天然產(chǎn)物化學(xué)提取分離

關(guān)于天然產(chǎn)物化學(xué)提取分離目的物為已知成分或已知化學(xué)結(jié)構(gòu)類型，如從甘草中提取甘草酸、麻黃中提取麻黃堿，或從植物中提取某類成分如總生物堿或總酸性成分時，工作比較簡單。一般宜先查閱有關(guān)資料，搜集比較該種或該類成分的各種提取方案，尤其是工業(yè)生產(chǎn)方法，在根據(jù)具體條件加以選用。第2頁,共39頁，2024年2月25日，星期天從中草藥或天然藥物中尋找未知有效成分或有效部位時，情況就比較復(fù)雜。只能根據(jù)預(yù)先確定的目標(biāo)，在適當(dāng)?shù)幕钚詼y試體系指導(dǎo)下，進(jìn)行提取、分離并以相應(yīng)的動物模型篩選、臨床驗(yàn)證、反復(fù)實(shí)踐，才能達(dá)到目的。第3頁,共39頁，2024年2月25日，星期天1.預(yù)試驗(yàn)初步了解所含成分，然后有針對性地提取和分離。利用顯色反應(yīng)、沉淀反應(yīng)等，結(jié)合薄層色譜、紙色譜等試驗(yàn)手段對所含的化合物類型進(jìn)行判斷。后面在講各類天然產(chǎn)物時學(xué)習(xí)。第4頁,共39頁，2024年2月25日，星期天2.系統(tǒng)分離利用溶劑極性大小對植物成分分別提取，通常按極性由小到大的順序依次提取。第5頁,共39頁，2024年2月25日，星期天3.提取天然產(chǎn)物的常用方法1）溶劑法：系選擇適當(dāng)溶劑將中草藥中的化學(xué)成分從藥材中提取出來。

浸漬法、滲漉法、煎煮法、回流提取法等幾種方法的簡單介紹（略）：天然藥物中的化學(xué)成分在溶劑中的溶解度直接與溶劑性質(zhì)有關(guān)。溶劑可分為水、親水性有機(jī)溶劑和親脂性有機(jī)溶劑。一些常見溶劑的極性強(qiáng)弱順序如下（弱到強(qiáng)）：石油醚<苯<氯仿<乙醚<乙酸乙酯<丙酮<乙醇<甲醇<水第6頁,共39頁，2024年2月25日，星期天甙類的分子中結(jié)合有糖分子，羥基數(shù)目多，能表現(xiàn)強(qiáng)親水性，而甙元則屬于親脂性化合物，而生物堿鹽，能夠離子化，加大了極性，就變成了親水性化合物。鞣質(zhì)是多羥基衍生物，列為親水性化合物。油脂、揮發(fā)油、蠟、脂溶性色素都是強(qiáng)親脂性成分。萜類、甾體等脂環(huán)類及芳香類化合物因?yàn)闃O性較小，易溶于氯仿、乙醚等親脂性溶劑中；第7頁,共39頁，2024年2月25日，星期天酸性、堿性及兩性化合物，因?yàn)榇嬖跔顟B(tài)（分子或離子形式）隨溶液而異，故溶解度將隨pH而改變。糖苷、氨基酸等成分極性較大，易溶于水及含水醇中；只要中草藥成分的親水性和親脂性與溶劑的此項(xiàng)性質(zhì)相當(dāng)，就會在其中有較大的溶解度，即所謂“相似相溶”的規(guī)律。這是選擇適當(dāng)溶劑自中草藥中提取所需要成分的依據(jù)之一。

第8頁,共39頁，2024年2月25日，星期天溶劑法提取的幾種情況：幾種不同極性的溶劑提?。粏我蝗軇┨崛。蝗芙舛炔町惖亩嗳軇┨幚?；液-液分配萃??；反應(yīng)溶劑萃取。第9頁,共39頁，2024年2月25日，星期天2）水蒸汽蒸餾法水蒸氣蒸餾法只適用于具有揮發(fā)性、能隨水蒸氣蒸餾而不被破壞，與水不發(fā)生反應(yīng)的成分的提取。天然藥物中的揮發(fā)油、某些小分子生物堿如麻黃堿、煙堿、檳榔堿以及某些小分子的酚性物質(zhì)如牡丹酚等的提取可采用水蒸氣蒸餾法。3）分餾法

所含成分較少時，利用各成分的沸點(diǎn)不同在常壓或減壓下分餾。第10頁,共39頁，2024年2月25日，星期天4）吸附法

吸附雜質(zhì)和吸附所需物質(zhì)兩種情況。常用吸附劑:氧化鋁、氧化鎂、活性炭等。5）沉淀法

植物成分+沉淀劑沉淀沉淀處理

常用沉淀劑：P176）鹽析法

植物成分的水提取液加易溶無機(jī)鹽飽和，植物一些化學(xué)成分的溶解度降低而沉淀析出。第11頁,共39頁，2024年2月25日，星期天7）透析法：半透膜8）升華法例：羊角拗苷的提取：吸附法、沉淀法和鹽析法的綜合應(yīng)用。第12頁,共39頁，2024年2月25日，星期天4.天然產(chǎn)物的分離與精制㈠根據(jù)物質(zhì)溶解度差別進(jìn)行分離

㈡根據(jù)物質(zhì)在兩相溶劑中的分配比不同進(jìn)行分離㈢根據(jù)物質(zhì)的吸附性差別進(jìn)行分離㈣根據(jù)物質(zhì)分子大小差異進(jìn)行分離第13頁,共39頁，2024年2月25日，星期天㈠根據(jù)物質(zhì)溶解度差別進(jìn)行分離1、利用溫度不同引起溶解度的改變2、改變混合溶劑的極性3、調(diào)節(jié)溶液的pH值，改變分子的存在狀態(tài)4、沉淀法

5、鹽析法

第14頁,共39頁，2024年2月25日，星期天1、利用溫度不同引起溶解度的改變鑒定中草藥化學(xué)成分，研究其化學(xué)結(jié)構(gòu)，必須首先將中草藥成分制備成單體純品。中草藥化學(xué)成分在常溫下多半是固體的物質(zhì)，常具有結(jié)晶性的通性，可以根據(jù)溶解度的不同用結(jié)晶法來達(dá)到分離精制的目的。第15頁,共39頁，2024年2月25日，星期天中草藥化學(xué)成分，一旦獲得結(jié)晶，就能有效地進(jìn)一步精制成為單體純品。純化合物的結(jié)晶有一定的熔點(diǎn)和結(jié)晶學(xué)的特征，有利于鑒定。因此，求得結(jié)晶并制備成單體純品，就成為鑒定中草藥成分、研究其分子結(jié)構(gòu)重要的一步。第16頁,共39頁，2024年2月25日，星期天結(jié)晶法是選用合適的溶劑，將混合物加熱溶解，形成有效成分的飽和溶液，趁熱過濾除去不溶的雜質(zhì)，濾液低溫放置或蒸去部分溶劑后再低溫放置，使有效成分大部分析出結(jié)晶，由于初析出的結(jié)晶總會帶一些雜質(zhì)，因此需要通過反復(fù)結(jié)晶即所謂重結(jié)晶的方法，才能得到高純度的晶體。第17頁,共39頁，2024年2月25日，星期天雜質(zhì)的除去①用溶劑溶出雜質(zhì)，或只溶出所需要的成分。②用少量活性炭等進(jìn)行脫色處理，以除去有色雜質(zhì)。③通過氧化鋁、硅膠柱色譜處理（注意所需要的成分也可能被吸附而損失）。④制備其晶態(tài)的衍生物（如游離生物堿可制備各種生物堿鹽類，羥基化合物可轉(zhuǎn)變成乙酰化物，碳基化合物可制備成苯腙衍生物結(jié)晶）。第18頁,共39頁，2024年2月25日，星期天溶劑的選擇適宜的溶劑是在冷時對所需要的成分溶解度較小，而熱時溶解度較大。溶劑的沸點(diǎn)亦不宜太高。一般常用甲醇、丙酮、氯仿、乙醇、乙酸乙酯等。第19頁,共39頁，2024年2月25日，星期天有些化合物在一般溶劑中不易形成結(jié)晶，而在某些溶劑中則易于形成結(jié)晶。例如葛根素、逆沒食子酸（ellagicacid）在冰醋酸中易形成結(jié)晶，大黃素在吡啶中易于結(jié)晶，萱草毒素在DMF中易得到結(jié)晶，而穿心蓮亞硫酸氫鈉加成物在丙酮一水中較易得到結(jié)晶。又如蝙蝠葛堿通常為無定形粉未，但能和氯仿或乙醚形成為加成物結(jié)晶。第20頁,共39頁，2024年2月25日，星期天結(jié)晶溶液的制備制備結(jié)晶的溶液為過飽和的溶液。一般是應(yīng)用適量的溶劑在加溫的情況下，將化合物溶解再放置冷處。如果在室溫中可以析出結(jié)晶，就不一定放置于冰箱中，以免伴隨結(jié)晶析出更多的雜質(zhì)。第21頁,共39頁，2024年2月25日，星期天無定形的粉未狀物質(zhì)，遠(yuǎn)較晶體物質(zhì)的溶解度大，易于形成過飽和溶液。一般經(jīng)過精制的化合物，在蒸去溶劑抽松為無定形粉未，加入少量溶劑，往往立即可以溶解，稍稍放置即能析出結(jié)晶。例如長春花總?cè)鯄A部分抽松后加入1.5倍量的甲醇溶解，放置后很快析出長春堿結(jié)晶。又如蝙蝠葛堿在乙醚中很難溶解，但當(dāng)其鹽的水溶液用氨液堿化，并立即用乙醚萃取，所得的乙醚溶液，放置后即可析出蝙蝠葛堿的乙醚加成物結(jié)晶。

第22頁,共39頁，2024年2月25日，星期天制備結(jié)晶溶液，除用單一溶劑外，也常采用混合溶劑。一般是先將化合物溶于易溶的溶劑中，再在室溫下滴加適量的難溶的溶劑，直至溶液微呈渾濁，并將此溶液微微加溫，使溶液完全澄清后放置。β一細(xì)辛醚重結(jié)晶時，可先溶于乙醇，再滴加適量水，即可析出很好的結(jié)晶。第23頁,共39頁，2024年2月25日，星期天虎杖中提取水溶性的虎杖甙時，在已精制飽和的水溶液上添加一層乙醚放置，既有利于溶出其共存的脂溶性雜質(zhì)，又可降低水的極性，促使虎杖甙的結(jié)晶化。第24頁,共39頁，2024年2月25日，星期天結(jié)晶純度的判定結(jié)晶的純度可由化合物的晶形、色澤、熔點(diǎn)和熔距、薄層色譜或紙色譜等作初步鑒定。一個單體純化合物一般都有一定的熔點(diǎn)和較小的熔距，同時在薄層色譜或紙色譜中經(jīng)數(shù)種不同展開劑系統(tǒng)檢定，也為一個斑點(diǎn)者，一般可以認(rèn)為是一個單體化合物。第25頁,共39頁，2024年2月25日，星期天注意，有的化合物在一般層析條件下，雖然只呈現(xiàn)一個斑點(diǎn)，但并不一定是單體成分。例如鹿含草中主成分為高熊果甙、異高熊果甙極難用一般方法分離，經(jīng)反復(fù)結(jié)晶后，在紙層及聚酞胺薄層上都只有一個斑點(diǎn)，易誤認(rèn)為單一成分，但測其熔點(diǎn)在115～125℃，熔距很長。經(jīng)制備其甲醚后，再經(jīng)紙層層析檢定，可以出現(xiàn)兩個斑點(diǎn)，異高熊果甙的比移值大于高熊果甙。第26頁,共39頁，2024年2月25日，星期天HPLC是近年來可以用作判斷有效成分純度的一種重要手段。此外，GC、UV光譜等，均有助于檢識結(jié)晶樣品的純度。第27頁,共39頁，2024年2月25日，星期天2、改變混合溶劑的極性在溶液中加入另一種溶劑以改變混合溶劑的極性，使一部分物質(zhì)沉淀析出，從而實(shí)現(xiàn)分離。在藥材濃縮水提取液中加入數(shù)倍量高濃度乙醇，以沉淀除去多糖、蛋白質(zhì)等水溶性雜質(zhì)（水/醇法）；第28頁,共39頁，2024年2月25日，星期天在濃縮乙醇提取液中加入數(shù)倍量水稀釋，放置以沉淀除去樹脂、葉綠素等水不溶性雜質(zhì)（醇/水法）；在乙醇濃縮液中加數(shù)倍量乙醚（醇/醚法）或丙酮（醇/丙酮法），可使皂苷沉淀析出，而脂溶性的樹脂等類雜質(zhì)則留在母液中。第29頁,共39頁，2024年2月25日，星期天3、加酸堿調(diào)節(jié)溶液的pH值對酸性、堿性或兩性有機(jī)化合物來說，常可通過加入酸、堿以調(diào)節(jié)溶液的pH值，改變分子的存在狀態(tài)（游離型或解離型），從而改變?nèi)芙舛榷鴮?shí)現(xiàn)分離。內(nèi)酯類化合物不溶于水，但遇堿開環(huán)生成羧酸鹽溶于水，再加酸酸化，又重新形成內(nèi)酯環(huán)從溶液中析出，從而與其它雜質(zhì)分離（堿/酸法）；第30頁,共39頁，2024年2月25日，星期天生物堿一般不溶于水，遇酸生成生物堿鹽而溶于水，再加堿堿化，又重新生成游離生物堿（酸/堿法）。這些化合物可以利用與水不相混溶的有機(jī)溶劑進(jìn)行萃取分離?？梢苑譃閺?qiáng)酸性、弱酸性和酚性三種，它們分別溶于碳酸氫鈉、碳酸鈉和氫氧化鈉，借此可進(jìn)行分離。第31頁,共39頁，2024年2月25日，星期天4、沉淀法在中草藥提取液中加入某些試劑使產(chǎn)生沉淀，以獲得有效成分或除去雜質(zhì)的方法。⑴鉛鹽沉淀法⑵試劑沉淀法第32頁,共39頁，2024年2月25日，星期天1.鉛鹽沉淀法鉛鹽沉淀法為分離某些中草藥成分的經(jīng)典方法之一。醋酸鉛及堿式醋酸鉛，能與多種化學(xué)成分生成難溶的鉛鹽或絡(luò)鹽沉淀，故可利用這種性質(zhì)使有效成分與雜質(zhì)分離。中性醋酸鉛可與酸性物質(zhì)或某些酚性物質(zhì)結(jié)合成不溶性鉛鹽。因此，常用以沉淀有機(jī)酸、氨基酸、蛋白質(zhì)、粘液質(zhì)、鞣質(zhì)、樹脂、酸性皂甙、部分黃酮等。與堿式醋酸鉛產(chǎn)生不溶性鉛鹽或絡(luò)合物的范圍更廣。第33頁,共39頁，2024年2月25日，星期天試劑沉淀法在生物堿鹽的溶液中，加入某些生物堿沉淀試劑（見生物堿性質(zhì)），則生物堿生成不溶性復(fù)鹽而析出。水溶性生物堿難以用萃取法提取分出，常加入雷氏銨鹽使生成生物堿雷氏鹽沉淀析出用明膠、蛋白溶液沉淀鞣質(zhì)；膽甾醇也常用以沉淀洋地黃皂甙等。第34頁,共39頁，2024年2月25日，星期天5、鹽析法鹽析法是在中草藥的水提液中、加入無機(jī)鹽至一定濃度，或達(dá)到飽和狀態(tài)，可使某些成分在水中的溶解度降低沉淀析出，而與水溶性大的雜質(zhì)分離。鹽析用的無機(jī)鹽有氯化鈉、硫酸鈉、硫酸鎂、硫酸銨等。第35頁,共39頁，2024年2月25日，星期天三七的水提取液中加硫酸鎂至飽和狀態(tài)，三七皂甙乙即可沉淀析出，自黃藤中提取掌葉防己堿，自三顆針中提取小檗堿在生產(chǎn)上都是用氯化鈉或硫酸銨鹽析制備。有些成分如原白頭翁素、麻黃堿、苦參堿等水溶性較大，在提取時，亦往往先在水提取液中加入一定量的食鹽，再用有機(jī)溶劑萃取。第36頁,共39頁，2024年2月25日，星期天㈡根據(jù)物質(zhì)在兩相溶劑中的分配