第二章天然药物化学成分的提取方法.

第二章天然药物化学成分的提取方法与结构鉴定第一节天然药物化学成分的主要类型1生物碱：为一类存在于生物体内分子中含有氮原子的有机化合物的总称；一般具有碱性，可与酸成盐。游离生物碱具亲脂性；生物碱盐具亲水性。2苷类（甙类）：为一类经水解后可产生糖和非糖两部分的化合物。非糖部分叫苷元。苷具亲水性，苷元具亲脂性。3挥发油：为一类可随水蒸气蒸馏出来的与水不相混溶的油状液体的总称。具有香味或特殊气味的中药往往都含有挥发油。挥发油具亲脂性。4糖类：为中药中普遍存在的成分类型，包括单糖、低聚糖、多糖。单糖是糖的基本单位；低聚糖是由2~9个单糖脱水缩合而成的化合物。多糖是由10个以上至上千个单糖脱水缩合而成的高聚物。5有机酸：广义的有机酸泛指分子中有羧基的化合物。在植物中多以金属离子或生物碱盐的形式存在。按分子大小又分为小分子有机酸和大分子有机酸。前者极性大，具亲水性；后者极性小，具亲脂性。6树脂：为植物组织中树脂道的分泌物。性脆，受热时先软化而后变为液体，燃烧时发生浓烟并有明火。树脂具亲脂性。按结构又分为树脂酸（主要为二萜酸、三萜酸及其衍生物）、树脂醇（分子中具羟基）、树脂烃（为一类结构复杂的含氧中性化合物）类。7氨基酸、蛋白质和酶：（1）氨基酸：分子中含有氨基的羧酸。构成蛋白质的多为α-氨基酸。为亲水性。在等电点时，溶解度最小。（2）蛋白质、多肽：蛋白质为二十多种α-氨基酸通过肽键首尾相连而成的高分子化合物，多肽亦为。但二者分子量不同，一般将分子量在5×103以下称为多肽，而介于5×103~1×107之间称为蛋白质。蛋白质在冷水中溶解且成胶体，在热水、60%以上乙醇及其它有机溶剂中变性沉淀。（3）酶：是有机体内具有催化作用的蛋白质，其催化作用具有专属性，如特定的酶可催化水解特定的苷。酶的性质和蛋白质相同。8鞣质：又称单宁或鞣酸，为一类分子较大、结构复杂的多元酚类化合物的总称。可与蛋白质结合成难溶于水的鞣酸蛋白。为亲水性物质。9植物色素：为植物中具有颜色的成分的总称。依溶解性又分为水溶性和脂溶性色素；前者主要指一些有颜色的苷、花青素，后者主要包括叶绿素、胡罗卜素等10油脂和蜡：油脂为一分子甘油和三分子脂肪酸脱水结合形成的酯。主要在种子中。常温下为液体。蜡为高级不饱和脂肪酸和一元醇生成的酯。主要在植物茎、叶的表面。常温下为固体。均为亲脂性成分第二节、天然药物化学成分提取分离方法的基本原理及应用1、提取：利用适当的溶剂或方法，将所要成分尽可能从原料中完全提出的过程。2、分离：将提取物中所含的各种成分一一分开，并将得到的单体加以精制的过程。提取方法一、溶剂提取法二、水蒸气蒸馏提取法三、超临界流体萃取法四、升华法五、压榨法一溶剂提取法（一）原理：根据中药化学成分与溶剂间“极性相似相溶”的原理，依据各类成分溶解度的差异，选择对所提成分溶解度大、对杂质溶解度小的溶剂，依据“浓度差”原理，将所提成分从药材中溶解出来的方法。（二）选择溶剂的原则1、溶剂对有效成分溶解度大，对杂质溶解度小2、沸点适中容易回收3、溶剂不能与中药的成分起化学变化4、溶剂要经济、易得、使用安全等（三）溶剂的分类*强极性溶剂：水*亲水性有机溶剂：􀁺能与水任意混溶（甲醇、乙醇、丙酮）*亲脂性有机溶剂：不与水任意混溶，可分层（正丁醇及其以后的试剂）常用溶剂的极性大小顺序：石油醚四氯化碳苯乙醚氯仿乙酸乙酯正丁醇丙酮乙醇（甲醇）水（四）提取溶剂的选择被提取成分的极性是选择提取溶剂最重要的依据（1）分子结构中亲水性基团（羧基、羟基、氨基）越多，极性越大，亲水性越强，反之则亲脂性越强。（2）分子中非极性部分越大，碳链越长或结构越大，则亲脂性越强。（3）结构母核相同的成分，分子中功能基的极性越大，或极性功能基数量越多，则整个分子的极性越大，亲水性越强，亲脂性越弱。常见基团极性大小顺序如下：酸＞酚＞醇＞胺＞醛＞酮＞酯＞醚＞烯＞烷-COOHAr-OHR-OH-NH2-SHHN(CH3)2-NO2R-中药化学成分不但数量繁多，而且结构千差万别。所以极性问题很复杂。但依据以上三点，一般可以判定。需要大家判断的大多数是母核相同或相近的化合物，此时主要依据取代基极性大小。NR2RR1CNROOCHOCR1ROCCCC（五）常见化学成分类型的极性极性较大的：苷类、生物碱盐、糖类、蛋白质、氨基酸、鞣质、小分子有机酸、亲水性色素。极性小的：游离生物碱、苷元、挥发油、树脂、脂肪、大分子有机酸、亲脂性色素。以上不是绝对的，具体成分要具体分析。比如，有的苷类化合物极性很小，有的苷元极性很大。二、溶剂提取的方法浸渍法渗漉法煎煮法回流提取法连续回流提取法超声法（不常用）浸渍法：也叫冷浸法。将药材粗粉以适当溶剂在常温下浸泡。多以水类或稀醇为溶剂。适于成分遇热易破坏或含多糖较多的中药的提取。缺点为浸出效果较差，水提取液易发霉，提取液体积大，浸出时间长。渗漉法：将中药粗粉装于渗漉筒中，不断添加溶剂渗过药粉，从渗漉筒下端不断流出渗漉液。各类溶剂均可。此法由于溶液浓度差大，浸出效果好，且不破坏成分。但缺点为溶液体积大，时间长。提取效率高于浸渍法。煎煮法：为中药水提取最常用的方法。将中药粗粉用水加热煮沸，保持一定时间，成分即可浸出。煎煮法必须以水为溶剂。此法提取效率高，但遇热破坏成分要注意。且含多糖多的成分过滤困难。回流提取法：用于以有机溶剂加热提取成分。优点为提取效率高，但受热易破坏成分不宜用此法。缺点为溶剂消耗量大，需回流设备，需几次提取方可提取完全。连续回流法：以索氏提取器（亦称脂肪抽出器）回流提取。克服了回流法溶剂需要量大、需几次提取的缺点。缺点为提取时间长，受热破坏成分不能用此法。1、装有药物的滤纸筒3、溶剂蒸汽上升管4、虹吸回流管提取方法溶剂操作提取效率使用范围备注浸渍法水或有机溶剂不加热效率低各类成分，尤遇热不稳定成分出膏率低，易发霉，需加防腐剂渗漉法有机溶剂不加热——脂溶性成分消耗溶剂量大，费时长煎煮法水直火加热——水溶性成分易挥发，热不稳定不宜用回流提取法有机溶剂水浴加热——脂溶性成分热不稳定不宜用，溶剂量大连续回流提取法有机溶剂水浴加热节省溶剂，效率最高亲脂性较强成分用索氏提取器，时间长各种溶剂提取方法的优缺点旋转蒸发仪三、水蒸气蒸馏法适于具有挥发性、可随水蒸气蒸馏不被破坏，与水不反应、且与水分层的成分的提取。中药中主要用于挥发油、某些挥发性生物碱、少数挥发性蒽醌苷元、香豆素苷元的提取。四、超临界流体萃取法（SFE）以超临界流体作为萃取介质的一种提取新技术。最常用的是二氧化碳超临界萃取法，环保、成本低、提取分离一步完成。超临界流体：处于临界温度（Tc）、临界压力（Pc）以上，介于气体与液体之间的流体。密度与液体近似黏度与气体近似对很多物质有很强的溶解能力扩散系数是液体的100倍（不及气体）1、超临界流体萃取的原理主要是根据超临界流体对物质有很强的溶解能力，且改变温度或压力即可改变流体的密度、粘度和扩散系数，流体对物质的溶解特性也随之改变，因此，可将不同性质的成分分段萃取或分步析出，达到萃取分离的目的。2、二氧化碳-超临界流体的溶解能力规律：在超临界状态下，CO2对不同溶质的溶解能力差别很大。其取决于溶质的极性、沸点、分子量。(1)对亲脂性、低沸点成分溶解能力强，如挥发油、烃类、醚类、酯类等。(2)成分极性基团（如OH、COOH）越多，越难提取。如糖类、氨基酸的萃取压力要4×104Pa以上。(3)成分分子量越大，越难提取。3、该方法的主要优点：1).可以在接近室温下工作，防止热敏成分的破坏或逸散。2).萃取过程几乎不用有机溶剂，萃取物中无溶剂残留，对环境无污染。3).提取效率高，节约能耗。4、超临界流体萃取法的应用超临界流体萃取法始于20世纪50年代，到70年代末，该法广泛应用于烟草和食品工业，80年代以来，超临界流体萃取技术在医药、化工、食品及环保等领域取得了迅速发展，特别是在中药有效成分提取分离方面日益受到重视。目前主要用于萜类、挥发油、生物碱、黄酮、苯丙素、皂苷和芳香有机酸等成分的提取分离。在青蒿素浸膏、蛇床子浸膏、胡椒精油、肉豆蔻精油等的制备分离方面已达到产业化规模。五、升华法中药中的某些固体成分在受热低于其熔点的温度下，不经液态直接成为气态，经冷却后又成为固态，从而与中药组织分离这种性质称为升华,这种提取方法称为升华法。中药成分有少量具有升华性，如游离羟基蒽醌类成分，一些小分子香豆素类，有机酸类成分等。例如樟木中升华的樟脑（camphor），在《本草纲目》中已有详细的记载，为世界上最早应用升华法制取药材有效成分的记述。六、压榨法机械压力七、影响提取效率的因素提取的方式、溶剂的选择：药材的粉粹度：药粉越细、表面积越大，提取效率越高。但太细，药粉对成分的吸附也越强。因此水提取宜用粗粉；用有机溶剂可细些,以20目为好。温度、时间：一般提取时间长提出量大。但被提成分在细胞内外溶解一旦平衡，时间长即无意义。一般热水提以1/2-1h为宜，乙醇提1hr为宜。第三节分离、纯化方法分配系数的差异溶解度的差异吸附性的差别分子大小的差别离解程度的不同中药化学成分经提取浓缩后，得到的仍是含有多种成分的混合物，需选用适当的方法将其中所含各种成分逐一分开，并把所得单体加以精制纯化，这一过程称为分离。一、两相溶剂萃取法原理：利用混合物中各成分在互不相溶的两相溶剂中分配系数不同而达到分离的方法。各成分在两相溶剂中分配系数相差越大，则分离效率越高。一般采用全量多次分配提高萃取效率。需要注意的是防止乳化。溶剂的选择：1、分离极性较大的成分，用正丁醇-水2、分离中等极性成分，用乙酸乙酯-水3、分离低极性成分，用氯仿（或乙醚、石油醚等）-水。所用装置：分液漏斗、连续液-液萃取装置。（1）系统溶剂萃取法􀁺常用来粗级分离，是将总提物分散于水中，依次用石油醚（或环己烷）、氯仿、乙酸乙酯、正丁醇萃取，分别减压回收溶剂得到相应极性的成分。极性成分类型适宜溶剂强亲脂性挥发油、脂肪油、苷元石油醚􀁺脂溶性色素、甾醇己烷亲脂性苷元、生物碱、树脂乙醚醛、醇、酯、有机酸氯仿􀁺小强心苷氯仿-乙醇（2：1）中极性中黄酮苷乙酸乙酯大皂苷、蒽醌苷正丁醇亲水性极性很大的苷、糖类丙酮氨基酸、某些生物碱盐甲醇、乙醇强亲水性蛋白质、果胶、糖类、粘液质、氨基酸水（2）连续萃取法采用连续萃取器萃取。利用两溶液比重不同自然分层和分散相液滴穿过连续相溶剂时发生传质。此法可克服用分液漏斗多次萃取操作的麻烦。（3）逆流连续萃取法利用两相溶剂比重不同可自然分层和分散液滴穿过连续相溶剂时发生传质的原理，用一根或数根萃取管制成逆流连续萃取装置。管内的瓷环，增加液滴上升的路程和在连续相中停留的时间，更重要的是上升的液滴因撞击填充物而被分散，扩大了两相溶剂萃取的接触面积，使萃取更完全。*溶剂萃取法中溶剂系统的选择：􀁺两相溶剂不相混溶，混合物中各单一成分在溶剂系统中的分配系数差别越大越好。分离酸碱两性化合物时，缓冲液是很好的溶剂。*操作注意：􀁺（1）先将两相溶剂相互充分饱和。􀁺（2）采用等体积两相溶剂的方式。􀁺（3）欲分离混合物的浓度不宜过高。二、沉淀法沉淀法是在中药提取液中加入某些试剂，与其中一些成分生成沉淀，或加入某些试剂后可降低一些成分在溶液中的溶解度而自溶液中析出的一种方法。如果所需要分离获得的成分生成沉淀，则沉淀反应必须是可逆的；如果是不需要的成分，则将生成的沉淀除去，可以是不可逆的沉淀反应。（1）水醇沉淀法（1）水提取醇沉淀法：于水提浓缩液中加入乙醇使含醇量达60%以上，可使多糖、蛋白质等水溶性杂质沉淀。（2）醇提取水沉淀法：于醇提取浓缩液中加入10倍量以上水，可使树脂、叶绿素等脂溶性杂质沉淀。（2）铅盐沉淀法利用中性醋酸铅或碱式醋酸铅在水或稀醇溶液中能与许多物质生成难溶的铅盐或络盐沉淀而分离的方法。1、中性醋酸铅可沉淀具有邻二酚羟基和羧基的酸性或酚性物质成分；沉淀有机酸、氨基酸、蛋白质、粘液质、鞣质、树脂、酸性皂甙、部分黄酮等2、碱式醋酸铅的沉淀范围较广，可沉淀含酚羟基和羧基及中性皂苷等。脱铅方法：1．通入硫