天然药物化学 (2).ppt

天然药物化学药学院药化教研室药学院药化教研室vv天然药物化学天然药物化学的研究内容，发展历史的研究内容，发展历史vv 天然药物化学成分的提取分离方法天然药物化学成分的提取分离方法vv 天然药物化学成分的结构研究方法天然药物化学成分的结构研究方法第一章第一章 总总 论论中药中药=天然药物天然药物？药物药物-用于治疗和预防疾病的物质。用于治疗和预防疾病的物质。按按来源可分为来源可分为天然药物天然药物、化学合成药物化学合成药物和和生物药物生物药物 中药中药-广义的概念，包括传统广义的概念，包括传统中药中药、民间药民间药（中草药）和（中草药）和民族药民族药传传统统中中药药是是指指在在全全国国范范围围内内广广泛泛使使用用，并并作作为为商商品品在在中中药药市市场场流流通通，载载于于中中医医药药典典籍籍，以以传传统统中中医医药药理理论论阐阐述述药药理理作作用用并并指指导导临临床床应应用用、有有独独特特的的理理论论体体系系和和使使用用形式，加工炮制比较规范的天然药物及其加工品。形式，加工炮制比较规范的天然药物及其加工品。什么是天然药物？什么是天然药物？天然药物天然药物人人类类在在自自然然界界中中发发现现并并可可直直接接供供药药用用的的植植物物、动动物物或或矿矿物物，以以及及基基本本不不改改变变其其物物理理、化化学学属属性性的的加加工工品品。“中中药药”、“草草药药”和和“民民族族药药”除除极极少少数数（如如铅铅丹丹等等）为为人人工工合合成成药药外外，绝绝大大多多数数均均同同天天然然药物范畴。药物范畴。天然药物包含了中药，但并不等于是中药。天然药物包含了中药，但并不等于是中药。第一节第一节 绪绪 论论天天天天然然然然药药药药物物物物化化化化学学学学：是是运运用用现现代代科科学学理理论论与与方方法法研研究究天天然药物中化学成分的学科。然药物中化学成分的学科。研研研研究究究究内内内内容容容容:涉涉及及各各类类天天然然药药物物化化学学成成分分（生生理理活活性性成成分分）的的结结构构特特点点、理理化化性性质质、提提取取分分离离、结结构构鉴鉴定定和和必必要要的的结结构构改改造造；还还涉涉及及中中药药有有效效成成分分的的生生源源途径等。途径等。天然药物化学在新药研发中的地位天然药物化学在新药研发中的地位药理、毒理作用药理、毒理作用一定的剂型一定的剂型质量标准质量标准临床前新药临床前新药天然药物化学天然药物化学有效部位或有效成分有效部位或有效成分药理学药理学药剂学药剂学药物分析学药物分析学药物化学药物化学一、天然药物的来源一、天然药物的来源天天然然药药物物是是药药物物的的一一个个重重要要的的组组成成部部分分。天天然然药药物物来来自自植植物物、动动物物、矿矿物物、微微生生物物，以以及及海海洋洋中中所所含含的的生生物物资资源源等等，其其中中绝绝大大部部分分为为植物药。植物药。现现在在，运运用用在在酶酶、受受体体、细细胞胞等等分分子子水水平平乃乃至至基基因因调调控控建建立立起起来来的的新新的的生生物物活活性性测测试试体体系系进进行行广广泛泛筛筛选选，将将会会发发现现更更多多的的新新的的天天然然药药物。物。二、天然药物的物质基础二、天然药物的物质基础 天天天天然然然然药药药药物物物物之之之之所所所所以以以以能能能能够够够够防防防防病病病病治治治治病病病病，其其其其物物物物质质质质基基基基础础础础在在在在于所含的有效成分：于所含的有效成分：于所含的有效成分：于所含的有效成分：有有效效成成分分:具具有有一一定定生生物物活活性性的的单单体体化化合合物物，能用结构式表示，具有一定的物理常数。能用结构式表示，具有一定的物理常数。无效成分：无效成分：与有效成分共存的其他成分。与有效成分共存的其他成分。杂杂质质：一一般般指指蛋蛋白白质质、多多糖糖、淀淀粉粉、树树脂脂、叶叶绿素、纤维素等。绿素、纤维素等。有效部位：有效部位：有效部位：有效部位：在天然药物中，常将含有一种主要有在天然药物中，常将含有一种主要有在天然药物中，常将含有一种主要有在天然药物中，常将含有一种主要有效成分或一组结构相近的有效成分的提取或分离部分，效成分或一组结构相近的有效成分的提取或分离部分，效成分或一组结构相近的有效成分的提取或分离部分，效成分或一组结构相近的有效成分的提取或分离部分，称为有效部位。称为有效部位。称为有效部位。称为有效部位。尚未提纯的单体化合物或含有有效成分的混合物。尚未提纯的单体化合物或含有有效成分的混合物。尚未提纯的单体化合物或含有有效成分的混合物。尚未提纯的单体化合物或含有有效成分的混合物。（如总生物碱、总皂苷或总黄酮等）（如总生物碱、总皂苷或总黄酮等）（如总生物碱、总皂苷或总黄酮等）（如总生物碱、总皂苷或总黄酮等）有效部位群：有效部位群：有效部位群：有效部位群：含有两类或两类以上有效部位的中含有两类或两类以上有效部位的中含有两类或两类以上有效部位的中含有两类或两类以上有效部位的中药提取或分离部分。药提取或分离部分。药提取或分离部分。药提取或分离部分。三、天然药物化学的发展离不开现代科三、天然药物化学的发展离不开现代科学技术的进步。学技术的进步。吗啡吗啡 利血平利血平(鸦片中成分，止痛鸦片中成分，止痛)（蛇木中成分，降压）（蛇木中成分，降压）微量物质微量物质 水溶性物质水溶性物质 不稳定物质不稳定物质 海洋生理活性物质海洋生理活性物质 生物体内源性生理活性物质生物体内源性生理活性物质 研究方向及发展趋势研究方向及发展趋势目的目的-从中从中发现新的化合物或者新的骨架类型发现新的化合物或者新的骨架类型 四、天然药物化学的发展前景四、天然药物化学的发展前景 近近几几十十年年来来，随随着着对对外外开开放放方方针针的的贯贯彻彻执执行行，大大大大地地推推动动了了我我国国科科学学界界与与国国外外同同行行之之间间的的学学术术交交流流及及人人员员交交往往。天天然然药药物物化化学学是是药药学学及及化化学学领领域域中中与与国国外外学学者者交交往往最最为为频频繁繁，学学术术交交流流量量最最活活跃的学科之一。跃的学科之一。目目前前，我我国国天天然然药药物物化化学学研研究究工工作作的的步步伐伐已已经经大大大大加加快快，研研究究水水平平也也有有很很大大提提高高，大大体体上上接接近近于发达国家的水平。于发达国家的水平。第二节第二节 生物合成生物合成 生生物物合合成成 是是天天然然药药物物化化学学学学科科中中一一个个重重要要的的领领域域。了了解解生生物物合合成成的的有有关关知知识识，不不仅仅对对天天然然化化合合物物进进行行结结构构分分类类或或推推测测天天然然化化合合物物的的结结构构有有帮帮助助，而而且且对对植植物物化化学学、分分类类学学以以及及仿仿生生合合成成等等学学科科的的发发展展有有着着重重要要的的理理论论指指导导意意义义，并并且且对对采采用用组组织织培培养养方方法进行物质生产也有实际指导意义。法进行物质生产也有实际指导意义。一、一次代谢及二次代谢一、一次代谢及二次代谢（一）一次代谢过程及一次代谢产物（一）一次代谢过程及一次代谢产物（一）一次代谢过程及一次代谢产物（一）一次代谢过程及一次代谢产物 糖类通过代谢产生维持植物机体生命活动不可缺少糖类通过代谢产生维持植物机体生命活动不可缺少的物质：三磷酸腺苷（的物质：三磷酸腺苷（ATP）、辅酶）、辅酶I（NADPH）以及）以及丙酮酸、磷酸烯醇丙酮酸（丙酮酸、磷酸烯醇丙酮酸（PEP）、赤藓糖）、赤藓糖-4-磷酸、核磷酸、核糖等。糖等。一、一次代谢及二次代谢一、一次代谢及二次代谢（一）一次代谢过程及一次代谢产物（一）一次代谢过程及一次代谢产物（一）一次代谢过程及一次代谢产物（一）一次代谢过程及一次代谢产物 上上述述过过程程几几乎乎存存在在于于所所有有的的绿绿色色植植物物中中，是是对对维维持持植植物物生生命命活活动动不不可可缺缺少少的的过过程程，习习惯惯上上称称之之为为一一次次代代谢谢过过程程。对对植植物物机机体体生生命命活活动动不不可可缺缺少少的的糖糖、蛋蛋白白质质、脂脂质质、核核酸酸等等称称为为一一次次代代谢谢产产物物。（Primary metabolites）一、一次代谢及二次代谢一、一次代谢及二次代谢（二二二二）二二二二次代谢过程及次代谢过程及次代谢过程及次代谢过程及二二二二次代谢产物次代谢产物次代谢产物次代谢产物 在特定条件下，以一些重要的一次代谢产物作为在特定条件下，以一些重要的一次代谢产物作为原料或前体，又进一步经历不同的代谢过程，生成原料或前体，又进一步经历不同的代谢过程，生成如生物碱、萜类等化合物。因为这一过程并非在所如生物碱、萜类等化合物。因为这一过程并非在所有的植物中都能发生，对维持植物生命活动来说又有的植物中都能发生，对维持植物生命活动来说又不起重要作用，故称之为不起重要作用，故称之为二次代谢过程二次代谢过程。黄酮类、黄酮类、生物碱、萜类生物碱、萜类等化合物称为等化合物称为二次代谢产物二次代谢产物。二次代谢产物是天然药物化学的主要研究对象。二次代谢产物是天然药物化学的主要研究对象。二、主要生物合成途径二、主要生物合成途径 从自然界中得到的化合物总数很多，其结构千从自然界中得到的化合物总数很多，其结构千变万化。变万化。常见的基本单位大概有以下几种类型：常见的基本单位大概有以下几种类型：C2单位单位(醋酸单位醋酸单位):如脂肪酸、酚类、苯醌等聚酮如脂肪酸、酚类、苯醌等聚酮类化合物。类化合物。C5单位单位(异戊烯单位异戊烯单位)：如萜类、甾体等。：如萜类、甾体等。C6单位：如香豆素、木质素等苯丙素类化合物。单位：如香豆素、木质素等苯丙素类化合物。氨基酸单位：如生物碱类化合物。氨基酸单位：如生物碱类化合物。复合单位：由上述单位复合构成。复合单位：由上述单位复合构成。（一）醋酸（一）醋酸丙二酸途径（丙二酸途径（AA-MAAA-MA途径）途径）生成：脂肪酸、酚类、蒽酮类化合物生成：脂肪酸、酚类、蒽酮类化合物1.脂肪酸类脂肪酸类:乙酰辅酶乙酰辅酶A 丙二酸单酰辅酶丙二酸单酰辅酶A丙酰辅酶丙酰辅酶A异丁酰辅酶异丁酰辅酶A -甲基丁酰辅酶甲基丁酰辅酶A 甲基甲基丙二酸单酰辅酶丙二酸单酰辅酶A偶数饱和脂肪酸偶数饱和脂肪酸奇数饱和脂肪酸奇数饱和脂肪酸支链脂肪酸支链脂肪酸缩合缩合缩合缩合缩合缩合还原还原还原还原还原还原二、主要生物合成途径二、主要生物合成途径二、主要生物合成途径二、主要生物合成途径（一）醋酸（一）醋酸丙二酸途径（丙二酸途径（AA-MAAA-MA途径）途径）2.酚类酚类乙酰辅酶乙酰辅酶A缩合缩合 聚酮聚酮 （中间体）（中间体）环合环合各种酚类各种酚类特点：芳环上的含氧取代基（特点：芳环上的含氧取代基（-OH，-OCH3）多互为间位。）多互为间位。二、主要生物合成途径二、主要生物合成途径（一）醋酸（一）醋酸丙二酸途径（丙二酸途径（AA-MAAA-MA途径）途径）3.蒽酮类蒽酮类 聚酮类化合物可以根据分子结构中醋酸单位的数聚酮类化合物可以根据分子结构中醋酸单位的数目，分别命名为聚戊酮类，聚己酮类，聚庚酮类等。目，分别命名为聚戊酮类，聚己酮类，聚庚酮类等。聚戊酮类聚戊酮类聚己酮类聚己酮类聚庚酮类聚庚酮类（二）甲戊二羟酸途径（二）甲戊二羟酸途径（MVAMVA途径）途径）二、主要生物合成途径二、主要生物合成途径萜类的生物合成基源：萜类的生物合成基源：生物体内真正的异戊烯单位为生物体内真正的异戊烯单位为焦磷酸二甲烯丙酯焦磷酸二甲烯丙酯（DMAPP）及其异构体及其异构体焦磷酸异戊烯酯（焦磷酸异戊烯酯（IPP），它们均由它们均由甲戊二羟酸（甲戊二羟酸（MVA）变化而来。变化而来。各种焦磷酸酯各种焦磷酸酯对应的萜类对应的萜类反式角鲨烯反式角鲨烯三萜及甾体类三萜及甾体类（三）桂皮酸及莽草酸途径（三）桂皮酸及莽草酸途径 二、主要生物合成途径二、主要生物合成途径生成：生成：C6-C3 骨架：苯丙素、香豆素、木质素、骨架：苯丙素、香豆素、木质素、木脂体木脂体(苯丙素类的二聚和多聚体苯丙素类的二聚和多聚体)C6-C3-C6骨架：黄酮类骨架：黄酮类 C6-C3骨架均由苯丙氨酸经苯丙氨酸脱氨酶脱去氨骨架均由苯丙氨酸经苯丙氨酸脱氨酶脱去氨后生成的桂皮酸而来。此外，与丙二酸单酰辅酶后生成的桂皮酸而来。此外，与丙二酸单酰辅酶A结合，结合，可生成二氢黄酮类化合物（可生成二氢黄酮类化合物（C6-C3-C6）。两分子的苯丙）。两分子的苯丙素类通过素类通过-位聚合，则可得到木质素类化合物。位聚合，则可得到木质素类化合物。生源途径：生源途径：（四）氨基酸途径（四）氨基酸途径(amino acid pathway)二、主要生物合成途径二、主要生物合成途径 生成：生物碱类成分生成：生物碱类成分 作为生物碱前体的氨基酸：作为生物碱前体的氨基酸：脂肪族：鸟氨酸，赖氨酸（来自脂肪族：鸟氨酸，赖氨酸（来自TCA循环及解糖循环及解糖途径中形成的途径中形成的-酮酸经还原氨化后生成酮酸经还原氨化后生成）芳香族：苯丙氨酸、酪氨酸、色氨酸（来自莽草芳香族：苯丙氨酸、酪氨酸、色氨酸（来自莽草酸途径酸途径）（五）复合途径（五）复合途径 二、主要生物合成途径二、主要生物合成途径 天然化合物均来自天然化合物均来自2个以上不同的生物合成途个以上不同的生物合成途径，即复合生物合成途径。径，即复合生物合成途径。常见的复合生物合成途径：常见的复合生物合成途径：l 醋酸醋酸-丙二酸丙二酸 与与 桂皮酸途径桂皮酸途径l 醋酸醋酸-丙二酸丙二酸 与与 甲戊二羟酸途径甲戊二羟酸途径l 氨基酸氨基酸 与与 甲戊二羟酸途径甲戊二羟酸途径l 氨基酸氨基酸 与与 醋酸醋酸-丙二酸途径丙二酸途径l 氨基酸氨基酸 与与 桂皮酸途径桂皮酸途径 组织培养：组织培养：在组织培养过程中加入关键的前体物质，可在组织培养过程中加入关键的前体物质，可以提高目的物质的收率。如在进行人参组织培以提高目的物质的收率。如在进行人参组织培养时，为了提高皂苷的含量，加入了不同的生养时，为了提高皂苷的含量，加入了不同的生物合成前体物质。结果表明：加入醋酸、香叶物合成前体物质。结果表明：加入醋酸、香叶醇、反式角鲨烯时皂苷的含量增加并不明显；醇、反式角鲨烯时皂苷的含量增加并不明显；但加入甲戊二羟酸及金合欢醇时，皂苷的含量但加入甲戊二羟酸及金合欢醇时，皂苷的含量增加了两倍。增加了两倍。二、主要生物合成途径二、主要生物合成途径第三节第三节 提取与分离提取与分离 天然药物化学的研究是从有效成分或生理活性天然药物化学的研究是从有效成分或生理活性化合物的提取、分离工作开始的。化合物的提取、分离工作开始的。在进行提取之前，应对所用的药材进行如下的在进行提取之前，应对所用的药材进行如下的考查：考查：基源（学名）、产地、药用部位、采集时基源（学名）、产地、药用部位、采集时间与方法。间与方法。还要系统查阅文献，以充分了解和利还要系统查阅文献，以充分了解和利用前人的经验。用前人的经验。（同一品种其含成分含量因产地、取材部位、（同一品种其含成分含量因产地、取材部位、采集时间、存放条件不同而有变化采集时间、存放条件不同而有变化）已知成分或已知化学结构类型：一般先查阅有关资料已知成分或已知化学结构类型：一般先查阅有关资料,（工业生产中常用）（工业生产中常用）搜集比较各种提取方法搜集比较各种提取方法 为制定研究工作方案提为制定研究工作方案提 供依据。供依据。未知有效成分或有效部位：未知有效成分或有效部位：根据预先确定的目标。根据预先确定的目标。（实验室常用）（实验室常用）以适当的活性测试体以适当的活性测试体 系为指导。系为指导。提取、分离、动物模型提取、分离、动物模型 筛选。筛选。临床验证。临床验证。提取提取 一、中草药有效成分的提取一、中草药有效成分的提取 提取是研究天然产物的一个重要步骤，常用的提取是研究天然产物的一个重要步骤，常用的方法有方法有溶剂提取法、水蒸气蒸馏法溶剂提取法、水蒸气蒸馏法和和升华法升华法。溶剂提取法的提取原理：溶剂提取法的提取原理：根据化合物在极性相根据化合物在极性相似的溶剂中有较好的溶解性即似的溶剂中有较好的溶解性即“相似者相溶相似者相溶相似者相溶相似者相溶”这这一原理进行的。一原理进行的。溶剂的提取过程是溶剂的提取过程是溶剂对药材组织细胞不断作溶剂对药材组织细胞不断作往返的扩散、渗透、溶解的过程，直至药材组织往返的扩散、渗透、溶解的过程，直至药材组织细胞内外溶液中被溶解的化学成分的浓度达平衡细胞内外溶液中被溶解的化学成分的浓度达平衡为止。为止。选择溶剂的原则：选择溶剂的原则：选择适当的溶剂是提取步骤选择适当的溶剂是提取步骤的关键。主要根据溶剂的极性、被分离成分的的关键。主要根据溶剂的极性、被分离成分的性质、共存的其它成分（通称为杂质）的性质性质、共存的其它成分（通称为杂质）的性质三个方面。三个方面。对于提取溶剂的要求：对于提取溶剂的要求：对所提取成分的溶解对所提取成分的溶解度大，对杂质的溶解度小，或反之；度大，对杂质的溶解度小，或反之；溶剂不能溶剂不能与所提取成分发生化学反应，若反应应当可逆；与所提取成分发生化学反应，若反应应当可逆；要经济易得，具有一定的安全性；要经济易得，具有一定的安全性；沸点适中、沸点适中、便于回收和反复使用。便于回收和反复使用。一、中草药有效成分的提取一、中草药有效成分的提取 天然产物的极性大体可分为三类：天然产物的极性大体可分为三类：极性（亲水性）极性（亲水性）、非极性（亲脂性）、中等极性（即亲水又亲脂）。、非极性（亲脂性）、中等极性（即亲水又亲脂）。亲脂性成分：亲脂性成分：亲脂性成分：亲脂性成分：萜类、甾体、脂环、芳香族成分，萜类、甾体、脂环、芳香族成分，可选用氯仿、乙醚、石油醚等非极性溶剂。可选用氯仿、乙醚、石油醚等非极性溶剂。亲水性成分：亲水性成分：亲水性成分：亲水性成分：糖苷、氨基酸等，可选用水、含水糖苷、氨基酸等，可选用水、含水醇等极性溶剂。醇等极性溶剂。酸性、碱性及两性化合物：酸性、碱性及两性化合物：酸性、碱性及两性化合物：酸性、碱性及两性化合物：根据存在状态（游离根据存在状态（游离型或解离型）。可选用不同型或解离型）。可选用不同PH值的溶剂。值的溶剂。一、中草药有效成分的提取一、中草药有效成分的提取 系统溶剂提取法：系统溶剂提取法：是研究天然药物成分的常用的是研究天然药物成分的常用的初步提取分离方法。用极性从低到高的溶剂依次提初步提取分离方法。用极性从低到高的溶剂依次提取，一般顺序是：石油醚取，一般顺序是：石油醚苯苯乙醚乙醚 氯仿氯仿乙乙酸乙酯酸乙酯正丁醇正丁醇丙酮丙酮乙醇乙醇甲醇甲醇水。水。本法的缺点：本法的缺点：由于各成分之间的助溶作用，同一由于各成分之间的助溶作用，同一类成分往往也会分散在邻近的几个部位中，这一现类成分往往也会分散在邻近的几个部位中，这一现象较为普遍发生。虽然如此，但系统溶剂法仍是研象较为普遍发生。虽然如此，但系统溶剂法仍是研究成分不明的天然药物最常用的方法。究成分不明的天然药物最常用的方法。一、中草药有效成分的提取一、中草药有效成分的提取影响提取因素：影响提取因素：1.选择合适的溶剂和方法选择合适的溶剂和方法 2.药材的粉碎度药材的粉碎度 提取过程中，药材细胞组织中的成分和溶剂间产生提取过程中，药材细胞组织中的成分和溶剂间产生扩散、渗透、溶解等物理作用。药材粉碎得越细，中扩散、渗透、溶解等物理作用。药材粉碎得越细，中药粉末的表面积越大，提取效率高，但粉碎过细，则药粉末的表面积越大，提取效率高，但粉碎过细，则表面吸附作用也增强，反而影响扩散速度，降低了提表面吸附作用也增强，反而影响扩散速度，降低了提取效率，另一方面，杂质的提取量也增高取效率，另一方面，杂质的提取量也增高。一般情。一般情况下，用有机溶剂提取时，以过况下，用有机溶剂提取时，以过20目筛为宜。用水提目筛为宜。用水提取时，则用粗粉或薄片。取时，则用粗粉或薄片。一、中草药有效成分的提取一、中草药有效成分的提取3.温度温度 一般来讲，热提取效率高，但杂质多，冷提杂质少，一般来讲，热提取效率高，但杂质多，冷提杂质少，效率低。加热温度不宜超过效率低。加热温度不宜超过100。在。在5060的条的条件下进行提取保持较好的提取率，又不使过多的杂质件下进行提取保持较好的提取率，又不使过多的杂质溶出。溶出。4.时间和提取次数时间和提取次数 药材中有效成分随着提取时间的延长而出量增大，药材中有效成分随着提取时间的延长而出量增大，直到药材细胞内外有效成分浓度达到平衡为止。一般直到药材细胞内外有效成分浓度达到平衡为止。一般情况下，用水加热煮时以每次情况下，用水加热煮时以每次12小时为宜，进行小时为宜，进行23次。次。一、中草药有效成分的提取一、中草药有效成分的提取一、中草药有效成分的提取一、中草药有效成分的提取溶剂提取法的分类溶剂提取法的分类1.浸渍法浸渍法2.渗漉法渗漉法3.煎煮法煎煮法4.回流体取法回流体取法5.连续回流提取法连续回流提取法超临界流体：超临界流体：一物质处于临界温度（一物质处于临界温度（Tc）与临界）与临界压力（压力（Pc）以上的状态下，形成的既非液体又非）以上的状态下，形成的既非液体又非气体的单一相态时，称为超临界流体。气体的单一相态时，称为超临界流体。特点：特点：流体密度近似液体，粘度于气体相似，扩散流体密度近似液体，粘度于气体相似，扩散力比液体大，介电常数随压力增大而增加，渗透力比液体大，介电常数随压力增大而增加，渗透性优于液体。比液体溶剂有更佳的溶解力，有利性优于液体。比液体溶剂有更佳的溶解力，有利于溶质的萃取。于溶质的萃取。一、中草药有效成分的提取一、中草药有效成分的提取6.超临界流体萃取技术超临界流体萃取技术二氧化碳的优点二氧化碳的优点：1）不残留有机溶剂、萃取速度快、收率高，安全不）不残留有机溶剂、萃取速度快、收率高，安全不易燃烧及化学性质稳定。易燃烧及化学性质稳定。2）萃取温度较低，适用于对热不稳定物质的提取。）萃取温度较低，适用于对热不稳定物质的提取。3）适于对极性较大和分子量较大物质的萃取。）适于对极性较大和分子量较大物质的萃取。4）萃取介质可循环利用，无毒，成本低。）萃取介质可循环利用，无毒，成本低。5）可与其他色谱技术联用如）可与其他色谱技术联用如IR、MS联用，可高效联用，可高效快速的分析中药及其制剂中的有效成分。快速的分析中药及其制剂中的有效成分。一、中草药有效成分的提取一、中草药有效成分的提取6.超临界流体萃取技术超临界流体萃取技术一、中草药有效成分的提取一、中草药有效成分的提取6.超临界流体萃取技术超临界流体萃取技术超临界萃取的局限性：超临界萃取的局限性：1）对脂溶性成分溶解能力强，对水溶性成分溶解）对脂溶性成分溶解能力强，对水溶性成分溶解能力弱。能力弱。2）设备造价高，设备折旧费比例大。）设备造价高，设备折旧费比例大。3）更换产品时清洗设备较困难。）更换产品时清洗设备较困难。一、中草药有效成分的提取一、中草药有效成分的提取7.超声波提取技术超声波提取技术 采用超声波辅助提取溶剂进行提取的方法。超声波是指采用超声波辅助提取溶剂进行提取的方法。超声波是指频率为频率为20千赫千赫50兆赫左右的电磁波，它是一种机械波，兆赫左右的电磁波，它是一种机械波，需要能量载体需要能量载体(介质介质)来进行传播。来进行传播。超声波在传递过程中形成许多小空穴，这些小空穴瞬间超声波在传递过程中形成许多小空穴，这些小空穴瞬间闭合，可形成几千个大气压的压力，同时局部温度可达到闭合，可形成几千个大气压的压力，同时局部温度可达到千度以上，这种现象叫做空化现象，从而使固体样品迅速千度以上，这种现象叫做空化现象，从而使固体样品迅速破裂，使溶液能渗透到药材的细胞中，从而加速药材中的破裂，使溶液能渗透到药材的细胞中，从而加速药材中的有效成分溶解于溶媒。有效成分溶解于溶媒。1）无需高温。不破坏中药材中某些具有热不稳定，易水）无需高温。不破坏中药材中某些具有热不稳定，易水解或氧化特性的药效成份。（解或氧化特性的药效成份。（2）常压萃取，安全性好，）常压萃取，安全性好，操作简单易行，维护保养方便。操作简单易行，维护保养方便。（3）萃取效率高。萃）萃取效率高。萃取充分，萃取量是传统方法的二倍以上。（取充分，萃取量是传统方法的二倍以上。（4）适用性广，）适用性广，绝大多数的中药材各类成份均可超声萃取。（绝大多数的中药材各类成份均可超声萃取。（5）超声波）超声波萃取对溶剂和目标萃取物的性质（如极性）关系不大。萃取对溶剂和目标萃取物的性质（如极性）关系不大。因此，可供选择的萃取溶剂种类多。（因此，可供选择的萃取溶剂种类多。（6）减少能耗。由）减少能耗。由于超声萃取无需加热或加热温度低，萃取时间短，因此于超声萃取无需加热或加热温度低，萃取时间短，因此大大降低能耗。大大降低能耗。（7）药材原料处理量大，且杂质少，）药材原料处理量大，且杂质少，有效成分易于分离、净化。有效成分易于分离、净化。（8）萃取工艺成本低，综）萃取工艺成本低，综合经济效益显著。合经济效益显著。一、中草药有效成分的提取一、中草药有效成分的提取7.超声波提取技术超声波提取技术二、中草药有效成分的分离与精制二、中草药有效成分的分离与精制（一）根据物质溶解度的差别进行分离（一）根据物质溶解度的差别进行分离 上述方法得到的是混合物，需要进行进一步的分离上述方法得到的是混合物，需要进行进一步的分离与精制。与精制。1.1.利用温度不同引起溶解度的改变进行分离利用温度不同引起溶解度的改变进行分离利用温度不同引起溶解度的改变进行分离利用温度不同引起溶解度的改变进行分离 结晶及重结晶操作。结晶及重结晶操作。原理原理：待要分离的物质在某一：待要分离的物质在某一溶剂中热时溶解度大，冷时溶解度小，对杂质而言，溶剂中热时溶解度大，冷时溶解度小，对杂质而言，冷热都不溶或冷热都易溶。冷热都不溶或冷热都易溶。（一）根据物质溶解度的差别进行分离（一）根据物质溶解度的差别进行分离2.在溶液中加入一种溶剂以改变混合溶剂的极性，使一部在溶液中加入一种溶剂以改变混合溶剂的极性，使一部在溶液中加入一种溶剂以改变混合溶剂的极性，使一部在溶液中加入一种溶剂以改变混合溶剂的极性，使一部 分物质沉淀析出，达到分离的目的分物质沉淀析出，达到分离的目的分物质沉淀析出，达到分离的目的分物质沉淀析出，达到分离的目的 水水/醇法醇法除去多糖、蛋白质、淀粉、无机盐等水溶除去多糖、蛋白质、淀粉、无机盐等水溶性杂质。性杂质。醇醇/水法水法除去脂溶性的油脂、树脂、叶绿素等水不除去脂溶性的油脂、树脂、叶绿素等水不溶性杂质。溶性杂质。醇醇/丙酮法丙酮法用于皂苷类成分的精制。用于皂苷类成分的精制。醇醇/乙醚法乙醚法因皂苷类在醇中溶解度大，而在乙醚中因皂苷类在醇中溶解度大，而在乙醚中溶解度小沉淀析出，脂溶性的树脂类留在母液中。溶解度小沉淀析出，脂溶性的树脂类留在母液中。二、中草药有效成分的分离与精制二、中草药有效成分的分离与精制3.酸性、碱性及两性化合物酸性、碱性及两性化合物酸性、碱性及两性化合物酸性、碱性及两性化合物 通过加入酸、碱以调节溶液通过加入酸、碱以调节溶液PH值改变分子的存在状值改变分子的存在状态，从而改变溶解度而达到分离的目的。态，从而改变溶解度而达到分离的目的。酸酸/碱法碱法：用酸水提取生物碱：用酸水提取生物碱成盐溶于水中成盐溶于水中加入加入碱游离碱游离沉淀析出。沉淀析出。碱碱/酸法酸法：黄酮、蒽醌、酚类等酸性成分的提取。：黄酮、蒽醌、酚类等酸性成分的提取。调调PH等电点等电点：蛋白质的提取。：蛋白质的提取。二、中草药有效成分的分离与精制二、中草药有效成分的分离与精制（一）根据物质溶解度的差别进行分离（一）根据物质溶解度的差别进行分离4.4.试剂沉淀法试剂沉淀法试剂沉淀法试剂沉淀法 酸性或碱性化合物通过加入某种沉淀试剂，使之生酸性或碱性化合物通过加入某种沉淀试剂，使之生成水不溶性的盐类而沉淀。成水不溶性的盐类而沉淀。酸性化合物（酸性化合物（-COOH）：）：与钙、钡、铅等生成水不与钙、钡、铅等生成水不溶性盐产生沉淀。溶性盐产生沉淀。碱性化合物（生物碱）：碱性化合物（生物碱）：与苦味酸、苦酮酸等有机与苦味酸、苦酮酸等有机酸生成水不溶性盐沉淀；与磷钼酸、磷钨酸等无机酸酸生成水不溶性盐沉淀；与磷钼酸、磷钨酸等无机酸生成水不溶性盐沉淀。生成水不溶性盐沉淀。（一）根据物质溶解度的差别进行分离（一）根据物质溶解度的差别进行分离二、中草药有效成分的分离与精制二、中草药有效成分的分离与精制（二）根据物质在两相溶剂中的分配比不同进行分离（二）根据物质在两相溶剂中的分配比不同进行分离 常见的有简单的液常见的有简单的液-液萃取法、反流分布法（液萃取法、反流分布法（CCD）、液）、液滴逆流色谱（滴逆流色谱（DCCC）、高速逆流色谱（）、高速逆流色谱（HSCCC）、气液分配）、气液分配色谱（色谱（GC/GLC）等。）等。1.液液液液-液萃取与分配系数液萃取与分配系数液萃取与分配系数液萃取与分配系数KK值值值值 原理：原理：利用混合物中各成分在两种互不相溶溶剂中分利用混合物中各成分在两种互不相溶溶剂中分配系数的不同而达到分离的目的。配系数的不同而达到分离的目的。根据分配定律，化合物在一定的温度和压力下，溶解根据分配定律，化合物在一定的温度和压力下，溶解在两个同时存在的互不相溶的溶剂里，达到平衡后，该化在两个同时存在的互不相溶的溶剂里，达到平衡后，该化合物在两相中浓度的比是一个常数，称为分配系数合物在两相中浓度的比是一个常数，称为分配系数K值。值。二、中草药有效成分的分离与精制二、中草药有效成分的分离与精制 各成分在两相溶剂中分配系数相差越大，则分离效率各成分在两相溶剂中分配系数相差越大，则分离效率就越高。就越高。K=CU/CL 举例：举例：A、B两种溶质在两种溶质在CHCl3/H2O中进行分配，如中进行分配，如A、B均为均为1克，克，KA=10，KB=0.1，两相溶剂体积比为，两相溶剂体积比为V CHCl3/VH2O=1，在分液漏斗中作一次振摇分配平衡后，在分液漏斗中作一次振摇分配平衡后，90%以上的溶质以上的溶质A将分配在上相溶剂（水）中，不到将分配在上相溶剂（水）中，不到10%的的A分配到下相溶剂（氯仿）中。同样的道理，溶分配到下相溶剂（氯仿）中。同样的道理，溶质质B分配将与分配将与A相反。相反。1.液液液液-液萃取与分配系数液萃取与分配系数液萃取与分配系数液萃取与分配系数KK值值值值 二、中草药有效成分的分离与精制二、中草药有效成分的分离与精制（二）根据物质在两相溶剂中的分配比不同进行分离（二）根据物质在两相溶剂中的分配比不同进行分离 定义：定义：分离因子可定义为分离因子可定义为A、B 两种溶质在同一溶剂系统两种溶质在同一溶剂系统中分配系数的比值。如上例，则其分离因子中分配系数的比值。如上例，则其分离因子=KA/KB，即，即KA=10；KB=0.1；=KA/KB=10/0.1=100 一般，一般，100时，仅作一次简单萃取就可实现基本分离；时，仅作一次简单萃取就可实现基本分离；但但10010时时,则须萃取则须萃取10-12次；次；2时，要想实现基本分时，要想实现基本分离，须作离，须作100次以上的萃取才成。次以上的萃取才成。1时，则时，则KAKB。意味着。意味着两者性质极其相近，用分配无法实现分离。两者性质极其相近，用分配无法实现分离。2.分离难易与分离因子分离难易与分离因子分离难易与分离因子分离难易与分离因子（二）根据物质在两相溶剂中的分配比不同进行分离（二）根据物质在两相溶剂中的分配比不同进行分离二、中草药有效成分的分离与精制二、中草药有效成分的分离与精制 对酸性、碱性及两性有机化合物来讲，分配比还受对酸性、碱性及两性有机化合物来讲，分配比还受溶剂系统溶剂系统PH影响，因为影响，因为PH变化可以改变它们的存在变化可以改变它们的存在状态（游离型或离解型）从而影响在溶剂系统中的分状态（游离型或离解型）从而影响在溶剂系统中的分配比。配比。例：例：3.分配比与分配比与分配比与分配比与PHPH二、中草药有效成分的分离与精制二、中草药有效成分的分离与精制（二）根据物质在两相溶剂中的分配比不同进行分离（二）根据物质在两相溶剂中的分配比不同进行分离HA+H2OA-+H3O+二、中草药有效成分的分离与精制二、中草药有效成分的分离与精制（二）根据物质在两相溶剂中的分配比不同进行分离（二）根据物质在两相溶剂中的分配比不同进行分离离解离解(离子型离子型)游离游离(分子型分子型)PH PKa+2 PH PKa 2 一般的，一般的，PH12时，酸性物质呈离解状时，酸性物质呈离解状态、碱性物质则呈非离解状态。态、碱性物质则呈非离解状态。3.分配比与分配比与分配比与分配比与PHPH4.逆流分溶法（逆流分溶法（逆流分溶法（逆流分溶法（CCDCCD）优点优点:条件温和、试样容易回收，适用于中等极性、不条件温和、试样容易回收，适用于中等极性、不稳定物质的分离。稳定物质的分离。缺点缺点:试样极性过大或过小，或受浓度、温度影响过大试样极性过大或过小，或受浓度、温度影响过大不适用。不适用。5.液液液液-液萃取与纸色谱液萃取与纸色谱液萃取与纸色谱液萃取与纸色谱 纸色谱的原理与液纸色谱的原理与液-液萃取基本相同。液萃取基本相同。=Rfa(1-Rfb)/Rfb(1-Rfa)式中式中Rfa Rfb 可以利用纸色谱选择设计液可以利用纸色谱选择设计液-液萃取的最佳方案。液萃取的最佳方案。（二）根据物质在两相溶剂中的分配比不同进行分离（二）根据物质在两相溶剂中的分配比不同进行分离二、中草药有效成分的分离与精制二、中草药有效成分的分离与精制6.液液液液-液分配柱色谱液分配柱色谱液分配柱色谱液分配柱色谱 原理：原理：将两相溶液中的一相涂覆在硅胶等多孔性将两相溶液中的一相涂覆在硅胶等多孔性载载体体（支持剂支持剂）上作为）上作为固定相固定相，填充在色谱管中，然后，填充在色谱管中，然后加入与固定相不相混溶的另一种溶剂（加入与固定相不相混溶的另一种溶剂（流动相流动相）冲洗）冲洗色谱柱，使物质在两相溶剂中相对作逆流移动，在移色谱柱，使物质在两相溶剂中相对作逆流移动，在移动过程中不断地进行动态分配而得以分离。此过程在动过程中不断地进行动态分配而得以分离。此过程在一根柱子上进行所以称之为液一根柱子上进行所以称之为液液分配柱色谱。液分配柱色谱。二、中草药有效成分的分离与精制二、中草药有效成分的分离与精制（二）根据物质在两相溶剂中的分配比不同进行分离（二）根据物质在两相溶剂中的分配比不同进行分离载体：有硅胶、硅藻上、纤维素粉载体：有硅胶、硅藻上、纤维素粉正相色谱正相色谱：固定相：水、缓冲液：固定相：水、缓冲液 流动相：氯仿、醋酸乙酯、丁醇流动相：氯仿、醋酸乙酯、丁醇适合分离水溶性或极性较大的成分：适合分离水溶性或极性较大的成分：生物碱类、苷类、生物碱类、苷类、糖、有机酸。用流动相洗脱时，极性小的成分先被洗脱。糖、有机酸。用流动相洗脱时，极性小的成分先被洗脱。反相色谱反相色谱：固定相：石油醚、异三十烷、石蜡油：固定相：石油醚、异三十烷、石蜡油 流动相：水、甲醇流动相：水、甲醇适合分离脂溶性化合物：适合分离脂溶性化合物：高级脂肪酸、油脂、游离甾高级脂肪酸、油脂、游离甾体。当用流动相洗脱时，极性大的成分先被洗下来。体。当用流动相洗脱时，极性大的成分先被洗下来。二、中草药有效成分的分离与精制二、中草药有效成分的分离与精制（二）根据物质在两相溶剂中的分配比不同进行分离（二）根据物质在两相溶剂中的分配比不同进行分离6.液液液液-液分配柱色谱液分配柱色谱液分配柱色谱液分配柱色谱加压液相柱色谱加压液相柱色谱加压液相柱色谱加压液相柱色谱 为了提高分液速度，缩短分离时间，在加压条件下进行分为了提高分液速度，缩短分离时间，在加压条件下进行分离，加压液相色谱用的载体多为颗粒直径很小，机械强度与离，加压液相色谱用的载体多为颗粒直径很小，机械强度与比表面积比一般色谱用的硅胶大的球形微粒，按所加的压力比表面积比一般色谱用的硅胶大的球形微粒，按所加的压力不同可分为：不同可分为：快速色谱（快速色谱（FLC）2个气压，分离范围个气压，分离范围10mg-1g 低压液相色谱低压液相色谱(LPLC)20个气压，分离范围个气压，分