中药中蒽醌类化学成分的提取分离技术

中药化学实用技术学习情景三——中药中蒽醌(anthraquinone)类化学成分的提取分离技术2掌握大黄、虎杖中蒽醌的提取分离原理及技术；熟悉决明子、茜草中蒽醌的提取分离原理及技术；了解番泻叶中蒽醌的提取分离原理及技术。知识要求学习目标1掌握中药中蒽醌类化学成分的提取分离原理及操作。熟练进行薄荷中的挥发油和青蒿中的青蒿素的提取分离操作；能进行当归、丁香中挥发油的提取分离操作。能力要求3熟练进行大黄、虎杖、决明子中蒽醌的提取分离操作，能进行番泻叶、茜草中蒽醌的提取分离操作。教学内容学习提示中药中蒽醌类化学成分的结构、理化性质及提取分离知识任务一实训大黄中蒽醌类成分的提取分离技术大黄中蒽醌的提取分离及鉴定学习提示蒽醌的结构与分类一二蒽醌类化学成分的理化性质蒽醌的提取、分离与检识一分布生物活性定义蒽醌是以蒽的中位羰基衍生物为基本母核的一类化合物。天然蒽醌以9,10-蒽醌最为常见，由于整个分子形成一共轭体系，C9、C10又处于最高氧化水平，比较稳定。大部分蒽醌存在于高等植物中，如蓼科、鼠李科、茜草科、豆科、玄参科、紫葳科和马鞭草科等，其它主要存在于真菌及地衣类中，在动物及细菌中偶有发现。蒽醌类化合物具有泻下、抑菌、利尿、止血、抗癌等作用，实验研究表明，蒽醌苷的泻下作用大于蒽醌苷元，而蒽醌苷元的抑菌作用大于蒽醌苷。蒽醌存在形式多和糖结合成苷或以游离态存在。蒽醌类化合物的结构与分类OOOOCH3HOOHOHOOOHOH结构类型活性成分主要来源作用与用途蒽醌大黄素茜素蓼科多年生草本植物掌叶大黄（heumpalmatumL.）、唐古持大黄(RheumtanguticumMaxim.exBalf.)、药用大黄(RheumofficinaleBaill)的干燥根及根茎。茜草科植物茜草RubiacordifoliaL.的干燥根及根茎具有清热泻下、活血化瘀等多种作用。凉血、止血，祛瘀，通经。OOOOCH3HOOHOHOOOHOH蒽酚柯桠素鼠李科植物长叶冻绿RhamnuscrenataSieb.etZucc的根或根皮。清热解毒，杀虫利湿。蒽酮大黄酚蒽酮蓼科多年生草本植物掌叶大黄（heumpalmatumL.)、唐古持大黄(RheumtanguticumMaxim.exBalf.)、药用大黄(RheumofficinaleBaill)的干燥根及根茎。具有清热泻下、活血化瘀等多种作用。OHOHOHOHCH3OOHOHOCH3蒽醌类化合物的结构与分类二蒽酮番泻苷A豆科植物狭叶番泻CassiaangustifoliaVahl或尖叶番泻CassiaacutifoliaDelile的干燥小叶。泻热行滞，通便，利水。二蒽醌醌茜素鼠李科植物翼核果VentilagoleiocarpaBenth.的干燥茎。补益气血，祛风活络。蒽醌类化合物的结构与分类OOOOOHCOOHCOOHOHOOglcglcOOOOOOOOOHOHCH3HOHOOHOHCH3（二）蒽醌类化合物的理化性质性状溶解性升华性均为黄色、橙红色甚至紫红色固体，有一定的熔点。游离的具有完好的晶形，成苷后则晶形不好。大多有荧光，并在不同pH时显示不同的色。游离醌类一般具有升华性，常压下加热可升华而不分解，此性质可用来精制蒽醌类化合物。游离蒽醌蒽醌苷易溶于苯、乙醚、氯仿和碱性有机溶剂中。可溶于丙酮、甲醇及乙醇，不溶或难溶于水.极性较大，易溶于甲醇、乙醇及热水。难溶于冷水，几乎不溶于乙醚、苯及氯仿等溶剂.显色反应Bondage反应(碱液反应)醋酸镁反应具蒽醌母核、酚羟基的蒽醌显红紫色。具蒽醌母核、酚羟基的蒽醌显橙红色。具蒽酮母核、酚羟基的蒽醌显紫绿蓝.（二）生物碱类化合物的理化性质由于羰基氧原子的存在，蒽醌类成分还具弱碱性，故能溶于浓硫酸中成盐再转成阳碳离子，同时伴有颜色的显著改变，一般显红至紫红色.蒽醌类化合物大多具有酚羟基或个别具有羧基,故具有一定的酸性.酸性强弱的规律:含-COOH者＞含2个以上β-OH者＞含1个β-OH者＞含2个以上α-OH者＞含1个α-OH酸碱性游离蒽醌蒽醌苷对亚硝基二甲基苯胺反应OOOHOOOOOO---OHOOOHOOOOOO---OHα-羟基蒽醌红色β-羟基蒽醌红色碱显色反应式醋酸镁显色反应产物蒽醌镁络合物（蓝色）对亚硝基-二甲苯胺显色反应OOHOOHOHOHHH+NO2NCH3H3COOHOHNNCH3H3C缩合-H2ONNCH3H3C1,8-二羟基蒽酮绿色（三）蒽醌类化合物的提取与分离蒽醌的提取与分离提取方法分离方法碱溶酸沉法蒽醌苷和游离蒽醌的分离利用PH梯度萃取法分离有机溶剂提取法利用色谱法分离游离蒽醌的分离蒽醌苷的分离蒽醌苷的分离游离蒽醌的分离提取方法分离方法有机溶剂提取法常用甲醇或乙醇提取，可将不同极性或类型的醌类成分都提取出来，得到总醌类再进行分离。碱溶酸沉法适用于具有酚羟基的醌类化合物，由于其可溶于碱液，加酸后又沉淀出。游离蒽醌与蒽醌苷的分离利用苷与苷元极性不同，溶解度不同的特点进行分离。pH梯度萃取法此法是分离游离蒽醌最常用的方法。是利用其酸性的差异进行分离的。（三）蒽醌类化合物的提取与分离色谱法常用的吸附剂有硅胶和聚酰胺，慎用氧化铝，因羟基蒽醌能与氧化铝形成牢固的螯合物，难以洗脱。蒽苷的分离比苷元困难，分离前一般先用溶剂法除去大部分杂质，得较纯的总苷后，再用柱色谱分离。萱草根乙醇提取浓缩液乙醚残渣(蒽苷类)乙醚液(游离蒽醌苷元)5%NaHCO3萃取乙醚层水溶液5%Na2CO3萃取HCl酸化水溶液乙醚液橙红色沉淀酸化1%NaOH萃取EtOH-Py重结晶黄色沉淀浅黄色沉淀沉淀（决明蒽醌）（大黄酸）乙醚液NaOH液浓缩酸化金黄色结晶橙黄色结晶乙醚液(大黄酚)（决明蒽醌甲醚）（含β-谷甾醇）OOHCH3OOMeOHOOHOHOCOOHOOHOCH3OMeOMeOOHOHOCH3可用（四）蒽醌的层析检识1.纸层析游离羟基蒽醌类的纸层析一般在中性溶剂系统中进行,可用水、乙醇、丙酮等与石油醚、苯等混合，使达到饱和后取极性小的有机溶剂层进行展开。几种蒽醌类化合物纸层析的比移值Rf值展开剂种类丙酮:石油醚:水(1:1:3)混合液的上层石油醚(36~60℃):97%甲醇(1:1)混合液大黄酚0.980.98大黄素甲醚0.980.98大黄素0.560.30芦荟大黄素0.260.07大黄酸0.000.00几种蒽醌苷类纸层析的比移值种类大黄酚葡萄糖苷大黄素甲醚葡萄糖苷大黄素葡萄糖苷芦荟大黄素葡萄糖苷大黄酸葡萄糖苷Rf值0.790.790.260.060.00可用（四）蒽醌的层析检识2.薄层层析蒽醌及其苷的薄层层析，一般用硅胶或硅胶G制板，亦可采用聚酰胺制板。展开剂对蒽醌苷类可选用极性较大的溶剂系统，几种羟基蒽醌薄层层析的比移值Rf值层析条件蒽醌名称硅胶板苯：乙酸乙酯：醋酸（75:24:1〕聚酰胺板甲醇：苯（4:1）大黄酚0.760.53大黄素甲醚0.750.42大黄素0.520.18芦荟大黄素0.360.53大黄酸0.240.03大黄素酸0.180.00任务一大黄中蒽醌类化学成分的提取分离技术学习目标一二三大黄中蒽醌类化合物的提取分离技术必备知识五四六相关知识链接及拓展课堂互动目标测试一学习目标2掌握大黄中蒽醌类化合物的提取、分离技术。熟悉大黄中蒽醌类化合物的结构及主要理化性质。了解大黄中蒽醌类化合物的提取分离新进展。知识要求3能力要求1掌握大黄中蒽醌类化学成分的提取分离技术。熟练进行大黄中蒽醌类化合物的提取、分离及鉴定操作。学会大黄中大蒽醌类化合物的色谱鉴定技术。学习目的二大黄中游离蒽醌的提取分离技术大黄为蓼科多年生草本植物掌叶大黄(RheumpalmatumL.)、（植物拉丁名按药典要求输入）唐古持大黄(RheumtanguticumMaxim.exBalf.)、药用大黄(RheumofficinaleBaill)的干燥根及根茎。具有清热泻下、活血化瘀等多种作用。（二）大黄中主要有效成分的提取分离（一）大黄中的主要有效成分及结构三必备知识（一）大黄中主要有效成分及结构大黄中化学成分复杂，主要以蒽醌衍生物为主。主要有游离蒽醌、蒽醌苷、二蒽酮苷，此外还含鞣质等。游离蒽醌主要有大黄酚、大黄素、大黄素甲醚、芦荟大黄素、大黄酸。R1R2大黄酚CH3H大黄素CH3OH大黄素甲醚CH3OCH3芦荟大黄素HCH2OH大黄酸HCOOH这些游离羟基蒽醌都为亲脂性成分，难溶于水，易溶于苯、乙醚、氯仿等亲脂性有机溶剂，有升华性，且都有蒽醌的显色反应。蒽醌苷是上述游离蒽醌的葡萄糖苷。大黄中的二蒽酮苷主要是番泻苷A、B、C、D，其中番泻苷A的含量最多。从大黄中提取分离羟基蒽醌类是根据大黄中的羟基蒽醌苷经酸水解成游离蒽醌苷元，苷元可溶于氯仿而被提出的原理。再利用各羟基蒽醌类化合物酸性不同，采用pH梯度萃取法分离而得各单体苷元。（二）大黄中主要有效成分的提取分离四知识链接与拓展回流及连续回流提取法优缺点提取的适用范围溶剂的选择萃取法萃取剂的选择萃取技术的操作基本原则仪器的选择操作过程（1）常用溶剂有机溶剂。（2）仪器装置回流加热装置。（3）操作过程将药材粗粉装于圆底烧瓶中→加入适量溶剂→水浴中加热回流提取1h→过滤（残渣重复提取2次，合并提取液）→提取液。（4）提取范围不适用于对热不稳定及易分解的成分的提取。（5）提取优缺点提取效率比冷浸法高。但装置较复杂。回流提取法连续回流提取法（1）常用溶剂有机溶剂。（2）仪器装置连续回流提取装置（3）操作过程将药材装于滤纸袋，放入提取器内→连接装置→水浴加热回流提取适当时间→提取液。（4）提取范围受热时间较长，不适用对热不稳定成分的提取。（5）提取优缺点溶剂用量少，提取效率高。但装置设备要求高。连续回流提取装置1-索氏提取器2-蒸气上升管3-虹吸管4-圆底烧瓶5-冷凝管般来说，天然药物化学成分在常温下多半是固体物质，常具有结晶的通性，因此，可根据溶解度得不同，用结晶法来达到分离、纯化、精制的目的。结晶法是实验室常用的成分纯化方法。但并不能利用结晶法直接进行提取液的分离和纯化，因为过多的杂质会干扰结晶的形成，甚至有时少量的杂质也会阻碍结晶的析出，因此，结晶前应尽可能地除去杂质。基本原理“萃取法”，是在提取液中加入一种与其不相混溶的溶剂，充分振摇以增加相互接触的机会，使原提取液中的某种成分逐渐转溶到加入的溶剂中，而其它成分仍留在原提取液中。如此反复多次，将所需成分萃取出来的分离方法。两相溶剂萃取法是利用混合物中各种成分在两种互不相溶（或微溶）的溶剂相中分配系数的差异而达到分离的目的。根据分配定律，在一定的温度和压力下，某物质溶解在两种互不相溶的溶剂中，当达到动态平衡时，该物质在两种溶剂相中的浓度之比为一常数，称为分配系数（K），可用下式表示：K＝Cu／CLK:表示分配系数；Cu:表示溶质在上相溶剂中的浓度；CL:表示溶质在下相溶剂中的浓度。萃取法①少量萃取一般在分液漏斗中进行；工业生产中；②中量萃取可在较大的下口瓶中进行；③大量萃取，多在密闭萃取缸内进行。萃取技术的操作及溶剂的选择仪器的选择萃取溶剂的选择萃取的操作过程①有机溶剂作萃取剂:a从水提液中萃取亲脂性成分，一般选用苯、氯仿或乙醚等亲脂性有机溶剂；b从水提液中萃取中等极性成分，一般选用醋酸乙酯、丁醇等弱亲脂性有机溶剂或在氯仿、乙醚中加入适量乙醇以增大其亲水性。②用于pH梯度萃取法的萃取剂：a分离某有机溶剂中酸性强弱不同的苷元，可依次选用pH由低到高的碱液b分离碱性强弱不同的游离生物碱，可用pH由高至低的酸性缓冲溶液作萃取剂顺次萃取。混合两相溶剂——振摇——静置——萃取。萃取剂的用量萃取溶剂第一次用量一般为水提液的l/2~1/3，以后的用量可适当减少为水提液的1/4~l/6。遵循少量多次的原则。萃取中乳化现象的处理避免乳化的发生破乳的方法a.较长时间放置。b.轻度乳化可用一金属丝在乳化层中搅动使之破坏。c.将乳化层抽滤。d.将乳化层加热或冷冻。e.分出乳化层（有时乳化层就是所需要的成分），再用新溶剂萃取。f.若因两种溶剂能部分互溶而发生乳化，可加入少量电解质（如氯化钠），利用盐析作用加以破坏。在两相比重相差很小时