流动相呈液滴形式垂直上升或下降，通使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。过固定相的液柱，实现物质的逆流色谱分离。（二）酸碱法（二）酸碱法 1.1.原理：根据酸性化合物溶于碱水，碱性化原理：根据酸性化合物溶于碱水，碱性化合物溶于酸水，酸水碱水均不溶的为中性化合物溶于酸水，酸水碱水均不溶的为中性化合物的原理分离酸性、碱性和中性化合物。合物的原理分离酸性、碱性和中性化合物。2.2.适用范围：含有酸性、碱性成分或酸碱度适用范围：含有酸性、碱性成分或酸碱度有差异的混合物中各组分的分离。有差异的混合物中各组分的分离。（三）沉淀法（三）沉淀法 1 1、原理：利用混合物中各组分溶解度的差异、原理：利用混合物中各组分溶解度的差异或通过加入化学试剂、溶剂或改变或通过加入化学试剂、溶剂或改变PHPH值等改值等改变溶解度将混合物中某组份沉淀出来变溶解度将混合物中某组份沉淀出来.2 2、适用范围：能与特定试剂生成沉淀、或溶、适用范围：能与特定试剂生成沉淀、或溶解度有显著差异或改变条件后溶解度有显著解度有显著差异或改变条件后溶解度有显著差异的组份的分离。差异的组份的分离。3、操作方法：、操作方法：加入化学试剂、溶剂或改变加入化学试剂、溶剂或改变PH条件等使条件等使沉淀产生，然后分离沉淀与母液。沉淀产生，然后分离沉淀与母液。4、常用沉淀方法：常用沉淀方法：水提取液加醇沉淀多糖和蛋白质等水溶性水提取液加醇沉淀多糖和蛋白质等水溶性杂质（水杂质（水/醇法）；醇法）；乙醇浓缩提取液中加水稀释沉淀除去树脂、乙醇浓缩提取液中加水稀释沉淀除去树脂、叶绿素等脂溶性杂质（醇叶绿素等脂溶性杂质（醇/水法）；水法）；醇溶液加乙醚（醇醇溶液加乙醚（醇/醚法）或丙酮醚法）或丙酮 （醇（醇/酮法）沉淀皂苷。酮法）沉淀皂苷。调调pHpH值沉淀生物碱、有机酸、氨基酸；值沉淀生物碱、有机酸、氨基酸；有机酸生成铅盐沉淀、生物碱作成雷氏盐有机酸生成铅盐沉淀、生物碱作成雷氏盐 沉淀等。沉淀等。加生物碱或明胶沉淀鞣质。加生物碱或明胶沉淀鞣质。(四四)盐析法盐析法1 1、原理：利用饱和盐水溶液可以降低化学成、原理：利用饱和盐水溶液可以降低化学成分在水中溶解度的性质，使其沉淀析出或选分在水中溶解度的性质，使其沉淀析出或选用适宜溶剂萃取，使其得以纯化分离。用适宜溶剂萃取，使其得以纯化分离。2 2、适用范围：在水中有一定溶解度的化合物。、适用范围：在水中有一定溶解度的化合物。3 3、操作方法：加入氯化钠、硫酸钠、硫酸胺、操作方法：加入氯化钠、硫酸钠、硫酸胺等无机盐使水溶液饱和，若沉淀析出，分离沉等无机盐使水溶液饱和，若沉淀析出，分离沉淀与母液；若没有沉淀，选择合适溶剂萃取分淀与母液；若没有沉淀，选择合适溶剂萃取分离。离。（五）制备衍生物法（五）制备衍生物法 1 1、原理：制成适宜的易于分离的衍生物后，、原理：制成适宜的易于分离的衍生物后，再进一步进行分离纯化。再进一步进行分离纯化。2 2、适用范围：通过多种方法难以分离纯化、适用范围：通过多种方法难以分离纯化 的混合物的分离纯化。的混合物的分离纯化。3 3、操作方法：不同衍生物制备的具体方法不、操作方法：不同衍生物制备的具体方法不同。同。（六）透析法（六）透析法1.原理：利用水溶液中小分子化合物可以通过原理：利用水溶液中小分子化合物可以通过半透膜，而大分子化合物不能通过半透膜的性半透膜，而大分子化合物不能通过半透膜的性质进行分离纯化。质进行分离纯化。2.适用范围：大分子化合物（蛋白质、肽、多适用范围：大分子化合物（蛋白质、肽、多糖）与小分子化合物（无机盐、单糖、双糖）糖）与小分子化合物（无机盐、单糖、双糖）的分离。的分离。例如：蛋白及多糖的纯化常用此法。例如：蛋白及多糖的纯化常用此法。(七七)分馏法分馏法1 1、原理：利用各类成分沸点不同、原理：利用各类成分沸点不同2 2、适用范围：主要用于挥发油中各类成分、适用范围：主要用于挥发油中各类成分 的分离纯化。的分离纯化。3 3、操作方法：、操作方法：常压分馏常压分馏 减压分馏减压分馏 （八）结晶法（八）结晶法 1 1、原理：一般情况下，一种固体成分达到、原理：一般情况下，一种固体成分达到一定纯度，在某种条件下就会结晶析出，分离一定纯度，在某种条件下就会结晶析出，分离结晶与母液，从而得以纯化分离。结晶与母液，从而得以纯化分离。2 2、适用范围：待分离成分能结晶且在结晶、适用范围：待分离成分能结晶且在结晶溶剂中热时溶解度大，冷时溶解度小，杂质在溶剂中热时溶解度大，冷时溶解度小，杂质在结晶溶剂中冷热均不溶或均溶解。结晶溶剂中冷热均不溶或均溶解。（九）吸附法（九）吸附法 1 1、原理：利用吸附材料如大孔吸附树脂、原理：利用吸附材料如大孔吸附树脂、活性碳、聚酰胺等对不同化合物吸附能力的活性碳、聚酰胺等对不同化合物吸附能力的不同，不同洗脱剂对不同化合物洗脱能力的不同，不同洗脱剂对不同化合物洗脱能力的不同，来纯化分离混合物中的不同组分。不同，来纯化分离混合物中的不同组分。2 2、适用范围：与吸附材料吸附力不同的、适用范围：与吸附材料吸附力不同的化学成分的纯化分离。化学成分的纯化分离。3 3、操作方法：先吸附，后洗脱不同成分。、操作方法：先吸附，后洗脱不同成分。（十）色谱法（十）色谱法 分离结构相似的天然药物化学成分，采用分离结构相似的天然药物化学成分，采用前九种方法纯化分离，一般都难以得到较纯前九种方法纯化分离，一般都难以得到较纯的单一化合物，只能采用色谱法来进行分离的单一化合物，只能采用色谱法来进行分离（又称层析法）。（又称层析法）。