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文檔簡介
研究程序
有效成分的提取方法
有效成分的分離純化方法
結(jié)構(gòu)研究方法第二章天然產(chǎn)物提取分離方法第一節(jié)研究程序
資源調(diào)查,資料收集,樣品采集天然產(chǎn)物的提取活性追蹤天然產(chǎn)物的分離純化結(jié)構(gòu)鑒定一、研究程序資源調(diào)查資料收集成分預(yù)試提取有效成分分離純化部位分離活性初篩活性追蹤結(jié)構(gòu)鑒定結(jié)構(gòu)查新應(yīng)用結(jié)構(gòu)改造仿生合成經(jīng)濟(jì)分析技術(shù)保護(hù)高通量篩選技術(shù)二、資源調(diào)查包括資源實(shí)地調(diào)查和文獻(xiàn)調(diào)查。資源實(shí)地調(diào)查:分布、儲量、有效部位、綜合利用價(jià)值、開發(fā)前景等基礎(chǔ)資料。文獻(xiàn)調(diào)查:旨在查閱前人(國內(nèi)、國際)對同屬、同科或同種植物的研究狀況,如化學(xué)成分的研究方法、水平、技術(shù)條件、經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)及進(jìn)展等。植物選擇:當(dāng)?shù)仉S機(jī);分類學(xué);民族醫(yī)藥;植化方法;信息網(wǎng)絡(luò);機(jī)遇。例:番荔枝內(nèi)酯:研究狀況1996前128個(gè);1997:250;1998:>300抗癌藥物與殺蟲劑。三、成分預(yù)試依據(jù)植物體內(nèi)各類化學(xué)成分的溶解性、揮發(fā)性、吸附性等差異粗分離后,再利用顏色反應(yīng)、沉淀反應(yīng)、氣體反應(yīng)、熒光反應(yīng)等定性試驗(yàn)大致了解其中含有哪幾類化合物。有單項(xiàng)預(yù)試和系統(tǒng)預(yù)試兩類。有機(jī)化合物分為三類水溶性親脂性親水性苷類(黃酮、三萜、甾體等與糖的結(jié)合物)糖類、氨基酸蛋白質(zhì)、鹽類未成鹽的生物堿,未成苷的黃酮、蒽醌、萜類、甾體?;衔锏乃釅A性酸性化合物堿性化合物兩性化合物
酸性成分黃酮、蒽醌、香豆素、有機(jī)酸、鞣質(zhì)中性成分強(qiáng)心苷、皂苷(甾體)堿性成分生物堿兩性成分兩性生物堿(含COOH、OH等)極性分類脂溶性成分:苷元、生物堿水溶性成分:苷、生物堿鹽按溶解性分類
常見中藥化學(xué)成分類型的極性各成分及其適宜的提取溶劑各成分的極性成分類型適宜的提取溶劑強(qiáng)親脂性揮發(fā)油、脂肪、臘、脂溶性色素、甾醇類、部分苷元石油醚、己烷親脂性醛、酮、醇、醌、有機(jī)酸、生物堿、樹脂、部分苷元和甙類乙醚、氯仿中等極性小中大某些苷類(如強(qiáng)心苷)某些苷類(如黃酮苷)某些苷類(皂苷)氯仿與乙醇(2:1)乙酸乙酯正丁醇親水性糖類、氨基酸、某些生物堿丙酮、乙醇、甲醇強(qiáng)親水性蛋白質(zhì)、粘液質(zhì)、果膠、糖類、氨基酸、無機(jī)鹽水第三節(jié)天然產(chǎn)物的提取根據(jù)預(yù)試和篩選結(jié)果,采用合適方法將所需成分盡可能全部從生物材料中提取出來。在這里我們對天然產(chǎn)物的提取著重于提取植物中的有效成分,那么,什么是有效成分呢?由于植物中含有許多化學(xué)成分,但并不是所有的成分都能起到防治疾病的作用,根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和科學(xué)認(rèn)識水平,通常將植物中的化學(xué)成分分為有效成分和無效成分兩類。
有效成分:一般是指具有生理活性、能用分子式和結(jié)構(gòu)式表示并具有一定的物理常數(shù)(如熔點(diǎn)、沸點(diǎn)、旋光度、溶解度等)的單體化合物。如果尚未提純成為單體化合物的,一般稱為有效部分或有效部位;而與有效成分共存的其它化學(xué)成分,則一般視為為無效成分。有效成分和無效成分的劃分也不是絕對的。例如鞣質(zhì),在多數(shù)中藥中對治療疾病不起主導(dǎo)作用,被視為無效成分,而在地榆、五倍子等中藥中因其具有收斂、止血和抗菌消炎作用,則被認(rèn)為是有效成分。另外,隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,有些過去認(rèn)為無效的成分如某些多糖、蛋白質(zhì),現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)它們分別具有抗癌活性,故也應(yīng)列為有效成分。
提取技術(shù)分類預(yù)處理技術(shù)干燥技術(shù)超微粉碎技術(shù)天然產(chǎn)物傳統(tǒng)提取技術(shù)溶劑提取法水蒸汽蒸餾法升華法現(xiàn)代提取技術(shù)超聲輔助萃取技術(shù)超臨界流體萃取技術(shù)微波輔助萃取法吸附技術(shù)其它新技術(shù)一、預(yù)處理技術(shù)除雜/整形/均勻化干燥技術(shù):陰干蒸后烘干烘干曬干微波干燥真空干燥冷凍干燥粉碎技術(shù):超微粉碎技術(shù)例:采收加工技術(shù)對金銀花質(zhì)量影響金銀花(Flos
Lonicerae)忍冬科植物忍冬(Lonicerajaponica
Thunb.)的干燥花蕾,是藥食兩用的大宗中藥材。成分富含揮發(fā)油,綠原酸及其類似物等有機(jī)酸類,木犀草苷等黃酮類,神經(jīng)酰胺類化合物,以及環(huán)烯醚萜及其苷類化合物等多種有效成分。其制劑對金黃色葡萄球菌、溶血性鏈球菌、肺炎雙球菌等有明顯抑制作用。
研究內(nèi)容以大白期金銀花為材料,從金銀花外觀性狀和游離氨基酸、可溶性糖、總黃酮、綠原酸等內(nèi)在質(zhì)量指標(biāo)方面,以烘干、曬干、蒸后烘干方法為對照,對微波干燥、真空干燥、冷凍干燥等現(xiàn)代干燥技術(shù)的效果進(jìn)行比較分析利用超臨界CO2萃取法和GC-MS分析比較曬干、微波干燥和冷凍干燥對揮發(fā)油化學(xué)組成的影響。目的篩選適于金銀花規(guī)?;庸さ母稍锛夹g(shù),為提高質(zhì)控技術(shù)提供依據(jù)。供試材料:忍冬花蕾干燥方法微波干燥、蒸后烘干、烘干、曬干、真空干燥、冷凍干燥指標(biāo)測定浸出物量:參照藥典綠原酸含量:HPLC總黃酮含量:Al(NO3)3-NaNO3比色法可溶性糖含量:硫酸-蒽酮法游離氨基酸含量:茚三酮比色法揮發(fā)油:GC-MS不同干燥技術(shù)對金銀花外觀性狀及化學(xué)成分含量產(chǎn)生了不同程度的影響。微波干燥技術(shù)可作為規(guī)?;稍锛庸そ疸y花的重要方法。微波干燥蒸后干燥曬干烘干真空干燥例:對花蕾化學(xué)成分的影響--不同干燥技術(shù)綠原酸含量蒸后烘干和微波干燥>真空干燥〉冷凍干燥、烘干總黃酮含量蒸后烘干>>微波干燥和真空干燥>>其余處理。游離氨基酸含量真空干燥>烘干處理>>冷凍干燥可溶性糖含量曬干和蒸后烘干處理>>微波干燥和烘干。不同干燥技術(shù)對金銀花有效成分和營養(yǎng)成分的影響是不同的。原因:微波干燥和蒸后烘干條件下使金銀花鮮樣在短時(shí)間內(nèi)快速升溫,多酚氧化酶迅速失活,從而使這2種技術(shù)加工而成的金銀花成品中綠原酸含量較高,而其它幾種干燥技術(shù)都是緩慢升溫,多酚氧化酶活性先增強(qiáng)而后再被滅活,使金銀花中綠原酸被氧化,綠原酸分解損失較大,因而綠原酸含量相對較低。冷凍干燥法對藥材中的易氧化分解成分有保護(hù)作用,但實(shí)驗(yàn)中對冷凍干燥樣品的有效成分和營養(yǎng)成分的含量分析卻沒有體現(xiàn)出冷凍干燥的優(yōu)勢。二、天然產(chǎn)物傳統(tǒng)提取技術(shù)
(一)溶劑提取法定義:選用對所需成分溶解度大,而對其它成分溶解度小的溶劑,將所需的成分從植物組織內(nèi)溶解出來?;驹恚杭?xì)胞滲透原理。當(dāng)溶劑加入到植物的原料中時(shí),由于擴(kuò)散、滲透等作用,溶劑逐漸通過細(xì)胞壁滲透到細(xì)胞之中,同時(shí)將細(xì)胞中所含的化學(xué)成分逐漸溶解,使細(xì)胞內(nèi)外產(chǎn)生濃度差。含有化學(xué)成分的濃溶液由于擴(kuò)散又從細(xì)胞中透過細(xì)胞壁而到溶劑中。新的溶劑又不斷進(jìn)入,如此多次往返,最終細(xì)胞內(nèi)外溶液濃度達(dá)到平衡。此時(shí),若將溶液濾出,繼續(xù)加入新溶劑并使這一過程重復(fù)進(jìn)行,就可將有效成分大部分溶解出來。環(huán)己烷,石油醚,苯,乙醚,氯仿,乙酸乙酯,正丁醇,丙酮,乙醇,甲醇,水極性:親脂性:親水性:比水重的有機(jī)溶劑:與水可以以任意比例混溶的有機(jī)溶劑:與水分層的有機(jī)溶劑:能與水分層的極性最大的有機(jī)溶劑:常用來從水中萃取苷類、水溶性生物堿類成分的有機(jī)溶劑:溶解范圍最廣的有機(jī)溶劑:乙醇極性最小的有機(jī)溶劑:環(huán)己烷極性最大的有機(jī)溶劑:甲醇3.溶劑選擇的理論依據(jù):“相似相溶”原則。親水性:這種近于水的性質(zhì)。親脂性:近于油的性質(zhì)。各種溶劑都有一定程度的親水性或親脂性。如乙醇的分子比較小,有羥基,與水的結(jié)構(gòu)相似,所以能與水任意混溶。丁醇和戊醇分子中都有羥基,保持與水近似的性質(zhì),但分子逐漸變大,與水的性質(zhì)逐漸疏遠(yuǎn),所以它們雖然能溶解在水里,但這種相互溶解卻有一定的限度。在它們互溶達(dá)到保和狀態(tài)以后,丁醇與戊醇即與水分層。丙酮的分子也比較小,分子中的羰基是一個(gè)極性集團(tuán),所以丙酮的親水性強(qiáng),與水能完全互溶。乙醚和乙酸乙酯的性質(zhì),與乙醇比起來區(qū)別就大一些。一方面分子量增大,但增大的并不太多;另一方面醚鍵和酯鍵都和油脂相近,所以它們基本上屬于親脂性的溶劑,只是由于分子量不算太大,分子中雖然沒有羥基,但仍有氧,仍然保持了一定程度的親水性。氯仿、苯和石油醚都是烴類和氯烴衍生物,分子中根本沒有氧,而且分子量比較大,所以它們和油脂的性質(zhì)相似,屬于親脂性溶劑。植物中的有效成分(天然產(chǎn)物)在溶液中的溶解度與其化學(xué)結(jié)構(gòu)、性質(zhì)及溶劑的性質(zhì)有很大的關(guān)系。溶解度化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定安全、價(jià)廉4.溶劑的選擇條件:-①溶劑對所需成分溶解度大,對雜質(zhì)溶解度小。②與植物中化學(xué)成分不起化學(xué)反應(yīng)。③溶劑要經(jīng)濟(jì)易得,可回收,使用安全,不污染環(huán)境。5.常用提取溶劑分為:水、親水性和親脂性有機(jī)溶劑。常用溶劑極性:由弱到強(qiáng)依次排序?yàn)槭兔眩妓穆然迹急剑级燃淄椋悸确拢家颐眩家宜嵋阴ィ颊〈迹急家掖迹技状迹妓偎簭?qiáng)極性溶劑。
植物材料中的無機(jī)鹽、(分子量不太大的)糖類、鞣質(zhì)、氨基酸、蛋白質(zhì)、有機(jī)酸鹽、生物堿鹽及甙類等均可被水溶出。酸水性有利于提取生物堿;堿性水有利于溶出有機(jī)酸、黃酮、蒽醌、內(nèi)酯、酚類等。水作溶劑的主要缺點(diǎn):易霉變由于水提取液中常含有糖類、蛋白質(zhì)、氨基酸等物質(zhì),有利于微生物的生長,故易發(fā)生霉變。因此,若提取時(shí)間較長時(shí),應(yīng)加入少量防腐劑(如甲苯、甲醛、氯仿等)防腐。難以過濾果膠及粘液質(zhì)、淀粉類物質(zhì)的存在使水提液難以過濾,可加入助濾劑如1%—2%的經(jīng)過110℃活化1小時(shí)的熱滑石粉或硅藻土(使膠質(zhì)分散)等,進(jìn)行減壓過濾。-易提取不完全次生物質(zhì)有許多為親脂性成分,溶解度小,不易提取完全。-雜質(zhì)較多-難濃縮當(dāng)水提取液中含有皂甙及其粘液質(zhì)類成分時(shí),減壓濃縮會產(chǎn)生大量泡沫,造成濃縮困難,在實(shí)驗(yàn)室中,可在水提液中加入少量丁醇或戊醇以防止泡沫產(chǎn)生;也可采用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器、薄膜濃縮法、噴霧干燥法等加快濃縮速度;對于蛋白質(zhì)等不穩(wěn)定物質(zhì),可采用冰凍干燥法。
助溶現(xiàn)象(增溶現(xiàn)象)在提取有效成分時(shí),提取液中存在著復(fù)雜的混合物,其中各成分互相影響,有時(shí)就會產(chǎn)生增溶現(xiàn)象,增大了欲提取物的溶解度。但是有時(shí)又可能由于化合物的相互作用生成了一些難溶解的化合物,改變了所要提取的化合物的溶解性而使其提取不出來。②親水性有機(jī)溶劑如乙醇、甲醇、丙酮等能與水混溶的有機(jī)溶劑。乙醇最常用,溶解性能好,對細(xì)胞穿透能力較強(qiáng)。親水性成分除蛋白質(zhì)、粘液、果膠、淀粉和部分多糖外,大多能在乙醇中溶解。難溶于水的親脂性成分,在乙醇中溶解度也較大。不同濃度的乙醇對各種化學(xué)成分的溶解度不同。如20%~30%的乙醇可溶解生物堿鹽和蒽醌;40%~50%的乙醇可溶解強(qiáng)心甙和鞣質(zhì);60%~70%的乙醇適用于甙類的提??;95%的乙醇則是提取葉綠素、揮發(fā)油等的良好溶劑。
總之,乙醇的濃度越大,則溶解親脂性成分越多;乙醇的濃度越小,則溶解親水性成分越多。用乙醇作提取溶劑的優(yōu)、缺點(diǎn):提取時(shí)間短、溶出雜質(zhì)(蛋白質(zhì)、多糖)少。提取液不易發(fā)霉變質(zhì)。乙醇揮發(fā)性大,濃縮容易,用量小,且大部分可回收再用。價(jià)廉,毒性小、來源方便。缺點(diǎn):易燃、損失較大
③親脂性有機(jī)溶劑如石油醚、苯、氯仿、乙醚、乙酸乙酯等不與水混溶的有機(jī)溶劑。它們可以提取植物中的親脂性成分,如油脂、揮發(fā)油、葉綠素、樹脂、植物甾醇、內(nèi)酯、某些生物堿及苷元(如甾體苷元、黃酮、蒽醌等)。石油醚→油脂、蠟、葉綠素、揮發(fā)油、游離甾體及三萜類化合物。氯仿或醋酸乙酯→游離生物堿、有機(jī)酸及黃酮、香豆素的苷元。優(yōu)點(diǎn)沸點(diǎn)低,濃縮回收方便,選擇性強(qiáng),容易得到純品。缺點(diǎn)—揮發(fā)性大,多易燃有毒,價(jià)格昂貴。—透入植物組織能力較弱,提取時(shí)間長。若植物材料中含有較多水分,就很難溶出次生物質(zhì)。因此,直接應(yīng)用這類溶劑提取有一定的局限性。6.提取方式浸漬法(冷浸)煎煮法(熱提)回流法(有機(jī)溶劑)連續(xù)提取法滲漉法(連續(xù)冷浸)①浸漬法:冷浸或溫浸,常用水或乙醇,每次浸泡3~5日,浸泡2-3次。本法操作簡便,適宜于遇熱不穩(wěn)定易分解或破壞的成分的提取。但此法提取時(shí)間長,溶劑用量大,提取效率不高。6.提取方式
②滲漉法:將植物材料粉末加入適量浸出溶劑潤濕,裝入滲漉筒內(nèi),壓實(shí)后,在上端不斷添加溶劑,使之滲過材料,溶出的可溶性成分即從下口流出。優(yōu)點(diǎn)是提取效率高,但提取費(fèi)時(shí),提取液體積太大,濃縮困難。有滲漉筒和滲漉罐兩種。滲漉法適用于提取熱敏性、揮發(fā)性或劇毒類成分和有效成份含量較低或要求浸出液濃度較高的物料,不宜用于黏性的不易流動的物料。
實(shí)驗(yàn)室常用儀器:滲漉筒;分液漏斗;粗色譜柱等。操作步驟:粉碎→潤濕→拌勻→靜置(30min)→裝料→壓實(shí)→添加溶劑→靜置(6h)→滲漉注意事項(xiàng):
流速:隨物料多少定,如100g料,可控制1mL/min。終點(diǎn)判定:顏色或體積(10倍)滲漉法操作注意事項(xiàng):1、植物材料的粉碎度要合適,不宜太細(xì)或太粗。太粗會影響提取的效率,太細(xì)則容易結(jié)塊而阻塞溶劑流通。2、向滲漉桶中裝料前應(yīng)加入適量的溶劑使其完全濕潤,以避免植物粉末在滲漉桶被因加入溶劑后膨脹而造成堵塞。3、裝料時(shí)要分次加入,一層層壓緊,壓力要均勻,裝到滲漉桶2/3時(shí),上面壓一層紗布,再用一層沙子壓住,以免加入溶劑時(shí),原料上浮。4、在滲漉前要浸泡24小時(shí)再有,以提高滲漉效率。5、收集滲漉液時(shí),要不斷加入新鮮的溶劑,并經(jīng)常檢查所要提取的成分是否已經(jīng)提取干凈,若是未知成分的植物樣品,可根據(jù)滲漉液的顏色和體積進(jìn)行判斷。與浸漬法相比,滲漉法可使植物材料與新溶劑或有效成分含量低的溶劑接觸,具有一定的濃度差,提高了提取效率,提取效果優(yōu)于浸漬法。③煎煮法雜質(zhì)多,破壞性強(qiáng),水煎液易霉變、腐敗,不宜存放?;鸬氖褂茫夯鸬膹?qiáng)弱與提取液質(zhì)量有密切的關(guān)系。火力過強(qiáng)提取液溫度增高,溶出速度加快,水分蒸發(fā)得快,芳香揮發(fā)性有效成分易隨水蒸汽揮發(fā)掉;而根、莖、甲殼、礦石類質(zhì)地堅(jiān)硬的藥物,煎煮時(shí)間過短藥材成分不易充分煎出,且容易燒焦;火力過弱則溫度較低,不易使藥物有效成分煎出。正確使用火力對湯劑的質(zhì)量有重要作用,一般未沸前用武火,沸后改用文火,以增加煎出效果并減少水分的蒸發(fā)量。
中藥湯劑的質(zhì)量與選用的煎藥器具有密切的關(guān)系?,F(xiàn)在仍是以砂鍋為好,因?yàn)樯板伒牟馁|(zhì)穩(wěn)定不會與藥物成分發(fā)生化學(xué)反應(yīng),其傳熱均勻緩和,比較適宜。此外也可選用搪瓷鍋,不銹鋼鍋和玻璃煎器。但是不能使用鐵鍋、銅鍋,主要是因?yàn)殍F鍋或銅鍋的化學(xué)性質(zhì)不穩(wěn)定,易氧化。在煎煮藥時(shí)能與中藥所含的化學(xué)成分發(fā)生反應(yīng),如與鞣質(zhì)類的成分可生成鞣酸鐵,使藥液的顏色加深。與黃酮類成分可生成難容性聚合物。與有機(jī)酸類成分可生成鹽類。④回流提取法
用有機(jī)溶劑進(jìn)行加熱提取時(shí),需要采用回流加熱裝置,以免溶劑揮發(fā)損失。在實(shí)驗(yàn)室中小量操作時(shí),可將植物材料放入大小適宜的燒瓶中(體積約為燒瓶容量的1/3—1/2),燒瓶上接一個(gè)冷凝器,加入溶劑,在水浴中加熱回流,1小時(shí)后,濾出提取液,加入新溶劑,再回流提取,時(shí)間可比第一次短,一般反復(fù)兩次即可。大量生產(chǎn)中可采用類似的裝置。此法較冷浸法提取率高但對受熱易破壞的成分,對受熱易破壞的成分不利,不宜采用此法。⑤連續(xù)回流提取法
為了彌補(bǔ)回流提取法中要進(jìn)行反復(fù)過濾、需要溶劑量大的不足,可采用連續(xù)回流提取法。連續(xù)回流的裝置,實(shí)驗(yàn)室常用索氏提取器。由于溶劑可反復(fù)被氣化、冷凝,使被提取物與溶劑之間一直保持著相當(dāng)大的濃度差,提取效率高,溶劑用量少,在水、電正常的實(shí)驗(yàn)室中無需人監(jiān)督,提取過程可自動進(jìn)行。索氏提取器適于少量植物材料的提取(最大為數(shù)十克)。大量提取時(shí)可根據(jù)其提取原理設(shè)計(jì)類似的裝置,此法的不足之處是提取液受熱時(shí)間較長,對受熱易分解的成分不宜采用此法。索氏提取器1.冷凝管2.溶劑蒸氣上升管3.虹吸管4.裝有藥粉的濾紙袋5.溶劑6.水?。ǘ┧羝麴s法是將水蒸氣通入含有揮發(fā)性成分的植物材料中,使其中揮發(fā)性成分隨水蒸氣蒸餾出來的提取方法。水蒸氣蒸餾法是提取植物成分的一種常用的方法,揮發(fā)油、某些小分子生物堿(如麻黃堿、煙堿等)和小分子酚性物質(zhì)(如丹皮酚等)等都可采用本法提取。1、基本原理道爾頓(Dalton)分壓定律:水與另一種與其不溶的物質(zhì)一起加熱時(shí),總的蒸氣壓應(yīng)為各成分蒸氣壓之和,即P總=P水十P物,這樣,當(dāng)混合物的總蒸汽壓等于外界大氣壓時(shí)的溫度即為該混合體系的沸點(diǎn)。此時(shí)的沸點(diǎn)必定比任何一個(gè)單獨(dú)組分的沸點(diǎn)都要低。因此,可以將不溶解于水的沸點(diǎn)比較高的組分在100℃以下與水一起蒸餾出來。例如,溴苯和水組成的混合物沸點(diǎn)為95℃,而溴苯的沸點(diǎn)為135℃。蒸餾中混合物的沸點(diǎn)保持不變,直到其中一個(gè)組分幾乎全部蒸出,溫度才上升到留在瓶中液體的沸點(diǎn)。在蒸餾出的混合蒸汽中,兩個(gè)組分的氣體分壓P水與P物之比等于兩組分的蒸汽在同一容積的體系中的摩爾數(shù)n水和n物之比。n水/n物=P水/P物問題:
某有機(jī)化合物的分子量為88,沸點(diǎn)132℃,它微溶于水,它與水的混合沸點(diǎn)為93℃,在此溫度下,它的蒸汽壓為23.46KPa,水的蒸汽壓為78.28KPa,試計(jì)算餾出液中水和有機(jī)物的質(zhì)量比?2.條件(1)沸點(diǎn)多在100℃以上。(2)能隨水蒸氣蒸餾而不被破壞,并且不與水發(fā)生反應(yīng),難溶或不溶于水。(3)在100℃時(shí)有一定的蒸氣壓,至少有0.667~1.333Kpa(5~10mmHg)的蒸氣壓。有些揮發(fā)性成分在水中溶解度稍大些,可將蒸餾液重新蒸餾,在最先餾出的部分分出油層,或在蒸餾液水層經(jīng)鹽析法并用低沸點(diǎn)溶劑將成分提取出來(如玫瑰油、原白頭翁素等)。酰氯、酸酐或酯類化合物能否采用此法?2.裝置有蒸汽發(fā)生器、蒸餾瓶、冷凝裝置和接液瓶組成。
(三)升華法某些固體物質(zhì)在低于其熔點(diǎn)的溫度下加熱,不經(jīng)過中間液體階段,可直接氣化,冷凝后又變?yōu)樵瓉淼墓腆w,這種現(xiàn)象稱之為升華。中草藥中有一些成分具有升華的性質(zhì),可以利用升華法直接自中草藥中提取出來。如樟腦、咖啡因。升華法雖然簡單易行,但適應(yīng)面較窄;再加上植物材料在升華過程中炭化后往往產(chǎn)生焦油狀物,與升華物混在一起,不易除去,有時(shí)升華不完全,并伴隨分解現(xiàn)象。因此較少采用。
若物質(zhì)在三相點(diǎn)溫度以下蒸氣壓已相當(dāng)大,可以容易地從固態(tài)直接轉(zhuǎn)變?yōu)闅鈶B(tài),則此物質(zhì)可容易地用升華方法來純化。如樟腦的三相點(diǎn)溫度為179℃,壓力49329Pa(370mmHg),而在160℃時(shí)其蒸氣壓已達(dá)29166Pa(218.8mmHg)。只要逐漸緩慢加熱,使溫度維持在179℃以下,就可以使樟腦由固態(tài)直接氣化,蒸氣遇冷的表面又凝結(jié)為固體。操作關(guān)鍵是加熱速度慢、勻、穩(wěn),否則蒸氣壓會超過三相點(diǎn)的壓力,物質(zhì)將會由固體直接轉(zhuǎn)變?yōu)橐后w,導(dǎo)致升華失敗。三、現(xiàn)代提取技術(shù)
1.超聲促提技術(shù)超聲提取法是一種利用外場介入強(qiáng)化提取過程,用溶媒進(jìn)行天然產(chǎn)物提取的一種方法。超聲波是頻率高于20kHz,并且不引起聽覺的彈性波。超聲促提技術(shù)優(yōu)點(diǎn)1.提取效率高:超聲波獨(dú)具的物理特性能促使植物細(xì)胞組織破壁或變形,使有效成分提取更充分,提取率比傳統(tǒng)工藝顯著提高達(dá)50—500%。2.提取時(shí)間短:超聲波強(qiáng)化中藥提取通常在24—40分鐘即可獲得最佳提取率,提取時(shí)間較傳統(tǒng)方法大大縮短2/3以上,藥材原材料處理量大。3.提取溫度低:超聲提取中藥材的最佳溫度在40—60℃,對遇熱不穩(wěn)定、易水解或氧化的藥材中有效成分具有保護(hù)作用,同時(shí)大大節(jié)能能耗。4.適應(yīng)性廣:超聲提取不受成分極性、分子量大小的限制,適用于各類成分的提取。5.提取藥液雜質(zhì)少,有效成分易于分離、純化。6.提取工藝運(yùn)行成本低,綜合經(jīng)濟(jì)效益顯著。7.操作簡單易行,設(shè)備維護(hù)、保養(yǎng)方便。理論基礎(chǔ):空化效應(yīng)、熱效應(yīng)和機(jī)械作用??栈?yīng):當(dāng)大能量的超聲波作用于液體時(shí),使液體被撕裂成很多小的孔穴,而這些孔穴在閉合時(shí)能產(chǎn)生高達(dá)幾千個(gè)大氣壓的瞬時(shí)壓力而作用于植物組織。超聲空化作用產(chǎn)生局部高溫、高壓,并伴隨有破碎、攪拌等作用,增強(qiáng)物質(zhì)溶出能力。2、超臨界流體萃取技術(shù)(SuperiticalFluidExtraction
,SFE)
超臨界流體萃取法始于20世紀(jì)50年代,到70年代末,該法廣泛應(yīng)用于煙草和食品工業(yè),80年代以來,超臨界流體萃取技術(shù)在醫(yī)藥、化工、食品及環(huán)保等領(lǐng)域取得了迅速發(fā)展,特別是在中藥有效成分提取分離方面日益受到重視。目前主要用于萜類、揮發(fā)油、生物堿、黃酮、苯丙素、皂苷和芳香有機(jī)酸等成分的提取分離。在青蒿素浸膏、蛇床子浸膏、胡椒精油、肉豆蔻精油等的制備分離方面已達(dá)到產(chǎn)業(yè)化規(guī)模。這種流體(SCF)兼有氣液兩重性的特點(diǎn),它既有與氣體相當(dāng)?shù)母邼B透能力和低的粘度,又兼有與液體相近的密度和對許多物質(zhì)優(yōu)良的溶解能力。相密度(g/ml)擴(kuò)散系數(shù)(cm2/s)粘度(g/cm.s)氣體(G)10-3
10-1
10-4
超臨界流(SCF)0.3~0.910-3~10-4
10-4~10-3
液體(L)110-5
10-2
。
超臨界流體萃取是利用流體在超臨界狀態(tài)時(shí)具有密度大、粘度小、擴(kuò)散系數(shù)大等優(yōu)良的傳質(zhì)特性而成功開發(fā)的。具有提取率高、產(chǎn)品純度好、流程簡單、能耗低等優(yōu)點(diǎn)。
超臨界流體萃取正是利用了這個(gè)特性,形成了新的分離工藝。它是經(jīng)典萃取工藝的延伸和擴(kuò)展。
流體在臨界區(qū)附近,壓力和溫度的微小變化,會引起流體的密度大幅度變化,而溶質(zhì)在超臨界流體中的溶解度大致上和流體的密度成正比。常用的SCF為CO2,因?yàn)镃O2無毒,不易燃易爆,價(jià)廉,有較低的臨界壓力和溫度,易于安全地從混合物中分離出來。超臨界CO2萃取法的優(yōu)點(diǎn)可在近常溫的條件下提取分離,幾乎保留產(chǎn)品中全部有效成分,無有機(jī)溶劑殘留,產(chǎn)品純度高,操作簡單,節(jié)能。超臨界CO2萃取的特點(diǎn)可以在接近室溫(35-40℃)及CO2氣體籠罩下進(jìn)行提取,有效地防止了熱敏性物質(zhì)的氧化和逸散,完整保留生物活性,而且能把高沸點(diǎn),低揮發(fā)渡、易熱解的物質(zhì)在其沸點(diǎn)溫度以下萃取出來。由于全過程不用有機(jī)溶劑,因此萃取物絕無殘留溶媒,同時(shí)也防止了提取過程對人體的毒害和對環(huán)境的污染,100%的純天然,符合當(dāng)今“綠色環(huán)保”、“回歸自然”的高品位追求。控制工藝參數(shù)可以分離得到不同的產(chǎn)物,可用來萃取多種產(chǎn)品,而且原料中的重金屬、無機(jī)物、塵土等都不會被CO2溶解帶出。二氧化碳超臨界萃取的溶解作用:在超臨界狀態(tài)下,CO2對不同溶質(zhì)的溶解能力差別很大,這與溶質(zhì)的極性、沸點(diǎn)和分子量密切相關(guān)。規(guī)律:親脂性、低沸點(diǎn)成分可在104KPa以下萃取,如揮發(fā)油、烴、酯、內(nèi)酯、醚、環(huán)氧化合物等,像天然植物和果實(shí)中的香氣成分,如桉樹腦、麝香草酚、酒花中的低沸點(diǎn)酯類等?;衔锏臉O性基團(tuán)(如-OH、-COOH等)愈多,則愈難萃取。強(qiáng)極性物質(zhì)如糖、氨基酸的萃取壓力則要在4×104KPa以上?;衔锏姆肿恿坑螅y萃取。分子量在200~400范圍內(nèi)的組分容易萃取,有些低分子量、易揮發(fā)成分甚至可直接用CO2液體提??;高分子量物質(zhì)(如蛋白質(zhì)、樹膠和蠟等)則很難萃取。
若采用C02萃取極性物質(zhì),就需將其改性,常用改性方法有兩種:
1.流體改性:向C02中加入少量極性溶劑(改性劑),增加混合流體的極性。
2.基體改性:直接將改性劑加到樣品基體中。當(dāng)被萃取物與樣品基體較強(qiáng)地結(jié)合在一起時(shí),這種方法更為有效。C02改性方法:
該流程包括如下幾部分:1.高壓泵。2.萃取池。3.限流器(阻尼器)4.收集器。SFE萃取的基本流程第四節(jié)分離純化方法與技術(shù)物質(zhì)的溶解度差別進(jìn)行分離物質(zhì)在兩相溶劑中的分配比不同進(jìn)行分離根據(jù)物質(zhì)的吸附性差別進(jìn)行分離根據(jù)物質(zhì)分子大小差別進(jìn)行分離經(jīng)典分離純化方法系統(tǒng)溶劑分離法、兩相溶劑萃取法、沉淀法、鹽析法、透析法、結(jié)晶法、分餾法現(xiàn)代分離純化技術(shù)現(xiàn)代色譜方法和技術(shù)野樹波羅根粗粉(5.4Kg)95%乙醇提取浸膏642g564g水混懸石油醚部位
31.9g氯仿部位
223g乙酸乙酯部位
16.6g水層139.8g反復(fù)正反硅膠柱層析14個(gè)異戊烯基酚性化合物新化合物一、經(jīng)典分離純化方法1.系統(tǒng)溶劑分離法通常由親脂性到親水性或低極性到高極性的次序組成溶劑系統(tǒng),依次提取分離各種不同的成分。利用極性不同的溶劑提取,各種化學(xué)成分將被分成不同的部位(分)。僅僅是一種粗分,獲得的也是混合物。各成分及其適宜的提取溶劑各成分的極性成分類型適宜的提取溶劑強(qiáng)親脂性揮發(fā)油、脂肪、臘、脂溶性色素、甾醇類、部分甙元石油醚、己烷親脂性醛、酮、醇、醌、有機(jī)酸、生物堿、樹脂、部分甙元和甙類乙醚、氯仿中等極性小中大某些甙類(如強(qiáng)心甙)某些甙類(如黃酮甙)某些甙類(皂甙)氯仿與乙醇(2:1)乙酸乙酯正丁醇親水的甙、糖類、氨基酸、某些生物堿丙酮、乙醇、甲醇強(qiáng)親水性蛋白質(zhì)、黏液質(zhì)、果膠、糖類、氨基酸、無機(jī)鹽水
系統(tǒng)溶劑分離法是研究成分不明、無資料可循的植物最常用的方法,其缺點(diǎn)是操作程序較繁,且耗費(fèi)溶劑和時(shí)間。
兩相溶劑萃取法
(1)簡單萃取法①定義:利用混合物中各成分在兩種互不相溶的溶劑中的分配系數(shù)的不同而達(dá)到分離的方法。一般從水提液中(懸浮液)中萃取脂溶性成分。②分類:分為簡單萃取法(即用分液漏斗)、連續(xù)萃取法、逆流分溶法(CCD)和液滴逆流分配法(DCCC法)。分離技術(shù)愈來愈復(fù)雜,但效果卻愈來愈好。③分配系數(shù):K=C上/C下④分離因子:β=KA/KB(KA>KB),表示分離難易一般β>100,簡單萃取。
β<50,CCD法(后述)。
β=1,無法分離⑤萃取溶劑的選擇A萃取劑對被萃取物質(zhì)有很大的溶解度,而對非萃取組分或雜質(zhì)有極小的溶解度。當(dāng)被萃取物水溶性較小時(shí),用石油醚萃??;水溶性稍大的物質(zhì)可用苯或乙醚萃?。凰苄源蟮奈镔|(zhì)可用乙酸乙酯萃取。B萃取溶劑與溶液的溶劑不互溶或微溶,兩溶劑的密度差異明顯。C溶劑與混合物不起化學(xué)反應(yīng)。D萃取后溶劑便于用常壓蒸餾回收。E價(jià)格低廉,毒性小,不易著火。⑥分次萃取操作的注意事項(xiàng):A.水提取液的濃度最好在比重1.1~1.2,否則溶劑用量過大,影響操作。B.溶劑與水要保持一定的比例,第一次萃取時(shí),溶劑可多加一些(水提取液的1/3),隨后的用量可少一些(1/4~1/6);C.萃取次數(shù)為3~4次,但對親水性較大的,不容易轉(zhuǎn)入有機(jī)溶劑層的沉浮,需要增加萃取次數(shù)。D.用氯仿萃取,易產(chǎn)生乳化現(xiàn)象,在堿性情況下尤甚。⑦乳化現(xiàn)象產(chǎn)生的原因:①因振蕩太劇烈,使一相在另一相中高度分散,形成乳濁液,因此在處理易乳化的體系時(shí),以將分液漏斗慢慢地反復(fù)顛倒數(shù)次,比劇烈振蕩為好。②反應(yīng)生成某種微溶化合物,既不溶于水相,也不溶于有機(jī)相,以致在界面上出現(xiàn)沉淀,形成乳濁液。③金屬離子水解析出膠狀沉淀。⑧防止乳化現(xiàn)象的方法
將乳狀液分出,在換新溶劑萃取。將乳狀液抽濾。將乳狀液加熱或冷凍。加入一種表面活性更大的表面活性劑,將原來的乳化劑自油-水界面上頂替出來,但它本身不能形成牢固的保護(hù)膜,因而乳狀液的穩(wěn)定性降低,從而導(dǎo)致乳狀液的破壞。如戊醇(增強(qiáng)其表面張力)。如果乳化現(xiàn)象嚴(yán)重,則可采用逆流連續(xù)萃取裝置。⑵CCD法(Countercurrentdistribution,逆流分溶法):
是一種多次連續(xù)的液-液萃取分離過程。⑶DCCC(液滴逆流色譜)和HSCCC(高速逆流色譜法)
是在逆流分溶法基礎(chǔ)上創(chuàng)建的色譜裝置,可使流動相呈液滴形式在固定相間交換,分離效果好。多用于分離皂苷、蛋白質(zhì)、糖類等。3.沉淀法(1)鉛鹽沉淀法由于醋酸鉛和堿式醋酸鉛能與多種成分生成難溶的鉛鹽或絡(luò)鹽沉淀,從而達(dá)到與雜質(zhì)分離的目的。中性醋酸鉛能與酸性物質(zhì)(如酸性皂甙)或酚性物質(zhì)(如黃酮)結(jié)合成不溶性鹽。堿式醋酸鉛能使中性皂甙等多種成分產(chǎn)生不溶性鉛鹽或絡(luò)合物,再進(jìn)行脫鉛處理即可。被鉛鹽沉淀的有機(jī)物的脫鉛方法:1.通硫化氫氣體,使鉛生成硫化鉛沉淀出來,直到濾液中通硫化氫不再生成沉淀為止。過濾,沉淀用水洗,洗液與濾液合并,在水浴上加熱趕去過量的硫化氫,也可用抽真空的方法除去過量硫化氫。2.加入磷酸或稀硫酸,調(diào)節(jié)pH在3,使鉛與磷酸根或硫酸根結(jié)合生成沉淀而被除去。但因磷酸鉛和硫酸鉛在水中仍有一定的溶解度,故脫鉛不徹底。3.加入陽離子交換樹脂攪拌,脫鉛速度快且徹底,但是有些有效成分也可能被交換上去,同時(shí)脫鉛樹脂再生也比較困難。(2)乙醇沉淀法在濃縮的水提取液中,加入一定量的乙醇,使不溶解于乙醇的成分沉淀出來而與水溶液中其他物質(zhì)分離的方法。這種方法可以用來沉淀淀粉、樹膠、蛋白質(zhì)、粘液質(zhì)等成分。醇沉法又分為一次醇沉法和分步醇沉法。如我們在提取杜仲葉中綠原酸時(shí),加入乙醇使其含量達(dá)80%左右,提取液中的蛋白質(zhì)、粘葉質(zhì)等雜質(zhì)沉淀析出,靜置,過濾,濾液濃縮至干即得綠原酸粗品。此法可使提取物中的綠原酸含量從15%提高到近20%。如果采用分步醇沉的方法,使?jié)饪s物中的乙醇含量依次達(dá)到一定的濃度(如60%、70%、80%),分別將每次所得沉淀除去。用這種方法得到的提取物中的綠原酸含量比一次醇沉法的要高一些。
(3)酸堿沉淀法是利用植物中的某些成分在酸(或堿)中溶解,在堿(或酸)中沉淀的性質(zhì)而將這些成分分離出來的方法。例如,不溶于水的內(nèi)酯類化合物,遇堿開環(huán)(有時(shí)須加熱)生成羥基羧酸鹽而溶于水,再加酸酸化,則重新環(huán)合成內(nèi)酯而從溶液中沉淀析出,借以與其它成分相分離。
又如游離的生物堿一般難溶于水,遇酸生成生物堿鹽而溶于水中,再加堿堿化,則重新生成游離生物堿從溶液中析出而與其它成分相分離。此外,分離生物堿還常用雷氏銨鹽等試劑沉淀法分離;分離橙皮苷、蘆丁、黃芩苷、甘草皂苷等常先溶于堿性溶液,再加酸使之沉淀;其它沉淀試劑如苦味酸、氫氧化銅、氯化鈣和石灰能和有機(jī)酸、苷類、及氨基酸等生成不溶于水的沉淀,與其它化合物分離。如從番瀉葉提取物中分離純化番瀉甙時(shí),即用氯化鈣作為沉淀劑。4.鹽析法向水提取液中加入無機(jī)鹽,使達(dá)飽和濃度,可使某些成分在水中的溶解度降低而析出,從而與水溶性雜質(zhì)分離。常用做鹽析的無機(jī)鹽氯化鈉、硫酸鈉、硫酸鎂、硫酸銨等如自三顆針中提取小檗堿在生產(chǎn)上都是向提取液中加氯化鈉或硫酸銨來鹽析制備。5.透析法利用提取液中的小分子或離子易透過半透膜,而大分子、大離子不能透過的性質(zhì)而達(dá)到分離的方法。原理:透析是采用半透膜作為濾膜,使試樣中的小分子經(jīng)擴(kuò)散作用不斷透出膜外,而大分子不能透過被保留,直到膜兩邊達(dá)到平衡。半透膜有動物性膜、火棉膠膜、玻璃紙膜和蛋白膠膜(明膠)等。特點(diǎn):半透膜兩邊均為液體,一邊為試樣溶液,另一邊為純凈溶劑(水或緩沖溶液)??刹粩喔鼡Q外層溶劑使擴(kuò)散不斷進(jìn)行,直至符合要求分離純化皂甙、多糖、蛋白質(zhì)、多肽等在其中加一電磁場并進(jìn)行攪拌,使透析速度加快,稱為電透析法Electrodialysis應(yīng)用:制備或提純生物大分子時(shí),除去小分子物質(zhì)及其雜質(zhì),脫鹽。用于透析的半透膜應(yīng)具備的條件:
在溶劑中能膨脹形成分子篩狀多孔薄膜,只允許小分子溶質(zhì)通過,而阻止大分子(如蛋白質(zhì))通過;化學(xué)惰性;在水、鹽溶液、稀酸或稀堿溶液中穩(wěn)定;有一定的機(jī)械強(qiáng)度和良好的再生性能。半透膜可制成管狀,按需要截取一定長度,將一端封閉后,裝入需要透析的試樣溶液后,放入盛有溶劑的透析缸中商品透析管常涂有甘油以防干裂,也可能含有其他微量雜質(zhì)。預(yù)處理:用50%乙醇慢慢煮沸一小時(shí),再分別用50%乙醇、0.01mol/L碳酸氫納溶液、0.001mol/LEDTA溶液依次洗滌,最后用蒸餾水洗滌三次。透析過程注意點(diǎn):透析前,對裝有試液的透析袋檢查是否有泄漏;透析袋裝一半左右,防止膜外溶劑因濃度差滲入將袋漲裂或過度膨脹使膜孔徑改變;攪拌;定期或連續(xù)更換外部溶劑可提高透析效果。6.結(jié)晶法次生物質(zhì)在常溫下達(dá)到一定純度時(shí),在合適溶劑中都具有結(jié)晶化的通性。從非晶狀物質(zhì)經(jīng)過溶解、除雜,靜置后析出晶狀物質(zhì)的過程將為結(jié)晶,利用反復(fù)結(jié)晶的方法,從不純晶體制得純度高晶形好的結(jié)晶物的過程稱為重結(jié)晶。完好晶體是該化合物具有一定純度的基本標(biāo)志。結(jié)晶過程:①將需要純化的物質(zhì)溶解于沸騰或接近于沸騰的合適溶劑中,制成飽和的濃溶液;②若溶液中含有色雜質(zhì),可加活性碳等吸附劑脫色;③將溶液趁熱過濾,除去不溶物及吸附劑;④將溶液冷卻,使結(jié)晶自飽和溶液中析出,而可溶性雜質(zhì)仍留在母液中;⑤抽氣抽濾,從母液中將結(jié)晶分離,洗滌結(jié)晶以除去吸附的母液。干燥后通過測定熔點(diǎn)來確定是否純品,苦發(fā)現(xiàn)純度不符合要求時(shí),可重復(fù)以上操作至熔點(diǎn)不再改變。
被提純物在加熱和常溫下溶解度之差越大,重結(jié)晶回收率越高。假設(shè)有10g固體有機(jī)物,其中被提純物A有9.5g,雜質(zhì)B有0.5g。在室溫下這兩種物質(zhì)的溶解度有三種情況,即B物溶解度大于A,或B物溶解度小于A,或等于A的溶解度。第一種情況為雜質(zhì)溶解度大于被提純物。設(shè)常溫下雜質(zhì)B溶解度為2.5g/100mL,A物溶解度為0.5g/100mL。若A在加熱到沸騰時(shí)9.5g可以溶解在100mL溶劑中,在冷卻到室溫后,雜質(zhì)仍全部溶在母液中,而被提純物有0.5g溶在母液中,可以析出9g結(jié)晶。A物損失0.5g,回收率為94.7%。若加熱到沸騰時(shí),9.5gA可溶于50mL溶劑,則應(yīng)該用50mL溶劑來重結(jié)晶。此時(shí),0.5g雜質(zhì)仍全留在母液中,而留在母液中的A物為0.25g,析出9.25g,回收率97.4%。重結(jié)晶用溶劑:單一溶劑/混合溶劑①對要結(jié)晶的物質(zhì)冷時(shí)溶解度大,熱時(shí)溶解度小。②對雜質(zhì)無論在冷時(shí)熱時(shí),要么溶解度很大,要么溶解度很小。③不與所分離的物質(zhì)產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)。④沸點(diǎn)不宜過高,有一定的揮發(fā)性?;旌先軇┻x擇一般由兩種能以相互比例互溶的溶劑組成,其中一種較易溶解待結(jié)晶的物質(zhì),另一種較難溶解。具體方法是將提取物用接近沸點(diǎn)的易溶解的溶劑溶解,若有不溶物要趁熱濾去。然后滴加熱的難溶的溶劑,直至溶液產(chǎn)生混濁不再消失。再稍加熱一下或滴加溶解度大的溶劑到剛好使溶液透明為止。低溫放置即可析出結(jié)晶?!N方法是選擇對樣品易溶的低沸點(diǎn)溶劑和難溶的高沸點(diǎn)溶劑,直接將樣品溶于兩種的混合液中,適當(dāng)放置,塞緊瓶塞,觀察有無結(jié)晶生成,如無結(jié)晶,再打開瓶塞,使低沸點(diǎn)溶劑在室溫自然揮發(fā),慢慢即有晶體析出。常用混合溶劑有水:乙醇,乙醇:乙醚,石油醚:苯,水:丙酮;乙醚:乙醇:乙酸乙酯,石油醚:乙醚等。7.吸附法吸附法是利用吸附劑吸附雜質(zhì),也可用于吸附所需的有效成分的一種分離方法。用來吸附有效成分時(shí),可將一定量的吸附劑裝入層析柱中,將提取液通過層析柱,或?qū)⒍康奈絼┘尤胩崛∫褐?,攪拌后放置,過濾。再選用適當(dāng)?shù)娜軇⒂行С煞謴奈絼┥舷疵撓聛?,?jīng)濃縮,結(jié)晶,得有效成分。如用吸附劑吸附雜質(zhì),可將加入吸附劑的溶液過濾,雜質(zhì)同吸附劑一同除去,濾液濃縮后即得有效成分。常用的吸附劑有硅膠、氧化鋁、硅藻土、氧化鎂、活性炭和大孔樹脂等。
(1)分類物理吸附也叫表面吸附,因構(gòu)成溶液的分子與吸附劑表面分子的分子間力的相互作用所引起。特點(diǎn):無選擇性,吸附與解吸過程可逆,且可快速進(jìn)行,在實(shí)際工作中用的最廣。常見的吸附劑類型有:硅膠、氧化鋁及活性炭?;瘜W(xué)吸附如黃酮等酚酸性物質(zhì)被堿性氧化鋁的吸附,或生物堿被酸性硅膠的吸附等。特點(diǎn):具有選擇性,吸附十分牢固,有時(shí)甚至不可逆,應(yīng)用較少。半化學(xué)吸附如聚酰胺對黃酮類、醌類等化合物之間的氫鍵吸附,力量較弱,介于物理吸附和化學(xué)吸附之間,也有一定應(yīng)用。硅膠、氧化鋁為極性吸附劑,具有以下特點(diǎn):對極性物質(zhì)具有較強(qiáng)的親和能力。故同為溶質(zhì),極性強(qiáng)者將被優(yōu)先吸附。溶劑極性越弱,則吸附劑對溶質(zhì)將表現(xiàn)出越強(qiáng)的吸附能力。溶劑極性增強(qiáng),則吸附劑對吸附能力隨之減弱。溶質(zhì)即使被硅膠、氧化鋁吸附,但一旦加入極性較強(qiáng)的溶劑時(shí),由可被后者置換洗脫下來。活性炭為非極性吸附劑,故對非極性物質(zhì)具有較強(qiáng)的親和能力,在水中對溶質(zhì)表現(xiàn)出強(qiáng)的吸附能力。溶劑極性降低,則活性炭對溶質(zhì)的吸附能力也隨之降低。故從活性炭上洗脫被吸附物質(zhì)時(shí),洗脫溶劑的洗脫能力將隨溶劑極性的降低而增強(qiáng)。(2)大孔吸附樹脂大孔吸附樹脂一般為白色球形顆粒狀,粒度多為20-60目,通常分為非極性和中極性兩類,不溶于水、酸、堿及有機(jī)溶媒。在水和有機(jī)溶劑中可以吸收溶劑而膨脹,在室溫下對稀酸稀堿穩(wěn)定。從顯微結(jié)構(gòu)上看,大孔吸附樹脂包含有許多具有微觀小球組成的網(wǎng)狀孔穴結(jié)構(gòu),這些球體的構(gòu)成,多為苯乙烯型和2-甲基丙烯酸酯型,前者為非極性樹脂,后者為中極性樹脂。大孔吸附樹脂的“孔徑”是指微觀小球之間的平均距離。其“比表面積”是指微觀小球表面積的總和。由于吸附性和篩選原理,有機(jī)化合物根據(jù)吸附力的不同及分子量的大小,在大孔吸附樹脂上經(jīng)一定的溶劑洗脫而達(dá)到分離的目的。吸附性是由于范德華力或產(chǎn)生氫鍵的結(jié)果。篩選性是由于其本身多孔性結(jié)構(gòu)決定的。因?yàn)橛羞@樣的兩重性,大孔吸附樹脂使中藥化學(xué)成分,尤其是水溶性成分的提純得到大大簡化。常用大孔樹脂型號
D-101型、DA-201型、MD-05271型、GDX-105型、CAD-40型、XAD-4型、SIP系列,D-型等。常用的吸附樹脂有:D-101型、DA-201型,D-型。
影響大孔吸附樹脂吸附、分離的因素:(1)樹脂化學(xué)結(jié)構(gòu)的影響樹脂的極性(功能基)和空間結(jié)構(gòu)(孔徑、比表面積、孔容)是影響吸附性能的重要因素,一般非極性化合物在水中可以為非極性樹脂吸附,極性樹脂則易在水中吸附極性物質(zhì)。在一定條件下,化合物的體積越大,其吸附力越強(qiáng)。(2)被吸附的化合物結(jié)構(gòu)的影響一般來說,被吸附化合物的分子量大小和極性的強(qiáng)弱直接影響到吸附效果。在同一種樹脂中,樹脂對體積較大的化合物吸附作用較強(qiáng)。如D型及DA-型樹脂對多糖的吸附作用就較單糖和雙糖大。當(dāng)化合物的極性基團(tuán)增加時(shí),樹脂對其吸附力也隨之增加,如果樹脂和化合物之間能發(fā)生氫鍵作用,吸附作用也將加深。
(3)溶劑的影響被吸附的化合物在溶劑中的溶解度對吸附性能也有一定的影響。通常一種物質(zhì)在某種溶劑中的溶解度大,樹脂對此物質(zhì)的吸附力就小。如有機(jī)酸鹽或生物堿鹽在水中的溶解度很大,樹脂對其吸附能力就弱。
酸性化合物在酸性溶液中進(jìn)行吸附,堿性化合物在堿性溶液中進(jìn)行吸附。使用過的樹脂再生時(shí),常采用稀酸或稀堿溶液洗滌也是為了增大被吸附的化合物溶解度,從而降低吸附力達(dá)到再生的目的。
(4)洗脫劑的影響根據(jù)極性“相似相溶”原理,對非極性大孔吸附樹脂來說,洗脫劑極性越小,其洗脫能力越強(qiáng),而對于中極性大孔樹脂和極性較大化合物,則用極性較大的溶劑較為合適。(5)上柱液濃度、pH值及外界溫度對大孔吸附樹脂吸附純化的影響提取液的濃度及外環(huán)境的溫度都會不同程度的影響吸附純化的過程和結(jié)果,濃度增加,有效成分在樹脂上的比吸附量也相應(yīng)增加。另外溫度升高,樹脂的比上柱量下降,說明中藥成分在樹脂上的吸附為放熱過程,低溫有利于吸附容量的提高,但在室溫下,溫度對比吸附量的影響較小。吸附樹脂的預(yù)處理
市售大孔樹脂一般喊有未聚合的單體、致孔劑、分散劑、和防腐劑等,使用前必須經(jīng)過處理。以甲醇、乙醇或丙酮連續(xù)洗滌數(shù)次,至洗滌液加適量水無白色渾濁現(xiàn)象(取1ml甲醇液加5ml水),再用蒸餾水洗至無醇,即可。如果洗滌不徹底,則會降低樹脂的吸附力。樹脂的再生
用醇或95%乙醇洗脫樹脂柱至流出液為無色后,樹脂柱即已再生,然后以大量水洗去醇。若樹脂顏色變深,可自柱上端加入5%氫氧化鈉水溶液或5%鹽酸水溶液洗脫,最后用水洗至下口流出液為中性即可使用。如果柱上方沉積有懸浮物,影響流速,可用水或甲醇從柱下方進(jìn)行反洗,以便把懸浮物頂出。二、現(xiàn)代分離純化技術(shù)
層析是一種現(xiàn)代的物理化學(xué)分離、分析技術(shù),它既可用于混合物的分離和成品的純度檢查,又可用于化合物的定性和定量;尤其是對天然產(chǎn)物中結(jié)構(gòu)類似的成分,用一般結(jié)晶、沉淀、液-液萃取等方法難以得到較好的分離時(shí),采用層析法往往可獲得滿意的結(jié)果。1906年植物學(xué)家茨維持(M.Tswett)在研究植物的色素成分時(shí),采用一根直立的管內(nèi)填充了碳酸鈣的玻璃柱作為分離工具,把植物綠葉的石油醚浸取液加到柱的頂端,然后用石油醚洗脫。結(jié)果發(fā)現(xiàn)植物葉色素在玻璃柱中被分成幾個(gè)具有不同顏色的譜帶。在碳酸鈣柱上混合色素被分成不同色帶的現(xiàn)象,象一束光線通過棱鏡時(shí)被分成不同色帶的光譜現(xiàn)象一樣,因此他把這種現(xiàn)象稱為色譜,而相應(yīng)的方法稱為色譜法(Chromatography)。色譜法又叫色層法,層析法。利用各組分物理化學(xué)性質(zhì)的不同,在流動相流經(jīng)固定相時(shí),由于各組分在兩相間的吸附、分配或其它親和力的差異而產(chǎn)生不同速度的移動,最終達(dá)到分離的目的。chroma
(色彩)graphy(圖譜)chromatography(色譜法)定義:
效率高靈敏度高能把性質(zhì)相似的物質(zhì)彼此分開適合于干擾組分存在的混合物的分離分析色譜法特點(diǎn):2.色譜法分類a
兩相所處的狀態(tài)b分離機(jī)理c操作類型a.兩相所處的狀態(tài)流動相固定相類型液相色譜液固l-s
色譜液液l-l
色譜氣相色譜氣固g-s
色譜氣液g-l
色譜b:色譜法分離機(jī)理不同吸附色譜分子排阻色譜分配色譜離子色譜c:操作類型柱色譜(Columnchromatography):HPLC,GCetc.平板色譜(Planarchromatography):TLC,PC發(fā)展趨勢色譜法發(fā)展趨勢新型固定相和檢測器。色譜新技術(shù)的研究發(fā)展趨勢毛細(xì)管電色譜(CEC)色譜專家技術(shù)手性色譜光色譜聯(lián)用技術(shù)GC-MS,GC-FTIRLC-MS等微流控芯片分析系統(tǒng)新技術(shù)一.液-固吸附柱色譜法1.基本概念固體吸附劑:多孔性物質(zhì),表面有許多吸附中心。吸附:溶質(zhì)在液-固或氣-固兩相的交界面上集中濃縮的現(xiàn)象。定義:以固體吸附劑為固定相,利用被分離組分對固定相表面活性吸附中心吸附能力的差異而實(shí)行分離的色譜法。定義:
將固體吸附劑裝在管狀柱內(nèi),用液體流動相進(jìn)行洗脫的色譜法。(1)吸附色譜法(adsorptionchromatography)(2)液-固吸附柱色譜法X:溶質(zhì)分子Y:流動相分子a:吸附劑m:流動相流動相大量的,可視為常數(shù)。
組分Ka越大,tR越長2.基本原理3.吸附劑的選擇和吸附活度吸附劑的要求表面積大,具有一定吸附能力不與流動相發(fā)生化學(xué)反應(yīng)粒度要細(xì),200目左右(1)氧化鋁常用吸附劑:氧化鋁、硅膠、聚酰胺等酸性分離酸性物質(zhì),如氨基酸中性分離生物堿,揮發(fā)油堿性分離堿性物質(zhì),如生物堿(2)硅膠吸附能力稍弱于氧化鋁,用于分離弱酸和中性物質(zhì),如有機(jī)酸、氨基酸、甾體等。吸附能力:Ⅲ>Ⅱ>Ⅰ活性大?。孩?gt;Ⅱ>Ⅰ(3)聚酰胺由酰胺聚合而成的高分子物質(zhì)。吸附原理:利用分子內(nèi)酰胺基和羰基,可與酚、酸、硝基化合物等形成氫鍵。吸附力與能形成氫鍵的基團(tuán)有關(guān)。芳香核具有較多共軛鍵時(shí),吸附力增大。吸附劑的活度氧化鋁,硅膠的吸附力大小與其含水量有較大關(guān)系?;疃燃墧?shù)含水量活度吸附能力小少大強(qiáng)大多小弱活化:105-110℃加熱除水脫活:加一定水份降低活性4.流動相的選擇流動相的要求
純度高穩(wěn)定對樣品溶解度大粘度小
流動相的洗脫實(shí)質(zhì):流動相分子與被分離分子競占吸附劑表面活性中心的過程。(1)被分離物質(zhì)的極性與結(jié)構(gòu)母核相同,取代基團(tuán)極性愈大,分子極性愈大。母核相同,極性基團(tuán)數(shù)目愈多,分子極性愈大。常見化合物極性:烷烴<烯烴<醚類<硝基化合物<二甲胺<脂類<酮類<醛類<硫醇<胺類<酰胺<醇類<酚類<羧酸類分子雙鍵多,吸附力↑,共軛度↑,吸附性↑??臻g排列,影響極性。流動相的選擇空間排列,影響極性。氫鍵(2)吸附劑的活度(3)流動相:相似相溶原則常用流動相極性強(qiáng)弱順序:
石油醚<環(huán)己烷<四氯化碳<苯<甲苯<乙醚<氯仿<乙酸乙酯<正丁醇<丙醇<乙醇<甲醇<水(1)被分離物質(zhì)的極性與結(jié)構(gòu)流動相的選擇物質(zhì)極性吸附劑活度流動相極性大小大小大小吸附劑與流動相的選擇己烷-苯極性遞增苯-乙醚苯-乙酸乙酯氯仿-乙醚氯仿-乙酸乙酯氯仿-甲醇丙酮-水甲醇-水實(shí)驗(yàn)室中最常應(yīng)用的混合溶劑洗脫用溶劑的極性宜逐步增加,跳躍不能太大。在以硅膠為固定相的吸附色譜中下列敘述正確的是()A.組分的極性越強(qiáng),吸附作用越強(qiáng)B.組分的分子量越大,越有利于吸附C.流動相的極性越強(qiáng),溶質(zhì)越容易被固定相所吸附D.二元混合溶劑中正己烷的含量越大,其洗脫能力越強(qiáng)思考題√√5.操作過程
吸附劑和洗脫劑的選擇裝柱與柱體老化進(jìn)樣洗脫流分收集與檢測柱體拆卸與吸附劑回收一般為樣品量的30~60倍。樣品極性小、難以分離者,吸附劑用量可適當(dāng)提高到樣品量的100~200倍。柱色譜用的硅膠及氧化鋁通常以100~200目或200~300目為宜,或甚至直接采用薄層色譜用規(guī)格。樣品的預(yù)處理能直接溶于洗脫劑的樣品:用適量洗脫劑溶解樣品,盡可能少。不能溶解于洗脫劑的樣品:用能使之溶解的溶劑溶解后,用少量吸附劑拌勻,揮盡溶劑,減壓干燥、研粉。色譜柱常用玻璃柱。柱長為直徑的10~20倍。柱子的大小按分離量選定。柱體高度應(yīng)占柱管高度的3/4。柱子下端一砂芯過濾板,擋住填料不隨溶劑流下去。也可用玻毛代替過濾板。下端的旋塞用于控制流速。砂芯過濾板往下到柱出口這一部分的體積越小越好,以減少柱外效應(yīng)。柱口端可用一滴液漏斗滴加洗脫劑,也可以用一個(gè)蠕動的泵向柱子內(nèi)按一定的流速輸送洗脫液。A、柱子B、柱子的裝填現(xiàn)在常用的方法是濕法裝柱。即稱取一定量的吸附劑,先倒入一定量的洗脫劑或比洗脫劑極性小的溶劑,攪拌均勻后,最好放在超聲波震蕩器中超聲兩分鐘,以除去吸附劑內(nèi)孔中的空氣。然后在柱內(nèi)裝入2/3溶劑,打開活塞,讓溶劑慢慢滴入錐形憑中,接著把這些懸浮液慢慢到入柱子中,并打開下部旋塞使多余的溶劑流出,最好一次到完,中間不停頓。吸附劑漸漸下沉到柱子底。倒完吸附劑后用手或帶橡皮的玻璃棒輕輕敲打柱子并繼續(xù)放出多余的溶劑,直到液面稍高于吸附劑頂為止。注意柱子頂部填料要平整,否則會使柱子效率下降。柱子內(nèi)應(yīng)無氣泡,也無裂縫,否則要倒出重裝。在以后的使用中柱子內(nèi)溶劑要一直高于吸附劑表面。吸附劑的用量按樣品分離量、分離難易的程度及填料的性能選擇。分離1克樣品約需要氧化鋁20~50克,硅膠50~100克。C、上樣上樣方式一般有兩種。一是樣品溶解在少量有機(jī)溶劑中,然后把柱子液面放到正好與填料相平,將樣品溶液緩緩沿破棒加入,不要使柱子填料被攪起,再將液面放到與填料面相平;就可以開始洗脫。第二種上樣法是將樣品溶于溶劑中,加入少許填料,將溶劑揮發(fā)干,在柱子的頂端留有一定的液體,倒入吸附了樣品的填料后撥平,此時(shí)的液體應(yīng)正好與固定相平或稍高出于一點(diǎn)。D、洗脫洗脫劑常用混合溶劑,一為極性溶劑,另一為非極性或弱極性。用調(diào)節(jié)兩者比例的辦法調(diào)節(jié)洗脫能力。洗脫有三種方法。一是等濃度洗脫,即自始至終采用同一種溶劑洗脫。二是脈沖洗脫,即采用幾種不同洗脫強(qiáng)度的溶劑,依次從弱到強(qiáng)進(jìn)行洗脫,用洗脫能力弱的先洗下吸附能力弱的物質(zhì),再改換溶劑,使洗脫能力增加,分段洗下吸附能力不同的物質(zhì)。第三是用一定的裝置進(jìn)行梯度洗脫,先用弱洗脫能力,然后往里面逐步添加強(qiáng)洗脫劑,逐步增強(qiáng)洗脫能力,依次洗脫下不同吸附力的物質(zhì)。洗脫液流速的大小視柱子體積而定。柱子大流速可放大。主要是保證樣品在柱子中能得到充分的分離。E、接收與檢測洗脫液用人工或用分部收集器分段接收。每份接收液的量視吸附劑用量多少而定。柱子體積大,每份接收的量也可大。收集液用薄層色譜、氣相色譜或液相色譜等手段檢測,相同組分的接收液進(jìn)行合并收集。4干柱層析干柱層析是指在柱子內(nèi)填充干的吸附劑進(jìn)行分離的方法。干的柱層析的優(yōu)點(diǎn):①分離效果比柱色譜高,接近薄層色譜。②分離條件可用薄層色譜摸索,可照搬到干的柱層析中。③設(shè)備簡單,消耗溶劑少,省工省時(shí),一般在1小時(shí)以內(nèi)可以完成分離。④操作方便。采用塑料薄膜柱,有色物質(zhì)可以直接觀察,有熒光或吸收紫外線的可以在紫外燈下觀察,然后按分離帶進(jìn)行分段切開。⑤適用于制備性分離。其主要缺點(diǎn):樣品容量比濕裝柱小,消耗吸附劑量大。另外,操作技術(shù)比濕裝柱難,如操作不當(dāng),分離效果反而不如濕裝柱。
二.干柱層析1.基本原理
干柱層析的原理與薄層層析相同,它是借顆粒間的孔隙所產(chǎn)生的毛細(xì)管作用而展開,由于干吸附劑顆粒的深孔內(nèi)充滿空氣,在展開過程中,溶劑和樣品分子很難進(jìn)入顆粒的深孔,其吸附與解吸主要在吸附劑顆粒外部的表面進(jìn)行。這樣,就克服了樣品分子由于進(jìn)出吸附劑顆粒深孔所造成的擴(kuò)散及分布(或傳質(zhì))緩慢的缺點(diǎn)。因此,其柱效比濕裝柱好。2.吸附劑
吸附劑是決定柱子效率的主要因素,它的粒度直徑越小,直徑范圍越窄,裝成的柱子分離越好,分離譜帶窄而整齊。因此裝柱前應(yīng)將填料過篩。填料的粒度比常規(guī)柱色譜細(xì),一般用200~300目,活度Ⅱ~Ⅲ級的硅膠吸附劑或活度Ⅲ~Ⅴ的氧化鋁填料。應(yīng)先加10%量的展開劑飽和,否則在展開過程中,溶劑前沿不整齊,影響層帶分離。3.實(shí)驗(yàn)操作A.柱子及吸附劑的裝填柱子常用尼龍材料制成的透明帶子,可以透過柱子在紫外燈下觀察熒光,也易于分離后切割分段。尼龍管一頭扎死,塞進(jìn)去一團(tuán)棉花,在底部扎幾個(gè)小孔排氣。通過漏斗裝入干吸附劑。裝至柱高4/5處,并在桌子上礅緊,也可抓住一頭,甩柱子借離心力裝緊柱子。此外,也可以用玻璃或聚乙烯材料制作柱子。但玻璃管不易分割,并因玻璃吸收紫外線,各層帶在柱上的位置不能用紫外光燈確定。柱子的長度取決于分離的難易,常用50cm長的柱子,難分離的樣品要用70一106cm的柱子。樣品與填料的比例一般為1:100~300。氧化鋁用量較少,硅膠用量較多。成分簡單的樣品可以用較少的填料,成分復(fù)雜的樣品要用較多的填料。B、加樣及展開
柱子裝好后開口朝上固定好,就可以加樣了。加樣方式仍然用溶液加樣和拌樣加樣兩種方法。溶液加樣法較好。能溶解于展開劑的樣品最好用展開劑溶解,樣品溶液濃一些,加樣后在填料上形成的吸附了樣品的填料層薄一些對分離有利。加樣后,上部填料應(yīng)保持平整。否則影響層帶的整齊。展開劑可以用在薄層色譜上探索條件時(shí)分離度最好的溶劑系統(tǒng)。展開時(shí)用滴液漏斗在柱填料上方往下滴溶劑,用活塞控制流速來控制展開速度。當(dāng)展開劑展到柱底,展開就告結(jié)束。C、定位及分割由于干柱層析是溶劑在毛細(xì)作用及重力作用下向下移動作層析展開,柱內(nèi)是干吸附劑,不會有液流的渦流形成,因此色帶明顯而整齊。有色物質(zhì)可直接看到。在紫外燈下發(fā)熒光的物質(zhì)可在紫外燈下定位。吸收紫外光的物質(zhì)可用帶熒光粉的硅膠作填料,用不吸收紫外光的溶劑展開,在紫外燈下觀察定位。其他物質(zhì)可以按薄層色譜的比移值推算定位,或者分成若干段萃取后檢測。用刀子按定位切成若干段,每兩個(gè)物質(zhì)之間的一定長度的填料可以不收集,以防止雜質(zhì)混入純品。然后萃取每一個(gè)物質(zhì),濃縮并檢驗(yàn)純度。1.原理
TLC特點(diǎn)
快速;靈敏高選擇;顯色方便利用吸附劑對不同組分的吸附能力不同,展開劑對各組分的溶解與解吸能力也不相同,各組分不斷地被吸附、解吸附……產(chǎn)生差速遷移。2.參數(shù)
比移值
(retardationfactor,Rf
)0≤Rf
≤1Rf
可用范圍:0.2-0.8Rf
最佳范圍:0.3-0.5分離物質(zhì)性質(zhì)薄層板性質(zhì)展開劑極性溫度展開劑蒸氣飽和程度
3.
Rf
影響因素(2)分離參數(shù)
分離度(resolution;R)(1)定性參數(shù)-比移值Rf
例:在薄層板上分離A、B兩組分的混合物,當(dāng)原點(diǎn)至溶劑前沿距離為16.0cm時(shí),兩斑點(diǎn)質(zhì)量重心至原點(diǎn)的距離分別為6.9cm和5.6cm,斑點(diǎn)直徑分別為0.83cm和0.57cm。求兩組分的分離度及Rf
值。解:硅膠G硅膠+煅石膏硅膠H硅膠(不含黏合劑)硅膠HF254硅膠H+熒光物質(zhì)硅膠GF254硅膠G+熒光物質(zhì)(3)固定相吸附柱色譜的固定相薄層色譜也可以使用,但薄層色譜所用的硅膠、Al2O3粒度比柱色譜更細(xì)。硅膠:40m,200目左右
薄層板的鋪制常用平滑玻璃板軟板:吸附劑直接鋪涂。缺點(diǎn):風(fēng)吹即飛。目前很少使用。硬板:吸附劑+黏合劑→糊狀→鋪板→晾干→活化粘合劑:羧甲基纖維素鈉(CMC-Na)活化:晾干的板在110℃活化1h,置于干燥器中備用。(4)
展開劑選擇物質(zhì)極性吸附力流動相極性防止大強(qiáng)大Rf太小小弱小Rf太大
分離強(qiáng)極性物質(zhì),選擇強(qiáng)極性展開劑,同時(shí)也應(yīng)考慮固定相的活性。分離混合樣品時(shí),先用單一中等極性展開劑嘗試,再摸索二元展開劑。某些溶劑的極性的強(qiáng)弱弱單一溶劑混合溶劑極性石油醚苯:乙酸乙酯(50:50)
弱強(qiáng)環(huán)己烷氯仿:乙醚(60:40)四氯化碳環(huán)己烷:乙酸乙酯(20:80)甲苯氯仿:甲醇(95:5)苯氯仿:
丙酮(70:30)乙醚苯:乙酸乙酯(30:70)氯仿苯:乙醚(10:90)乙酸乙酯乙醚:甲醇(99:1)丙酮乙醚:二甲基甲酰胺(99:1)乙醇乙酸乙酯:甲醇(99:1)甲醇苯:
丙酮(50:50)水氯仿:甲醇(90:10)吡啶醋酸展開劑Rf(A)Rf(B)分離效果苯0.450.42分不開苯+甲醇0.380.52分開例:A,B兩組分的試樣問:A、B哪個(gè)組分的極性大答:B的極性大。展開劑極性增大,極性大的Rf
值增大。(5)點(diǎn)樣與展開
點(diǎn)樣量一般1-幾十μg,φ2-3mm點(diǎn)樣量太大易拖尾點(diǎn)樣位置:距底邊1.5-2cm
點(diǎn)樣展開
先飽和15-20min,防止邊緣效應(yīng)展開劑浸薄層板下端0.5cm,不能浸住起始線層析缸應(yīng)密閉展開方式:單向展開,雙向展開……本身有色顯色劑紫外燈下顯色熒光薄層板有紫外吸收物質(zhì)日光下黑色
碘硫酸茚三酮熒光物質(zhì)紫外吸收物質(zhì)顯色(6)定性與定量顯色①物理顯色
紫外光:254nm與365nm碘:碘是一種非破壞性顯色劑,它能檢出的化合物很多,價(jià)廉易得,顯色迅速、靈敏。它的最大特點(diǎn)是與物質(zhì)的反應(yīng)往往是可逆的,當(dāng)化合物定位以后在空氣中放置時(shí),碘即升華揮去,可以回到組分的原來狀態(tài),有利于薄層的進(jìn)一步處理。
②化學(xué)顯色
化學(xué)顯色對顯色劑一般有以下幾點(diǎn)基本要求:背景與斑點(diǎn)的顏色需形成鮮明對比;要能在紙或薄層上顯出一個(gè)輪廓清晰的斑點(diǎn),斑點(diǎn)應(yīng)不擴(kuò)散;顯出的顏色有足夠的穩(wěn)定性;反應(yīng)靈敏,能使微量組分顯出顏色。定性分析:比較組分與對照品Rf
值對未知樣品,要幾個(gè)展開體系均有一致Rf
值,或雙向展開法確認(rèn)。定量分析洗脫法薄層掃描目視比色比較色斑大小、深淺。誤差大,±10-30%.刮下溶解光度法測±5%誤差<5%4.吸附力的規(guī)律性能在吸附劑和吸附分子間形成氫鍵時(shí),吸附力就大。被吸附分子的極性大,吸附力就大;分子中極性官能團(tuán)增多,吸附力也增加。分子中有雙鍵時(shí)吸附力比無雙鍵時(shí)大,雙鍵增大,特別是形成共軛時(shí)吸附力增大的更明顯。苯環(huán)的影響比雙鍵大。同系物中分子量大則吸附作用也強(qiáng)。同分異構(gòu)體若形成了分子內(nèi)氫鍵,則對吸附劑的吸附力大大減小。含單官能團(tuán)的化合物,當(dāng)烷基鏈長短相同時(shí),吸附力大小為:羧酸醇、酰胺伯胺酯、醛酮腈、叔胺、硝基化合物醚烯鹵代烷烷5.操作注意事項(xiàng)①層析缸的密閉②層析缸的飽和③展開距離④層析缸的放置:展開時(shí)應(yīng)將層析缸放在水平、穩(wěn)定的實(shí)驗(yàn)臺上,要避免陽光直射,對遇光易分解的化合物,應(yīng)將層析缸放置暗處或覆蓋黑紙。例:生物堿薄層色譜的定性分析
1.展開劑2.吸附劑3.顯色劑4.對照品定性分析(化學(xué)對照品、對照藥材、陰性對照)5.以Rf值為基準(zhǔn)定性分析(邊緣效應(yīng)及其它影響因素)6.薄層掃描定性分析(薄層指紋圖譜)
紙上色譜法是分配色譜法中較常用的。最簡單操作之一是取一條濾紙,懸掛在一個(gè)支架上,使它的底端浸入一盛有溶劑的淺皿中。在紙下端剛好高出液面部分用毛細(xì)管滴上一滴試液。將支架置于密閉容器內(nèi),使紙周圍為溶劑蒸汽所飽和,靜置數(shù)小時(shí),在這期間,溶劑由于紙上毛細(xì)管作用而沿濾紙上升。當(dāng)溶劑前沿升到快近紙條上端時(shí),取下濾紙使之干燥。如果試液中的化合物是有顏色的,則紙上會顯出各組分斑點(diǎn)。較常見的情況是,層析的化合物是無色的,那么,待紙干燥后,于紙上噴以顯色劑而使化合物斑點(diǎn)顯色。上法為上行紙上色譜法。四、紙色譜法1.基本原理分配色譜載體濾紙的紙纖維固定相濾紙上吸附的水流動相與水不相混溶的有機(jī)溶劑操作類似于薄層色譜法,但原理不同定性參數(shù)RfRf物質(zhì)極性極性大,Rf小極性小,Rf大展開劑極性展開劑極性↑極性物質(zhì)Rf
↑親脂性組分Rf
↓展開劑蒸氣對Rf
影響較大,應(yīng)先讓蒸氣將層析缸飽和溫度一般低溫展開效果較好
例:比較下面三個(gè)化合物的Rf葡萄糖(a)鼠李糖(b)洋地黃毒糖(c)-OH數(shù)543親脂性基團(tuán)0-CH3-CH2,-CH3分子極性a>b>cRfa<b<cabc先飽和再展開幾-幾十
g,
2-3mm質(zhì)地均勻雜質(zhì)少根據(jù)組分Rf
值差異剪下洗脫光度法Rf選紙點(diǎn)樣展開定性定量2.操作過程
①點(diǎn)樣:
距底邊15~20mm,點(diǎn)間距離約為8~12mm,樣點(diǎn)直徑為1~3mm左右。點(diǎn)好樣品,風(fēng)干或吹風(fēng)機(jī)吹干。①點(diǎn)樣:
距底邊15~20mm,點(diǎn)間距離約為8~12mm,樣點(diǎn)直徑為1~3mm左右。點(diǎn)好樣品,風(fēng)干或吹風(fēng)機(jī)吹干。②飽和與展開:
將濾紙懸吊于裝有展開劑的色譜缸中,用蓋蓋好,靜置1~2h后將點(diǎn)樣端垂直浸入展開劑中展開;溶劑的前沿升到接近濾紙頂端時(shí),取出濾紙,立即用鉛筆畫出溶劑前沿所在位置,吹干。
③顯色:分為物理法和化學(xué)法兩種用噴壺距濾紙約30~40cm,向?yàn)V紙均勻噴灑顯色劑,以濾紙基本打濕為宜。然后用吹風(fēng)機(jī)熱風(fēng)緩緩吹干并加熱濾紙,直到顯示出斑點(diǎn)為止。化學(xué)法:一種或數(shù)種化學(xué)試劑與被檢出物質(zhì)反應(yīng),生成有顏色的化合物,試劑叫顯色劑。物理法:非破壞性方法,特點(diǎn)是被撿物質(zhì)不發(fā)生化學(xué)變化,不被破壞。適用于雙向展開、多次展開、定位后掃描測定或洗脫定量等。
1)紫外光:對未知化合物,展開后在用顯色劑以前,應(yīng)先在紫外燈下進(jìn)行察看。紫外光常用兩種波長254nm與365nm。2)碘:碘是一種非破壞性顯色劑,價(jià)廉易得,顯色迅速、靈敏。與物質(zhì)的反應(yīng)往往是可逆的。3)水:為非破壞性顯色劑,用于硅膠薄層,紙色譜不常用。④測量Rf值與鑒定:用鉛筆將所有斑點(diǎn)的輪廓描出來,并確定出各斑點(diǎn)的中心位置。分別量出點(diǎn)樣點(diǎn)到溶劑前沿的距離和各斑點(diǎn)位置的距離,按照Rf值定義計(jì)算各斑點(diǎn)的Rf值。常見的紙色譜斑點(diǎn)拖尾現(xiàn)象:點(diǎn)樣量過多,樣品量超過了點(diǎn)樣處濾紙所負(fù)荷的溶劑能夠溶解的能力。對于酸性或堿性物質(zhì)來說,可以形成多個(gè)電離形式,且各自有其不同的Rf
值,因而在紙上造成連續(xù)拖尾,這種情況可使用酸性或堿性
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